Nghiên cứu chất màu tự nhiên từ cây hòe (sophora japonica l ) tại việt nam

*Hoạt tính chống oxi hóa: Gốc tự do là những hợp chất hoạt tính cao, được tạo ra trong cơ thể trong quá trình trao đổi chất hay được đưa vào từ bên ngoài.. Do có năng lượng lớn, xu hướn

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

_oOo _

LÊ THỊ HỒNG NHAN

NGHIÊN CỨU CHẤT MÀU TỰ NHIÊN

TỪ CÂY HÒE (Sophora Japonica L.)

TẠI VIỆT NAM

CHUYÊN NGÀNH : CÔNG NGHỆ HÓA HỮU CƠ

LUẬN ÁN CAO HỌC

TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 9 NĂM 2002

Trang 2

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học:

PGS TS TRẦN THỊ VIỆT HOA

Cán bộ chấm nhận xét 1:

PGS.TS NGUYỄN NGỌC SƯƠNG

Cán bộ chấm nhận xét 2:

GVC TS PHẠM THÀNH QUÂN

Luận án được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN ÁN CAO HỌC TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ngày …… tháng …… năm 2002

Trang 3

NHIỆM VỤ LUẬN ÁN CAO HỌC

Họ và tên học viên: LÊ THỊ HỒNG NHAN Phái: Nữ

Ngày, tháng, năm sinh: 09/01/1976 Nơi sinh: TP Hồ Chí Minh

Chuyên ngành: Công Nghệ Hóa Học – Hóa hữu cơ

I-TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu chất màu tự nhiên từ cây hòe (Sophora Japonica L.)

tại Việt Nam

II-NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

-Khảo sát quy trình và điều kiện trích ly Rutin từ hoa Hòe Sophora Japonica

L., họ Fabaceae tại Việt Nam

-Khảo sát quy trình và điều kiện thủy phân Rutin thành Quercetin

-Xác định cấu trúc của Rutin và Quercetin cô lập và điều chế được

-Khảo sát độ bền màu của Rutin và Quercetin

III-NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 28/11/2001

IV-NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: / /2002

V-HỌ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS Trần Thị Việt Hoa

VI- HỌ TÊN CÁN BỘ CHẤM NHẬN XÉT 1: PGS.TS Nguyễn Ngọc Sương

VII- HỌ TÊN CÁN BỘ CHẤM NHẬN XÉT 2: GVC TS Phạm Thành Quân

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CÁN BỘ NHẬN XÉT 1 CÁN BỘ NHẬN XÉT 2

Nội dung và Đề Cương Luận án cao học đã được thông qua Hội Đồng Chuyên Ngành

Ngày tháng năm

PHÒNG QLKH-SĐH CHỦ NHIỆM NGÀNH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

- -

Trang 4

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành cảm ơn:

-Cô Trần Thị Việt Hoa đã truyền đạt những kiến thức, kinh nghiệm bổ ích trong quá trình học và tận tình hướng dẫn, tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt thời gian thực hiện luận án này

-Cô Nguyễn Ngọc Sương, thầy Phạm Thành Quân và các thầy cô trong Hội đồng Bảo vệ Luận án đã đóng góp những nhận xét chân thành cho kết quả đạt được của Luận án

-Các thầy cô trong Khoa Công Nghệ Hóa Học & Dầu Khí, trường Đại Học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh đã giảng dạy, truyền đạt những kiến thức quí báu trong những năm qua

-Cô Vương Ngọc Chính và các thầy cô bộ môn Hữu Cơ, Khoa CN Hóa Học & Dầu Khí đã nhiệt tình giúp đỡ, tạo điều kiện mọi thuận lợi cho tôi thực hiện tốt đề tài

-Trung Tâm Dịch Vụ Phân Tích & Thí Nghiệm và Phòng Phân Tích, Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên Tp HCM đã giúp đỡ trong quá trình phân tích sản phẩm

-Các thầy cô phòng Quản Lý Khoa Học- Sau Đại Học đã giúp đỡ về vấn đề học vụ, thủ tục trong thời gian học

-Sinh viên Nguyễn Thị Thanh Thuyền, Nguyễn Thị Mỹ Lữ đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình tiến hành thực nghiệm

-Bạn Phan Thanh Sơn Nam, Võ Duy Sung và các bạn bè đã luôn động viên, giúp đỡ và hỗ trợ nhiệt tình trong quá trình thực hiện luận án

Trang 5

Ba mẹ là nguồn động viên, là chỗ dựa vững chắc cho con trong cuộc sống

Cám ơn ba mẹ đã luôn tin tưởng và ủng hộ con

Trang 6

TÓM TẮT

Rutin là chất màu tự nhiên được trích từ cây Hòe Sophora Japonica L., trồng

tại Việt Nam Quercetin được thủy phân từ Rutin CaÛ Rutin và Quercetin đều là màu vàng, không độc hại và có nhiều hoạt tính sinh học Chúng ứng dụng trong thực phẩm, dược phẩm và mỹ phẩm

Kết quả của luận án:

+Quá trình trích ly Rutin từ bột hoa Hòe tiến hành trong dung môi ethanol 80o,

ở nhiệt độ sôi, với tỷ lệ nguyên liệu và dung môi là 1:12 (g:ml) trong 4 giờ Hiệu suất trích ly là 29-29,5% Rutin được kết tinh lại bằng ethanol 80o (hiệu suất 76,63%) Độ tinh khiết của Rutin là 98,02%

+Quá trình thủy phân Rutin thành Quercetin tiến hành trong dung dịch acid

H2SO4 2% ở nhiệt độ sôi với tỷ lệ giữa Rutin và dung dịch là 1:125 (g:ml), trong 30 phút Độ tinh khiết của Quercetin là 98,02%

+Rutin và Quercetin cô lập được xác định cấu trúc bằng các phương pháp phân tích hóa lý: sắc ký, IR, LC-MS, 1H-NMR, 13C-NMR

+Độ bền của Rutin và Quercetin:

-Khi pH thay đổi từ acid đến kiềm nhẹ, cũng như khi nhiệt độ tăng, Rutin bền Khi pH kiềm mạnh, quá trình tự oxi hóa xảy của Rutin dẫn tới cường độ màu giảm theo thời gian

-Cường độ màu của Quercetin cao hơn Rutin nhưng độ bền lại kém hơn Cường độ màu giảm dần khi nhiệt độ tăng Trong môi trường kiềm, Quercetin bị biến đổi và phân hủy

Quá trình trích ly, tinh chế Rutin và thủy phân thành Quercetin rất hiệu quả Sản phẩm có độ tinh khiết cao, có thể dùng trong công nghiệp để thay thế các chất màu tổng hợp Việc sử dụng chất màu tự nhiên là xu hướng mới ngày nay

Trang 7

ABSTRACT

Rutin is a natural color extracted from Sophora Japonica L which is grown in

Vietnam Rutin is hydrolyzed to produce Quercetin Both Rutin and Quercetin are yellow color, harmless and have many bio-activities They are applied in foodstuff, medicine and comestics

The results of thesis:

+The process to extract Rutin from the powdered buds of Sophora is conducted on ethanol 80o at boiling point, with proportion of powder and solvent is 1:12 (g:ml), for 4 hours The extraction yield is 29-29.5% Rutin is re-crystallised in ethanol 80o (yield 76.63%) The purity of Rutin is 92.56%

+The hydrozation from Rutin to Quercetin is conducted in acid H2SO4 solution

at boiling point, with proportion of between Rutin and acid solution is 1:125 (g:ml), for 30 minutes The purity of Quercetin is 98.02%

+Isolated Rutin and Quercetin are determinated structures by physical chemistry analysis methods: chromatography, IR, UV-Vis, LC-MS, 1H-NMR, 13C-NMR

+The stability of Rutin and Quercetin:

-When pH changes from acid to light base as well as temperature changes, Rutin is durable In strong base, the autoxidation of Rutin brings to the strengh of color falling time by time

-The Quercetin color strengh is higher than Rutin's, but less stability The color strengh of Quercetin decreases when temperature increases In base medium, Quercetin is degraded

The extracting, purifying process of Rutin and hydrolyzing Rutin to Quercetin are very effective Products have high purity, can be applied in industry to replace synthetic color The uses of natural color are new trend nowadays

Trang 8

MỤC LỤC

Trang NHIỆM VỤ LUẬN ÁN

LỜI CẢM ƠN

TÓM TẮT

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ

DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ, HÌNH

DANH MỤC PHỤ LỤC

MỞ ĐẦU ……….……….……….……….……….……….… 1

I.TỔNG QUAN: I.1.GIỚI THIỆU CÂY HÒE: I.1.1.Tên gọi: ……….……….……….……….……… 2

I.1.2.Đặc điểm thực vật: ……….……….……….……….……… 2

I.1.3.Phân loại: ……….……….……….……….……….……… 4

I.1.4.Phân bố và thời vụ: ……….……….……….……….……… 4

I.1.5.Thành phần hóa học: ……….……….……….……….………… 5

I.2.ĐẠI CƯƠNG VỀ FLAVONOID: I.2.1.Định nghĩa: ……….……….……….……….………… 7

I.2.2.Phân bố trong tự nhiên: ……….……….……….……….…… 7

I.2.3.Phân loại flavonoid: ……….……….……….……….……… 7

I.2.4.Vai trò của flavonoid: ……….……….……….……….……… 7

I.3.HỢP CHẤT RUTIN VÀ QUERCETIN: I.3.1.Rutin: ……….……….……….……….……….……… 10

I.3.2.Quercetin: ……….……….……….……….……….………… 14

I.4.MỘT SỐ NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG CỦA RUTIN VÀ QUERCETIN: ……….……….……….……….……… 17

II.PHƯƠNG PHÁP & KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU: ……….……….……….……….…… 26

II.1.XỬ LÝ VÀ ĐÁNH GIÁ NGUYÊN LIỆU: II.1.1.Xử lý nguyên liệu: ……….……….……….……….……… 28

II.1.2.Xác định độ ẩm: ……….……….……….……….……… 29

II.1.3.Xác định hàm lượng các thành phân vô cơ: ……….……….…… 29

II.1.4.Xác định các thành phần có hoạt tính sinh học trong hoa hòe bằng phương pháp hóa sơ bộ thực vật: ……….……….……….……… 30

II.2.NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP VÀ ĐIỀU KIỆN TÁCH CHIẾT RUTIN: II.2.1.Khảo sát dung môi trích ly: ……….……….……….……… 31

II.2.1.1.Khảo sát theo sự thay đổi dung môi: ……….……….……… 31

II.2.1.2.Nhận danh sơ bộ Rutin: ……….……….……….……… 36

Trang 9

II.2.2.Khảo sát quá trình chiết với dung môi ethanol : …… ……… 38

II.2.2.1.Khảo sát tỷ lệ thể tích dung môi/khôí lượng nguyên liệu: ……… 38

II.2.2.2.Khảo sát thời gian chiết: ……….……….……….……… 39

II.2.2.3.Khảo sát nhiệt độ chiết: ……….……….……….……… 41

II.2.3.Tinh chế và định lượng Rutin: ……….……….……….………… 43

II.2.3.1.Kết tinh lại trong ethanol 80 o : ……….……….……….……… 43

II.2.3.2.Sắc ký cột silicagel: ……….……….……….……….……… 44

II.2.3.3.Định lượng Rutin: ……….……….……….……….………… 46

II.3.NGHIÊN CỨU ĐIỀU KIỆN BIẾN ĐỔI RUTIN THÀNH QUERCETIN: II.3.1.Khảo sát quá trình biến đổi Rutin thành Quercetin: ……….……… 49

II.3.1.1.Khảo sát thời gian: ……….……….……….……….………… 49

II.3.1.2.Khảo sát nồng độ acid: ……….……….……….……… 51

II.3.1.3.Khảo sát tỷ lệ phản ứng: ……….……….……….……… 52

II.3.2.Tinh chế và định lượng Quercetin: ……….……….……….… 55

II.3.2.1.Tinh chế Quercetin:…… ……….……….……….……….… 55

II.3.2.2.Định lượng Quercetin: ……….……….……….……….… 56

II.4.NHẬN DANH RUTIN & QUERCETIN: II.4.1.Nhận danh Rutin: ……….……….……….……….……… 59

II.4.1.1.Thuốc thử, sắc ký lớp mỏng, T o nc và UV-Vis: ……….……… 59

II.4.1.2.Phổ IR: ……….……….……….……….……….……… 60

II.4.1.3.Phổ LC-MS: ……….……….……….……….……….… 60

II.4.1.3.Phổ NMR: ……….……….……….……….……….…… 60

II.4.2.Nhận danh Quercetin: ……….……….……….……….…… 63

II.4.2.1.Thuốc thử, sắc ký lớp mỏng, T o nc và UV-Vis: ……….……… 63

II.4.2.2.Phổ IR: ……….……….……….……….……….……… 64

II.4.2.3.Phổ LC-MS: ……….……….……….……….……….… 64

II.5.KHẢO SÁT ĐỘ BỀN CHẤT MÀU: II.5.1.Khảo sát độ bền màu của Rutin: ……….……….……….…… 66

II.5.1.1.Khảo sát độ bền của Rutin theo nhiệt độ: ……….……….…… 66

II.5.1.2.Khảo sát độ bền của Rutin theo pH: ……….……….……… 68

II.5.1.3.Khảo sát độ bền của Rutin theo thời gian: ……….……….…… 72

II.5.1.4.Khảo sát độ bền của Rutin theo thời gian tại pH 11,05 và nhiệt độ 60 o C: ……….……….……….……….……….……….………… 80

II.5.2 Khảo sát độ bền màu của Quercetin: ……….……….……… 85

II.5.1.1.Khảo sát độ bền của Quercetin theo nhiệt độ: ……….……… 85

II.5.1.2.Khảo sát độ bền của Quercetin theo pH: ……….……….……… 87

II.5.1.3.Khảo sát độ bền của Quercein theo thời gian: ……….……… 89

III.THỰC NGHIỆM: III.1.XỬ LÝ VÀ ĐÁNH GIÁ NGUYÊN LIỆU: III.1.1.Xử lý nguyên liệu: ……….……….……….……….………… 98

III.1.2.Xác định độ ẩm: ……….……….……….……….……… 98

Trang 10

III.1.4.Xác định các thành phần có hoạt tính sinh học trong hoa hòe bằng

phương pháp hóa sơ bộ thực vật: ……….……….……….……… 99

III.2.NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP VÀ ĐIỀU KIỆN TÁCH CHIẾT RUTIN: III.2.1.Khảo sát dung môi chiết: ……….……….……….……… 102

III.2.2.Khảo sát quá trình chiết với dung môi ethanol: ……… ……….……… 104

III.2.3.Tinh chế và định lượng Rutin: ……….……….……….………… 104

III.3.NGHIÊN CỨU ĐIỀU KIỆN BIẾN ĐỔI RUTIN THÀNH QUERCETIN: III.3.1.Khảo sát quá trình biến đổi Rutin thành Quercetin: ……… 106

III.3.2.Tinh chế và định lượng Quercetin: ……….……….……… 106

III.4.NHẬN DANH RUTIN & QUERCETIN: III.4.1.Nhận danh Rutin: ……….……….……….……….……… 107

III.4.2.Nhận danh Quercetin: ……….……….……….……….…… 108

III.5.KHẢO SÁT ĐỘ BỀN CHẤT MÀU: III.5.1.Khảo sát độ bền màu của Rutin: ……….……….……….…… 108

III.5.2 Khảo sát độ bền màu của Quercetin: ……….……….……… 109

IV.KẾT LUẬN ……….……….……….……….……….… 111

TÀI LIỆU THAM KHẢO ……….……….……….……….………… 113 PHỤ LỤC

TÓM TẮT LÝ LỊCH TRÍCH NGANG

Trang 11

Trang

Bảng 1: Kết quả độ ẩm nguyên liệu ……… 29

Bảng 2: Kết quả các thành phần vô cơ trong hoa hòe ……… 29

Bảng 3: Kết quả phân tích sơ bộ hóa thực vật ……… 30

Bảng 4: Kết quả khảo sát dung môi chiết Rutin ……… 33

Bảng 5: Kết quả nhận danh sơ bộ Rutin ……… 35

Bảng 6: Kết quả định lượng Rutin thông qua Quercetin ……… 36

Bảng 7: Kết quả khảo sát sự thay đổi tỷ lệ chiết Rutin ……… …… 38

Bảng 8: Kết quả khảo sát sự thay đổi thời gian chiết Rutin……… 40

Bảng 9: kết quả khảo sát sự thay đổi nhiệt độ chiết Rutin……… 41

Bảng 10: Kết quả tinh chế Rutin bằng ethanol 80 o ……… 43

Bảng 11: Kết quả độ hấp thu A của các dung dịch Rutin chuẩn tại λ = 260nm ……… 47

Bảng 12: Kết quả độ tinh của sản phẩm Rutin, xác định tại bước sóng 260nm……… 48

Bảng 13: Kết quả biến đổi Rutin thành Quercetin theo thời gian ……… 50

Bảng 14: Kết quả biến đổi Rutin thành Quercetin theo nồng độ acid H 2 SO 4 ……… 51

Bảng 15: Kết quả biến đổi Rutin thành Quercetin theo tỷ lệ thể tích acid H 2 SO 4 /khối lượng nguyên liệu ….……… 53

Bảng 16a: Kết quả độ hấp thu A của các dung dịch Quercetin chuẩn tại λ= 255nm……… 57

Bảng 16b: Kết quả độ tinh của sản phẩm Quercetin, xác định tại bước sóng 255nm ……… 58

Bảng 17: Tính chất của Rutin ……… 59

Bảng 18: 1 H-NMR của Rutin ……… 60

Bảng 19: 13 C-NMR của Rutin ……… 61

Bảng 20: Tính chất của Quercetin ……… 63

Bảng 21: Sự biến đổi màu sắc dung dịch Rutin theo nhiệt độ ……… 67

Bảng 22: Sự biến đổi màu sắc dung dịch Rutin theo pH ……… 70

Bảng 23: Sự biến đổi màu sắc dung dịch Rutin theo thời gian tại những pH khác nhau ……… 77

Bảng 24: Sự biến đổi màu sắc của dung dịch Rutin theo thời gian tại pH11,05 và nhiệt độ 60 o C ……… 82

Bảng 25: So sánh biến đổi độ hấp thu A của dung dịch Rutin tại 410nm ở các điều kiện khác nhau ……… 83

Bảng 26: Sự biến đổi màu sắc dung dịch Quercetin theo nhiệt độ ……… 86

Bảng 27: Sự biến đổi màu sắc dung dịch Quercetin theo pH ……… 87

Bảng 28: Sự biến đổi màu sắc dung dịch Quercetin theo thời gian ……… 94

Trang 12

Trang

Sơ đồ 1: Sơ đồ nghiên cứu ……… 27

Sơ đồ 2: Xử lý nguyên liệu ……… 28

Sơ đồ 3: Quy trình chiết Rutin ……… 32

Sơ đồ 4: Quy trình tinh chế Rutin ……… 43

Sơ đồ 5: Quy trình thủy phân Rutin thành Quercetin ……… 49

Hình 1: Cây Hòe (Sophora Japonica L.) ……… 3

Hình 2: Hoa Hòe ……… 3

Hình 3: Sắc ký lớp mỏng của Rutin được tinh chế bằng cồn 80 o ……… 44

Hình 4: Sắc ký lớp mỏng của các phân đoạn rutin qua cột ……… 45

Hình 5: Sắc ký lớp mỏng của Rutin tinh chế qua cột ……… 45

Hình 6: Sắc ký lớp mỏng của Quercetin sau phản ứng thủy phân (1) và tinh chế bằng sắc ký cột (2) ……… …… 55

Hình 7: Không gian hệ màu CIELCH ……… 66

Hình 8: Hệ thống chiết hồi lưu ……… 103

Trang 13

Trang

Đồ thị 1: Khảo sát dung môi chiết Rutin ……… 33

Đồ thị 2: Đánh giá khả năng chiết Rutin theo nồng độ ethanol ……… 37

Đồ thị 3: Khảo sát thay đổi tỷ lệ chiết Rutin ……… 39

Đồ thị 4: Khảo sát sự thay đổi thời gian chiết Rutin ……… 40

Đồ thị 5: Khảo sát sự thay đổi nhiệt độ chiết Rutin ……… 41

Đồ thị 6: Sự thay đổi độ hấp thu theo bước sóng của dung dịch Rutin chuẩn (2,6112.10 -5 g/ml) ……… 46

Đồ thị 7: Đường chuẩn độ hấp thu A theo nồng độ của dung dịch Rutin chuẩn tại 260 nm ……… 47

Đồ thị 8: Khảo sát sự buến đổi Rutin thành Quercetin theo thời gian ……… 50

Đồ thị 9: Khảo sát sự biến đổi Rutin thành Quercetin theo nồng độ acid … 52 Đồ thị 10: Khảo sát sự biến đổi Rutin thành Quercetin theo tỷ lệ acid/Rutin 53 Đồ thị 11: Sự thay đổi độ hấp thu của dung dịch Quercetin chuẩn, nồng độ 3,12.10 -5 g/ml ……… 56

Đồ thị 12: Đưởng chuẩn độ hấp thu A của dung dịch Quercetin theo nồng độ ……… 57

Đồ thị 13: Sự biến đổi độ hấp thu A của dung dịch Rutin theo nhiệt độ……… 67

Đồ thị 14: Sự biến đổi cường độ màu dung dịch Rutin theo nhiệt độ ………… 68

Đồ thị 15: Sự biến đổi độ hấp thu A của dung dịch Rutin theo pH ……… 69

Đồ thị 16: Sự biến đổi màu sắc dung dịch Rutin theo pH ……… 70

Đồ thị 17: Sự biến đổi độ hấp thu A của dung dịch Rutin theo thời gian tại pH 1,05 ……… 72

Đồ thị 25: Sự biến đổi cường độ màu dung dịch Rutin theo thời gian tại những pH khác nhau ……… 78

Trang 14

nhau theo thời gian ……… 78

Đồ thị 27: Sự biến đổi độ hấp thu A của dung dịch Rutin theo thời gian tại

pH 11,05 và nhiệt độ 60 o C ……… 81

Đồ thị 28: Sự biến đổi cường độ màu dung dịch Rutin theo thời gian tại pH

Đồ thị 32: Sự biến đổi màu sắc của dung dịch Quercetin theo pH……… 88

Đồ thị 33: Sự biến đổi độ hấp thu A của dung dịch Quercetin theo thời gian

Trang 15

Trang

Phụ lục 1: Phổ IR của Rutin ……… 1'

Phụ lục 2a: Phổ LC-MS của Rutin ……… 2'

Phụ lục 2b: Phổ LC-MS của Rutin ……… 2'

Phụ lục 3: Phổ 1 H-NMR của Rutin ……… 3'

Phụ lục 4: Phổ 13 C-NMR của Rutin ……… 4'

Phụ lục 4a: Phổ 13 C-NMR của Rutin ……… 5'

Phụ lục 4a: Phổ 13 C-NMR của Rutin ……… 6'

Phụ lục 5: Phổ DEPT của Rutin ……… 7'

Phụ lục 5a: Phổ DEPT của Rutin ……… 8'

Phụ lục 5b: Phổ DEPT của Rutin ……… 9'

Phụ lục 6: Phổ IR của Quercetin……… 10'

Phụ lục 7: Phổ LC-MS của Quercetin ……… 11'

Phụ lục 8: Số liệu độ hấp thu A theo sự biến đổi của bước sóng λ của dung dịch Rutin chuẩn (nồng độ 2,6112.10 -5 g/ml) ……… 12'

Phụ lục 9: Số liệu sự biến đổi độ hấp thu A của dung dịch Rutin theo nhiệt độ và bước sóng λ.……….……….……….……….………… 12'

Phụ lục 10: Số liệu sự biến đổi màu sắc của dung dịch Rutin theo nhiệt độ 13' Phụ lục 11: Số liệu sự biến đổi độ hấp thu A của dung dịch Rutin theo pH và bước sóng λ.……….……….……….……….……… 13'

Phụ lục 12: Số liệu sự biến đổi màu sắc của dung dịch Rutin theo pH …… 15'

Phụ lục 13 : Số liệu sự biến đổi độ hấp thu A của dung dịch Rutin theo thời gian tại pH 1.05……….……….……….……….……… 16'

Phụ lục 14: Số liệu sự biến đổi độ hấp thu A của dung dịch Rutin theo thời gian tại pH 3.03……….……….……….……….……… 17'

Phụ lục 21: Số liệu sự biến đổi màu sắc của dung dịch Rutin theo thời gian tại pH 1.05……….……….……….……….……… 27'

Phụ lục 22: Số liệu sự biến đổi màu sắc của dung dịch Rutin theo thời gian tại pH 3.03……….……….……….……… 27'

Trang 16

Phụ lục 29: Số liệu sự biến đổi độ hấp thu A của dung dịch Rutin theo thời

gian tại pH 11,05 và nhiệt độ 60 o C ……….……….……….… 31'

Phụ lục 30: Số liệu sự biến đổi màu sắc của dung dịch Rutin theo thời gian

tại pH 11,05 và nhiệt độ 60 o C ……….……….……….………… 32'

Phụ lục 31: Số liệu sự biến đổi độ hấp thu A của dung dịch Quercetin theo

nhiệt độ và bước sóng λ.……….……….……….……… 33'

Phụ lục 32: Số liệu sự biến đổi màu sắc của dung dịch Quercetin theo

nhiệt độ ……… 34'

pH và bước sóng λ.……….……….……….……….……… 35'

Phụ lục 34: Số liệu sự biến đổi màu sắc của dung dịch Quercetin theo pH 36'

thời gian tại pH 0,8 ……….……….……….……….……… 37'

thời gian tại pH 2,33 ……….……….……….……….…… 38'

thời gian tại pH 4,55 ……….……….……….……….…… 39'

thời gian tại pH 6,16 ……….……….……….……….…… 41'

Phụ lục 39 : Số liệu sự biến đổi độ hấp thu A của dung dịch Quercetin

theo thời gian tại pH 7,06 ……….……….……….……… 42'

thời gian tại pH 8,84 ……….……….……….……….…… 43'

Phụ lục 41 : Số liệu sự biến đổi độ hấp thu A của dung dịch Quercetin

theo thời gian tại pH 10,77 ……….……….……….……… 45'

thời gian tại pH 12,07 ……….……….……….……….… 46'

Phụ lục 43 : Số liệu sự biến đổi màu sắc của dung dịch Quercetin theo

thời gian tại pH 0,8 ……….……….……….……….……… 48'

Phụ lục 44: Số liệu sự biến đổi màu sắc của dung dịch Quercetin theo thời

gian tại pH 2,33 ……….……….……….……….……… 48'

Trang 18

Học viên: Lê Thị Hồng Nhan Trang 1

MỞ ĐẦU

Màu sắc đóng vai trò quan trọng trong đời sống Đối với lĩnh vực thực phẩm, mỹ phẩm, dược phẩm, màu sắc làm cho sản phẩm đa dạng, hấp dẫn người tiêu dùng hơn Tuy nhiên, trong những năm gần đây, nhiều nghiên cứu cho thấy những chất màu tổng hợp có nhiều tác dụng phụ gây hại cho cơ thể khi sử dụng

Do vậy xu hướng thế giới hiện nay là quan tâm đến việc quay trở lại sử dụng các nguồn chất màu tự nhiên

Hiệu quả của việc sử dụng nguồn nguyên liệu này rất lớn Bên cạnh hiệu quả kinh tế do sử dụng nguồn nguyên liệu dồi dào, rẻ tiền, thì tính chất dễ phân hủy sinh học của chất thải trong quá trình sản xuất là một yếu tố rất tốt cho môi trường Đồng thời chúng không những không gây tác dụng phụ mà còn có thể tác dụng sinh học có lợi Tuy nhiên, do bản chất là hợp chất tự nhiên, nên chúng dễ bị biến đổi dưới tác động của môi trường Đây là hạn chế của chất màu tự nhiên

Việt Nam thuộc khu vực nhiệt đới, có nguồn tài nguyên thực vật vô cùng phong phú, nhưng chúng chưa được sử dụng hiệu quả Các sản phẩm chất lượng cao còn ít, chủ yếu là dịch trích hoặc dược liệu khô trong chế biến thức ăn và làm thuốc chữa bệnh Vấn đề của chúng ta hiện nay là đẩy mạnh nghiên cứu khoa học để sàng lọc, phát hiện và sử dụng hiệu quả hơn những nguồn thực vật có giá trị

Đối tượng nghiên cứu sẽ là cây Hòe (Sophora Japonica L.) tại Việt Nam Trong cây Hòe có Rutin, là chất tạo màu vàng phổ biến Theo tài liệu được công bố, thì hàm lượng Rutin trong cây Hòe rất lớn, có khi đạt đến 40%, nên rất khả quan khi dùng để chiết chất màu Từ Rutin, có thể biến đổi thành Quercetin, có cường độ màu mạnh hơn Các sản phẩm màu Rutin, Quercetin cũng có những tác dụng sinh học rất tốt Với đề tài này, chúng tôi sẽ nghiên cứu xây dựng quy trình trích ly, tinh chế và chuyển hóa Rutin thành Quercetin Mục tiêu của đề tài phù hợp với xu hướng chung, chúng tôi hy vọng sẽ thu được những kết quả có giá trị

Trang 19

I.1.GIỚI THIỆU CÂY HÒE:

I.1.1.Tên gọi:[2,6,7,8]

Cây Hoè có tên khoa học là: Sophora Japonica L , thuộc họ đậu – Fabaceae

Các bộ phận của cây đều sử dụng được và có tên gọi khác nhau:

+ Nụ hoa: Flos sophorae Immatureus, thường gọi là Hòe mễ

+ Hoa Hòe; Flos sophorae hay Hòe hoa

+ Quả Hòe: Fructus sophorae hay Hòe gia.ø

I.1.2.Đặc điểm thực vật: [2,6,7,8]

Cây nhỏ cao 5-6m, thân cành nhẵn, màu lục nhạt, có những chấm trắng Lá kép lông chim lẻ, mọc so le, gồm 11-17 lá chét, mọc đối hình bầu dục thuôn, dài 30-45mm, rộng 12-20mm, mặt dưới hơi có lông

Hoa nhỏ màu trắng hay vàng lục nhạt, mọc thành chùm ở đầu cành dài 20cm, thõng xuống, nhẵn, cành nhỏ mang hoa dài 13-15cm Đài hoa hình chuông, hẹp dần

ở đáy dài 5mm gần như nhẵn, răng đài hình bán nguyệt có răng trắng Cánh hoa có móng ngắn, cánh cờ gần tròn, rộng 12mm, hình tim cụt gốc, ở trên móng 10 nhụy rời, bao phấn hình bầu dục Bộ nhụy gần như nhẵn có cuống, núm nhụy nhẵn, mang 15 noãn

Quả đậu thắt eo ở khoảng giữa các hạt thành một chuỗi Lúc quả khô thì nhăn nheo, màu đen nâu, chia 2-5 đốt chứa 2-5 hạt, hình bầu dục, hơi dẹt, nhẵn, không mổ, có màu vàng nâu sáng bóng

Trang 20

Hình1: Cây Hòe (Sophora Japonica L.)

Hình 2: Hoa Hòe

Trang 21

I.1.3.Phân loại: [2,6,7,8]

Ơû Việt Nam có hai dạng cây hoè khác nhau đều thuộc họ chi Sophora L: hoè nếp và hoè tẻ

Hoè nếp Hoè tẻ

Cây thấp,có nhiều cành, tán rộng Cây cao, ít cành, cành cứng,

tán hẹp

Lá kép có 15- 17 lá chét, lá chét

mềm , mỏng Lá kép có 17 – 21 lá chét Lá chét mềm mỏng Gân ở lá chét là 8 đôi Gân ở bên có 6 đôi

Chỉ số lỗ khí :19 Chỉ số lỗ khí : 11

Cụm hoa ở ngọn cành, mang nhiều

hoa, nở điều Cụm hoa ở ngọn cành và chẻ lá, cây thưa, nở không điều Hạt dài rộng: 0.8 -:- 0.5 cm,rốn hạt

dài 3mm, dày Hạt dài rộng: 0.9 -:- 0.35cm,rốn hạt dài 4mm, mỏng hơn Hàm lượng Rutin: 44% Hàm lượng Rutin 40.6%

Năng suất nụ hoa:

Cây 15 tuổi khoảng 6 kg/ năm

Cây 12 tuổi khoảng 4 kg/năm

Năng suất nụ hoa:

Cây 15 tuổi khoảng 6 kg/ năm Cây 12 tuổi khoảng 4 kg/năm

I.1.4.Phân bố và thời vụ:

Hoè được trồng từ lâu đời, làm cây cảnh và cây thuốc ở nước ta, ở Nhật Bản, Trung Quốc (Hải Nam) và một số nơi khác ở Đông Nam Á Tại Việt Nam, Hòe được phát triển trồng nhiều ở Thái Bình, Hà Bắc, Nam Hà, Hải Dương, Hải Phòng, Nghệ

An và gần đây ở các tỉnh miền Trung và Tây Nguyên

Do nhu cầu về hoa Hòe ngày càng nhiều, hiện nay cây Hòe đã được đưa vào trồng đại trà như là loại cây công nghiệp Người ta có thể trồng Hòe bằng hạt hoặc

dâm cành, rễ chiết, hoặc gieo hạt

Hoè bắt đầu ra hoa từ tháng 6 đến tháng 10 có nhiều đợt, đợt ra nhiều hoa là khoảng tháng 7 đến tháng 8 Khi có 2 đến 5 hoa ra đầu tiên đã nở xoè là lúc bắt đầu thu hoạch

Thời gian thu hoạch từ tháng 5 đến tháng 10 Nhưng chủ yếu là vào khoảng tháng 7 đến tháng 9 Hái hoa vào buổi sáng sớm chọn những chùm hoa đã bắt đầu có hoa mới nở, tuốt lấy hoa rồi phơi nắng hoặc sấy khô đến khi bóp nụ giòn tan là được

Trang 22

Dược liệu là hoa chưa nở gọi là “ hoè mễ” Hoa nở rồi cũng dùng nhưng phân loại riêng

Khi thu hoạch cần chọn ngày nắng ráo, nếu gặp mưa phải sấy, để giữ được màu vàng cho hoa và giữ cho hoa có phẩm chất tốt Sau khi khô thì cánh hoa có màu vàng và có vị đắng

Có nơi nhân dân thu hoạch làm hai vụ: vụ mùa từ tháng 4 đến tháng 9, năng suất thu hoạch cao nhưng hàm lượng Rutin thấp Vụ chiêm từ tháng 10 đến tháng 1 năm sau, có năng suất thu hoạch thấp hơn vụ mùa nhưng hàm lượng Rutin cao hơn

I.1.5.Thành phần hoá học: [2,6,7,8]

Thành phần hóa học của cây Hòe rất đa dạng và chứa nhiều hợp chất có giá trị:

4'-O-[(β-D-rhamnopyranosyl)- Genistein 7-O-β-D-glucopyranosid- 4'-O-β-D-glucopyranosid

Sophorabiosid ( genistein 4’- neohesperidosid)

Sophoricosid ( genistein 4’- β-D- glucosid)

Prunertin 4'- O-β-D-glucopyranosid

Genistein ( 4’,5,7- tri hydroxy isoflavon)

Trang 23

I.1.5.3.Lá: Lá chứa 6.6% flavonoid toàn phần trong đó chứa 4.7% Rutin

I.1.5.4.Thân:

Gỗ có chứa flavonoid :

Sophorol ( 2’,7- hydroxy 4’,5 methylendioxy isoflavonon)

Biochamin A; Biochamin A-7-β-D –gentibiosid

Irisolidon; irisolidon glucoside

Maackiamin

Pratensein

Rutin

I.1.5.5.Rễ:

Có các flavonoid: Anhydropizalin; Irisolidon; 5,7- dihydroxy 3’,4 -

methylen dioxy iso flavon; BiochaminA, D- maackiain

Bộ phận được sử dụng nhiều nhất trong cây Hòe chính là nụ hoa Trong nụ hoa, hàm lượng Rutin rất cao, lên đến 28% Rutin thuộc flavonoid, là hợp chất có giá trị cao

O

O OH HO

O-R

O

O OH

HO

O

D-maackianin Genistein R =H

Sophoricosid R = Glucose Sophorabiosid R = Glc2-Rha

Trang 24

O

B 1

2

3 4 5 6

7 8

5' 6' 4'

3' 2'

I.2.ĐẠI CƯƠNG VỀ FLAVONOID:

I.2.1.Định nghĩa:

Flavonoid là những chất màu thực vật, có cấu trúc cơ bản kiểu C6 – C3 – C6, trong đó mỗi C6 là một vòng benzen gắn với C3 Cấu trúc có thể là vòng kín hoặc hở Tại các vòng có đính một hoặc nhiều nhóm hydroxy tự do hoặc đã thay thế một phần,

vì vậy về bản chất chúng là các polyphenol có tính acid

Các polyphenol có thể phản ứng lẫn nhau qua các nhóm hydroxy để tạo thành các phân tử phức tạp hơn hoặc có thể liên kết với các hợp chất khác trong cây như các oza (dạng glycosid), hoặc protein

I.2.2.Phân bố trong tự nhiên:

Flavonoid là một trong những nhóm hợp chất phân bổ rộng nhất trong thiên nhiên, ước tính đã có khoảng 2000 flavonoid đã biết rõ cấu trúc (Harbone, 1975) Nói chung, flavonoid không có ở các tảo và nấm Flavonoid đặc trưng cho các thực vật bậc cao, song song với acid hydroxinamic và lignin trong cây Nó có mặt trong hầu hết bộ phận của cây: hoa quả, lá, rễ, gỗ, … và khu trú ở các tế bào Nó tham gia vào sự tạo màu sắc của cây, nhất là hoa Đó chính là một trong những chức năng sinh lý quan trọng của flavonoid đối với cây cỏ

I.2.3.Phân loại flavonoid:[3,6]

TT Phân loại Đặc điểm Cấu tạo

1 Flavon Vòng B gắn vào vòng C

(pyran) qua dây nối ở C2

2 Flavonol Có thêm nhóm OH ở C3

O

1 2

3 4 5 6

7 8

5' 6' 4'

3' 2'

O

O OH

Trang 25

O

3 Flavanon Thiếu dây nối đôi ở C2 và

C3 Tất cả flavanon thường có nhóm OH ở vòng A hoặc B

4 Flavanol Không có nối đôi ở C2-C3,

có thêm nhóm OH ở C3

5 Chalcon Là flavonoid vòng mở, 2

nhân thơm kết hợp nhau qua 1 dãy 3 cacbon α, β không bão hòa

6 Dihydrochalcon Là chalcon bị mất nối đôi

R4 là OH, glycosyl

I.2.4.Vai trò của Flavonoid:[3,6]

I.2.4.1.Các phản ứng sinh hóa

Các nhóm phenol của flavonoid có vai trò trong sự hòa tan các chất vì di chuyển dễ dàng qua các màng sinh lý Một số flavonoid có tác dụng như một chất chống oxy hóa, bảo vệ acid ascobic, một thành phần quan trọng trong tế bào thực vật Một số có tác dụng ức chế các enzym và các chất độc của cây

I.2.4.2.Vai trò ức chế và kích thích sinh trưởng

Nhiều công trình nghiên cứu về tác dụng ức chế và kích thích sinh trưởng cây của flavonoid Nhóm chức hydroxy có vai trò quyết định về tác dụng này Ví dụ:

O

2'

6' 5'

4' 3'

5 6 4

3 2

4' 3'

5 6 4

3 2

Trang 26

trong cây ổi, các flavonoid có nhóm OH ở vị trí 4’ làm tăng cường hoạt tính của enzym trong khi các flavonoid có OH ở 3’ và 4’ lại có tính ức chế Flavonoid còn tham gia vào sự hô hấp quang hợp

I.2.4.3.Vai trò tạo màu sắc

Flavonoid đóng vai trò tạo màu sắc hấp dẫn cho cây, góp phần thúc đẩy sự sinh tồn của cây và phát triển hoa, quả Sâu bọ, nhờ hệ thống thị giác đặc biệt, chúng rất nhạy cảm đối với màu sắc của cây cỏ

Trong việc tạo màu, các flavon, flavonol, auron, chalcon cho màu vàng trong khi các anthocyanin cho các màu hồng, đỏ, tím hoặc xanh thẫm

I.2.4.4.Vai trò một chất bảo vệ cây

Một số flavonoid không màu trong lá đóng vai trò một chất bảo vệ cây, ngăn trở đối với các động vật ăn cỏ Vị đắng và khó chịu của flavonoid làm cho động vật khi ăn phải mất cảm giác ngon và không thích ăn các loại cây cỏ này

I.2.4.5.Vai trò của flavonoid trong y học

Các dẫn xuất flavonoid có khả năng dập tắt các gốc tự do như HOz, ROOz Các gốc này sinh ra trong tế bào bởi nhiều nguyên nhân và khi sinh ra cạnh AND thì sẽ gây ra ảnh hưởng nguy hại như gây biến dị, hủy hoại tế bào, gây ung thư, tăng nhanh sự lão hóa

Flavonoid tạo được phức với các ion kim loại mà chính các ion kim loại này là xúc tác cho nhiều phản ứng oxy hóa Thành phần của màng tế bào có các chất lipid dễ bị peroxyd hóa, tạo ra những sản phẩm làm rối loạn sự trao đổi chất cũng dẫn đến sự hủy hoại tế bào Đưa các chất chống oxy hóa như flavonoid vào cơ thể để bảo vệ tế bào thì có thể ngăn ngừa các nguy cơ như: xơ, vữa động mạch, tai biến mạch, lão hóa tổn thương do bức xạ, thoái hóa gan

Flavonoid cùng với các acid ascorbic tham gia trrong quá trình hoạt động của enzym oxy- hóa khử Flavonoid còn ức chế tác động của hyaluronidase Enzym này làm tăng tính thấm của mao mạch Khi enzym này thừa sẽ gây ra hiện tượng xuất huyết dưới da còn gọi là bệnh thiếu vitamin P Thực nghiệm cho thấy các flavonoid có nhóm OH tự do ở vị trí 3’, 4’ có tác dụng tốt đối với sự nâng cao tính bền vững của thành mạch

Trang 27

I.3.HỢP CHẤT RUTIN VÀ QUERCETIN:

I.3.1.Rutin: [4,5,6,7,16,22,25,30,44]

Rutin là một flavonoid có nguồn gốc thực vật Lần đầu tiên Rutin được phát hiện trong Cây Cửu Lý Hương ( Ruta gravecolen SL) Sau này Rutin còn được phát hiên trong các loại cây khác như :

Cây hoa Hoè có hàm lượng Rutin cao khoảng 40%

Cây luá mạch ba gốc có hàm lượng Rutin khoảng 5 – 8% Cây táo ta có hàm lượng Rutin khoảng 1.5%

Cây bạch đàn có hàm lượng Rutin khoảng 10 – 19%

Cây kiều mạch có hàm lượng Rutin khoảng 3%

Ngoài ra còn có một số cây khác có chứa Rutin nhưng hàm lượng Rutin không cao : ích mẫu, diếp cá, xạ can,…

I.3.1.1.Công thức cấu tạo:

Công thức phân tử : C27H30O16

Khối lượng mol : 610

Tên khoa học : 3 – Rhamoglucosid 5,7,3’,4’tetrahydroxy flavonol

Theo lý thuyết Rutin có đến 16 đồng phân, thực tế đã xác định được một số đồng phân:

- NeoRutin : có trong họ cà ( Physalic)

- Rutin : có trong họ hoa Hòe (Sophora Japonica L)

- EpiRutin : có trong họ Leonurus

- IsoRutin :có trong họ đậu ( Leguminoeae)

I.3.1.2.Tính chất vật lý:

-Ở dạng bột mịn, có màu vàng hay vàng ánh lục, không vị, ra ánh sáng bị sậm màu Tồn tại ở dạng tinh thể hình kim

HO

3 4 5 6

8 9

C6H10O4-O-C6H11O4

Trang 28

-Bình thường, Rutin ngậm 3 phân tử nước Rutin bị mất 1 phân tử nước khi làm khan nó với H2SO4 đậm đặc, phần nước còn lại bị mất hoàn toàn khi nung 100oC trong chân không hoặc nung ở 160oC ở áp suất thường

-Nhiệt độ nóng chảy từ 185oC đến 192oC, trên 194oC Rutin bị phân hủy hoàn toàn

-Rất ít tan trong nước, 1gam Rutin có thể hòa tan trong khoảng 80lit đến 10lit nước, 200ml nước nóng Rutin tan tốt trong methanol , ethanol, 1gam Rutin có thể hòa tan trong 650ml ethanol , 60ml cồn nóng Rutin rất dễ tan trong Pyridin và trong dung dịch kiềm Rutin không tan trong chloroform, ether và benzen

-Không bền màu dưới tác nhân ánh sáng Do đó cần bảo quản trong những

chai sậm màu, đặt nơi thoáng mát, tránh tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng

I.3.1.3.Tính chất hóa học:

a.Phản ứng thủy phân:

Trang 29

d.Phản ứng tạo phức với ion kim loại và anion

Mặc dù chứa nhiều thành phần nhưng Rutin dễ dàng tạo phức với nhiều kim loại Rutin ít tạo phức với anion chỉ có thể tạo phức với một số anion như : nitrat; molibdat; oxalat và citrat

[ TiO(C2O4)2]2- + 2C27H29O16H = [ TiO(C2O4)2(C27H19O16)]4- + 4H+

Phản ứng tạo phức của ion kim loại với Rutin:

e.Phản ứng tạo muối:

f.Phản ứng thế ở nhân thơm:

O

C6H10O4 O C6H11O4Pb

Trang 30

g.Phản ứng của vòng γ - pyron :

h.Phản ứng phân ly bằng phóng xạ: [48]

O

OH OH

O-R OH

HO

Rutin (-R =- glucose-O-rhamnose)

chiếu xạ (+HO2.) -H2O2

HO

O

OH O

O-R OH

HO

H

O O

O

OH O

O-R OH

HO O

OH +

OH

O

OH OH

O

C6H10O4 O C6H11O4

Br Br

Br -HBr

OH

O

OH OH

O

C12H21O9+

Cl

-O

O

OH O

O-R OH

O

OH O

O-R OH

HO

OOH

HO2.

Trang 31

I.3.2.Quercetin: [3,12,13,16,17,19,32,38,45,46]

Quercetin là một dẫn xuất của flavonoid và người ta xem nó như một trong những flavon thiên nhiên Trong tự nhiên nó có ở những cây : củ hành, táo, trà, cây hoa hồng, lá cây thuốc lá, vỏ cây tùng,vỏ cây bách, và một số cây thuốc,…

Do Quercetin có thể tách được dễ dàng từ Rutin bằng phản ứng thủy phân nên chúng tôi chọn phương pháp điều chế Quercetin từ Rutin Rutin là một sản phẩm có thể chiết được với hàm lượng cao từ hoa Hòe, một thứ hoa có nhiều trong nước ta

I.3.2.1.Cấu tạo :

Công thức phân tử : C15H10O7

Khối lượng mol : 302 đvc

Tên khoa học : 3,5,7,3’, 4’-pentahydroxyflavon

( hay: 5,7,3’,4’- tetrahydroxyflavonol

4H- 1-Bezopyran-4- on, 2- (3',4'-dihydroxyphenyl) -3,5,7- trihydroxy )

Mã màu: C.I 75670

C.I Natural Red 1 C.I Natural Yellow 10 & 13

I.3.2.2.Tính chất vật lý :

-Là những tinh thể hình kim, màu vàng chói, bình thường ngậm 2 phân tử nước ( C15H10O7.2H2O )

-Hầu như không tan trong nước, tan tốt trong methanol và ethanol sôi, tan tốt trong dung dịch amonihydroxit, ít tan trong ether

-Tan trong acid acetic băng, tan trong dung dịch kiềm cho màu vàng

-Không có điểm nóng chảy ( bị phân hủy )

-Là một hợp chất không ổn định khi có tác dụng của ánh sáng, tia cực tím, nhiệt độ sẽ bị oxy hóa Để bảo vệ, cho chứa Quercetin trong β-cyclodextrin

I.3.2.3.Tính chất hóa học :

Do Quercetin có cấu tạo hóa học gần giống với Rutin nên nó mang đầy đủ các tính chất hóa học của Rutin Ngoài ra, do có thêm nhóm OH ở vị trí 3 nên nó có thể tham gia vào một số phản ứng

HO

3 4 5 6

8 9 10 7

Trang 32

a.Phản ứng kiềm nóng:

b.Phản ứng tạo Cyanidin chlorid:

c.Phản ứng methyl hóa:

dd KOH

OK

OK KO

OK

KO O

OH OH

Mg/HCl

HO

OH

OH O

OH OH

OH

H H H

HO

OH

OH OH O

Cl

Trang 33

-Học viên: Lê Thị Hồng Nhan Trang 16

O

O-CH3O

OH

O

CH2N2(CH2)4O2

C

H3

O

CH3OH

OH

H3C-O

O-CH3

O-CH3HOOC

OOCCH3OOCCH3(CH3CO)2O

C5H5N

Trang 34

I.4.MỘT SỐ NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG CỦA RUTIN, QUERCETIN:

Rutin và Quercetin có hoạt tính chống oxy hóa Đây là tính chất nổi bậc của các hợp chất này

*Hoạt tính chống oxi hóa:

Gốc tự do là những hợp chất hoạt tính cao, được tạo ra trong cơ thể trong quá trình trao đổi chất hay được đưa vào từ bên ngoài Do có năng lượng lớn, xu hướng sẽ phản ứng với một chất hóa học nào đó trong cơ thể để trở về mức năng lượng thấp hơn, do đó chúng làm thay đổi các quá trình, hợp chất trong cơ thể Chúng là nguyên

do gây nên trên 60 loại bệnh của cơ thể, bao gồm các bệnh liên quan đến quá trình lão hóa, ung thư và xơ cứng động mạch Cơ thể cũng cung cấp một số emzyme "trung hòa" các gốc tự do này nhưng không đủ Do đó cung cấp thêm các chất chống oxi hóa từ nguồn dinh dưỡng là cần thiết cho cơ thể [11]

Các họ oxy hoạt tính là nguyên nhân gây ra các phá hủy tế bào sinh học như carbohydrat, lipid, protein, DNA [40] Một số nhóm oxy hoạt tính nổi bậc như: ROOz, NOz, O2z, ONOO-, H2O2, HOz,… Gốc HOz là gốc rất quan trọng vì có khả năng phản ứng cực kỳ mạnh Các ion kim loại như Fe2+, Cu2+ , có rất rộng rãi trong tế bào sống, đóng vai trò quan trong trong quá trình xúc tác để tạo ra các gốc HOz [17] Quercetin có thể tạo phức với Fe2+, làm cho phức này không thể tạo ra HOz bởi phản ứng Fenton Vai trò chống oxi hoá của Quecetin, Rutin thể hiện theo 2 quan điểm [35]:

-Cho phép sự hình thành hợp chất p-quinonoid, nhanh chóng biến đổi thành các sản phẩn cộng với dung môi và tiếp tục phản ứng với các chất oxi hóa một electron khác

-Ở dạng deproton, chúng có tác động rất lớn là làm bền các gốc, vì thế làm sự tự oxi hóa diễn ra trong môi trường kiềm

Trong dung môi phân cực hay không phân cực, pH cao hay thấp thì sự oxi hóa cũng xảy ra khác nhau [35] Các nghiên cứu khả năng chống oxi hóa, loại các gốc tự

do gây hại cho cơ thể còn chứng minh rằng khả năng đó không chỉ phụ thuộc vào số lượng nhóm OH mà còn tùy thuộc vào vi trí của chúng trong cấu trúc [31] Hoạt tính chống oxi hóa của Quercetin thì tăng mạnh do sự có mặt của các nhóm hydroxyl vị trí ortho

Bên cạnh khả năng hoạt động như là một chất chống oxy hóa, chúng còn được thể hiện như là một chất tăng cường oxi hóa Tác động này là do sự tạo thành các

Trang 35

superoxid và hydro peroxid trong quá trình tự oxi hóa và làm giảm hóa trị của ion kim loại (phản ứng dạng Fenton) Ví dụ:

erdim/Quinone

DạngAH

A

LAHA

LH

ALOOHAH

LOO

LOOL

+

→+

(AH: chất chống oxi hóa dạng flavonoid; LH: acid linoleic)

Flavonoid là một chất chống oxi hoá bằng cách phản ứng với gốc tự do peroxyl của lipid, chặt đứt phản ứng dây chuyền Trong quá trình phản ứng, các gốc tự do của flavonoid còn đồng thời kích hoạt cho chuỗi phản ứng mới bằng cách lấy đi

H trong các acid béo không bão hoà Đôi khi, hoạt tính kích hoạt của các gốc tự do flavonoid lại vượt trội Với nồng độ thấp (<1-2x10-6 mol/dm3) thì tính chất thúc đẩy oxi hóa thể hiện tốt nhất Nồng độ cao hơn thì ngược lại, sự ức chế nổi bậc [34] Đối với methyl linoleat trong một số dung môi, hằng số tốc độ của phản ứng đứt mạch dây chuyền của quá trình tự oxi hóa đã được xác định rõ ràng [36]

Quercetin và các dẫn xuất được xem là chất chống oxi hóa đối với quá trình peroxide các acid béo không no và các lipoprotein tỷ trọng thấp Đây là những thành phần quan trọng trong cuộc sống

*Tách chiết Rutin:

Rutin thường được chiết từ thiên nhiên Tùy theo nguồn gốc thực vật mà quá trình chiết, dung môi có thể thay đổi Trong khi chiết, các yếu tố của quá trình có thể ảnh hưởng đến độ bền Rutin

Quá trình chiết với phương pháp siêu âm thì phụ thuộc nhiều vào dung môi Khi được chiết bằng dung môi nước thì dường như là không thích hợp Điều này là do sự hình thành các gốc tự do của dung môi dưới tác động của siêu âm Trong khi đó, khi sử dụng dung môi là methanol thì với ảnh hưởng của siêu âm đã làm giảm đáng kể thời gian và tăng tối đa hiệu suất chiết Ngoài ra, với các hợp chất có tính chống oxy hóa như Rutin thì quá trình chiết với dung môi là nước cần phải lưu ý đến điều kiện nhiệt độ vì dễ làm biến đổi sản phẩm [30]

*Độ bền:

Rutin và Quercetin rất dễ bị biến đổi Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng độ bền của chúng bị ảnh hưởng bởi nhiệt, oxy, ánh sáng, liên kết giữa Quercetin và phần đường (trong Rutin) và pH Trong đó, nhiệt độ là cần thiết, nhất là các thực phẩm cần trải qua quá trình xử lý nhiệt Trong thí nghiệm, dung dịch Quercetin và Rutin với hệ

Trang 36

đệm phosphat, pH 8, ở 97oC Cho thấy hai flavonoid đều không bền với nhiệt độ và sự biến đổi diễn ra theo hướng bị oxy hóa Sự có mặt của ion Fe2+ và Cu2+ làm cho tốc độ biến đổi này tăng thêm Các ion kim loại đã thúc đẩy sự hình thành các gốc oxy hoạt tính, làm cho sự oxy hóa xảy ra nhanh hơn Chính sự oxy hóa và phản ứng giữa polyphenol-ion kim loại đã làm cho dung dịch bị nâu hóa dần (tại 420nm) [16]

Dưới tác dụng của ánh sáng, các flavonoid không bền, Quercetin có độ bền thấp nhất Màu sắc của dung dịch Quercetin nhạt dần theo thời gian dưới tác dụng của ánh sáng (chiếu tia UV) Sự giảm cấp và độ bền ánh sáng liên quan đến tính chất oxi hóa khử của chúng, hay chính là do nhóm -OH tự do ở vị trí C3 Nhóm -OH tự do làm cho mật độ điện tử của liên kết π ở C2-C3 tăng lên, dễ bị tác động Cũng vì vậy, Rutin, hay các hợp chất có liên kết glycosid ở vị trí này bền với ánh sáng hơn Khi có mặt của ion Al thì vẫn bị giảm cấp dưới tác động của bức xạ UV do chỉ tương tác với -OH tại vị trí 5 và nhóm carbonyl vị trí 4 [23]

Số lượng các nhóm -OH, sự khép vòng với các ion kim loại là nhân tố ảnh hưởng đến màu sắc cũng như độ bền của các flavonoid [23]

*Độc tính:

Độc tính của Quercetin và Rutin có thể tăng lên bởi cơ chế:

-Sự hình thành các gốc tự do anion superoxid trong quá trình tự oxy hóa

-Sự hình thành các gốc aryloxyl hoạt tính (sự oxi hóa một electron) và quinon (oxi hóa 2 electron)

Tuy nhiên, các gốc Quercetin nhanh chóng biến đổi tạo thành Quercetin lại hay tạo quinon khi tác dụng với nước Sản phẩm là quinon hay có thể là oligomer hoặc cắt mạch của Quercetin Trong cơ thể, theo cơ chế oxi hóa một electron của Quercetin, sự oxi hóa, phản ứng cộng với nước tiếp theo và sự giảm cấp đã tạo ra các sản phẩm không độc cho cơ thể [35]

Cả Quercetin và Rutin đều chưa có bằng chứng nào về tác động gây quái thai, biến đổi nhiễm sắc thể và ung thư trong những nghiên cứu đối với tế bào động vật có vú cũng như cơ thể con người Một số thí nghiệm trên chuột có kết quả gây ung thư và biến đổi DNA nhưng không rõ ràng [38] Các thử nghiệm trên cơ thể người đều rất tốt ngay cả ở nồng độ rất cao Tuy nhiên chúng lại có khả năng gây đột biến gen của vi khuẩn và các côn trùng Chính vì thế chúng có tác dụng diệt khuẩn [13]

*Ứng dụng sinh học:

Qua các nghiên cứu, Quercein và Rutin có các tác dụng sinh học đối với cơ thể như: chống căng thẳng thần kinh, chống viêm nhiễm, dị ứng, làm giảm cholesterol, bền hóa tiểu cầu và tế bào, chống khối u,…

Trang 37

*Chống ung thư, khối u:

Quercetin là một chất chống oxy hóa, được xem là chất chống ung thư, khối u rất hiệu quả Chúng có chức năng ngăn cản tiến trình gây ung thư của các chất hoá học [37]

Vai trò của Quercetin trong quá trình chống tăng sinh của ung thư cũng như khối u được nghiên cứu và có nhiều lời giải thích:

-Tác động chống tăng sinh của Quercetin thông qua Receptor site II EBS (II (type II Estrogen binding site), là những hormon quan trọng trong cơ thể phụ nữ Những biến đổi bất thường của các hormon này dễ gây ra ung thư buồng trứng, ung thư vú, ung thư máu [41] Do đó mà Quercetin được xem như là phytoestrogen, có chức năng chống các estrogen nguy hại trong cơ thể Ngoài ra, Quercetin còn có những tác động lên tủy xương, lá lách và các nguồn tạo bạch cầu … [29,51]

-Tác động ức chế quá trình sinh tổng hợp protein Ngoài khả năng tác động ức chế lên quá trình tổng hợp tế bào mới, thông qua TPA, Quercetin còn thúc đẩy sự phát triển của khối u Tuy nhiên tác động ức chế vẫn mạnh hơn Các phát hiện cho thấy Quercetin đã "block" những TPA, phosphorylase- C, cAMP, cản trở sự tổng các tế bào ung thư mới [27]

-Tác động ức chế quá trình vận chuyển lactat Khi sử dụng glucose, chúng tạo glycosid với tế bào khối u, hình thành lactat, acid lactic Quercetin có tác dụng làm giảm sự giải phóng acid lactic ra khỏi tế bào PH của tế bào khối u giảm do các acid

bị giữ lại, kết quả là làm chết tế bào khối u [27]

-Tác động ức chế calmodulin Calmodulin là một protein có tính acid, đóng vai trò quan trọng trong quá trình điều chỉnh tế bào bởi chức năng là enzym kiểm soát calcium [27]

Quercetin được sử dụng như một thuốc dự phòng có thể ở dạng uống hay tiêm vào tĩnh mạch và chỉ sau một thời gian ngắn khi vào cơ thể là chúng đã có thể hiện hoạt tính tốt

Tác động ức chế của Quercetin lên tế bào ung thư phụ thuộc vào thời gian tác động, gây ức chế tế bào ung thư Hiện để phục vụ cho mục đích này người ta đã điều chế dẫn xuất có tác dụng chống lại sự tăng sinh mạnh hơn Quercetin Hơn thế nữa, chúng rất bền vững về mặt hoá học cũng như về mặt dược lí, đặc biệt thời gian chuyển hoá của nó cũng dài hơn Quercetin Ví dụ:

Phức của Quercetin với kẽm

Phức của Quercetin với selenium

3,5,7,3’,4’-Penta acetyl quercetin

3,7,4’-Trimethyl quercetin

3,7,3’,4’-Tetramethyl quercetin

Trang 38

Ngoài ra, khả năng phân bố của Quercetin trong cơ thể còn phụ thuộc vào gốc đường mà chúng liên kết Quercetin có khả năng phân bố tốt hơn Rutin [24]

*Chống bệnh tim mạch:

Một vài cuộc nghiên cứu cho thấy Quercetin có thể giảm cholesterol tỷ trọng cao trong máu, bảo vệ các cholesterol tốt (thường là các loại protein tỷ trọng thấp LDL, chúng dễ bị peroxid hay oxi hóa) nên cũng có thể giúp ngăn chặn tình trạng xơ cứng động mạch, đông tụ máu, và một số bệnh liên quan tim mạch Cơ chế chống đông tụ huyết (nguyên nhân gây nghẽn mạch) của Quercetin là thông qua quá trình tổng hợp và trao đổi prostaglandin T2 và thromboxan A2 [,27,37]

Rutin có hoạt tính vitamin P, có tác dụng làm bền và làm giảm tính thẩm thấu của mao mạch Quercetin, cùng với vitamin C, để bảo vệ colagen (protein dạng sợi), một trong những thành phần quan trọng nhất của thành mạch Điều này đã giúp ngăn cản sự xơ vữa động mạch, vỡ thành mao quản, gây sự rỉ máu ngoài da, tai biến mạch máu, suy yếu tĩnh mạch, những trường hợp xuất huyết như chảy máu cam, ho ra máu, tử cung xuất huyết … [37]

Rutin, Quercetin ảnh huởng lên hoạt tính Ca2+ - atpase của màng tế bào hồng cầu người, làm tăng sự bền vững của hồng cầu Người ta thấy rằng Quercetin có cấu trúc tương tự như cấu trúc của hormon tuyến giáp (T4), T4 có tác dụng kích thích hoạt động của enzym Ca2+- ATP màng Khi thử nghiệm trên cả hai giới tính của thỏ, thì thấy Quercetin đều có tác dụng tương tự như T4, tuy nhiên ở mức độ 100μm thì Quercetin là chất ức chế sự hoạt động của enzym Ca2+- ATPase màng

*Chống viêm nhiễm, tăng cường miễn dịch:

Các bệnh viêm nhiễm ở các cơ quan trong cơ thể đều có liên quan đến chất cysteinyl leukotrien (LTC4), như: suyễn, khó thở, sổ mũi dị ứng, phổi Các bệnh như chàm, thống phong, thấp khớp, viêm ruột thì lại liên quan đến một số loại leukotrien khác Quercetin tác động, làm ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp, trao đổi sinh học của arachidonic acid, là hợp chất trung gian liên quan đến hiện tương viêm cũng như các hợp chất trung gian gây nên hiện tượng dị ứng trong cơ thể [47]

Quercetin ức chế lipoxygenase, một loại enzym xúc tác quá trình tổng hợp leukotriene và ức chế quá trình phóng thích histamin từ tế bào Thử nghiệm trên bạch cầu ưu kiềm của người cho thấy tác động ức chế của Quercetin phụ thuộc vào nồng độ Nó tác động mạnh hơn khi ở nồng độ thấp (nồng độ kháng nguyên) Sự hiện diện của nhóm ceton ở C4, sự vắng mặt của nối đôi C2-3 ở vòng γ-pyron và OH ở vòng B sẽ làm gia tăng tác dụng ức chế của Quercetin

Hiệu quả chống viêm của Quercetin rất mạnh và kéo dài Khi sử dụng Quercetin, hệ thống miễn dịch cũng tăng lên, giúp cơ thể chống chọi tốt với các bệnh tật [14, 27,37]

Trang 39

*Tác dụng diệt khuẩn:

Cơ chế diệt khuẩn của của Quercetin dường như liên quan tới khả năng làm biến đổi các protein thiết yếu và ảnh hưởng quá trình tổng hợp acid nucleic quan trọng Để tăng cường và làm bền hóa khả năng diệt khuẩn của Quercetin người ta sử dụng ascorbat [27]

Cuộc nghiên cứu trong ống nghiệm chỉ ra rằng Quercetin ức chế sự phát triển của helicobacter pyrori, loại vi sinh vật thường xuyên gây ra loét dạ dày [10]

Rutin có tác dụng ức chế đối với các chủng vi khuẩn gram dương như: Bacillus

pumillus, Bacillus cereus, Bacillus subtitis, Sarcina lutea, Staphilococcus aureus và

không có tác dụng kháng vi khuẩn gram âm cũng như vi nấm Candida Albicans [4]

Quercetin được phát hiện là diệt cả những virus gây nhiễm trùng cũng như một số bệnh khác Ngay cả HIV cũng đã có những nghiên cứu thấy được khả năng diệt loại virus này [27]

*Tác dụng chữa bệnh khác:

Quercetin có thể giúp ngăn chặn bệnh đục thủy tinh thể [37] Rutin làm hạ thấp trương lực cơ nhẵn, chống co thắt

Quercetin có thể giúp thoát khỏi bệnh tiểu đường bởi vì tính năng giảm thiểu thiệt hại đối với tế bào thần kinh, tế bào thận và những tế bào bên trong bị gây ra do sự tích tụ sorbitol [46]

Ngoài ra, khi cho sử dụng Quercetin dưới dạng uống hay tiêm đều làm gia tăng một cách đáng kể lượng histomorphometric trong dịch nhầy của bao tử Sự xuất hiện của chất này là bằng chứng những biến đổi của các tế bào bị tổn thương của bao tử theo hướng tốt [10]

Viêm tuyến tiền liệt : trong một cuộc thí nghiệm dùng màng chắn kép, có 67% bệnh nhân dùng Quercetin đã có tiến bộ, so với tỷ lệ 20% trong nhóm dùng thuốc trấn yên

Rutin còn là thuốc dùng trong các trường hợp tổn thương ngoài da do bức xạ, làm cho vết thương chống lành sẹo

*Sử dụng làm thuốc thử phân tích:

Quercetin được ứng dụng rất rộng rãi trong phân tích các cation kim loại như để phát hiện sắt, uran, nhôm, là thuốc thử rất nhạy đối với xeri và hiện nay nó được ứng dụng định lượng bằng phương pháp quang phổ cho uran, xeri, niobi, tantali,…Ở viện dược liệu bộ y tế Việt Nam đã nghiên cứu ứng dụng Quercetin vào việc xác định một số cation kim loại độc bằng phương pháp sắc ký trên giấy

Trang 40

Quercetin còn được ứng dụng để xác định một số amin bậc 3 và muối amoni bậc 4 Các chất này có trong một số loại thuốc trên thị trường Phương pháp dựa trên phản ứng giữa các chất này trong thuốc và Quercetin (sau khi đã được oxi hóa với N-Bromosuccinimid, được xem như là ion đếm) tạo ra phức có màu sắc đậm Phức được chiết với dung môi hữu cơ và đo độ hấp thu trong vùng 528- 560nm, từ đó xác định nồng độ thuốc Phương pháp này đơn giản, nhạy và rất thành công để phân tích cũng như nghiên cứu dược phẩm [21]

Sự tạo thành phức giữa titanyl oxalat anion và Rutin có thể áp dụng như là phương pháp xác định vi lượng Rutin trong thuốc viên Mẫu thuốc được hoà tan với ethanol trong điều kiện siêu âm, sau đó lọc Tạo phức với K2TiO(C2O4)2 nồng độ 2,5.10-3M Sau đó đo độ hấp thu và tính toán với đường chuẩn có sẳn để xác định nồng độ [28]

*Sử dụng bảo quản thực phẩm:

Quercetin được nghiên cứu như là một chất bảo quản thịt trong tương lai Chiếu xạ để diệt khuẩn là kỹ thuật phổ biến trong công nghệ chế biến thịt heo Tuy nhiên chính những bức xạ này đã ảnh hưởng, làm oxi hóa chất béo và phát sinh ra mùi khó chịu từ thực phẩm Khi sử dụng Quercetin, Rutin làm chất chống oxi hóa, các loại thịt sống, nấu chính đều giữ được chất lượng, màu sắc và kéo dài thời gian tồn trữ đến 7 ngày Rutin không có hiệu lực bằng Quercetin [49]

Quercetin có tác dụng làm chậm quá trình ôi dầu, chống lại sự phá hủy do oxi hóa các lipoprotein tỷ trọng thấp, protein, đường,… Thông qua giá trị OSI, là thời gian bắt đầu có sự oxi hóa, để theo dõi lượng dầu bị biến đổi Quercetin được gia nhiệt (100, 150 và cả 200oC) hay không gia nhiệt trước khi cho vào dầu đều làm tăng OSI nên có hoạt tính chống oxihóa tốt Tuy nhiên, khi có mặt ion Fe thì giá trị OSI của mẫu dầu có Quercetin bị giảm Điều này là do phản ứng giữa những nhóm ortho-dihydroxy của Quercetin và ion Fe, đã làm giảm số lượng các nhóm -OH để phản ứng với gốc tự do [12]

*Sử dụng làm phụ gia mỹ phẩm:

Quercetin có khả năng mạnh trong phục hồi keratin, các protein của tóc nhất là chân tóc, bảo vệ da đầu trong việc kháng lại các tác nhân oxy hoá Quercetin trong mỹ phẩm chúng được bào chế dưới dạng hoà tan trong nước hay phân tán do kết hợp với: Na2CO3, KOH, NaOH… Dù ở dạng muối, nhưng nó vẫn giữ nguyên bản chất thiên nhiên do đó vẫn cho tác dụng tối đa và đặc hiệu trên tóc và da đầu Hàm lượng Quercetin có trong mỹ phẩm 0,01–5%, được bào chế để tham gia vào các mỹ phẩm khác nhau: thuốc dưỡng tóc, gel vuốt tóc, dung dịch bôi tóc, dầu gội, xà phòng,

Định dạng
Số trang	189
Dung lượng	1,47 MB