Đề tài: Chiết suất quercetin bằng carbon dioxide siêu tới hạn từ hành tây

Đề tài: Chiết suất quercetin bằng carbon dioxide siêu tới hạn từ hành tây

MỤC LỤC Trang Mục lục i Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt iii Danh mục các bảng iv Danh mục các hình ảnh .v Đặt vấn đề .1 Chương 1 - TỔNG QUAN .3 1.1. Đại cương về phương pháp chiết lỏng siêu tới hạn .3 1.1.1. Định nghĩa .3 1.1.2. Dụng cụ .5 1.1.3. Nguyên tắc hoạt động 6 1.1.4. Ưu nhược điểm 7 1.1.5. Ứng dụng .7 1.2. Tổng quan về hành tây 8 1.2.1. Thực vật học 8 1.2.2. Thành phần hoá học 10 1.2.2.1. Sulphur hữu cơ 10 1.2.2.2. Saponin 11 1.2.2.3. Flavonoid .12 1.2.2.4. Các thành phần khác 13 1.2.3. Tác dụng và công dụng .14 1.2.3.1. Hành tây trong y học cổ truyền .14 1.2.3.2. Tác dụng dược lý của hành tây theo y học hiện đại .15 1.2.3.3. Công dụng và cách dùng 16 1.2.3.4. Một số chế phẩm hiện đại từ Hành tây .17 1.3. Tổng quan về quercetin .18 1.3.1. Khái quát .18 1.3.2. Tác dụng trên một số bệnh 19 i 1.3.3. Tính an toàn .20 1.3.4. Liêu dùng .20 Chương 2 - PHẦN THỰC NGHIỆM .21 2.1. Chiết xuất quercetin bằng carbon dioxide siêu tới hạn 21 2.1.1. Nguyên liệu và chất chuẩn 21 2.1.2. Trang thiết bị .21 2.1.3. Quá trình chiết xuất .23 2.1.4. Hệ thống HPLC phân tích mẫu .23 2.1.5. Kết quả và bàn luận .24 2.2. Chiết xuất quercetin bằng nước siêu tới hạn .28 2.2.1. Nguyên liệu và thiết bị 28 2.2.2. Quá trình chiết xuất .29 2.2.3. Quy trình phân tích bằng HPLC 30 2.2.4. Tối ưu hoá các thông số chiết xuất 31 2.2.4.1. Tác động của nhiệt độ .31 2.2.4.2. Tác động của thời gian chiết xuất 32 2.2.4.3. Tỷ lệ mẫu và DE 33 2.2.5. Kết quả và bàn luận .34 2.2.5.1. Kết quả chiết xuất bằng nước siêu tới hạn .34 2.2.5.2. So sánh SWE với các phương pháp chiết khác .36 2.3. Kiểm nghiệm nguyên liệu hành tây .37 Chương 3 - KẾT LUẬN VÀ NHẬN ĐỊNH 38 3.1. Kết luận .38 3.2. Nhận định 38 Tài liệu tham khảo .39 Phụ lục PL ii DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT MeOH Methanol EtOH Ethanol CO 2 Carbon dioxide HPLC Sắc ký lỏng hiệu năng cao (High performance liquid chromatography) SFE Chiết lỏng siêu tới hạn (supercritical fluid extraction) Pc Áp suất tới hạn Tc Nhiệt độ tới hạn DE Tảo cát trái đất (diatomaceous earth) SWE Chiết bằng nước siêu tới hạn (subcritical water extraction) DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1. Một số dung môi có thể sử dụng cho phương pháp chiết siêu tới hạn .4 Bảng 1.2. So sánh các đặc tính của chất ở 3 trạng thái lỏng, khí và siêu tới hạn .4 iii Bảng 1.3. γ-Glutamyl peptides trong A.cepa L 11 Bảng 1.4. Các thành phần flavonoid trong Hành tây (mg/kg) 13 Bảng 2.1. Kết quả chiết quercetin của giống hành vàng và giống hành đỏ 24 Bảng 2.2. Hiệu suất chiết và độ phục hồi của SWE .34 Bảng 2.3. Thành phần hóa học của các chiết xuất thu được từ SWE và nguyên liệu vỏ củ hành ban đầu .35 DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Trang Hình 1.1. Giản đồ pha trạng thái siêu tới hạn của một chất .3 Hình 1.2. Bộ dụng cụ chiết bằng chất lỏng siêu tới hạn .5 iv Hình 1.3. Hệ thống máy chiết lỏng siêu tới hạn .6 Hình 1.4. Thân, củ và hoa Hành tây .9 Hình 1.5. Chế phẩm Maderma .17 Hình 1.6. Chế phẩm Allium capa 6C .17 Hình 2.1. Sơ đồ thiết bị chiết quercetin bằng Carbon dioxide siêu tới hạn 22 Hình 2.2. Biểu đồ tương quan giữa lượng quercetin chiết xuất và thể tích ethanol .25 Hình 2.3. Biểu đồ tương quan giữa thể tích ethanol trong mỗi ống và thời gian .26 Hình 2.4. Biểu đồ tương quan giữa tỉ lệ chiết xuất và thời gian 26 Hình 2.5. Sơ đồ chiết xuất quercetin bằng nước siêu tới hạn .28 Hình 2.6. Sắc ký đồ của quercetin từ dịch chiết vỏ củ hành tây 30 Hình 2.7. Ảnh hưởng nhiệt độ lên phương pháp chiết quercetin bằng SWE cho các lần chiết với thời gian 10 phút và 15 phút .31 Hình 2.8. Ảnh hưởng của thời gian chiết xuất quercetin bằng SWE ở nhiệt độ 165 o C và 170 o C .32 Hình 2.9. Ảnh hưởng tỷ lệ vỏ củ hành và DE trong chiết xuất quercetin bằng SWE 33 Hình 2.10. So sánh các phương pháp chiết 36 v ĐẶT VẤN ĐỀ --------- Flavonoids là polyphenols có rất nhiều trong trái cây, rau củ, và ngũ cốc. Flavonoids được chia thành nhiều nhóm nhỏ, chúng bao gồm các anthocyanidins, chủ yếu tạo các màu đỏ và xanh trong trái cây, nước trái cây, rượu vang và các loài hoa; các catechin, có nhiều trong lá trà; các flavonones và flavanone glycosides, tìm thấy trong cam quýt và mật ong; và các flavon, flavonols và flavonol glycosides, có nhiều trong lá trà, trái cây, rau củ, mật ong. Flavonoids được biết đến với khả năng chống oxy hóa, tạo phức với các ion kim loại hoá trị 2, có lợi cho sức khỏe con người. Các hợp chất này có tác dụng chống lại dị ứng, viêm nhiễm, virus, cao huyết áp, viêm khớp, và được báo cáo ngăn ngừa đột biến, ung thư và AIDS [15]. Quercetin được nghiên cứu bởi Caltagirone rằng quercetin và apigenin ức chế sự tăng trưởng, việc xâm lấn và tiềm năng di căn của khối u ác tính [4]. Quercetin có tiềm năng để trở thành một liệu pháp hóa trị ung thư tuyến tiền liệt như báo cáo của Xing (2001) [25]. Flavonols này cũng được xem là có chức năng chống oxy hóa [19]. Có hai nhóm chất chống oxy hóa chính: tổng hợp và tự nhiên. Một trong các xu hướng quan trọng nhất trong ngành công nghiệp thực phẩm hiện nay là nhu cầu tìm về và sử dụng các chất chống oxy hoá tự nhiên. Chúng an toàn hơn, ít tác dụng phụ và ít độc tính hơn các chất chống oxy hoá tổng hợp. Củ hành chứa rất nhiều quercetin glucosides (quercetin-3,4'-diglucoside và quercetin- 4'-monoglucoside). Lớp vỏ ngoài cùng của củ hành chuyển sang màu nâu và khô trong quá trình già đi, và các glycosides của quercetin chuyển dạng thành quercetin tự do. Herrmann (1976) cũng cho rằng trong củ hành khô chứa chủ yếu là dạng quercetin tự do hơn là dạng glycoside. Theo Bilyk er al. (1984) thì lớp vỏ khô phía ngoài có nhiều quercetin hơn lớp bên trong ở tất cả tám giống hành được nghiên cứu. Giống cao nhất chứa tới 34,15g quercetin/ kg vỏ hành khô. Các giống khác chứa từ 1,14 – 16,53g quercetin/kg [11]. 1 Chiết xuất flavonols từ mô hành trong các nghiên cứu ở trên được thực hiện bằng cách chiết với dung môi methanol. Nhưng trong công nghiệp vấn đề phát sinh với kỹ thuật này là phải loại bỏ dung môi hữu cơ từ các sản phẩm cuối cùng, xử lý chất thải methanol, độc tính của methanol còn lẫn trong sản phẩm,…. Do đó, phương pháp chiết quercetin một cách nhanh chóng, rẽ tiền và ít độc tính là một yêu cầu cấp thiết. Chiết xuất bằng chất lỏng siêu tới hạn có nhiều lợi thế hơn các phương pháp tách chiết dung môi lỏng truyền thống như: tính chọn lọc được cải thiện, tự động hóa và thân thiện với môi trường. Hy vọng bài báo cáo này sẽ cung cấp thêm một số thông tin về chiết xuất bằng chất lỏng siêu tới hạn, góp phần hiện đại hoá các phương pháp chiết xuất các hợp chất thiên nhiên trong tương lai. 2 CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN 1.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ PHƯƠNG PHÁP CHIẾT LỎNG SIÊU TỚI HẠN [2],[9], [16],[21],[26]: Được biết đến cách đây rất lâu từ năm 1879, nhưng đến những năm 1980, phương pháp chiết bằng chất lỏng siêu tới hạn mới được áp dụng rộng rãi trong kỹ nghệ để chiết các hợp chất thiên nhiên ra khỏi thực vật như tinh dầu cà phê, trà, gia vị và nhất là hoa bia. 1.1.1. Định nghĩa: Một hợp chất ở trạng thái siêu tới hạn khi hợp chất đó có nhiệt độ và áp suất cao hơn giá trị tới hạn. Ở trạng thái siêu tới hạn, hợp chất này không còn ở thể lỏng nhưng vẫn chưa thành thể khí. Phương pháp chiết lỏng siêu tới hạn là phương pháp chiết sử dụng dạng dung môi đặc biệt là dung môi ở trạng thái siêu tới hạn. Trạng thái rắn Trạng thái lỏng Điểm ba Điểm ba Điểm tới hạn Chất lỏng siêu tới hạn T 0 C Pc Nhiệt độ Áp suất Khí Hình 1.1. Giản đồ pha trạng thái siêu tới hạn của một chất 3 Điểm ba là nơi mà ba trạng thái rắn, lỏng và khí giao nhau. Các đường cong là nơi hai trạng thái cùng hiện diện. Quan sát dọc theo đường cong khí - lỏng hướng lên cao gặp 1 điểm, nơi đó nồng độ của khí và lỏng bằng nhau. Điểm này được gọi là điểm siêu tới hạn và hợp chất lúc đó gọi là chất lỏng siêu tới hạn. Tại điểm tới hạn, áp suất và nhiệt độ có các giá trị được gọi lần lượt là áp suất tới hạn (Pc) và nhiệt độ tới hạn (Tc). Hai giá trị này là đặc trưng cho từng chất. Bảng 1.1. Một số dung môi có thể sử dụng cho phương pháp chiết siêu tới hạn Dung môi Nhiệt độ tới hạn Áp suất tới hạn Nước 374 218 EtOH 241 61 MeOH 240 80 Aceton 235 46 NH 3 132 115 Propan 97 42 Clorodifloromethan 96 50 Propen 92 45 Ethan 32 48 CO 2 31 73 Xenon 17 59 Ethylen 09 50 Methan -83 45 Bảng 1.2. So sánh các đặc tính của chất ở 3 trạng thái lỏng, khí và siêu tới hạn Trạng thái Khí (0 0 C, 1atm) Siêu tới hạn Lỏng Tỷ trọng (g/cm 3 ) 10 -3 0,2-0,5 0,6-2 Hệ số khuếch tán (cm 2 /s) 10 -1 10 -3 -10 -4 10 -5 Độ nhớt (g/cm/s) 10 -4 10 -4 10 -2 4 Trong số đó dung môi CO 2 là thông dụng nhất vì - Áp suất và nhiệt độ tới hạn thấp - Giá tiền rẻ - Bền về hóa học - Không độc, không dễ cháy - Độ nhớt thấp - Khả năng khuếch tán cao - An toàn, độ tinh khiết cao - Dễ loại ra khỏi dịch chiết bằng cách giảm áp suất - Có thể pha thêm MeOH, EtOH để chiết những chất phân cực. 1.1.2. Dụng cụ: Hình 1.2. Bộ dụng cụ chiết bằng chất lỏng siêu tới hạn Hệ thống gồm một nguồn cung cấp CO 2 , một máy bơm, một bộ làm lạnh, một bộ tăng nhiệt, bình chiết chứa dược liệu, bình tách thu sản phẩm và bình ngưng tụ. Bình chứa CO 2 Bình tách Bình chiết Làm lạnh Bơm Làm nóng Điều chỉnh P, t 0 C Bình ngưng tụ (CO 2 lỏng) 5 [...]... được khi chiết trên một mẫu mới Cần có nhiều nghiên cứu tìm các thông số tối ưu để chiết thành công 1.1.4 Ứng dụng: Lưu chất siêu tới hạn được ứng dụng trong rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau như trong lĩnh vực môi trường, thực phẩm, trong công nghiệp, trong y học… Ứng dụng của dung môi siêu tới hạn trong ngành dược - Chiết lỏng siêu tới hạn: (supercritical fluid extraction - SFE) chiết từ các... acid 1.2.2.3 Flavonoid: Flavonoid chủ yếu trong hành tây là dẫn chất của quercetin: isoquercetin, quercetin diglucoside, quercetin monoglucoside và quercetin tự do Hành tây còn chứa kaempferol nhưng hàm lượng rất ít Quercetin monoglucoside và quercetin diglucoside là flavonoid chính chiếm 80% các chất có chứa quercetin Tỷ lệ quercetin monoglucoside và quercetin diglucoside là 1:2,2 [22] Kaempferol Isorhamnetin... Stamford, CT) Carbon dioxide từ bình chứa hình trụ (1) được nén bằng máy nén cao áp (2, Haskel Inc, Burbank, CA) và được lưu trữ trong một bình chứa 2 L (3) Máy đo áp suất (4, 7) sử dụng để theo dõi áp suất trong bình chứa carbon dioxide và van bình chiết Một máy tạo áp suất về phái trước (6, Tescom Corp., Elk River, MN), vị trí giữa bình chứa carbon dioxide và van bình chiết, kiểm soát áp lực chiết xuất... sử dụng CO2 làm chất lỏng siêu tới hạn 2.1.1 Nguyên liệu và chất chuẩn: - Carbon dioxide công nghiệp (CO2, BOC gases, Murray Hill, NJ) được sử dụng như một chất lỏng siêu tới hạn (SF) - Hành đỏ và hành vàng được lấy từ các trang trại Muck (Đại học bang Michigan, East Lansing, MI) Để bảo vệ nguyên liệu trong giai đoạn nghiên cứu hành được lưu trữ tại – 20oC - Ethyl alcohol mua từ Pharmco (Brookfield,... nghĩa (P = 0,182) giữa khối lượng quercetin chiết được/ kg hành đỏ và vàng, giống màu vàng có độ lệch chuẩn thấp (0,003) so với màu đỏ (0,005) Bảng 2.1 Kết quả chiết quercetin của giống hành vàng và giống hành đỏ Thời Mẫu gian số chiết (phút) Nồng độ (µg/ml) Tổng lượng quercetin Tỉ lệ µg số g Khối % Ethanol Quercetin quercetin/ lượng vỏ (nồng độ / Lít CO2 kg vỏ hành hành phần mol) 0,027 0,027 0,023... lại trong lọ thành phẩn, một số bị kéo theo dòng khí Ngoài ra còn có các yếu tố khác có thể ảnh hưởng đến kết quả, ví dụ sự hiện diện của các hợp chất khác tương tự ở vỏ hành, chẳng hạn như kaempferol và myricetin Các hợp chất này có thể cạnh tranh với quercetin trong dòng khí và ethanol Tóm lại: Quercetin tự do đã được chiết xuất từ vỏ củ hành đỏ và vàng, bằng cách sử dụng CO2 siêu tới hạn như một dung... giống hành Khối lượng quercetin tự do và thể tích ethanol thu được trong mỗi ống thu tỷ lệ thuận với nhau Nghiên cứu này cung cấp một phương pháp thay thế cho phương pháp chiết rắn -lỏng thông thường để chiết quercetin Tuy nhiên, trong tương lai cần chú ý nhiều hơn các hợp chất tương tự khác có trong hành có thể ảnh hưởng đến quá trình chiết xuất và hiệu suất chiết 27 2.2 CHIẾT XUẤT QUERCETIN BẰNG... NƯỚC SIÊU TỚI HẠN: [17] Phương pháp này được thực hiện tại đại học Ewha womans Hàn Quốc năm 2010, sử dụng nước làm chất lỏng siêu tới hạn 2.2.1 Nguyên liệu và thiết bị: Chuẩn bị mẫu thử: củ hành tây được lấy từ Uiseong, Gyeongsangbuk-do, Hàn Quốc, chỉ những củ có bao phủ bên ngoài lớp vỏ màu da cam mới được sử dụng Vỏ củ hành tây được sấy khô với không khí nóng ở 60oC trong 10 giờ và sau đó cắt thành... Quá trình chiết xuất: Chiết bằng nước siêu tới hạn: Việc chiết xuất được thực hiện bằng cách sử dụng một dung môi nhanh (100 ASE, Công ty DIONEX) với nước Milli-Q (MR-RO800, Công ty TNHH Mirae ST, An Dương, Hàn Quốc) như là dung môi duy nhất Vỏ hành tây (1-2 g) và DE được trộn tỷ lệ hỗn hợp giữa 0,5:3,5 và 02:02 Quá trình chiết xuất được thực hiện như hình 2.5 Mẫu này được nạp vào tế bào chiết thép... Ai Cập đề cập đến hành tây có tác dụng chống nhiễm giun, tiêu chảy, các bệnh nhiễm trùng và viêm nhiễm khác [10] Trong thời trung cổ châu Âu, hành tây đã được sử dụng không thành công để tránh bệnh dịch hạch [29] Tại Bắc Mỹ, thổ dân châu Mỹ sử dụng hành tây để điều trị côn trùng cắn và làm giảm cảm lạnh Nó cũng được dùng trong y học cổ truyền Trung Quốc Homeopaths dùng dịch chiết cồn của hành tây để . fluid extraction) Pc Áp suất tới hạn Tc Nhiệt độ tới hạn DE Tảo cát trái đất (diatomaceous earth) SWE Chiết bằng nước siêu tới hạn (subcritical water. 2.1. Sơ đồ thiết bị chiết quercetin bằng Carbon dioxide siêu tới hạn. ...............22 Hình 2.2. Biểu đồ tương quan giữa lượng quercetin chiết xuất và thể