Tổng quan về hoạt tính sinh học và ứng dụng của Quercetin

Quercetin là một sắc tố thực vật có nhiều trong trái cây, quả anh đào đen, hành tây, cà chua và rau diếp… Quercetin mang đến những lợi ích vô cùng tuyệt vời đối với sức khỏe con người như giúp cơ thể con người chống lại các tác nhân sinh ra các gốc tự do, khả năng chống oxy hóa, kháng viêm, ngừa ung thư và ngăn ngừa các bệnh về tim mạch. Bên cạnh đó còn có những nhược điểm như dễ biến đổi trạng thái cấu trúc, hoạt tính sinh học khi gặp các điều kiện nhiệt độ và pH thay đổi.

TỔNG QUAN VỀ HOẠT TÍNH SINH HỌC VÀ ỨNG DỤNG CỦA QUERCETIN Nguyễn Công Danh, Lê Thị Giang, Trần Thị Ngọc Mai Viện Khoa học Ứng dụng, Trường Đại học Cơng nghệ TP HCM, Việt Nam TĨM TẮT Quercetin sắc tố thực vật có nhiều trái cây, anh đào đen, hành tây, cà chua rau diếp…Quercetin mang đến lợi ích vơ tuyệt vời sức khỏe người giúp thể người chống lại tác nhân sinh gốc tự do, khả chống oxy hóa, kháng viêm, ngừa ung thư ngăn ngừa bệnh tim mạch Bên cạnh cịn có nhược điểm dễ biến đổi trạng thái cấu trúc, hoạt tính sinh học gặp điều kiện nhiệt độ pH thay đổi Sử dụng CO2 trạng thái siêu tới hạn để thu nhận quercetin phương pháp áp dụng phổ biến không quercetin mà chất màu khác Các sản phẩm từ quercetin thương mại bổ sung vào thực phẩm hay sử dụng thực phẩm chức giúp cho sức khỏe người Từ khóa: Cấu trúc quercetin, kháng oxy hóa, kháng viêm, ngừa ung thư, tim mạch GIỚI THIỆU Quercetin (3,5,7-trihydroxy-2(3,4-dihyroxyphenyl)-4H-chromen-4-one) hợp chất flavonoid, có nhiều trái cây, anh đào đen, hành tây, cà chua rau diếp… Hình 1: Hàm lượng quercetin có thực vật (phần ăn được) [9] Điển hình cấu trúc flavonoid có vịng benzen liên kết với vịng pyrence có chứa oxy Quercetin thường thấy dạng glycoside nó, nhiều nhóm -OH thay loại nhóm đường khác Nhìn chung hợp chất có độ hịa tan nước kém, Quercetin dẫn xuất thường tồn dạng bột tinh thể màu vàng Quercetin O-glycoside dẫn suất với liên kết O-glycoside, nhiều thực vật rau có chứa Quercetin O-glycoside phổ biến nằm C-3 carbon Các liên kết monosaccharide bao gồm glucose, galactose xylose Quercetin 3-O-glycoside tìm thấy đậu, hoa xôn bột kiều mạch Quercetin 3-O-galactoside tìm thấy mận Quercetin 3-O-xyloside tìm thấy xồi Dẫn xuất Quercetin dạng disaccharide tìm thấy nhiều thực vật rau (quả anh đào, nho…) 805 Quercetin có độ hịa tan nước thấp, có chức sinh học bất ổn hóa học… điều làm giảm hiệu Quercetin sử dụng thực phẩm dược phẩm Quercetin tan nhiều dung môi không phân cực ethanol (4mg/ml) hòa tan cao dimetyl sunfoxide (150mg/ml) hòa tan nước (0,01mg/ml) nhiệt độ chuẩn 25 C Do khó để sử dụng hàm lượng Quercetin cao loại thực phẩm chứa nhiều nước PHƢƠNG PHÁP THU QUERCETIN Quercetin thu nhận phương pháp CO2 siêu tới hạn phổ biến, sau thơng số q trình thu nhận quercetin phương pháp từ củ hành vàng hành đỏ Đối với chất thông thường, điều kiện định chúng tồn trạng thái trạng thái rắn, lỏng khí Nếu nén chất khí tới áp suất đủ cao, chất khí hóa lỏng Tuy nhiên, có giá trị áp suất mà đó, nâng dần nhiệt độ lên chất lỏng khơng thể trở trạng thái khí, mà rơi vào vùng trạng thái đặc biệt gọi trạng thái siêu tới hạn (supercritical) Vật chất trạng thái mang nhiều đặc tính chất khí chất lỏng, nghĩa dung mơi mang tính trung gian khí lỏng Vì CO2 đưa lên nhiệt độ, áp suất cao nhiệt độ, áp suất tới hạn (trên TC = 31 C, PC = 73,8 bar), CO2 chuyển sang trạng thái siêu tới hạn Tại trạng thái CO2 mang hai đặc tính: Đặc tính phân tách q trình trích ly đặc tính phân tách q trình chưng cất Nó có khả hồ tan tốt đối tượng cần tách khỏi mẫu dạng rắn, lỏng, khí Sau q trình chiết, để thu hồi sản phẩm cần giảm áp suất thấp áp suất tới hạn CO2 chuyển sang dạng khí ngồi cịn sản phẩm tháo bình hứng Ở điều kiện nhiệt độ, áp suất khác tương ứng với đối tượng cần chiết tách khác Hình 2: Hệ thống tách CO2 siêu tới hạn [11] CO2 trạng thái lỏng từ bình chứa khí với áp suất (50-55 bar) dẫn qua thiết bị truyền nhiệt làm lạnh xuống khoảng nhiệt độ 0-1 C để tăng tỷ trọng dịng dung mơi CO2 lỏng trước vào bơm cao áp Bơm cao áp nén CO2 vào bình chiết áp suất làm việc đặt trước Nhiệt độ CO2 bình chiết điều chỉnh tự động hệ thống điều khiển Fuzzy logic nhằm trì trạng thái ổn định nhiệt độ chiết Concrete với dịng SCO2 khỏi bình chiết qua van tháo số tiếp giảm áp van tháo số 2, dịch chiết vào bình tách đặt trước nhiệt độ ổn định 35 C CO2 hóa khí tách khỏi sản phẩm [11] Lớp vỏ củ hành bóc tách tay, loại bỏ phần hư hỏng cắt thành mảnh nhỏ khoảng 0,5  0,5 inch Quy trình chiết xuất: Áp suất nhiệt độ cài đặt 5700 psi 40oC Phải từ 25-30 phút để đạt điều kiện Bình chiết gia nhiệt 24h trước lấy dịch chiết để thống thời gian chiết mẫu Hành tây thái nhỏ ethanol 5% (nồng độ phân tử so với tổng số mol CO2 806 sử dụng để tạo áp lực cho hệ thống) thêm vào bình trước đóng lại Máy bơm cài đặt ml/phút Khi điều kiện mong muốn đạt tới, van micrometering mở, CO2 tương đương 15 L khí nén (khoảng 4% tổng số CO2 chiếm thể tích bên bình chiết) qua khay để lấy mẫu (nhanh để trì chế độ tĩnh), sau van micrometering đóng lại, thay chai thuỷ tinh đựng mẫu Quá trình kéo dài khoảng thời gian từ 10-18 phút Sau đó, mẫu lấy lần với việc mở van micrometering Mỗi mẫu chiết 10 lần chiết với mẫu khác [4] HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA QUERCETIN Quercetin ngày quan tâm ý đến khả chống oxy hóa nó, ngồi cịn chống béo phì, chống ung thư, kháng virut, kháng khuẩn tác dụng chống viêm Những tác dụng nhà khoa học nghiên cứu tìm 3.1 Hoạt tính kháng oxy hóa 2- - Sự oxy hóa thể người gốc tự O , NO ONOO , gốc tự gây tác dụng có hại tế bào mơ người, gây nhiều bệnh tim mạch, bệnh tiểu đường ung thư Quercetin chứng minh có hoạt tính chống oxy hóa mạnh mẽ quercetin ngăn chặng q trình hình thành peroxydase gốc tự Ngồi quercetin làm giảm ngăn ngừa q trình oxy hóa nội sinh [5][3] Các gốc tự sinh thể người stress gây hại đến tế bào, quercetin cho nguyên tử hidro dập tắt gốc tự ngăn chặn trình oxy từ gốc 3.2 Hoạt tính kháng viêm Quercetin có khả chống viêm mạch, theo nghiên cứu cho quercetin ngăn chặn lypopolysaccharide (LPS) chất sinh yếu tố hoại tử gây khối u thực bào phổi Hơn quercetin giảm tiếp ức chế LPS mức độ mARN phân bào tế bào keo Tác dụng chống viêm quercetin kết hợp với khả chống oxy hóa Bởi loại phản ứng oxy hóa khơng tồn q trình oxy hóa mà cịn tồn q trình viêm hóa Chính loại bỏ phản ứng oxy hóa xảy đồng thời chống viêm [5] 3.3 Hoạt tính ngăn ngừa ung thƣ Quercetin chứng minh tác nhân chống ung thư mạnh mẽ, nghiên cứu ống nghiệm với tế bào ung thư khác Quercetin chăn ung thư phổi, ngăn chặn ung thư gây stress oxy hóa hoạt động chống oxy hóa loại bỏ nhiều kinase tham gia vào trình tăng trưởng tế bào ung thư, gia tăng chuyển hóa Ngồi Quercetin hạn chế hoạt động proteinkinase C-chất góp phần vào phát triển ung thư Cơ chế chống ung thư quercetin, biểu rõ ràng khả ức chế gốc tự do, loại bỏ kinase tham gia vào phản ứng thúc đẩy tế bào ung thư phát triển cách cho điện tử tạo phức với tác nhân để ngăn chặn trình phát triển tế bào ung thư [5][3] 3.4 Sự ngăn ngừa bệnh tim mạch Hiệu ứng Quercetin ức chế bệnh tim mạch, bệnh tăng huyết áp, lượng vào quercetin (730mg/ngày, tuần) tìm thấy để giảm huyết áp tâm thu (7mmHg), huyết áp tâm tương (5mmHg) áp lực động mạch trung bình (5mmHg) Quercetin giảm biểu gen gây viêm tế bào mỡ người [5] 807 ỔN ĐỊNH HÓA HỌC CỦA QUERCETIN: SỰ OXY HÓA VÀ THỐI HĨA 4.1 Sự oxy hóa Quercetin chịu nhiều thay đổi hóa học q trình oxy hóa trình chế biến bảo quản Sự ổn định cấu trúc hóa học quercetin bị ảnh hưởng bới nồng độ oxy, giá trị pH, nhiệt độ nồng độ chất chống oxy hóa khác, diện ion kim loại quercetin bị oxy hóa vào sản phẩm oxy hóa khác nhau, cụ thể quercetin-quinone có chưa ortho-quinone 3quinone methide đảo ngược thay đổi quercetin quercetin-quinone Quercetin phản ứng với ion kin loại từ quặng kim loại quercetin ion kim loại tạo phức với quercetin để thay đổi khả chống oxy Hoạt động gốc DPPH quercetin tăng có 2+ 3+ 2+ 2+ mặt Cu Cr Tuy nhiên Sn Cd làm giảm hoạt độ quercetin [2] 4.2 Sự thoái hóa Sự ổn định quercetin phụ thuộc vào pH nhiệt độ, quercetin không ổn định chất hữu có pH >7, mơi trường kiềm tốc độ tự thủy phân quercetin diễn nhanh Sự bảo quản điều kiện khác ảnh hướng nhiều đến quercetin Khí áp suất đối lưu làm tổn thất 70% hàm lượng quercetin Khử trùng làm giảm 17% quercetin nước bưởi o Quercetin bảo quản tốt nhiệt độ thấp khoảng C bóng tối [1] SẢN PHẨM Ngày quercetin thương mại hóa cao dạng khác nhau, bổ sung vào loại thực phẩm khác để bảo vệ thể người hoạt tính sinh học ưu việt Hình 3: Các sản phẩm thương mại quercetin [12] Quercetin with Bromelani sản phẩm công ty NOW, giá thành sản phẩm 345.000 VNĐ sản phẩm bao gồm 120 viên Đặc tính quercetin chất làm gốc tự tự nhiên hỗ trợ chức hệ thống miễn dịch khỏe mạnh theo mùa, quercetin giúp thúc đẩy chức hơ hấp bình thường Bromelain giúp hỗ trợ cân hệ thống miễn dịch đáp ứng với thách thức môi trường Sự kết hợp bổ sung giúp tăng cường sức khỏe hô hấp quanh năm hỗ trợ thoải mái theo mùa tổng thể Uống viên 20 phút trước bữa ăn, hai lần ngày Những người có dày nhạy cảm thích dùng viên nang với thức ăn Hiện tại, sản phẩm bán chạy thị trường chức vượt trội so với sản phẩm khác quercetin theo công thức Jarrow phức hợp quercetin Solgar giá thành rẻ loại sản phẩm trên, lại có bổ sung thêm bromelain Tuy vậy, quercetin with bromelani có hàm lượng quercetin 400mg loại sản phẩm không bổ sung bromelain 808 KẾT LUẬN Quercetin có mặt rộng rãi chế độ ăn uống hàng ngày người Quercetin chất chống oxy hóa tuyệt vời chất chống viêm, chống ung thư chống bệnh tim mạch Điều thay tiềm với phương pháp điều trị bệnh viêm tác nhân oxy hóa khác gây hại đến tế bào mô người Thu nhận quercetin từ phương pháp CO2 tới hạn có nhiều ưu điểm phương pháp thu nhận thông thường từ dịch chiết Tuy nhiên quercetin dễ bị thay đổi cấu trúc thành chất khác gặp điều kiện thay đổi cần thận trọng việc bổ sung vào thực phẩm Do điều quan trọng hiểu rõ tác dụng quercetin để tối ưu hóa đặc tính ưu việt sức khỏe người TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Ali Khoddam., et al., Review: Techniques for Analysis of Plant Phenolic Compound, Molecules,18 (2013) 2328 [2] Erlund, I, Review of the flavonoids quercetin, hesperetin, and naringenin Dietary sources, bioactivities, bioavailability, and epidemiology Nutrition Research, 24 (2004) 851 [3] Jaouad Bouayed and Torsten Bohn, Exogenous antioxidants - Double edged swords in cellular redox state, Oxidative Medicine and Cellular Longevity, (2010) 228 [4] Qiao, L., et al., Sonochemical Effects on 14 flavonoids common in citrus: Relation to stability PLoS ONE, (2014) e87766 [5] Robaszkiewicz A, Balcerczyk A, Bartosz G Antioxidative and prooxidative effects of quercetin on A549 cells, Cell Biol Int, 31 (2007) 1245 [6] Sarka Ramesova., et al., On the sability on the bioactive flavonoids quercetin and luteolin under oxygen-free conditions, Anal Bioanal Chem, 402 (2012), 975 [7] Thái Duy Thìn, Vũ Đức Lợi, Đặng Thị Ngọc Thư, Nghiên cứu định lượng quercetin nguyên liệu phương pháp HPLC, Tạp chí Dược học, 411 (2010) 43 [8] Vasantha R.H.P., et al., Ultrasonication-assisted solvent extraction of quercetin glycosides from Idared Apple Peels Molecules, 16 (2011) 9783 [9] http://minhnhankhang.vn/minh-nhan-khang/nghien-cuu-lam/quercetin-va-nhung-loi-ich-tuyet-dieucho-doi-mat-cua-ban.html [10] https://www.researchgate.net/figure/The-role-of-quercetin-in-the-metabolism-of-ROS-in-cancercells-Reactive-oxygen-species [11] https://wwcongnghechiettachbangphuongphapco2otrangthaisieutoihan.pdf [12] https://www.amazon.com/dp/B0013OSQ5I/ref=psdc_6939031011_t1_B0013OXAE0?th=1 809 ... khác [4] HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA QUERCETIN Quercetin ngày quan tâm ý đến khả chống oxy hóa nó, ngồi cịn chống béo phì, chống ung thư, kháng virut, kháng khuẩn tác dụng chống viêm Những tác dụng nhà... thay đổi quercetin quercetin-quinone Quercetin phản ứng với ion kin loại từ quặng kim loại quercetin ion kim loại tạo phức với quercetin để thay đổi khả chống oxy Hoạt động gốc DPPH quercetin. .. Quercetin chứng minh có hoạt tính chống oxy hóa mạnh mẽ quercetin ngăn chặng q trình hình thành peroxydase gốc tự Ngồi quercetin làm giảm ngăn ngừa trình oxy hóa nội sinh [5][3] Các gốc tự sinh thể