Nghiên cứu chiết suất allicin từ tỏi (allium sativum) ứng dụng trong dược phẩm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG THƯƠNG TP HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC Đỗ Nguyễn Nhật Tiến Nguyễn Thành Vinh Nguyễn Duy Khang NGHIÊN CỨU CHIẾT SUẤT ALLICIN TỪ TỎI (ALLIUM SATIVUM) ỨNG DỤNG TRONG DƯỢC PHẨM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH - NĂM 2024 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG THƯƠNG TP HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC Đỗ Nguyễn Nhật Tiến Nguyễn Thành Vinh Nguyễn Duy Khang NGHIÊN CỨU CHIẾT SUẤT ALLICIN TỪ TỎI (ALLIUM SATIVUM) ỨNG DỤNG TRONG DƯỢC PHẨM Chuyên ngành: Phản biện: GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: 1/ 2/ LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong Khóa luận này là trung thực, và không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào Việc tham khảo các nguồn tài liệu (nếu có) đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định Tác giả Khóa luận tốt nghiệp Chữ ký Nguyễn Văn A Lời cảm ơn Nhận xét của giảng viên MỤC LỤC: CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 9 1.1 Giới thiều tổng quan về tỏi 9 1.1.1 Phân loại về thực vật .9 1.1.2 Đặc điểm và phân bố .9 1.1.3 Thành phần và hoạt tính 10 1.1.4 Allicin 11 1.2 Phương pháp tách chiết allicin .12 1.2.1 Phương pháp sử dụng đệm chiết 12 1.2.2 Phương pháp chiết lỏng áp suất (PLE) 13 1.2.3 Phương pháp có hỗ trợ siêu âm (UAE) 13 1.3 Ứng dụng .14 Danh mục từ viết tắt Danh mục hình ảnh CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiều tổng quan về tỏi 1.1.1 Phân loại về thực vật Tên khoa học: Allium Sativum Tên đồng nghĩa: Allium arenarium, Allium controversum, Allium ophioscodon, Allium pekinense Họ: Hành (Alliaceae) Hình 1.1 – tỏi 1.1.2 Đặc điểm và phân bố Tỏi là cây thân thảo sống nhiều năm, thuộc họ Hành (Alliaceae) Củ tỏi gồm nhiều tép nhỏ xếp chồng lên nhau, được bao bọc bởi lớp vỏ mỏng màu trắng hoặc nâu Mỗi tép tỏi có 1-2 mầm ngủ Lá tỏi mọc từ củ, hình dẹp, dài, có rãnh dọc, mép lá hơi ráp Hoa tỏi mọc thành cụm hình cầu ở ngọn, có màu trắng hoặc hồng Quả tỏi hình nang, chứa nhiều hạt nhỏ Tỏi là cây ưa sáng, ưa ấm, chịu hạn tốt Cây phát triển tốt trên đất tơi xốp, giàu dinh dưỡng, thoát nước tốt Tỏi được nhân giống chủ yếu bằng tép tỏi Mùa sinh trưởng của tỏi kéo dài khoảng 6-8 tháng Tỏi có nguồn gốc từ Trung Á, được trồng từ hàng nghìn năm trước Ngày nay, tỏi được trồng ở nhiều nơi trên thế giới, đặc biệt là ở các nước châu Á như Trung Quốc, Ấn Độ, Việt Nam, Hàn Quốc, Ở Việt Nam, tỏi được trồng nhiều ở các tỉnh như Lý Sơn (Quảng Ngãi), Phan Rang - Tháp Chàm (Ninh Thuận), Kinh Môn (Hải Dương), 1.1.3 Thành phần và hoạt tính Bệnh mãn Allium Thành phần Tác giả tính s Allicin[diallyl thiosulfinate];S- Tỏi X K Wang, X Chống ung Tỏi allyl mercapto cysteine;S- Wang, and J Huang thư propargyl-L-cysteine; S- Tỏi benzyl-cysteine; (2016) Phòng ngừa polysulfanes; diallyl Y Jung, H Park, H.- bệnh tim Tỏi Y Zhao, R Jeon, J.- polysulfides; allyl mercaptan; H Ryu, and W.-Y Phòng ngừa Z-ajoene bệnh tim Kim Allicin, allyl sulfides; (2014) Chống viêm flavonoids; polysulfides T Seki and T Hosono S-Propargyl-cysteine; allicin; (2015) garlic oil; polysulfides K Ried and P Fakler S-Propargyl-cysteine; allicin; (2014) diallyl trisulfide Y D Wen and Y Z Zhu (2015) S.-C Li, L.-N Ma, J Chen, and Y.-K Li (2016) M Lavu, S Bhushan, and D J Lefer (2011) Y D Wen and Y Z Zhu (2015) Q Wan, Y P Yang, and Z Y Liu (2016) Chống béo phì Tỏi Diallyl disulfide;S-methyl L- Y.-S Lai, W.-C Thuốc trị tiểu đường Tỏi cysteine Chen, C.-T Ho et al S-Methyl L-cysteine;S- (2014) allylcysteine; diallyl N K Sambu, R T disulphide; S-Allyl-mercapto- Kashinath, and J G captopril Ambekar (2015) J.-J Lin, T Chang, W.-K Cai et al N-α-(1-Deoxy-D-fructos-1-yl)- (2015) L-arginine; S-methylcysteine; Tác dụng bảo A L Colín- vệ thần kinh Tỏi allicin;S-allylcysteine;S-allyl- González, S F Ali, L-cysteine; diallyl disulfide; I Túnez, and A diallyl trisulfide; Z-ajoene Santamaría (2015) Tác dụng miễn dịch Tỏi Allyl methyl disulfide X Zhang, Y Zhu, W Duan, C Feng (2015) M C H Gruhlke, B Hoạt động Allicin; thiosulfinates; diallyl Hemmis, U Noll, R kháng khuẩn Tỏi monosulfide; diallyl disulfide; Wagner, H Lühring, diallyl trisulfide; diallyl and A J Slusarenko tetrasulfide; ajoene (2015) Bảng 1.1 – Thành phần và hoạt tính CHƯƠNG 2: Allicin Allicin (allyl 2-propenethiosulfinate hay diallyl thiosulfinate hoặc S- allyl cysteine sulfoxide) là một hợp chất bay hơi chứa lưu huỳnh được tìm thấy trong tỏi trắng (Allium sativum L.) và các loài Allium khác, chẳng hạn như tỏi voi (A ampeloprasum L.), tỏi rừng (A ursinum L.), tỏi đồng (A vineale L.) và hẹ núi cao (A victorialis L.) Allicin được cho là một trong những hợp chất hữu cơ lưu huỳnh chính được tổng hợp trong các loài Allium, và chịu trách nhiệm cho mùi và vị cay nồng đặc trưng của chúng Thực tế, allicin là thiosulfinate phong phú nhất trong tỏi tươi, thường chiếm tới 70% (theo khối lượng) tổng lượng thiosulfinate (khoảng 0,4% theo khối lượng tươi) (Rybak, Calvey, & Harnly, 2004) Một tép tỏi tươi chứa khoảng 4-5 mg allicin và sự hiện diện của nó dễ dàng được phát hiện do mùi đặc trưng (Horev-Azaria và đồng nghiệp, 2009) Alliin là một chất dẫn xuất của axit amin chứa lưu huỳnh được tìm thấy trong tỏi sống Khi tỏi được nghiền nát hoặc cắt nhỏ, alliin sẽ tương tác với alliinase để tạo ra allicin, đây là chất chính chịu trách nhiệm cho nhiều tác dụng chữa bệnh của tỏi 1.1 Phương pháp tách chiết allicin 2.1.1 Phương pháp sử dụng đệm chiết Đây là phương pháp thông dụng nhất trong việc chiết xuất Allicin từ tỏi, bởi các đệm chiết được chọn thường rẻ và thông dụng, cũng như yêu cầu về xử dụng các đệm đơn giản Các đệm được chọn tùy thuộc vào yêu cầu hiệu xuất thu hồi Allicin cũng như các yếu tố ảnh hưởng là nhiệt độ, độ pH của hỗn hợp, ánh sáng và thời gian cần để hoàn thành giai đoạn chiết xuất Một số loại đệm được thực hiện trong quá trình đồng nhất và chiết xuất Allicin ở 4oC được thực hiện bởi Fujisawa; Mochizuki, Lawson và các cộng sự Phương pháp xử Xử lý đồng nhất Quá trình chiết suất lý 1 Methanol 50% Methanol 50% Methanol 20% Methanol 20% 2 Đệm photphat (pH 2.5) Đệm photphat (pH 2.5) Đệm photphat (pH 2.5) trong Đệm photphat (pH 2.5) trong 3 Methanol 50% Methanol 50% 4 5 Nước MilliQ (pH ~7) Đệm photphat (pH 2.5) trong Methanol 50% 6 Nước MilliQ (pH~7) Đệm photphat (pH 2.5) Bảng 1.2 – Các loại đệm thông dụng Qua các lần đánh giá, đệm Methanol cho hiệu xuất đạt cao nhất, mặt khác nước MilliQ cho độ ổn định và hiệu xuất có phần tương đương Tuy nhiên trong quá trình chiết xử dụng đệm, các đệm này có ảnh hưởng đến quá trình chiết đó là ức chế enzyme Allinase tổng hợp Allicin, vậy nên để cải thiện vấn đề này, chúng ta có thể sử dụng các phương pháp có hiệu suất gần tương đương 2.1.2 Phương pháp chiết lỏng áp suất (PLE) Phương pháp kỹ thuật cho khả năng thu hồi các hợp chất không bền bằng cách sử dụng dung môi lỏng ở áp suất cao, dung môi được chọn là các dung môi không phân cực với mục đích là tránh xảy ra ảnh hưởng tới đặc tính không ổn địng của Allicin Đặc điểm của phương pháp này cho phép tiếp tục làm việc tại điều kiện với yêu cầu cao của các hợp chất, đồng thời lượng dung môi, điện và tài nguyên xử dụng giảm đi đáng kể, đồng thời dễ vận hàng và thời gian làm việc nhanh chóng Ưu điểm của phương pháp này được thực hiện Fujisawa và các cộng sự của mình, đã thực hiện chiết xuất Allicin trong dung môi Ethanol Nguyên liệu tham Thực hiện lần 1 Thực hiện lần 2 Thực hiện lần 3 gia 6.6 6.5 6.7 Tỏi tươi (g) Ethanon (cm3) 9.7 9.6 9.8 Thời gian chiết 4.9 4.8 4.9 S/F 1.2 1.2 1.2 Năng suất toàn bộ 1.0 1.6 1.5 (%) Bảng 1.3 - Dữ liệu chiết xuất Allicin từ tỏi theo phương pháp lỏng điều áp tại 313 oK và 6 Mpa Phương pháp này cho một kết quả ổn định về khả năng thu hồi Allicin với thời gian làm việc ngắn, tuy nhiên hiệu suất thu hồi không cao, yêu cầu thiết bị, sản phẩm dễ vón cục, Allicin dễ bị phân hủy ở nhiệt độ cao và không thể thu hồi sản phẩm ở dạng dầu 2.1.3 Phương pháp có hỗ trợ siêu âm (UAE) Chiết xuất có hỗ trợ siêu âm (UAE), còn được gọi là chiết xuất siêu âm, sử dụng năng lượng sóng siêu âm trong quá trình chiết xuất Siêu âm trong dung môi tạo ra tăng tốc độ hòa tan và khuếch tán chất tan cũng như truyền nhiệt, giúp cải thiện hiệu suất chiết UAE được ứng dụng để chiết xuất các hợp chất dễ biến đổi về nhiệt và không ổn định Phương pháp này thường được sử dụng với các dung môi như ethanol, nước cất, Ưu điểm khác của UAE bao gồm ít dung môi và năng lượng thấp, giảm nhiệt độ và thời gian chiết, tăng hiệu quả và cải thiện chất lượng sản phẩm Trong một nghiên cứu, ba phương pháp ngâm, đun sôi và siêu âm sử dụng dung môi nước/etanol đã được sử dụng để chiết xuất tỏi và so sánh với nhau về tốc độ và thời gian chiết, đặc tính chống oxy hóa của dịch chiết và số lượng của chiết xuất hoạt chất nhạy cảm với nhiệt Kết quả cho thấy hàm lượng allicin cao nhất (0,086%) được quan sát thấy trong dịch chiết nước siêu âm Lượng lớn nhất các hợp chất phenolic (tương đương 0,311 mg axit gallic) đã được quan sát thấy trong dịch chiết nước siêu âm, sau đó là dịch chiết nước được chuẩn bị sau 72 giờ trong tủ ấm lắc Tỷ lệ ức chế cao nhất (50% ở 5000 ppm) là của chiết xuất nước siêu âm và chiết xuất nước lắc Các chất chiết xuất khác đạt tỷ lệ ức chế 50% ở mức 8000 ppm Vì vậy, chiết siêu âm có thể là một giải pháp thay thế tốt cho các phương pháp chiết truyền thống [Somayyeh Loghmanifar, Leila Roozbeh Nasiraie, Hamidreza Nouri, Sara Jafarian] 1.2 Ứng dụng Thành phần hóa học thực vật của tỏi được giải thích, tiết lộ mạng lưới phức tạp của các hợp chất hoạt tính sinh học làm nền tảng cho tiềm năng điều trị của nó Allicin, alliin và S-allyl cysteine chỉ là một vài trong số các thành phần góp phần tạo nên tác dụng vượt trội của tỏi Đặc tính, từ tác dụng chống oxy hóa đến hoạt động kháng khuẩn Trong y học cổ truyền vai trò của tỏi được tìm thấy đối với sức khỏe tim mạch, sức khỏe đường tiêu hóa, chăm sóc hô hấp, và tăng cường miễn dịch Nghiên cứu hiện đại đã làm sáng tỏ nhiều vấn đề tuyên bố truyền thống về lợi ích sức khỏe của tỏi Các nghiên cứu khẳng định hiệu quả của nó trong hạ huyết áp, chống nhiễm trùng, giảm viêm và có khả năng ngừa ung thư [Pankaj Sharma , Int J of Pharm Sci., 2024, Vol 2] Từ các công dụng tuyệt vời của allicin từ tỏi, các nhà nghiên cứu đã bào chế thuốc và các sản phẩm dược để bổ sung, kháng được những loại bệnh và nấm khuẩn Hình 1.2 - ứng dụng allicin