Luận án tiến sĩ nghiên cứu công nghệ tách các catechin từ chè xanh (camellia sinensis l ), chuyển hóa tạo dẫn xuất

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HĨA HỌC CƠNG NGHIỆP VIỆT NAM .*** ĐỖ THANH HÀ NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TÁCH CÁC CATECHIN TỪ CHÈ XANH (CAMELLIA SINENSIS L.),CHUYỂN HÓA TẠO DẪN XUẤT O-ACETYL CATECHIN VÀ KHẢO SÁT HOẠT TÍNH DỌN GỐC TỰ DO CỦA CHÚNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC HÀ NỘI – 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HĨA HỌC CƠNG NGHIỆP VIỆT NAM .*** ĐỖ THANH HÀ NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TÁCH CÁC CATECHIN TỪ CHÈ XANH (CAMELLIA SINENSIS L.), CHUYỂN HÓA TẠO DẪN XUẤT O-ACETYL CATECHIN VÀ KHẢO SÁT HOẠT TÍNH DỌN GỐC TỰ DO CỦA CHÚNG Chuyên ngành: hóa hữu Mã số: 62.44.01.14 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS Hoàng Văn Hoan PGS.TSTrần Thị Nhƣ Mai HÀ NỘI – 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận án cơng trình nghiên cứu thân Tất thông tin tham khảo dùng luận án lấy từ cơng trình nghiên cứu có liên quan đƣợc nêu rõ nguồn gốc danh mục tài liệu tham khảo Các kết nghiên cứu đƣa luận án hoàn toàn trung thực chƣa đƣợc cơng bố cơng trình khoa học khác Ngày tháng TÁC GIẢ năm 2017 LỜI CẢM ƠN Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến tập thể hƣớng dẫn TS Hoàng Văn Hoan – Viện Hóa học Cơng nghiệp Việt Nam PGS.TS Trần Thị Nhƣ Mai – Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên hƣớng dẫn tơi khía cạnh học thuật luận án Xin chân thành cảm ơn cán Trung tâm Hóa dƣợc, Viện Hóa học Cơng nghiệp Việt Nam ln hỗ trợ, giúp đỡ thời gian qua Xin chân thành cảm ơn Viện Hóa học Cơng nghiệp Việt Nam tạo điều kiện sở vật chất thủ tục hành cho tơi thực luận án Xin chân thành cảm ơn gia đình bạn bè, đồng nghiệp động viên giúp đỡ tơi hồn thành luận án Tác giả Đỗ Thanh Hà MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ LỜI MỞ ĐẦU VÀ NHIỆM VỤ LUẬN ÁN CHƢƠNG : TỔNG QUAN 1.1 VÀI NÉT VỀ CHÈ XANH 1.1.1 Cây chè - Camellia sinensis (L.) O.Kuntze 1.1.2 Chè xanh thực phẩm dƣợc phẩm 1.2 THÀNH PHẦN HOẠT CHẤT CỦA CHÈ XANH 1.2.1 So sánh chất lƣợng nguyên liệu theo vùng trồng chè xanh Thái Nguyên, Phú Thọ, Mộc Châu 1.2.2 Các catechin chè xanh 1.2.3 Các thành phần khác [16] 12 1.3 HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA EGCG VÀ CÁC CATECHIN CHÈ XANH 14 1.3.1 Cơ chế hoạt động 15 1.3.2 Hoạt tính chống ôxy hóa 17 1.3.3 Hoạt tính diệt khuẩn, kháng viêm, kháng virus [45,46,48] 17 1.3.4 Một số nghiên cứu ứng dụng catechin phòng trị ung thƣ [32,33] 18 1.3.5 Bảo vệ tim mạch [34, 35] 21 1.3.6 Chống béo phì 22 1.3.7 Một số tác dụng khác EGCG catechin chè xanh 22 1.4 CÁC NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ HÓA HỌC CHIẾT, TÁCH VÀ ĐIỀU CHẾ CÁC CATECHIN VÀ DẪN XUẤT 25 1.4.1 Các kỹ thuật công nghệ chiết catechin từ chè xanh 25 1.4.2 Sắc ký lỏng hiệu cao phân tích phân tách catechin 28 CHƢƠNG : THỰC NGHIỆM 30 2.1 ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU 30 2.2 CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32 2.2.1 Hóa chất, dụng cụ thiết bị 32 2.2.2 Các phƣơng pháp chiết chè xanh 33 2.2.2.1 Phƣơng pháp chiết đun hồi lƣu sử dụng cồn 33 2.2.2.2 Phƣơng pháp chiết ngƣợc dòng liên tục dùng nƣớc làm dung môi 33 2.2.3 Các phƣơng pháp phân tách catechin 34 2.2.4 Phƣơng pháp acetyl hóa catechin 34 2.2.5 Các phƣơng pháp phân tích sản phẩm 35 2.2.6 Thiết kế nghiên cứu luận án 35 2.3 THỰC NGHIỆM 37 2.3.1 Nghiên cứu quy trình chiết suất catechin tổng số từ chè xanh 37 2.3.1.1 Nghiên cứu quy trình chiết suất catechin tổng số từ chè xanh ethanol 37 2.3.1.2 Nghiên cứu quy trình chiết suất catechin tổng số từ chè xanh nƣớc thiết bị chiết ngƣợc dòng liên tục 39 2.3.2 Nghiên cứu tách tinh chế catechin EGCG từ catechin tổng số chè xanh 43 2.3.2.1 Nghiên cứu lựa chọn chất hấp phụ tái sử dụng làm pha tĩnh tách sắc ký điều chế EGCG từ catechin tổng số chè xanh 43 2.3.2.2 Nghiên cứu thử nghiệm quy trình cơng nghệ tách EGCG lƣợng lớn hệ thống sắc ký lỏng MP/HPLC Pilot 47 2.3.2.3 Nghiên cứu phân tách catechin phƣơng pháp HPLC cột sắc ký phối hợp Diaion HP20 Sephadex LH20 49 2.3.3 Bán tổng hợp dẫn xuất O-acetyl catechin chè xanh đánh giá mức độ suy giảm hoạt tính dọn gốc tự 51 2.3.3.1 Bán tổng hợp dẫn xuất acetyl catechin để đánh giá mức độ suy giảm hoạt tính 51 2.3.3.2 Đánh giá mức độ suy giảm hoạt tính dọn gốc tự DPPH dẫn xuất O-acetyl so với catechin chè xanh 52 2.3.4 Nghiên cứu quy trình tách tinh chế caffeine từ cao chiết chè xanh 53 CHƢƠNG : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 55 3.1 NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH CHIẾT XUẤT CATECHIN TỔNG SỐ TỪ CHÈ XANH 55 3.1.1 Nghiên cứu xây dựng quy trình cơng nghệ chung chiết catechin tổng số từ chè xanh 55 3.1.2 Nghiên cứu chiết catechin tổng số ethanol theo phƣơng pháp Soxhlet 56 3.1.3 Nghiên cứu chiết chè xanh nƣớc theo phƣơng pháp ngƣợc dòng liên tục 58 3.2 NGHIÊN CỨU TÁCH VÀ TINH CHẾ CÁC CATECHIN VÀ EGCG TỪ CATECHIN TỔNG SỐ CỦA CHÈ XANH 61 3.2.1 Nghiên cứu lựa chọn chất hấp phụ tái sử dụng làm pha tĩnh tách sắc ký điều chế EGCG từ catechin tổng số chè xanh 61 3.2.1.1 Đánh giá hiệu tách EGCG từ catechin tổng số cột silica gel biến tính pha động sắc ký 61 3.2.1.2 Đánh giá hiệu tách EGCG từ catechin tổng số cột silica gel pha lƣỡng tính RP/NP 62 3.2.1.3 Đánh giá hiệu tách EGCG từ tổng catechin cột Sephadex LH 20 62 3.2.1.4 Đánh giá hiệu tách EGCG từ catechin tổng số vật liệu polyme xốp có lỗ trống mạng phân tử lớn 63 3.2.1.5 So sánh hiệu tách phƣơng pháp sắc ký điều chế tách EGCG 64 3.2.2 Nghiên cứu thử nghiệm quy trình cơng nghệ tách EGCG lƣợng lớn hệ thống sắc ký lỏng MP/HPLC Pilot 67 3.2.2.1 Nghiên cứu ảnh hƣởng tốc độ dịng pha động đến q trình tách sắc ký sản xuất EGCG 68 3.2.2.2 Nghiên cứu ảnh hƣởng tỷ lệ khối lƣợng mẫu đầu vào đến trình tách sắc ký sản xuất EGCG 68 3.2.3 Nghiên cứu phân tách catechin phƣơng pháp HPLC cột sắc ký phối hợp Diaion HP20 Sephadex LH20 69 3.2.3.1 Đánh giá phân đoạn III 72 3.2.3.2 Đánh giá phân đoạn V 75 3.2.3.3 Đánh giá phân đoạn VI VII 79 3.3 BÁN TỔNG HỢP DẪN XUẤT O-ACETYL CỦA CÁC CATECHIN CHÈ XANH VÀ ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ SUY GIẢM HOẠT TÍNH DỌN GỐC TỰ DO83 3.3.1 Bán tổng hợp dẫn xuất acetyl catechin để đánh giá mức độ suy giảm hoạt tính 83 3.3.1.1 Hợp chất epi-Catechin acetate (I) 85 3.3.1.2 Hợp chất epi-Gallocatechin acetate (II) 88 3.3.1.3 Hợp chất epi-Gallocatechin gallate, O-octaacetyl (III) 91 3.3.2 Đánh giá mức độ suy giảm hoạt tính dọn gốc tự DPPH dẫn xuất O-acetyl so với catechin chè xanh 94 3.4 NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH THU NHẬN CAFFEINE TỪ CAO CHIẾT CHÈ XANH 96 3.4.1 Quy trình tách tinh chế Caffeine 96 3.4.2 Xác định cấu trúc hóa học caffeine phƣơng pháp phổ 97 KẾT LUẬN 101 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN 103 DANH MỤC CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU CỦA TÁC GIẢLIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 105 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT C Catechin EC Epicatechin GC Gallocatechin EGC Epigallocatechin ECG Epicatechin gallate EGCG Epigallocatechin gallate CG Catechin gallate GCG Gallo catechin gallate ECDG Epicatechin digallate EGCDG Epigallocatechin digallate 13 Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân cacbon C-NMR H-NMR Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân hidro DEPT Phổ DEPT ( Distortionless Enhancement by Polarisation Transfer) 2D-NMR Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân chiều (Two – dimensional NMR) HSQC Phổ HSQC (Heteronuclear Single Quantum Coherence ) HMBC Phổ HMBC ( heteronuclear multiple bond connectivity) d Doublet dd Doublet of doublet m Multipet m/z Tỷ lệ số khối/điện tích ion Phổ NMR epi-Gallocatechin acetate (EGC acetate) Phổ NMR epi-Gallocatechin gallate, O-octaacetyl (EGCG acetate) ... Gallocatechin EGC Epigallocatechin ECG Epicatechin gallate EGCG Epigallocatechin gallate CG Catechin gallate GCG Gallo catechin gallate ECDG Epicatechin digallate EGCDG Epigallocatechin digallate... Khoa học Công nghệ Việt Nam 2.2.6 Thiết kế nghiên cứu luận án Thực mục tiêu luận án nghiên cứu công nghệ tách catechin từ chè xanh Việt Nam (Camellia sinensis L. ), chuyển hóa tạo dẫn xuất bƣớc... 0,40 Epicatechin EC 1,30 Gallocatechin GC 2,00 Epigallocatechin EGC 12,00 Epicatechin gallate ECG 18,01 Epigallocatechin gallate EGCG 58,10 Catechin gallate CG Gallo catechin gallate GCG Epicatechin