Luận văn Nghiên cứu thu nhận, tinh sạch và xác định tính chất của chitinase từ mủ cây cao su Hevea Brasiliensis

y đổi rộng: 3,0-10,0 ở thực vật bậc cao và tảo, 4,7-9,3 ở côn trùng, giáp xác, thân mềm và cá, 3,5-8,8 ở vi sinh vật. Hệ số hấp thu E280mg/ml=1,24; phổ hấp thu chỉ là bước sóng đơn 280μm. Hằng số Michaelis: 0,010-0,011 (g/100ml). • Aûnh hưởng của nhiệt độ Nhìn chung, nhiệt độ tối ưu cho enzyme chitinase ở vi sinh vật hoạt động là 40oC, ngoại trừ Aspergillus niger tổng hợp enzyme chitinase hoạt động trên cơ chất là glycol chitin có nhiệt độ tối thích là 50oC. Tuy nhiên, tùy theo nguồn gốc thu nhận mà enzyme chitinase có thể có những nhiệt độ tối ưu khác nhau. Thí dụ, nhiệt độ tối ưu của chitinase từ khoai tây ngọt là 25oC [12]. Ở các enzyme từ củ từ Diosscorea opposita THUNB nhiệt độ tối ưu là 45-70oC [5]. Các enzyme chitinase thực vật thuộc nhóm III và các chitinase từ Bacillus licheniformis phân lập trong suối nước nóng cho thấy có khả năng chịu đựng nhiệt độ cao đến 80oC. Mặt khác, chitinase từ côn trùng (tằm…) không ổn định ở Nguyễn Quang Nhân - 13 - Phần I: Tổng quan tài liệu nhiệt độ 40oC vì côn trùng phát triển ở nhiệt độ 25oC. Do đó, nhiệt độ tối ưu của enzyme chitinase côn trùng không cao. • Aûnh hưởng của pH Giá trị tối ưu của enzyme chitinase từ 4-9 đối với các chitinase ở thực vật bậc cao và tảo, enzyme chitinase ở động vật có vú là 4,8-7,5 và ở vi sinh vật là 3,5-8,0. Theo các nhà khoa học, pH tối thích của enzyme chitinase có thể có sự phụ thuộc vào cơ chất được sử dụng. Đa số các enzyme chitinase đã được nghiên cứu có pH tối thích khoảng 5,0 khi cơ chất là chitin, enzyme chitinase của Streptomyces grieus có pH tối thích khoảng 6,3, giá trị này ở khoai tây ngọt Ipomoea batatas là 5,0 [12]. Ở các enzyme từ củ từ Diosscorea opposita THUNB pH tối ưu là 3,5-4,0 [5]. Tùy mục đích phân tích, những cơ chất hòa tan như glycol chitin và N-acetyl-chitooligosaccharide được sử dụng thay thế cho chitin. pH tối ưu của enzyme chitinase khi cơ chất là glycol chitin thuộc khoảng pH kiềm yếu. Hoạt tính enzyme chitinase sẽ nhanh chóng bị ức chế ở pH<4,5, ngoại trừ chitinase trong dạ dày của động vật có xương sống vẫn hoạt động ở pH 3,0. • Chất tăng hoạt – chất ức chế - Allosamidin Allosamidin là một pseudotrisaccharide gồm 2 đơn vị N-acetylallosamin gắn với nhau nhờ liên kết β-1,4 và một nhóm allosamizoline. Nhóm allosamizoline tương tự như chất trung gian phản ứng oxocarbonium, cấu tạo bao gồm 1 cyclopentane và một vòng aminooxazoline. Về cấu tạo, allose chỉ khác glucose ở C3 trong đó nhóm hydroxyl nằm thẳng trong allose và nằm ngang trong glucose. Allosamidin là chất ức chế chitinase đầu tiên được phân lập từ khuẩn ty của Streptomyces sp. No.1713. Allosamidin và những dẫn xuất của nó ức chế Nguyễn Quang Nhân - 14 - Phần I: Tổng quan tài liệu enzyme chitinase được tổng hợp từ tằm, tôm he và một số vi sinh vật (Piromyces communis, Streptomyces sp và Streptomyces olivaceoviridis). Ngoài ra, allosamidin cũng được phát hiện có khả năng gắn kết với các enzyme chitinase thực vật như hevamine và ức chế các enzyme chitinase thực vật (đa số thuộc họ Glycohydrolase 18). Điển hình nó ức chế chitinase H ở cây củ cải với ID 50 (liều lượng 50% chất ức chế là 44,7μM). Nói chung, allosamidin ức chế mạnh chitinase họ 18 và không ức chế protein lòng trắng trứng gà hay lysozyme người. Về cơ chế ức chế, allosamidine ức chế chitinase theo cơ chế cạnh tranh nhóm allosamizoline gắn vào tâm của trung tâm hoạt động chitinase, giả làm chất trung gian phản ứng oxocarbonium nằm giữa C1 của N-acetyl-D-glucosamin và oxy carbonyl của nhóm N-acetyl ở C2 trong quá trình thủy giải. Trong đó điện tích dương ở C1 được ổn định bằng oxy carbonyl của nhóm N-acetyl ở C2. Allosamidin khá đắt và khó tổng hợp. Mặc dù các oligomer carbohydrate và những dẫn xuất của chúng có thể dùng để thiết kế chất ức chế glycoside hydrolase, chúng thường khó tổng hợp và quá lớn để đi qua màng tế bào. - Các ion kim loại Các ion kim loại Hg2+, Ag+ là những chất ức chế. Đối với ion Cu+, có 2 dạng enzyme chitinase: một bị ức chế và một được tăng cường nhờ Cu2+ được tìm thấy ở một số loài cá và vi sinh vật như Pseudomonas aeruginosa. - Các chất khác Dipeptide CI-4 [cyclo-(L-Arg-D-Pro)] là một sản phẩm tự nhiên được tổng hợp từ vi khuẩn nước mặn Pseudomonas IZ208. CI-4 ức chế việc phân tách tế bào Saccharomyce cerevisiae và ngăn cản sự tạo khuẩn ty của nấm bệnh Candida albicans ở người. Về cơ chế, CI-4 ức chế chitinase họ 18 vì chúng có cấu trúc giống chất trung gian phản ứng. Các chất ức chế chitinase họ 18 có ảnh Nguyễn Quang Nhân - 15 - Phần I: Tổng quan tài liệu hưởng đến chu trình sống của nhiều loại nấm và ngăn cản sự truyền kí sinh trùng sốt rét (Plasmodium falciparum) từ vật chủ đến côn trùng. 2 peptide ức chế glycoside hydrolase khác là argifin và argadin có thể ức chế chitinase ở nồng độ nano hay micro mole. Các peptide này gắn trực tiếp lên các gốc ở tâm hoạt động của enzyme và chiếm các vị trí -1, +1 và +2. mặc dù những chất ức chế này là peptide nhưng chúng có nhiều nhánh bên bất thường như acetyl hay vòng thơm. Ngược lại, huyết thanh albumin có vai trò làm tăng hoạt động của enzyme chitinase nhưng sự ảnh hưởng này chỉ rõ ràng sau 2-3 giờ đầu của phản ứng. • Sự ổn định Enzyme chitinase thô hoặc tinh sạch ổn định trong trạng thái đông lạnh khoảng 2 năm. Sự ổn định của enzyme chitinase sẽ cao hơn khi có mặt của cơ chất là chitin. Chúng bị khử hoạt tính nhanh chóng ở 37oC trong trường hợp không có mặt chitin. Chu kỳ bán hủy ở 37oC là 40 ngày và ở 5oC là 230 ngày. Enzyme chitinase bất hoạt bởi oxygen, hằng số bất hoạt ở 20oC là k=0,145/h. I.1.2.4. Các loại cơ chất của enzyme chitinase • Chitin Cơ chất chủ yếu của enzyme chitinase là chitin. Ở lớp vỏ côn trùng và giáp xác, chitin được gắn kết với protein. Trong một vài trường hợp, lớp biểu bì này được làm cứng bởi các liên kết chéo với polysaccharide khác (cellulose, mannan, glucan…). Ngoài ra, chitin cũng có cấu trúc liên hệ với murein, cấu trúc polymer hiện diện ở vách tế bào vi khuẩn. Nguyễn Quang Nhân - 16 - Phần I: Tổng quan tài liệu • Các dẫn xuất của chitin Enzyme chitinase có thể tác động lên một số dẫn xuất của chitin như glycol-chitin, carboxymethylchitin, chitosan, chitinsulfate, 4-methylumbellferyl- tri N-acetylchitotrioside (MUC-phát huỳnh quang). Enzyme chitinase không hoạt động trên các cơ chất: chitin nitrat, cellulose, hyaluronic acid, alginic acid hoặc mucin. I.1.2.5. Cơ chế tác động của các loại enzyme chitinase Endochitinase phân cắt ngẫu nhiên trong nội mạch của chitin và chitooligomer, sản phẩm tạo thành là một hỗn hợp các polymer có trọng lượng phân tử khác nhau, nhưng chiếm đa số là các diacetylchitobiose (GlcNAc)2 do hoạt tính endochitinase không thể phân cắt thêm được nữa. Hầu hết chitinase thuộc loại này. Chitin 1,4-chitobiosidase phân cắt chitin và chitooligomer ở mức trùng hợp lớn hơn hay bằng 3 [(GlcNAc)n với n≥3] từ đầu không khử và chỉ phóng thích diacetylchitobiose (GlcNAc)2. β-N-acetylhexosaminidase phân cắt các chitooligomer hay chitin một cách liên tục từ đầu không khử và chỉ phóng thích các đơn phân N-acetylglucosamin. Ngoài ra, để khảo sát kiểu phân cắt, người ta sử dụng N-acetyl- chitooligosaccharide làm cơ chất. Các oligosaccharide thường được thủy phân bên trong trên một vài vị trí xác định hoặc một cách ngẫu nhiên. Một số enzyme chitinase có khả năng thủy phân trisaccharide, một số khác thì không. Cũng có 2 dạng chitinase thủy phân pentasaccharide: một phân cắt bên trong tạo disaccharide và trisaccharide, một phân cắt bên ngoài tạo các monosaccharide và tetrasaccharide. Tóm lại, chitinase thực chất là enzyme cắt ngẫu nhiên. Nguyễn Quang Nhân - 17 - Phần I: Tổng quan tài liệu I.1.2.6. Ứng dụng của chitinase • Trong nông nghiệp Enzyme chitinase ức chế nấm, côn trùng và chân đốt bao gồm nhiều loại sâu bệnh gây hại. Nấm chứa chitin bị ức chế bởi enzyme chitinase bao gồm Fusarium, Gliocladium, Rhizotonia, Trichoderma, Ustilago, Erysiphe, Botrytis, Sclerotium và Alternaria. Côn trùng chứa chitin bị kìm hãm bởi chitinase gồm Lepidoptera: Trichoplusia (sâu cải), Pieris rapae (ấu trùng cây cải), sâu trên râu bắp, bướm đêm, ấu trùng vỏ tròn hồng, sâu thuốc lá … Lớp Coleoptera bao gồm bọ cánh cứng khoai tây Colorado, bọ vòi voi vỏ tròn, bọ cánh cứng đậu Mexico và ấu trùng sống ở rễ bắp. Homoptera bao gồm rệp cây bông cải, rệp cây khoai tây, rệp đỏ California. Thysanoptera bao gồm bọ trĩ ở củ hành, Orthoptera bao gồm châu chấu, Hemiptera bao gồm bọ xít ở lúa. Người ta có thể sử dụng chitinase như một tác nhân điều chỉnh sinh học an toàn và dễ phân hủy thay cho thuốc trừ sâu hóa học [14]. Ở đây việc ức chế bằng enzyme chitinase tinh sạch được thực hiện bằng cách cho enzyme tiếp xúc với nấm hay côn trùng. Enzyme chitinase tinh khiết có thể được sử dụng như một dung dịch và có nồng độ xác định (50-100ppm) và được ứng dụng trong thuốc xịt [14] hay một dịch đặc chitinase tinh khiết cùng hiện diện với chất mang gắn với nó (methyl cellulose, gum Arabic) được dùng như là một loại thuốc bột. • Trong y dược - Tổng hợp chitooligosaccharide Hiện nay hoạt tính sinh học của các chitooligosaccharide ngày càng được nghiên cứu sâu. Trong y học, người ta sử dụng các oligomer chitohexaose và chitoheptaose làm tác nhân kháng ung thư. Enzyme chitinase của Vibrio alginolyticus phân cắt huyền phù chitin thành chitopentaose và chitotriose. Nguyễn Quang Nhân - 18 - Phần I: Tổng quan tài liệu Enzyme N,N’-diacetylchitobiase được sử dụng rộng rãi làm nguyên liệu khởi đầu cho sinh tổng hợp các hợp chất có hoạt tính sinh học. Chitinase thu nhận từ S. griseus có khả năng thủy phân chitin huyền phù thành chitobiose tiếp tục được cải biến hóa học thành một dẫn xuất disaccharide mới 2-acetamido-2-deoxy-D- allopyranose. Đây là chất trung gian để tổng hợp nên chất ức chế enzyme. Ngược lại, có thể sử dụng chitinase của Bacillus để tổng hợp chitobiose nhờ sự kết nối N-acetyl-D-glucosamine với dẫn xuất đường oxazolin. - Chẩn đoán các bệnh truyền nhiễm do vi nấm bằng enzyme chitinase Các loài vi nấm chính liên quan đến các bệnh cơ hội ở các bệnh nhân AIDS là Candidosis, Cryptococcosis (nấm men), Histoplasmosis, Coccidioimycosis (nấm lưỡng hình). Những nguồn kháng nguyên của nấm (manna của Candidosis, glucuronoxylomanan trong nấm men) có thể hoạt động như là một nhân tố ngăn chặn tế bào T trong sự phát triển của AIDS. Một lượng nhỏ kháng nguyên của nấm có thể kích thích phản ứng miễn dịch nhưng sự thừa thải kháng nguyên có thể gây ra tác động ngược lên tính miễn dịch của tế bào. Do đó, điều cần thiết là việc điều trị phải được tiến hành một cách nhanh chóng và có hiệu quả trước khi những tình trạng trên có điều kiện lan rộng. Nhiều phương pháp chẩn đoán bệnh nấm được đề xuất như ELISA, sự ngưng kết kháng thể, mẫu dò phân tử … để phát hiện đặc hiệu các nấm gây bệnh trong các dịch cơ thể nhưng giá thành quá cao. Những bất lợi chung trong hầu hết các phương pháp hiện sử dụng là khó áp dụng đối với các mẫu dịch cơ thể bởi vì khó cố định được các mẫu này. Các phương pháp nhuộm như GMS (Grocott methenamine AgNO3 staining), calcofluor/cellufour, India Ink, lectin label, rylus BSU được dùng nhuộm cố định các tiêu bản nấm nhưng không có tính đặc hiệu cao và cần sử dụng các thiết bị đắt tiền. Nguyễn Quang Nhân - 19 - Phần I: Tổng quan tài liệu Chitin hiện diện nhiều trong vách hầu hết các nấm gây bệnh, ít nhất là một giai đoạn trong chu trình sống của nấm hay ở nấm men thì hiện diện trong những vết chồi. Do đó cần một phương pháp nhuộm chitin đặc biệt cho nấm, tạo cơ sở xây dựng một phương pháp chẩn đoán nhanh chóng, hiệu quả các loài nấm gây bệnh. Hiện nay, các nhà khoa học đã đề xuất một phương pháp chẩn đoán mới các bệnh truyền nhiễm do nấm bằng cách sử dụng enzyme chitinase đã được phân lập tạo dòng từ Vibrio parahemolyticus (đặt tên là chitinase VP1), nó kết hợp chặt chẽ với chitin và có thể sử dụng như một mẫu dò trong việc chẩn đoán với độ nhạy cao để nhận diện một cách đặc hiệu các vách tế bào nấm hay những vết chồi nấm men trong những lát cắt mẫu mô bệnh. - Chế phẩm thuốc mới: enzyme chitinase và các dược chất kháng nấm Hiện nay, các nhà khoa học đề nghị sử dụng chitinase với các tác nhân kháng nấm có thể chấp nhận khác nhằm bổ trợ cho hoạt động nội sinh của chitinase. Các tác nhân đó bao gồm: - Amphotericin B và những phức chất có cấu trúc tương tự nystatin và pyramycin - 5-fluorocytosin và các dẫn xuất azol như fluconazol, ketoconazol, itraconazol, miconazol… - Allylamine-thiocarbamate như tolnaftat, terbinafin… - Griseofulvin, acid undecylenic, bezoic… Enzyme chitinase có thể phát huy hiệu quả của các tác nhân kháng nấm ở liều lượng không gây tác dụng phụ cho bệnh nhân. Ngoài ra, việc kết hợp giữa enzyme chitinase và laminarinase được ghi nhận là hữu hiệu hơn trong việc tấn công vào vách tế bào nấm (so với chỉ dùng enzyme chitinase). Nguyễn Quang Nhân - 20 - Phần I: Tổng quan tài liệu Người ta đã đề nghị phương thức điều trị bệnh nấm bao gồm chitinase và một dịch pha loãng hay thể mang và cũng có thể bao gồm các tác nhân kháng nấm khác. Liều lượng được chỉ định đủ để bổ trợ cho hoạt động của chitinase nội sinh. Những phương thuốc hữu hiệu từ 1μg/kg-100mg/kg trọng lượng cơ thể và khoảng 0,1-20mg chitinase/kg thể trọng cơ thể. Các thành phần của phương pháp điều trị có thể được điều khiển bằng các hướng khác nhau tùy thuộc vào bệnh truyền nhiễm nào được điều trị, bao gồm: đi qua dưới da, trong cơ, trong tĩnh mạch, trong phổi, định khu, bằng đường miệng hay điều khiển thuốc điều trị trong âm đạo… Các nhà khoa học đã thử nghiệm hoạt tính kháng nấm của enzyme chitinase tái tổ hợp trong cơ thể chuột và thỏ bị nhiễm các loại nấm khác nhau thuộc nhóm Aspergillus, Candida … Hiệu quả của sự điều trị vơí tác nhân kháng nấm được ước lượng trên 3 điểm: - Giảm tỉ lệ chết. - Giảm số lượng tế bào nấm được nuôi cấy từ các cơ quan - Giảm mức độ lưu thông kháng nguyên nấm I.2. CÂY CAO SU HEVEA BRASILIENSIS VÀ CHITINASE TRONG MỦ CAO SU I.2.1. Cây cao su Trong thiên nhiên có rất nhiều cây cao su thuộc nhiều loại thực vật khác nhau (chưa kể có loại cây cho ra chất tương tự cao su như cây gutta-percha và balata). Nói chung cây cao su trên thế giới thuộc vào 5 họ thực vật sau: Euphorbiaceae, Moraceae, Apocynaceae, Asclepiadaceae và Composeae. Chúng thích hợp với khí hậu vùng nhiệt đới, đặc biệt là miền Bắc Nam Mỹ, Nguyễn Quang Nhân - 21 - Phần I: Tổng quan tài liệu Brasil, Trung Mỹ, châu Phi từ Maroc đến Madagasca, Sri Lanka, miền Nam Aán, Việt Nam, Lào và Campuchia, Thái Lan, Malaysia và Indonesia [4]. Trong số những loại cây cao su, đặc biệt loại được ưa chuộng nhất là cây Hevea brasiliensis, cung cấp khoảng 95-97% cao su thiên nhiên trên thế giới. Những đồn điền trồng với giống cải thiện, giống seedling (cây trồng hột, cho latex ít hơn cây tháp và sản xuất muộn hơn, nhưng khi cạo mủ vỏ cây dễ lành vết thương hơn) và nhất là giống tuyển nhân ghép năng suất thông thường đạt được từ 1 tấn đến 1,5 tấn cao su/hecta/năm. Việc sử dụng các cây giống mới có thể tăng năng suất vượt lên trên 2 tấn cao su khô/hecta/năm. Viện khảo cứu cao su Việt Nam cho biết đã trao đổi kỹ thuật về giống cây với nhiều viện khảo cứu cao su quốc tế và đã nhập được những giống mà năng suất ở vườn thí nghiệm của viện đạt đến 3 tấn/hecta/năm [4]. Một cây cao su Hevea brasiliensis có kích thước lớn được xử lý thích hợp có thể chịu được trên 20 lần cạo mủ trong mùa thu hoạch, cung cấp tới 10 lít latex ứng với 3kg cao su khô. Qua năng suất kể trên, ta thấy loại cao su này bỏ xa năng suất đạt được với những cây cao su khác (Ficus, Manihot, Puntomia, Guayule hay Kok-saghyz) năng suất của chúng chỉ vào khoảng vài kg cao su/hecta/năm [4]. Ngoài ra, các cây cao su loại khác có các đặc tính không tốt khi so sánh với Hevea brasiliensis như khó trồng, kém chịu đựng cạo mủ, chất lượng cao su không tốt, không tinh khiết, khó chiết rút cao su... Nguyễn Quang Nhân - 22 - Phần I: Tổng quan tài liệu • Hevea brasiliensis Phân loại: Giới : Plantae Ngành : Magnoliophyta Lớp : Magnoliopsida Bộ : Malpighiales Họ : Euphorbiaceae Họ phụ : Crotonoideae Tộc : Micrandreae Tộc phụ : Heveinae Giống : Hevea Loài : Hevea brasiliensis [28] Hình 1.3 : Cây cao su Hevea brasiliensis Nguyễn Quang Nhân - 23 - Phần I: Tổng quan tài liệu Hevea brasiliensis là một loại cây cao su (Pará rubber tree, rubber tree) to lớn, cao từ 20 mét đến 40 mét, có nguồn gốc từ lưu vực sông Amazone và chi lưu (Nam Mỹ) ở trạng thái ngẫu sinh [4]. Cũng như các loại khác thuộc giống Hevea, cây Hevea brasiliensis có hoa đơn tính, màu vàng, không cánh, hình chuông nhỏ, tập trung thành chùm. Lá dài từ 20cm đến 30cm, thuộc lá kép 3. Đây là cây đơn tính đồng chu, có trái là hột nang có 3 ngăn, mỗi ngăn chứa 1 hột. Lúc chín, trái nổ phóng thích hột. Hột tròn, dài từ 2cm đến 3,5cm có màu nâu sậm. Nhân hột giàu chất béo (ta trích gọi là dầu hột cao su), do đó hột mất khả năng nẩy chồi nhanh [4]. Hoa đực gồm 10 bao phấn xếp thành 2 hàng dọc đều đặn (trên cuống nhị), nó cũng có 36 nhiễm sắc thể như các loại Hevea khác. Mỗi năm cây thay lá một lần, thay hoàn toàn hoặc thay dần (ta gọi là mùa thay lá). Cây bén rễ cùng một lượt với rễ trụ và rễ ngang. Rễ trụ có thể đi sâu xuống 5m đến 6m, chỉ ngưng phát triển khi gặp lớp đất cứng hay lớp nước thường trực. Vỏ cây nhẵn và đều, gỗ mềm và giòn [4]. Hệ thống nhựa mủ (latex) cây này thuộc loại mạch nhánh, do các tế bào dài tạo thành, nằm nối và vách chung tự tiêu, đường kính mạch latex khoảng 20μm đến 50μm. Những mạch này nằm trong nhu mô của cây, không thấy có trong mộc. Trong vỏ thân và nhánh, chúng hợp thành kiểu hình trụ hoặc kiểu “vỏ khoác” kết hợp. Các “vỏ khoác” của mạch latex tương giao với nhau và đặc biệt có nhiều trong kết cấu libe gần mô mới sinh hoặc nói chung ở các libe - mộc. Vỏ cây dày 8mm đến 18mm đối với những cây trưởng thành, gần ngoại biên có những tế bào rắn lại nhiều hay ít tùy theo tuổi. Sau khi cạo mủ, vỏ cây tái sinh lại dễ dàng [4]. Nguyễn Quang Nhân - 24 - Phần I: Tổng quan tài liệu Tại châu Mỹ, Hevea brasiliensis sinh trưởng tự nhiên thành rừng, cây thường bị bệnh cháy lá trầm trọng do loại Dothidella ulei gây ra. Bệnh này hầu như không gặp tại các nước Viễn Đông [4]. Về phương diện sinh thái, cây chỉ thích hợp với khí hậu vùng xích đới hay nhiệt đới. Cây đòi hỏi nhiệt độ trung bình là 25oC, lượng mưa tối thiểu là 1.500mm mỗi năm và có thể chịu hạn được nhiều tháng trong mùa khô. Cây mềm và giòn do đó có thể bị gãy khi gặp gió mạnh. Mặc dù cây cao su ít đòi hỏi chất lượng đất nhưng thích hợp nhất với đất đai phì nhiêu, sâu, dễ thoát nước, hơi chua (pH từ 4 đến 4,5) và giàu mùn [4]. Dù cho các loại nhựa dẻo, cao su tổng hợp đang phát triển mạnh khắp thế giới, cao su thiên nhiên vẫn là một loại nguyên liệu quan trọng. Hevea brasiliensis cung cấp hầu hết tổng lượng cao su thiên nhiên trên thị trường thế giới [4]. Hầu hết giống cao su trồng hiện nay ở nước ta và các nước khác chính là cây cao su Hevea brasiliensis này. I.2.2. Mủ cao su • Nguồn gốc latex và hệ thống mạch latex Mủ cây cao su (latex) được tạo ra từ những tế bào sống chuyên biệt (laticifer, tế bào cây chứa nhựa mủ [17]) có trong nhu mô cây, đặc biệt là trong vùng tạo lập libe vỏ. Các tế bào tạo latex được một lớp nguyên sinh chất mỏng bao phủ, bao cả một không bào lớn là nơi mà nguyên sinh chất tiết ra latex [4]. Như vậy latex được tạo ra tại chỗ từ nước và muối khoáng do rễ hấp thụ, không phải từ quang tổng hợp của lá. Có 5 loại tế bào chứa nhựa mủ được phân loại dựa theo các giai đoạn phát triển hoặc các vị trí khác nhau trong cây: thứ nhất là các mạch có trong cuống lá ở thời kỳ đầu trước sự dung hợp của các tế bào laticifer. Chúng giống với tế bào chất của các tế bào nhu mô sống ngoại trừ sự Nguyễn Quang Nhân - 25 - Phần I: Tổng quan tài liệu có mặt của các nhiều phần tử cao su. Loại thứ hai là mạch từ libe thứ cấp ở thân xanh, có chứa các hạt cao su. Đường kính mạch từ 100-5000Å. Ở đây, các hạt lutoid nổi bật và chứa các vi sợi. Loại mạch này có chứa ty thể và đôi khi có các phức hợp Frey-Wyssling, thể golgi và lục lạp. Loại mạch thứ ba có trong libe thứ cấp ở thân cây trưởng thành, ở phần bên trong của vỏ, cách phần mộc 1mm. Chứa các hạt cao su kích thước nhỏ 50Å-2μm. Các hạt lutoid tồn tại nhưng không chứa các vi sợi. Ngoài ra còn có ty thể. Loại thứ tư là mạch latex khi đã chịu sự cạo mủ và chứa rất nhiều hạt cao su. Lutoid và các phức hợp Frey- Wyssling có mặt thường xuyên, đôi khi có các ty thể, mạng lưới nội chất, rất hiếm khi có nhân tế bào. Loại cuối cùng có ở các mạch lão hóa ở vỏ ngoài. Ở loại này các hạt cao su kích thước khá lớn và không quan sát rõ các bào quan [31]. Toàn bộ latex trong cây tạo thành một mạng lưới hay hệ thống [17]. Tùy theo loại cây cao su, hệ thống latex được tạo từ tế bào cô lập hoặc từ mạch. Trong trường hợp thứ nhất như loại Parthenium argentatum (guayule), tế bào latex nằm rải rác không tương thông với nhau trong cơ quan cây. Trong trường hợp sau, mạch latex được tạo bởi các tế bào có kích thước lớn trong nhu mô nhưng không tương giao với nhau hoặc từ mạng tế bào dài nằm nối tiếp có vách chung tự tiêu. Loại mạch latex thứ nhất thường có đa số ở loại cây cao su. Loại mạch thứ hai là loại mạch nhánh hoặc mạch tiếp hợp chỉ có ở giống Hevea và Manihot (họ Euphorbiaceae) và ở các cây thuộc họ Composées có hoa hình cánh lá (Pissenlit, scorsonère) [4]. Ngoài thân cây, các cơ quan khác của cây cũng đều có chứa latex. Ở Hevea brasiliensis, hệ thống latex là hệ thống kín có dạng mạch phân nhánh và tương giao với nhau [4], giống như hệ tuần hoàn trong cây. Khi muốn thu hoạch cao su, cần phải thực hiện rạch cạo một đường trên vỏ thân cây nhằm Nguyễn Quang Nhân - 26 - Phần I: Tổng quan tài liệu c