Nghiên cứu cơ chế và Động học quá trình bắt gốc tự do của một số phenolic acid bằng phương pháp hóa tính toán

Phenolic acid Phenolic acid dễ dàng được hấp thụ qua thành ruột và chúng có thể có lợi cho sức khỏe của con người bởi vì chúng hoạt động như chất kháng oxy hóa ngăn ngừa tổn thương tế b

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

- -

DƯƠNG THỊ THÚY HÒA

NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ VÀ ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH BẮT GỐC TỰ DO CỦA MỘT SỐ PHENOLIC ACID BẰNG

PHƯƠNG PHÁP HÓA TÍNH TOÁN

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

Đà Nẵng, 2024

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

- -

DƯƠNG THỊ THÖY HÕA

NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ VÀ ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH BẮT GỐC TỰ DO CỦA MỘT SỐ PHENOLIC ACID BẰNG

PHƯƠNG PHÁP HÓA TÍNH TOÁN

Chuyên ngành: Hóa lý thuyết và Hóa lý

Mã số: 8440119

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS VÕ VĂN QUÂN

Đà Nẵng, 2024

LỜI CAM ĐOAN ii

TÓM TẮT ĐỀ TÀI iii

DANH MỤC VIẾT TẮT v

DANH MỤC BẢNG BIỂU vi

DANH MỤC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ vii

MỞ ĐẦU 1

1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1

2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 2

3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 2

4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3

5 NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU 3

6 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 3

7 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN ĐỀ TÀI 3

8 CÂU TRÚC LUẬN VĂN 4

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ HỆ CHẤT NGHIÊN CỨU 5

1.1 Một số khái niệm 5

1.1.1 Chất chống oxy hóa 5

1.1.2 Gốc tự do 5

1.1.3 Năng lượng liên kết (BDE) 5

1.1.4 Ái lực proton (PA) 5

1.1.5 Năng lượng ion hóa (IE) 5

1.2 Tổng quan về hợp chất phenolic acid tự nhiên và mono caffeoylquinic acid 5

1.2.1 Giới thiệu về mono caffeoylquinic acid 5

1.2.2 Tính chất của mono caffeoylquinic acid 6

1.2.3 Hoạt tính sinh học 7

1.3 Cơ chế kháng oxy hóa của phenolic acid 24

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26

2.1 Phạm vi nghiên cứu 26

2.2 Phương pháp nghiên cứu 26

2.2.1 Bộ hàm tính toán m06 và m06-2x 26

2.2.2 Tính toán nhiệt động 26

2.2.3 Tính toán động học 27

2.3 Các phần mềm tính toán 29

2.3.1 Phần mềm Gaussian 16 29

2.3.2 Phần mềm Gaussview 6 29

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 31

3.1 Tối ưu hóa cấu trúc các hợp chất nghiên cứu 31

3.2 Khả năng bắt gốc tự do HOO của CQAs trong pha khí 33

3.2.1 Đánh giá nhiệt động học 33

3.2.1.1 BDE, PA, IE của các CQAs 33

3.2.1.2 Năng lượng Gibbs của phản ứng bắt gốc tự do HOO 37

3.3 Khả năng bắt gốc tự do HOO của CQAs trong môi trường lipid (pentyl ethanoate) 42

3.3.1 Đánh giá nhiệt động học 42

3.3.1.1 BDE, PA, IE của các CQAs trong pentyl ethanoate 42

3.3.1.2 Năng lượng Gibbs của phản ứng bắt gốc tự do HOO 46

3.3.2 Đánh giá động học quá trình bắt gốc tự do HOO 46

3.4 Khả năng bắt gốc tự do HOOcủa CQAs trong môi trường nước 48

3.4.1 Quá trình phân ly proton 48

3.4.2 Đánh giá động học quá trình bắt gốc tự do HOO 50

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 53

1 KẾT LUẬN 53

TÀI LIỆU THAM KHẢO 54

PHỤ LỤC 63

LỜI CẢM ƠN

Đầu tiên, tôi xin được gửi lời cảm ơn đến TS Võ Văn Quân đã trực tiếp hướng dẫn khoa học, định hướng nghiên cứu và tận tình chỉ bảo cho tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Tôi xin trân trọng gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban giám hiệu Trường Đại học Sư phạm – Đại học Đà Nẵng, đặc biệt là quý thầy cô trong Khoa Hóa – đã luôn ủng hộ, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu

Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến những người thân trong gia đình

đã luôn bên cạnh cổ vũ, động viên và giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này

Tôi xin cảm ơn Quỹ NAFOSTED (đề tài mã số: 104.06-2021.14) đã tài trợ

thực hiện nghiên cứu này

Vì thời gian và khả năng có hạn nên luận văn này không tránh được những thiếu sót, tôi rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến chân thành của quý thầy cô để bài luận văn trở nên hoàn chỉnh hơn

Cuối cùng, xin kính chúc tất cả quý thầy cô giáo luôn sức khỏe, công tác tốt

và thành công trong công việc

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Đà Nẵng, ngày 16 tháng 06 năm 2024

Học viên

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn này là công trình nghiên cứu của riêng tôi và dưới

sự hướng dẫn của TS.Võ Văn Quân, Khoa Công nghệ Hóa học-Môi trường, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật, Đại học Đà Nẵng Các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa được công bố trong bất kỳ một công trình nào khác

Người thực hiện đề tài

Dương Thị Thúy Hòa

TÓM TẮT ĐỀ TÀI TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ VÀ ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH BẮT GỐC TỰ DO CỦA MỘT SỐ PHENOLIC ACID BẰNG PHƯƠNG

PHÁP HÓA TÍNH TOÁN Ngành: Hóa lý thuyết và Hóa lý

Họ tên học viên: DƯƠNG THỊ THÚY HÒA

Người hướng dẫn khoa học: TS VÕ VĂN QUÂN

Cơ sở đào tạo: Trường Đại học Sư phạm – Đại học Đà Nẵng

Tóm tắt:

Luận văn này trình bày cơ chế và đánh giá khả năng bắt gốc tự HOO của CQAs bằng phương pháp tính toán nhiệt động và động học trong pha khí, trong mô phỏng cơ thể cụ thể pentyl ethanoate cho môi trường lipid; nước ở pH = 7.4 cho môi trường phân cực

Trong pha khí khả năng bắt gốc tự do của các CQAs diễn ra theo cơ chế

chuyển nguyên tử hydrogen (FHT) và được quyết định bởi các nhóm O6’-H và

O7’-H Hợp chất 3 có khả năng bắt gốc tự do HOOmạnh nhất trong pha khí với koverall = 1,81×107 M1 s1

Trong pentyl ethanoate, quá trình bắt gốc tự do CQAs diễn ra theo cơ chế

FHT và quyết định bởi các nhóm O6’-H và O7’-H với hằng số tốc độ tổng koverall

=1,09104 -1,93104 M1 s1

Trong nước, ở pH = 7.4, CQAs tồn tại ở các trạng thái điainion (HA2 

) và anion (H2A), vì vậy hai trạng thái đó được sử dụng để tính toán động học So với

các hợp chất còn lại thì hợp chất 2 có khả năng bắt gốc tự do HOO nhanh nhất ở

môi trường nước với koverall = 5,32108 M1 s1

Kết quả tính toán cho thấy hợp chất CQAs có khả năng bắt gốc tự do HOO

tốt hơn các hợp chất chống oxy hóa thiên nhiên tiêu biểu như Trolox hoặc ascorbic acid Kết quả nghiên cứu đã được xuất bản trên tạp chí quốc tế uy tín RSC Advances, 2024, 14, 4179-4187, DOI: 10.1039/D3RA08460D

Từ khóa: phenolic acid, CQAs, pha khí, pentyl ethanoate, nước

NAME OF THESIS STUDY ON MECHANISM AND KINETICS OF THE RADICAL

SCAVENGING ACTIVITY OF PHENOLIC ACIDS USING DFT

CALCULATIONS Major: Theoretical Chemistry and Physical Chemistry

Full name of Master student: DUONG THI THUY HOA

Supervisors: Dr VO VAN QUAN

Training institution: University of Science and Education – The University of

The capacity of CQAs to scavenge free radicals in gas phase was executed

via the FHT mechanism, the principal of which is governed by the O6'-H and O7'-H

bonds Among the three compounds, Compound 3 exhibits the most potent

scavenging activity against HOO free radicals with koverall = 1,81×107 M1 s1 The FHT mechanism involving the O6'-H and O7'-H bonds was utilized to characterize

the radical scavenging activity of CQAs in pentyl ethanoate Significant free radical

scavenging activity against HOO was observed in compounds 1, 2, and 3, with

koverall =1,09104 -1,93104 M1 s1 CQAs exist in the diainion (HA2) and anion (H2A) states at a pH of 7.4 in water; therefore, the rate constants were calculated

using these states Compound 2 exhibited the greatest capacity to capture the free

radical HOO in water when compared to the other compounds (koverall = 5,32108

M1s1)

The findings from the calculations indicated that CQAs exhibited a higher

capacity to capture HOO free radicals in comparison to conventional natural antioxidant compounds like Trolox or ascorbic acid The results have been

published in the scientific journal RSC Advances, 2024, 14, 4179–4187, DOI:

10.1039/D3RA08460D

Key word: phenolic acid, CQAs, the gas phase, pentyl ethanoate, water

DANH MỤC VIẾT TẮT

FHT Formal Hydrogen Transfer Chuyển nguyên tử hydro SETPT Single Electron Transfer – Proton

Transfer

Chuyển electron chuyển

proton SPLET Sequential Proton Loss Electron

Transfer

Mất proton chuyển electron

BDE Bond Dissociation Enthalpy Năng lượng phân ly liên

kết PES Potential Enenergy Surface Bề mặt thế năng

ROS Reactive Oxygen Species Tác nhân phản ứng chứa

oxy TNF Tumor Necrosis Factors Yếu tố hoại tử khối u UPLC Ultra Performance Liquid

Chromatography

Sắc ký lỏng siêu hiệu

năng

QM-ORSA The quantum mechanics based test

for overall free radical scavenging

activity

Đánh giá hoạt tính bắt gốc

tự do dựa trên phương pháp tính toán động học IRC Intrinsic coordinate calculations Đường phản ứng

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Số hiệu

3.1 Độ dài liên kết và góc của O6’ và O7’ của các hợp chất 1, 2, 3 32 3.2a Giá trị BDE và Go (kcal/mol) của CQA + HOO• trong pha

3.2b Giá trị PA và Go (kcal/mol) của CQA + HOO• trong pha khí

3.2c Giá trị IE và Go (kcal/mol) của CQA + HOO• trong pha khí

3.3 Giá trị hằng số tốc độ kEck (M

 1

s1), G≠ (kcal/mol), tỷ lệ đóng góp ((%)), koverall (M1 s1) trong pha khí 37 3.4a

Giá trị BDE và Go (kcal/mol) của CQAs + HOO• trong

pentyl ethanoate theo cơ chế FHT 43

3.4b

Giá trị PA và Go (kcal/mol) của CQAs + HOO• trong pentyl

3.4c

Giá trị IE và Go (kcal/mol) của CQAs + HOO• trong pentyl

Giá trị G≠ (kcal/mol)  (%), kapp, kf, và koverall (M1 s1) của

CQAs + HOO• phản ứng trong nước 51

DANH MỤC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ

Số hiệu

2.1 Sơ đồ phân tích các cơ chế của quá trình dập tắt gốc tự do 27 3.1a Các cấu trúc điển hình của CQAs và năng lƣợng tự do Gibbs

Go( kcal/mol) so với cấu trúc chính 3CQA, 4CQA, 5CQA 31

3.2 Cấu trúc radical tiêu biểu của hợp chất 1, 2, 3 ở vị trí O6’ và O7’ 36 3.3

Giản đồ bề mặt thế năng (PES) của hợp chất 1 (3CQA), 2

(4CQA), 3 (5CQA) (R: reagent; RC: pre-complex; PC:

3.7 Cấu trúc radical tiêu biểu của hợp chất 1, 2, 3 ở vị trí O6’ và O7’

MỞ ĐẦU

1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Việc gia tăng ô nhiễm môi trường làm ảnh hưởng tác động đến sức khỏe con người, trong đó quá trình sản sinh các gốc tự do có thể là nguyên nhân gây nên các bệnh tật trong cơ thể con người Với việc, số lượng gốc tự do tăng cao bất thường

và hàng rào kháng oxy hóa tự nhiên trong cơ thể không kiểm soát được sẽ dẫn đến gây nên những rối loạn các phản ứng và chuỗi phản ứng hóa học trong cơ thể, phá hủy màng tế bào, tiếp đó là các tổn thương như: biến đổi cấu trúc protein, ức chế các men, thay đổi nội tiết tố, kích thích các mầm bệnh và dẫn đến các chứng bệnh:

xơ vữa động mạch, tiểu đường, tai biến, ung thư,….Về mặt sinh học, cơ thể con người đều có khả năng lưu giữ chất kháng oxy hóa (antioxidant) để kháng lại các gốc tự do Tuy nhiên, khi hàm lượng các chất kháng oxy hóa suy giảm thì làm tăng nguy cơ hủy hoại các tế bào Vì vậy việc tìm kiếm và bổ sung các chất kháng oxy hóa vô cùng quan trọng Các chất kháng oxy hóa tự nhiên như hợp chất của một số phenolic acid có khả năng bắt các gốc tự do và ngăn chặn quá trình oxy hóa rất hiệu quả

Phenolic acid là một họ hợp chất hữu cơ trong phân tử chứa nhóm chức phenol và nhóm COOH Nó được tìm thấy trong hầu hết cả các loại thực phẩm có nguồn gốc thực vật và chiếm một phần lớn trong chế độ ăn uống của con người Mức tiêu thụ phenolic acid điển hình hàng ngày ở người được ước tính là khoảng

200 mg, tùy thuộc vào kiểu thức ăn và sở thích [20] Các phenolic acid có thể khác nhau về cấu trúc do sự khác biệt về số lượng và vị trí các nhóm hydroxyl trên vòng thơm Có nhiều phenolic acid khác nhau được tìm thấy trong tự nhiên, và chúng có thể được chia thành hai loại: dẫn xuất axit benzoic, chẳng hạn như gallic acid và các dẫn xuất cinnamic acid, bao gồm caffeic acid và ferulic acid Thực phẩm giàu phenolic acid bao gồm xoài, quả mọng, táo, trái cây họ cam quýt mận, hành tây, trà, cà phê, gạo, ngô,…[14,38,47,50,52]

Phenolic acid Phenolic acid dễ dàng được hấp thụ qua thành ruột và chúng có thể có lợi cho

sức khỏe của con người bởi vì chúng hoạt động như chất kháng oxy hóa ngăn ngừa

tổn thương tế bào do phản ứng với gốc tự do [71] Phenolic acid có thể bảo vệ cơ

thể, giúp cơ thể kháng lại nhiều loại bệnh khác nhau do gốc tự do gây ra [49] Hoạt tính kháng oxy hóa của các phenolic acid chủ yếu dựa trên cơ chế chuyển nguyên

tử hydro (FHT), cho proton sau đó chuyển electron (SPLET) và chuyển electron sau đó chuyển proton (SETPT) [39,40]

Mono caffeoylquinic acid (CQAs) là những phenolic acid tự nhiên quan trọng

và phân bố rộng rãi trong thực vật Các hợp chất này có hoạt tính sinh học cao đặc biệt là hoạt tính kháng oxy hóa, vì vậy chúng được ứng dụng thương mại trong dược phẩm, thực phẩm và mỹ phẩm [84,87]

Tuy nhiên, các nghiên cứu sâu về cơ chế và động học quá trình bắt gốc tự do của một số phenolic acid ví dụ như các mono caffeoylquinic acid (CQAs) vẫn chưa được thực hiện đầy đủ Bên cạnh những nghiên cứu về thực nghiệm, các nghiên cứu tính toán lý thuyết cũng rất quan trọng trong việc đánh giá khả năng bắt gốc tự

do và hoạt tính kháng oxy hóa của các chất Vì vậy, tôi chọn đề tài “Nghiên cứu

cơ chế và động học quá trình bắt gốc tự do của một số phenolic acid bằng phương pháp hóa tính toán” nhằm đánh giá khả năng bắt gốc tự do tiêu biểu như

HOO của một số phenolic acid và qua đó đánh giá hoạt tính kháng oxy hóa của các acid trong môi trường mô phỏng cơ thể

2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

* Mục tiêu chung:

- Nghiên cứu cơ chế và động học phản ứng bắt gốc tự do HOO một số phenolic acid (mono caffeoylquinic acid) trong pha khí và trong môi trường mô phỏng cơ thể bằng phương pháp hóa tính toán; từ đó đánh giá khả năng kháng oxy hóa của các hợp chất

- Đánh giá hoạt tính kháng oxy hóa của các hợp chất nghiên cứu bằng phương pháp hóa tính toán và so sánh với các chất tiêu biểu như Trolox, ascobic acid

3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

- Đối tượng nghiên cứu: Một số phenolic acid cụ thể mono caffeoylquinic acid:

3-O-caffeoylquinic acid (3CQA); 4-3-O-caffeoylquinic acid (4CQA) và caffeoylquinic acid (5CQA) và tính chất lý hóa học

5-O Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu cơ chế, động học của phản ứng bắt gốc tự do

HOO của các CQAs trong pha khí, dung môi pentyl ethanoate và nước (môi trường mô phỏng cơ thể)

4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

- Tổng quan lý thuyết về các phương pháp hóa tính toán

- Tổng quan các bài báo quốc tế và các nguồn tài liệu khác có liên quan đến hệ nghiên cứu

- Phương pháp tính toán hóa học

- Sử dụng phần mềm Gaussian 09, Gaussview 5 và các phần mềm bổ trợ hóa học khác

5 NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU

- Đánh giá được khả năng bắt gốc tự do của các CQAs trong pha khí bằng tính toán nhiệt động và động học

- Đánh giá khả năng bắt gốc tự do của acid trong môi trường mô phỏng cơ thể bằng tính toán nhiệt động và động học

- Đánh giá hoạt tính kháng oxy hóa của các hợp chất nghiên cứu bằng phương pháp hóa tính toán và so sánh với các chất tiêu biểu như Trolox, ascobic acid

- Hoàn thành đúng thời gian, tiến độ và mục tiêu đã đề ra

6 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

- Nghiên cứu cơ chế và động học quá trình bắt gốc tự do (HOO) của một số phenolic acid tự nhiên 3-O-caffeoylquinic acid (3CQA), 4-O-caffeoylquinic acid

(4CQA) và 5-O-caffeoylquinic acid (5CQA) trong pha khí

- Nghiên cứu cơ chế và động học quá trình bắt gốc tự do (HOO) của một số phenolic acid tự nhiên 3-O-caffeoylquinic acid (3CQA), 4-O-caffeoylquinic acid (4CQA) và 5-O-caffeoylquinic acid (5CQA) trong môi trường mô phỏng cơ thể

(water và pentyl ethanoate)

- Đánh giá hoạt tính kháng oxy hóa của các hợp chất nghiên cứu

7 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN ĐỀ TÀI

Khảo sát và đánh giá được khả năng bắt gốc tự do và hoạt tính kháng oxy hóa của phenolic acid như CQAs trong pha khí và môi trường mô phỏng cơ thể; từ

đó định hướng quá trình sử dụng các hợp chất này vào thực tiễn

8 CÂU TRÖC LUẬN VĂN

Ngoài phần mở đầu , kí hiệu các chữ viết tắt, danh mục các bảng, hình vẽ, sơ đồ, kết luận và kiến nghị, tài liệu tham khảo, danh mục công trình khoa học đã công bố, phụ lục Luận văn được chia làm các chương như sau :

Chương 1 : Tổng quan về hệ chất nghiên cứu

Chương 2 : Phương pháp nghiên cứu

Chương 3 : Kết quả và thảo luận

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ HỆ CHẤT NGHIÊN CỨU

1.1 Một số khái niệm

1.1.1 Chất chống oxy hóa

Chất chống oxy hóa là loại hóa chất giúp ngăn chặn hoặc làm chậm quá trình oxy hóa chất khác Đối với sinh vật, chất chống oxy hóa ngăn quá trình tạo các gốc tự do phá hủy tế bào bằng cách khử đi các gốc tự do, kìm hãm sự oxy hóa Các chất chống oxy hóa như là vitamin E, vitamin C và các khoáng chất như Selen được được vào chế độ ăn uống của chúng ta

tự do, cho đến khi không còn tác nhân hoặc những gốc tự do hoàn toàn bị phá huỷ Việc tồn tại lượng lớn các gốc tự do trong cơ thể có thể là nguyên nhân gây nên các bệnh như ung thư [24]

1.1.3 Năng lượng liên kết (BDE)

Năng lượng phân ly liên kết (BDE) là năng lượng cần thiết để phá vỡ một liên kết hóa học tạo thành các gốc tự do Năng lượng phân ly liên kết càng lớn thì liên kết càng khó bị phá vỡ

1.1.4 Ái lực proton (PA)

Ái lực proton (PA) là năng lượng tối thiểu cần thiết để tách một proton ra khỏi phân tử Ái lực proton càng lớn thì càng khó tách proton ra khỏi phân tử

1.1.5 Năng lượng ion hóa (IE)

Năng lượng ion hóa (IE) là năng lượng tối thiểu cần để tách một electron ra khỏi phân tử ở trạng thái cơ bản Năng lượng ion hóa càng lớn thì electron càng khó

bị tách ra khỏi phân tử

1.2 Tổng quan về hợp chất phenolic acid tự nhiên và mono caffeoylquinic acid

1.2.1 Giới thiệu về mono caffeoylquinic acid

Phenolic acid là một họ hợp chất hữu cơ trong phân tử chứa nhóm chức phenol và nhóm COOH Nó được tìm thấy trong hầu hết cả các loại thực phẩm có nguồn gốc thực vật và chiếm một phần lớn trong chế độ ăn uống của con người Mức tiêu thụ phenolic acid điển hình hàng ngày ở người được ước tính là khoảng

200 mg, tùy thuộc vào kiểu thức ăn và sở thích [73] Phenolic acid chiếm 30%

trong các polyphenol, các nghiên cứu gần đây cho thấy lợi ích tiềm tàng của phenolic acid mang lại như là chất chống oxy hóa chống lại các bệnh như ung thư, đái tháo đường, tăng huyết áp, Phenolic acid có thể được chia thành hai nhóm

chính, hydroxybenzoic acid và hydroxycinnamic acid Về mặt hóa học, các hợp

chất cacboxylic acid này có ít nhất một chất thơm vòng trong đó ít nhất một hydro được thế bởi một nhóm hydroxyl [37]

Mono caffeoylquinic acid (CQAs) là những phenolic acid tự nhiên quan trọng

và phân bố rộng rãi trong thực vật CQAs được coi là có lợi cho sức khỏe con người Các hợp chất này có hoạt tính sinh học cao đặc biệt là hoạt tính kháng oxy hóa, vì vậy chúng được ứng dụng thương mại trong dược phẩm, thực phẩm và mỹ phẩm [84,87].

CQAs là este của axit caffeic và axit quinic, được phát hiện vào năm 1932, chúng thường tồn tại dưới dạng 3-O-caffeoylquinic acid (3CQA) hay là neochlorogenic acid, 4-O-caffeoylquinic acid (4CQA) hay cryptochlorogenic acid

và 5-O-caffeoylquinic acid (5CQA) hoặc axit chlorogenic [87]

1.2.2 Tính chất của mono caffeoylquinic acid

Các hợp chất CQAs là các polyphenol, do đó có khả năng hấp thụ ánh sáng trong vùng tử ngoại – khả kiến (UV - Vis) Tuy nhiên, CQAs khá nhảy cảm với ánh sáng và không ổn định về mặt hóa học

Đặc tính bảo vệ thực vật: CQAs thường tham gia chống lại các bức xạ tia cực tím hoặc chống lại sự xâm nhập của mầm bệnh Sự chuyển hóa CQAs không chỉ có tác dụng bảo vệ cơ chế chống lại các stress sinh học và phi sinh học mà còn góp phần vào sự sinh trưởng và phát triển bình thường của cây trồng [11]

Độ hòa tan: CQAs thường hòa tan trong các dung môi phân cực, khả năng hòa tan trong nước tăng lên theo tùy số lượng nhóm hydroxyl Mỗi phân tử mono có năm liên kết đôi liên hợp, các liên kết liên hợp này có vai trò ổn định các gốc tự do bằng cộng hưởng nên nó có khả năng chi phối hoạt tính sinh học của chúng Và việc CQAs có liên kết đôi liên hợp giải thích được CQAs có mức độ este hóa cao hơn và

có khả năng giảm stress oxy hóa cao hơn bằng cách loại bỏ gốc tự do

Cấu trúc hóa học: CQAs bao gồm axit quinic ((1S, 3R, 4S, tetrahydroxylcyclohexane-1-carboxylic acid) được acyl hóa với một đến bốn gốc

5R)-1,3,4,5-caffeic acid Caffeic acid sở hữu bốn lập chất lập thể (C1, 3, 4, 5) Mỗi vị trí trong

số này được thay thế bằng caffeic acid bao gồm monoCQA, diCQA, triCQA và tetraCQA [4]

Tính axit: Các CQAs là các phenolic acid, có khả năng phân li proton ở nhóm chức COOH và chức OH Vì vậy trong môi trường nước, các acid CQAs có thể tồn tại các trạng thái khác nhau (trung hòa và anion) Đối với 3-O-caffeoylquinic acid có giá trị pKa1 = 3,95; 4-O-caffeoylquinic acid giá trị pKa1 = 4,14 và 5-O-caffeoylquinic acid có giá trị pKa1 = 3,95 Trong khi đó giá trị pKa2của 3 hợp chất có giá trị nằm trong khoảng 7,97 đến 8,22 Và với giá trị pka3 nằm trong khoảng 12,27 đến 12,59 [87]

1.2.3 Hoạt tính sinh học

Hợp chất phenolic acid thường được đưa vào chế độ ăn uống của con người

và phần lớn được nghiên cứu hoạt tính sinh học của chúng như chất chống oxy hóa, chất chống ung thư, đặc tính kháng khuẩn và nhiều đặc tính khác Ngoài tác dụng cầm máu, phenolic acid còn có khả năng chống lại tế bào ung thư tuyến tuyền liệt hay nó còn là một ứng cử viên điều trị khối u não ngăn chặn khả năng sống sót của

tế bào, xâm lấn và hình thành các tế bào u thần kinh có ở con người [4] Ở một nghiên cứu khác, phenolic acid cũng có thể ngăn chặn tế bào ung thư cổ tử cung Hela và ngăn chặn chống lại các dòng tế bào ung thư đại tràng, và nó còn có tác dụng chống thấp khớp, giảm đau, hạ sốt, chống viêm và sát trùng Ngoài ra một số phenolic acid cũng có hoạt tính chống sán và tẩy giun sán, đồng thời ngăn chặn quá trình xơ hóa gan trong tổn thương gan mãn tính [37] Trong hợp chất phenolic acid thì caffeic acid một trong những cinnamic acid tự nhiên nổi bật nhất được biết có tác dụng ngăn chặn quá trình sinh tổng hợp leukotrienes, các thành phần liên quan đến điều hòa miễn dịch, bệnh hen suyễn và dị ứng [4]

CQAs được phân bố khá rộng rãi trong đời sống con người nên nó có vai trò quan trọng đối với sức khỏe của con người và được tìm thấy trong các thành phần trong chế độ ăn uông được chú ý ở những năm gần đây Theo các nghiên cứu dịch

tễ học, hấp thụ các CQAs sẽ giảm được nguy cơ mắc các bệnh tim mạch ngăn ngừa được bệnh ung thư [4] CQAs có nhiều đặc tính sinh học bao gồm kháng khuẩn, chống oxy hóa, chống tăng đường huyết, bảo vệ tế bào gan và các đặc tính chống đột biến Chúng cũng chống lại virus herpes simplex ở người, virus adeno, SARS và AIV( H5N1) [16] CQAs đã được nghiên cứu rộng rãi như một dược phẩm dinh dưỡng để điều trị hội chứng chuyển hóa và các rối loạn liên quan như đái tháo đường, béo phì, rối loạn lipid máu và tăng huyết áp với một số kết quả được điều tra khá tốt Có ý kiến cho rằng CQAs làm giảm rủi ro phát triển bệnh tiểu đường loại 2 bằng cách kích hoạt adenosine monophosphate kinase (AMPK), trong đó AMPK đóng vai trò là chuyển đổi giữa chi tiêu ATP và sản xuất ATP [72] Tuy nhiên, hiện

nay vẫn còn một số tranh cãi về hoạt tính sinh học của phenolic acid cũng như CQAs sau quá trình chuyển hóa Sau khi ăn vào thì các phân tử được chuyển hóa và biến đổi các chất chuyển hóa bị methyl hóa, glu-coronated và sunfat hóa Phản ứng liên hợp Glucuronidated và sunfat hóa tác động đáng kể đến hoạt tính sinh học của phenolic acid Những thay đổi trong cấu trúc của nó có thể làm tăng lên hoặc giảm xuống hoạt tính sinh học của CQAs ban đầu[67]

CQAs được tìm thấy trong thành phần đặc trưng của quả Xanthium

strumarium L.Asteraceae một loại quả đã được sử dụng để điều trị nhiều bệnh trong

y học dân gian Trung Quốc, bao gồm viêm mũi dị ứng, viêm tai giữa, viêm khớp, ozena,…[66] Các triệu chứng của viêm mũi dị ứng (AR) đặc trưng là hắt hơi, sổ mũi, chảy nước mũi và nghẹt mũi, có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến cuộc sống hằng ngày của bệnh nhân AR và dẫn đến đau đầu, khó chịu, giảm cảm xúc và giảm chất lượng giấc ngủ cũng như hiệu suất học tập và công việc [45] Hiện nay, bên cạnh việc tránh chất gây dị ứng, người ta coi thuốc kháng histamine bằng đường uống là phương pháp điều trị AR hiệu quả nhất Tuy nhiên, các thuốc kháng histamine hiện có có thể gây ra một số tác dụng phụ khó chịu chẳng hạn như nhức đầu, buồn ngủ, khát nước, mệt mỏi và thậm chí cả tác dụng phụ về tim mạch Hơn nữa, cũng có những phương pháp điều trị AR khác chẳng hạn như corticosteroid, thuốc đối kháng thụ thể leukotriene và liệu pháp miễn dịch dị ứng Tuy nhiên những phương pháp điều trị được đề cập này rất tốn kém hoặc cũng có một số tác dụng phụ không mong muốn [80] Do đó, cần phải tìm ra các loại thuốc đáng tin cậy, kinh tế hơn, ít tác dụng phụ hơn để điều trị AR Do đó, như một phần trong quá

trình tiếp tục nghiên cứu về quả X Strumarium chúng tôi nhằm mục đích nghiên

cứu tác dụng chống viêm mũi dị ứng của caffeoylquinic acid (CQAs) từ quả X strumarium (XSF) ở động vật gặm nhấm [35] Sử dụng các xét nghiệm HPLC kết hợp với các chất chuẩn tham chiếu CQAs được xác định là thành phần chiếm ưu thế Hoạt tính chống dị ứng của CQAs được đánh giá bằng xét nghiệm sốc phản vệ

ở da thụ động và xét nghiệm Schultz-Dale Thử nghiệm phù tai do dimethylbenzen gây ra đã được thực hiện để đánh giá tác dụng chống viêm của nó Sau đó, mô hình viêm mũi dị ứng ở chuột được thiết lập để đánh giá tác dụng điều trị của CQAs đối với bệnh viêm mũi dị ứng với các chỉ số sau: điểm số triệu chứng viêm mũi dị ứng, nồng độ cytokine gây viêm trong huyết thanh, kiểm tra mô bệnh học và giải phóng histamine Cung cấp cơ sở khoa học cho việc sử dụng XSF trên lâm sàng để điều trị viêm mũi dị ứng (AR) trong tương lai Xét nghiệm sốc phản vệ qua da thụ động (PCA) và xét nghiệm Schulty-Dale (SDT) là hai trong số những mô hình đơn giản

và được sử dụng thường xuyên nhất để tìm kiếm các loại thuốc ứng cử viên chống

dị ứng tiềm năng [22] Trong các kết quả hiện tại của chúng tôi, XSF ở tất cả các liều thử nghiệm nồng độ đều cho thấy tác dụng ức chế đáng kể chống lại các phản ứng dị ứng do PCA và SDT gây ra, điều này cho thấy CQAs trong XSF là một chất

chống dị ứng tiềm năng để điều trị AR Được biết, các triệu chứng chính của AR ở người là hắt hơi, ngứa và phù niêm mạc,…[44] và mô hình chuột AR do ovoalbumin gây ra là một trong những công cụ được sử dụng nhiều nhất để nghiên cứu tác dụng điều trị của các loại thuốc do các triệu chứng dị ứng mũi tương tự của

nó với bệnh nhân AR Phản ứng miễn dịch liên quan đến AR có thể được chia thành phản ứng ở giai đoạn đầu và phản ứng ở giai đoạn cuối Các triệu chứng điển hình của phản ứng giai đoạn đầu bao gồm hắt hơi, tiết dịch và nghẹt mũi, gây ra bởi histamine được giải phóng từ tế bào mast niêm mạc mũi được kích hoạt bởi IgE hoặc các tế bào viêm khác Điều thú vị là kết quả hiện tại của chúng tôi cho thấy rằng trong CQAs trong XSF rõ ràng có thể làm giảm điểm triệu chứng AR của chuột AR và ức chế sự giải phóng histamine trong tế bào có nguồn gốc từ tủy xương (BMMC) điều này cho thấy XSF là một tác nhân hiệu quả có thể làm giảm bớt triệu chứng AR là tình trạng viêm niêm mạc mũi và có liên quan chặt chẽ đến phản ứng miễn dịch qua trung gian IgE tương ứng với các chất gây dị ứng cụ thể như phấn hoa, mạt bụi, bào tử nấm, lông động vật Do đó, IgE đóng một vai trò quan trọng trong sinh bệnh học của AR và các loại thuốc nhắm vào IgE với ít tác dụng phụ hơn là những tác nhân lý tưởng để điều trị AR [2] Hơn nữa, một số cytokine gây viêm được tìm thấy gần giống với các phản ứng dị ứng và làm trầm trọng thêm tình trạng viêm của AR, bao gồm IL-1, IL-4 cũng như IL-5 trong khi IFN- là một cytokine hữu ích để kiểm soát tình trạng viêm dị ứng AR Kết quả nghiên cứu hiện tại của chúng tôi cho thấy CQAs trong XSF làm giảm đáng kể nồng độ IgE, IL-1, IL-4 và IL-5 trong huyết thanh của chuột AR, đồng thời làm tăng nồng độ IFN- trong huyết thanh [43] Ngoài ra, kết quả bệnh học cũng cho thấy CQAs trong XSF có thể làm giảm các phản ứng viêm ở niêm mạc mũi của chuột

AR và chuột thử nghiệm bị phù nề do dimethylbenzen gây ra cũng cho thấy XSF có hoạt tính chống viêm tiềm năng Tóm lại, kết quả của chúng tôi đã chứng minh rằng

CQAs từ trái cây X.strumarium (XSF) có tác dụng chống viêm mũi dị ứng làm giảm

bớt các phản ứng dị ứng và viêm của chuột AR in vivo và có thể được sử dụng để phòng ngừa hoặc điều trị bệnh hiệu quả và an toàn tác nhân điều trị AR [66]

Một nghiên cứu ở Trung Quốc, CQAs được biết đến trong cải thiện tình trạng tổn thương tế bào gan do stress oxy hóa thông qua trung gian Nrf2 Căng thẳng oxy hóa được cho là gây ra nhiều loại bệnh bao gồm bệnh tim, ung thư, bệnh mãn tính viêm và viêm xương khớp, [57] Các loại phản ứng oxy hóa quá mức (ROS) có thể ảnh hưởng khả năng thu hồi chất chống oxy hóa trong tế bào và gây ra tổn thương oxy hóa đối với DNA, lipid và protein cũng như tổn thương tế bào Hệ thống phòng thủ chống oxy hóa bảo vệ tế bào khỏi các tổn thương đáng kể do stress oxy hóa gây ra, chủ yếu bằng cách kích thích các enzyme giải độc giai đoạn II Yếu

tố 2 liên quan đến NF-E2 (Nrf2) là dây kéo leucine cơ bản (bZIP) protein điều chỉnh protein chống oxy hóa bảo vệ chống lại stress oxy hóa gây ra bởi chấn thương và

viêm Nhiều nghiên cứu đã chứng minh rằng Nrf2 là một cơ quan điều chỉnh chính của hệ thống phòng thủ chống oxy hóa bởi vì nó điều chỉnh sự của một số chức năng giải độc hoặc chống oxy hóa enzyme Trong điều kiện bình thường, Nrf2 được giữ trong phức hợp, liên kết với Keap1 Keap1 đóng vai trò thúc đẩy sự thoái hóa Nrf2 Một protein tiếp hợp chất cho Cullin3/ Protein hộp RING 1 ubiquitin ligase thường nhắm mục tiêu Nrf2 cho khả năng phổ biến và suy thoái nhưng mất khả năng này trong phản ứng với các chất điện di và chất oxy hóa [8] Ngoài ra, tác giả Shin và cộng sự đã ghi nhận sự kích hoạt Nrf2 cần thiết cho quá trình tái tạo gan thông qua giảm stress oxy hóa và tăng sinh tế bào gan Nó đã được chứng minh rõ ràng rằng trong các tế bào và mô được bảo vệ bởi kích hoạt Nrf2 để tránh các tổn thương oxy hóa gây ra Là một bậc thầy về điều chỉnh hệ thống chống oxy hóa, Nrf2 điều chỉnh lại sự đa dạng của các enzyme pha II khử độc và chống oxy hóa Nrf2 là yếu tố phiên mã chính giúp giải quyết căng thẳng oxy hóa, điều chỉnh sự biểu hiện đa dạng của các enzyme chống oxy hóa [93] Cùng với các phân tử của

nó, các protein tương tác với các phân tử điều hòa con đường truyền tín hiệu Nrf2 Nrf2 là con đường bảo vệ và sinh tồn tế bào quan trọng nhất chống lại tổn thương oxy hóa và chất độc Do đó, Nrf2 được coi là mục tiêu điều trị đầy hứa hẹn trong việc ngăn ngừa và điều trị các bệnh gan do stress oxy hóa gây ra Trong nghiên cứu này, CQAs đã làm tăng khả năng chuyển vị hạt nhân của Nrf2 dẫn đến tăng cường phiên mã các mục tiêu hạ nguồn của nó bao gồm GCL, HO-1, NQO-1 và Sesn2 trong tế bào gan [101] Kích hoạt Nrf2 bằng CQAs đã được xác minh bằng chất ức chế Nrf2 và tế bào Nrf2 KO MEF Sự thiếu hụt Nrf2 đã loại bỏ hoàn toàn biểu hiện HO-1 và GCL do CQAs gây ra Hơn nữa, nghiên cứu này đã chứng minh rằng CQAs làm tăng quá trình phosphoryl hóa Nrf2, đi kèm với quá trình phos-phoryl hóa p38, AMPK và PKCd Ngoài ra, sự biểu hiện gen qua trung gian IS bị ức chế bởi các chất ức chế hóa học cụ thể của P38, AMPK và PKCd điều này đã khẳng định vai trò của kinase ngược dòng trong việc kích hoạt Nrf2 bằng CQAs Trong nghiên cứu hiện tại, chúng tôi đã nghiên cứu tác dụng in vitro của CQAs đối với tế bào gan người được nuôi cấy Kết hợp lại với nhau, kết quả của chúng tôi chứng minh rằng với tư cách là một chất kích hoạt Nrf2 mới CQAs có thể là một ứng cử viên đầy triển vọng chống lại tổn thương gan qua do stress oxy hóa gây ra Dựa trên kết quả của nghiên cứu hiện tại, cần có những nỗ lực phát huy để kiểm tra CQAs như một phương pháp điều trị tiềm năng đối với bệnh gan in vivo và ở người [19]

Trong một nghiên cứu khác, người ta đã tìm thấy một thỏa thuận giữa nghiên cứu in vivo và in vitro về đặc tính bảo vệ thần kinh của CQAs ở C Asiatica, CQAs được tìm thấy để làm phục hồi sự suy giảm nhận thức ở chuột 5XFAD một mô hình bệnh Alzheimer xuất hiện khá nhiều hiện nay [58] Bệnh Alzheimer là một căn bệnh gây ra tình trạng giảm sút trí nhớ, mất khả năng nhận thức một chứng rối loạn thoái hóa thần kinh, được đặc trưng bởi sự tổng hợp 42 amyloid -protein (A -42) A -

42 oligome, một chất trung gian của các khối tổng hợp, gây mất trí nhớ và nhiễm độc khớp thần kinh Cấu trúc của các dạng kết tụ A đóng vai trò tối quan trọng trong hiểu biết về cơ chế bệnh Alzheimer Trong số các oligomer bậc thấp của A , trimer, tetramer, hexamer và dodecamer A -42 có độc tính thần kinh cao hơn so với các dạng kết tụ khác của A [83] CQAs, một phenylpropanoid được tìm thấy rộng rãi trong các nguồn tự nhiên bao gồm cả thực phẩm cho thấy hoạt động sinh học khác nhau như khả năng chống oxy hóa Trước đây, nhóm của chúng tôi đã báo cáo rằng CQAs đã cứu sống tình trạng suy giảm nhận thức ở những con chuột dễ bị lão hóa nhanh Tuy nhiên, mối quan hệ cấu trúc hoạt tính của các dẫn xuất CQAs đối với sự kết tụ và độc tính thần kinh của A -42 vẫn khó nắm bắt Để đánh giá đặc tính chống amyloidogen của các hợp chất liên quan đến CQAs đối với bệnh Alzheimer, chúng tôi đã kiểm tra tác động của CQAs và các dẫn xuất của nó đối với

sự kết tập và độc tính thần kinh của A -42 Đặc biệt là axit 4,5-di-O-caffeoylquinic (4,5-di-CQA) và axit 3,4,5-tri-O-caffeoylquinic (3,4,5- tri-CQA) ức chế mạnh mẽ

sự tổng hợp A -42 theo cách phụ thuộc vào liều lượng [5] Các nghiên cứu về mối quan hệ giữa cấu trúc và hoạt động cho thấy nhóm caffeoyl trong CQAs rất cần thiết cho hoạt động ức chế.Kết quả nghiên cứu in vivo phù hợp với nghiên cứu in vitro nơi tác dụng bảo vệ thần kinh của CQAs chống lại độc tính amyloid-beta A -

42 cũng như với nghiên cứu của họ cho thấy tác dụng có lợi của các hợp chất CQAs đối với sự hình thành đuôi gai và mật độ tế bào thần kinh sơ cấp CQAs được phát hiện là chất tích cực nhất trong việc bảo vệ tế bào MC65 và SH-SY5Y do A gây ra [1] Phát hiện họ cũng phù hợp với các báo cáo khác cho thấy CQAs cải thiện trí nhớ và nhận thức trong các mô hình lão hóa của loài gặm nhấm [59] Những dữ liệu này cho thấy CQAs có liên quan đến việc bảo vệ thần kinh được quan sát ở C Asiatica Với những phát hiện này, CQAs được xem có vai trò trong việc nhận thức cải thiện trí nhớ [4]

Trong một nghiên cứu khác, người ta đã nghiên cứu tác dụng của axit caffeoylquinic (CQA) trong việc ngăn ngừa giảm viêm ruột ở cơ thể người, đối với

5-sự tiết interleukin IL-8 do H2O2 hoặc TNF-R gây ra, một chemokine gây viêm trung ương tham gia vào cơ chế sinh học của bệnh viêm ruột, trong tế bào biểu mô ruột Caco-2 của con người Một lượng lớn CQAs có trong đồ uống cà phê, quả việt quất, táo, rượu táo và một số loại rau CQAs làm giảm tổn thương DNA và ức chế quá trình oxy hóa và peroxy hóa của lipoprotein mật độ thấp trong ống nghiệm, cho thấy lợi ích của nó trong việc ngăn ngừa bệnh tim mạch In vivo, CQAs trong chế độ ăn uống làm giảm tỷ lệ gây ung thư ở ruột kết, gan và lưỡi ở mô hình động vật bị ung thư CQAs cũng cho thấy tác dụng ức chế sự phát triển khối u trên da chuột do hóa chất gây ra Những tác dụng bảo vệ này của CQAs chống lại chất gây ung thư hóa học có thể là do đặc tính chống oxy hóa và chống viêm của nó Một nghiên cứu gần đây trên dòng tế bào ung thư phổi ở người A549 đã tiết lộ rằng CQAs tăng điều

chỉnh các enzyme chống oxy hóa tế bào và ức chế hoạt hóa NF-κB, AP-1 và MAPK qua trung gian ROS Đặc tính sinh học của CQAs trong chế độ ăn ở động vật và con người phụ thuộc vào dược động học của nó và đặc biệt là sự hấp thu, chuyển hóa, phân phối và bài tiết Sau khi các tế bào đã được xử lý trước và đồng thời bằng CQAs, sự tiết quá mức IL-8 và biểu hiện quá mức mRNA của nó do H2O2 gây ra đã

bị ức chế đáng kể phụ thuộc vào liều trong khoảng 0,25–2,00 mmol/ L CQAs đều

ức chế sự tiết IL-8 do TNF-R gây ra Caffeic acid ở nồng độ 2,00 mmol/l có thể ngăn chặn hoàn toàn sự bài tiết quá mức H2O2 hoặc TNF-R gây ra của IL-8 trong tế bào Caco-2 Tuy nhiên, CQAs không ngăn chặn sự gia tăng biểu hiện IL-8 mRNA

do TNF-R gây ra, cho thấy rằng các cơ chế ức chế là khác nhau giữa các mô hình sản xuất IL-8 do TNF-R gây ra và do H2O2 gây ra Trong các tế bào Caco-2 được điều trị với TNF- đại diện cho mô hình điều trị viêm ruột bằng benzoic acid hoặc 3-phenylpropionic acid Kết quả là làm giảm sản xuất cytokine interleukin-8 (IL-8) Viêm ruột có thể dẫn đến viêm toàn thân do mất chức năng hàng rào biểu mô liên quan đến viêm ruột, CQAs có tác dụng tại chỗ có thể phát huy tác dụng chống viêm toàn thân mà không bị hấp thu Ngược lại, sự hấp thu của các chuyển hóa CQAs cao hơn so với polyphenol gốc được cho là có tác dụng chống viêm trong các mô cơ quan bằng cách ức chế tương tự con đường NF-kB giải phóng IL-8 và các cytokines khác Những kết quả này cho thấy thói quen uống cà phê và ăn trái cây có hàm lượng CQAs cao có thể có lợi cho con người trong việc ngăn ngừa nguồn gốc của bệnh viêm ruột [99]

Trong các hợp chất của dẫn xuất caffeoylquinic acid thì người ta tìm thấy

Actisô có trong CQAs Actisô thuộc họ Asteraceae được trồng phổ biến nhiều nơi

trên thế giới với quy mô và sản lượng lớn Các nghiên cứu in vitro, in vivo thử

nghiệm lâm sàng cũng đã cho thấy các tác dụng đáng chú ý của Actisô gồm hỗ trợ

tiêu hóa, hạ lipid máu, bảo vệ tim mạch, bảo vệ gan, chống oxy hóa [92] Các tác

dụng sinh học này chủ yếu là do các dẫn xuất CQAs Actisô rất giàu các hợp chất

phenol với hàm lượng polyphenol toàn phần trong lá nhiều hơn trong hoa đầu

Lá và hoa đầu Actisô có thành phần chính là các acid mono-CQA (mono-caffeoyl quinic acid) (0,48-4,24% khối lượng trên dược liệu khô), kế đến là di-CQA (0,03-0,52%) [51] Nghiên cứu tác dụng bảo vệ gan của dịch chiết ethanol (70%) của dịch chiết lá Actisô ALE (300 mg/kg), silymarin (200 mg/kg) và ALE (300 mg/kg) + silymarin (200 mg/kg) cho thấy CQAs trong ALE làm giảm đáng kể trọng lượng gan và men gan Sự kết hợp giữa hai loại thuốc giúp làm giảm tổn thương gan và bình thường hóa cấu trúc mô học của gan CQAs trong ALE (300 mg kg) cũng làm giảm chỉ số men gan ALT, AST và ALP xuống mức bình thường trên mô hình chuột bị nhiễm độc chì và mô hình chuột bị tổn thương gan do CCl4 với liều sử dụng là 1,5 g kg 2 tuần Hơn nữa, kết quả cũng cho thấy hàm lượng MDA giảm, superoxid dismutase (SOD) và catalase (CAT) tăng đáng kể [21] Cơ chế được

chứng minh là do ALE làm giảm mức độ phân mảnh DNA, p53và caspase 3 đáng

kể nên giúp sửa chữa tổn thương DNA đối với độc tính gan do CCl4 gây ra Tác động bảo vệ gan chống lại độc tính CCl4 của cynarin, caffeic acid và cynarosid có trong ALE cũng đã được báo cáo Trong đó, cynarin thể hiện tác động ở liều 3mg ml (giảm 19% GOT 28% GPT so với nhóm chứng) Ở liều thấp hơn (0,01 và 0,1 mg ml) chỉ giảm GOT nhưng GPT không bị ảnh hưởng Các tác động của cynarin và caffeic acid được cho là do hoạt tính chống oxy hóa của chúng, ngăn cản quá trình oxy hóa phospholipid trên màng tế bào gan do CCl4 Tác động bảo vệ gan của caffeic acid ở liều 1mg ml (giảm 22% GOT/35% GPT) Cuối cùng, cynarosid giúp làm giảm GOT ở liều 0,01 mg ml (thấp hơn 16% so với nhóm chứng) Nghiên cứu liên quan cấu trúc của các dẫn xuất CQAs đối với tác động bảo vệ gan cũng đã được chứng minh cho thấy nhóm caffeoyl có vai trò quan trọng và không có mối tương quan với vị trí gắn của nhóm caffeoyl trên khung quinic acid [91] Tác dụng lợi mật lưu lượng mật được gia tăng đáng kể (p < 0,001) ở chuột Wistar sau khi điều trị ngắn ngày bằng ALE với liều 200 và 400 mg kg so với nhóm chứng Độ pH của dịch mật có sự khác biệt đáng kể (p < 0,01) giữa các nhóm chứng so với nhóm điều trị bằng dehydrocholic (DHCA) và ALE (400 mg kg) Nồng độ acid mật tăng đáng kể sau khi chuột được điều trị ngắn ngày và dài ngày với ALE Nói chung, hiệu quả tăng tiết acid mật do ALE gây ra rõ rệt hơn nhiều so với hiệu quả của DHCA Bên cạnh đó, Preziosi và cộng sự đã cho thấy, cynarin giúp lợi mật phụ thuộc liều Trong đó, cynarin (15-30 mg/kg) làm tăng bài tiết mật tương tự như khi dùng Na-dehydrocholat với liều tương đương Ở liều cao hơn của cynarin (75 - 100

mg kg), làm tăng sự bài tiết mật cao hơn 130%, và do đó làm gia tăng đào thải cholesterol trong mật [69] Tác dụng trên tim mạch ALE (100μg ml) thu được từ lắc phân bố với ethyl acetat - butanol (2:1) được chứng minh làm tăng sản sinh nitric oxid (NO) dẫn đến làm giãn mạch máu ở các tế bào nội mô động mạch Thử nghiệm cũng chứng minh rằng,luteolin và cynarosid (3- 30 μM) có tác dụng làm tăng hoạt tính của eNOS trong tế bào EA.hy 926 người được nuôi cấy Sự điều hòa tổng hợp eNOS này có liên quan đến việc giảm hoạt hóa tiểu cầu, cải thiện chức năng nội mô, tăng lưu lượng máu não và ngăn ngừa đột quỵ Tuy nhiên, việc sản sinh quá nhiều NO bởi iNOS có thể dẫn đến độc tế bào góp phần tăng phản ứng viêm, giảm khả năng co bóp và giảm tính đáp ứng của cơ tim với các tác nhân β-adrenergic Các sesquiterpen lacton (cynaropicrin và grosheimin) được chứng minh

có tác dụng ức chế biểu hiện iNOS mạnh với IC50 = 1,2 và 3,5 μM Ngoài ra ALE

đã được chứng minh làm giảm mức cholesterol huyết tương ở chuột hamster có chế

độ ăn chứa CQAs trong ALE (4,5 g/kg) trong 42 ngày theo cơ chế liên quan đến việc tăng tiết acid mật trong phân và sterol trung tính Trong đó,ở chuột đực và cái đều có cholesterol toàn phần thấp hơn đáng kể (15%), cholesterol LDL (30%) và triglycerid (15 –22%) so với nhóm chứng Acid mật toàn phần và sterol trung tính tăng đáng kể (50% và 53%) trong mẫu phân của con đực; 82,4% và 25% ở con cái

so với nhóm chứng Nghiên cứu cũng chứng minh luteolin và cynarosid có vai trò quan trọng cho tác động ức chế cholesterol máu và làm giảm đáng kể ROS do LDL gây ra ở 20 hoặc 50 mM Ngoài ra, luteolin cũng ngăn chặn hiệu quả tác động của insulin đối với quá trình sinh tổng hợp cholesterol [54] Tác dụng trên hệ tiêu hóa trên mô hình in vivo, ALE với liều 125 - 500 mg kg được chứng minh có khả năng chống lại tác hại của ethanol trên hệ tiêu hóa Mặt khác, ở liều 1000 - 2000 mg/kg Actisô có thể ngăn cản tổn thương niêm mạc dạ dày do stress oxy hóa gây

ra Cynarin trong Actisô giúp tăng tiết mật, trợ tiêu hóa, tăng cảm giác thèm ăn CQAs trong ALE có hiệu quả làm giảm các triệu chứng rối loạn dạ dày - ruột như khó tiêu, trướng bụng, buồn nôn, đau bụng Đặc biệt phần dịch chiết cho thấy có hiệu quả nhất (IC50 0,49 - 1,77 mg ml) Thành phần có hoạt tính được xác định là sesquiterpen lacton cynaropicrin (IC50 là 0,049 - 0,086 mg ml) mạnh hơn 14 lần so với phần dịch chiết dichloromethan toàn phần và có hiệu lực tương tự với

papaverin Kết quả này đã minh chứng cho việc sử dụng phổ biến Actisô để điều trị

rối loạn tiêu hóa, và khuyến khích các nghiên cứu mới về hợp chất này, nhằm thu được các chất chống co thắt mới [27] Tác dụng kháng viêm trên mô hình in vitro, ALE có khả năng ức chế AKR1B1 (enzym thuộc họ aldo-keto reductase) nên có hoạt tính kháng viêm với IC50 = 5,122 µg ml (chứng dương quercetin IC50 = 4,473 µg/ml) CQAs trong ALE(400 mg/kg) làm giảm phù nề 17,3% trong 1 giờ đầu tiên (𝑝 < 0,001) so với nhóm dùng indomethacin và ức chế viêm 44,27% so với nhóm chứng Sau năm giờ điều trị, tỉ lệ này tăng lên 735%và 832% Tỷ lệ fibrinogen giảm đáng kể (𝑝 < 0,01) ở nhóm dùng indomethacin (16,55%) và nhóm dùng ALE (22,90%) so với nhóm không dùng ALE Mức CRP (C-reactive protein)

ở 2 nhóm này cũng giảm đáng kể (𝑝 < 0,001) tương ứng là 60,86% và 34,23% so với nhóm chứng bệnh lý Những kết quả này cho thấy, dịch chiết ethanol của á Actisô có hiệu quả mạnh mẽ tương tự như indomethacin Tác dụng này được cho là

do luteolin có hoạt tính ức chế sự thành lập COX-2, PGE2, lipopolysaccharid (LPS), xanthin oxidase, lipoxygenase, và TNF-α [36] Tác dụng kháng khối u các polyphenol trong Actisô được chứng minh về tác động ức chế sự di căn của tế bào ung thư Sau 24 giờ, dịch chiết ALE (800 μM) làm chết khoảng 50% tế bào ung thư tuyến tiền liệt và hơn 50% tế bào ung thư vú, buồng trứng, phổi, não, xương và tế bào bạch cầu Tế bào ung thư đại tràng và dạ dày đề kháng cao hơn, lượng tế bào

chết dưới 50% Tuy nhiên, với liều cao của dịch chiết Actisô (1200 μM), độc tính tế

bào thể hiện ở tất cả các dòng tế bào ung thư được thử nghiệm Ngoài ra, ALE (6 μg/ml và 12 μg/ml) ức chế sự di căn của dòng tế bào u trung biểu mô màng phổi ác tính tương tự như pemetrexed [70] Đáng chú ý, dạng bào chế nano bạc (AgNP) từ cao chiết lá Actisô có tác dụng kháng dòng tế bào ung thư vú (MCF7) mạnh hơn dạng thông thường, theo cơ chế làm giảm sự di chuyển của tế bào, tăng biểu hiện của Bax, ức chế BCl-2, điều hòa quá trình apoptosis của ty thể Tương tự, AgNP

từ cao chiết hoa Actisô cũng có khả năng gây độc tế bào ung thư mạnh hơn so với

dạng bào chế thông thường trên dòng tế bào ung thư tuyến tiền liệt (PC-3) và ung thư phổi (A549) với IC50 lần lượt là 2,47 μg/mL và 1,35 μg/mL, doxorubicin (IC50

= 5,13 và 6,19 μg/mL) Các AgNP được điều chế từ dịch chiết hoa đã gây apoptosis bằng cách tăng biểu hiện các P53, Bax, caspase-3, 8, 9 và làm giảm BCl-2

ở cả mức độ biểu hiện gen và protein Vì vậy, điều chế CQAs từ Actisô đầy hứa hẹn

cho các thuốc chống ung thư [46]

Một nghiên cứu ở Ba Lan, hợp chất giàu caffeoylquinic acid được tìm thấy trong hạt rau diếp xoăn giúp cải thiện đường huyết, chỉ số xơ vữa động mạch Hội chứng chuyển hóa (MS) là một rối loạn phổ biến liên quan đến chế độ ăn uống là một nhóm các yếu tố nguy cơ có liên quan với nhau đối với bệnh tim mạch và bệnh tiểu đường type 2 [61] Theo các tiêu chí chuẩn hóa mới để chẩn đoán lâm sàng bệnh MS, những yếu tố này bao gồm béo phì, tăng huyết áp, nồng độ cholesterol lipoprotein mật độ cao (HDL) thấp, cũng như tăng huyết áp [3] Mục đích của nghiên cứu này là so sánh tác động của chế độ ăn nhiều fructose có bổ sung rutin, một hợp chất phenolic cụ thể là CQAs Chiết xuất giàu CQAs từ hạt rau diếp xoăn

có tác dụng hỗ trợ đường ruột và ngăn chặn sự phát triển các rối loạn ở chuột liên quan đến MS [61] Phương pháp này cho một thí nghiệm kéo dài 28 ngày được tiến hành trên 32 con chuột Wistar đực còn nhỏ So với chuột đối chứng được cho ăn chế độ ăn tinh bột ngô tiêu chuẩn (nhóm C), nhóm thử nghiệm (nhóm E) được cho

ăn chế độ ăn có hàm lượng cholesterol và fructose tăng lên (lần lượt là 1% và 66% trong khẩu phần) cũng như với dầu đậu nành bị oxy hóa Chuột từ hai nhóm thử nghiệm còn lại được sử dụng chế độ ăn giống như nhóm E trong 2 tuần cho ăn đầu tiên, trong khi vào đầu 2 tuần cuối cùng chế độ ăn được làm giàu bằng rutin (nhóm ER) hoặc chiết xuất ethanol giàu CQAs từ hạt rau diếp xoăn (9,6% CQA, nhóm EC), do đó lượng phenolic bổ sung ở cả hai nhóm khẩu phần là như nhau (0,15%) [42] Kết quả chế độ ăn uống ở nhóm E gây ra tình trạng tăng đường huyết và tăng tính xơ vữa trong huyết thanh ở chuột, nhưng không gây ra các biểu hiện khác của hội chứng chuyển hóa tức là rối loạn lipid máu và gây ra stress oxy hóa Ngoài ra,

nó ảnh hưởng đến sinh lý đường ruột thông qua việc tăng hoạt động của sucrase niêm mạc và làm rối loạn quá trình lên men trong manh tràng, chẳng hạn như sản xuất acid béo chuỗi ngắn và hoạt động của các enzym vi sinh vật Tương tự như rutin, việc bổ sung chiết xuất hạt rau diếp xoăn vào chế độ ăn đã cải thiện lượng đường huyết tương đương với mức được xác định ở nhóm C Ngoài ra, chiết xuất này còn làm giảm chỉ số xơ vữa động mạch đến mức quan sát được ở nhóm C và tăng tình trạng chống oxy hóa trong máu Việc áp dụng chế độ ăn nhiều fructose có thể làm rối loạn lipid và chuyển hóa glucose ở chuột Nó có thể ảnh hưởng đến chỉ

số máu trong vài tuần, đặc biệt là gây tăng triglycerid máu, tăng insulin máu cũng như chứng không dung nạp glucose Trong nghiên cứu của chúng tôi, chế độ ăn

chứa 66% fructose ở dạng tự do làm tăng glucose huyết thanh nồng độ, nhưng không ảnh hưởng đáng kể đến lipid huyết thanh (nhóm E so với nhóm C) Việc thiếu sự gia tăng nồng độ chất béo trung tính là do những thay đổi khác trong chế độ

ăn uống, rất có thể là do dầu đậu nành lấy dầu bị oxy hóa Nói chung là cho rằng chất béo càng bị oxy hóa thì càng ít được hấp thụ từ ruột non do đó trong thí nghiệm của chúng tôi, một quy tắc như vậy có thể ảnh hưởng đến việc thiếu sự gia tăng nồng độ triglyc-eride huyết thanh như dự kiến ở nhóm E Mặt khác, mức độ xơ vữa động mạch của huyết thanh ở nhóm E cao hơn đáng kể so với nhóm E Ở người, chỉ số xơ vữa huyết tương dự đoán MS, tiểu đường tuýp 2 và bệnh tim mạch vành Trong thí nghiệm của chúng tôi việc bổ sung chiết xuất giàu CQAs vào chế

độ ăn uống trái ngược với rutin đã hạ thấp chỉ số xơ vữa xuống mức kiểm soát Cả hai chất bổ sung chế độ ăn uống đều làm giảm hàm lượng các chất phản ứng với thiobarbituric acid trong mô thận và tim khi so sánh với nhóm E Việc bổ sung chế

độ ăn uống với chiết xuất giàu CQAs từ hạt rau diếp xoăn và rutin có thể cải thiện đường huyết nhưng trái ngược với rutin, việc bổ sung chiết xuất làm giảm tình trạng

xơ vữa huyết thanh và tăng tình trạng chống oxy hóa trong máu [74] Do đó, hiệu quả tiềm năng của chiết xuất từ hạt rau diếp xoăn trong việc cải thiện rối loạn trao đổi chất do chế độ ăn kiêng gây ra là tốt hơn so với rutin và chiết xuất có thể được coi là chất bổ sung trong chế độ ăn uống để thực hiện các thử nghiệm lâm sàng Hơn nữa, những con chuột có chế độ ăn chứa nhiều đường fructose, dầu đậu nành bị oxy hóa và cholesterol, do không tăng cân, rối loạn lipid máu và stress oxy hóa, không phải là mô hình thử nghiệm tốt bắt chước MS [42]

CQAs được tìm thấy trong ''Kudingcha'' hay ''trà đắng'' là một loại đồ uống

truyền thống của Trung Quốc Nó có nguồn gốc từ lá của cây Ilex kudincha và đã được được tiêu thụ trong nhiều thế kỷ ở miền nam Trung Quốc như một sự thay thế

cho trà xanh Các sản phẩm tương tự có thể được sản xuất từ các họ Ilex, ví dụ như

trà đắng từ I latifolia, ở miền nam Trung Quốc và Việt Nam và Yerba Mate từ lá và cành của I paraguariensis ở một số nước Nam Mỹ Các tác dụng có lợi khác bao gồm ngăn ngừa sự suy giảm chức năng của tim và não, đồng thời cải thiện tiêu hóa

A Triterpene glycoside (saponin) được coi là thành phần hoạt tính chính của chiết

xuất từ các loài Ilex, và đã có những nỗ lực đáng kể để phân lập và xác định các tri terpenes và saponin từ lá của I kudincha và I paraguariensis Lá của loài Ilex chứa

CQAs được cho là góp phần vào các đặc tính sinh học của chúng [34] Với trà xanh, người ta thường cho rằng những điều này tác dụng có lợi của đồ uống liên quan đến đặc tính chống oxy hóa loại bỏ gốc tự do của các polyphenol cấu thành của nó và các bài báo gần đây liên quan đến CQAs ở kudingcha đã tập trung vào việc đo lường hoạt tính chống oxy hóa tổng thể của chúng và sử dụng các xét nghiệm hóa học để xác định từng phân tử CQAs [34] Tuy nhiên, mặc dù các phép đo như vậy

có giá trị chắc chắn, nhưng chúng chỉ thể hiện một bước để hiểu được đặc tính hóa

học của đồ uống, từ đó chỉ là một bước để hiểu các đặc tính sinh học của chúng Các đặc tính sinh học của các sản phẩm thuốc truyền thống có thể được xác định ở mức độ lớn bởi các phân tử có đủ độ ổn định để chuyển hóa trong cơ thể nhưng cũng có đủ khả năng phản ứng để phản ứng có chọn lọc với các phân tử, tế bào hoặc loại mô cụ thể Gần đây đã có một số đề xuất cho rằng epi-gallocatechin gallate, loại polyphenol chính trong trà xanh, có thể được sử dụng như một loại thuốc riêng

lẻ hoặc chất bổ sung dinh dưỡng để điều trị nhiều loại bệnh hoặc rối loạn, chẳng hạn như ung thư, xơ vữa động mạch, kiểm soát lượng đường trong máu và các bệnh thoái hóa thần kinh [77] Các phép đo này dựa trên việc sử dụng quang phổ cộng hưởng thuận từ điện tử (EPR) một kỹ thuật vật lý có thể mô tả cụ thể các phân tử thuận từ như gốc tự do và tuân theo phương pháp thử nghiệm được mô tả bởi Ferreira Severino và cộng sự để xác định các sản phẩm gốc tự do từ lá của I kudincha và I latifolia trong quá trình tự oxy hóa và oxy hóa nhanh bởi gốc anion superoxide Ngoài ra, do các thành phần chống oxy hóa chính trong trà là di- và mono-caffeoylquinic acid Trong I kudingcha, Zhu và cộng sự phát hiện ra rằng 67,4% tổng lượng caffeoylquinic acid được chiếm bởi hai di-caffeoylquinic acid(axit 3,5-di-O-caffeoylquinic và 4,5-di-O-caffeoylquinic acid và 26,4% bởi ba mono-caffeoylquinic acid [100] Các loài gốc tự do được hình thành bằng quá trình oxy hóa chiết xuất từ các mẫu I kudincha và I latifolia được EPR xác định trong các nghiên cứu hiện tại cũng phù hợp với nguồn gốc phần lớn từ CQAs Việc xác định được các gốc này cho thấy phản ứng của các sản phẩm oxy hóa semiquinone với các phân tử khác trong đồ uống đủ chậm để có thể quan sát được chúng trong các phép đo EPR thông thường Trong giai đoạn đầu của phản ứng tự oxy hóa của các mẫu trà đắng, các gốc này đi kèm với một gốc tự do khác, chưa được xác định

có sự đóng góp tương đối khác nhau rất nhiều giữa hai mẫu Do đó, có thể có sự khác biệt đáng kể trong hoạt động của hai loại đồ uống, nhưng điều này có thể phụ thuộc vào việc gốc không ổn định này có góp phần vào tác dụng sinh học hay không Tuy nhiên, ở thời điểm hiện tại, nó vẫn chưa được xác định [76] Ngoài các gốc tự do ban đầu này, quan sát quang phổ còn thấy được từ các chất trung gian không ổn định khác, có lẽ cũng là các sản phẩm phản ứng gốc có nguồn gốc từ CQAs, do sự giống nhau giữa quang phổ của chúng và các chất trung gian trong quá trình oxy hóa Hơn nữa, sau quá trình tự oxy hóa kéo dài, một hợp chất gốc được phát hiện có hằng số hfc tương tự với hằng số hfc của axit 2,4,5-trihydroxycin-namic Tuy nhiên, cả chlorogen acid và cynarin đều tạo ra quang phổ tương tự nhau,

do đó phương pháp EPR không thể phân biệt được tầm quan trọng tương đối của mono- và di-caffeoylquinic acid [68] Tuy nhiên, những kết quả này càng thấy tầm quan trọng của CQAs trong hoạt tính chống oxy hóa của hai mẫu trà đắng Hoạt tính chống oxy hóa mạnh đã được chứng minh trước đây đối với dịch chiết nước của I paraguariensis và I kudincha và nó có mối tương quan với hàm lượng polyphenol Liu và cộng sự đều báo cáo rằng chiết xuất nước của I kudincha chứa một lượng

lớn CQAs, chiếm phần lớn hoạt động chống oxy hóa của đồ uống Hơn nữa, các đặc tính sinh học có thể được xác định ở mức độ lớn bởi các phân tử có đủ độ ổn định

để chuyển hóa trong cơ thể nhưng có đủ khả năng phản ứng để phản ứng có chọn lọc với các tế bào hoặc loại mô cụ thể Trên cơ sở các phép đo hiện tại, CQAs dường như là tiền chất của các phân tử như vậy trong kudingcha và đồ uống có liên quan và dường như các phân tử này ít phản ứng với các thành phần khác trong đồ uống ít nhất là trong khoảng thời gian vài phút [76] Kết luận này cũng nhất quán với nghiên cứu gần đây về trà xanh, trong đó người ta kết luận rằng các gốc tự do có nguồn gốc từ polyphenol có tính ổn định đáng kể trong môi trường phức tạp của đồ uống Cũng cần chỉ ra rằng quang phổ EPR nhạy nhất trong việc phát hiện các gốc

tự do ổn định hoặc có độ ổn định vừa phải và một trong những điểm mạnh lớn nhất của nó là khả năng phân biệt giữa các gốc riêng lẻ với các cấu trúc liên quan chặt chẽ Tuy nhiên, các gốc tự do rất không ổn định rất khó phát hiện bằng các kỹ thuật EPR thông thường và sự hình thành của chúng có thể không được nhìn thấy trong các thí nghiệm như những thí nghiệm được báo cáo ở đây Những gốc như vậy có thể được phát hiện bằng cách sử dụng kỹ thuật bẫy spin, và Goodman và cộng sự

đã cho thấy kết quả từ những nghiên cứu như vậy trên các mẫu ''trà đắng'', mặc dù những gốc này không thể được xác định ngoài loài gốc tự do tập trung Tuy nhiên, các gốc tự do có độ ổn định vừa phải, chẳng hạn như các gốc được xác định trong nghiên cứu hiện tại, có khả năng phản ứng đặc biệt trong các hệ thống sinh học và

do đó các phân tử gốc của chúng được cho là ứng cử viên chính cho các đặc tính y học Do đó, việc xác định các gốc tự do có nguồn gốc từ CQAs trong quá trình oxy hóa chiết xuất của I kudincha và I latifolia cho thấy rõ ràng rằng các phân tử này

có thể đóng vai trò quan trọng trong một số đặc tính sinh học của các loại đồ uống này [68] Phổ EPR từ các mẫu I kudincha và I latifolia chứng minh tầm quan trọng của các gốc tự do có nguồn gốc từ CQAs trong quá trình oxy hóa hóa học của các loại đồ uống trà đắng này, không quan sát thấy quang phổ nào có thể được chỉ định

cụ thể cho saponin hoặc các nhóm polyphenol khác, mặc dù một số thành phần vẫn chưa được chỉ định Cũng có thể một số thành phần hoạt tính không được phát hiện

vì chúng không tạo thành các sản phẩm gốc có đủ độ ổn định Tuy nhiên, CQAs có đóng góp quan trọng vào tính chất hóa học chống oxy hóa của các loại trà khác nhau từ chiết xuất từ loài Ilex và các sản phẩm từ phản ứng như vậy hiện đã được phát hiện trong bài báo này Vì vậy, điều quan trọng là sự đóng góp của các CQAs này phải được ghi nhận trong mọi nỗ lực xác định các vấn đề về chất lượng liên quan đến kudingcha và các đồ uống có liên quan [68]

Như được đề cập ở trên, CQAs đại diện cho một phần của phenolic acid trong chế độ ăn uống hằng ngày của chúng ta Hoạt tính sinh học của chúng đặc biệt quan trọng trong cuộc sống cho chúng ta và mang lại những giá trị tốt đẹp cho cuộc sống

1.2.4 Hoạt tính kháng oxy hóa

Gần đây, phenolic acid đã được coi là hoạt tính kháng oxy hóa tuyệt vời và được chứng minh là hiệu quả hơn Vitamin C, E và carotenoid [23] Chúng được sử dụng trong sản phẩm như chất bảo quản thực phẩm, chất chống oxy hóa trong mỹ phẩm CQAs có thể ngăn chặn quá trình oxy hóa tự do trong sản phẩm và kéo dài tuổi thọ của chúng Một số nghiên cứu thực nghiệm và dịch tễ học cho thấy CQAs trong chế độ ăn uống hàng ngày góp phần bảo vệ chống lại các bệnh thoái hóa khác nhau Tác dụng của chúng đối với sức khỏe đặc biệt hơn là do đặc tính chống oxy hóa của chúng Các cơ chế cơ bản mang lại các lợi ích sức khỏe cụ thể do CQAs mang lại liên quan đến các giảm thiểu căng thẳng oxy hóa và do đó các tác dụng phụ liên quan đến trạng thái oxy hóa khử nội bào không cân bằng CQAs thể hiện nhiều trong tác dụng sinh học và dược lý khác nhau như hạ huyết áp, chống đột biến, chống ung thư, chống béo phì, trị đái tháo đường, giảm lipid máu, chống viêm

và chống oxy hóa CQAs còn có khả năng kháng vi khuẩn, ngăn chặn sự phát triển của các vi khuẩn gây trong bệnh tật cơ thể Điều này giúp tăng cường hệ miễn dịch

và bảo vệ cơ thể khỏi các nhiễm trùng và bệnh tật Ngoài ra CQAs còn có tính chất chống viêm, giảm viêm nhiễm trong cơ thể CQAs còn hỗ trợ tiêu hóa kháng vi khuẩn và kháng nấm, giúp cân bằng hệ vi sinh đường ruột và tăng cường quá trình tiêu hóa CQAs còn có khả năng bảo vệ gan và giúp giảm nguy cơ bị tổn thương gan do tác hại của môi trường.Và để bổ sung CQAs cũng như phenolic acid thì chúng ta nên bổ sung các rau, củ, hạt và trái cây như dâu tây, mâm xôi,…[4]

Tổn thương oxy hóa đóng một vai trò gây nên các bệnh thoái hóa mãn tính liên quan đến tuổi tác và các chất chống oxy hóa trong chế độ ăn uống chống lại điều này và giảm nguy cơ mắc bệnh [6] Đặc tính kháng oxy hóa của các hợp chất phenolic acid được trung gian bởi các cơ chế sau: (1) loại bỏ gốc tự do như ROS/ các loại nitơ phản ứng (RNS), (2) ngăn chặn sự hình thành ROS RNS bằng cách ức chế một số enzyme hoặc chelate vi lượng kim loại liên quan đến sản xuất gốc tự do, (3) tăng cường điều hòa hoặc bảo vệ cơ chế chống oxy hóa Hoạt tính khử của các hợp chất phenolic acid phụ thuộc vào số lượng gốc tự do Hoạt chất kháng oxy hóa

là các hợp chất cụ thể giúp bảo vệ tế bào người, động vật và thực vật chống lại tác hại của các gốc tự do (các loại oxy phản ứng, ROS) Sự mất cân bằng giữa chất chống oxy hóa và các gốc tự do dẫn đến stress oxy hóa, sẽ có thể dẫn đến tổn thương tế bào [48] Hiện tại, hầu hết các chất chống oxy hóa được sản xuất tổng hợp, thuộc nhóm chất chống oxy hóa tổng hợp Cơ sở hoạt động kháng oxy hóa của CQAs là khả năng chuyển các nguyên tử hydrogen khử các gốc tự do và ức chế các phản ứng oxy hóa Sau khi cho các nguyên tử hydrogen, CQAs bị oxy hóa thành các gốc phenoxyl tương ứng của chúng và các gốc phenoxyl này nhanh chóng được ổn định bằng quá trình ổn định cộng hưởng bởi CQAs là một chất tự nhiên tuyệt vời trong số nhiều hợp chất polyphenol, bởi vì một sản phẩm oxy hóa của CQAs được

hình thành do phản ứng với các gốc tự do nhanh chóng bị phân hủy thành các sản phẩm tiếp theo không thể tạo ra bất kỳ gốc tự do nào [78] Mặc dù phần lớn các chất đồng phân của CQAs như 3-CQA, 4-CQA, 5-CQA, 3,5-diCQA, 3,4-diCQA và 4,5-diCQA là những chất chống oxy hóa mạnh, dựa trên hóa chất hoặc các xét nghiệm dựa vào đặc tính của khả năng kháng oxy hóa chủ yếu tập trung vào đồng phân 3CQA và CQAs phản ứng với các nguồn gốc tự do khác nhau ở các hằng số tốc độ khác nhau chúng đều có khả năng loại bỏ các gốc tự do [89]

Hoạt tính chống oxy hóa in vitro và ức chế các loại oxy phản ứng nội bào (ROS) của các hợp chất CQAs từ lá khoai lang được nghiên cứu trong này CQAs của lá khoai lang có thể làm giảm đáng kể mức độ ROS nội bào bị phụ thuộc vào liều lượng Các loại oxy phản ứng (ROS) là một loạt các sản phẩm phụ trao đổi chất liên quan đến quá trình thoái hóa và bệnh lý trong cơ thể con người [53] Việc sản xuất quá mức ROS có thể làm xáo trộn sự cân bằng oxy hóa khử của tế bào, dẫn đến tổn thương tế bào hoặc apoptosis , tiếp tục gây ra tổn thương oxy hóa của các mô và

cơ quan làm tăng tốc độ phát triển của các bệnh khác nhau như ung thư, xơ vữa động mạch, tiểu đường, bệnh viêm mãn tính, bệnh tim mạch và bệnh Alzheimer [94] Mặc dù con người và các sinh vật khác có cơ chế phòng vệ chống oxy hóa nội sinh chống lại ROS, những hệ thống này có thể đôi khi không đủ để ngăn chặn sự xuất hiện tổn thương tế bào Chất chống oxy hóa tổng hợp được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp thực phẩm, để ngăn chặn việc sản xuất độc tính hoặc gây đột biến có thể gây nguy hiểm cho sức khỏe Tuy nhiên, các nghiên cứu đã chỉ ra rằng chất chống oxy hóa tổng hợp có độc tính hóa học, có thể làm tăng nguy cơ ung thư và gây tổn thương gan [12] Do đó, điều đặc biệt quan trọng là tìm kiếm các chất chống oxy hóa tự nhiên có thể thay thế các chất chống oxy hóa tổng hợp Trong nghiên cứu trước đây của chúng tôi, người ta phát hiện ra rằng lá khoai lang rất giàu polyphenol, với hàm lượng dao động từ 2,73 đến 12,46 g/100g trọng lượng khô (DW) [82] Trong khi đó, hoạt tính kháng oxy hóa in vitro của CQAs được chiết xuất và tinh chế từ lá khoai lang đã được nghiên cứu trong nghiên cứu trước đây của chúng tôi và kết quả cho thấy CQAs của lá khoai lang có tác dụng mạnh hoạt tính chống oxy hóa trong ống nghiệm, cao gấp 2 lần so với ascorbic acid, polyphenol trong trà và polyphenol hạt nho Trong nghiên cứu này, phương pháp xét nghiệm photochemilumines-cence (PCL) và khả năng hấp thụ gốc oxy (ORAC)

đã được sử dụng để phân tích hoạt tính chống oxy hóa trong ống nghiệm của CQAs trong lá khoai lang Hơn nữa, H2O2 được sử dụng để tạo ra và thiết lập mô hình stress oxy hóa LO2 của tế bào gan người và sự ức chế các loại oxy phản ứng nội bào của CQAs trong lá khoai lang Hoạt động thu hồi O2 cho thấy liều lượng đáng

sự phụ thuộc (p < 0 05) Khi nồng độ đạt 20 µ/mL, tổng số CQAs từ lá khoai lang cho thấy cao nhất, O2 hoạt tính thu hồi (62,71 μg ACE mL), trong đó cao gấp 4,90

và 8,32 lần Ở nồng độ 20 μg/mL, Iwai và cộng sự đã báo cáo rằng hoạt động thu

dọn gốc tự do của các dẫn xuất caffeoylquinic acid có mối tương quan với số nhóm caffeoyl trong phân tử của chúng Hoạt tính chống oxy hóa của CQAs trong lá khoai lang cao hơn đáng kể so với ascorbic acid, polyphenols trong trà và polyphenol của hạt nho [90] Hoạt tính ức chế ROS nội bào của CQAs trong lá khoai lang tương tự như hoạt tính của Trolox Lá khoai lang có thể là nguồn cung cấp CQAs có hoạt tính sinh học tốt với nhiều ứng dụng trong phát triển thực phẩm chức năng, sản phẩm y tế, dược phẩm [81]

Ở một nghiên cứu khác, CQAs được tìm thấy trong lá cà phê có khả năng làm giảm tình trạng viêm được nghiên cứu ở chuột Cà phê Arabica (Coffea arabica L.) có nguồn gốc từ các khu rừng nhiệt đới ở Ethiopia, Kenya và Sudan [63] Sản phẩm này hiện là một trong những mặt hàng nông sản chính của Brazil trên thị trường quốc tế do được trồng trọt, xuất khẩu và tiêu thụ rộng rãi Trong khi quả cà phê có lợi ích thương mại lớn nhất thì các bộ phận của cây thường bị bỏ đi, chẳng hạn như lá và cành lại hứa hẹn cho việc tìm kiếm các tác nhân trị liệu mới Lá của Coffea arabica L được coi là phế phẩm nông nghiệp có ít giá trị tuy nhiên, những chiếc lá này là một nguồn hợp chất CQAs tiềm năng bền vững [65] Tìm hiểu các đặc tính của CQAs có trong những chiếc lá này là một chiến lược quan trọng để xác định các tác nhân có thể có lợi cho sức khỏe Nghiên cứu này đánh giá hoạt động kháng oxy hóa và chống viêm của CQAs trong chiết xuất lá cà phê trên mô hình chuột Các phần hexane(HFCAL), (DFCAL), ethyl acetate (EFCAL) và butanol (BFCAL) thu được bằng cách phân chia dịch chiết metanol (MECAL) Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao với đầu dò mảng UV-diode (HPLC-UV-DAD) và phương pháp đo quang phổ được sử dụng để xác định và định lượng các thành phần hóa học Hoạt tính kháng oxy hóa của dịch chiết được xác định bằng 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH), khả năng chống oxy hóa khử sắt (FRAP) và xét nghiệm β-carotene/axit linoleic Chứng phù tai được gây ra ở chuột Thụy Sĩ bằng cách bôi dầu Croton, phenol hoặc histamine tại chỗ Các mô được phân tích

mô bệnh học và đánh giá hoạt động của myeloperoxidase và glucosaminidase CQAs và mangiferin đã được xác định trong MECAL, EFCAL và BFCAL [17] Tổng hàm lượng phenolic acid dao động tương ứng từ 1,65 đến 20,60

N-acetylβ-D-g đươnN-acetylβ-D-g lượnN-acetylβ-D-g axit N-acetylβ-D-gallic/100N-acetylβ-D-g dịch chiết và 0,26 đến 14,96 N-acetylβ-D-g đươnN-acetylβ-D-g lượnN-acetylβ-D-g rutin/100 g dịch chiết Hàm lượng CQAs dao động từ 2,29 đến 5,50 g/100 g dịch chiết, trong khi hàm lượng mangiferin là 1,46–4,00 g/100 g dịch chiết Giá trị IC50 nằm trong khoảng từ 7,47 ± 0,12 đến 122,76 ± 1,38 μg mL được xác định bằng xét nghiệm DPPH và từ 4,67 ± 0,02 đến 71,90 ± 0,22 μg mL được xác định bằng FRAP Chất ức chế peroxid hóa lipid lớn nhất là HFCAL (49,19 ± 1,10%) MECAL

và CQAs (0,1, 0,5 và 1,0 mg/tai) làm giảm độ dày và trọng lượng phù nề do dầu croton và phenol gây ra [55] Sau khi bôi histamine, độ dày và trọng lượng phù nề

bị ức chế bởi MECAL nhưng không bị ức chế bởi CQAs Điều trị bằng MECAL

hoặc CQAs làm giảm các thông số viêm và hoạt động của myeloperoxidase và acetyl-β-D-glucosaminidase Kết quả cho thấy CQAs và chiết xuất từ lá cà phê (C arabica) có đặc tính kháng oxy hóa và chống viêm cho thấy những khả năng mới trong điều trị các rối loạn liên quan đến tổn thương oxy hóa và tổn thương da Nghiên cứu này cho thấy hoạt tính dược lý của lá C arabica được tạo ra bởi các hợp chất phenolic, bao gồm CQAs và mangiferin Chiết xuất metanol và các phần của lá

N-C Arabica chứa các hoạt động chống oxy hóa đầy hứa hẹn giúp phá vỡ các quá trình tạo ra các gốc tự do MECAL và CQAs đã được quan sát thấy có tác dụng ức chế tình trạng viêm bằng cách ngăn chặn sự gia tăng do phenol gây ra trong tính thấm của mạch máu, giãn mạch, hình thành phù nề, di chuyển bạch cầu và tạo ra ROS Ngoài ra, MECAL ngăn chặn phản ứng lại histamine, cho thấy tác dụng chống dị ứng tiềm năng Những dữ liệu này mở ra triển vọng mới cho CQAs trong việc điều trị các rối loạn liên quan đến quá trình oxy hóa và kháng viêm [75]

Hoạt động bắt gốc tự do của CQAs được cho là hoạt động quan trọng như cơ chế bảo vệ DNA chống lại các tổn thương gây ra cho DNA, bao gồm cả sự đứt gãy chuỗi DNA Những đồng phân CQAs đã được chứng minh là có tác dụng bảo vệ chống lại sự phá vỡ nhiễm sắc thể plasmid DNA chủ yếu là do chúng có nhiều nhóm hydroxyl hơn [89] Một vài nghiên cứu đã nghiên cứu tác dụng bảo vệ của CQAs chống lại hoạt động bất lợi của axit hypochlorous (HOCl), sản phẩm phụ thứ cấp của quá trình oxy hóa clorua bằng H2O2, bắt đầu phản ứng gây đột biến như một phản ứng với amin để tạo cloramin (NH2Cl) CQAs là một chất oxy hóa cụ thể là 5CQA có thể bảo vệ chống lại sự phá vỡ DNA do NH2Cl gây ra trong việc loại bỏ HOCl và các chất trung gian oxy khác Ngoài ra, phản ứng chống oxy hóa xảy ra nhanh hơn trong môi trường acid so với pH trung tính, do đó CQAs có trong chế độ

ăn uống có thể là chất bảo vệ tuyệt vời Hoạt động chống oxy hóa của CQAs cho thấy nghiên cứu thực nghiệm trong đó chất nền được bảo vệ là LDL Bảo vệ chống lại quá trình oxy hóa cholesterol LDL là rất quan trọng để ngăn ngừa bước đầu tiên trong sự phát triển của sự rối loạn như xơ vữa động mạch Các nghiên cứu dựa trên việc ủ LDL cô lập với các tác nhân oxy hóa trong ống nghiệm cho thấy 3CQA có hiệu quả trong việc giảm thiểu cả quá trình oxy hóa LDL và quá trình oxy hóa LDL

do myoglobin gây ra [60] Những kết quả này tương ứng với các nghiên cứu khác trên não chuột trong ống nghiệm đã báo cáo hàm lượng malondialdehyde (MDA) giảm nhờ CQAs Các cơ chế thông qua CQAs phát huy tác dụng bảo vệ thần kinh của nó nó là ức chế hoạt động của cũng như ngăn chặn quá trình oxy hóa thoái hóa thần kinh do căng thẳng

Ngoài ra, các dẫn xuất của CQAs được tìm thấy trong thành phần chiết xuất của nước keo ong có tác dụng bảo vệ thần kinh chống lại tổn thương võng mạc do stress oxy hóa gây ra Keo ong một chất dính như nhựa mà mật ong tạo ra bằng

cách trộn sáp của chính nó với nhựa thu được từ thực vật được sử dụng làm chất bịt kín và khử trùng trong tổ mật ong được sử dụng như một bài thuốc dân gian ngày xưa Và trong thời hiện đại nó được phát hiện có nhiều hoạt tính kháng khuẩn, chống oxy hóa và có tác dụng bảo vệ gan hoặc diệt các khối u [10] Keo ong xanh Brazil được sản xuất từ nguồn keo ong xanh thu hoạch tại Brazil Keo ong chứa hơn

200 các thành phần khác nhau Chiết xuất nước của keo ong xanh có tác dụng chống oxy hóa cao hơn và khả năng hấp thụ lớn hơn các keo ong khác Ngoài ra thành phần của keo ong xanh khác với keo ong khác ở thảm thực vật Keo ong xanh rất giàu dinh dưỡng Ở nghiên cứu này, họ chứng minh rằng chiết xuất nước keo ong và thành phần của nó là dẫn xuất caffeoylquinic acid có thể bảo vệ tế bào hạch võng mạc (RGC) [13] Tế bào hạch võng mạc là đặc điểm chung của nhiều rối loạn nhãn khoa như bệnh tăng nhãn áp, bệnh thần kinh thị giác và các bệnh mạch máu võng mạc khác nhau Họ sử dụng glutamate kết hợp với BSO để gây ra stress oxy hóa như một mô hình tổn thương tế bào thần kinh trong nuôi cấy RGC-5 Glutamate một amin acid kích thích trong dẫn truyền kích thích hệ thần kinh trung ương Mức

độ glutamate ngoại bào tăng cao thì có thể gây ra làm tổn thương tế bào thần kinh, tăng đường huyết, thiếu máu cục bộ và tổn thương võng mạc do có tác dụng ức chế hấp thụ Cystine dẫn đến sự giảm rõ rệt nồng độ glutamate ngoại bào [62] Các tế bào RGC-5 chống lại với tế bào do glutamate gây ra Hơn nữa, CQAs trong keo ong xanh được phát hiện là có khả năng kháng oxy hóa mạnh chống lại quá trình lipid peroxidation (LPO) ở não của chuột [79] Điều thú vị trong nghiên cứu này khả năng chống oxy hóa của keo ong xanh mạnh hơn so với các keo ong khác Những phát hiện này cho thấy rằng một số thành phần của keo ong có tác dụng bảo vệ thần kinh chống lại tổn thương võng mạc trong ống nghiệm trong đó có các dẫn xuất CQAs Gần đây, Kim và đồng nghiệp báo cáo rằng dẫn xuất của caffeoylquinic acid

có tác dụng bảo vệ thần kinh chống lại sự chết tế bào do H2O2 gây ra trong tế bào SH-SY5Y Tóm lại, những phát hiện trong nghiên cứu này tác dụng chống oxy hóa của các dẫn xuất caffeoylquinic acid đóng góp quan trọng vào tác dụng bảo vệ thần kinh của keo ong xanh [64]

Trong một nghiên cứu khác ở Trung Quốc, caffeoylquinic acid được coi là

chất kháng oxy hoa từ hoa Hemerocallis fulva Hoa Hemerocallis fulva thuộc họ

Liliaceae Cả hoa tươi và hoa khô của loài này cây đã được sử dụng phổ biến như

một loại rau ở Đông Á Hoa H Fulva chứa hàm lượng caffeoylquinic acid cao và có

hoạt tính nhặt gốc tự do ROS mạnh Việc sản sinh các loại oxy phản ứng (ROS) do yếu tố khối u (TNF- ) ở HepG2 liên quan đến nhiều tình trạng bệnh lý bao gồm tổn thương gan mãn tính và hình thành xơ hóa được sử dụng để sàng lọc các hợp chất

bảo vệ tế bào gan từ hoa của Hemerocallis fulva Nhiều cytokine gây viêm được

biểu hiện thông qua việc sản xuất ROS trong quá trình tổn thương gan mãn tính [9] Yếu tố hoại tử khối u (TNF- ), một cyto-kine gây viêm đóng vai trò trung tâm

trong việc chết tế bào gan trong chấn thương gan Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng tín hiệu TNF- có liên quan đến việc tăng cường tạo ra ROS, góp phần đáng kể vào gây chết tế bào do TNF- gây ra Các phenol như lignan và flavonoid có nguồn gốc

từ trái cây và rau quả đã được coi là chất bảo vệ gan [33] Xác định caffeoylquinic acid và flavonoid bằng UPLC Các CQAs và flavonoid phân lập được phân tích bằng hệ thống UPLC Sắc ký đồ UV hoàn chỉnh (254 nm) thu được bằng dung dịch chuẩn Các đỉnh được xác định bằng cách so sánh với thời gian lưu và phổ DAD của các mẫu xác thực Kết quả chỉ ra rằng CQAs và flavonoid cho độ phân giải tốt Kết quả của chúng tôi cho thấy rằng CQAs, đặc biệt là trong hoa H Fulva, ít nhất

đã góp phần một phần vào tác dụng nhặt gốc ROS của chúng Vì vậy, hoa H fulva

có thể là nguồn phân hủy ROS tự nhiên và có lợi cho sức khỏe của người tiêu dùng [56]

1.3 Cơ chế kháng oxy hóa của phenolic acid

Cơ chế kháng oxy hóa theo 3 cơ chế là chuyển nguyên tử hydrogen (FHT), chuyển điện tích chuyển proton (SETPT) và mất proton chuyển điện tử liên tiếp (SPLET), và mất proton chuyển điện tử liên tiếp (SPLET) [41]

+ Cơ chế chuyển nguyên tử hydrogen (FHT)

R-HR + HĐặc trưng cho cơ chế này là giá trị BDE.BDE càng thấp thì năng lượng phân

ly càng nhỏ nên liên kết R-H dễ dàng bị cắt đứt và nguyên tử hydrogen dễ dàng chuyển đến kết hợp với gốc tự do HOO, điều này sẽ đóng vai trò rất quan trọng trong phản ứng chống oxy hóa Và đây là cơ chế chống oxy hóa phổ biến và quan trọng nhất của phenolic acid

+ Cơ chế chuyển electron chuyển proton (SETPT): Cơ chế này gồm 2 giai đoạn: Giai đoạn thứ nhất là một electron từ R-H được chuyển sang gốc tự và giai đoạn hai

+ Cơ chế chuyển proton mất electron (SPLET): Đầu tiên phân tử sẽ phân ly theo kiểu dị ly, trong đó một proton sẽ bị tách ra và tiếp theo là bước chuyển điện tích tới gốc tự do [41]

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu cơ chế, động học của phản ứng bắt gốc tự do HOO của các

CQAs 3-O-caffeoylquinic acid (3CQA), 4-O-caffeoylquinic acid (4CQA) và

5-O-caffeoylquinic acid (5CQA) trong pha khí, dung môi pentyl ethanoate và nước (môi

trường mô phỏng cơ thể)

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Bộ hàm tính toán m06 và m06-2x

Hàm M06 được tham số hóa bao gồm kim loại chuyển tiếp và phi kim

Trong đó, hàm M06-2X là hàm hoạt động tốt có khả năng gấp đôi M06 tới 2X lần Các hàm này kết hợp với các chức năng trước đó như hàm M06-L và các chức năng đầy đủ của Hartree- Fock M06-HF tạo thành bộ chức năng mới M06

Chức năng M06-2X được dùng trong các ứng dụng liên quan đến nhiệt hóa học, động học, năng lượng kích thích điện tử ở các trạng thái Chức năng M06 thích hợp cho ứng dụng cơ kim

Về hiệu ứng tương đối được tính bằng cách sử dụng thế năng hiệu dụng tương đối hoặc phép tính DFT hoặc HF trong quá trình chuyển đổi kim loại Hiệu ứng được đưa vào bằng cách thêm các spin vào để ổn định quỹ đạo Lý thuyết và tham số của hàm M06 và M06-2X phụ thuộc vào ba biến chính: mật độ spin, mật độ giảm grandien và mật độ động spin

M06 là một hàm GGA tương tự như M06-L kết hợp tuyến tính các hàm dạng trao đổi chức năng M05 và VSXC Hàm Meta-GGA của M06-2X giống với chức năng của hàm M06-L và M06-HF Trong chức năng đó, việc xử lý spin đối diện và spin song song tương quan rất khác nhau M06 và M06-2X luôn tối ưu hóa cấu trúc

để đơn giản nhằm thuận tiện cho việc tính toán nhiệt học và động học một cách dễ dàng [97]

2.2.2 Tính toán nhiệt động

Để xác định hoạt tính kháng oxy hóa của các hợp chất nghiên cứu CQAs, chúng tôi tính toán các đại lượng nhiệt động theo 3 cơ chế phổ biến để giải thích quá trình

dập tắt gốc tự do của các chất kháng oxy hóa R -H (Hình 2.1)

+ Cơ chế chuyển nguyên tử Hydro–FHT: phân li liên kết đơn RH để tạo ra gốc hydro H, gốc tự do này sau đó phản ứng với các gốc tự do ROS; ở đây năng lượng phân li liên kết (BDE) của RH được xác định qua enthanpy của bước đầu tiên [60] + Cơ chế chuyển electron chuyển proton–SETPT: cơ chế này nó gồm hai giai

đoạn nối tiếp nhau, giai đoạn thứ nhất là chuyển một electron từ RH sang gốc tự biểu diễn bởi đại lƣợng năng lƣợng ion hóa (IE) và quá trình thứ hai là chuyển một proton đặc trƣng bởi năng lƣợng phân ly proton (PDE) [60]

+ Cơ chế mất proton chuyển electron–SPLET: gồm 2 quá trình chuyển proton

và mất electron Đầu tiên, RH sẽ phân ly theo kiểu dị ly, trong đó một proton sẽ bị tách ra và chuyển qua gốc tự do và tiếp theo là sự chuyển electron Hai đại lƣợng đặc trƣng cho cơ chế này là ái lực proton (PA) và năng lƣợng chuyển electron (ETE) [60]

Hình 2.1 Sơ đồ phân tích các cơ chế của quá trình dập tắt gốc tự do

Tất cả các thông số nhiệt động (năng lƣợng liên kết (BDE), năng lƣợng ion hóa (IE), ái lực proton (PA)) của chất kháng oxy hóa đƣợc tính dựa vào giá trị enthalpy phản ứng ở 298,15K và 1 atm, các công thức tính đƣợc biểu diễn nhƣ sau:

: hằng số hiệu chỉnh theo Eckart,

k B: hằng số Boltzmann,

h: hằng số Planck,

∆G≠: năng lượng hoạt hóa của phản ứng

Lý thuyết Marcus được dùng để tính năng lượng hoạt hóa cho các phản ứng theo cơ chế chuyển 1 electron (SET) theo công thức 2.5 và 2.6

∆GSET≠

Trong đó ΔGoSET là năng lượng Gibbs của phản ứng, ΔESET là sự chênh lệch năng lượng giữa tính toán đầy đủ và trạng thái dừng của chất tham gia và sản phẩm

phản ứng Trong nghiên cứu này, lý thuyết gần đúng Collins–Kimball được áp dụng

để tính hằng số tốc độ kapp cho hệ phản ứng 2 phân tử của các phản ứng có hằng số

tốc độ gần bằng hằng số khuếch tán (kD) theo các phương trình 2.7 và 2.8

Các tính toán động học được dựa trên mô hình QM-ORSA (the quantum mechanics based test for overall free radical scavenging activity) kết hợp với mô hình SMD đối với sự ảnh hưởng của dung môi [31] Mô hình QM-ORSA được sử