Nghiên cứu điều chế và khảo sát ứng dụng muối kali hydroxycitrat

1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG ĐOÀN THỊ KIM ANH NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ VÀ KHẢO SÁT ỨNG DỤNG MUỐI KALI HYDROXYCITRAT Chuyên ngành: HÓA HỮU CƠ Mã số: 66 44 27 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Đà Nẵng, Năm 2011 2 Công trình ñược hoàn thành tại ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: GS. TS. ĐÀO HÙNG CƯỜNG Phản biện 1: PGS.TS. LÊ TỰ HẢI Phản biện 2: PGS.TS. LÊ THỊ LIÊN THANH Luận văn ñược bảo vệ trước Hội ñồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ khoa học họp tại Đại học Đà Nẵng vào ngày 27 tháng 8 năm 2011. * Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Thông tin - H ọc liệu, Đại học Đà Nẵng - Thư viện trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng. 3 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của ñề tài Cây bứa - tên khoa học là Garcinia oblongifolia Champ. Ex Benth., thuộc họ bứa và chi bứa. Họ Bứa (Clusiaceae) (còn gọi là Guttifearae hay Hypericaceae), ñược Antoine Laurent de Jussieu ñưa ra năm 1789, là một họ thực vật có hoa bao gồm khoảng 50 chi và 1200 loài cây thân gỗ hay cây bụi, thông thường có nhựa trắng như sữa và quả hay quả nang ñể lấy hạt [2], [3]. Ở Việt Nam, cây bứa tương ñối dễ trồng, phát triển tốt, cho năng suất cao và có mặt hầu hết trên các ñịa bàn Miền Trung, Tây Nguyên, Nam Bộ. Từ lâu, con người ñã dùng lá, quả bứa ñể chế biến trong món ăn, chữa trị một số bệnh ngoài da, . Cho ñến nay, chưa có nghiên cứu nào mang tính cơ bản về thành phần, tính chất, khả năng ứng dụng, công nghệ khai thác về các hợp chất hoá học có trong cây bứa. Đây là những vấn ñề rất ñáng ñược quan tâm nghiên cứu nhằm góp phần quy hoạch, khai thác, chế biến và ứng dụng các sản phẩm của cây bứa một cách có hiệu quả, khoa học hơn. Với những lý do nêu trên, tôi chọn ñề tài nghiên cứu với nội dung: “Nghiên cứu ñiều chế và khảo sát ứng dụng muối kali hydroxycitrat” từ axit hydroxycitric ñược chiết từ vỏ quả bứa trên ñịa bàn xã Hoà Liên, huyện Hoà Vang, thành phố Đà Nẵng 2. Mục ñích nghiên cứu - Xây dựng quy trình ñiều chế muối kali hydroxycitrat. - Khảo sát ứng dụng của muối kali hydroxycitrat trong việc gi ảm béo phì trên ñộng vật (chuột). 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3.1. Đối tượng nghiên cứu: Vỏ quả của cây bứa (Garcinia 4 oblongifolia Champ. Ex Benth.) tại xã Hòa Liên, huyện Hòa Vang, thành phố Đà Nẵng. 3.2. Phạm vi nghiên cứu: - Điều chế muối kali hydroxycitrat và kiểm tra sản phẩm muối ñã tinh chế bằng phổ hồng ngoại (IR), sắc ký lỏng cao áp (HPLC), phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) và quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS). - Thử nghiệm tác dụng giảm béo phì của muối kali hydroxycitrat trên ñộng vật (chuột). 4. Phương pháp nghiên cứu 4.1. Nghiên cứu lý thuyết: 4.2. Phương pháp thực nghiệm: - Phương pháp chiết tách - Phương pháp phân tích ñịnh lượng - Phương pháp phân tích công cụ - Phương pháp kiểm tra vi sinh vật - Phương pháp hoá sinh 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài: Từ các nghiên cứu trên, ñề tài ñã thu ñược một số kết quả với ý nghĩa như sau: - Xây dựng quy trình ñiều chế muối kali hydroxycitrat từ axit hydroxycitric ñược chiết trong vỏ quả bứa. - Cung cấp các thông tin khoa học về thành phần và cấu tạo của các muối kali hydroxycitrat của axit hydroxycitric. - Làm cơ sở dữ liệu ñể ứng dụng muối kali hydroxycitrat trong th ực tế. 6. Cấu trúc của luận văn Luận văn gồm 81 trang, trong ñó có 18 bảng và 35 hình. Phần 5 mở ñầu 04 trang, kết luận và kiến nghị 02 trang, tài liệu tham khảo 04 trang. Nội dung của luận văn chia làm 03 chương: Chương 1: Tổng quan, 37 trang. Chương 2: Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu, 11 trang. Chương 3: Kết quả và thảo luận, 23 trang. 6 CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN 1.1. CÂY BỨA 1.1.1. Đặc ñiểm, phân bố cây bứa 1.1.2. Phân loại bứa 1.1.2.1. Bứa Bứa, bứa lá tròn, dài - Garcinia oblongifolia Champ. Ex Benth., thuộc họ măng cụt – Clusiaceae. Cây gỗ thường xanh cao 6 - 7 m. Cành non thường vuông, xoè ngang và rủ xuống. Lá hình thuẩn, hơi dài, ñuôi nhọn, chóp dài, mép nguyên, nhẵn bóng, có nhiều ñiểm mờ. Hoa ñực mọc thành cụm 3 - 5 hoa ở nách lá, 4 lá ñài và 5 cánh hoa, 20 nhị có chỉ nhị ngắn. Hoa lưỡng tính có lá ñài và cánh hoa như ở hoa ñực, màu hơi vàng hoặc trắng; bầu 4 (6 - 10) ô, hình cầu, vòi ngắn. Quả mọng mang ñài; vỏ quả dày, có khía múi, khi chín màu vàng, phía trong hơi ñỏ chứa 6 - 10 hạt. Mùa hoa, quả tháng 3 - 6. 1.1.2.2. Bứa mọi 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 1.1.2.8. Garcinia atroViridis 1.2. AXIT HYDROXYCITRIC (HCA) 1.2.1. Nguồn gốc (-)-HCA (-)-HCA ñược tìm thấy trong vỏ quả của một số loài bứa, bao gồm Tai chua (G. cowa), G. cambogia, G. Indica và G. 7 atroViridis. Các loài này mọc nhiều tại lụa ñịa Ấn Độ và phía tây Sri Lanka [26]. 1.2.2. Hoá học của (-)-HCA [22], [26], [28], [29], [33] 1.2.2.1. Sự khám phá (-)-HCA Lewis và Neelakantan ñã chiết axit chủ yếu trong vỏ quả G. cambogia và nghiên cứu xác ñịnh hoá chất chính ñó là (-)-HCA. COOH C HHO C COOHHO C COOH H H COOH C OHH C OHHOOC C COOH H H Axit (-)-hydroxycitric (I) Axit (+)-hydroxycitric (II) COOH C HHO C OHHOOC C COOH H H COOH C OHH C COOHHO C COOH H H Axit (+)-allo-hydroxycitric (III) Axit (-)-allo-hydroxycitric (IV) Hình 1.8. Cấu trúc ñồng phân của axit hydroxycitric Lewis và Neekantan ñã chiết tách một tỉ lệ lớn (-)-HCA từ vỏ quả G. cambogia khô bằng cách nấu vật liệu thô với nước dưới áp suất (10psi (lb/in2 trong thời gian 15 phút). Moffett và những cộng sự ñã phát triển quá trình chiết tách (-)-HCA bằng nước từ vỏ Garcinia. 1.2.2.3. Hoá học lập thể Axit hydroxycitric có 2 trung tâm bất ñối, vì vậy nó có thể tồn tại 2 cặp ñồng phân lập thể hoặc 4 ñồng phân khác nhau. Một trong 4 ñồng phân này ñược tìm thấy trong Garcinia (Hình 1.8, I) và 8 một ñồng phân nữa ñược tìm thấy trong loài cây dâm bụt (Hibiscus) (Hình 1.8, II). 1.2.2.4. Tính chất của (-)-HCA và Lacton 1.2.2.5. Định lượng (-)-HCA Lowenstein và Brunengraber ñã xác ñịnh lượng hydroxycitrat chứa trong quả G. cambogia bằng phương pháp sắc ký khí (GC). Jayaprakasha và Sakariah ñã phát triển phương pháp sắc ký lỏng cao áp (HPLC) ñể xác ñịnh axit hữu cơ trong quả của G. cambogia, mẫu chiết thương mại của G. Cambogia và lá, vỏ quả của G. india. 1.2.2.6. Muối của axit hydroxycitric Majeed và những cộng sự ñã báo cáo cách tạo muối kali hydroxycitrat từ Garcinia. Balasubramanyam và những cộng tường thuật lại cách tạo thành cặp muối kim loại hòa tan nhóm IA và IIA của (-)-HCA. Ibnusaud và những cộng sự ñã báo cáo cách chiết tách axit Garcinia từ vỏ quả tươi hoặc khô của G. cambogia, G. india và G. antroViridis và ñiều chế muối Natri. 1.3. HOÁ SINH CỦA (-)-HCA [26], [22], [28], [33], [35] 1.3.1. Sự ức chế của enzyme chia tách muối citrat bởi (-)-HCA Watson và các ñồng sự ñã tìm thấy sự ức chế mạnh mẽ của ATP: citrat oxaloaxetat lyase bởi (-)-HCA với enzyme tinh chế (làm sạch) từ gan chuột. Sau ñó, Cheema - Dhadli tìm thấy sự chế của emzyme này ở cả (-)-HCA tự do (Ki = 8 µM) và HCA este vòng (Ki = 50 – 100 µM). Sullivan và Stallings ñã quan sát thấy trong 4 ñồng phân của HCA, (-)-HCA là chất gây ức chế tiềm năng duy nhất của ATP: xitrat lyase. 1.3.2. Những ảnh hưởng của (-)-HCA lên sự tổng hợp chất béo và sự hình thành lipid 9 1.3.3. Hiệu quả của (-)-HCA trong sự tổng hợp xeton 1.3.4. Những tác ñộng sinh học khác của (-)-HCA 1.4. (-)-HCA NHƯ MỘT TÁC NHÂN ĐIỀU CHỈNH CÂN NẶNG 1.5. MỘT SỐ LO NGẠI VỀ (-)-HCA 1.6. CÁC MUỐI KIM LOẠI CỦA (-)-HCA 1.6.1. Các loại muối kim loại của (-)-HCA Singh và các cộng sự mô tả việc pha chế muối Canxi của (-)- HCA. Ganga Raju mô tả việc pha chế muối Canxi và Kali của (-)- HCA hay muối hai kim loại Natri của (-)-HCA và hiệu quả của nó như là những chất bổ sung ăn kiêng và những sản phẩm thức ăn ñể giảm cân nặng. Ibnusaud và những cộng sự ñã báo cáo phương pháp chiết tách axit Garcinia từ vỏ quả Garcinia cambogia, Garcinia indica và Garcinia atroViridis và ñược xử lý bằng dung dịch xút (NaOH) ở 80 0 C nhằm thu ñược Natri hydroxycitrat [26]. 1.6.2. Nghiên cứu tạo muối Kali hydroxycitrat Majeed và các cộng sự chỉ ra cách thức tạo ra HCA dưới dạng bền vững và có hoạt tính sinh học. Phương pháp này bao gồm quá trình chiết (-)-HCA từ quả Garcinia bằng cách sử dụng rượu alkyl, dịch chiết trộn lẫn ñược xử lý bằng kalihydroxit và kết tủa kali hydroxycitrat hình thành lắng xuống ñáy. 1.6.3. Một số nghiên cứu tạo muối kim loại của (-)-HCA khác Balasubramanyam và những cộng sự ñưa ra phương pháp tạo thành cặp muối kim loại hòa tan nhóm IA và IIA của (-)-HCA. Gokaraju và các cộng sự công bố dạng muối hai kim loại và công thức của muối ba kim loại của (-)-HCA. Samuel và các cộng sự ñã nghiên c ứu các muối phức tạp ba, bốn và năm kim loại của (-)-HCA, thành phần cấu tạo và những phương pháp tổng hợp chúng, với các muối chứa ít nhất 3 kim loại khác nhau ñược lựa chọn từ Kẽm, 10 Magiê, Natri, Kali và Canxi. 1.7. TÁC DỤNG CỦA CÁC MUỐI KIM LOẠI CỦA (-)-HCA Clouatre và cộng sự khẳng ñịnh các muối Ca, Mg, K hoặc Na của (-)-HCA có hiệu quả trong việc tăng sự chuyển hóa gluco trong cơ thể, giảm nồng ñộ ñường cao trong máu của bệnh nhân bệnh tiểu ñường. Việc sử dụng một lượng hiệu quả (-)-HCA cũng giúp cải thiện sự chuyển hóa trao ñổi gluco trong cơ thể. (-)-HCA có tác dụng ngăn chặn quá trình tích mỡ và cải thiện bilance mỡ máu. (-)-HCA sẽ kìm hãm quá trình chuyển hóa lượng ñường thừa trong cơ thể thành máu, giúp ngăn chặn quá trình béo phì, ñặc biệt ñạt hiệu quả cao ñối với những người thừa cân có chế ñộ ăn quá nhiều bột ñường.