Cơ thể người và động vật có hai hệ thống bảo vệ, đó là hệ thống miễn dịch và hệ thống các chất chống oxy hóa sinh học.
Thực ra, vai trò của hệ thống các chất chống oxy hóa sinh học trong việc bảo vệ sức khỏe con người và động vật mới chỉ được công nhận gần đây, mặc dù từ năm 1971 đã có các công trình nghiên cứu về nó công bố trên các tạp chí khoa học của Hoa kỳ.
Các chất chống oxy hóa sinh học có vai trò tiêu diệt các chất hóa học độc hại trong cơ thể có tên là gốc tự do. Những gốc tự do này là thủ phạm của nhiều bệnh. Tuy nhiên cơ thể lại có vũ khí để vô hoạt các gốc tự do, đó là các chất chống oxy hóa.
Vậy gốc tự do và chất chống oxy hóa là gì?
1/ Gốc tự do (free radical)
Gốc tự do là những nguyên tử hay nhóm nguyên tử mà quỹ đạo ngoài cùng của nó chứa những điện tử lẻ cặp.
Ví dụ: nguyên tử Cl là một gốc tự do vì quỹ đạo ngoài cùng của nguyên tử này có số lượng điện tử lẻ cặp (7 điện tử).
Vì gốc tự do chứa những điện tử lẻ cặp cho nên chúng luôn tìm cách cướp lấy điện tử của nguyên tử hay phân tử khác. Nguyên tử hay phân tử khác mất điện tử lại trở thành gốc tự do và chúng lại đi cướp điện tử của nguyên tử hay phân tử khác nữa. Cứ như vậy theo dây chuyền, một số lớn gốc tự do được hình thành và có mặt khắp nơi trong cơ thể. Khi một tế bào bị mất đi một điện tử, chuyển hóa của tế bào bị rối loạn, tế bào lành trở thành tế bào bệnh.
Tác hại của gốc tự do lần đầu tiên được giáo sư Denham Harman công bố vào năm 1954 và ông được coi là cha đẻ của lý thuyết về lão hóa gây ra bởi gốc tự do.
Trong các phản ứng hóa học, gốc tự do thường được biểu thị bằng một dấu chấm đặt ngay phía trên bên phải của ký hiệu nguyên tử hay phân tử. Ví dụ phân tử Clo khi bị tác động của tia tử ngoại thì cho ra 2 nguyên tử gốc tự do Clo:
Cl2 → Cl●+ Cl●
+ Gốc tự do hình thành từ đâu ?
Gốc tự do hình thành từ hai nguồn, đó là nguồn nội sinh và nguồn ngoại sinh.
Ở nguồn nội sinh, gốc tự do hình thành:
- Từ chuỗi chuyền điện tử trong ty thể (các phản ứng phosphoryl oxy hóa của mitochondria): superoxide anion (O2●), peroxynitrate (ONO-), hydrogen peroxide (H2O2), gốc hydroxyl (●OH).
- Từ hoạt động hô hấp của leucocyte, gốc tự do hình thành để giết vi khuẩn.
- Từ quá trình tự chết của tế bào (apoptosis): bằng in vitro, người ta thấy chất oxy hóa nội sinh AXO có thể ngăn trở apoptosis.
Ở nguồn ngoại sinh, gốc tự do hình thành từ khí ozone, bức xạ tử ngoại, khói thuốc lá.
+ Tác hại của gốc tự do
Theo tiến sĩ Bruce Ames của Đại học Berkley, California thì mỗi tế bào đơn lẻ của cơ thể mỗi ngày phải chịu khoảng 10.000 cú tấn công. Rất nhiều cuộc tấn công trong số này nhắm vào các DNA, việc này đưa đến một trong những hậu quả là làm gia tăng tốc độ biến đổi của gien, từ đó dẫn đến sự biến đổi tế bào và gây nguy cơ ung thư.
Ngoài ra, màng tế bào, protein và mỡ cũng bị các gốc tự do bắn phá và gây tổn hại.
Bệnh đục thủy tinh thể còn gọi là cườm mắt (cataracts) là do protein thủy tinh thể bị gốc tự do bắn phá làm biến tính, bị đục lại. Da bị khô, chai sần khi về già hay khi bị tia tử ngoại tác động là do gốc tự do đã phá hủy những sợi collagen trong da.
Lipid là chất nhậy cảm nhất với sự tấn công của gốc tự do, đặc biệt các acid béo không no nhiều nối đôi (từ chuyên môn gọi là PUFA : poly unsatured fatty acid). Các PUFA khi bị gốc tự do tấn công thì hình thành các peroxide (quá trình peroxide hóa), chúng đầu độc màng tế bào, cản trở sự hình thành và hoạt động của các enzyme bên trong tế bào.
Hệ miễn dịch cũng rất nhậy cảm với gốc tự do. Tế bào miễn dịch hoạt động chủ yếu dựa vào sự thông tin giữa các tế bào, đặc biệt theo con đường các receptor gắn với màng tế bào. Màng tế bào lại rất giầu PUFA, nếu màng tế bào bị peroxide hóa thì màng bị tổn hại, các tín hiệu tế bào không chuyền cho nhau được, chức năng tế bào bị hỏng (giảm hoặc mất khả năng biểu thị receptor màng tế bào).
Tóm lại, gốc tự do có thể gây những tổn hại sau: ung thư, bệnh tim mạch, đột quỵ, đục thủy tinh thể, thoái hóa hoàng điểm, suy giảm miễn dịch, lão hóa.
2/ Chất chống oxy hóa (antioxidant)
Chất chống oxy hóa là một phân tử có khả năng làm chậm hay ngăn ngừa sự oxy hóa những phân tử khác. Oxy hóa là phản ứng giữa một phân tử với oxy, hoặc bất cứ khi nào một phân tử mất một điện tử trong phản ứng hóa học. Những phản ứng oxy hóa có thể sản sinh các gốc tự do và khởi động những phản ứng liên hoàn gây tổn hại tế bào. Các chất chống oxy hóa ngăn chặn các phản ứng liên hoàn này bằng cách tách các gốc tự do và ức chế những phản ứng oxy hóa khác.
Chất chống oxy hóa được xếp thành hai nhóm, nhóm hòa tan trong nước và nhóm hòa tan trong lipid. Nói chung nhóm hòa tan trong nước phản ứng với các chất oxy hóa trong tế bào chất, trong huyết tương, trong khi đó nhóm hòa tan trong lipid thì bảo vệ màng tế bào không bị peroxide hóa. Các chất chống oxy hóa có thể được tổng hợp trong cơ thể hay nhận từ thực phẩm.
Các chất chống oxy hóa bao gồm:
+ Vitamin A, D, E, C.
+ Các coenzyme như coenzyme Q10 (CoQ10) và các chất khoáng dưới dạng các metalloenzyme như superoxide dismutase (SOD) chứa Mn, catalase chứa Fe, glutathion peroxidase chứa Se…
+ Các carotenoid như α-carotene, β- carotene, lutein, canthaxanthin, zeaxanthin, lycopene…
+ Các flavonoid polyphenolic như flavone (apigenin, luteolin, tangeritin), flavonol (isohamnetin, kaemferol, quercetin, rutin…), isoflavone phytoestrogen (daizein, genistein, glycitein), các phenolic acid và ester của chúng (acid chicoric, acid cinamic, acid gallic…), các phenolic nonflavonoid (như curcumin, flavonolignan…), các chất chống oxy hóa hữu cơ (như bilirubin, acid citric, acid oxalic…).
+ Các hormone như melatonin.
+ Các chất chống oxy hóa tổng hợp như BHT, BHA, Ethoxyquin.
Các chất chống oxy hóa thấy trong thực phẩm như vitamin C có nhiều trong rau, quả; vitamin E có nhiều trong dầu thực vật, các polyphenolic acid có nhiều trong trà, café, đỗ tương, dầu olive, chocolate, vang đỏ, quế, các carotenoid có nhiều trong rau quả và trứng…
Các chất chống oxy hóa có tác động “hiệp đồng”. Tác động “hiệp đồng” có nghĩa là tác động phối hợp của nhiều chất chất chống oxy hóa, phối hợp lại thì mạnh hơn là ở dạng đơn lẻ. Một cầu thủ siêu sao không tạo nên sức mạnh của cả đội bóng.
Như vậy dùng phối hợp nhiều loại thực phẩm trong bữa ăn, đặc biệt sử dụng nhiều loại rau quả có tác dụng cung cấp nhiều loại chất chống oxy hóa khác nhau. (Các gia vị như hạt tiêu, ớt, nghệ, tỏi… hay thảo dược như húng, thì là, kinh giới…cũng giầu các chất chống oxy hóa, nhưng số lượng dùng trong bữa ăn rất ít cho nên không phát huy được tác dụng).
Các chất chống oxy hóa có vai trò quét các gốc tự do bắn phá tế bào, nhờ đó ngăn chặn được sự tổn hại của tế bào. Để minh họa cho cơ chế này hãy xem các phản ứng trung hòa gốc tự do peroxide (H2O2) của enzyme superoxide peroxidase (SODs) catalase và glutathion peroxidase (GPx):
SODs xúc tác phân giải anion superoxide thành oxy và hydrogen peroxide (H2O2), catalase xúc tác phân giải H2O2thành nước và oxy, GPx cũng phân giải H2O2 thành nước (có hai loại superoxide dismutase, một trong ty thể chứa Mn, một trong tế bào chất chứa Cu và Zn; catalase chứa Fe và glutathione peroxidase chứa Se; các nguyên tố Fe, Cu, Mn, Zn, Se đến từ bữa ăn).
Superoxide dismutase
2O-2 + 2H H2O2 + O2
Catalase
H2O2 2H2O + O2
Glutathione peroxidase
2GSH + H2O2 GSSG + 2H2O
Nhờ hoạt động của hệ thống các chất chống oxy hóa trong cơ thể mà nhiều bệnh tật được ngăn ngừa như bệnh tim mạch (xơ vữa động mạch, suy tim, nhồi máu cơ tim, cao huyết áp...), các bệnh ung thư, các bệnh về mắt (thoái hóa hoàng điểm và đục thủy tinh thể), lão hóa...
Trong thức ăn chăn nuôi, ngày nay người ta dùng khá phổ biến chất chống oxy hóa tổng hợp như BHT (butyl hydroxy toluen), ethoxiquin.
Một thí nghiệm của Knight và CS ( 2008) thực hiện trên gà broiler 0 - 21 ngày, cho ăn 4 khẩu phần: KP1 khẩu phần 1 (KP1) chứa mỡ tươi không bổ sung ethoxyquin; khẩu phần 2 (KP 2) chứa mỡ tươi bổ sung ethoxyquin (ethoxyquin dùng với liều 125 ppm); khẩu phần 3 (KP 3) chứa mỡ ôi không bổ sung ethoxyquin; khẩu phần 4 (KP 4) chứa mỡ ôi bổ sung ethoxyquin (ethoxyquin dùng với liều 125 ppm) . (Mỡ ôi là mỡ có giá trị peroxide (IPV) là 212,5 meq/kg, mỡ tươi có IPV là 1,04 meq/kg).
Kết quả thí nghiệm cho thấy với khẩu phần mỡ ôi, nếu không bổ sung ethoxiquin thì lượng vitamin A dự trữ ở gan chỉ bằng 69% so với khẩu phần có bổ sung ethoxiquin (bảng 1)
Bổ sung ethoxiquin cũng làm tăng chiều dài của vi lông nhung cũng như tăng đường kính của hạch manh tràng (cecal tonsil), một hạch sản sinh tế bào kháng thể (sơ đồ 1).
Bảng 1: Ảnh hưởng của bổ sung ethoxiquin đến hàm lượng vitamin A ở gan
| Mỡ | Antioxidant | Vitamin A gan (μg/mg gan) | Xử lý thống kê |
| Tươi Tươi Ôi Ôi | Không Có Không Có | 5,155a 5,475a 3,512b 5,077a | Fat: p= 0.05 Antioxidant: p= 0.04 Fat x antioxidant: p = 0.19 |
(Nguồn: C.D. Knight et al., 2008)
Sơ đồ 1: Morphometry của ruột hồi của gà 11 ngày tuổi
(C.D. Knight et al., 2008)
1- Chiều dài villus (micron) 3. Độ sâu của Crypt (micron)
5. Đường kính của Cecal Tonsil (m/m)
Một nguồn thức ăn chăn nuôi rất giầu chất chống oxy hóa tự nhiên, đó là khô bã gấc cũng đã được sử dụng để bổ sung vào khẩu phần ăn của vịt đẻ và gà đẻ.
Khô bà gấc là phụ phẩm của ngành sản xuất tinh dầu gấc. Khô bã gấc chứa khoảng 10% protein, 12% chất béo và là nguồn thức ăn tự nhiên khá giầu các chất thuộc nhóm carotenoid như như beta-caroten, alpha-tocopherol và đặc biệt là lycopene. Hàm lượng lycopene trong khô bã gấc gấp 180 lần so với cà chua tươi (bảng 2).
Bảng 2: Thành phần dinh dưỡng của khô bã gấc
| Thành phần dinh dưỡng | | | Thành phần dinh dưỡng | |
| Chất khô (%) | 92,73 | | Xơ thô (%) | 5,4 |
| ME Kcal/kg (ước tính) | 3400 | | β-caroten (mg/100g) | 27,7 |
| Protein thô (%) | 10,59 | | Lycopene ((mg/100g) | 561,0 |
| Chất béo (%) | 12,2 | | a- tocopherol (mg/100g) | 07,6 |
(Nguồn: Vũ Duy Giảng, 2008)
(Cần lưu ý rằng lycopene có hoạt tính chống oxy hóa mạnh hơn 2 lần so với beta-caroten và 10 lần so với alpha-tocopherol. Những nghiên cứu dịch tễ học ở Mỹ về tác dụng của lycopene trong cà chua đã cho thấy ở vùng nào người dân ăn nhiều cà chua thì tỷ lệ ung thư ống tiêu hoá, đặc biệt ung thư dạ dày, trực tràng và kết tràng, thấp hơn những vùng người dân ăn ít cà chua, tỷ lệ người cao tuổi chết về ung thư giảm tới 50%. Kết quả ấn tượng nhất về tác dụng của lycopene là đối với ung thư tuyến tiền liệt. Trong một nghiên cứu kéo dài 12 năm trên một nhóm đối tượng ăn ít nhất 2 lần nước sốt cà chua mỗi tuần đã thấy nguy cơ ung thư tuyến tiền liệt giảm 35%, tác dụng này còn mạnh hơn ở những người có bệnh ung thư đang tiến triển).
Các carotenoid của khô bã gấc có tác dụng kép, một là tác dụng chống oxy hóa và hai là tác dụng của sắc chất tự nhiên.
Thí nghiệm bổ sung khô bã gấc cho gà đẻ hay vịt đẻ đã giúp gà khỏe mạnh, tăng tỷ lệ đẻ, tăng tỷ lệ trứng có phôi và tỷ lệ nở, tăng hiệu suất sử dụng thức ăn, đặc biệt tăng đậm độ mầu của lòng đỏ trứng (khẩu phần chứa 9% khô bã gấc, đậm độ mầu của trứng vịt đạt 11-12 điểm, vịt đối chứng ăn khẩu phần không có khô bã gấc hay sắc chất tổng hợp, đậm độ mầu lòng đỏ trứng chỉ đạt 8,5 điểm).
Nuôi gà bằng khẩu phần chứa 10% khô bã gấc, một số chất chống oxy hóa (lycopene, β-carotene, α-tocopherol) cũng xuất hiện trong trứng gà (bảng 3).
Bảng 3: Hàm lượng một số chất chống oxy hóa trong trứng gà Ai cập
| Thành phần dinh dưỡng | Hàm lượng |
| Protein g/100g Lipid g/100g Cholesterol g/100g Lycopene mcg/100g β- carotene mcg/100g α-tocopherol mcg/100g | 12,45 11,10 0,81 243 132 620 |
( Nguồn: Vũ Duy Giảng, 2008)
Cây gấc có mặt khắp nơi trên đất nước ta, vai trò các chất chống oxy hóa tự nhiên trong quả gấc và phụ phẩm của gấc đối với việc phòng chống các bệnh của gia súc hay gia cầm cần được tiếp tục khai tác và ứng dụng rộng rãi trong sản xuất.
Tài liệu tham khảo chính
- Vũ Duy Giảng, Nguyễn Đức Trọng, Nguyễn Công Suất, Lê Quang Thành, Nguyễn Văn Duy, Nguyễn Thị Thu Hường (2008): Tác dụng của khô bã gấc đối với vịt đẻ. Tạp chí KHKT Chăn nuôi- Hội Chăn nuôi Việt nam, số 11/2008
- C.D. Knigh, M. Vazquez-Anon and J.J Dibner (2008): Causes of Oxidative Stress and Role of Antioxidant Feeding in Minimizing Structural and Functional Changes in the Gastrointestinal System. International Symposium on Recent Advances in Animal Nutrition – 13th AAAP Science Congress
- Mike Fillon (2007): Gấc - The Asia Treasure Brimming with Power-Packed Antioxidants. Breakthroughs in Health; July. 2007
.jpg)
