Xây dựng quy trình công nghệ tổng hợp bcarotene

Xây dựng quy trình công nghệ tỏng hợp Bcarotene. Phần 1: Tổng quan +Tên, tính chất lý, hóa, tác dụng dược lý của βcarotene +Các phương pháp tổng hợp βcarotene Phần 2: Quy trình công nghệ sản xuất βcarotene Kết luận Tài liệu tham khảo

MỤC LỤC Beta-carotene phần họ carotenoids chất chống oxy hóa có nguồn gốc từ nguồn tự nhiên tổng hợp Beta-carotenelà tiền chất vitamin A, nguồn cung cấp vitamin A tự nhiên, dồi cho thể.Beta-caroten chất dinh dưỡng chống oxy hóa mạnh nhất,giảm nguy lão hóaduy trì sức khỏe tim mạch, giảm phát triển đục thủy tinh thể Vì ý nghĩa thiết thực mà vấn đề nghiên cứu sản xuất Beta-carotene quy mô công nghiệp quan tâm Quy mô thị trường beta-carotene toàn cầu 432,2 triệu USD vào năm 2015 Ngành cơng nghiệp dự đốn chứng kiến tăng trưởng đáng kể tám năm tới Sự gia tăng đáng kể mức tiêu thụ beta-carotene thực phẩm đồ uống, thực phẩm bổ sung, chăm sóc cá nhân mỹ phẩm, ngành thức ăn chăn ni kỳ vọng có tác động tích cực đến tăng trưởng chung Trong tiểu luận với đề tài:“Xây dựng quy trình cơng nghệ tổng hợp β-carotene” chúng em tìm hiểu tính chất lý, hóa, tác dụng dược lý β-carotene; phương pháp tổng hợp β-carotene với phương pháp đặc biệt xây dựng quy trình cơng nghệ sản xuất β-carotene Trong qua trình làm tiểu luận, nhờ hướng dẫn, bảo tận tình Nguyễn Thỵ Thùy Mỵ, chúng em học học bổ ích, lý thú Chúng em xin chân thành cảm ơn! Phần 1: Tổng quan 1.1 Tên, tính chất lý, hóa, tác dụng dược lý β-carotene 1.1.1 Tên [1] • Tên theo IUPAC: 1,3,3-trimethyl-2-[(1E,3E,5E,7E,9E,11E,13E,15E,17E)-3,7,12,16- tetramethyl-18-(2,6,6-trimethylcyclohexen-1-yl)octadeca-1,3,5,7,9,11,13,15,17nonaenyl] cyclohexene • Tên thơng thường: Beta-carotene; 7235-40-7; Provitamin A • CTPT: C40H56 • Cấu trúc 2D: • Cấu trúc 3D: • Biệt dược: Beta Carotene, Puritan's Pride Beta-Carotene, Swanson BetaCarotene, Prenatal, Lifeplan Beta Carotene Caps,… 1.1.2 Tính chất vật lý[2] - Khối lượng phân tử : 536.888 g/mol - Nhiệt độ nóng chảy : 176–184 °C - Màu sắc : tinh thể rắn màu đỏ đỏ nâu - Tính tan : tan chất béo, aceton, dầu thực vật, không tan etanol, glycerol, propylen glycol, tan dung mơi hữu sôi ete (0.05%), benzene(0.2%), cacbon disulfit (1%), methylen clorid(0.5%); độ tan dầu ăn 0.08% nhiệt độ phòng, 0.2% 60 ̊C and 0.8% 100 ̊ C 1.1.3 Tính chất hóa học[3,4] - Nhạy cảm với oxi ánh sáng Trong phân tử có chứa nhiều nối đơi liên hợp tạo nên nhóm mang màu chúng Màu chúng phụ thuộc vào nhóm mang màu - Dễ bị oxi hóa khơng khí, cần bào quản khí trơ Khi bị oxi hóa làm thay đổi màu sắc - Hydro hóa - Cộng hợp Halogen cộng hợp Oxi để xác định nối đơi - Oxi hóa axit cromic để nhóm metyl mạch nhánh thành nhóm carboxyl - Ozon giải oxi hóa với kalipermanganat để xác định cấu trúc nối đơi - β-carotenee chuyển hóa thành vitamin A (retinol) • Có thể tóm tắt chuyển hoá vitamin A sau: 1.1.4 Tác dụng dược lý Chất tiền vitamin A Beta-carotene tạo màu vàng, cam pha đỏ cho trái rau quả, ln đóng • vai trò quan trọng sức khoẻ trở thành vitamin A thể Nhưng năm gần đây, nhà nghiên cứu phát beta-caroten chức tiền thân vitamin A mà tự hoạt động để trì sức khoẻ Khơng giống vitamin A, chất chống oxy hố hạn chế, beta-caroten chất dinh dưỡng chống oxy hóa mạnh Như vậy, giúp bảo vệ chống lại phát triển ung thư Beta-carotene tiền chất vitamin, chuyển đổi đến vitamin A thể cần đến Bởi độ tan lipid, vận chuyển đến mơ ngoại vi thơng qua lipoprotein tuần hồn [6] • Giảm nguy lão hóa β-carotene sử dụng để giảm nguy mắc phải chứng liên quan đếnthoái hoá tuổi già; nhạy cảm với nguy ung thư vú phụ nữ tiền mãn kinh Ngoài khả ảnh hưởng đến nguy bệnh ung thư, beta-caroten xem xét để sử dụng quản lý tim dựa khả thu nhặt gốc tự nó, với lưu ý cảnh báo hoạt động chất chống oxy hoá gây tổn thương mô - phụ thuộc vào môi trường sinh lý [6] Trong năm 1970, nhà nghiên cứu phát beta-carotene bảo vệ da khỏi tác hại protoporphyria erythropoietic, bệnh di truyền, da trở nên đỏ sưng lên tiếp xúc với ánh sáng mặt trời [10] Beta caroten làm nguyên tử oxy tự dư thừa điện tử da Đây nguyên tử hình thành da da bị phá huỷ tia cực tím Nó làm da bị lão hố, nhăn nhúm, thơ ráp, xù xì, khơng khoẻ mạnh Beta carotene làm tác hại làm gốc điện tử tự • Hỗ trợ hệ miễn dịch [5] Một số khía cạnh miễn dịch tế bào tăng cường betacarotene Các loại carotenoid khác không trở thành vitamin A thể dường có tác dụng có lợi nhau: + Với người lớn khỏe mạnh: beta-carotene tăng cường hệ thống miễn dịch độc lập với chức pro-vitamin A Kết hỗ trợ vai trò việc kích thích miễn dịch chế hoạt động tiềm beta-carotene với tiềm ngăn ngừa ung thư." + Với người lớn bệnh kinh niên: gia tăng đáng kể tỷ lệ phần trăm tế bào giết người tự nhiên bệnh nhân bổ sung với gia tăng số lượng tế bào T-helper nhỏ Bệnh nhân có "sự gia tăng khiêm tốn" phần trăm tế bào có kháng nguyên, chuyển liên kết với thụ thể Một nghiên cứu năm 1988 Adrianne Bendich phát beta-carotene đóng vai trò tăng cường miễn dịch Một lần nữa, beta-carotene carotenoid khác có lợi, chúng hoạt động độc lập thơng qua vitamin A • Chống oxy hóa Ngồi chức provitamin nó, beta-carotene có chức chất chống oxy hoá Oxy đơn tự tạo gốc tự cách dỡ lượng thừa vào phân tử khác Các gốc tự làm hư hỏng màng tế bào nghiêm trọng, làm tổn thương bào quan, liên quan chặt chẽ với q trình lão hố, xuống cấp nhan sắc, tuổi trẻ, ngun nhân gây nhiều bệnh chưa có lời giải thức ung thư Theo Passwater, beta-carotene đưa oxy đơn tự khỏi tế bào trước gây ung thư da ung thư phổi Beta-carotene làm oxy mà khơng bị hư hỏng sử dụng nhiều lần Năng lượng có nguồn gốc từ phân tử ơxy đơn chuyển sang betacaroten cuối tan dạng nhiệt, phục hồi oxy đến hình dạng ổn định Trong q trình phân tử beta-carotene khơng bị hư hỏng vơ hiệu hóa nhiều phân tử oxy đơn tự [5] • Duy trì sức khỏe tim mạch Chất dinh dưỡng đóng vai trò việc trì sức khoẻ tim mạch Đây cách beta-carotene ảnh hưởng đến chức tim Beta-carotene cung cấp số bảo vệ chống lại tổn thương oxy hoá liên quan đến lipoprotein mật độ thấp, vận chuyển cholesterol qua động mạch đóng góp vào mạch máu bị chặn.Trong nghiên cứu động vật nhồi máu tim, beta-carotene làm giảm kích thước vết sẹo sau thủ thuật 34% Tuy nhiên, beta-carotene không ức chế ảnh hưởng enzyme chống oxy hóa tim, tăng cường tính chất [6] • Giảm phát triển đục thủy tinh thể Giống chất dinh dưỡng chống oxy hoá khác, mức độ beta-carotene máu liên quan đến tỷ lệ đục thủy tinh thể Trong nghiên cứu Paul Jacques người khác, người có mức carotene huyết thấp có 5,5 lần nguy mắc đục thủy tinh thể nhóm có nồng độ cao [5] • Giảm loét dày Dường hoạt động gốc tự chí đóng vai trò việc làm loét dày Trong nghiên cứu động vật, beta-caroten làm giảm số lượng mức độ nghiêm trọng loét dày 30 phút sau tiêm vào thể Bằng cách đo nồng độ hoạt động enzyme chống oxy hoá, nhà nghiên cứu kết luận vết loét dày sản sinh gốc tự tính chất "Scavenger" beta-carotene có liên quan đến hiệu ứng bảo vệ cytomrot • Chống oxy hoá giúp giảm rủi ro mắc ung thư Rõ ràng, gốc tự chất chuyển hóa oxy khác làm hư DNA, gây đột biến tế bào dẫn đến ung thư Beta-carotene ngăn ngừa thiệt hại cách bẫy khử hoạt tính gốc tự do.Chất beta-carotene hỗ trợ hệ miễn dịch việc ngăn ngừa ung thư [8] Bổ sung cho hoạt động chống oxy hoá vitamin E.Với beta-carotene hoạt động tốt nồng độ oxy thấp vitamin E đạt độ oxy hóa cao Thậm chí có tác dụng hiệp đồng beta-carotene vitamin A (võng mạc) Trong nghiên cứu, phụ nữ bị đau vú tiền kinh trầm trọng điều trị hai chất dinh dưỡng sáu tháng Họ cho thấy giảm đau rõ rệt số trường hợp có khả phục hồi [5] Một số loại bệnh ung thư ung thư phổi, ung thư dày không giảm nhiều nguy chế độ ăn bị thiếu hụt hàm lượng beta caroten Đó beta caroten làm giảm tổng hợp dấu ấn ung thư chu trình phát triển loại ung thư 1.1.5 Tiêu chuẩn dược điển 1.1.5.1 Tiêu chuẩn dược điển Việt Nam [9]  Gấc (Áo hạt) Arillus Momordicae cochinchinensis Áo hạt lấy từ hạt chín đem phơi sấy khô GấcMomordica cochinchinensis (Lour.) Sprenf, hoj Bis (Curcurbitaceae) - Mô tả:Dược liệu màng dày khoảng 1mm, dài cm đến cm, rộng cm đến 2,5 cm, màu đỏ cam, bề mặt nhăn nheo Thể chất khơ giòn, dễ gãy vụn, - mùi hang nhẹ, vị nhạt Bột: Bột màu đỏ cam, soi kính hiển vi thấy: Mảnh mơ mềm gồm tế bảo hình đa giác, kích thước tương đối đều, thành dày, xếp sít nhau, đặn Nhiều - hạt dầu tròn nhỏ màu cam Rải tác có khối chất màu nâu đen Định tính: Phương pháp sắc ký lớp mỏng (Phụ lục 5.4) + Bản mỏng: Silicagel G + Dung môi khai triển: Cyclohexan- Ether ethylic (4:1) + Dung dịch thử: Lấy g bột thô dược liệu, thêm 10 ml ete dầu hỏa ( 40 C đến 60 C) (TT), ngâm giờ, lọc Cô đến cắn.Hòa cắn q ml ether dầu hỏa (40 C đến 60 C) (TT) làm dung dịch chấm sắc ký + Dung dịch đối chiếu: Dung dịch B-caroten nồng độ 0,1 mg/ml ether dầu hỏa 40 C đến 60 C) (TT) + Cách tiến hành: Chấm riêng biệt lên mỏng 10µl dung dịch Triển khai sắc ký dung môi khoảng 12 cm đến 13 cm, lấy mỏng ra, để khô nhiệt độ phòng, quan sát ánh sang tự nhiên Trên sắc ký đồ dung dịch theur phải có vết màu, giá trị R f với vết -caroten đối chiếu - Độ ẩm: Không 10,0 % (Phụ lục 12.13) Dùng khoảng 10g dược liệu Tạp chất: Không 1,0 % (Phụ lục 12.11) Tỷ lệ vụn nát: Qua rây có kích thước mắt rây 4mm: Không 5,0 % (Phụ lục - 12.12) Tro tồn phần: Khơng q 10,0% (Phụ lục 9.8) Chất chiết dược liệu: Cân xác 10g bột dược liệu vào bình nón nút mài dung tích 250 ml Thêm 10ml ether dầu hỏa (40 C đến 60 C), đun hồi lưu cách thủy ấm 30 phút Để lắng, gạn lấy dịch chiết Chiết lần nữa, lần với 50 ml ether dầu hỏa (40 C đến 60 C) Lọc dịch chiết tập trung dịch lọc vào chén cân bì, dịch lọc cách thủy - hết ether dầu hỏa Để nguội bình hút ẩm Cân tính kết Hàm lượng cắn dầu khơng 8,0 % tính theo dược liệu khơ kiệt Chế biến: Quả gấc chin, bổ lấy hạt, phơi sấy hay đồ chín cho bớt dính, bóc lây áo hạt, ép lấy dầu phơi sấy khô nhiệt độ ( 40 ̊ C đến 60 ̊ C) Màng áo hạt gấc dung để chế dầu gấc - Bảo quản: Để nơi khơ, mát Tính vị qui kinh: Cam, bình vào kinh can, tỳ, vị Cơng chủ trị: Bổ tỳ, can sang mắt Dùng cho trẻ chậm lớn, phụ - nữ mang thai, cho bú, bệnh khô mắt, quáng gà Cách dung, liều lượng: Dạng dầu Người lớn 10 đến 20 giọt / ngày (2 lần/ ngày) Trẻ em: đến 10 giọt/ ngày 1.1.5.2 Tiêu chuẩn dược điển Mỹ [10] - Beta Carotene chứa khơng 96,0 % khơng nhiều 101,0 % C 40H - Bao bì bảo quản: Bảo quản thùng chứa chặt chẽ, chống ánh sáng Nhận biết: A: Xác định độ hấp thụ phương pháp chuẩn B 455 nm bước sóng - 483 nm: tỷ lệ hấp thụ 455 nm đến 483 nm nằm 1,14 1,18 B: Xác định độ hấp thụ dung dịch thử B 455 nm phương pháp 56 chuẩn A thử nghiệm 340 nm: tỷ lệ hấp thụ 455 nm đến 340 nm không nhỏ - 1,5 Phạm vi nóng chảy 741: 176 ̊ C 182 ̊ C, có phân hủy Kim loại nặng, Phương pháp II 231: 0,001% Kiểm tra (Lưu ý- Thực thủ tục ánh sáng dịu, sử dụng thủy tinh - actinic thấp) Chuẩn bị mẫu A- Chuyển khoảng 50 mg Beta Carotene, cân xác, vào bình định mức 100 ml, hòa tan 10 mL dung dịch khơng có axit, pha lỗng với cyclohexane với thể tích trộn Lắc mL dung dịch vào bình định - mức 100 ml, pha lỗng với cyclohexane với thể tích trộn Chuẩn bị mẫu thử B – Nhỏ mẫu mL dung dịch chuẩn A vào bình định mức 50 - ml, pha lỗng với cyclohexane với thể tích trộn Thủ tục: Xác định độ hấp thụ phương pháp B, bước sóng cực đại hấp thụ khoảng 455 nm, với quang phổ kế thích hợp, sử dụng xyclohexan làm trống Tính số lượng, tính theo mg, C 40H56 phần Beta-carotene theo công thức: - M=20,000 A X / 250 (mg) Trong đó: A, X độ hấp thụ Chuẩn bị khảo nghiệm B; 250 hấp thụ beta carotene tinh khiết 1.1.6 Ứng dụng - Bộtβ -carotene sử dụng lĩnh - vực dược phẩm Bột β -carotene sử dụng lĩnh vực thực phẩm nước giải khát chất màu quan trọng, phụ gia dinh - thực phẩm dưỡng nguyên liệu thô Bộtβ -carotene sử dụng lĩnh - vực thẩm mỹ Bột β -carotene sử dụng lĩnh vực thức ăn chăn nuôi 1.1.7 Các loại phổ - Phổ UV-VIS: peak bước sóng 450 477 nm [11] Hình (ab): Quang phổ UV-Vis phủ (a) Mẫu lấy từ trình tinh với trình chiết (b) Mẫu tinh với độ tinh khiết - Phổ hồng ngoại [11]: Hình (ab): Phổ IR phủ (a) Mẫu tinh chế với trình chiết xơ (b) Mẫu tinh khiết với độ tinh khiết C-H : pic 2923.56 cm-1 , 2854.13 cm-1 C=C: pic 1650.77 cm-1 10 ... Khi bị oxi hóa làm thay đổi màu sắc - Hydro hóa - Cộng hợp Halogen cộng hợp Oxi để xác định nối đơi - Oxi hóa axit cromic để nhóm metyl mạch nhánh thành nhóm carboxyl - Ozon giải oxi hóa với kalipermanganat... 1.1.3 Tính chất hóa học[3,4] - Nhạy cảm với oxi ánh sáng Trong phân tử có chứa nhiều nối đơi liên hợp tạo nên nhóm mang màu chúng Màu chúng phụ thuộc vào nhóm mang màu - Dễ bị oxi hóa khơng khí,...Phần 1: Tổng quan 1.1 Tên, tính chất lý, hóa, tác dụng dược lý β-carotene 1.1.1 Tên [1] • Tên theo IUPAC: 1,3,3-trimethyl-2-[(1E,3E,5E,7E,9E,11E,13E,15E,17E)-3,7,12,16-