Chiết xuất quercetin từ vỏ hành tây bằng phương pháp cận tới hạn

MỞ ĐẦU Hành tây được biết đến như loại một thực phẩm được sử dụng phổ biến trong bữa ăn hằng ngày.. Hành tây cũng có thể chế biến cùng với các loại thực phẩm khác tạo nên các món ăn ngon

MỤC LỤC

1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HÀNH TÂY 1

1.1 Nguồn gốc 1

1.2 Vị trí phân loại 1

1.3 Mô tả 1

1.4 Phân bố 2

1.5 Một số loài cùng chi 2

1.6 Thành phần hoá học của hành tây 3

1.7 Công dụng – cách dùng 3

1.8 Một số chế phẩm hiện nay từ hành tây 4

2 CHIẾT XUẤT QUERCETIN TỪ VỎ CỦ HÀNH TÂY 5

2.1 Tổng quan về quercetin 5

2.2 Định tính sự hiện diện của quercetin 5

2.2.1 Phân biệt sơ bộ bằng hơi amoniac 5

2.2.2 Tác dụng với H2SO4 đậm đặc 6

2.2.3 Tác dụng với dung dịch 1 % NaOH/etanol 6

2.2.4 Phản ứng Cyanidin của Wilstatter 6

2.3 Phương pháp tách chiết quercetin 6

2.4 Tác dụng của quercetin 6

2.4.1 Chất chống oxy hoá 6

2.4.2 Dị ứng, hen suyễn và viêm da 7

2.4.3 Ung thư 7

2.4.4 Bệnh tim mạch 7

2.4.5 Tiểu đường 7

2.4.7 Bệnh tăng huyết áp 8

2.4.8 Miễn dịch và nhiễm trùng 8

2.5 Tác dụng phụ-liều lượng dùng quercetin 8

2.6 Một số chế phẩm có quercetin 8

3 CHIẾT XUẤT QUERCETIN BẰNG NƯỚC CẬN TỚI HẠN (SWE) 9

3.1 Giới thiệu phương pháp chiết bằng nước cận tới hạn 9

3.2 Thiết bị chiết xuất cận tới hạn 10

3.3 Nguyên tắc hoạt động của SWE 11

3.4 Ưu nhược điểm 11

3.5 Nguyên liệu và phương pháp tiến hành 11

3.5.1 Chuẩn bị nguyên liệu 11

3.5.2 Quá trình chiết xuất 12

3.5.2.1 Chiết bằng nước cận tới hạn (SWE) 12

3.5.2.2 Phương pháp chiết xuất cổ điển (chiết rắn-lỏng) 13

3.5.3 Phân tích bằng sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) 13

3.5.4 Các thông số ảnh hưởng đến hiệu suất chiết xuất quercetin 14

3.5.4.1 Ảnh hưởng nhiệt độ 14

3.5.4.2 Ảnh hưởng của thời gian chiết xuất 15

3.5.4.3 Tỷ lệ hỗn hợp của vỏ củ hành và DE 15

3.5.5 So sánh SWE với các phương pháp khác 16

3.5.6 Kết quả 17

4 KẾT LUẬN 19

DANH MỤC HÌNH

Hình 1 Củ, hoa và hạt hành tây 2

Hình 2 Chế phẩm Contractubex 4

Hình 3 Chế phẩm SkinFood Parsley and Mandarin Spot Gel 4

Hình 4 Quercetin 5

Hình 5 Thuốc hỗ trợ điều trị bệnh gút-quercetin 500 mg 8

Hình 6 Thực phẩm chức năng JAPATO NEW 9

Hình 7 Giản đồ pha của nước (vùng gạch chéo là vùng ưu tiên cho SWE) 10

Hình 8 Sơ đồ cấu tạo của SWE 10

Hình 9 Sơ đồ thiết lập thí nghiệm 12

Hình 10 Sắc ký đồ của quercetin từ dịch chiết vỏ củ hành tây 13

Hình 11 Ảnh hưởng nhiệt độ lên phương pháp chiết quercetin bằng SWE cho các lần chiết với thời gian 10 phút (A) và 15 phút (B) Mỗi thí nghiệm được thực hiện 3 lần, điểm dữ liệu thể hiện dưới dạng giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn 14

Hình 12 Ảnh hưởng của thời gian chiết xuất quercetin bằng SWE ở nhiệt độ 165 ºC (A) và 170 ºC( B) Mỗi thí nghiệm được thực hiện 3 lần, điểm dữ liệu thể hiện dưới dạng giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn 15

Hình 13 Ảnh hưởng tỷ lệ vỏ củ hành và DE trong chiết xuất quercetin bằng SWE Mỗi thí nghiệm được thực hiện 3 lần, điểm dữ liệu thể hiện dưới dạng giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn 16

Hình 14 So sánh các phương pháp chiết 17

DANH MỤC BẢNG Bảng 1 Hiệu suất chiết và độ phục hồi của SWE 18 Bảng 2 Thành phần hóa học của các chiết xuất thu được từ SWE và nguyên liệu vỏ củ

hành ban đầu 19

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT

DE: Diatomaceous Earth (bọt biển)

HPLC: High Performance Liquid Chromatography (sắc ký lỏng hiệu năng cao)

LDL: Low Density Lipoprotein (lipoprotein có tỉ trọng phân tử thấp)

SD: Standard Deviations (độ lệch chuẩn)

SWE: Subcritical Water Extraction (chiết bằng nước cận tới hạn).

MỞ ĐẦU

Hành tây được biết đến như loại một thực phẩm được sử dụng phổ biến trong bữa

ăn hằng ngày Hành tây cũng có thể chế biến cùng với các loại thực phẩm khác tạo nên các món ăn ngon miệng mang lại giá trị dinh dưỡng cao Bên cạnh việc dùng làm thực phẩm thì trong nhân gian hành tây còn được sử dụng làm thuốc để trị bệnh như nghẹt mũi, khó thở vào mùa lạnh, trị mụn nhọt, trị vật ký sinh đường ruột, các vết thương do côn trùng dốt… Và còn dùng để xua đuổi các loại côn trùng gây bệnh như gián, muỗi

Vỏ củ hành tây bộ phận mà khi người ta nấu ăn thường hay bỏ đi Nhưng ít ai biết rằng trong lớp vỏ bỏ đi này lại chứa rất nhiều quercetin Chất có khả năng chống viêm, chống oxy hóa, chống lão hóa, làm bền thành mạch máu, giảm lượng cholesterol trong máu Do có nhiều tác dụng như vậy nên quercetin ứng dụng dùng trong các chế phẩm dược liệu Vậy chiết xuất quercetin từ vỏ hành như thế nào?

Năm 2010, các nhà khoa học tại đại học Ewha Womans Hàn Quốc đã tiến hành

chiết xuất quercetin từ vỏ củ hành tây Allium Cepa L bằng nước cận tới hạn Phương

pháp chiết xuất quercetin bằng nước cận tới hạn được thực hiện ra sao và nó có những

ưu nhược điểm gì? Bài báo cáo seminar này xin giới thiệu lại phương pháp chiết xuất quercetin bằng nước cận tới hạn của các nhà khoa học tại đại học Ewha Womans Hàn Quốc Hy vọng bài báo cáo này sẽ mang lại nhiều thông tin hay cho người đọc

1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HÀNH TÂY

1.1 Nguồn gốc

Hành tây đã được trồng cách đây khoảng 4700 năm trước được thuần hoá và đưa vào trồng trọt tại vùng núi vùng Turkmenistan và phía bắc Iran nơi tiếp xúc với nền văn minh vùng Cận Đông (Sumerian) Do đó, phía tây nam Châu Á chính là nơi đã thuần hoá hành tây từ tự nhiên Hành tây còn xuất hiện muộn hơn ở vùng Địa Trung Hải [4]

Vào năm 2006, Friesen và cộng sự đã ước tính có khoảng 780 loài trong chi Allium

trong đó có 650 loài có nhiều tên gọi khác nhau [4] Còn website: www.theplantlist.org

năm 2012 đã đưa ra danh sách 2014 tên loài trong chi Allium tuy nhiên chỉ được chấp

nhận 918 tên loài [11]

1.2 Vị trí phân loại

- Tên tiếng Việt: hành tây

- Tên khoa học: Allium cepa L

- Hệ thống phân loại khoa học [5]:

vi 15-25 ºC Thường nhân giống bằng hạt [10]

Hình 1 Củ, hoa và hạt hành tây 1.4 Phân bố

Hành tây được trồng nhiều nhất ở Trung Quốc, Ấn Độ, Pakistan, Iran , Ở nước ta cũng có các vùng trồng hành tây lớn chủ yếu trồng ở vùng đồng bằng sông Hồng, vùng duyên hải miền Trung cũng như vùng Đà Lạt, tỉnh Lâm Đồng Hành tây trồng ở nước ta chủ yếu hai giống Grano và Granex nhập từ Pháp và Nhật Hành Grano có củ hành tròn cao, vỏ ngoài màu vàng đậm, thịt trắng; còn hành Granex có hình tròn dẹp, dáng dẹp,

vỏ ngoài màu vàng nhạt, thịt trắng, có đường kính củ lớn hơn; cả hai giống đều cho sản phẩm đạt chất lượng cao [10]

1.5 Một số loài cùng chi

• Allium ascalonicum L (hành ta)

• Allium fistolosum L (hành hương)

• Allium tuberosum Rottl & Spreng (hẹ)

• Allium chinense G Don (kiệu)

• Allium porrum L (tỏi tây)

• Allium sativum L (tỏi)

• Allium schoenoprasum L (nén) [1]

1.6 Thành phần hoá học của hành tây

Hành tây chứa nhiều loại tinh dầu với thành phần chính là allicin và các hợp chất hữu cơ chứa lưu huỳnh, đường glucose, fructose, saccharose, các oligosaccharid, các chất khoáng Ca, P, K, Na, Mg, Se…, các vitamin A, B1, B2, B6, C, E…, chứa cellulose, hemicellulose, pectin Hạt hành tây giàu các acid béo linoleic, oleic và palmitic Ngoài

ra hành tây còn chứa các loại saponin steroid, flavonoid [9] Tuy nhiên, thành phần hoá học cụ thể phụ thuộc vào nhiều yếu tố, chẳng hạn như màu sắc, điều kiện phát triển, thời gian thu hoạch, thời gian và điều kiện bảo quản Các mục dưới sẽ trình bày rõ hơn thành phần hoá học của các bộ phận của hành tây

Cụ thể trong 100 g củ hành tây ở Nepal chứa: nước (86.8 g), protein (1.2 g), chất béo (0.1 g), carbonhydrat (11.1 g), chất xơ (0.6 g) và các khoáng chất (0.4 g), canxi (47 mg), photpho (50 mg), sắt (0.7 mg) và các vitamin B1 (0.08 mg), B2 (0.01 mg), B3 (0.4 mg) và viatmin C (11 mg) Hàm lượng vitamin C sẽ giảm trong quá trình lưu trữ củ hành

và nấu ăn.[8]

1.7 Công dụng – cách dùng

Công dụng: Hành tây là loại rau được sử dụng phổ biến ở châu Âu trong bữa ăn

hàng ngày Ở nước ta, hành tây cũng thường được sử dụng để xào với các loại thịt, dùng chế dầu giấm và để ăn sống rất được ưa chuộng Để làm thuốc, hành tây được chỉ dẫn dùng trong việc điều trị mệt mỏi, suy nhược cơ thể và thần kinh, chứng ít nước tiểu; bí dịch, thuỷ thũng, thừa urê huyết, tăng chlorur huyết, lên men ruột, đau sinh dục tiết niệu, đau ngực, cúm, mất cân bằng tuyến, béo phì, xơ cứng động mạch, đề phòng chứng huyết khối, đề phòng sự già yếu, mệt lả, bất lực, đái đường, viêm hạch, tạng bạch huyết, ký sinh đường ruột Dùng ngoài để trị áp xe, chín mé, nhọt, ong vò vẽ đốt, cước nứt nẻ, đau nửa đầu, sung huyết não, đau dây thần kinh răng, mụn cóc, vết thương, loét và trừ muỗi [10]

Cách dùng: Thông thường nhất là ăn sống, cũng có thể ngâm trong nước nóng (trị

cảm cúm) hoặc đun sôi 10-15 phút (trị tiêu chảy, thấp khớp) hoặc ngâm độ một tuần

trong rượu trắng (trị vật ký sinh đường ruột) Người ta còn làm thuốc (ngâm Hành tây trong cồn 90 0), làm rượu thuốc 20 % Dùng ngoài dưới dạng thuốc đắp trị thấp khớp, đau đầu, sung huyết não, viêm màng não, bí tiểu tiện, rệp đốt, mụn nhọt, áp xe, trị nứt

nẻ, vết thương v.v , thuốc xoa (trị chín mé, tàn nhang), dịch chiết (nhỏ trị ù tai, tẩm bông đặt vào răng sâu) hoặc cắt đôi củ hành đặt cạnh giường ngủ để xua muỗi [10]

1.8 Một số chế phẩm hiện nay từ hành tây

• Thuốc Contractubex

Thuốc Contractubex (hình 2) là sản phẩm điều trị sẹo của Đức, được chiếc xuất từ hành tây, dùng để cải thiện tốt các vết sẹo, ngăn ngừa sự hình thành sẹo xấu từ các vết thương mới

Hình 2 Chế phẩm Contractubex

• Sản phẩm trị mụn Skin Food Parsley and Mandarin Spot Gel

Sản phẩm (hình 3) có đặc tính sát trùng cao, sẽ chữa lành những nốt mụn mới mọc hay những nốt mụn to đã viêm nhiễm, tránh mụn lây lan và gom mụn nhanh chóng chỉ sau lần đầu sử dụng Xuất xứ từ Hàn Quốc

Hình 3 Chế phẩm SkinFood Parsley and Mandarin Spot Gel

2 CHIẾT XUẤT QUERCETIN TỪ VỎ CỦ HÀNH TÂY

2.1 Tổng quan về quercetin

• Tên IUPAC: 2-(3,4-dihydroxyphenyl)-3,5,7-trihydroxy-4H-chromen-4-one

• Tên khác: Sophoretin, Meletin, Xanthaurin, Quercetol, Quercitin, Quertine, Flavin meletin

• Công thức phân tử: C15H10O7

• Khối lượng mol: 302,236 g/mol

Flavonoid là những hợp chất màu phenol thực vật, tạo nên màu cho rất nhiều rau, quả, hoa… Phần lớn các flavonoid có màu vàng (do từ flavus là màu vàng); tuy vậy, một số sắc tố có màu xanh, tím đỏ, không màu cũng được xếp vào nhóm này vì về mặt hoá học, chúng có khung sườn căn bản (diphenyl propan) [2]

Trong thực vật quercetin chủ yếu ở dưới dạng glycoside

Quercetin vừa có đặc tính chống oxy hóa mạnh, vừa có tác dụng như thuốc kháng histamin và kháng viêm, có thể giúp bảo vệ chống lại bệnh tim và ung thư

2.2 Định tính sự hiện diện của quercetin [2]

Có nhiều phương pháp để phát hiện quercetin cũng như flavonoid

2.2.1 Phân biệt sơ bộ bằng hơi amoniac

Dưới ánh đèn tử ngoại UV365 và sự hiện diện của hơi amoniac, các flavonoid sẽ thay đổi màu sắc

Cao chiết cây được chấm thành hai chấm riêng biệt lên trên cùng một tấm sắc ký lớp mỏng, giải ly Cắt bản mỏng ra làm đôi: một bản để tự nhiên, còn một bản đặt trong bình kín bảo hoà hơi amoniac NH3 và tiếp theo phun xịt bản bởi dung dịch 1%

dưới ánh đèn tử ngoại 365nm Sự khác nhau về màu tuỳ theo hợp chất flavonoid Nếu

có flavonol: ở bản không có dung dịch kiềm dưới ánh sáng thường có màu vàng nhạt đến vàng xậm, còn dưới UV365 thì màu vàng, vàng- lục Đối với bản có phun dung dịch kiềm dưới ánh sáng thường hay dưới ánh đèn tử ngoại 365 nm thì đều có màu vàng

2.2.2 Tác dụng với H 2 SO 4 đậm đặc

Hoà tan hợp chất flavonoid vào H2SO4 đậm đặc thì flavonol cho màu vàng đậm đến cam và có phát huỳnh quang đặc biệt

2.2.3 Tác dụng với dung dịch 1 % NaOH/etanol

Nhỏ dung dịch NaOH vào một dung dịch flavonoid hoà tan trong etanol Nếu có flavonol sẽ cho màu từ vàng đến cam

2.2.4 Phản ứng Cyanidin của Wilstatter

Phản ứng khử bằng bột Mg trong HCl/etanol trên các dẫn xuất flavonoid Chuẩn

bị hai ống nghiệm, cho vào mỗi ống nghiệm 2 mL cao chiết hoà tan trong etanol Ống 1

làm đối chứng Với ống số 2: cho thêm 1 mL tert-butyl ancol hoặc isoamyl ancol; 0.5

mL HCl đậm đặc; 3-5 hạt magnesium kim loại Đun nhẹ trong vài phút sẽ xuất hiện màu

ở lớp ancol phía trên Nếu cao chiết có chứa quercetin thì dung dịch trong ống 2 sẽ có màu đỏ

2.3 Phương pháp tách chiết quercetin

Các flavonoid có độ hoà tan khác nhau tuỳ theo số nhóm hydroxyl và các nhóm thế khác có trong cấu trúc hoá học, nên rất khó có một phương pháp chung để trích ly flavonoid ra khỏi cây Có các phương pháp như: hấp thu flavonoid bằng than hoạt tính, tách flavonoid bằng dung dịch kiềm,… [2]

Phương pháp thường sử dụng trong công nghiệp để chiết xuất quercetin là chiết

Rất nhiều thí nghiệm in vitro và in vivo ở động vật nhằm nghiên cứu về khả năng

chống oxy hoá của quercetin Kết quả thu được chứng tỏ quercetin là chất chống oxy

cục bộ, những chất độc và những yếu tố khác gây oxy hoá đối với cơ thể Đã có nghiên cứu sử dụng quercetin với liều lượng là 150 mg/ngày, sau 6 tuần lượng LDL trong máu

đã giảm

2.4.2 Dị ứng, hen suyễn và viêm da

Trong ống nghiệm, quercetin thể hiện sự ức chế histamin được dự trữ trong các tế bào mast ở các mô và trong các hạt bài tiết của tế bào ưa kiềm Từ đó cho thấy quercetin

có khả năng điều trị các bệnh về đường hô hấp, dị ứng

Một nghiên cứu đã được tiến hành trên giống lợn Guinee khi cho lợn uống hoặc tiêm qercetin qua đường hô hấp cũng cho thấy quercetin có khả năng chống hen Quercetin đã ức chế phản ứng phản vệ do histamin gây ra, từ đó histamin đã không thể gây ra sổ mũi hay co thắt cơ trơn khí phế quản làm xuất hiện các cơn khó thở

2.4.4 Bệnh tim mạch

Ở người quercetin ức chế sự vón cục của tiểu cầu và hình thành huyết khối Ngoài

ra quercetin có hiệu quả trong việc cải thiện huyết áp, giảm lượng choleterol trong máu

2.4.5 Tiểu đường

Nghiên cứu tiến hành trên 34 người đàn ông và phụ nữ mắc bệnh tiểu đường tuýp

1 hoặc tuýp 2 Các nhà nghiên cứu đã cho các bệnh nhân sử dụng quercetin và một số hợp chất khác ở dạng thuốc bôi ngoài Mỗi ngày bôi 3 lần ở dưới lòng bàn chân, sau 4 tuần mức độ tê, đau điếng và sự nóng rát trên da của các bệnh nhân đã giảm đi

2.4.6 Bảo vệ niêm mạc dạ dày, miệng

Các báo cáo từ nghiên cứu trên động vật cho thấy quercetin có tác dụng chống viêm loét dạ dày và trào ngược dạ dày do etanol gây ra

Một lượng nhỏ quercetin cũng có thể gây ức chế sự phát triển helicobacter pylori

Guinea sử dụng quercetin với liều 200 mg/kg thể trọng trong 15 ngày thì lượng vi khuẩn

helicobacter pylori và các phản ứng gấy viêm dạ dày đã giảm xuống

Khi bôi thuốc có chứa quercetin trực tiếp các vết lở miệng mỗi ngày ba lần, từ 2-4 ngày số người hết nhiệt miệng là 35 %, từ 4-7 ngày là 90 % và từ 7-10 ngày là 100 % người khỏi

2.4.7 Bệnh tăng huyết áp

Việc quercetin hạ huyết áp có thể liên quan đến việc cải thiện các chức năng nội

mô Chỉ một liều quercetin 200 mg đã có thể tăng cường lượng oxit nitric (oxit nitric thúc đẩy sự giãn nở lành mạnh của các tĩnh mạch và động mạch nên máu có thể di chuyển khắp cơ thể của bạn Thêm vào đó, nó ngăn cản các tế bào hồng cầu dính lại với nhau, ngăn chặn sự hình thành và tắc nghẽn cục máu đông.) và làm giảm nồng độ endothelin-1 (nếu cơ thể phóng thích ra nhiều chất endothelin-1 trong thời gian dài thì

có thể làm cho cơ tim suy yếu)

2.4.8 Miễn dịch và nhiễm trùng

Thí nghiệm in vitro cho thấy quercetin có hoạt tính kháng virus, chống lại sự sao

chép ngược mã của virus HIV và các virus khác như: virus gây mụn rộp loại 1, virus bại liệt loại 1, virus hợp bào hô hấp loại 3, virus viêm gan C…

2.5 Tác dụng phụ-liều lượng dùng quercetin

Là một thành phần phổ biến trong thực phẩm, quercetin nói chung là an toàn và dung nạp tốt ở chế độ ăn uống bình thường, chưa đủ bằng chứng về tác dụng phụ của quercetin Có thể dùng ở liều thấp 150 mg/ngày và ở mức tối đa đã nghiên cứu là 1000 mg/ngày, nên chia làm 2 liều uống

2.6 Một số chế phẩm có quercetin

• Thuốc hỗ trợ điều trị bệnh gút-quercetin 500 mg (hình 5)

Thuốc có xuất xứ từ Mỹ, thuốc giúp ngăn ngừa cở thể sản

xuất quá nhiều axit uric, giảm đau và chống viêm, có hiệu quả

trong các loại dị ứng, hắt hơi, sổ mũi, chảy nước mắt, mũi…Viêm

tuyến tiền liệt, quercetin có tác dụng làm chậm sự phát triển của

tế bào ung thư

Hình 5 Thuốc hỗ trợ điều trị bệnh gút-quercetin 500 mg