Bài giảng Kỹ thuật thu nhận hợp chất có hoạt tính sinh học từ thực vật: Chương 3 - Flavonoid

Bài giảng Kỹ thuật thu nhận hợp chất có hoạt tính sinh học từ thực vật: Chương 3 - Flavonoid được biên soạn với các nội dung chính sau đây: Khái niệm flavonoid; Các hợp chất flavonoid; Các tính chất của flavonoid; Hoạt tính sinh học của flavonoid; Phản ứng đặc trưng của flavonoid. Mời quý thầy cô và các em cùng tham khảo!

Nguyen Truong Giang

3.2 Hoạt tính sinh học của flavonoid

3.3 Phản ứng đặc trưng của flavonoid

3.4 Chiết xuất flavonoid

3.6 Một số flavonoid tiêu biểu

KHÁI NIỆM

Nhóm phenol (phenolic) là một nhóm chất đa dạng,

không đồng nhất về cấu tạo hóa học.

+ PHENOL là hợp chất vòng bao giờ cũng chứa nhóm –OH trong nhân benzen

+ Hợp chất PHENOLIC là nhóm lớn, FLAVONOID là nhóm thuộc nhóm phenolic

Tanin

2 Phenol thực vật

2.7 Các chất Tropolon

Các hợp chất càng cua

2.8 Polyphenol (C6-C3-C6)

Có khung C15, có 2 vòng benzen, chứa nhiều hơn

2 nhóm hydroxyl

2.8.1 Auron và Chalcon

2.8.2 Flavonoid: Tồn tại chủ yếu trong thực vật, có

hoạt tính sinh học cao và có nhiều ứng dụng

2.8.3 Tanin

2.8.3 Tanin

Tanin là hợp chất phenol cao phân tử (trùng ngưng từ

nhiều phân tử Phenol)

Có nhiều trong củ nâu, rễ cây sú vẹt, lá và quả xanh

…(vị chát)

+ Tanin thủy phân :

Gallotanin( este: axit galic + đường)

Ellagitanin (axit ellagic + đường)

+ Tanin ngưng tụ (flavonol)

Galic axit Polygalic

Shikimic axit (trong hồi) P-Hydroxyl benzoic

SINH TỔNG HỢP CÁC HCTN

NHỚ!

Cách đánh số trong phân tử

3 FLAVONOID

Nhóm thực phẩm Tên thực phẩm chứa polyphenol

Trái cây

Cam, táo, nho, đào, nước ép bưởi, anh đào, quả việt quất, nước ép quả lựu, quả mâm xôi, hoa anh đào đen, blackcurrants, mận, mâm xôi, dâu tây, mơ

Rau

Rau bina, hành tây, hẹ tây, khoai tây, ô liu đen và xanh

lá cây, đầu atisô toàn cầu, bông cải xanh, măng tây, cà rốt

Các loại ngũ cốc bột mì, lúa mạch đen và bột yến mạch

Các loại hạt, hạt và các loại đậu đậu nành rang, đậu đen, đậu trắng, hạt dẻ, quả phỉ, quả

hồ đào, hạnh nhân, quả óc chó, hạt lanh

Đồ uống cà phê, trà, rượu vang đỏ

Chất béo sôcôla đen, dầu ô liu nguyên chất, dầu hạt vừng

Gia vị

bột ca cao, saffron, khô oregano, nước tương, đinh hương, bạc hà khô, sao hồi, hạt giống cần tây, bạc hà khô, húng tây khô, húng quế khô, bột cà ri, gừng khô, thì

là, quế

3.1 Các hợp chất FLAVONIOD

Có thể coi Flavonoid (flavan và flavanone) là những dẫn xuất của của Croman và Cromon (khung C6-C3)

Khi Croman ngưng tụ với phenol  flavan (có or ko màu)

Khi Cromon ngưng tụ với phenol  flavanon (ko màu, khi đun nóng có màu)

flavanon flavan

+ Các dẫn xuất của flavan và flavanone:

isoflavonoid và neoflavonoid (C15) – có đồng phân thuận nghịch, đồng phân dị cấu thể (L,D,DL)

2.1 Các hợp chất FLAVONIOD

2.2 Các tính chất của FLAVONOID

2.2.1 Đặc tính hóa học và sinh học

+ Trong tự nhiên các HC này tồn tại dưới dạng Glycoside

 dễ tan trong nước hoặc các dung môi phân cực

+ Nhóm đường: được gắn trực tiếp vào nguyên tử

cacsbon, trong đa số trường hợp được gắn vào các nhóm –OH ở vị trí 3 hoặc 7

+ Nếu không tồn tại ở dạng glycoside  dạng

aglycol

+ Các LK glycoside dễ bị thủy phân trong môi

trường axit hoặc kiềm nhẹ hoặc bởi enzyme

(cellulose, β-glycosidase)

+ Các HC flavonoid có hoạt tính sinh học còn được gọi là bio-flavonoid (hiện đã phát hiện trên 1000 chất)

2.2 Các tính chất của FLAVONOID

2.2.2 Hệ thống các nối đôi liên hợp

+ có khả năng làm cho flavonoid hấp thị tia tử

+ Dải hấp thụ cực đại (thường có 2 dải):

λ max = 320-380nm

λ max = 240-280 nm

Dải 2 thường ổn định hơn

Giữa 2 giải thường có 1 vai phụ, đặc biệt là đốivới flavon và flavonol

 PHÂN TÍCH ĐỊNH TÍNH (xem HC có flavonoid không)

Màu vàng

+ Tùy theo pH của môi trường và điều kiện tạo phức với các ion kim loại (Na, K, Fe, Al) mà bước sóng hấp thụ có thể dịch chuyển

+ Do có nôi đôi liên hợp nên các flavonoid thường

có màu vàng Khi hệ thống bị phá vỡ thì màu cũng mất (phá ở vòng C)

VD: Catechin (không màu)

+ Khi có nhóm C=O (carbonyl, carbonmonooxyde)

và nhiều nhóm –OH thì tính axit tăng thêm và Flavonoid có khả năng tan trong dung dịch NaHCO3

+ Nhóm –OH thường tạo phức với AlCl3, NaOH, KOH, NH4OH … cho màu vàng đặc trưng

 Tính chất quan trong để định tính, định lượng

và phân tích

+ Nhờ các nhóm chức này Flavonoid có ái lực mạnh với ion KL hóa trị 2 : Fe 2+ , Cu 2+ , Zn 2+

Và có thể tạo phức với nguyên tố chuyển tiếp thuộc chu kỳ 4 (ng- tố vi lượng trong sinh vật)

+ Các nhóm –OH tự do dễ LK với nhau bằng H- nội phân tử hoặc giữa các phân tử  ảnh hưởng tới tính chất nhóm chất Khả năng phản ứng có thể bị giảm đáng kể

2.2.3 Các nhóm –OH có tính axit

+ Trong tự nhiên ít gặp este của phenol, tuy nhiên trong TN in-vitro, các nhóm –OH của phenol thường dễ dàng cho este (thường gặp là este metylic)

+ các flavonoid là chất chống oxy hóa, tuy nhiên bản thân chúng lại dễ bị oxy hóa bởi nhiệt độ, ánh sáng…  bảo quản lọ tối màu

QT này có thể kèm theo sự mở vòng pyron tác dụng của flavonoid với các enzyme oxy hóa khử (oxydoreductase) , PƯ với AgNO3, KMnO4…

 Dùng để định tính, định lượng flavonoid

2.2.3 Các nhóm –OH có tính axit

- Tác dụng chống oxy hóa

- Tác dụng với các enzyme sinh học :

 Tác dụng hạn chế biến chứng tiểu đường

2.3 Hoạt tính sinh học của FLAVONOID

Tác dụng chống oxy hóa

+ Các hợp chất phenol cũng như flavonoid trong đk nhất định tạo ra các gốc tự do bền vững – gốc aryl – ArO.

Các gốc ArO có khả năng thay thế các gốc tự do kém bền trong phản ứng peroxy lipid màng tế bào và dây chuyền sẽ

+ Các hợp chất flavonoid có khả năng ngăn chặn hình thành các gốc tự do có hại bằng cách kết hợp với các ion kim loại nặng Fe, Mn… (vốn là tác nhân xúc tác quá trình sinh hóa làm xuất hiện các gốc tự do – free radical)

Vd:

Tropolon – phức càng cua với các ion kim loại

NHỚ:

Tinh dầu  đặc trưng kháng VSV

Flavonoid  hoạt tính antioxidant

Antiaging (chống lão hóa) Free radical – luôn tồn tại trong cơ thể

Nếu ở mức vừa phải – xúc tác PƯ sinh hóa Nếu mức cao  có hại (peroxy tế bào, biến đổi AND)

2.3 Hoạt tính sinh học của FLAVONOID

Tác dụng chống oxy hóa

A – Hạn chế biến chứng tiểu đường

Trong cơ thể người Flavonoid có tác dụng kìm hãm aldose reductase

2.3 Hoạt tính sinh học của FLAVONOID

Tác dụng với các enzyme sinh học

Biến chứng

tiểu đường

B – Các bệnh dị ứng và hen phế quản

Flavonoid có tác dụng kìm hãm hoạt tính của enzyme

proton-ATP-ase trong màng tế bào mastocyl làm các tác nhân Histamin và serotonin chứa trong tế bào không bị thoát

ra ngoài (yếu tố gây hen và dị ứng)

(Alergy = phản ứng của cơ thể với các tác nhân lạ)

C – Các siêu vi trùng (virus) chỉ có thể gây bệnh nếu lớp vỏ lysoxom bị thủy phân dưới tác dụng của enzyme proto-ATP- ase và có thể phospholipase A 2.

Các enzyme này đều bị flavonoid kìm hãm

 Tìm hiểu thêm về cơ chế và tác dụng của các enzyme này trong hđ của virus

2.3 Hoạt tính sinh học của FLAVONOID

Tác dụng với các enzyme sinh học

D – Thử nghiệm lâm sàng của flavonoid với ung thư vòm họng do hút thuốc cho kết quả tốt

(hút thuốc + uống trà  hạn chế tác động của nicotin, do trọng chè có polyphenol)

E – Tác dụng chống viêm, sưng

+ Hiện tượng viêm, sưng đau là do sự giải phóng prostaglandin  thu hút bạch cầu đến nơi tổn tương, gây đau và sau khi di chuyển đến não làm mất cân bằng điều khiển thân nhiệt và gây sốt

Flavonoid có tác dụng kìm hãm hoạt tính của enzyme prostaglandin (cyclooxygenase và lipoxygenase).

Cơ chế này cũng giải thích cơ hế chống co thắt cơ trơn, co cứng cơ bắp, đau đầu

2.3 Hoạt tính sinh học của FLAVONOID

Tác dụng với các enzyme sinh học

- Điều trị thấp khớp: Sử dụng flavonoid hỗ trợ điều trị thấp khớp  các tổ chức liên kết được củng cố thêm

Cơ chế: Ngăn chặn tổng hợp prostaglandin

Kích thích phản ứng hydroxyl hóa prolin  tạo liên kết chéo trong collagen

F – Tác dụng gây tê tại chỗ: Trong trường hợp côn trùng cắn, đốt Đôi khi có tác dụng mạnh hơn cả cocain (trong cây thuốc phiện)

Cơ chế: Nọc độc chứa Phospholipase A2 có khả năng giải phóng axit arachidonic  chuyển tiếp thành prostaglandin

Flavonoid ức chế Phospholipase A2  hạn chế giải phóng axit arachidonic  hạn chế đau sưng

2.3 Hoạt tính sinh học của FLAVONOID

Tác dụng với các enzyme sinh học

F – Tác dụng diệt khuẩn và nấm

Flavonoid có khả năng tăng tính thẩm thấu của tế bào VSV,

từ đó ngấm vào tế bào và có tác dụng diệt

- Không phải tất cả flavonoid đều có hoạt tính này

2.3 Hoạt tính sinh học của FLAVONOID

Tác dụng với các enzyme sinh học

2.4 Một số phản ứng đặc trưng để định tính phát hiện flavonoid

+ Phản ứng Shinoda (PƯ Xianidin)

+ Phản ứng Diazo

+ Phản ứng định tính Anthocyanin

+ Phản ứng định tính Catechin

2.5 Chiết xuất Flavonoid

2.5.1 Xử lý nguyên liệu

Muốn chiết flavonoid dạng glycoside (từ NL tươi)

phải ổn định nguyên liệu trước khi sấy  nhúng NL vào cồn hoặc nước đun sôi

RỬA SẠCH SẤY KHÔ THÀNH BỘT NGHIỀN BẢO QUẢN

Phơi khô, bóng râm, <60 o C

2.5 Chiết xuất Flavonoid

2.5 Chiết xuất Flavonoid

2.5.2 Chiết xuất

Một số có thể tan trong ete dầu hỏa (rẻ)

+ Các flavon và flavonol có nhiều nhóm –OH các flavon, auron, chalcon và glycoside đều là các chất phân cực mạnh

bi- Có thể chiết chúng bằng cồn, nước hoặc hỗn hợp

cồn-nước.

Dung môi có thể áp dụng cho hầu hết cac flavonoid

là dd cồn 80 hoặc 60% (EtOH hoặc MeOH)

 Quan trọng là tìm hiểu thông tin về chất cần chiết

2.5 Chiết xuất Flavonoid

2.5.2 Chiết xuất

Dung môi gì?

Nồng độ bao nhiêu?

Nhiệt độ chiết?

Tỷ lệ dung môi/nguyên liệu?

 Tối ưu từng công đoạn công nghệ

Thương chọn điều kiện cơ sở  chọn mục tiêu, các yếu tố ảnh hưởng, khoảng khảo sát

Chú ý:

Ý nghĩa thực tế

Phương pháp tối ưu

2.5 Chiết xuất Flavonoid

+ Sau khi chiết được dịch tổng  Cô đặc dịch chiết (bay hơi dung môi) ở áp suất và nhiệt độ thấp (40-60

o C) thu được cao chiết

+ Sau đó sấy đông khô để thu được bột chiết (sấy thăng hoa để bảo tồn tính chất của HC tốt nhất)

Ngoài ra con có thể sấy phun  bột chiết

BT: Tìm hiểu cấu tạo của thiết bị cô quay chân không?

Ưu điểm?

Cặn chiết là gì?

Cao chiết là gì?

2.5 Chiết xuất Flavonoid

+ Có thể dùng các chất khác như : cellulose, silicagel, sephadex, magnesol, polyvinyl-pyrolidon

+ Silicagel dùng để tách : flavanon, isoflavon, acetyl flavon, flavonol… khai triển bằng chloroform,

methyl-chloroform với etyl acetat hoặc ether hoặc benzene,

hoặc hỗn hợp benzen-etyl acetat hoặc methanol

2.5 Chiết xuất Flavonoid

2.6 Một số flavonoid tiêu biểu

A – CÚC GAI

Silybum marianum – Nguồn gốc Địa Trung Hải

+ Hạt có chứa 1,5-3% các flavonolignan (silymarin) Silymarin chủ yếu chứa silybin, một ít silychristin

và isosilybin

Silymarin có tác dụng bảo vệ gan trước các chất độc (CCl4, thioacetamid, paracetamol…) loại bỏ các gốc tự

do, giải độc gan.

Hiệu quả trong điều trị viêm gan

2.6 Một số flavonoid tiêu biểu

A – CÚC GAI

2.6 Một số flavonoid tiêu biểu

B – Polyphenol trong chè xanh (Thea sinensis)

Là chè xanh chứa Cafein, các chất catechin

EGCG (là catechin) – chống ung thư não, tiền liệt tuyến, vòi trứng và lá lách, HIV

2.6 Một số flavonoid tiêu biểu

C – HOA HÒE (S.japonica)

D – ISOFLAVONOID

Isoflavonoid là một nhóm phụ của Flavonoid Nhiều trong mầm đậu tương, đậu tương.

D – ISOFLAVONOID

Isoflavonoid trong cỏ ba lá đỏ (Trifolium pratense)

Kaempferol, formononetin, daidzein,

sitosterol…

Trong củ sắn dây tròn (Pueraria mirifica)

cũng chứa daidzein, genistin, genistein, puerarin, miroestrol, deomymiroestrol

và coumestrol

Trong củ sắn dây tròn (Pueraria mirifica)

cũng chứa daidzein, genistin, genistein, puerarin, miroestrol, deomymiroestrol

và coumestrol

PHỤ LỤC

Schematic of HPLC