Tiểu luận về hợp chất flavonoid

Chất chuyển hoá phụ thứ cấp Flavonoid là một trong những nhóm chất chuyển hóathứ cấp lớn được tổng hợp trong các tế bào thực vật, phân bố rộng rãi trong nhiều loạithực vật, chúng đóng va

LỜI MỞ ĐẦU

Ở hệ sinh thái sinh vật học, cây cối nói chung và thảo dược nói riêng, chúng sẽ tựtạo ra những hóa chất tự nhiên để phòng chống côn trùng có hại, thu hút loài có lợi giúpthụ phấn, làm lành vết thương trên thân Y như con người ta có bạch cầu giúp tấn công vikhuẩn xâm nhập “trái phép”, có mồ hôi giúp điều hoà thân nhiệt tránh quá tải, cóandrenaline giúp cơ thể phản ứng tránh lại nguy hiểm Thì những chất hoá học này nóđóng một vài trò nhất định trong cơ chế sinh tồn cũng như phát triển của cây cối Vànhững hoạt chất tự nhiên của cây ấy được phân thành hai nhóm: chất chuyển hoá chính(primary metabolite) và chất chuyển hoá phụ thứ cấp (secondary metabolite)

Chất chuyển hoá phụ thứ cấp Flavonoid là một trong những nhóm chất chuyển hóathứ cấp lớn được tổng hợp trong các tế bào thực vật, phân bố rộng rãi trong nhiều loạithực vật, chúng đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra màu sắc của các loại hoa quả, cóvai trò trong sự phát triển và khả năng phòng bệnh cho cây Là những hợp chất tiết ra từnhững sản phẩm phụ trong tiến trình biến dưỡng điều này làm thu hút côn trùng thụ phấnhay đẩy lùi tác động ảnh hưởng bên ngoài 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 Với hệ thống thị giác đặcbiệt, sâu bọ sẽ rất nhạy cảm với các màu sắc tự nhiên mà chúng có vai trò thụ phấn, dụcác côn trùng có lợi để diệt các côn trùng có hại bảo vệ cây và phát tán hạt giống cho cây

Về sự phân bố thì hầu như các Flavonoids có mặt trong các loại cây thuốc thảo mộc

và các chiết xuất của chúng

Flavonoid không những có giá trị về mặt cảm quan mà được khai thác, sử dụngtrong nhiều lĩnh vực: Thực phẩm, mỹ phẩm và có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong ydược học

Và hiện nay nhiều flavonoid được phân lập từ thực vật đã được ứng dụng thành cácchế 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 hóa và đột biếncủa các tế bào trong cơ thể

I GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ FLAVONOID

1 Khái niệm

Flavonoids là các hợp chất phenol có trong các sắc tố trái cây, rau, trà xanh và rượuvang đỏ Flavonoids được phát hiện bởi nhà khoa học đoạt giải Nobel Albert SzentGyorgyi, người đã gọi chúng là vitamin P Flavonoids có một loạt các hành động quantrọng và có thể tương tác với quá trình vận chuyển thuốc, can thiệp vào chu trình tế bào,

ức chế sự hình thành protein hoặc ảnh hưởng đến chức năng của tiểu cầu 2

Hình 1: Albert Szent Gyorgyi (1893 – 1986) 2Flavonoid là là một trong những nhóm chất chuyển hóa thứ cấp lớn nhất được cho

là có lợi cho sức khoẻ thông qua các đường dẫn tín hiệu của tế bào và các hiệu ứng chốngoxy hoá chiếm khoảng 2/3 khẩu phần ăn của con người Những phân tử này được tìmthấy trong nhiều loại trái cây và rau quả, tích tụ trong các tế bào không bào dưới dạngglycosides (-OR) và đôi khi là acylglycosides hoặc dưới dạng acyl hóa (- C=O), methylhóa (-NH2) và sulfat (-SO4) thì ít gặp hơn và ở nồng độ thấp hơn 3

Các đại diện của các phân nhóm có sự khác nhau về cấu trúc bởi quá trình oxy hóa,methyl hóa, prenyl hóa và mô hình glycosyl hóa Tên của chúng có bắt nguồn từ 'flavus'(tiếng Hy Lạp, có nghĩa là 'màu vàng'), cho thấy nhiều đại diện là sắc tố thực vật có màuvàng 12

Flavonoids ăn vào bởi động vật và con người chủ yếu dưới dạng glycosid được thủyphân trong ruột Các dạng tự do (aglycones) có thể bị phân hủy thành acid phenolic hoặchỗn hợp acid glucuronic, sulfat và methyl bởi vi khuẩn đường ruột và gan. 12

Nồng độ flavonoid trong huyết tương và nội bào thấp do sự hấp thu kém, sự trao đổichất và bài tiết nhanh từ cơ thể chủ yếu là dưới dạng glucuronid và sulfat. 12

Các flavonoid chính là quercetin (chiết xuất từ hành tây và nho), genistein (từ đậunành), apigenin (từ rau mùi tây và cần tây), luteolin (broccoli), epicatechin, PCO(proanthocyanids) , kaempferol (bông cải xanh, bưởi), catechins (trà xanh), resveratrol(nho), curcumin (curcuma) Các bioflavonoid citric bao gồm hesperidin, quercitrin, rutin

và tangeritin2

2 Cấu trúc hóa học 3

Flavonoids là các phân tử polyphenolic hòa tan trong nước chứa 15 nguyên tửcacbon có cấu trúc cơ bản là bộ xương của diphenylpropane C6 - C3 - C6, bao gồm haivòng benzene (vòng A và B) nối với nhau bằng một chuỗi ngắn ba cacbon Một cacbontrong chuỗi ngắn được nối với một carbon trong số các vòng benzen, thông qua cầu nốioxy hoặc nối trực tiếp, tạo ra một vòng tròn thứ ba (vòng pyran khép kín có chứa oxy –vòng C)

Hình 2: Bộ xương của Diphenylpropane

Trong hầu hết các trường hợp, vòng B được gắn vào vị trí 2 của vòng C, nhưng nócũng có thể liên kết ở vị trí 3 hoặc 4

Đặc tính sinh học của mỗi chất mạnh hay yếu còn tùy thuộc vào đặc điểm cấu trúc

và mô hình glycosyl hóa của chúng

3 Phân loại 3

Chúng có thể được chia thành các phân nhóm khác nhau tùy thuộc vào vị trí carboncủa vòng C gắn cố định vòng B, và mức độ không bão hoà và oxy hóa vòng C

- Flavonoid có vòng B gắn vào vị trí 3’ của vòng C được gọi là isoflavones

- Flavonoid có vòng B gắn vào vị trí 4’ của vòng C được gọi là neoflavonoid

- Flavonoid có vòng B gắn vào vị trí 2’ của vòng C có thể được chia nhỏ thànhnhiều phân nhóm khác nhau dựa trên các đặc điểm cấu trúc của vòng C Các phân nhómnày là: flavones, flavonols, flavanones, flavanonols, flavanols hoặc catechins vàanthocyanins

- Cuối cùng, flavonoid với vòng C mở được gọi là chalcones

- Các flavonoid quan trọng nhất về mặt sinh dược học là anthocyanin, catechin vàanthoxanthin với cấu trúc nhóm giữa C3 tạo với 1 gốc phenyl là oxy để thành khungpyran Các flavonoid ít quan trọng hơn là các auron với khung giữa là dị vòng C chỉ có 5cạnh Ngoài ra, các flavonoid còn có các dẫn xuất chứa các khung γ-pyron, benzo-γ-pyron

Flavanols (Flavan–3-ol)

Flavanonols Flavanones Iso - Flavanones

Anthocyanidins Chalcones

eoflavonoids

Hình 3: Các Flavonoid tiêu biểu 3

4 Vai trò của Flavonoid trong tự nhiên

cỏ, vi khuẩn, tia UV và các loại oxy hoạt tính. 12

• Kiểm soát sự tăng trưởng thực vật bằng cách ức chế và kích hoạt các enzym

• Flavonoid có khả năng bảo vệ, chống lại các thiệt hại do ánh sáng mặt trời,bảo vệ động vật ăn cỏ, sự tăng trưởng và phát triển của thực vật 12

- Các flavonoids còn là chất chống oxi hóa mạnh: các flavones và catechins có khảnăng chống lại các gốc tự do oxi hóa (ROS)

- Khả năng phòng ngừa và điều trị loét dạ dày của Quercithin

- Có tác dụng chống chống xơ vữa động mạch

- Có khả năng chống viêm (Quercithin)

- Hoạt động bảo vệ gan: điều trị rối loạn chức năng gan, mật, các triệu chứng tiêuhóa như đầy hơi, khó tiêu, ăn không ngon, đau bụng, buồn nôn,…

• Dùng làm thuốc: Rutin - có thể được tìm thấy trong nhiều thực vật và được

cô lập từ thảo dược như hạt kiều mạch được sử dụng để làm giảm xuấthuyết

• Dùng làm thuốc nhuộm: các chất như luteoline và các anthocyanidin khácnhau có thể được sử dụng để cho ra màu vàng, đỏ và xanh lam Ví dụ nhưMalvidine chịu trách nhiệm để tạo màu đỏ của rượu vang đỏ

Hình 4: Cấu trúc hóa học của Malvidine

• Trong thực phẩm: sử dụng làm chất chống oxy hoá tự nhiên trong dầu vàchất béo để ngăn ngừa quá trình oxy hóa lipid, bảo vệ thực phẩm và đồuống khỏi ánh sáng phơi nhiễm, kéo dài tuổi thọ thực phẩm, bổ sung thức

ăn gia súc để cải thiện sức khoẻ, như chất kháng khuẩn trong thực phẩm vàthành phần chức năng sức khoẻ trong thực phẩm và chế phẩm bổ sung chế

độ ăn uống; các ứng dụng này có thể được quy cho chủ yếu là các hoạtđộng chống oxy hóa và kháng khuẩn Flavonoids có thể được sử dụng làmchất phụ gia thực phẩm để cải thiện các tác dụng có lợi cho sức khoẻ vàtăng số lượng của chúng ở người14

Các ứng dụng khác: flavonoid còn được sử dụng trong da liễu và các chế phẩm mỹphẩm trong một thời gian dài do một số tính chất liên quan như chất chống oxyhoá, kháng khuẩn, chống viêm và trị liệu Flavonoids có khả năng bảo vệ da khỏitia UV và cải thiện cấu trúc da 14

5 Nguồn thực phẩm 1

Hầu như tất cả trái cây, rau quả và thảo mộc chứa một lượng flavonoid nhấtđịnh Chúng cũng có thể tìm thấy trong các nguồn thực phẩm khác bao gồm đậu khô, ngũcốc, rượu vang đỏ, trà xanh và trà đen (chứa khoảng 25% flavonoid), táo (quercetin), tráicây họ cam quýt (Rutin và hesperidin) 5, hành, mùi tây, quả việt quất, chuối, sôcôla đen Cách tốt nhất để đảm bảo lượng flavonoid hàng ngày là ăn nhiều trái cây và rautươi

Hiện nay, Flavonoid bổ sung cũng có sẵn, nhưng người mua cần có sự hướng dẫncủa bác sĩ để có được liều dùng hợp lý vì việc sử dụng quá liều có thể gây hại cho sứckhỏe

6 Lợi ích sức khỏe 1

Flavonoids là chất chống oxy hoá quan trọng, thúc đẩy một số hiệu ứng sức khỏe,mang lại những hiệu quả sau đây:

Flavonoid có nhiều trong rượu vang đỏ, một loại thức uống đặc trưng ở Pháp Một

số nghiên cứu cho rằng, việc sử dụng từ 1 đến 2 ly rượu vang đỏ mỗi ngày sẽ làm giảm tỉ

lệ người mắc bệnh tim so với các nước khác của Châu Âu, mặc dù mức tiêu thụ thựcphẩm giàu Cholesterol ở Pháp cao hơn rất nhiều

Một số loại trà cũng chứa flavonoid và lượng tiêu thụ của chúng được cho là làmgiảm lượng triglycerides và cholesterol trong máu Flavonoid đậu nành hoặc isoflavonecũng hạ cholesterol, cũng như bảo vệ chống loãng xương và làm giảm các triệu chứngcủa mãn kinh

Ngoài ra Flavonoids còn có khả năng:

Phòng ngừa và điều trị loét dạ dày (Quercithin)

Hình 5: Một số tác động dược lý của Flavonoid13

Bảng 1: Các chức năng sinh học của flavonoid trên người 14

Hấp thụ bức xạ cực tím Mối quan hệ với thụ thể estrogen

Phản ứng oxy hoạt tính Hoạt động chống viêm

Ức chế phản ứng cực đoan Tác động lên hệ tim mạch

Chelating kim loại vết Ảnh hưởng đến hệ thống quy định và truyền dẫn mô

Kích hoạt các enzyme chống oxy hóa Tương tác với enzyme

Tương tác với màng Tương tác với các yếu tố phiên mã

Tính chất chống oxy hóa Tương tác với thụ thể

II PHÂN TÍCH CÁC HỢP CHẤT QUAN TRỌNG CỦA FLAVONOIDS

1 Flavon, Flavanon, isoflavon và isoflavanon

1.1 Flavones

Hình 6: Flavones (2 phenylchromen – 4 one)

Flavones có một liên kết đôi giữa các vị trí 2 và 3 và một ketone (=O) ở vị trí 4 củavòng C

Hình 7: Vị trí các nhóm thế của một số chất thuộc nhóm Flavones

- Yếu tố chống ung thư

- Điều chỉnh các con đường truyền tín hiệu khác nhau của tế bào

Cấu trúc hóa học:

Hình 8: Flavonols (3 – hydroxy – 2 phenylchromen – 4 one)

Về mặt khoa học, các phân tử này khác với nhiều flavonoid khác vì chúng có liênkết đôi giữa các vị trí 2 và 3 và một oxy (một nhóm ketone) ở vị trí 4 của vòng tròn C,giống như flavones, tuy nhiên chúng khác với sự có mặt của một Hydroxyl tại vị trí 3 Do

đó, bộ xương flavonol là một 3-hydroxyflavone

Nhóm 3-hydroxyl có thể liên kết với đường, nghĩa là nó có thể được glycosyl hóa Giống như nhiều flavonoid khác, hầu hết chúng đều được tìm thấy trong trái cây và rauquả, và trong thực phẩm có nguồn gốc thực vật, ở dạng glycosyl hoá

Thực phẩm giàu Flavonol

Flavonol chủ yếu là có trong trái cây, rau, cacao, một số loại đồ uống như rượu vang

đỏ, trà trà xanh và trà đen

Trong chế độ ăn kiêng của con người, nguồn giàu nhất là loại bạch hoa, chứa đến

490 mg / 100 g trọng lượng tươi (FW), nhưng chúng cũng rất dồi dào trong hành, tỏi tây,bông cải xanh, cải xoăn, quả dâu (ví dụ quả việt quất), nho và một số loại thảo mộc và gia

vị, ví dụ như cây thì là (Anethum graveolens ) Trong các nguồn này, hàm lượng của

chúng dao động từ 10 đến 100 mg / 100 g trọng lượng tươi FW

Các flavonols chính trong thực phẩm gồm: quercetin, kaempferol, myricetin vàishoramnetin

Các hợp chất phổ biến nhất là các dẫn xuất glycosyl của quercetin và kaempferol.Trong tự nhiên, hai phân tử này có tương ứng khoảng 280 và 350 hợp chất glycosidickhác nhau

Hình 9: Vị trí các nhóm thế của một số chất thuộc nhóm Flavonol

Bảng 2: Các nguồn thực phẩm chứa Flavonols

27 mg / 100 g FW)

- Một số gia vị như

hẹ, rau thì là và rauthơm (6,5 - 19 mg /

100 g FW)

- Có rất ít trong tráicây (< 0,1 mg / 100

- Rượu vang đỏ (0 - 9,7 mg/ 100 ml)

- Có nhiều trong quả mọng

- Các loại trái cây và hoaquả khác (hàm lượng ít hơn0.2 mg / 100 g FW)

- Một số gia vị: láchanh (5,0 - 8,5 mg/ 100 g FW)

-1.3 Flavanonols

Hình 10: Flavanonols (3 – hydroxy – 2,3 dihydro - 2 phenylchromen – 4 one)

Flavanones, còn được gọi là dihydroflavones, có vòng C bão hòa;

do đó, không giống như flavones, liên kết đôi giữa các vị trí 2 và 3 là bão hòa và đây là

sự khác biệt cấu trúc duy nhất giữa hai phân nhóm của flavonoid

1.4 Isoflavones

1.4.1 Định nghĩa:

Isoflavone là các polyphenol không màu, dễ hấp thu thuộc lớp flavonoid

1.4.2 Cấu trúc hóa học

Hình 11: Iso – Flavanones (3 phenylchromen – 4 one)

Trong khi phần lớn flavonoid có vòng B gắn vào vị trí 2 của vòng C, isoflavones cóvòng B gắn vào vị trí 3 của vòng C

Iso – Flavanones có cấu trúc tương đồng với estrogen, đặc biệt là estradiol Điềunày mang lại cho chúng tính chất giả hình, chẳng hạn như khả năng gắn kết thụ thểestrogen Do đó, chúng được phân loại như phytoestrogens hoặc estrogen thực vật Lợiích đối với đậu nành và các sản phẩm từ đậu nành (ví dụ đậu phụ) được cho là kết quả từkhả năng bắt chước estrogen của chất isoflavone

Tuy nhiên, khả năng liên kết với thụ thể estrogen có thể mất đi theo thời gian, do đókhông nên đánh giá quá cao hiệu quả tiềm năng của chúng

175 mg / L Các isoflavone phong phú nhất trong các sản phẩm đậu nành và đậu nành làgenistein, daidzein và glycitein, thường có tỷ lệ nồng độ 1: 1: 0,2; Biochanin A vàformononetin là những chất isoflavone khác có ít nồng độ hơn

Dẫn xuất 6'- O- malonyl có vị đắng, khó chịu, và chát, gây ảnh hưởng xấu đếnhương vị thực phẩm Tuy nhiên, chúng rất nhạy cảm với nhiệt độ nên dễ bị thủy phânthành glycosides trong quá trình chế biến, chẳng hạn như sản xuất sữa đậu nành

Isoflavone glycosid có trong đậu nành và các sản phẩm đậu nành cũng có thể đượcdeglycosyl hoá bởi β-glucosidases trong ruột non

Các aglycones rất kháng nhiệt

1.4.4 Hoạt tính

Ở thực vật, một số isoflavone có hoạt tính kháng khuẩn và được tổng hợp để đápứng với các cuộc tấn công của vi khuẩn hoặc nấm; Do đó chúng hoạt động như chấtchống vi trùng

2 Flavan

2.1 Flavan 3-ol

Tùy theo các nhóm thế đính vào 2 vòng A và B mà có những dẫn chất flavan 3-olkhác nhau Catechin và những đồng phân của nó cũng như gallocatechin và những đồngphân của chất này là những dẫn chất flavan 3-ol gặp tương đối phổ biến trong thực vật ví

dụ như trong lá trà Các chất catechin và gallocatechin có công thức như sau:

Hình 13: Gọi tên các dẫn chất flavan 3-ol Bảng 3: Một số dẫn chất Flavan 3-ol

Disnetin

Guibourtinido

lFisetinidol

Robinetinidol

Oritin

Mesquitol

5OH HHHHH

7OH OHOHOHOHOH

8H HHHOHOH

3'HHOHOHHOH

4'H OHOHOHOHOH

5'H HHOHHH

Các dẫn chất flavan 3-ol có thể ở dạng ester gallat, benzoat, cinnamat ví dụ:catechin 3'-O-GA, catechin 4'-O-GA, catechin 4',7-di-O-GA, catechin 3',7-di-O-GA,epiafzelechin 3-O-GA, epicatechin 3-O-p-OH benzoat, epicatechin-3-O-cinnamat

Người ta cũng gặp một số dẫn chất flavan 3-ol ở dạng glycosid ví dụ: Catechin b-Dglcp, catechin 3'-O-b-Dglcp, catechin 4'-O-b-Dglcp, catechin 3', 7-di-O-b-Dglcp,catechin 3',4'-di-O-b-D-glcp là những chất phân lập được từ rễ đại hoàng

3-O-Trong cây còn gặp những dẫn chất flavan 3-ol ở dạng dimer, trimer, tetramer,

pentamer và được gọi là proanthocyanidin hay như người ta thường gọi là tanin ngưng

tụ Ví dụ các chất theasinensnin A, B, C, D, F, G có trong một loại trà - Camellia sinensis CV viridis do kết hợp giữa 2 đơn phân epicatechin và epigallo catechin theo dây

nối 2'-2'

http://tieuluanduoclieu.blogspot.com/2012/02/phan-loai-flavonoid_9.html

2.2 Flavan 3,4- diol (=leucoanthocyanidin)

Các dẫn chất flavan 3,4-diol đều không màu, có tính quang hoạt, khi đun với acidthì dể chuyển thành anthocyanidin có màu đỏ Vì dễ bị oxy hoá và trùng hiệp hoá nênviệc phân lập chất tinh khiết gặp khó khăn Phần lớn các flavan 3,4-diol cũng ở dạngdimer và cũng được goi là protoanthocyanidin Các đơn phân được xác định bằng cáchchuyển thành các dẫn chất anthocyanidin tương ứng Chúng được gọi tên bằng cách thêm