BÁO cáo NGHIÊN cứu KHOA học SINH VIÊN đề tài NGHIÊN CỨU CHIẾT TÁCH HOẠT CHẤT CHỐNG OXI HÓA TỪ NGUỒN TỰ NHIÊN

Hiện nay, trên thế giới và ở nước tađã có nhiều côngtrình nghiên cứu xác định thành phần, cấu tạo của các chất có trong các loại cây và kết quả đãđưa ra một số chất có khả năng kháng khu

BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN

NĂM HỌC 2018-2019

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU CHIẾT TÁCH HOẠT CHẤT CHỐNG OXI HÓA

TỪ NGUỒN TỰ NHIÊN VÀ CƠ CHẾ ỨC CHẾ GỐC TỰ DO CỦA CHÚNG

Giáo viên hướng dẫn: T.S Nguyễn Thị Linh

Nhóm sinh viên thực hiện:

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian thực hiện đề tài nghiên cứu khoa học nhóm nghiên cứu đã được học hỏi cũng như bổ sung thêm nhiều kiến thức, kinh nghiệm thực tế mà trong quá trình học chưa có cơ hội tìm hiểu

Nhóm nghiên cứu xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới TS.Nguyễn Thị Linh đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện tốt nhất để em có thể hoàn thành tốt nhất đề tài nghiên cứu này Nhóm nghiên cứu chân thành cảm ơn các thầy cô, các anh chị trong phòng thí nghiệm bộ môn Lọc- Hóa dầu đã quan tâm hướng dẫn trong suốt thời gian làm thực nghiệm đề tài

Nhóm nghiên cứu bày tỏ lòng biết ơn đến các thầy, cô giáo bộ môn Lọc- Hóa dầu đã truyền đạt những kiến thức và kinh nghiệm vô cùng quý giá để nhóm có thể hoàn thành tốt đề tài này

Hà Nội, ngày 20 tháng 04 năm 2019

LỜI MỞ ĐẦU

Xã hội ngày càng phát triển, nhu cầu chăm sóc sức khỏe của con người càng được quantâm Vì vậy, việc nghiên cứu các chất mang hoạt tính sinh học cao có trong các loài cây cỏ đã vàđang là vấn đề quan tâm của toàn xã hội Hiện nay, trên thế giới và ở nước tađã có nhiều côngtrình nghiên cứu xác định thành phần, cấu tạo của các chất có trong các loại cây và kết quả đãđưa ra một số chất có khả năng kháng khuẩn, chống ung thư góp phần cho sự phát triển của dượchọc Việt Nam là một nước nằm trong vùng nhiệt đới giómùa nên hệ thực vật vô cùng phongphú Đó là nguồn tài nguyên sinh học vô cùng quý giá Vì vậy, từ xưa đến nay, con người đãkhai thác nguồn tài nguyên này để làm thuốc chữa bệnh, dược phẩm, mỹ phẩm hương liệu

Trong đời sống hàng ngày, gừng, riềng, nghệ thuộc họ gừng (Zingiberaceae) là các loạicây hết sức quen thuộc với mỗi người dân Việt Nam Chúng là nguồn cung cấp gia vị trong việcchế biến các món ăn, đồng thời cũng là nguồn cung cấp dược liệu để chữa bệnh Chỉ nói riêngloài gừng, đó là loài thực vật thuộc chi Zingiber, họ Zingiberaceae rất phổ biến ở nước ta Chúngkhông những mọc hoang ở các vùng núi mà còn được trồng khá phổ biến để làm gia vị cho cácmón ăn và dùng để chữa bệnh.Ngoài chức năng là gia vị phổ biến trong các món ăn ,Gừng còn làcây thảo dược lâu đời trong y học dân gian.Xả hội phát triển,các chế phẩm từ gừng ngày càngphong phú hơn,từ bài thuốc dân gian cổ điển cho đến thực phẩm chức năng,dược phẩm và mỷphẩm Ở Việt Nam, Gừng được xem là một dược liệu quý,thân rể được sử dụng như một gia vị

và tinh dầu được dùng rộng rải trong điềutrị các bệnh bao gồm viêm khớp ,thấp khớp,bonggân,đau cơ bắp,đau nhức ,viêm họng,đau bụng,khó tiêu,nôn mữa,tăng huyết áp,mất trínhớ,sốt,bệnh truyền nhiễm

Trước đây, nhiều công trình nghiên cứu về thành phần hóa học của tinh dầu củ gừng đã đượcthực hiện

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU ii

LỜI CẢM ƠN iii

MỤC LỤC iv

DANH MỤC BẢNG BIỂU, HÌNH ẢNH vi

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1

1.1 Tổng quan về cây Gừng 1

1.1.1 Danh Pháp và phân loại 1

1.1.2 Hình thái học 1

1.1.3 Sinh thái học và phân bố: 2

1.1.4 Thành phần hóa học: 3

1.1.5 Công dụng và bộ phận dùng 4

1.2 Tình hình nghiên cứu cây Gừng 5

1.2.1 Một số công trình nghiên cứu trên thế giới 5

1.2.2 Tại Việt Nam : 6

1.3 Gốc tự do và chất chống oxi-hóa: 7

1.3.1 Gốc tự do: 7

1.3.2 Chất chống oxi- hóa 7

1.4 Sơ lược về hợp chất 6-shogaol 9

1.5 Chiết xuất shogaol 10

CHƯƠNG 2 :VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 11

2.1 Vật liệu: 11

2.1.1 Nguyên liệu 11

2.1.2 Dung môi và hóa chất 12

2.2 Phương pháp nghiên cứu 12

2.2.1 Phương pháp chiết xuất dược liệu và thu phân đoạn cao: 12

2.2.2 Phương pháp chiết: 15

2.3 Đánh giá khả năng chống oxi hóa của hoạt chất 6-Gingerol trong cao gửng thô 18

CHƯƠNG III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 19

3.1 Xây dựng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước 19

3.2 Xây Dựng Phương Pháp Chiết 20 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 24

DANH MỤC BẢNG BIỂU, HÌNH ẢN

Bảng 1 1: Hàm lượng dinh dưỡng của Gừng cho mỗi 100 g (3,5 o 3

Y Hình 1 1: (a)- củ gừng (b)- Cây gừng (c)- Hoa gừng 2

Hình 1 2: Bột gừng 5

Hình 2 1: Gừng sau khi sơ chế 11

Hình 2 2: Bột gừng 11

Hình 2 3: Sơ đồ chưng cất hồi lưu 13

Hình 2 4: Sơ đồ quy trình thực hiện 14

Hình 2 5: Gừng khô được nghiền thành dạng bột 15

Hình 2 6: Khuấy bột với dung môi 16

Hình 2 7: Hệ chưng cất để loại bỏ methanol 16

Hình 2 8: Cao gừng thô 17

Hình 2 9: Sơ đồ quy trình thực hiện 17

Hình 2 10: Thiết bị chưng cất 19

Hình 2 11: Dung dịch thu được sau khi chưng cất 20

Hình 2 12: Phổ IR của cao gừng thu được từ dịch chiết trong methanol 21

Hình 2 13: Hình Phổ IR của cao gừng thu được từ dịch chiết trong Ethanol 22

Hình 2 14: Ảnh hưởng của thể tích methanol đến lượng cao thô 22

Hình 2 15: Ảnh hưởng của thời gian chiết đến lượng cao thô 23

Hình 2 16: Ảnh hưởng của thể tích methanol đến lượng cao thô 23

Hình 2 17: Ảnh hưởng của thời gian chiết đến lượng cao thô 24

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Tổng quan về cây Gừng

1.1.1 Danh Pháp và phân loại

Gừng có danh pháp hai phần: Zingiber officinale là một loài thực vật hay được dùng làm gia

vị, thuốc Trong củ gừng có các hoạt chất: Tinh dầu zingiberen, chất nhựa, chất cay, tinh bột

Họ Gừng (danh pháp khoa học: Zingiberaceae), là một họ của thảo mộc sống lâu năm vớicác thân rễ bò ngang hay tạo củ, bao gồm 47 chi và khoảng trên 1.000 loài Nhiều loài là các loạicây cảnh, cây gia vị, hay cây thuốc quan trọng Các thành viên quan trọng nhất của họ này baogồm gừng, nghệ, riềng, đậu khấu và sa nhân

1.1.2 Hình thái học

Gừng là một loài thực vật hay được dùng làm gia vị, thuốc gừng có tên khoa học làZinziber Officinale Rose Gừng là một gia vị rất quen thuộc và hầu như lúc nào cũng có sẵn ởngăn bếp của các bà nội trợ Gừng không những thêm hương vị cho món ăn mà còn giúp cơ thểtiêu hóa và hấp thụ thức ăn dễ dàng

(c)Hình 1 1: (a)- củ gừng (b)- Cây gừng (c)- Hoa gừng

1.1.3 Sinh thái học và phân bố:

Gừng có nguồn gốc từ cây thân rể thuộc loài Zingiber Officionale ,xuất hiện

rất lâu và phát triển được quanh năm.Gừng xuất xứ từ vùng Đông Nam Á và được

dùng làm gia vị phổ biến ở Châu Á Gừng là một trong những cây gia vị xuất hiện

đầu tiên ở Phương Đông nhanh chóng phổ biến ở Châu Âu và ngày càng được sử

dụng rộng rải hơn

Gừng được dùng làm gia vị và thuốc ở Ấn Độ và Trung Quốc từ rất lâu đời.Nó có thể bắtnguồn từ Trung Quốc hoặc Ấn Độ.Là một trong những gia vị phương Đông được biết đầu tiên ởchâu Âu, được đem tới Hy lạp và La Mã từ các lái buôn người Ả rập (người giữ bí mật về nguồngốc xuất phát ở Ấn độ) Ở Đức và Pháp thì biết đến gừng từ thế kỉ thứ 9, đến thế kỉ thứ 10 thì dunhập sang Anh Người Ả Rập đem rễ cây sang trồng ở Đông Phi vào thế kỉ 13 và phát triển rộng

ra ở các nước khác vào thế kỉ 19.Gừng là loại thân cỏ,phát triển quanh năm ,thân phát triển theohình ống,gồmnhiều bẹ lá ôm sát vào nhau

Thân rễ

Biểu bì gồm một lớp tế bào hình chữ nhật, nhỏ xếp tương đối đều đặn Dưới lớp biểu bì

là mô mềm vỏ gồm 5-6 lớp tế bào hơi dẹp, vách tẩm chất gỗ Phía dưới lớp mô mềm vỏ này cókhoảng 5 lớp bần Mô mềm vỏ khuyết, tế bào tròn, vách mỏng, có thể bị bẹp lại và nhăn nheo đốivới thân rễ già Nội bì đai Caspary, trụ bì gồm 1 lớp tế bào kích thước không đều, có xu hướng bị

ép dẹp bởi các bó libe gỗ nằm gần đó Vòng nội bì và trụ bì gần như liên tục Mô mềm tủy lànhững tế bào hình tròn, to hơn tế bào mô mềm vỏ Rất nhiều bó libe gỗ tập trung thành 1 vòngsát trụ bì và rải rác khắp mô mềm vỏ và mô mềm tuỷ Mỗi bó có 1-6 mạch gỗ, libe chồng lên

gỗ Tế bào tiết chứa tinh dầu màu vàng tươi rất nhiều trong mô mềm vỏ và tủy

Thân kí sinh

Cấu tạo từ nhiều bẹ lá ôm lấy lõi thân

- Bẹ lá: Hình lưỡi liềm Biểu bì trên hình đa giác, có kích thước lớn hơn biểu bì dưới Mômềm khuyết Các bó mạch nhỏ, gồm từ 1-6 mạch gỗ, gỗ ở trên, libe ở dưới, các tế bào xungquanh hóa mô cứng Tại đoạn có bó mạch, mô mềm và biểu bì bị ép dẹp Ở bẹ lá ngoài cùng rảirác có biểu bì tiết

- Thân: vi phẫu hình bầu dục Tế bào biểu bì hình chữ nhật, nhỏ Dưới biểu bì là mô mềmkhuyết hay đạo, tế bào hình tròn, vách mỏng Trụ bì gồm 2-3 lớp tế bào uốn lượn tạo thành 1

vòng liên tục Bên trong và ngoài vòng trụ bì có nhiều bó mạch gỗ nhỏ gồm từ 1-6 mạch gỗ, libechồng lên gỗ Các bó gỗ ngoài trụ bì thường có vòng mô cứng bao xung quanh, các bó phía trongthì không có Mô mềm tủy đạo, tế bào đa giác hoặc chữ nhật, đôi khi có chừa các khuyết lớn.

Ở bẹ lá và thân đều chứa rải rác tinh thể calci oxalat hình khối nhỏ, túi tiết và tế bào tiếtrải rác trong vùng mô mềm

Lá

Lá của các cây trong họ Gừng là lá đơn, mọc cách, các lá xếp thành hai hàng, thườnghướng lên trên, đôi khi nằm ngang gần như song song với mặt đất (Kaempferia galanga, K.pulchra); có khi lá chỉ là bẹ lá dạng vảy Lá gồm các phần là: bẹ lá, cuống lá, lưỡi lá và phiến lá:

Bẹ lá: Mở đến gốc, phần dưới bẹ lá thường ôm chặt lấy nhau làm thành thân giả Cuống lá:Cuống lá không có hay có, ngắn hay dài (có thể dài tới 25cm), hình lòng máng nông hoặc sâu.Lưỡi lá (thìa lìa): Là phần giữa bẹ lá và cuống lá, từ bẹ lá kéo dài lên Lưỡi dày hay mỏng dạngmàng, đầu nguyên hay xẻ 2, cụt ngang, dài 1-2 mm tới vài cm Phiến lá: Hình mác, hình trứnghẹp, bầu dục, ít khi gần tròn (Kaempferia pulchra), gốc phiến nhọn, hình nêm hay gần tròn; đầuphiến thường nhọn, đôi khi thót nhỏ thành dạng đuôi, hiếm khi tròn Thông thường, phiến lá mầuxanh, nhưng ở một vài loài trong một số chi, mặt trên lá có đốm trắng loang lổ (Stahlianthus) haydọc gân chính mặt trên nâu đỏ (Curcuma) hoặc mặt dưới nâu đỏ (Distichochlamys, Stahlianthus,Zingiber)

Hoa

Hoa lưỡng tính, mẫu 3, bầu hạ, đối xứng hai bên, có mầu sắc, kích thước trung bình hoặclớn Các hoa đính trên cụm hoa dày đặc hay thưa thớt, hoa đơn độc hay vài hoa trong một cụmnhỏ (Cincinnus) đính vào trục cụm hoa

1.1.4 Thành phần hóa học:

Gừng chứa 2-3% tinh dầu với thành phần chủ yếu là các hợp chất hydrocarbonsesquiterpenic: β-zingiberen (35%), ar-curcumenen (17%), β-farnesen (10%) và một lượng nhỏcác hợp chất alcol monoterpenic như geraniol, linalol, borneol Nhựa dầu chứa 20-25% tinh dầu

và 20-30% các chất cay Thành phần chủ yếu của nhóm chất cay là zingeron, shogaol vàzingerol, trong đó gingerol chiếm tỷ lệ cao nhất Ngoài ra, trong tinh dầu Gừng còn chứa α-camphen, β-phelandren, eucalyptol và các gingerol

Bảng 1 1: Hàm lượng dinh dưỡng của Gừng cho mỗi 100 g (3,5 o

Cách sử dụng theo y dược cổ truyền

Theo y học cổ truyền, gừng có vị cay, tính ấm, vào 3 kinh phế, tỳ, vị, có tác dụng phátbiểu, tán hàn ôn trung, tiêu đàm, hành thủy, giải độc Trong hầu hết các thang thuốc Đông y, dùbệnh hàn hay nhiệt, hư hay thực, các thầy thuốc vẫn thường dùng từ 3 đến 5 lát gừng sống.Ngoài tác dụng hạn chế bớt tính lạnh của các vị thuốc hàn, cách phối hợp này còn giúp cho tỳ vị

dễ hấp thu thuốc và người bệnh khỏi nôn ra đối với những thuốc khó uống Ngoài ra tùy theohình thức sử dụng, gừng có nhiều công dụng khác nhau Gừng sống còn gọi là sinh khương cótác dụng phát tán phong hàn, chống nôn ói Gừng khô còn gọi là can khương, có tính nóng hơnsinh khương, có thể làm ấm tỳ vị Gừng đốt cháy tồn tính còn gọi là hắc khương Hắc khương có

vị đắng, thường được tẩm đồng tiện, có thể làm ấm can thận, giáng hư hỏa Vỏ gừng được gọi làkhương bì có tác dụng lợi tiểu Trong kỹ thuật bào chế, gừng cũng có thể giúp cho thầy thuốc đạtđược một số mục đích quan trọng Sinh địa nấu với gừng sẽ hạn chế bớt tính mát Bán hạ chế vớigừng để giải độc Một số loại thuốc khác như sâm, đinh lăng cũng thường được tẩm gừng, saoqua để tăng tính ấm và dẫn vào phế vị.đem lùi: ổi khương

Đặc điểm của bột dược liệu:

Phân loại gừng:

* Trong sản xuất và trong tự nhiên ở nước ta phổ biến có 3 loại:

Gừng dại(Zingiber casumuar):củ khá to,nhiều xơ ,vị cay,nhiều mùi hăng,thịt củ màu vàngxanh được dùng làm thuốc, gia vị, thường mọc hoang dại trong tự nhiên

Gừng gió(Zingiber Zerumbet) ít được gây trồng củ được dùng làm dược liệu

Loại gừng trồng phổ biến(Zingiber officnale) trong sản xuất có hai giống khác nhau:Gừng trâu,củ to,ít xơ ít cay,thích hợp cho xuất khẩu Gừng dé được dùng để gây trồng phổbiến,cho củ nhỏ hơn,vị cay và nhiều xơ hơn,hiện nay đang được bán nhiều ở thị trường trongnước

1.2 Tình hình nghiên cứu cây Gừng

1.2.1 Một số công trình nghiên cứu trên thế giới

Các nhà khoa học phát hiện ra rằng, khi gừng tươi được sấy khô, các hợp chất mới đượchình thành Các hợp chất này không có trong gừng tươi, thậm chí chúng còn mạnh hơn gingerols,một trong số đó là hợp chất 6-shogaol có trong gừng khô Hợp chất này khiến gừng khô có mùi

và vị nồng hơn gừng tươi Nghiên cứu đăng trên tạp chí Phytochemistry cũng khẳng định rằng,

cả 2 chất gingerols và shogaol đều là chất chống oxy hóa mạnh, có tác dụng chống viêm, chốngung thư và kháng khuẩn Tạp chí Khoa học Dinh dưỡng và Khoa học Thực phẩm phát hiện rarằng, nồng độ cao nhất 6-shogaol được tạo ra khi gừng sấy khô ở 80 độ C Các nghiên cứu cũngchỉ ra rằng, chất shogaol có sức mạnh hơn tất cả các hợp chất khác trong gừng Nghiên cứu đăngtrên Tạp chí Ethnopharmacology cho rằng, khi so sánh khả năng chống oxy hóa và chống viêm,6-shogaol vượt trội so với các hợp chất khác trong gừng, đây cũng là lý do y học thường dùnggừng khô Do vậy, chúng ta không nên lo lắng rằng, việc dùng gừng khô khi nấu ăn thay đổi vàmất đi tính chất chữa bệnh trong nó Ngược lại, các bằng chứng khoa học còn cho thấy việc sửdụng gừng khô tăng lợi ích đối với sức khỏe

Hợp chất 6-shogaol trong gừng có thể ngăn ngừa tế bào ung thư Nghiên cứu gần đây vềchất 6-shogaol chiết xuất từ gừng có tác dụng chống ung thư mạnh mẽ Điển hình, một nghiêncứu của Hiệp hội Nghiên cứu Ung thư Hoa Kỳ cho thấy rằng, chất 6-shagaol từ gừng khô ức chế

sự phát triển của tế bào ung thư tiền liệt tuyến Nghiên cứu được đăng trên Tạp chí Dược họcAnh cho thấy chất 6-shogaol có thể ức chế sự lây lan của khối u ung thư vú Ngoài ra thành phầnnày còn ức chế sự phát triển của các cục u vú Cuối cùng, nếu so sánh với thuốc điều trị ung thưTaxol, 6-shogaol vượt trội hơn hẳn về khả năng tiêu diệt các tế bào ung thư và khối u Các nhànghiên cứu cho hay ngay cả khi liều lượng thuốc điều trị ung thư Taxol được tăng lên, 6-shogaolcũng chứng minh hiệu quả cao hơn 10.000 lần so với Taxol trong việc loại bỏ các tế bào gốc ungthư, ngăn chặn khối u mới hình thành và bảo toàn cho các tế bào khỏe mạnh

Một số nghiên cứu và bằng chứng, chứng minh rằng sử dụng gừng khô tốt hơn so với khichúng ta sử dụng gừng :

Các nhà khoa học phát hiện ra rằng, khi gừng tươi được sấy khô, các hợp chất mới đượchình thành Các hợp chất này không có trong gừng tươi, thậm chí chúng còn mạnh hơn gingerols,một trong số đó là hợp chất 6-shogaol có trong gừng khô

Hợp chất này khiến gừng khô có mùi và vị nồng hơn gừng tươi Nghiên cứu đăng trên tạpchí Phytochemistry cũng khẳng định rằng, cả 2 chất gingerols và shogaol đều là chất chống oxyhóa mạnh, có tác dụng chống viêm, chống ung thư và kháng khuẩn

Tạp chí Khoa học Dinh dưỡng và Khoa học Thực phẩm phát hiện ra rằng, nồng độ caonhất 6-shogaol được tạo ra khi gừng sấy khô ở 80 độ C

Các nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, chất shogaol có sức mạnh hơn tất cả các hợp chất kháctrong gừng Nghiên cứu đăng trên Tạp chí Ethnopharmacology cho rằng, khi so sánh khả năngchống oxy hóa và chống viêm, 6-shogaol vượt trội so với các hợp chất khác trong gừng, đâycũng là lý do y học thường dùng gừng khô

Do vậy, chúng ta không nên lo lắng rằng, việc dùng gừng khô khi nấu ăn thay đổi và mất

đi tính chất điều trị bệnh trong nó Ngược lại, các bằng chứng khoa học còn cho thấy việc sửdụng gừng khô tăng lợi ích đối với sức khỏe

1.2.2 Tại Việt Nam :

Trong những năm gần đây, tại Việt Nam bắt đầu có những nghiên cứu tập trung vào đốitượng Gừng, chủ yếu là các nghiên cứu về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học, tác dụngdược lý, nhằm có những biện pháp nghiên cứu, chế biến và sử dụng hiệu quả đối tượng này.Trong số đó, một số công trình nghiên cứu nổi bật đã được công bố:

-Nghiên cứu, thử nghiệm sản xuất nano Zerumbone từ cây gừng gió trên địa bàn huyệnTam Đảo, tỉnh Vĩnh Phúc

- Nghiên cứu đặc điểm thực vật thành phần hóa học cây gừng đá Bắc Kạn

1.3 Gốc tự do và chất chống oxi-hóa:

1.3.1 Gốc tự do:

Khái niệm về gốc tự do (Free Radical-FR) được đề xướng lần đầu tiênnăm 1954, do bác sĩDenham Harman, đại học Berkeley- Califonia, đưa ra trongluận thuyết về cơ chế tích tuổi (FreeRadical Theory of Aging) Gốc tự do lànhững phân tử có mang 1 điện tử đơn lẻ ở quỹ đạo vòngngoài Các điện tử đơn lẻ có xu hướng nhận thêm điện tử để trở về trạng thái cân bằng hóa học

Do đó,các gốc tự do có một thuộc tính đặc biệt quan trọng là có khả năng oxy hóa rất cao

Gốc tự do có thể nguồn gốc nội sinh hay ngoại sinh:

- Gốc tự do nội sinh là những gốc tự do thường xuyên được sinh ra trong cơ thể sinh vậtthông qua các chuỗi chuyển hóa biến dưỡng, hoạt động thực bào của bạch cầu, phảnứng viêm của mô tổn thương… Gốc tự do phổ biến trong các trường hợp này là oxynguyên tử, gốc hydroxyl, gốc peroxyd, gốc alkoxyd…

- Gốc tự do ngoại sinh có trong môi trường sống xung quanh, cóthể được sinh ra do bức

xạ mặt trời, tia X; sinh ra trong quá trìnhchế biến thực phẩm như chiên, nướng, cũng

có trong thành phầncủa rượu bia, thuốc lá; hay có trong các chế phẩm hóa họcnhưthuốc xịt côn trùng… Các gốc tự do này thường đa dạng và phứctạp hơn

Trong cơ thể sinh vật luôn tồn tại một cơ chế cân bằng nhất định các gốc tựdo được sinh

ra lẫn dung nạp vào cơ thể nhờ các chất chống oxy hóa Tuy nhiên,khi vì một lý do nào đó làmphá vỡ hệ thống cân bằng này, các gốc tự do sẽ khởiđộng những chuỗi phản ứng dây chuyền oxyhóa những chất nền trong cơ thể,đáng chú ý là các lipid màng tế bào Lipid màng tế bào khi đã bịoxy hóa sẽ bịthay đổi các đặc tính lý hóa, làm thay đổi các hoạt tính đặc hiệu, ảnh hưởng đếnquátrình trao đổi chất qua màng tế bào Đồng thời, khi vào trong tế bào, các gốctự do sẽ có thể tấncông DNA, RNA, protein,lipid, tấn công ty thể và các bàoquan khác, hay làm biến đổi enzyme

và rối loạn nội tiết tố (hormone) cũng thôngqua phản ứng oxy hóa khử

1.3.2 Chất chống oxi- hóa

Chất chống oxi hóa là những chất có khả năng nhường điện tử cho những

gốc tự do hay đưa các gốc tự do về trạng thái cân bằng, làm mất đi tính thiếu ổn

định và dễ gây phản ứng hóa học với những phân tử khác

Với khả năng đưa các gốc tự do về trạng thái cân bằng, chất chống oxy hóa giữ vai tròquan trọng trong việc bảo vệ cơ thể chống lại tác hại của gốc tự do Hệ thống bảo vệ, chống oxy

hóa này bao gồm nhiều thành phần Sự thiếu hụt bất kỳ thành phần nào đều có thể gây giảmtrạng thái chống oxy hóa toàn phần.

Các chất chống oxy hóa gồm 2 loại: chất chống oxy hóa có bản chất enzym và khôngphải enzym:

- Hệ thống chống oxy hóa có bản chất enzym: Trong tế bào sinh vật luôn có cơ chế bảo vệ

cơ thể chống lại tác động của gốc tự do bằng enzym Enzym kháng oxy hóa có khả năngtrung hòa gốc tự do và mỗi phân tử enzym có thể vô hiệu hóa hàng ngàn gốc tự do Cácenzym đó thường xuyên hiện diện trong cơ thể từ trước khi có phản ứng tạo ra gốc tự do.Tiêu biểu là enzym superoxyd dismutase (SOD), glutathion (GSH), enzym glutathioneperoxydase (GSH-Px), enzym catalase… mỗi enzym liên hệ vào từng phản ứng riêngbiệt Tuy nhiên, sự gia tăng quá mức do tác động của các yếu tố bên ngoài dẫn tới phá vỡ

sự cân bằng giữa các chất oxy hóa và khả năng thu dọn của hệ thống enzym trong cơ thể

- Hệ thống chống oxy hóa không phải enzym: Gồm có 3 nhóm chính: nhóm polyphenol,nhóm thiol và nhóm các phối tử của kim loại (thường là sắt hay đồng) Chúng có sẵntrong cơ thể hay được đưa từ ngoài dưới hình thức thực phẩm hay được bổ sung theo liềulượng nhất định Các chất chống oxy hóa bổ sung có thể có nguồn gốc từ tự nhiên hayđược tổng hợp hóa học Tác dụng triệt tiêu gốc tự do của chúng thể hiện ở một số tínhchất sau:

+ Dạng khử của chúng có thể phản ứng với gốc tự do, tạo dạng oxy hóa (quinon)

+ Dạng oxy hóa của chúng có thể chuyển thành dạng lưỡng gốc và như vậy chúng có thểphản ứng với hai gốc tự do nữa Tuy nhiên, phản ứng này yếu

+ Đặc biệt là dạng khử và dạng oxy hóa có thể phản ứng với nhau tạo gốc semiquinonmột cách thuận nghịch Các gốc semiquinon rất bền, có thể tồn tại lâu và không độc nên chúng làchất trung hòa gốc tự do rất tốt

Cơ chế hoạt động của chất chống oxi hóa

Chất chống oxi hóa là chất dinh dưỡng có thể làm sạch các gốc tự do bằng cách đưa lên một electron, Khi một phân tử gốc tự do nhận thêm một electron từ một phân tử chống oxi hóa, các gốc tự do trở lên ổn định và không còn khả năng gây hại.Ngoài ra, chất chống oxi hóa còn giúp hạn chế sự phân hủy các hydroperoxide

Một số chất chống oxy hóa tự nhiên khác.

- Carctenoids: cũng thể hiện hoạt tính chống oxy hóa Trong đó, caroten thể hiện hoạt tínhchống oxy hóa mạnh nhất

- Flavanone và flavonol: là các chất có hoạt tính chống oxy hóa cao có thể tìm thấy trongthực vật như trong lá trà xanh, dược thảo, gỗ

- Vanilin: ngoài có vai trò tạo mùi, nó cũng đóng vai trò là chất chống oxi hóa tốt.Ngoài ra,các phản ứng tạo thành trong phản ứng Maillard cũng là các chất chống oxi hóa hìnhthành trong thực phẩm

- Shogaol: là chất chống oxy hóa cao được tìm thấy trong củ gừng

Chất chống oxi hóa tổng hợp.

- Các chất chống oxi hóa tổng phải thỏa mãn các yêu cầu sau: Không độc, có hoạt tính oxihóa cao ở nồng độ thấp, có thể tập trung được trên bề mặt pha dầu, bền trong các điềukiện kĩ thuật của quá trình chế biến thực phẩm

- Các chất oxi hóa tổng hợp thường dùng là: BTH (Butylated hydroxyltoluen), BHA( Butylate hydroxyanisole), tocopherol tổng hợp, TBHQ (Tertbutyl hydroquinone),dodecyl gallate, propyl gallate, ascorbyl palmitate

1.3 Sơ lược về hợp chất 6-shogaol

Shogaols là thành phần cay nồng của gừng có cấu trúc hóa học tương tự như gingerol.Phổ biến nhất của nhóm là (6) -shogaol Giống như zingerone, nó được sản xuất khi gừng đượcsấy khô hoặc nấu chín Hơn nữa, shogaol (và gingerol) được chuyển đổi thành các thành phầnkhác khi nhiệt được áp dụng theo thời gian, đó là lý do tại sao gừng mất đi độ cay khi nấu.Công thức hóa học:

Nhóm Shogaols

(4) -Shogaol, (8) -shogaol, (10) -shogaol và (12) -shogaol (tất cả được tìm thấy trong gừng) cùngnhau tạo thành nhóm shogaols Ngoài ra còn tồn tại trong các giống gừng đã được methyl hóashogaol: methyl 6-shogaol và methyl 8-shogaol, tương ứng

Shogaols là những vật phẩm được hình thành trong quá trình bảo quản hoặc thông qua nhiệt dưthừa, có thể được tạo ra bởi phản ứng khử nước của gingerols Tỷ lệ shogaol so với gingerols đôikhi được coi là một dấu hiệu cho thấy chất lượng sản phẩm

1.4 Chiết xuất shogaol

Chúng thường rất khác nhau về độ tan trong nước và trong các dung môi hữu cơ Cácshogaols thường dễ tan trong các dung môi phân cực Tuy nhiên việc chiết xuất cũng tuân theomột số nguyên tắc sau: Dược liệu tươi là thích hợp nhất cho việc chiết xuất shogaols, tuy nhiênkhó thực hiện ở quy mô lớn Dược liệu khô được bảo quản tốt vẫn đáp ứng yêu cầu chiết xuất

shogaols Trong dược liệu shogaols thường ở dạng glycosid tan được trong các dung môi nhưMeOH, EtOH nóng hoặc nguội Dung môi này có thể hoà tan 1 số shogaol ở dạng tự do có nhiềunhóm OH nên MeOH và nhất là EtOH cao độ (70- 90º) thường được dùng Dược liệu được xaynhỏ thích hợp cho việc chiết xuất Thông thường để chiết các shogaols, người ta phải loại cácchất thân dầu bằng Ether dầu hỏa sau đó chiết bằng nước nóng hoặc MeOH hoặc EtOH hoặc hỗnhợp CHCl3 và EtOH: Dung môi ở các nồng độ khác nhau và nước thường chiết được phần lớncác shogaol.

Dịch chiết thường đem cô giảm áp ở nhiệt độ thấp (40-70ºC) Trong định tính để đảm bảochiết xuất đầy đủ chất, việc chiết xuất shogaol được thực hiện với dung môi qua 2 bước sau: đầutiên chiết với MeOH-H2O (9:1) sau đó với MeOH-H2O (1:1) Lượng dung môi chiết nên chovừa đủ, để yên trong 6- 12 giờ Lọc lấy dịch chiết qua bông gòn, bông thuỷ tinh hay giấy lọctrong phễu Buchner Gộp chung hai dịch chiết và cô giảm áp để loại hết MeOH Dịch chiết nướcthu được có thể loại tạp ít phân cực như dầu béo, terpen, chlorophyll, xanthophyll…bằng cáchlắc với hexan, heptan hay ether dầu hoả Gộp các dịch nước chứa phần lớn khối lượng shogaolsau khi đã để loại lớp dung môi không phân cực

CHƯƠNG 2 :VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP

2.1 Vật liệu:

2.1.1 Nguyên liệu

Nguyên liệu được sử dụng là củ gừng khoảng từ 10-12 tháng tuổi được thu mua trực tiếptại vườn Toàn bộ củ gừng sau khi được thu mua về được rửa sạch bùn đất, bụi bẩn và loại bỏphần hư dập Sau đó toàn bộ nguyên liệu được xắt lát mỏng và làm khô đến khi độ ẩm cònkhoảng từ 10% - 15%, sau đó nguyên liệu được nghiền thành bột và lưu trữ ở nhiệt độ 20°C

Hình 2 1: Gừng sau khi sơ chế

Hình 2 2: Bột gừng

2.1.2 Dung môi và hóa chất

- Dung môi: etanol công nghiệp, metanol

được dung môi

- Cốc đong (550ml)

- Ống đong (100ml)

- Đũa thủy tinh

- Phễu thủy tinh

- Phễu chiết

- Ống sinh hàn

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Phương pháp chiết xuất dược liệu và thu phân đoạn cao:

 Tách chiết cao methanol thô chứa 6-gingerol từ củ gừng bằng phương pháp khuấy

từ không gia nhiệt:

Hỗn hợp gồm 30 g bột nguyên liệu có độ ẩm từ 10% - 15% và 300 mL methanol đượckhuấy với máy khuấy từ ở tốc độ 800 vòng/phút trong 60 phút Dịch methanol thu được đem lọc,

ly tâm, gạn bỏ kết tủa, cô quay đuổi dung môi, thu được cao methanol thô chứa 6-gingerol Quátrình được lặp lại 3 lần thu được tổng lượng cao methanol thô là 3,292 g, đạt hiệu suất 10,97%

 Tách chiết sản phẩm 6-gingerol thô:

Mẫu cao methanol thô (5 g) được hòa với 20 mL methanol và 50 mL nước cất Chiết vớihexane ba lần mỗi lần 100 mL để loại bỏ chất béo và các hợp chất không phân cực Tiếp tụcchiết với ethyl acetate ba lần mỗi lần với 100 mL Cô đuổi dung môi dưới áp suất kém thu đượccao ethyl acetate thô

Hình 2 3: Sơ đồ chưng cất hồi lưu

Chưng cất là phương pháp dùng để tách riêng hỗn hợp các chất lỏng cũng như hỗn hợpcác khí lỏng thành các cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay hơi khác nhau của các cấu tử trong hỗnhợp.

Có hàng loạt phương pháp để tách một hỗn hợp Tính đặc biệt của chưng cất là dùngnăng lượng như là phương tiện trợ giúp để tách So với các phương tiện trợ giúp khác, ví dụ như

là các chất hấp thụ hay dung môi, năng lượng có một ưu thế lớn đó là có thể dễ dàng đưa vào vàlấy ra khỏi hệ thống Chưng cất dựa trên nhiệt độ sôi khác nhau của các chất lỏng tham gia Cácchất lỏng có áp suấ hơi khác nhau tại cùng một nhiệt độ Nếu năng lượng vào hệ thống, vì có ápsuất hơi khác nhau, chất có áp suất hơi cao hơn ( nhiệt độ sôi thấp hơn) bốc hơi nhiều hơn cácchất khác Vì thế mà nồng độ của chất có nhiệt độ sôi thấp hơn trong phần cất cao hơn là ở tronghỗn hợp ban đầu

Các phương pháp chưng cất

Chưng cất phân đoạn: là một trong những phương pháp kinh điển dùng để tách các chấtbay hơi ra khỏi một hỗn hợp dựa vào sự khác biệt nhiệt độ sôi của các chất trong hỗn hợp Quátrình chưng cất có thể thực hiện ở áp suất khí quyển hay áp suất giảm Phương pháp chưng cấtphân đoạn được thực hiện với những bình cất có lắp cột phân đoạn và thường được nối với máyhút chân không để giảm nhiệt độ chưng cất, giảm ảnh hưởng tới các chất nhạy cảm với nhiệt độ.Nhiệt độ và áo suất theo dõi trong quá trình chưng cất Phương pháp này thường áp dụng để táchcác chất thành phần của tinh dầu

Chưng cất bằng hơi nước trực tiếp: dung để tách các hỗn hợp gồm các chất khó bay hơi

và tạp chất không bay hơi, thường được ứng dụng trong trường hợp chất được tách không tantrong nước

Chưng cất chân không: dung trong trường hợp cần hạ thấp nhiệt độ sôi của cấu tử Ví dụnhư trường hợp các cấu tử trong hôn hợp dễ bị phân hủy ở nhiệt độ cao hay trường hợp các cấu

tử ở nhiệt độ sôi quá cao

Chưng luyện: là phương pháp phổ biến nhất dung để tách hoàn toàn hỗn hợp các cấu tử

dễ bay hơi có tính chất hòa tan một phần hoặc hòa tan hoàn toàn vào nhau Chưng luyện ở ápsuất thấp dung cho các hỗn hợp dễ bị phân hủy ở nhiệt độ cao và các hỗn hợp có nhiệt độ sôi quácao Chưng luyện ở áp suất cao dung cho các hỗn hợp không hóa lỏng ở áp suất thường

Chưng luyện trích ly: Phương pháp này dựa trên cơ sở thêm một cấu tử mới vào hỗn hợp

ở đĩa trên cùng của tháp, cấu tử đó gọi là cấu tử phân ly có độ bay hơi bé, nó có tác dụng làmthay đổi độ bay hơi của các cấu tử khác trong hỗn hợp Phải chọn cấu tử phân ly làm sao để khithêm vào hỗn hợp cần chưng thì nó làm tang độ bay hơi của cấu tử trong hỗn hợp Nếu hỗn hợptạo thành dung dịch đẳng phí, điểm đắng phí đó sẽ mất khi thêm cấu tử phân ly vào

Chưng luyện đẳng phí: Phương pháp này cũng dựa trên nguyên tắc thêm vào hỗn hợpmột cấu tử phân ly, khác với chưng luyện trích ly là ở đây cấu tử phân ly phải có độ bay hơi lớnhơn độ bay hơi của cấu tử trong hỗn hợp Tác dụng của nó cũng như trong trường hợp chưngluyện trích ly, nghĩa là làm thay đổi độ bay hơi tương đối của các cấu tử trong hỗn hợp Thêmvào đó nó tạo thành với cấu tử dễ bay hơi (hay cả hai cấu tử) dung dịch đẳng phí có độ bay hơi