Ngày nay, cùng với sự phát triển của kinh tế thì việc mở rộng ứng dụng công nghệ vào các hoạt động sản xuất nhằm tối ưu hóa năng suất và chi phí là vô cùng quan trọng. Trong những năm gần đây, công nghệ tách chiết các hợp chất từ thực vật đã không ngừng phát triển và bước đầu đạt được những thành quả đáng kể. Trên thế giới từ rất lâu người ta đã ứng dụng những công nghệ này để sản xuất các chất có dược tính, phục vụ lợi ích của con người. Có khoảng hơn 20.000 hợp chất được chiết xuất từ thực vật có dược tính rất có giá trị đối với cuộc sống. Những hợp chất này như các alkaloid, glycosid, carbohydrat, … được biết đến như là các hợp chất thứ cấp. Các hợp chất này thường chỉ được tạo ra ở một số loại tế bào nhất định của thực vật như các tế bào rễ tơ, biểu mô, hoa, lá… Mặc dù, công nghệ tổng hợp hữu cơ vẫn phát triển mạnh mẽ và thu được nhiều thành tựu, tuy nhiên có nhiều chất không thể sản xuất bằng cách tổng hợp, cũng như chi phí đầu tư cho việc tổng hợp là cao. Cho nên chiết tách các hợp chất từ thực vật vẫn là một nguồn nguyên liệu trực tiếp, gián tiếp hoặc cung cấp nguyên liệu cho công nghệ bán tổng hợp nhằm giảm chi phí đầu tư, tối ưu hóa hiệu suất. Xuất phát từ thực tế trên, tôi đã tiến hành tìm hiểu đề tài: “Nghiên cứu trích ly alkaloid trong lá trà xanh và trái quất”. Mục tiêu của đề tài là: Tìm hiểu về alkaloid, cấu tạo hóa học và phân loại của alkaloid, các phương pháp chiết xuất các alkaloid. Xây dựng quy trình tối ưu để trích ly alkaloid trong lá trà xanh và trái quất.
MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU i DANH MỤC BẢNG ii DANH MỤC HÌNH iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT iv LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, cùng với sự phát triển của kinh tế thì việc mở rộng ứng dụng công nghệ vào các hoạt động sản xuất nhằm tối ưu hóa năng suất và chi phí là vô cùng quan trọng. Trong những năm gần đây, công nghệ tách chiết các hợp chất từ thực vật đã không ngừng phát triển và bước đầu đạt được những thành quả đáng kể. Trên thế giới từ rất lâu người ta đã ứng dụng những công nghệ này để sản xuất các chất có dược tính, phục vụ lợi ích của con người. Có khoảng hơn 20.000 hợp chất được chiết xuất từ thực vật có dược tính rất có giá trị đối với cuộc sống. Những hợp chất này như các alkaloid, glycosid, carbohydrat, … được biết đến như là các hợp chất thứ cấp. Các hợp chất này thường chỉ được tạo ra ở một số loại tế bào nhất định của thực vật như các tế bào rễ tơ, biểu mô, hoa, lá… Mặc dù, công nghệ tổng hợp hữu cơ vẫn phát triển mạnh mẽ và thu được nhiều thành tựu, tuy nhiên có nhiều chất không thể sản xuất bằng cách tổng hợp, cũng như chi phí đầu tư cho việc tổng hợp là cao. Cho nên chiết tách các hợp chất từ thực vật vẫn là một nguồn nguyên liệu trực tiếp, gián tiếp hoặc cung cấp nguyên liệu cho công nghệ bán tổng hợp nhằm giảm chi phí đầu tư, tối ưu hóa hiệu suất. Xuất phát từ thực tế trên, tôi đã tiến hành tìm hiểu đề tài: “Nghiên cứu trích ly alkaloid trong lá trà xanh và trái quất”. Mục tiêu của đề tài là: - Tìm hiểu về alkaloid, cấu tạo hóa học và phân loại của alkaloid, các phương pháp chiết xuất các alkaloid. - Xây dựng quy trình tối ưu để trích ly alkaloid trong lá trà xanh và trái quất. DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Các họ thực vật giàu alkaloid 9 Bảng 1.2. Một số loài động vật có chứa alkaloid 15 Bảng 1.3. pKa của một số alkaloid 18 Bảng 1.4. Phản ứng của alkaloid với các thuốc thử tạo tủa vô định hình 19 Bảng 1.5. Phản ứng của alkaloid với các thuốc thử tạo tủa tinh thể 19 Bảng 1.6. Phản ứng của alkaloid với các thuốc thử đặc hiệu 20 Bảng 3.1. Kết quả khảo sát khối lượng, hiệu suất sản phẩm thu được khi thay đổi lượng dung dịch Na 2 CO 3 10% để kiềm hóa bột trà 36 Bảng 3.2. Kết quả khảo sát khối lượng, hiệu suất sản phẩm thu được khi thay đổi thời gian đun dung dịch trà – kiềm 38 Bảng 3.3. Kết quả khảo sát khối lượng, hiệu suất sản phẩm thu được khi thay đổi lượng dung môi dicloromethane sử dụng 39 Bảng 3.4. Kết quả khảo sát khối lượng, hiệu suất sản phẩm thu được khi thay đổi lượng dung môi cloroform sử dụng chiết hồi lưu cao quất 43 Bảng 3.5. Kết quả khảo sát khối lượng sản phẩm thu được khi thay đổi thời gian chiết hồi lưu cao quất 45 Bảng 3.6. Kết quả khảo sát khối lượng, hiệu suất sản phẩm thu được khi thay đổi khoảng nhiệt độ chiết hồi lưu cao quất 46 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Cây mã tiền 10 Hình 1.2. Cà độc dược 10 Hình 1.3. Cây trà (chè) 10 Hình 1.4. Cây thuốc lá 11 Hình 1.5. Cây ma hoàng 11 Hình 1.6. Canh ki na 11 Hình 1.7. Cây náng 12 Hình 1.8. Cây anh túc 12 Hình 1.9. Cây hồ tiêu 12 Hình 1.10. Cây lựu 13 Hình 1.11. Cây ba gạc 13 Hình 1.12. Cây bách bộ 13 Hình 1.13. Cây bình vôi 14 Hình 1.14. Quy trình chiết alkaloid sử dụng dung môi MeOH 21 Hình 1.15. Quy trình chiết alkaloid sử dụng dung môi cồn acid/ nước acid.21 Hình 1.16. Quy trình chiết alkaloid dưới dạng base 22 Hình 1.17. Cây trà (chè) 24 Hình 1.18. Cây quất (tắc, hạnh) 28 Hình 2.1. Quy trình chiết tách caffein trong lá trà 33 Hình 2.2. Quy trình chiết tách alkaloid trong cao quất 36 Hình 3.1. Biểu đồ khảo sát sự phụ thuộc của khối lượng sản phẩm thu được khi thay đổi lượng dung dịch Na 2 CO 3 10% sử dụng 39 Hình 3.2. Biểu đồ khảo sát sự phụ thuộc của khối lượng sản phẩm thu được khi thay đổi thời gian đun dung dịch trà – kiềm 40 Hình 3.3. Biểu đồ khảo sát sự phụ thuộc của khối lượng sản phẩm thu được khi thay đổi lượng dung môi dicloromethane sử dụng 42 Hình 3.4. Sắc phổ của sản phẩm 43 Hình 3.5. Sắc phổ của mẫu caffein chuẩn 44 Hình 3.6. Biểu đồ khảo sát sự phụ thuộc của khối lượng sản phẩm thu được khi thay đổi lượng dung môi cloroform sử dụng 46 Hình 3.7. Biểu đồ khảo sát sự phụ thuộc của khối lượng sản phẩm thu được khi thay đổi thời gian chiết hồi lưu cao quất 47 Hình 3.8. Biểu đồ khảo sát sự phụ thuộc của khối lượng sản phẩm thu được khi thay đổi khoảng nhiệt độ chiết hồi lưu cao quất 49 Hình 3.9. Sắc phổ của sản phẩm 51 Hình 3.10. Sắc phổ của mẫu codein chuẩn 52 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Alk: Alkaloid DCM: Dicloromethane HPLC: High performance liquid chromatography (Sắc ký lỏng hiệu năng cao) IR: Infra red (Phổ hồng ngoại) MS: Mass spectrometry (Khối phổ) NMR: Nuclear magnetic resonance (Phổ cộng hưởng từ hạt nhân) Đồ án tốt nghiệp Đại học khóa 2010-2014 Trường ĐH BR - VT CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1.Alkaloid [1][9][8] 1.1.1. Khái niệm alkaloid Alkaloid có nguồn gốc từ chữ: alcali tiếng Ả rập có nghĩa là kiềm, đây là những hợp chất hữu cơ có chứa dị vòng nitơ, có tính bazơ thường gặp ở trong nhiều loài thực vật và đôi khi còn tìm thấy trong một vài loài động vật. 1.1.2. Phân loại alkaloid a) Phân loại alkaloid theo bậc Nitơ Có thể chia alkaloid làm 5 loại dựa vào bậc của nguyên tử Nitơ trong cấu tạo phân tử alkaloid: Nitơ bậc I, Nitơ bậc II, Nitơ bậc III, Nitơ bậc IV; Nitơ – oxyd. - Các alkaloid bậc II, bậc III: ở pH < 7.0 chúng tồn tại ở dạng ion hóa và ở pH > 8.0 chúng ở dạng không ion hóa. - Các alkaloid bậc IV (berberin, palmatin, sanguinarin ): đây là các hợp chất rất phân cực, trong mọi điều kiện pH chúng đều tồn tại ở dạng ion, để tách chiết chúng phải phân lập dưới dạng muối. - Các alkaloid trung tính: gồm các amid alkaloid (-CONH-, colchicin, capsaicin) và hầu hết các lactam (ricinin ). - Các N-oxyd-alkaloid (gen- alkaloid): nói chung chúng rất phân cực, dễ tan trong nước, hay gặp ở các alkaloid pyrrolizidin (N-oxyd-indicin). b) Phân loại alkaloid theo đường sinh tổng hợp Theo đường sinh tổng hợp có thể chia alkaloid thành 3 loại: pseudo- alkaloid, proto-alkaloid, alkaloid thực. Alkaloid thực (Real alkaloid): đây là nhóm lớn, quan trọng, được hình thành từ các acid amin, chúng có chứa dị vòng Nitơ, và có thể được chia thành nhiều nhóm nhỏ hơn tùy nhân căn bản như sau: - Alkaloid khung pyrrol và pyrrolidin: Ngành Công nghệ kỹ thuật Hóa học 7 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm Đồ án tốt nghiệp Đại học khóa 2010-2014 Trường ĐH BR - VT - Alkaloid khung pyrrolizidin: - Alkaloid khung tropan: - Alkaloid khung pyridin và piperidin: - Alkaloid khung indol, indolin: Ngành Công nghệ kỹ thuật Hóa học 8 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm pyrrolidin cuscohygrin hygrin pyrrol Đồ án tốt nghiệp Đại học khóa 2010-2014 Trường ĐH BR - VT Ngành Công nghệ kỹ thuật Hóa học 9 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm Đồ án tốt nghiệp Đại học khóa 2010-2014 Trường ĐH BR - VT - Alkaloid khung indolizidin: - Alkaloid khung quinolizidin: - Alkaloid khung quinolein: Ngành Công nghệ kỹ thuật Hóa học 10 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm [...]... Các polyphenol chính trong trà xanh là epigallocatechin gallate (EGCG) .Nghiên cứu khoa học cho thấy EGCG và polyphenol trong trà xanh có đặc tính chống viêm và chống ung thư có thể giúp ngăn chặn sự phát triển - và tăng trưởng của các khối u da Ung thư dạ dày: nghiên cứu phòng thí nghiệm đã phát hiện ra rằng polyphenol trong trà xanh ức chế sự tăng trưởng của tế bào ung thư dạ dày Trong hai nghiên cứu. .. số nghiên cứu lâm sàng đã chỉ ra rằng các loại trà xanh và cả trà đen có thể giúp bảo vệ chống lại ung thư Nghiên cứu cho thấy hợp chất polyphenol trong trà, trà đặc biệt là màu xanh lá cây, có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc phòng chống ung thư Các nhà nghiên cứu cũng tin rằng - polyphenol giúp tiêu diệt tế bào ung thư và ngăn chúng phát triển Ung thư bàng quang: Một số theo dõi nghiên cứu. .. cứu nhỏ cho thấy uống trà xanh giúp ngăn ngừa sâu răng Trà xanh cũng có thể hữu ích trong các bệnh viêm như viêm khớp Nghiên cứu cho thấy trà xanh có thể giúp bệnh viêm khớp bằng cách giảm viêm và làm chậm sự phân hủy của sụn Hóa chất trong trà xanh cũng có thể được giúp điều trị mụn cóc sinh dục và ngăn chặn triệu chứng của cảm lạnh và cúm Các nghiên cứu cũng cho thấy uống trà xanh có thể làm giảm... nhồi máu cơ tim giảm 11% với mức - tiêu thụ 3 tách trà mỗi ngày Cholesterol cao: Nghiên cứu cho thấy trà xanh làm giảm cholesterol toàn phần và tăng HDL ("tốt") cholesterol ở cả động vật và con người Một nghiên cứu lâm sàng cho thấy những người đàn ông uống trà xanh có lượng cholesterol thấp hơn những người không uống trà xanh Chất polyphenol trong trà xanh có thể ngăn chặn cholesterol bị hấp thu ở ruột,... học và Công nghệ thực phẩm Đồ án tốt nghiệp Đại học khóa 2010-2014 Trường ĐH BR - VT Từ những nghiên cứu, người ta nhận thấy rằng trà xanh có khả năng điều trị: - Xơ vữa động mạch: Nghiên cứu lâm sàng chỉ ra rằng các đặc tính chống oxy hóa của trà xanh có thể giúp ngăn ngừa xơ vữa động mạch, bệnh động mạch vành Nghiên cứu cho thấy trà đen cũng có tác dụng tương tự Trong thực tế, các nhà nghiên cứu. .. so sánh người uống trà xanh với không uống, các nhà nghiên cứu thấy rằng những người uống trà giảm một nửa khả năng phát - triển ung thư dạ dày và viêm dạ dày như so với người không uống trà xanh Bệnh tiểu đường: Trà xanh đã được sử dụng để kiểm soát lượng đường trong máu Nghiên cứu ở động vật cho thấy rằng trà xanh có thể giúp ngăn ngừa sự phát triển của bệnh tiểu đường loại 1 và làm chậm sự tiến... người không uống trà xanh Trong thực tế, những người uống trà nhiều - sẽ sống lâu Tuyến tiền liệt ung thư: Nghiên cứu phòng thí nghiệm đã phát hiện ra rằng chiết xuất trà xanh ngăn chặn sự tăng trưởng của tế bào ung thư tuyến tiền liệt .Trong một nghiên cứu lâm sàng lớn ở Đông Nam Trung Quốc nghiên cứu nhận thấy nguy cơ ung thư tuyến tiền liệt đã giảm dần khi tăng thời gian và số - lượng trà xanh tiêu thụ... Hóa học và Công nghệ thực phẩm Đồ án tốt nghiệp Đại học khóa 2010-2014 - Trường ĐH BR - VT Giảm cân: Nghiên cứu lâm sàng cho thấy rằng chiết xuất từ trà xanh có thể thúc đẩy sự trao đổi chất và giúp đốt cháy chất béo Một nghiên cứu phát hiện ra rằng sự kết hợp của trà xanh và cà phê cải thiện việc giảm cân và duy trì ở - những người thừa cân và béo phì vừa phải Các ứng dụng khác: Một nghiên cứu nhỏ... đổi glucose hoặc đường thành năng - lượng Trà xanh có thể giúp điều chỉnh lượng đường trong cơ thể Bệnh gan: Nghiên cứu lâm sàng chỉ ra rằng những người đàn ông uống nhiều hơn 10 ly trà xanh mỗi ngày ít có khả năng để phát triển vấn đề về gan Trà xanh cũng có vẻ bảo vệ gan khỏi các tác hại của các chất độc hại như rượu Nghiên cứu động vật đã chỉ ra rằng trà xanh giúp bảo vệ chống lại các khối u gan... nghiên cứu lâm sàng bởi một nhóm các nhà nghiên cứu tiết lộ rằng những người bị ung thư bàng quang - đặc biệt là ở nam giới- người uống trà xanh có tỷ lệ sống tốt hơn so với những người - không uống 5 năm Ung thư vú: Nghiên cứu lâm sàng ở động vật và thử nghiệm cho thấy rằng polyphenol trong trà xanh ức chế sự tăng trưởng của tế bào ung thư vú Trong một nghiên cứu 472 phụ nữ ở giai đoạn khác nhau của . tài: Nghiên cứu trích ly alkaloid trong lá trà xanh và trái quất . Mục tiêu của đề tài là: - Tìm hiểu về alkaloid, cấu tạo hóa học và phân loại của alkaloid, các phương pháp chiết xuất các alkaloid. -. ưu để trích ly alkaloid trong lá trà xanh và trái quất. DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Các họ thực vật giàu alkaloid 9 Bảng 1.2. Một số loài động vật có chứa alkaloid 15 Bảng 1.3. pKa của một số alkaloid. thực vật và đôi khi còn tìm thấy trong một vài loài động vật. 1.1.2. Phân loại alkaloid a) Phân loại alkaloid theo bậc Nitơ Có thể chia alkaloid làm 5 loại dựa vào bậc của nguyên tử Nitơ trong cấu