Xác định thành phần khối lượng các nhóm hợp chất có độ phân cực khác nhau trong hạt cau

DAT VAN DE Alkaloid là những hợp chất hữu cơ có chứa nitơ, đa số có nhân dị vòng, có tính kiềm, thường gặp trong thực vật và đôi khi trong động vật, thường có tác dụng dược lý và cho

2T E€EVMC: Purchase from www.A-PDF.com to remove the

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÂN THƠ

KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN

BỘ MÔN HÓA HỌC

@e-w)cs 9@

NGUYEN DINH BAO

XAC DINH THANH PHAN KHOI

L LUOQNG CAC NHOM HOP CHAT

O CO DO PHAN CUC KHAC NHAU

TRONG HAT CAU

LUAN VAN DAI HOC

LỜI CẢM ƠN

Luận văn này là lần đầu tiên tôi được đem những kiến thức mình đã học

đi vào thực tế Điều đó giúp cho tôi đánh giá lại được phần nào đó mức độ hiểu

biết cũng như khả năng học tập của bản thân mình, để từ đó có được những

định hướng cho công việc cũng như đường hướng, cách thức học tập của chính mình trong tương lai Từ trong tim mình, tôi:

Xin cảm ơn những hy sinh của ba mẹ đã dành cho con

Xin chân thành cảm ơn Ts Lê Thanh Phước đã giao cho tôi đề tài này và những gì thầy đã hướng dân cho tôi

Xin tri ân thây Võ Hồng Thái, cô Bùi Thị Bửu Huê, và các thầy cô trong bộ môn Hoá khoa Khoa học tự nhiên đã hồ trợ tôi rât nhiêu trong

quá trình làm luận văn

Cũng với tâm tình đó xin cảm ơn các thầy cô phân môn Hoá hữu cơ,

bộ môn Hoá khoa Sư phạm đã giúp đỡ rất nhiều cho tôi về trang thiết bị trong quá trình làm luận văn

Và cuối cùng xin cảm ơn các bạn của tôi đã ủng hộ tôi rất nhiều về mặt tinh thân cũng như đã giúp đỡ tôi rât nhiêu trong thời gian này

MỤC LỤC

PHAN I:

GIỚI THIỆU CHUNG 2-5 5s s5 25s s se sssese se see DAT VAN DE ccssccescesccnscescesceeccsscseseesccsecescesseecenecs MỤC TIỂU NGHIÊN CỨU - -.- - << - <s 5+ ==- PHẢN II: TÓNG QUAN TÀI LIỆU - - - - -‹ CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VÉ CÂY CAU ‹-

L Sơ lược về cây cau

©eoooeooo©odooo©odooeoooeodooeeodooeooooeodoooeeooooeooeoeodooeodooeodooeooooeedoooeooooeeooooeodooeodooeodoooeoeoeoe©eodoeooeoeeooeoeeeoee

HI.1 Một số acid béo có trong trái cau

HI.2 Một số alkaloid của trái cau

©eoooee©doooe©dododoeoodoeoododoeooooe©oeoooeodoooeoeodooeododoeodooeodooeooooeooooeooooeoooeodooeeodooeodoeooeoeoeoeedodoooeeodooeoeooeoooee©eoeoeoee

II Khả năng kháng oxi hóa -.- -c on n0 n1 non 1 SG 17

H — Khảo sát sự hiện diện của các hợp chất tannin

cH 90000000 0000060906006 90606 904.006 9000060999 0061990 096995.009994 008095 0696 9900916999999 99999950 18 HII.1 Thuốc thir chi acetate

—- 18

HII,2 Dung dịch FeC];

" 18 CHUONG III: TONG QUAN VE ALKALOID

— 21 II.2 Thuốc thử May

sesusasenssnscscnscnssssosccessecusnscsssscosescessesenssssnsescnscosescescaueseseconecsessscson suesseesecesessessesseeees 21 11.3 Thuốc tht Wagner

— 21 HI.4 Thuốc thử Bouchardat

ssseeoscssesssesscusosssscucossncesssscoesssesecsancecossssascnssscsscsesesecoseneneesesesscesessscesscsensessessecs 21

IH Nhing phuong phap jy trich alkaloid

_ 22 PHẢN II: THỰC NGHIỆM

— 24 CHƯƠNG I: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

— ôÔ 25

L, Phương tiện nghiên cứu

A 25 I.1 Dụng cụ và thiết bị

_ ÔỎ 25 I2 Hóa chất

¬- L.ATR ÔỎ 25

L3 Nguyên liệu

H.1 Nội dung nghiên cứu

09 999660 0504.0890006 0.00 10009 4 000190 1000019000 00 290009980 00.00 0.000 00090 0004 6000091000 6000 609 99900060 26 H2 Phương pháp nghiên cứu

— 26 CHƯƠNG II: THỤC NGHIỆM

PHÁN]

GIỚI THIỆU CHUNG

DAT VAN DE

Alkaloid là những hợp chất hữu cơ có chứa nitơ, đa số có nhân dị vòng, có tính

kiềm, thường gặp trong thực vật và đôi khi trong động vật, thường có tác dụng dược lý

và cho phản ứng hóa học với một số thuốc thử gọi là thuốc thử chung của alkaloid

Trong cây các alkaloid luôn tồn tại ở dạng các muối với các acid hữu cơ và mỗi

họ cây thường có một dãy alkalold cùng nhóm, trong đó có nhóm chính và nhóm phụ Hàm lượng của chúng phụ thuộc vào giống cây, mùa vụ và địa lý

Thông thường để phân lập alkaloid thường dùng phương pháp tủa phân đoạn theo pH Tuy nhiên khi áp dụng phương pháp này để phân lập alkaloid thô từ hạt cau thì gặp nhiều khó khăn Do trong hạt cau hàm lượng tannin chiếm tỉ lệ cao và bị tủa theo trong quá trình tủa phân đoạn alkaloid Do đó, việc phân lập alkaloid thường di

cùng việc loại bỏ tannin, là một công đoạn thường sử dụng nhiều hoá chất độc hại và

lượng tannin đó không được khảo sát tiếp

Vì vậy, đề tài “Xác định thành phần khối lượng của các nhóm hợp chất có độ

phân cực khác nhau trong hạt cau” là bước khảo sát ban đầu cho việc định hướng

tách những alkaloid thô có trong hạt cau.

PHAN I: GIOI THIEU CHUNG

MUC TIEU NGHIEN CUU

Xác định thành phần khối lượng của các nhóm hợp chất có độ phân cực khác nhau có trong hạt cau, tìm một phương thức để tách riêng tannin (là hợp chất chiếm lượng lớn trong hạt cau) trước khi tiễn hành tủa phân đoạn alkaloid theo pH là mục tiêu chính của đề tài này

PHAN II

TONG QUAN TAI LIEU

PHAN II: TONG QUAN TAI LIEU

CHUONG I GIOI THIEU VE CAY CAU

I Sơ lược về cây cau

L1 Tên gọi

Tén khoa hoc Areca catechu L

Tén goi khac: binh lang, tan lang

Thuộc họ Cau (Palmae) Họ cau có tên khoa học là Arecaceae

Tên nước ngoài: Areca palm, betel-nut palm, areca-nut palm, catechu palm, penang palm (Anh); aréquier, noix d° Arec (Pháp)

L2 Đặc điểm, hình dạng

Cây cau là một cây có thân mọc thắng cao chừng 15-20 m, đường kính 10-15

cm Toàn thân không có là mà có nhiều vết lá cũ mọc, chỉ ở ngọn có một chùm lá to

rộng xẻ lông chim Lá có bẹ to Mo ở bông mo sớm rụng Trong cụm hoa, hoa đực ở trên hoa cái ở giữa Hoa đực nhỏ màu trắng, sáu nhị Hoa cái to, bao hoa không phân hóa Noãn sào thượng 3 ô Quả hạch hình trứng to bằng quả trứng gà Quả bì có sợi,

hạt có nội nhũ xếp cuốn Hạt hơi hình nón cụt, đầu tròn giữa đáy hơi lõm, màu nau

nhạt, vị chát

Hình 1: Cây cau

Cây cau được trông ở khắp nơi trong nước đê lầy quả ăn trâu và xuât cảng

Trồng bằng quả thường sau 5-6 năm mới thu hoạch

Người ta phân biệt cau rừng (sơn binh lang) và cau nhà (gia binh lang) Cau

rừng hạt nhỏ, nhọn và chắc hơn Loại sơn binh lang có nhiều ở Nghệ Tĩnh và Thanh

Hóa

Trước đây (vào năm 1930) diện tích trồng cau ước lượng chừng 2500 hecta ở miền Bắc Việt Nam chủ yếu là Hải Hưng, sau đến Kiến An, Quảng Ninh và cuỗi cùng

đến Nam Hà, Thái Bình Tại miền trung, diện tích trồng trước đây ước chừng 1400

hecta Tại miền nam Việt Nam nhân dân cũng trồng nhiều ở Mỹ Tho, Bến Tre, Rạch

Giá, Cần Thơ,

PHAN II: TONG QUAN TAI LIEU

Bộ phận dùng gồm có: hạt cau, vỏ quả cau, rễ cau, lá cau, Quả cau già được

thu hai dé lay hạt và vỏ quả Hạt phơi hoặc sấy đến thật khô Khi đùng đem hạt khô

ngâm nước 2-3 ngày cho mềm Vớt ra để ráo nước, thái mỏng, phơi hoặc sấy ở nhiệt

độ 40-50°C tới độ 4m đưới 10% (không được sao) Vỏ quả đem rửa sạch, ủ mềm một

đêm, xẻ tơi, phơi hoặc say tới độ âm dưới 10%, tâm rượu sao, có thể nấu thành cao

đặc

L4 Công dụng của cây cau

1.4.1 Y hoc dan gian

Hat cau có vi cay, dang, chát, tính âm, có tác dụng tiêu tích, hành thuỷ sát trùng, trừ giun sán, trị bệnh sán xơ mít, giun đũa, sản lá, thuỷ thũng cước khí, dùng kích thích

tiêu hoá, chữa viêm ruột ia chảy, ly, chốc đầu Thường dùng 0.5-1 g/ngày, dạng thuốc

sắc; với liều cao, dùng trục sán

Vỏ quả cau có vị ngọt, hơi the, tính âm, có tác dụng thông khí, hành thuỷ, thông đại tiểu trường Vỏ quả cau dùng trị thuỷ thũng cước khí, bụng đầy trướng, bí tiểu tiện,

phụ nữ có thai phù thũng

Rễ cau nổi có tác dụng bố dương

1.4.2 Y hoc hién dai

Arecoline, hoat chat chinh trong hat cau là một chất cường đối giao cảm (parasympathomimetic) như muscarine No lam tăng sự tiết dịch và làm co đồng tử

Với liều thấp, nó kích thích thần kinh; với liều cao, nó làm liệt thần kinh Nó làm tăng nhu động ruột, làm tê bại cơ sán như kiểu nicotine

Arecoline và hạt cau có những tác dụng diệt giun san: đối với sán lợn và sán bò, arecoline và hạt cau có tác dụng làm liệt cơ qua tác dụng ức chế các hạch thần kinh và

khớp thần kinh-cơ, làm cho sán không bám được vào thành ruột nên bị tống ra ngoài cùng với phân

Tác dụng đối với hệ thần kinh: giỗng như muscarin, arecoline kích thích các thụ thể cholin-M của thần kinh giao cảm, làm tăng sự phân tiết các tuyến như tuyến nước bọt, tuyến mô hôi, gây thu nhỏ đồng tử, tăng nhu động ruột, gây co thắt khí phế quản, giảm nhịp tim,

Đối với thần kinh trung ương có tác dụng giống choline Các thành phần tan

trong nước, hexane, ethanol của hạt cau đã được chứng minh là có tác dụng chống trầm uất, chúng ức chế men monoamine oxidase (MAO) Trong đó thành phan tan trong nước có tác dụng mạnh nhất Arecoline còn có tác dụng làm hạ nhãn áp

Tác dung khang nam, kháng virus: nước ngâm hạt cau thí nghiệm trong ống nghiệm co tac dung we chế một s6 nam gay bénh ngoai da Dich chiết nước và nước sắc từ hạt cau có tác dụng ức chế virus cúm tuýp A

Một số tác dụng khác: ức chế men 5“-nucleotidase, có tác dụng chống u bám Ehrlich (Ehrlich ascites carcinoma) được truyền cấy qua xoang bụng chuột nhất trắng Dạng chiết thô và chất polyphenol chiết từ hạt cau có tác dụng làm vết thương mau lành, còn arecoline không có tác dụng này

II Tình hình nghiên cứu cây cau ở trong và ngoài nước

Từ năm 1886 đã có những nghiên cứu về alkaloid trong hạt cau, sáu alkaloid

trong hạt cau đã được phát hiện ra là: arecoline, arecaldine, guvacIne, guvacoline,

isoguvacine và arecolidine Năm 1991, Iwamoto M và cộng tác viên (Nippon, Nhật

Bản), từ hạt cau đã tách được 2 chất mới 5-nucleolidase có tác dụng chế sự phát triển cua vi khuan gay sau rang Streptococcus mutans

Năm 1997, D K Holdsworth, R A Jones va R Self (Anh), xac nhan sy hién

diện của 8 hop chat: methyl nicotinate, methyl N-methylpiperidine-3-carboxylate,

ethyl N-methylpiperidine-3-carboxylate, ethyl nicotinate, arecoline, guvacoline, ethyl N-methyl-1,2,5,6-tetrahydro-pyridine-3- carboxylate, nicotine

Nam 1997, Chin-Kun Wang, Wen-Hsiu Lee, va Chin-Hui Peng (Trung Quéc), nghiên cứu hàm luong phenolic va alkaloid trong cac b6 phan cua Areca catechu L theo thời gian chín Nghiên cứu chỉ ra rằng rễ cau chứa hàm lượng phenolic tổng và hàm lượng alkaloid tổng cao nhất; hàm lượng phenolic tổng trong hạt cau có quan hệ chặt chẽ với thời gian và sự chín, nhưng hàm lượng alkaloid tổng của chúng chỉ có quan hệ với sự chín; hàm lượng arecaidine trong hạt của trái cau mọc ngược cao gấp 2 lần trong hạt của trái cau bình thường

PHAN II: TONG QUAN TAI LIEU

Năm 1998, K K Lee và J D Choi (Hàn Quốc), nghiên cứu tác dụng kháng

viêm và kháng nẫm của cao chiết ethanol của Areca catechu L Cao chiết EtOH của Areca catechu L chỉ ra có hiệu lực kháng oxi hóa, khử gốc tự do và hoạt tính kháng hyaluronidase Hoạt tính kháng oxi hóa của cao EtOH Areca catechu L (IC59: 45.4 mg/mL) thi thap hon butylated hydroxytoluene (ICs9: 5 mg/mL) nhưng nó tương

duong voi tocopherol va cao hon ascorbic acid Đặc biệt, cao EtIOH Areca catechu L

tỏ ra hoạt tính khử gốc tự do tương đối cao (ICsạ: 10.2 mg/mL) khi so sánh với đối chứng Nghiên cứu này chỉ ra răng cao EtOH Areca catechu L kháng viêm/kháng nẫm

có hiệu quả và có thê sử dụng như một mỹ phâm mới

Năm 1998, Iwamoto M, Tonosaki Y, Fukuchi A (Planla Mcd), đã tách thêm được những chất mới 5-nucleotidase ký hiệu: NPF-861A, NPF-86IB, NPF-86IIA,

NPF-86IIB Những chất này có tác dụng chống khối u

Nam 2000, Dar A., Khatoon S (Dai hoc Karachi, Pakistan) từ dịch chiét dichloromethan hạt cau đã chiết được 2 alkaloid: arecaidine va arecoline

Năm 2005, Penpun Wetwitayaklunga et al (Thai Lan), nghién cứu tìm ra hoạt tính kháng oxI hóa của hạt cau ở các độ tuôi khác nhau va những bộ phận khác nhau của cây cau, cùng với mối quan hệ của hoạt tính kháng oxi hóa với hàm lượng % tannin và hàm lượng phenol tông của chúng, đồng thời tìm ra loại dung môi cho hoạt tính kháng oxi hóa cao nhất

Năm 2008, Senthil Amudhan M.and Hazeena Begum V (Ân Độ), nghiên cứu in-vitro về hoạt tính ức chế alpha-glucosidase và hypoglycemic của cao chiết ethanol của hạt cau trên chuột

II Thành phần hóa học của hạt cau

Trong hat cau co tannin Tỉ lệ tannin trong hat non khoang 70% nhưng khi chín chỉ còn 15-20% Ngoài ra còn có các acid béo, các chất đường: sacaroza, mannan,

galactan 2% và muôi vô cơ

CTPT: C¡sH;x4O; (hay CH;(CH;);CH=CH(CH;);COOH) Theo IUPAC, tên của

oleic acid là c/s-9-octadecenoic acid, và tên ngắn gọn là 18:1 cis-9

KLPT: 282 g/mol

Oleic acid 14 chat long như dầu màu vàng nhạt hay vàng hơi nâu Không hoa tan trong nước Nhiệt độ nóng chảy I3-14°C, nhiệt độ sôi 360°C (760 mmHg) Ty trọng: 0.895-0.947 g/cm?

oO

OH

10

PHAN II: TONG QUAN TAI LIEU

HI.2 Một số alkaloid của trái cau

Hoạt chất chính là 4 ancaloit: arecaidine C;H¡¡NOs, guvacinne CzHẹNO; va

guvacoline C7H,;,;NO, (methyl ester cua guvacine, arecoline (hay CH; arecaidine)

CsH¡zNO; chiếm khoảng 0,1- 5,0%

Tác dụng dược lý của arecoline:

Tác dụng của arecoline gần giống các chất petetierine, pilocacpine và muscarine

Arecoline gây chảy nước bọt rất nhiều Nó còn làm tăng tiết vi, dich trang va làm co nhỏ đồng tử

Dung dịch 1% arecoline bromhydrat làm co nhỏ đồng tử sau khi nhỏ từ 3 đến 5

phút Sự co nhỏ đông tử kéo dài từ nữa giờ đến 2 giờ Có thể dùng làm giảm áp nhãn

trong bệnh glôcôm

Arecoline còn làm tim đập chậm trừ khi có mặt của canxi, tắng nhu động ruột, ở liều lượng nhỏ sẽ kích thích thần kinh, tuy nhiên, liều lớn lại gầy liệt thần kinh

Dung dịch hạt cau có tác dụng độc đối với thần kinh của sán, làm cho tê bại các

cơ trơn của sản, 20 phút sau khi thuốc vào tới ruột, con sán bị tê liệt và không bám vào

thành ruột được nữa

11

CHUON

G Il

TONG QUAN VE TANNIN

I Tinh chat va vai tro cilia tannin

Tannin là các hợp chất polyphenol, thông thường những hợp chat tannin

có độ dính cao nên người ta còn gọi nó là nhựa phenol (phenolic resin), tannin

có khối lượng phân tử từ 500 đến 3000 Các dung môi dùng để ly trích tannin rat phong phú từ không phân cực như PE, toluene cho đến phân cực (tùy theo cơ cầu) Tannin đóng rất nhiều vai trò trong cây, có thể là những chất tạo khung cầu trúc cho cây (nhóm này được gọi là lignin), những chất tạo màu cho hoa, sinh trưởng, truyền dẫn tín hiệu, v v , nhưng quan trọng nhất có lẽ là hoạt

tính chống oxy hóa của chúng (phần này sẽ được đề cập ở phía sau của bài

viết)

Người ta phan loai tannin thành hai nhóm là:

Tannin ngung tu (condensed tannin hay proanthocyanidin - mét nhom những hợp chất màu tan tốt trong nước và có màu thay đổi tùy theo pH) cau

thành từ những monomer có dạng bộ khung của flavonoid với 2 đơn vị cấu

trúc cơ sở gặp nhiều nhất trong tự nhiên là catechin và epicatechin

Hai đồng phân epim (đồng phân đa tâm lập thể chỉ sai khác nhau ở một trung tâm duy nhất, ví dụ: 2R34S là epimer so với 2R3.545) này liên kết với nhau qua C4 và C8 (liên kết qua Có và C8 cũng đã được biết đến) tạo nên những tannin cơ bản,

dưới đây giới thiệu một vài câu trúc tannin co ban do

Sự polymer hóa xa hơn nữa cũng rất phô biến trong thực vật.

PHAN II: TONG QUAN TAI LIEU

Thật ra, một cách tơng quat hon chung la mot hé di vong dang flavonoid duoc

sinh tổng hợp từ phenylalanine (B) và quá trình polyketide (cũng là tên gọi của một

nhĩm hợp chất) Dưới đây là một sơ đồ thực nghiệm để chứng tỏ sự đổi màu dễ dàng

đun nóag, 15 phưù

Chấ man chưa biễ Imax 465 nm

PHAN II: TONG QUAN TAI LIEU

Nhóm thứ hai là tannin thủy phân duoc (hydrolyzable tannin) tao thanh tr

những đơn vị cơ bản là acid galic, nhóm này liên kết chủ yếu với đường (có thể là

Tất nhiên một khi đã có sự phan loai tannin thi han 1a sẽ có những

phương pháp thích hợp để chia tách, đồng thời xác định tannin đó thuộc dạng

nào Tuy nhiên tiến trình này đòi hỏi những điều kiện thực nghiệm khắc khe

mà hiện tại, có vẻ như chúng ta chưa làm được Giải thích ngắn gọn là do tat

cả các bước trong quy trình phân tích

điều đòi hỏi phải được thực hiện trong môi trường không có tính oxy hóa