Nghiên cứu thu nhận dịch chiết chứa axid hydroxycitric từ vỏ quả tai chua (Garcinia Cowa Roxb.) để tạo muối kép hydroxycitrat ứng dụng giảm béo phì (Luận án tiến sĩ)

Nghiên cứu thu nhận dịch chiết chứa axid hydroxycitric từ vỏ quả tai chua (Garcinia Cowa Roxb.) để tạo muối kép hydroxycitrat ứng dụng giảm béo phì (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu thu nhận dịch chiết chứa axid hydroxycitric từ vỏ quả tai chua (Garcinia Cowa Roxb.) để tạo muối kép hydroxycitrat ứng dụng giảm béo phì (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu thu nhận dịch chiết chứa axid hydroxycitric từ vỏ quả tai chua (Garcinia Cowa Roxb.) để tạo muối kép hydroxycitrat ứng dụng giảm béo phì (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu thu nhận dịch chiết chứa axid hydroxycitric từ vỏ quả tai chua (Garcinia Cowa Roxb.) để tạo muối kép hydroxycitrat ứng dụng giảm béo phì (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu thu nhận dịch chiết chứa axid hydroxycitric từ vỏ quả tai chua (Garcinia Cowa Roxb.) để tạo muối kép hydroxycitrat ứng dụng giảm béo phì (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu thu nhận dịch chiết chứa axid hydroxycitric từ vỏ quả tai chua (Garcinia Cowa Roxb.) để tạo muối kép hydroxycitrat ứng dụng giảm béo phì (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu thu nhận dịch chiết chứa axid hydroxycitric từ vỏ quả tai chua (Garcinia Cowa Roxb.) để tạo muối kép hydroxycitrat ứng dụng giảm béo phì (Luận án tiến sĩ)

1 MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Sự phát triển kỳ diệu với tốc độ vũ bão khoa học cơng nghệ, khơng ngồi mục tiêu lớn lao nhằm không ngừng cải tạo tự nhiên, đem đến giá trị hoàn mỹ phục vụ đắc lực cho sống thiên đường nhân loại mong muốn Ngày nay, thực tế cho thấy, đại phận người dân sống thị thành có sống đầy đủ vật chất, đặc biệt phần ăn giàu dinh dưỡng thiếu hợp lý nguyên nhân yếu tình trạng thừa cân béo phì gia tăng nhanh chóng phổ biến xã hội đại Tình trạng khơng gây hậu xấu sức khoẻ, thẩm mỹ cho người, mà gánh nặng cho ngành y nói riêng kinh tế nói chung Theo thống kê Tổ chức Y tế giới (WHO), năm 2014 có khoảng 1,9 tỷ người trưởng thành bị thừa cân (tương đương với 39% dân số), số có 600 triệu người mắc hội chứng béo phì Cũng theo số liệu WHO, số người mắc hội chứng béo phì tăng hai lần so với năm 1980 Chi phí cho cơng tác quản lý chữa trị hội chứng dự tốn chiếm từ 2% - 7% so với tổng chi phí giành cho chăm sóc sức khỏe cộng đồng quốc gia phát triển [128] Theo dẫn liệu từ Cục y tế dự phòng - Bộ Y tế năm 2014, Việt Nam – quốc gia thuộc Thế giới thứ có tỷ lệ người trưởng thành bị thừa cân, béo phì chiếm khoảng 25% dân số Các nhà khoa học tiếp tục cảnh báo số mắc phải hội chứng tiếp tục gia tăng có xu hướng nhân rộng vào lứa tuổi vị thành niên [129] Rõ ràng, thừa cân béo phì trở thành vấn nạn, tạo gánh nặng cho giải pháp sức khỏe cộng đồng tồn xã hội, ngun khơi nguồn cho việc tìm kiếm giải pháp hợp lý có hiệu cao chống lại bệnh kỷ này, bệnh đứng sau đại dịch HIV xung đột vũ trang Một giải pháp quan tâm đến triển vọng ứng dụng vừa đảm bảo tính hiệu quả, vừa an tồn sức khỏe đặc biệt sử dụng nguồn nguyên liệu thực vật đa dạng giàu hoạt tính sinh học sẵn có nước [127] Trong số đó, dịch chiết chứa acid hydroxycitric từ vỏ bứa - hợp chất thiên nhiên có cơng giảm béo sử dụng rộng rãi dạng chế phẩm muối hydroxycitrat [133] Từ năm 50 kỷ trước nhiều tập hợp công trình nghiên cứu cơng bố hoạt chất acid hydroxycitric muối hydroxycitrat [15] thu nhận chủ yếu từ bứa (bứa tròn - Garcinia Cambogia, bứa nhà - Garcinia cochinchinensis (Lour.) Choisy, Garcinia Atro Viridis, Garcinia Indica, …) [16] Đối với tai chua (Garcinia cowa Roxb.) thuộc họ Bứa theo tài liệu công bố [17] hàm lượng acid hydroxycitric chiếm tỷ lệ 27,1% nên tương lai gần, tai chua sử dụng làm nguồn nguyên liệu thống cho mục đích khai thác hoạt chất acid hydroxycitric Tuy vậy, acid hydroxycitric (HCA) dễ bị lacton hóa q trình hóa cô đặc dạng lỏng, không thuận lợi cho q trình thương mại hóa, thường chuyển hóa qua dạng muối rắn Bên cạnh đó, muối hydroxycitrat kim loại hóa trị hai (II) lại dễ bị hấp thụ nước, khó bảo quản Vì giải pháp muối kép HCA tạo sản phẩm rắn vừa thuận lợi cho thương mại hóa, vừa hạn chế khả hút ẩm lúc đưa nhiều nguyên tố vi lượng kim loại vào thể, xu hướng quan tâm Tại Việt Nam, có số nghiên cứu cơng bố có liên quan đến hoạt chất acid hydroxycitric công nghệ tạo muối hydroxycitrat Tuy nhiên, chưa có cơng trình đề cập hồn thiện đến thành phần hố học, đặc biệt liên quan đến công nghệ chiết tách tạo muối từ nguồn nguyên liệu tai chua Quả tai chua (Garcinia cowa Roxb.) trồng tập trung hầu hết tỉnh miền núi trung du Bắc (Vĩnh Phúc, Phú Thọ, Lào Cai, Tuyên Quang, Bắc Giang, Yên Bái, ) [4], trồng nhiều vườn nhà nương rẫy, với sản lượng dự kiến hàng triệu quả/năm [131] Được kế thừa cơng trình nghiên cứu khoa học cơng bố có liên quan với vùng nguyên liệu có sản lượng đủ lớn để thực thi ứng dụng, chọn đề tài “Nghiên cứu thu nhận dịch chiết chứa acid hydroxycitric từ vỏ tai chua (Garcinia cowa Roxb.) để tạo muối kép hydroxycitrat ứng dụng giảm béo phì” để thực nội dung luận án tiến sĩ Hy vọng nội dung luận án góp phần hồn thiện thêm tư liệu lồi thực vật Garcinia cowa Roxb mở triển vọng khả quan quy mô phát triển dược liệu sẵn có nước phương án cơng nghệ ứng dụng phù hợp, hiệu quả, góp phần nâng cao đời sống nhân dân vùng dược liệu Mục đích nghiên cứu - Xác định hàm lượng acid hydroxycitric (HCA) dịch chiết vỏ tai chua – Garcinia cowa Roxb - Qui trình tổng hợp muối kép hydroxycitrat từ dịch chiết acid hydroxycitric vỏ tai chua – Garcinia cowa Roxb - Sử dụng chế phẩm muối kép hydroxycitrat để đánh giá khả giảm béo - Góp phần làm phong phú thêm tư liệu loài tai chua – Garcinia cowa Roxb Đối tượng phạm vi nghiên cứu * Đối tượng: Vỏ tai chua - Garcinia cowa Roxb., thu hái vào tháng 7, tháng tỉnh Vĩnh Phúc * Phạm vi nghiên cứu: - Chiết xuất vỏ tai chua - Garcinia cowa Roxb., dung môi nước - Xác định hàm lượng acid hydroxycitric (HCA) từ dịch chiết vỏ tai chua - Garcinia cowa Roxb - Tổng hợp muối kép hydroxycitrat từ dịch chiết acid hydroxycitric vỏ tai chua - Garcinia cowa Roxb - Tác dụng hoạt tính sinh học chế phẩm muối kép hydroxycitrat từ dịch chiết acid hydroxycitric vỏ tai chua - Garcinia cowa Roxb Phương pháp nghiên cứu * Phương pháp lý thuyết: Tổng hợp tài liệu phương pháp nghiên cứu loài Bứa, đặc biệt tai chua Garcinia cowa Roxb Các phương pháp chiết xuất đạt hiệu suất cao loài tai chua Các phương pháp tổng hợp muối kép, xác định hàm lượng ion kim loại xác định cấu trúc muối kép hydroxycitrat * Phương pháp thực nghiệm: Phương pháp lấy mẫu, xử lý bảo quản mẫu nhằm sử dụng thời gian dài Chiết xuất acid hydroxycitric (HCA) phương pháp chưng ninh với dung môi nước Xác định hàm lượng acid phương pháp chuẩn độ acid – base, phương pháp sắc ký lỏng hiệu cao – HPLC, xác định cấu trúc sản phẩm tổng hợp phương pháp phổ hồng ngoại - IR, phổ cộng hưởng từ hạt nhân - NMR, phổ khối - MS, phương pháp khối phổ phân giải cao - HRMS, xác định hàm lượng ion kim loại sản phẩm muối kép phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử - AAS, sắc ký trao đổi ion IC, phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử ghép khối phổ - ICP/MS, phương pháp đánh giá tính an tồn giảm béo muối kép hydroxycitrat Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 5.1 Ý nghĩa khoa học - Xác định tai chua - Garcinia cowa Roxb., vùng nguyên liệu, hàm lượng acid hữu acid hydroxycitric nguyên liệu - Tổng hợp thành công muối kép hydroxycitrat từ dịch chiết acid vỏ tai chua, đánh giá tác động an tồn tác dụng giảm béo phì muối kép hydroxycitrat 5.2 Ý nghĩa thực tiễn Xây dựng quy trình tổng hợp muối kép hydroxycitrat dạng quy mô công nghiệp, tạo nên chế phẩm sinh học vừa hỗ trợ sức khỏe, vừa góp phần làm tăng tính thẩm mỹ nhu cầu làm đẹp ngày “bùng nổ” thời đại Từ quy hoạch vùng nguyên liệu, chuyển đổi trồng, phát triển kinh tế dược liệu, nâng cao thu nhập, nhằm cải thiện điều kiện sống cho người dân vùng khó khăn, vùng dược liệu nước Cấu trúc luận án Luận án gồm 139 trang, có 36 Bảng 83 Hình Phần mở đầu 05 trang, kết luận, đóng góp kiến nghị 03 trang, danh mục cơng trình khoa học cơng bố 02 trang, tài liệu tham khảo 15 trang Nội dung luận án chia làm 03 chương: Chương Tổng quan, 37 trang Chương Nguyên liệu phương pháp nghiên cứu, 14 trang Chương Kết thảo luận, 63 trang CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Đại cương chi bứa - Garcinia Họ Bứa (Măng cụt, Clusiaceae hay Guttiferae Antoine Laurent de Jussieu đưa năm 1789), họ thực vật có hoa, bao gồm khoảng 27 - 28 chi 1.050 loài hay chứa 14 chi với 595 loài, tùy theo quan điểm phân loại Các thân gỗ hay bụi, thơng thường có nhựa mủ vàng hay nang để lấy hạt [22] Họ gỗ sống lâu năm, đa số chúng hoang dại có vị chát, đắng khơng ăn Tuy nhiên, số có nhiều lồi ngon măng cụt (Garcinia mangostana), măng cụt rừng (Garcinia indica) [23]; nhiều lồi lá, có vị chua dùng làm rau, gia vị loài bứa (Garcinia oblongifolia), tai chua (Garcinia cowa Roxb.) [50] Chi bứa (danh pháp khoa học: Garcinia) chi rộng họ Bứa, lồi thực vật tạp tính (đủ giống hoa hoa đực, hoa cái, hoa lưỡng tính) dạng bụi, phân bố rộng rãi khu vực miền Nam Châu Phi, vùng nhiệt đới Châu Á, Australia Polynesia [39] Tên gọi Garcinia lấy theo tên nhà thực vật học Laurence Garcia, người sưu tập mẫu cỏ sống Ấn Độ vào kỷ 18 [45] Tại Việt Nam, loài thực vật phân bố rộng khắp từ tỉnh miền Bắc Tun Quang, Vĩnh Phúc, Hòa Bình, đến tỉnh miền Trung Hà Tĩnh, Thừa Thiên Huế, Quảng Nam - Đà Nẵng [125] Riêng loài tai chua chủ yếu tập trung tỉnh miền Bắc Bắc Trung Bộ [126] 1.2 Mô tả phân bố lồi tai chua 1.2.1 Mơ tả thực vật Lồi tai chua tên khoa học Garcinia cowa Roxb., loài mộc thuộc họ Măng cụt (Clusiaceae) [20] Thân cỡ trung bình, cao khoảng 16 - 18m, vỏ xám đen, cành nhiều, thẳng, thường đâm ngang, đầu rủ xuống Lá: đơn, sắc xanh lục, mọc đối, dài - 17cm, rộng 2,5 - 7cm, hình trứng ngược, đầu tù có mũi lồi ngắn, đơi nhọn, gốc hình nêm, phiến cứng Gân lơng chim rõ mặt, gân bên nhỏ 15, xếp song song nối với sát mép Cuống dài chừng 2cm Hoa: tạp tính nên cụm hoa đực gồm - hoa, xếp thành tán cuống dài 1cm Hoa đực mọc thành cụm - hoa nách lá, đài cánh hoa, 20 nhị có chỉ, nhị ngắn [4] Quả: Quả hình cầu bẹp có - múi; vỏ dày vàng xanh, hồng đỏ có - 10 hạt Hạt có áo Mùa hoa tháng - 6, mùa tháng - Hình ảnh cây, vỏ khơ tai chua (Hình 1.1) Hình 1.1 Cây, vỏ khô tai chua 1.2.2 Phân bố Tai chua loại nhiệt đới cho ăn được, mọc hoang ven rừng Đông Nam Á Nam Thái Lan, Mianma, Indonexia, phân bố miền Đông bắc Ấn Độ Tại Việt Nam, mọc rừng núi vùng trung du tỉnh Bắc Bộ Bắc Trung Bộ như: Cao Bằng, Lạng Sơn, Hà Tây, Hoà Bình, Vĩnh Phúc, Phú Thị, Quảng Ninh, Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh , rừng thứ sinh [25] Chúng thường trồng để lấy vỏ Quả sau thu hái, bỏ hạt, thái vỏ thành miếng mỏng phơi khô hay sấy khô, làm vỏ có màu đen nâu nhạt [27] 1.3 Thành phần hóa học Trong tai chua có chứa phần lớn acid hydroxycitric (HCA), với hàm lượng nhỏ không đáng kể hợp chất lacton acid hydroxycitric, acid oxalic, acid citric, acid tartaric, acid malic, flavonoid (trong vỏ), vitamin C (100g có 61mg vitamin C), hợp chất xanthon (isoxanthochymol xanthochymol), hợp chất gluxit Đặc biệt, hàm lượng acid hydroxycitric (HCA) chiếm khoảng 23% - 25% vỏ khô [40] * Như vậy: Ở Việt nam, chi Garcinia phân bố rộng rãi từ Bắc tới Nam, có lồi tai chua - Garcinia cowa Roxb., tập trung chủ yếu tỉnh phía Bắc Bắc Trung Bộ, thuận tiện cho trình thu gom, tập trung nguồn nguyên liệu q trình nghiên cứu Dựa thơng tin acid hydroxycitric mà lồi tai chua mang lại, chúng tơi tiếp tục tìm hiểu lồi thực vật nhằm cung cấp thêm tư liệu, so sánh đặc tính giới Việt Nam 1.4 Tình hình nghiên cứu acid hydroxycitric (HCA) loài tai chua 1.4.1 Trên giới a Nghiên cứu cấu trúc acid hydroxycitric (HCA) Acid hydroxycitric (acid 1,2 dihydroxypropan-1,2,3-tricacboxylic) tìm thấy lần tự nhiên thành phần loại có tính acid cao Garcinia cambogia [66] Xa nữa, acid hydroxycitric (HCA) tìm thấy loài Garcinia Garcinia cambogia, Garcinia indica Garcinia atroviridis theo báo cáo Lewis, Neelakantan (1954) [68], tác giả tìm thấy 31% chất béo ăn hạt Garcinia cambogia hàm lượng acid HCA chiết xuất phương pháp chưng ninh chiếm khoảng 20 - 30% [72] Gần đây, tính chất hoạt tính sinh học HCA lại thảo luận Lewis Neelakantan (2001) [24], tác giả nhận thấy đồng phân cấu trúc acid hydroxycitric khơng bền vững, dễ bị chuyển hóa sang dạng lacton (Hình 1.2) trình chiết xuất bảo quản [70]; chuyển hóa acid sang dạng muối kali, canxi hydroxycitrat bền vững [69] Hình 1.2 Cấu trúc HCA dạng lacton Những sản phẩm thường bán Mỹ xu hướng mới, bổ chế độ ăn uống thực phẩm giảm béo thị trường [132] Bên cạnh đó, Martius Maue phát cấu trúc acid HCA lacton tồn dạng đồng phân lập thể khác [26] Cụ thể, acid hydroxycitric (acid 1,2-dihydroxypropan-1,2,3-tricarboxylic) có hai trung tâm đối xứng nhau, làm xuất hai cặp chất đồng phân lập thể, bốn đồng phân quang học, với đồng phân lacton (Hình 1.3) [18] 10 COOH C H HOOC C OH H C C O O H (+)-allo-Lacton acid hydroxycitric (6) Hình 1.3 Các dạng đồng phân lacton acid hydroxycitric Trong số đồng phân acid hydroxycitric nhà khoa học tổng hợp dạng hydroxycitrat [83], đồng phân (1) thành phần có nhiều loài Garcinia [77]; đồng phân dễ dàng tạo dẫn xuất dạng muối hydroxycitrat kim loại natri, canxi nhằm bảo vệ cấu trúc acid hydroxycitric (-)HCA; đồng phân (2), (3) (4) chiếm tỷ lệ thứ yếu trình tổng hợp, với đồng phân (5) (6), đồng phân tìm thấy lồi Hibiscus (lồi dâm bụt hay râm bụt) [49] b Về hàm lượng acid hydroxycitric (HCA) Trong trình nghiên cứu rộng rãi động vật, HCA chứng minh khả kìm hãm cảm giác ngon miệng ăn, làm tăng tốc độ tổng hợp glycogen gan, làm giảm tổng hợp acid béo lipid, dẫn đến giảm tăng trọng thể [53] Allison et al (2001), báo sử dụng HCA xử lý giảm cân, theo đó, dẫn xuất HCA kết hợp nhiều thành phần dược phẩm khác với mục đích làm tăng việc giảm cân, bảo vệ tim mạch, khắc phục tình trạng khơng bình thường lipid bị kéo dài hoạt động [52] Điều làm tăng nhu cầu sử dụng HCA, dẫn đến nguồn cung cấp HCA trình sử dụng lồi Garcinia cambogia, Garcinia indica gặp nhiều khó khăn, cần tìm nguồn HCA để thay chúng [54] Các tác giả Bhabani S Jena, Guddadarangavvanahally K Jayaprakasha Kunnumpurath K Sakariah (2002), nghiên cứu đưa kết trình chiết xuất acid hydroxycitric (HCA) từ lá, vỏ loài Garcinia cowa Roxb., tìm thấy phần phía Đông bắc Ấn Độ bán đảo Andama [65] ... chiết chứa acid hydroxycitric từ vỏ tai chua (Garcinia cowa Roxb.) để tạo muối kép hydroxycitrat ứng dụng giảm béo phì để thực nội dung luận án tiến sĩ Hy vọng nội dung luận án góp phần hồn... lượng acid hydroxycitric (HCA) dịch chiết vỏ tai chua – Garcinia cowa Roxb - Qui trình tổng hợp muối kép hydroxycitrat từ dịch chiết acid hydroxycitric vỏ tai chua – Garcinia cowa Roxb - Sử dụng chế... tai chua - Garcinia cowa Roxb - Tổng hợp muối kép hydroxycitrat từ dịch chiết acid hydroxycitric vỏ tai chua - Garcinia cowa Roxb - Tác dụng hoạt tính sinh học chế phẩm muối kép hydroxycitrat từ