dầu ăn
Nghe_si_tat_thoi
1. Tăng cường sự sinh tổng hợp vitamin E trong hạt có dầu (oil-seed)
Bổ xung 400 đơn vị quốc tế hay tương đương 250mg vitamin E chống oxy
hóa tan trong lipid ([R, R, R]-α-tocophenol) mỗi ngày làm giảm nguy cơ
mắc các bệnh tim mạch và ung thư, trợ giúp chức năng miễn dịch và
chống hay làm chậm một số bệnh lão hóa ở người
Tăng cường sự sinh tổng hợp vitamin E
Dầu chiết từ hạt có hàm lượng tương đối cao các tocophenol tổng số
nhưng hầu như có rất ít α-tocophenol
Những loại có α-tocophenol cao như dầu hướng dương, để có được đủ
lượng vitamin đem lại những lợi ích nêu trên thì mỗi người phải tiêu
thụ gần 400 g dầu mỗi ngày
Tăng cường sự sinh tổng hợp vitamin E
Giải pháp: cải biến gen để cây sinh phần trăm α-tocophenol cao hơn γ-
tocophenol nhờ Enzyme γ-tocophenol methyltransferese.
γ-tocophenol methyltransferese xúc tác việc chuyển hóa γ-tocophenol
thành α-tocophenol (hình 1).
Tuy nhiên, vì không có sẵn gen mã hóa Enzyme γ-TMT thích hợp trong
cây, do đó người ta đã đưa ra một phương pháp để phân lập gen này
(hình 2).
Phân lập γ-TMT gene
Một trong các gen trong con đường sinh tổng hợp γ-tocopherol được nhân
dòng từ cây Arabidopsit thaliana, gen này mã hóa E. p-Hydroxy phenyl
pyruvat dioxygenaza (HPPDaza).
So sánh bằng máy tính trình tự của gen HPPDaza với trình tự DNA hoàn
chỉnh của PCC6803 vi khuẩn lam Synechocystis cho thấy sự có mặt của
vùng đọc mở mã hóa một protein với kích thước mong muốn giống 35% với
trình tự acid amin của protein mã hóa bởi Arabidopsis.
Phân lập γ-TMT gene
Gen được coi là HPPDaza của Synechocystis thấy bên trong một operon 10
gen, mã hóa tất cả các enzyme tham gia tổng hợp α-tocopherol. Một
trong các gen khác của operon này mã hóa Protein có trình tự acid amin
tương tự với một vài ∆-(24)-sterol-C-methytransferaza đã biết.
Khi gen khuẩn lam được nhân dòng và biểu hiện ở E.coli, protein tái tổ
hợp đã xúc tác methyl hóa -tocopherol thành -tocopherol.
Phân lập γ-TMT gene
Trình tự DNA gen -TMT của Synechocystis được so sánh với trình tự DNA
thường được biểu hiện ở Arabidopsis, và một gen của Arabidopsis cho
66% tương đồng với protein vi khuẩn ở mức acid amin đã được nhận dạng
và nhân dòng ở E.coli. Protein tái tổ hợp này chuyển hóa -tocopherol
thành -tocopherol.
Phân lập γ-TMT gene
Gen -TMT của Arabidopsis được đặt dưới sự kiểm soát phiên mã của một
promoto đặc hiệu hạt từ carot được dùng để biến nạp gen vào cây
Arabidopsis. Nồng độ -tocopherol của các cây chuyển gen này cao hơn
khoảng 80 lần so với các cây không biến nạp.
Dựa vào hệ mô hình này, các biến đổi gen tương tự ở một loạt cây trồng
lấy hạt có dầu làm tăng đáng kể giá trị dinh dưỡng của các nguồn
vitamin E hàng ngày này.
Sơ đồ các quá trình chuyển hóa và đường hướng câm gen cải biến chất
lượng dầu ăn
2. Giảm hàm lượng axit béo bão hòa:
Đậu tương biến đổi gen đã được tạo ra và phát triển có chứa khoảng 11%
chất béo bão hoà so với 14% ở đậu tương thông thường.
5/2003, các nhà khoa học đã báo cáo về phát triển của mù tạt xanh
chuyển gen (Brassica juncea) có chứa 1% đến 2% acid béo bão hòa, một
mức độ ít hơn rất nhiều so với các thực vật khác (Yao và cộng sự,
2003.).
Các loài thực vật chuyển gen cũng chứa một lượng hơi cao acid oleic,
một acid béo không bão hòa mạch ngắn (monounsaturates), và một mức độ
cao hơn của các axit không có khả năng sinh cholesteron
(polyunsaturates), acid linoleic và alpha-linolenic so với các thực
vật khác.
3. Tăng hàm lượng axit béo bão hòa
Các axit béo bão hòa quyết định khả năng ổn định với nhiệt và các quá
trình chế biến của dầu
Để tránh việc sử dụng mỡ động vật và dầu thực vật được hydro hóa, sản
phẩm tạo ra có lẫn các axit béo dạng trans, các kỹ thuật kỹ thuật di
truyền đã được sử dụng trong hạt cải và dầu đậu nành để phát triển dầu
ăn với chuỗi ngắn hơn axit béo bão hòa, có 12-18 nguyên tử cacbon, chủ
yếu là lauric (00:00) , myristic (14:00), palmitic (16:00) và stearic
(18:00) axit.
Ví dụ, hàm lượng acid Calgene lauric của cải dầu, Laurical ™, có chứa
37% acid lauric, đã được phát triển bằng cách sử dụng thioesterase
acyl-ACP enzyme phân lập từ vịnh California Laurel (Umbellularia
californica). dầu hạt cải thông thường không chứa axit lauric, và chỉ
khoảng 6% acid béo bão hòa chuỗi ngắn. Đây là lần đầu tiên dầu thực
vật chuyển gen được sản xuất thương mại. Laurate canola cao được sử
dụng trong bánh kẹo 11 sản phẩm, sô cô la, và các mặt hàng thực phẩm
như dầu gội đầu như là một thay thế cho dừa và cọ dầu. FDA chấp thuận
sử dụng của nó vào năm 1995.
4. Làm giàu các axit béo bão hòa mạch ngắn trong hạt cải
Việc cải biến cây sinh hàm lượng cao những acid béo bão hoà có tám và
mười nguyên tử cacbon, cũng đã thành công (Dehesh và cộng sự năm
1996.).
Sử dụng một gen mang thioesterase palmitoyl-acyl protein từ một loại
cây bụi Mexico, hookeriana Cupea, Dehesh và các đồng nghiệp đã phát
triển dòng hạt cải với 75% acid caprylic (08:00) và acid capric
(10:00).
Những axit béo này không có trong dầu canola thông thường. Khi tiêu
hoá, các axit béo này tan trong nước chủ yếu là oxy hóa cho năng
lượng.
5. Tăng hàm lượng axit oleic
Cách tiếp cận gần đây nhất để phát triển các loại dầu thực phẩm lành
mạnh hơn là tăng hàm lượng axit oleic.
Dầu cao axit oleic có lượng thấp hơn về acid béo bão hòa và acid béo
không bão hòa mạch dài so với dầu thông thường.
Oleic acid, acid béo không bão hòa mạch ngắn chủ yếu trong các loại
hạt dầu, có nhiều trong dầu ô liu (72%), bơ (65%) và cải dầu (56%),
nhưng không không có nhiều trong các loại khác.
Cũng giống như các axit béo bão hòa, các loại dầu cao acid oleic có
ích trong chế biến thực phẩm và sản xuất để duy trì chức năng và sự ổn
định trong thời gian nướng và chiên. Tuy nhiên, không giống như các
axit béo bão hòa, acid oleic không làm tăng nồng độ cholesterol trong
máu và do đó được coi là lành mạnh hơn
Tăng hàm lượng axit oleic
Hạt cải dầu với HL tương đối cao axit oleic đã được phát triển bằng
cách sử dụng các kỹ thuật nhân giống cây trồng truyền thống. Tuy
nhiên, với ứng dụng công nghệ sinh học, HL oleic acid đã được tăng lên
đến 75% (Corbett 2002). Cùng với những phương hướng khác, hiện đã phát
triển dầu hạt cải với sự tích luỹ hơn 80% axit oleic (al Wong và cộng
sự. 1991, Scarth và McVetty 1999).
Gần đây, Buhr và các đồng nghiệp tại Đại học Nebraska sử dụng kỹ thuật
di truyền để làm tăng nồng độ axit oleic trong đậu tương bằng cách ức
chế khả năng chuyển đổi acid oleic thành các acid béo không no mạch
dài của thực vật (et al Buhr năm 2002.). Khi đã ức chế men chuyển đổi
này, mức độ acid oleic tăng từ 18% trong các hạt hoang dại đến 57%
trong hạt biến đổi gen. Cùng với một vài thao tác khác, hàm lượng
oleic acid đã tăng lên 85%, và hàm lượng axít béo bão hòa giảm chỉ còn
6%.
Tăng hàm lượng axit oleic
Sử dụng một cách tiếp cận khác, các nhà khoa học ở DuPont đã sử dụng
kỹ thuật “cosuppression” để giảm sinh tổng hợp axit béo không no mạch
dài trong đậu nành. Cosuppression xảy ra khi có sự hiện diện của một
gen silences hoặc tắt sự biểu hiện của một gen có liên quan. Giống như
Buhr và các đồng nghiệp, các nhà khoa học đã có thể “làm câm” việc sản
xuất các enzyme có thể chuyển đổi acid oleic acid thành acid béo không
no mạch dài. Kết quả là làm tăng đáng kể sự sản sinh, tích luỹ axit
oleic và giảm sự sản xuất các axit béo không bão hòa mạch dài.
Tăng hàm lượng axit oleic
Câm gen cũng được sử dụng để sản xuất cao oleic acid và cao stearic ở
dầu hạt bông (Liu et al. 2002). Dầu hạt bông có chứa nhiều acid
palmitic, rất cao axit linoleic, và axit alpha-linolenic tự do. Dầu
hạt bông thông thường có khoảng 13% acid oleic. Khi sử dụng kỹ thuật
câm gen để cải biến cây bông, kết quả đã tạo ra dầu bông có 78% acid
oleic và chỉ có 4% axit linoleic, tương ứng với acid palmitic giảm từ
26% còn 15%. Bông cũng được biến đổi gen để sản xuất dầu cao stearic
có 40% stearic và 39% axit linoleic, với acid palmitic là 15%. Một sự
kết hợp cũng được phát triển để có 40 stearic%, 37% oleic và chỉ 6% và
14% linoleic acid palmitic. Những ví dụ này minh họa cho khả năng đặc
biệt của công nghệ này để phát triển các loại hạt dầu phù hợp.
6. Tăng hàm lượng axit stearic
Đậu nành đã được biến đổi gen để sản xuất dầu với hàm lượng axit
stearic (18:00) cao hơn, axit stearic là một acid béo bão hòa mà các
nhà khoa học tin rằng không làm tăng mức cholesterol trong huyết
thanh.
Các dầu giàu axit stearic thể hiện trong Bảng 1 có 28 stearic% và 20%
axit oleic, acid linoleic có thấp hơn (18:02) so với dầu thông thường.
Kỹ Thuật chuyển Gene cũng giúp tăng hàm lượng axit stearic của cải dầu
(Hawkins và Kridl 1998).
Các nhà nghiên cứu tại Calgene, Inc, Davis, CA, đã nhân dòng ba gen
thioesterase từ măng cụt, một loại cây nhiệt đới có trữ lượng dầu với
axit stearic lên tới 56%. Một trong những gen này đã dẫn tới sự tích
luỹ lên đến 22 % stearate trong dầu của hạt cải dầu chuyển gen, tăng
hơn 1.100 % so với các giống thông thường (Hawkins và Kridl 1998).
7. Giảm alpha-linolenic acid
Một số biến đổi di truyền được thiết kế để tăng hàm lượng axit oleic
hoặc stearic, làm như vậy không có lợi cho tổng hợp các axit béo không
bão hòa mạch dài là axit alpha-linolenic và acid linoleic. Những axit
béo này có đặc tính dinh dưỡng mong muốn, nhưng sự hiện diện của chúng
làm giảm sự ổn định của các loại dầu để nướng, chế biến, và chiên và
làm tăng tính nhạy cảm với sự oxy hóa hoặc sự ôi thiu dầu.
Nhiều loại hạt dầu với số lượng đáng kể axit alpha-linolenic như hạt
cải và đậu tương, tương ứng với khoảng 10% và 8% axit alpha-linolenic,
đã được biến đổi gen để làm giảm lượng acid béo này. Các loại dầu này
rất có tiềm năng sử dụng cho thương mại.
Đường hướng tổng hợp lượng axit α - linoleic
Các nhà khoa học đã thiết kế một cấu trúc chuyển gene gồm promoter
35S, gen Δ15 – desaturase (lấy từ cây lanh), gene chọn lọc và đoạn
terminater. Và được chuyển vào cây hướng dương và cây mô hình
arapidopsis. Và đã có bước đầu thành công nhưng vẫn còn những hạn chế
cần được nghiên cứu tiếp.
1.2.2. Tăng hàm lượng DHA, EPA
Các acid béo DHA, EPA trên có nhiều ở trong mỡ cá ở vùng biển lạnh
và sâu như cá ngừ, cá hồi. Nhưng có những hạn chế sau:
Thứ nhất, các chuyên gia khuyên nên hạn chế tiêu dùng một số loại cá
do chúng bị ô nhiễm kim loại nặng và dioxin.
Thứ hai, nguồn cá trên toàn thế giới đang suy giảm nhanh và việc
nuôi cá công nghiệp gây ô nhiễm môi trường.
Do vậy, bổ sung DHA và EPA vào cây sinh hạt có dầu mang lại những lợi
ích lớn cả về mặt dinh dưỡng lẫn môi trường.
Đường hướng sinh tổng hợp DHA và EPA
Cải dầu GM là sản phẩm của sự hợp tác quốc tế giữa các nhà khoa học
thuộc nhiều viện ở Đức, Anh và Mỹ. TS Ernst Heinz thuộc ĐH Hamburg
(Đức) là trưởng nhóm nghiên cứu.
Trong hạt cải dầu thì hàm lượng Oleic acid 61%; Linoleic acid 21%;
Alpha-linolenic acid 11% khá cao nhưng trong cải dầu thiếu các enzyme
(acyl desaturases & elongases) cần cho quá trình tổng hợp EPA và DHA.