Bài giảng Kỹ thuật thu nhận hợp chất có hoạt tính sinh học từ thực vật: Chương 1 - Terpenoid

Bài giảng Kỹ thuật thu nhận hợp chất có hoạt tính sinh học từ thực vật: Chương 1 - Terpenoid được biên soạn với các nội dung chính sau đây: Khái niệm Terpenoid; Phân loại terpenoid; Chiết xuất các hợp chất terpenoid; Phân tích các hợp chất terpenoid. Mời quý thầy cô và các em cùng tham khảo!

1.1 Khái niệm

- Terpenoid hay isoprenoid là nhóm các HCTN, là dẫn xuất của isoprene

- Cấu tạo: isopren C5H8 = 1 đơn vị

- Đuôi –noid: tương tự

1.2 Phân loại và hoạt tính sinh học

• Terpenoid được chia thành 6 nhóm:

- Monoterpene: có 2 đơn vị isoprene , C 10 H 16

- Sensquiterpene: có 3 đơn vị isoprene , C 15 H 24

- Diterpene: có 4 đơn vị isoprene , C 20 H 32

- Triterpene: có 6 đơn vị isoprene , C 30 H 48

- Tetraterpene: có 8 đơn vị isoprene , C 40 H 64

- Polyterpene: có nhiều đơn vị isoprene , (C 5 H 8 )n

Nhóm 1: hay gặp trong TN và có nhiều UD (tinh dầu)

Nhóm tetraterpene: có trong gấc, cà chua, đu đủ ( vàng đỏ ), hoặc lựu, rau rền… (tím đỏ)

Nhóm Polyterpene: nhựa cao su

IPP- Isopentyl pyrophosphate

SINH TỔNG HỢP TERPENE

1.2.1 Monoterpene và sesquiterpene (C 10 &C 15 )

- Có mặt trong nhiều loại tinh dầu: đặc biệt là rau thơm- xả, khuynh

1.2.1 Monoterpene và sesquiterpene (C 10 &C 15 )

- Nhóm Monoterpene mạch vòng:

1.2.1 Monoterpene và sesquiterpene (C 10 &C 15 )

- Nhóm Monoterpene mạch vòng:

β-Mircen

(nguyệt quế, hoa houblon)

Camphor

- Nhóm Monoterpene dị biệt:

Pyrethrin – trong hoa cúc trừ sâu ở

Kenia (Chrysanthemum cinerariaefolium)

1.2.1 Monoterpene và sesquiterpene (C 10 &C 15 )

- Nhóm Monoterpene có trong thực vật tự nhiên:

1.2.1 Monoterpene và sesquiterpene (C 10 &C 15 )

- Nhóm Monoterpene có trong thực vật tự nhiên:

1.2.1 Monoterpene và sesquiterpene (C 10 &C 15 )

- Nhóm Monoterpene có trong thực vật tự nhiên:

1.2.1 Monoterpene và sesquiterpene (C 10 &C 15 )

- Trong nhóm Sesquiterpene:

+ Artemisinin: hạ nhiệt, giảm sốt, trị sốt rét, trong cây thanh hao hoa

vàng (Ngải hoa vàng, Artemisia annua)

+ Zingibenol: có trong gừng (tinh dầu – dễ bay hơi, nhựa dầu- dạng sệt)

+ Alpha-bisabolol, Chamazulen: trong hoa cúc thơm, chống viêm + sát

trùng nhẹ

1.2.1 Monoterpene và sesquiterpene (C 10 &C 15 )

1.2.1 Monoterpene và sesquiterpene (C 10 &C 15 )

+ Gossypol: có trong hạt cây bông

Gossypium, làm thay đổi sự trưởng

thành của tinh trùng chống thụ thai

cho nam giới

Đồng phân (-) chống thụ thai, đồng

phân (+) gây ra độc tính và có hoạt

tính chống ung thư + vi khuẩn

1.2.2 Triterpene (C 30 )

- Có nhiều ứng dụng trong y học

- Là hoạt chất chính của nhân sâm (…),

tam thất, cam thảo, rau má… (chứa

nhiều saponin triterpene)

- Sapo = xà phòng: phân tử có 1 đầu ưa

nước, 1 đầu kỵ nước  tạo bọt

- Saponin: vị đắng, dễ gây kích ứng niêm

mạc, độc khi tiêm vào máu, tan trong

nước, ethanol, methanol; ít tan trong

ete, aceton, hexane

Cam thảo

Rau má

1.2.2 Triterpene (C 30 )

- Thủy phân Saponin bằng axit tạo ra

đường và các alglycol (sapogerin, có cấutạo triterpenoid hoặc steroid)

- Thủy phân Saponin bằng axit loãng vàđun nóng thu được các genin trong đó

có nhiều axit terpenic

1.2.3 Tetraterpene (C 40 )

- Carotenoid là 1 nhóm tetraterpene tiêu biểu (caroten và xanthophyl)

- (β-carotene=2 phân tử vit.A, α-carotene = 1 phân tử vit.A)

- Có trong trứng, gấc, đu đủ, cam vàng… (TV màu vàng, đỏ)

- Xanthophyl: có trong cá hồi

- Các chất này có hoạt tính chống oxy hóa mạnh, phòng và trị ung thư(đb UT đường tiêu hóa, tiền liệt tuyến)

- Được sử dụng rộng rãi để SX các sp bổ sung dinh dưỡng có tác dụngchống lão hóa, tăng cường miễn dịch…

1.2.3 Tetraterpene (C 40 )

- Lycopen (trong cà chua, gấc, đu đủ…): chất màu thuộc nhóm

carotenoid không có hoạt tính vit.A

- Lutein: là một xanthophyl, màu vàng, có trong lá cây cải xoăn, rau

chân vịt… trứng gà, mỡ động vật, điểm vàng đáy mắt (có đồng phân làzeaxanthin) Tan trong mỡ, dầu không tan trong nước

- Astaxathin: carotenoid thuộc nhóm xanthophyll (còn tên là LÁ VÀNG),

có trong vi tảo, nấm men, cá, tôm, chim ….không có hoạt tính vit.A, cóhoạt tính chống oxy hóa, chống viêm, tốt cho tim mạch, thần kinh,

chống ung thư

1.2.3 Tetraterpene (C 40 )

- Trong tự nhiên có một số loại VSV có thể sản sinh ra các chất này (gen

mã hóa sinh tổng hợp các chất này giống hay khác nhau ở thực vật vàVSV)

- Tìm hiểu thêm về các dạng CT hóa học, sự phân bố và ứng dụng (tiểuluận)

1.2.3 Tetraterpene (C 40 )

1.3 Chiết xuất các hợp chất terpenoid

- Tương tự như chiết xuất tinh dầu

+ chiết bằng cất kéo hơi nước: Ở nhiệt độ sôi của nước, cuốn theo cáchợp chất bay hơi

+ chiết bằng dung môi hữu cơ: ete dầu mỏ, chloroform, dichlometan,benzene… Sau đó chưng cất để thu tinh dầu

NGUYÊN TẮC

1.3.1 Monoterpene và sesquiterpene

chung

1.3 Chiết xuất các hợp chất terpenoid

1.3 Chiết xuất các hợp chất terpenoid

NGUYÊN TẮC:

+ Các dung môi không phân cực dùng để chiết xuất các HC không phân cực+ Các DM có độ phân cực thấp chiết xuất các HC có độ phân cực thấp+ Các DM có độ phân cực cao  chiết xuất các HC có độ phân cực cao

- Tương tự như chiết Saponin nói chung

- Saponin tồn tại dưới dạng liên kết với glycoside và phân cực + chiết bằng nước nóng (trực tiếp hoặc dùng bộ chiết Soxhlet) + chiết bằng cồn EtOH (nồng độ 30-80%)

+ Phương pháp tổng quát: Chiết bằng Dichlorometan và sau đó chiết bằng MeOH  thu được cao chiết (sau khi loại dung môi)

 chiết lại trong hệ dung môi n-butanol và nước

? Nếu chiết bằng MeOH được không?

? Tại sao dùng Dichlorometan

1.3.2 Triterpene

? Nếu chiết bằng MeOH được không?

? Tại sao dùng Dichlorometan

BTVN: Tra cứu bộ chiết Soxhlet

- Hợp chất phổ biến trong tự nhiên

- Dung môi thường dùng: không phân cực

Acetone, acetone:n-hexan (4:6), n-hexan:isopropanol (3:2)

+ theo Lin & Chen: EtOH:n-hexan (4:3)  hiệu quả tách chiết

carotenoid từ cà chua tốt nhất

+ Tách lutein và zeaxanthin từ hoa cúc vạn thọ: dùng n-hexane

và diethyl ether

1.3.3 Tetraterpene

1.4 Phân tích các hợp chất terpenoid

? Sự khác nhau giữa phân tích định tính và định lượng

Phương pháp nào xác định dịch chiết chứa HC mong muốn

Phương pháp phân tích thích hợp với TINH DẦU: GC hoặc GC-MS

(Gas-chromatography mass spectrometry)

+ Đối với các HC terpenoid: diterpene, triterpene, tetraterpene phươngpháp phân tích thích hợp TLC, HPLC

+ Phân tích định tính bằng PƯHH đặc trưng

Viết tắt

MS- Mass spectrometry

TLC- Thin Layer Chromatography

HPLC- High performance liquid chromatographyLPLC – Low…

MPLC – Medium…

Phương pháp tách chiết:

Tính chất vật lý terpenoid:

• Terpenoids là chất lỏng không màu

• Hòa tan trong dung môi hữu cơ và không hòa tan trong nước.

• Hầu hết các terpenoid đều hoạt động quang học.

• Dễ bay hơi trong tự nhiên.

• Điểm sôi 150 - 180oC

Tính chất hóa học:

• Chúng là các hợp chất chưa bão hòa.

• Chúng phản ứng kết hợp với hydro, halogen, axit halogen để tạo thành các sản phẩm như NOCl, NOBr và hydrat.

• Chúng trải qua quá trình trùng hợp và khử hydro trong vòng.

• Khi phân hủy nhiệt, terpenoid cho isopren là một trong những sản phẩm.

+ Hấp phụ vào chất béo tinh khiết

II Tách terpenoid từ tinh dầu

+ Phương pháp hóa học

+ Phương pháp vật lý

Phương pháp cuốn hơi nước

Nước lạnh

Nước nóng Ngưng tụ

Phân tách

Dầu tinh khiết

Nước hoa Nước và dầu

Hơi nước và dầu

Cấp hơi

Phương pháp chiết bằng dung môi

• Các dung môi như hexane và ethanol được sử dụng để cô lập tinh dầu

• Nó được sử dụng cho các bộ phận của cây có lượng tinh dầu thấp

• Nguyên liệu thực vật được xử lý bằng dung môi, nó tạo ra hỗn hợp

thơm gọi là “cao”

• Sau đó, nó trộn với rượu, các hạt dầu được giải phóng

• Sau đó, cho đi qua một bình ngưng rồi tách ra

• Dầu này được sử dụng trong ngành công nghiệp nước hoa hoặc chocác mục đích hương liệu

Dung môi

Phương pháp ngâm chiết

Ưu điểm: Thu được nhiều tinh chất thực vật hơn.

• Nguyên liệu thực vật được chuyển đổi thành bột thô vừa phải

• Nguyên liệu thực vật được đặt trong bình kín

• Thêm dung môi vào

• Hỗn hợp để trong 1 tuần, sau đó chất lỏng được lọc

• Cặn rắn được ép để thu hồi phần chất lỏng còn lại

• Chất lỏng lọc và ép lại được trộn lẫn

Thực vật được cắt nhỏ, trộn dung môi

Phương pháp hấp phụ/ ngấm kiệt

Chất béo được làm ấm đến 50 độ C trên đĩa thủy tinh

Sau đó, chất béo được phủ bằng cánh hoa và nó được giữ

trong vài ngày cho đến khi nó bão hòa với tinh dầu

Sau đó, những cánh hoa cũ được thay thế bằng những cánhhoa tươi, quá trình lặp đi lặp lại

 Sau khi loại bỏ cánh hoa, chất béo được xử lý bằng ethanolkhi đó tất cả dầu có trong chất béo được hòa tan trong ethanol

 Tiến hành chưng cất cồn sau đó: chưng cất từng phần dưới ápsuất thấp để loại bỏ dung môi

Gần đây chất béo được thay thế bằng than dừa, do ổn định

hơn và khả năng hấp phụ cao hơn

Hấp phụ cánh hoa hồng

LỌC TÁCH TERPENOID từ TINH DẦU

1/ Phương pháp hóa học

+ Tinh dầu chứa terpenoid hydrocarbon + nitrosyl clorua trongcloroform tạo thành chất kết tinh

+ Tinh dầu chứa rượu

+ Terpenoid chứa aldehyde và ketone được xử lý bằng NaHSO3,phenyl hydrazine hoặc semicarbazone Sau khi tách, được phânhủy để lấy terpenoid

LỌC TÁCH TERPENOID từ TINH DẦU

2/ Phương pháp vật lý

+ Sắc ký

+ Chưng cất phân đoạn

Chưng cất phân đoạn

Một bình Erlenmeyer được sử dụng làm bình nhận Ở đây, đầu chưng cất và cột phân đoạn được kết hợp thành một mảnh

+ cho vào mỗi ống 10 giọt dịch chiết, lắc mạnh trong 60 giây

Nếu: có bọt bền và cùng một chiều cao thì đó là Saponin triterpene Nếu ống 2 có bọt cao hơn thì đó là Saponin steroid

5.2 Phản ứng Salkowsky theo kỹ thuật Sapiro ()

Lấy 5 ml dịch dược liệu 1% chiết trong dung dịch chloroform vàoống nghiệm

Đổ từ từ theo thành ống 1-2 mL H2SO4 đặc

Lắc nhẹ thoạt tiên phần trên khối dịch sau đó toàn khối

Dung dịch có màu đỏ, da cam hoặc đỏ tím là sự có mặt của

Saponin

5 Phản ứng hóa học đặc trưng

(phân tích định tính)

PHỤ LỤC

Hoa hoc cac hop chat tu nhien nguyen ngoc tuan