Nghiên cứu tổng hợp muối canxi hydroxycitrat từ axit hydroxycitric của vỏ quả bứa khô phong điền thừa thiên huế

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG NGUYỄN THỊ THỦY NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP MUỐI CANXI HYDROXYCITRAT TỪ AXIT HYDROXYCITRIC CỦA VỎ QUẢ BỨA KHÔ PHONG ĐIỀN – THỪA THIÊN HUẾ LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Đà Nẵng – Năm 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG NGUYỄN THỊ THỦY NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP MUỐI CANXI HYDROXYCITRAT TỪ AXIT HYDROXYCITRIC CỦA VỎ QUẢ BỨA KHÔ PHONG ĐIỀN – THỪA THIÊN HUẾ Chuyên ngành: HÓA HỮU CƠ Mã số: 60 44 27 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: GS TS Đào Hùng Cƣờng Đà Nẵng - Năm 2012 ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nghiên cứu nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận văn NGUYỄN THỊ THỦY iii MỤC LỤC Trang phụ bìa i Lời cam đoan ii Mục lục iii Danh mục ký hiệu chữ viết tắt vii Danh mục bảng viii Danh mục hình x MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu Đối tƣợng nghiên cứu phạm vi nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Cấu trúc luận văn CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 CÂY BỨA 1.1.1 Đặc điểm, phân bố bứa 1.1.2 Phân loại bứa 1.1.2.1 Bứa 1.1.2.2 Bứa 1.1.2.3 Bứa mủ vàng 1.1.2.4 Bứa nhà 1.1.2.5 Tai chua 1.1.2.6 Garcinia cambogia 1.1.2.7 Garcinia indica 10 1.1.2.8 Garcinia atroViridis 11 1.1.2.9 Bứa Băng tâm 12 1.1.3 Thành phần hóa học chi Garcinia 12 iv 1.2 AXIT HYDROXYCITRIC (HCA) 15 1.2.1 Nguồn gốc (-)-HCA 15 1.2.2 Hoá học (-)-HCA 15 1.2.2.1 Sự khám phá (-)-HCA 15 1.2.2.2 Chiết tách 17 1.2.2.3 Hoá học lập thể 17 1.2.2.4 Tính chất (-)-HCA Lacton 18 1.2.2.5 Định lƣợng (-)-HCA 19 1.3 HOÁ SINH CỦA (-)-HCA 20 1.3.1 Sự ức chế enzyme chia tách muối citrat (-)-HCA 20 1.3.2 Những ảnh hƣởng (-)-HCA lên tổng hợp chất béo hình thành lipid 21 1.3.3 Hiệu (-)-HCA tổng hợp xeton 24 1.3.4 Những tác động sinh học khác (-)-HCA 25 1.4 (-)-HCA NHƢ MỘT TÁC NHÂN ĐIỀU CHỈNH CÂN NẶNG 26 1.5 MỘT SỐ LO NGẠI VỀ (-)-HCA 28 1.6 CÁC MUỐI KIM LOẠI CỦA (-)-HCA 29 1.6.1 Các loại muối kim loại (-)-HCA 29 1.6.2 Một số nghiên cứu tạo muối kim loại (-)-HCA 30 1.7 TÁC DỤNG CỦA CÁC MUỐI KIM LOẠI CỦA (-)-HCA 33 CHƢƠNG NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 36 2.1 NGUYÊN LIỆU 36 2.2 THIẾT BỊ - DỤNG CỤ - HÓA CHẤT 36 2.3 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 37 2.3.1 Xử lý nguyên liệu 37 2.3.1.1 Thu nguyên liệu 37 2.3.1.2 Xử lý nguyên liệu 37 2.3.2 Phƣơng pháp phân tích trọng lƣợng 38 2.3.3 Chƣng ninh nồi áp suất để thu dịch chiết axit 39 v 2.3.4 Chuẩn độ tổng lƣợng axit thu đƣợc phƣơng pháp chuẩn độ axit- bazơ 40 2.3.5 Xác định hàm lƣợng HCA mẫu phƣơng pháp sắc ký lỏng cao áp (HPLC) 41 2.3.6 Tổng hợp muối canxi HCA 44 2.3.7 Hiệu suất q trình chuyển hóa tạo muối HCCa 44 2.3.8 Phƣơng pháp xác định cấu trúc hóa học phổ hồng ngoại (IR) 45 2.3.9 Phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) 46 2.3.10 Phƣơng pháp phổ cộng hƣởng từ hạt nhân 46 2.3.11 Phƣơng pháp phân tích vi sinh vật 47 2.3.12 Sơ đồ quy trình nghiên cứu 47 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 49 3.1 KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH MỘT SỐ CHỈ TIÊU HĨA LÍ 49 3.1.1 Xác định độ ẩm 49 3.1.2 Xác định hàm lƣợng tro 49 3.1.3 Khảo sát hàm lƣợng kim loại 50 3.2 KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN TỔNG LƢỢNG AXIT THU ĐƢỢC BẰNG PHƢƠNG PHÁP CHƢNG NINH 51 3.2.1 Khảo sát theo thời gian chƣng ninh 51 3.2.2 Khảo sát theo tỉ lệ rắn/lỏng (R/L) 53 3.3 XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG HCA TRONG MẪU CHƢNG NINH BẰNG PHƢƠNG PHÁP HPLC 55 3.3.1 Kết xây dựng đƣờng chuẩn 55 3.3.2 Kết xác định HCA vỏ bứa khô 56 3.4 TỔNG HỢP MUỐI CANXI CỦA HCA 58 3.4.1 Khảo sát theo thể tích axit 58 3.4.2 Khảo sát theo nhiệt độ 60 3.5 NHẬN DIỆN SẢN PHẨM MUỐI HCCA BẰNG PHƢƠNG PHÁP HPLC 61 vi 3.6 TINH CHẾ MUỐI 62 3.7.KIỂM TRA SẢN PHẨM MUỐI HCCA ĐÃ TINH CHẾ 68 3.7.1 Kiểm tra sản phẩm muối HCCa phổ hồng ngoại IR 68 3.7.2 Kiểm tra sản phẩm muối HCCa phổ cộng hƣởng từ hạt nhân 70 3.7.3 Kiểm tra hàm lƣợng canxi kim loại nặng sản phẩm muối HCCa 72 3.7.4 Kiểm tra tiêu vi sinh vật muối HCCa 74 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 76 KẾT LUẬN 76 KIẾN NGHỊ 77 Danh mục tài liệu tham khảo 78 Quyết định giao đề tài luận văn (Bản sao) Phụ lục vii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT 1) CÁC KÝ HIỆU: δ Độ chuyển dịch hóa học (ppm) ν Dao động hóa trị H Hiệu suất phản ứng (%) m Khối lƣợng (g) V Thể tích (ml) T Thời gian (phút) RT Thời gian lƣu (phút) 2) CÁC CHỮ VIẾT TẮT: AAS Quang phổ hấp thụ nguyên tử CaCl2 Canxi clorua CHO Cholesterol HCA Axit hydroxycitric HCCa Canxi hydroxycitrat HPLC Sắc ký lỏng cao áp IR Quang phổ hồng ngoại NaOH Natri hydroxit NMR Phổ cộng hƣởng từ hạt nhân TB Trung bình Tri Triglycerid viii DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng 1.1 Tên bảng So sánh tính chất vật lý HCA, lacton từ Garcinia Hibiscus Trang 18 1.2 Các đặc trƣng tính chất HCA 19 3.1 Kết xác định độ ẩm vỏ bứa khô 49 3.2 Kết xác định hàm lƣợng tro vỏ bứa 49 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 Kết xác định hàm lƣợng số kim loại vỏ bứa Kết khảo sát phụ thuộc tổng lƣợng axit thu đƣợc vỏ bứa khô vào thời gian chƣng ninh Kết khảo sát phụ thuộc tổng lƣợng axit thu đƣợc vỏ bứa khô vào tỉ lệ rắn lỏng Kết xác định axit HCA vỏ bứa HPLC Kết khảo sát phụ thuộc tổng lƣợng muối thu đƣợc vào thể tích axit Kết khảo sát phụ thuộc tổng lƣợng muối thu đƣợc vào nhiệt độ 50 51 53 57 58 60 3.9 Tỷ lệ cồn/nƣớc dùng tinh chế muối 63 3.10 Kết diện tích pic phổ HPLC sản phẩm 67 muối canxi 3.11 Kết chụp phổ IR muối HCCa chuẩn 68 ix HCCa tạo thành 3.12 Kết phổ C13-NMR muối HCCa 70 3.13 Kết phổ 1H-NMR muối HCCa 71 3.14 3.15 Kết xác định thành phần kim loại nặng sản phẩm HCCa Kết tiêu vi sinh mẫu muối HCCa 73 74 86 Bảng 3.14 Kết xác định thành phần kim loại nặng sản phẩm HCCa TT Tên kim Phƣơng pháp thử (AAS) loại Pb Cu Zn Fe Sn As Canxi Ghi chú: TK AOAC 999.11 – 2007 TK AOAC 999.11 – 2007 TK AOAC 999.11 – 2007 TK AOAC 999.11 – 2007 TK AOAC 986.15 – 2007 TK AOAC 986.15 – 2007 TK AOAC 968.08 – 2007 Kết Hàm lƣợng cho (mg/kg) phép (*) (mg/kg) 0,99 10,22 30 33,18 40 186,82 - Kph 40 Kph 205120 - - “-“: không quy định - Kph: không phát - (*) Quyết định số 867/1998/QĐ-BYT Bộ Y Tế ngày tháng năm 1998 việc ban hành Danh mục Tiêu chuẩn vệ sinh lƣơng thực, thực phẩm Kết kiểm tra thành phần kim loại nặng sản phẩm muối HCCa thấp hàm lƣợng kim loại nặng cho phép lƣơng thực, thực phẩm quy định Quyết định số 867/1998/QĐ-BYT Bộ Y Tế ngày tháng năm 1998 [11] việc ban hành Danh mục Tiêu chuẩn vệ sinh lƣơng thực, thực phẩm Vì vậy, ứng dụng sản phẩm HCCa đƣợc tạo thành để làm thực phẩm Hàm lƣợng canxi sản phẩm HCCa thành phần kim loại chính, kết 87 canxi xác định đƣợc phƣơng pháp AAS 205120 mg/kg (chiếm 20,512%), phù hợp với hàm lƣợng canxi tính tốn theo lý thuyết chiếm khoảng 22,641% 3.7.4 Kiểm tra tiêu vi sinh vật muối HCCa Tiến hành kiểm tra tiêu vi sinh vật mẫu muối HCCa đƣợc tạo thành theo tiêu chuẩn phƣơng pháp thử so sánh với quy định Quyết định số 867/1998/QĐ-BYT Bộ Y Tế ngày tháng năm 1998 [11] việc ban hành Danh mục Tiêu chuẩn vệ sinh lƣơng thực, thực phẩm Kết phân tích tiêu vi sinh mẫu muối HCCa tạo thành đƣợc trình bày bảng 3.15 Bảng 3.15 Kết tiêu vi sinh mẫu muối HCCa TT Tên tiêu Tổng vi khuẩn hiếu khí E coli Phƣơng Kết thử tính pháp thử nghiệm kl/g kl/g Tổng bào tử nấm men - mốc Ghi chú: Đơn vị kl/g TCVN 4884:2005 TCVN 7924-2:2008 TCVN 8275-2:2010 Hàm lƣợng cho phép (*) (kl/g) 9,0 x 10 10000 Kph Kph 100 - Kph: không phát - (*) Quyết định số 867/1998/QĐ-BYT Bộ Y Tế ngày tháng năm 1998 việc ban hành Danh mục Tiêu chuẩn vệ sinh lƣơng thực, thực phẩm Nhƣ vậy, kết phân tích cho thấy mẫu muối HCCa thỏa mãn Tiêu chuẩn vi sinh cho phép thực phẩm Bộ Y tế Do đó, ứng dụng sản phẩm HCCa đƣợc tạo thành để làm thực phẩm Trong ba tiêu vi sinh vật, phát đƣợc tổng vi khuẩn hiếu khí sản phẩm muối HCCa 90kl/g, nằm dƣới hàm lƣợng cho phép Trong ba tiêu, loại mà sản phẩm dễ nhiễm nhất, phụ 88 thuộc nhiều vào cách bảo quản Vì vậy, cần đặc biệt quan tâm trọng tới công tác bảo quản để tránh cho sản phẩm tạo thành không bị nhiễm khuẩn thời gian sử dụng 89 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Trong trình triển khai nghiên cứu, đề tài đạt đƣợc số kết nhƣ sau: Đã xác định độ ẩm, hàm lƣợng tro thành phần kim loại nguyên liệu vỏ bứa khô Phong Điền – Thừa Thiên Huế Độ ẩm nguyên liệu 5,439%, hàm lƣợng tro 1,802% Kết so sánh với tiêu chuẩn CODEX STAN 164-1989 tiêu chuẩn chất lƣợng trái hàm lƣợng kim loại nặng cho phép loại rau quy định Quyết định số 867/1998/QĐ-BYT Bộ Y Tế ngày tháng năm 1998 việc ban hành Danh mục Tiêu chuẩn vệ sinh lƣơng thực, thực phẩm hàm lƣợng kim loại nặng nằm khoảng cho phép Vì sử dụng vỏ bứa để làm thực phẩm dƣợc phẩm mà không ảnh hƣởng đến sức khoẻ ngƣời Đã xác định đƣợc điều kiện thích hợp để chƣng ninh thu HCA vỏ bứa khô với hàm lƣợng trung bình đạt 15,367g/100g Điều kiện thích hợp phƣơng pháp chƣng ninh nồi áp suất là: tỉ lệ rắn/lỏng 10g/200ml; thời gian chƣng ninh 90 phút Đã xác định điều kiện thích hợp phản ứng chuyển hóa axit hydroxycitric thành muối canxi hydroxycitrat đạt hiệu suất 78,576% - 78,799% là: nhiệt độ chuyển hóa 800C thể tích axit 200ml Đã tinh chế đƣợc muối canxi hydroxycitrat tới 97,449% cách rửa muối thô với hỗn hợp cồn nƣớc theo tỉ lệ 60:40 thể tích Bằng phƣơng pháp quang phổ hồng ngoại (IR), phổ cộng hƣởng từ hạt nhân (NMR) chứng minh sản phẩm thu đƣợc có công thức cấu tạo phù hợp với công thức muối HCCa Kết xác định số tiêu vi sinh hàm lƣợng số kim loại nặng sản phẩm muối canxi hydroxycitrat tổng hợp đƣợc nằm khoảng cho phép Vì sử dụng sản phẩm muối HCCa để làm thực phẩm dƣợc phẩm mà không ảnh hƣởng đến sức khoẻ ngƣời 90 KIẾN NGHỊ (-)-HCA có tính chống béo phì hiệu quả, đƣợc cung cấp chủ yếu dƣới dạng muối Vì vậy, nên tiếp tục nghiên cứu theo hƣớng điều chế ứng dụng muối (-)-HCA sản xuất dƣợc liệu hay thực phẩm chức giúp giảm cân Nghiên cứu xây dựng quy trình chiết tách (-)-HCA từ vỏ bứa theo quy mô công nghiệp để sản xuất thực phẩm giảm cân chứa (-)-HCA Việt Nam Những nghiên cứu Việt Nam dùng lại việc tổng hợp muối đơn axit HCA Vì vậy, nên tiếp tục nghiên cứu tổng hợp muối kép gồm hai kim loại, ba kim loại, bốn kim loại,… 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: [1] Hoàng Minh Châu, Từ Văn Mặc, Từ Vọng Nghi, Cơ sở Hóa học Phân tích, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2002 [2] Võ Văn Chi, Từ điển Cây thuốc Việt Nam, Nhà xuất y học, Hà Nội, 1999 [3] Trần Văn Cừ, Nguyễn Thu Hiền, Trần Bá Hoành, Trần Mạnh Kỳ, Đặng Văn Sử, Lê Dĩnh Thái, Nguyễn Văn Thân, Phan Ngọc Thịnh, Từ điển bách khoa sinh học, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 2003 [4] Đào Hùng Cƣờng, Đặng Quang Vinh, “Xác định axit hữu từ lá, vỏ bứa sắc ký lỏng cao áp”, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ - Đại học Đà Nẵng, 3(20), tr 137-143, 2007 [5] Lê Văn Đăng, Chuyên đề số hợp chất thiên nhiên, Nhà xuất Đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh, thành phố Hồ Chí Minh, 2005 [6] Đỗ Tất Lợi, Những thuốc vị thuốc Việt Nam, Nhà xuất y học, Hà Nội, 2005 [7] Hồ Viết Quý, Các phương pháp phân tích đại ứng dụng hóa học, Nhà xuất Đại học quốc gia Hà Nội, Hà Nội, 1998 [8] Phan Tống Sơn, Lê Đăng Doanh (dịch từ nguyên organikum organisch – chemisches grundpraktikum), Thực hành hóa học hữu cơ, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 1997 [9] Nguyễn Đình Triệu, Các phương pháp vật lý ứng dụng hóa học, Nhà xuất Đại học quốc gia Hà Nội, Hà Nội, 2003 [10] Đặng Quang Vinh, Đào Hùng Cƣờng, Đoàn Thị Kim Anh, Nguyễn Thƣởng, “Nghiên cứu phản ứng chuyển hóa axit hydroxycitric thành muối canxi hydroxycitrat”, Tạp chí hóa học, 48(4B), tr 150 -154, 2010 [11] Quyết định số 867/1998/QĐ-BYT Bộ Y tế ngày 04 tháng năm 1998 việc ban hành Danh mục Tiêu chuẩn vệ sinh lƣơng thực, thực phẩm Tiếng Anh [12] Bhabani S Jena, Guddadarangavvanahally, Jayprakasha, Kunnumpurath K 92 Sakariah, “Organic Acids from Laeves, Fruits and Rinds of Garcinia cowa”, Jounal of Agricultural and Food chemistry, 50(12), 3431-3434, 2002 [13] Brekham II, Eleutherococus senticosus, The new medicinal herb of the Araliaceae family, In: Pro, II international pharmacolgical meeting, Prague, Vol 7, 97-102, 1965 [14] Clouatre et al., “Methods and pharmaceutical preparations for improving glucose metabolism with (-)-hydroxycitric acid”, United States Patent US 6,207,714 B1, 2001 [15] Frank Settle, Handbook of Instrumental Techniques for Analytical Chemistry, Prentice Hall PTR, Upper Saddle River, NJ 07458, 1997 [16] Gokaraju et al., “New double salts of (-)-hydroxycitric acid and a process for preparing the same”, International Application Published under The Patent Cooperation Treaty (PCT), WO 2005/099679 A1, 2005 [17] Gokaraju et al., “Triple mineral salts of (-)-hydroxycitric acid and processes for preparing the same”, United States Patent US 7,208,615 B2, 2007 [18] Jayaprakasha, G.K.; Sakariah, K.K, “Determination of organic acids in Garcinia Indica (Desr.) by LC”, Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis, 28(2), 379-384, 2002 [19] Jena BS., Jayapraksha GK., Singh RP., Sakariah KK., “Chemistry and biochemistry of (-)-hydroxycitric acid from Garcinia”, Jounal of Agricultural and Food chemistry, 50(1), 10-22, 2002 [20] Karanam Balasubramanyam, Bhaskaran Chandrasekhar, Candadai Seshadri Ramadoss, Pillarisetti Venkata Subba Rao, “Soluble double metal salt of group ia and iia of (-) hydroxycitric acid, process of preparing the same and its use in beverages and other food products without effecting their flavor and properties”, United States Patent US 6,160,172, 2000 [21] Lewis, Y S., “Isolation and properties of hydroxycitric acid”, In Methods in Enzymology, Colowick, S P., Kaplan, N O., Eds.; Academic Press: New York, 13, 613-619, 1969 93 [22] Lewis, Y S.; Neelakantan, S., “(-)-Hydroxycitric acid - the principal acid in the fruits of Garcinia cambogia”, Phytochemistry, 4, 619-625, 1965 [23] Samuel et al., “Hydroxycitric acid complex metal salts, composition, and methods”, United States Patent US 7, 214,823 B2, 2007 [24] Shara M., Ohia SE., Schmidt RE., Yasmin T., Zardetto-Smith A., Kincaid A., Bagchi M., Chatterjee A., Bagchi D., Stohs SI., “Physico-chemical properties of a novel (-)-hydroxycitric acid extract and its effect on body weight, selected organ weights, hepatic lipid peroxidation and DNA fragmentation, hematology and clinical chemistry, and histopathological changes over a period of 90 days”, Molecular and Cellular Biochemistry, 260(1-2), 171-186, 2004 [25] Shrivastava et al., “Magnesium (-)hydroxycitrate, method of preparation, applications, and compositions in particular pharmaceutical containing same”, United States Patent US 6,221,901 B1, 2001 [26] Soni MG., Burdock GA., Preuss HG., Stohs SJ., Ohia SE., Bagchi D., “Safety assessment of (-)-hydroxycitric acid and Super CitriMax, a novel calcium/potasium salt”, Food and Chemical Toxicology, 42(9), 1513-1529, 2004 [27] http:// www.nsl.hcmus.edu.vn/greenstone/collect/thesiskh/ dir/phan2.pdf Ngày 24 tháng 02 năm 2012 94 PHỤ LỤC 95 96 97 98 99 100 ... nghiên cứu với nội dung ? ?Nghiên cứu tổng hợp muối canxi hydroxycitrat từ axit hydroxycitric vỏ bứa khô Phong Điền – Thừa Thiên Huế? ?? Mục tiêu nghiên cứu - Xây dựng quy trình chiết tách axit hydroxycitric. .. hydroxycitric từ vỏ bứa khô thu hái từ xã Phong Bình – huyện Phong Điền – Tỉnh Thừa Thiên Huế - Xây dựng quy trình tổng hợp muối canxi hydroxycitrat từ axit hydroxycitric chiết từ vỏ bứa khơ thu hái từ. ..ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG NGUYỄN THỊ THỦY NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP MUỐI CANXI HYDROXYCITRAT TỪ AXIT HYDROXYCITRIC CỦA VỎ QUẢ BỨA KHÔ PHONG ĐIỀN – THỪA THIÊN HUẾ Chuyên ngành: HÓA HỮU CƠ Mã số: 60 44