tim hieu ve flavonoit

Một trong các chất tạo màu tiêu biểu la Flavonoid, Flavonoid là một trong các nhóm hợp chất polyphenol thường gặp trong thực vật.. Các flavonoit là một trong những nhóm hợp chất phong ph

MỤC LỤC

I ĐỊNH NGHĨA, NGUỒN GỐC, CẤU TRÚC, PHÂN LOẠI

1.1 Định nghĩa

1.2 Nguồn gốc

1.3 Cấu trúc

1.4 Phân loại

1.4.1 Eucoflavonoid

1.4.2 Isoflavonoid

1,4.3 Neoflavonoid

II TÍNH CHẤT

2.1 Eucoflavonoid

2.1.1 Flavon, Flavonol

2.1.2 Flavanon, Flavanol

2.1.3 chalcon

2.1.4 Anthocyanidin, Antocyanin

2.2 Isoflavonoid

III CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH TÍNH VÀ ĐỊNH LƯỢNG

3.1 Định tính

3.2 Định lượng

IV CÁC PHƯƠNG PHÁP CHIẾT SUẤT VÀ TỔNG HỢP FLAVONOID 4.1 Chiết suất

4.2 Tổng hợp

V VAI TRÒ CỦA FLAVONOID TRONG CÂY

5.1 Các phản ứng sinh hoá

5.2 Vai trò ức chế và kích thích sinh trưởng

5.3 Vai trò tạo màu sắc

5.4 Vai trò bảo vệ cây

VI ỨNG DỤNG

6.1 Tác dụng sinh học

6.2 Ứng dụng Trong y học

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, xã hội càng phát triển nhu cầu về chất dinh dưỡng càng cao, màu sắc trong thực phẩm càng được cải thiện nhằm tăng giá trị cảm quan cho thực phẩm

Chất màu là một trong các yếu tố quan trọng nhằm mục đích đó Một trong các chất tạo màu tiêu biểu la Flavonoid, Flavonoid là một trong các nhóm hợp chất polyphenol thường gặp trong thực vật phần lớn các chất flavonoid có màu vàng ( flavonoid bắt nguồn từ flavus

có nghĩa là màu vàng) Tuy nhiên, một số có màu xanh, đỏ, tím, một số khác không màu nhưng cũng thuộc flavonoid

Các flavonoit là một trong những nhóm hợp chất phong phú và đa dạng vào bậc nhất trong thiên nhiên, có mặt không những chỉ trong những thực vật bậc cao mà còn trong một

số thực vật bậc thấp, thậm chí còn có cả trong các loài tảo Hơn một nửa rau quả thường dùng có chứa flavonoit, chúng cũng là các thành phần hay gặp trong dược liệu có nguồn gốc thực vật

Cho đến nay, flavonoid vẫn là lớp chất được các nhà hoá học các hợp chất thiên nhiên quan tâm nghiên cứu Có khoảng trên 11000 hợp chất flavonoit đã được biết về cấu trúc Flavonoid không những có giá trị về mặt cảm quan mà được khai thác, sử dụng trong nhiều lĩnh vực: Thực phẩm, mỹ phẩm và có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong y dược học Flavonoit có ứng dụng trong y học để điều trị một số bệnh như: viêm nhiễm, dị ứng, loét

dạ dày và hành tá tràng, giúp cơ thể điều hoà các quá trình chuyển hoá, chống lão hoá, làm bền thành mạch máu, và giảm lương cholesterol trong máu…Với các nhà hoá sinh thì cho rằng flavonoit là một chất chống oxi hoá lý tưởng Hiện nay nhiều flavonoit được phân lập

từ thực vật đã được ứng dụng thành các chế phẩm đặc trị bệnh và sử dụng trong bảo quản thực phẩm, được thế giới công nhận là một trong những lớp chất thiên nhiên có tác dụng làm chậm quá trình lão hoá và đột biến của các tế bào trong cơ thể

I.ĐỊNH NGHĨA, NGUỒN GỐC, CẤU TRÚC, PHÂN LOẠI

1.1 Định nghĩa

Flavonoid là một nhóm hợp chất tự nhiên lớn thường gặp trong thực vật, phần lớn có màu vàng Về cấu trúc hoá học, flavonoid có khung cơ bản kiểu C6C3C6 (2 vòng benzen A và B nối với nhau qua một mạch 3 carbon) và được chia làm nhiều nhóm khác nhau, ở đây không giới thiệu về cấu tạo của từng nhóm Hầu hết flavonoid là các chất phenolic

1.2 Nguồn gốc

Cũng giống vitamin C, các flavonoid được khám phá bởi các nhà sinh hoá nổi tiếng nhất của thế kỷ XX: Albert Szent-Gyorgyi (1893 – 1986) Ông nhận giải nobel năm 1937 với những khám phá quan trọng về đặc tính của viâtmin C và flavonoid

1.3 Cấu trúc

Flavonoids là một chuỗi polyphenolic gồm 15 nguyên tử carbon và hai vòng benzen liên kết bởi một đường thẳng có 3 carbon

Khung ở trên, có thể được mô tả hệ thống như C6C3C6

Cấu trúc hoá học của flavonoids dựa trên cơ sở là một khung 15C với một Chromanne vòng thơm B thứ hai ở vị trí 2, 3, hay 4

Flavonoid gồm 2 vòng thơm và một vòng pyran

Vòng thơm bên trái gọi là vòng A

Vòng thơm bên phải gọi là vòng B

Vòng trung gian chứa nguyên tử oxy gọi là vòng pyran

1.4 Phân loại

Flavonoid có cấu trúc mạch C6C3C6,đều có 2 vòng thơm Tuỳ thuộc vào cấu tạo của mạch C trong bộ khung C6C3C6, flavonoid được phân thành các nhóm sau: + Eucoflavonoid: Flavon, flavonol, flavanon, flavanol, chalcon, antocyanin, anthocyanidin

+ Isoflavonoid: isolavon, isoflavanon, rotenoid

+ Neoflavonoid: calophylloid

1.4.1 Eucoflavonoid

Flavon rất phổ biến trong thực vật: Thông, hoàng cầm (rễ), Mè (lá).Cây anh thảo, cây la apirenin và luteolin

Chalcon có chủ yếu ở một số cây họ cúc

Asteraceac tập trung nhiều nhất ở vỏ cây, gỗ lõi (keo, bạch đàn, dẻ, đậu tương, trinh nữ hoàng cung, dương xỉ…) Không tìm thấy ở động vật

1.4.2 Isoflavonoid

1.4.3 Neoflavonoid

Phân tử của các hợp chất ở các phân nhóm trên đều có 2 vòng thơm, mang nhóm hyđroxyl với số lượng và vị trí khác nhau, tuỳ thuộc từng chất

Các hợp chất này có cấu trúc mạch C6C3C6 ,nhưng khung cầu nối C3 giữa

2 nhân thì khác nhau tuỳ thuộc từng loại hợp chất

Mạch cầu nối có thể là mạch hở (chalcon), một vòng đơn (flavanon), hoặc vòng có nối đôi (flavon, flavonol)

2.1.1 Flavon, Flavonol

- Là hợp chất phân cực nên tan trong nước, ít tan trong dung môi hữu cơ

- Hơ tờ giấy có nhỏ dịch chiết trên miệng lọ ammoniac cho màu vàng sáng

- Acid sunfuaric nhỏ lên các dẫn chất flavon, flavonol cho màu vàng đậm

- Dung dịch SbCl5/CCl4 :màu vàng đậm

2.1.2 Flavanon, flavanol

+ Các TÍNH CHẤT

Flavonoid tạo được phức với các ion kim loại mà chính các ion kim loại này là xúc tác của nhiều phản ứng oxy hoá

Do từng phân nhóm của flsvonoid có cấu tạo riêng, chúng vừa có tính chất chung vừa có những khác biệt về tính chất vật lý và hoá học

Trong thực vật các hợp chất trên thường tồn tại dưới dạng hỗn hợp của các dẫn suất, với tỷ lệ khác nhau, tuỳ thuộc nguồn gốc thực vât

2.1 Eucoflavonoiddẫn xuất flavan-3,4-diol đều không màu, có tính quang hoạt.

+ Flavanon, flavanol là các chất không màu, nhưng khi tác dụng với dung dịch acid vô cơ thì có màu đỏ

+ Dễ bị oxi hoá và trùng hợp hoá nên việc phân lập chất tinh khiết gặp khó khăn

2.1.3 Chalcon

+ Kém bền trong môi trường kiềm

+ Tác dụng với dung dịch FeCl3: cho kết tủa xanh thẫm hoặc xanh nhạt tuỳ theo

số lượng nhóm hydroxyl trong phân tử

+ Dễ tan trong nước nóng, rượu,… tạo dung dịch không màu, không tan trong các dung môi không phân cực hoặc ít phân cực như benzen hoặc Chloroform

+ Dưới tác dụng của H+ hoặc OH-, chalcon có thể chuyển sang flavanon

+ Khi tạo liên kết glycosid phần đường nối vào vị trí 4, một số ở 2 thành rượu.

2.1.4 Anthocyanidin, antocyanin

+ Anthocyanidin có tính base đủ mạnh để tạo thành muối bền với acid vô cơ + Chúng tạo dung dịch màu đỏ trong acid và màu xanh da trời trong môi trường kiềm

+ Ở dạng base tự do, anthocyanidin là chất đồng phân với flavanon

+ Là dẫn xuất của flavon mà nhóm carbonyl bị khử

+ Các dẫn xuất flavan-3,4-diol đều không màu, có tính quang hoạt

+ Không màu, nhưng khi tác dụng với dung dịch acid vô cơ thì có màu đỏ

+ Dễ bị oxi hoá và trùng hợp hoá nên việc phân lập chất tinh khiết gặp khó khăn + Anthocyanidin thường tồn tại dưới dạng glycozit, gọi là anthocyanin

+ Một vài hợp chất kiểu anthocyanidin

O

OH OH

OH HO

OH

OH

melacacidin

OH

OH HO

OH OH OH

( ) leucorobinetinidin

2.2 Isoflavonoid (isoflavon, isoflavanon, rotenoid)

Isoflavonoids tất cả không có màu sắc Nó được tạo thành từ axetat theo cơ chế đóng vòng với phenylalamine, cinnamate dẫn xuất được sát nhập vào vòng B và C-2,3, và-4 của dị vòng

III CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH TÍNH VÀ ĐỊNH LƯỢNG

3.1 Định tính

+Flavonoid là một nhóm hợp chất tự nhiên lớn thường gặp trong thực vật, phần lớn có màu vàng

+ Các chất thuộc nhóm leuco-anthocyanidin do không có nối đôi liên hiệp giữa vòng B với nhóm carbonyl nên không màu

+Các dẫn xuất anthocyanidin thì màu thay đổi tuỳ theo pH của môi trường

+ Hơi amoniac : Vết flavonoid cho màu vàng Có thể quan sát ở ánh sáng thường hoặc dưới đèn tử ngoại (bước sóng 366nm) trước và sau khi hơ amoniac + Thuốc thử Benedic : Hoà tan nóng 173g natri citrat và 117g natri carbonat trong 700 ml nước, lọc nếu cần Hoà tan 17,3g đồng II sulfat trong 100 ml nước.Trộn lẫn 2 dung dịch trên, khuấy đều Để nguội hỗn hợp rồi thêm nước vừa

đủ 1000 ml

Các flanon và flavonol sẽ cho vết màu vàng trên nền lơ nhạt với thuốc thử này + Sắt III clorid 3% trong ethanol: Tuỳ theo số lượng và vị trí của nhóm OH phenol mà cho màu lục, xanh hoặc nâu

+ Thuốc thử acid boric − acid oxalic: Gồm 15 ml dung dich acid boric 10% và 5ml dung dich acid oxalic 10%.Sau khi phun sấy bản mỏng ở 120 độ C trong 10 –

15 phút, các flavon và flavonol phát quang màu lục hay vàng lục

+ Thuốc thử Diazo: Các dẫn chất flavonoid có nhóm OH ở vị trí 7 có thể kết hợp với muối diazoni tạo thành chất màu azoic màu vàng cam đến đỏ

+ Thuốc thử nhôm clorid: Tạo phức màu với flavonoid bản mỏng sau khi phun dung dịch AlCl3 1% trong methanol được sấy ở 1200 độ C trong 5 phút, quan sát vết ở ánh sáng thường hay dưới đèn tử ngoại, bước sóng 366nm

+ Muối của kim loại khác: như dung dich nước bão hoà chì axetat cho màu vàng với flavon, màu cam với flavonol

+ Thuốc thử acid sulfuric 80%: có tác dụng khử nước chuyển leucoanthocyan thành anthocyan có màu đỏ

+ Thuốc thử NP/PEG: Phun dung dịch Difenylboryloxyethylamin 1% trong methanol, sau đó phun tiếp dung dịch PEG 4000 5% trong cồn soi dưới đèn

UV-366 nm

3.2 Định lượng

Tuỳ vào từng loại Flavonoid mà ta có phương pháp định lượng cụ thể khác nhau

Ví dụ:

a Flavon hoặc flavonol

+ Phương pháp cân: ứng dụng khi nguyên liệu giàu có flavon hoặc flavonol và dịch chất ít tạp chất

+ Đo màu: bằng phản ứng cyanidin, phản ứng kết hợp với muối diazoni, tạo phức màu với AlCl3, Muối titan, chrom…

+ Phương pháp đo phổ tử ngoại

b Chalcon

* Phương pháp phân tích HPLC (sắc kí lỏng cao áp) Với pha động là dung dịch acetonitrile và acid H3PO4 1% (phương pháp chuản trong phân tích)

* Phương pháp so màu: có nhiều phương pháp so màu khác

•Phương pháp Folin−ciocalteu: (hỗn hợp muối phức polyphosphotungstate – molydate)

+ Rất nhạy đối với chất khử, trong môi trường kiềm nhẹ thì sẽ bị khử thành sản phẩm phức molydenium tungsten có màu xanh

+ Sau đó đem đo độ hấp thu A (chalcon chỉ hấp thu mạch ở vùng 300−400 nm)

• Phương pháp Prussian Blue:

+Hỗn hợp thuốc thử là FeCl3 và K3Fe(CN)6 bị khử bởi các hợp chất phenol và tạo thành phức ferric (III) hexacyanoferrate (II) có màu xanh

+ Để yên dung dịch trong 15 phút, sau đó đem đo đọ hấp thu A

• Phương pháp Diazotized

+ Dựa vào khả năng phản ứng ghép đôi với hợp chất diazo trong môi trường acid tạo thành hợp chất có màu vàng đặc trưng

+ Lắc đều, để yên dung dịch trong 1 giờ, sau đó đem đo độ hấp thu

• Phương pháp Vanillin − HCl: Tạo thành hợp chất có màu đỏ

IV CÁC PHƯƠNG PHÁP CHIẾT SUẤT VÀ TỔNG HỢP

FLAVONOID

4.1 Chiết suất

Nguyên liệu được chiết với mehanol, bốc hơi methnol trong chân không hay trên nồi cách thuỷ tới cạn Hoà tan cặn trong nước rồi chiết lại bằng ethylacetat Bốc hơi dịch chiết ethyacetat trên cách thuỷ tới cạn Hoà tan cặn trong methanol để chấm sắc ký hoặc có thể dùng dịch chiết methanol ban đầu làm dung dịch chấm sắc ký

Không có một phương pháp chng nào để chiết suất các flavonoid vì chúng rất khác nhau về độ tan trong nước và trong các dung môi hữu cơ

VD: Với các chất anthocyanin thường kém bền vững nhất là các acyl anthocyanin được acyl hoá với các acid aliphatic do đó người ta thường chiết bằng methanol có mặt của các acid yếu như acid acetic, acid citric,…

- Các dẫn chất flavon, flavonol có nhóm –OH tự do ở vị trí thứ 7 tan được trong dung dịch kiềm loãng, dựa vào đó để chiết

- Để chiết các dẫn chất ở dạng glycoside, người ta phải loại các chất thân dầu bằng ether dầu hoả sau đó chiết bằng nước nóng hoặc methanol hoặc ethanol hay hỗn hợp cloruafom và ethanol

- Dịch chiết đem làm đậm đặc dưới chân không ở nhiệt độ thấp (40-70 độ C)

- Để phân lập từng chất flavonoid, người ta dùng phương pháp sắc khí cột

* Chất hấp phụ

Chất hấp phụ thông dụng cho sắc ký các flavonoid là silicagel G, bột polyamind, thường hoạt hoá ở 1200 độ C trong 1 hoặc 2 giờ Ngoài ra còn có thể dùng các chất khác như bột cenllulose, silicagel, magnesol,…

* Dung môi

+ Đối với lớp mỏng silicagel G

• Tách các Aglycol :

-Toluen – Ethyl formiat – acid formic (5:4:1)

• Tách flavon :

- Benzen – aceton (4:1), (9:1)

- Benzen – Ethyl acetat (3:1)

- Ethyl acetat – Methanol (4:1)

• Tách các flavonoil:

- Ethyl acetat – Methanol (8:2)

- Benzen - pyridin – acid fomic (36:9:5)

• Tách các flavonoid glycosid:

-Ethyl acetat – acid fomic - nước (8:1:1)

- Butanol – Ethyl acetat – Dimethyl formamid - Nước (10:6:3:2)

- Ethyl acetat – Ethyl acetat – aceton – acid fomic (15:2:2:1)

- Clroform – methanol (9:1)

- Ethyl acetat – Acid fomic – Acid acetic khan - nước (100:11:11:27) + Đối với lớp mỏng bột polyamid

• Methanol - nước (8:1); (4:1)

• Ethanol - nước (3:2); (4:1)

• Ethyl acetat – Methylethylceton – acid formic - nước (5:3:1:1)

4.2 Tổng hợp

V VAI TRÒ CỦA FLAVONOID TRONG CÂY

5.1 Các phản ứng sinh hoá

+ Các nhóm OH phenol của flavonit có vai trò trong sự hoà tan của chất và di chuyển dễ dàng qua các màng sinh lý

+ Một số flavonoit có tác dụng như là chất chống oxi hoá, bảo vệ acid ascorbic trong cây

+ Một số có tác dụng ức chế các enzym và các chất độc của cây

5.2 Vai trò ức chế và kích thích sinh trưởng của cây

+ Các nhóm OH có vai trò quyết định vai trò ức chế và kích thích sinh trưởng của cây

VD: Trong cây ổi các flavonoit có các nhóm OH ở vị trí 4’ làm tăng cường độ hoạt tính của enzim làm kích thích sinh trưởng, còn khi OH ở vị trí 3’ và 4’ lại ức chế sự sinh trưởng của cây

+ Flavonoit còn tham gia vào quá trình hô hấp quang hợp

5.3 Vai trò tạo màu sắc

+ Tạo ra sức hấp dẫn để dụ ong bướm đến thụ phấn góp phần cho cây tồn tại và phát triển

+ Trong việc tạo màu các flavonon, flavonol, chalcon cho màu vàng trong khi các autoxyanin cho màu hồng, đỏ, tím hoặc xanh thẫm

5.4 Vai trò bảo vệ cây

Tạo vị đắng để động vật ăn cỏ không thích ăn cây

6.1 Tác dụng sinh học

- Các dẫn chất flavonoid có khả năng dập tắt các gốc tự do như: HO- ROO+ Các gốc này nếu sinh ra cạnh các DNA sẽ gây ra những nguy hại như biến dị, ung thư, tăng nhanh sợ lão hoá

- Khi đưa các chất chống oxy hoá như Flavonoid vào cơ thể để bảo vệ tế bào thì có thể ngăn ngừa các nguy cơ xơ vữa động mạch, tai biến mạch, lão hoá,…vì khả năng chống oxy hoá của flavonoid còn mạnh hơn các chất khác như vitamin C,

E, Selenium và kẽm

- Flavonoid tạo được phức với các ion kim loại như các phức:

Mà chính các ion kim loại này là xúc tác của nhiều phản ứng oxy hoá

- Tác dụng chống độc của flavonoid làm giảm thương tổn gan, bảo vệ được chức năng gan

- Flavonoid thể hiện tác dụng chống co thắt những tổ chức cơ nhẵn (túi mật, ống dẫn mật, phế quản và một số tổ chức khác)

- Trên bộ máy tiết niệu, nhiều flavonoid thuộc nhóm flavon, flavanon, flavonol thể hiện tác dụng thông tiểu rõ rệt

- Tác dụng chống loét của flavanon và chalcon-glycoside của rễ cam thảo được ứng dụng để chữa đau dạ dày

- Và một số các tác dụng khác.

6.2 Ứng dụng trong y học

- Nhiều flavonoid có tác dụng ức chế hô hấp và sự tái sinh sản đối với nhiều

chủng vi khuẩn

- Nhiều flavonoid có tác dụng đối với một số dạng ung thư (ung thư vòm họng…)

- Nhiều flavonoid có tác dụng nâng cao tính bền của thành mạch máu đặc biệt

là các flavonoid có nhóm OH ở vị trí 3’,4’ Rutin là chất tiêu biểu của tác dụng này

- Tác dụng estrogen: Một số flavonoid có tác dụng gấy sẩy thai ở động vật

- Nhiều flavonoit có tác dụng chống dị ứng, chống co giật, giảm đau…

- Flavonoid làm bền thành mạch, giảm sức thẩm thấu các ứng dụng trong chữa trị các rối loạn chức năng tĩnh hồng cầu quan thành mạch, giãn hay suy yếu tĩnh mạch, trĩ, rối loạn tuần hoàn võng mạc

- Chất flavonoid từ lá cây chay giúp bảo quản mô thận, ức chế phản ứng thải ghép thận; yếu tố bảo vệ thận, hạn chế tổn thương tế bào thận do thiếu máu

Flavonoid được chiết từ lá cây bạch quả (Ginkgo biloba-thuộc họ Ginkgoaceae) chứa các chất dẫn chất của Kaempferol, quercetin… có tác dụng cải thiện được tuần hoàn, đặc biệt là tuần hoàn não, làm tăng trí nhớ, có tác dụng tích cực trong chữa bệnh Alzheimer, cải thiện chứng liệt dương