M Ở ĐẦU
1.2. Flavonoid trong vỏ củ hành
1.2.1. Giới thiệu chung về cây hành
Đặc tính thực vật: hành có tên khoa học Allium fistulosum.L (hành ta) và
Allium cepa L (hành tây), thuộc họ hành tỏi Liliaceaẹ Hành là cây có rễ chùm, thân hành đặc phình ra hình cầu gọi là củ. Kích thước củ thay đổi theo quá trình phát triển có thể đạt được đường kính từ 10-15cm (đối với hành tây), hành ta chỉ khoảng 1-2 cm tùy loạị Thân là các lớp cuống lá bao bọc lấy gọi là vẩy hành. Lá đơn, nguyên, hình dải hay hình ống, gân song song hay hình cung. Cụm hoa dạng tán trên ngọn cán không có lá, có khi dạng bông hay chùm. Hoa thường là hoa lưỡng tính, đều, ít khi không đềụ Bao hoa 6 thùy, rời hay dính nhau ở gốc, xếp 2 vòng, các thùy vòng trong nhỏ hơn. Hành là loại cây ưa sáng và không chịu được úng, nhưng khô hạn làm giảm năng suất và chất lượng củ [1, 9].
Phân bố và trồng trọt: hành được trồng ở nhiều nước Châu Âu và Châu Á
chủ yếu làm rau và gia vị. Ở nước ta hành được trồng khắp mọi nơi, các vùng trồng nhiều hành là Phan Rang, Đà Lạt, Vĩnh Phú, Hà Bắc, Hà Nội, Hải Dương, Nghệ An…Thường được gieo chính vụ vào tháng 9 -10, thu hoạch vào thàng giêng, tháng 2. Trái vụ gieo vào cuối tháng 3, đầu tháng 4, thu hoạch vào đầu tháng 8, 9 [1, 5, 9].
1.2.2. Thành phần hóa học của củ hành
Thành phần chính trong củ hành chứa tinh dầu chủ yếu là các chất alylsunfit, alliin (một thành phần rất quan trọng và có lợi cho sức khỏe, dưới tác dụng của enzim alliiase, alliin sẽ biến thành allixin và acid pyruvic), plutin, chất gây cay tiopropion andehyt. Ngoài ra, còn có đường mannoza và mantoza; các acid như folic, malic, citric, phosphoric; các acid amin: glutamic, arginine, lysine, glycine; các chất khoáng: Kali, Phospho, Calcium, Mangan, Natri; các vi khoáng như Fe, Mn, Zn, Selen, Cu; các vitamin A, B, C, E; và các chất chống ôxy hóa thuộc nhóm flavonoid, glycoside của flavonoid, các dẫn chất của chúng [1, 9, 29, 77].
Các nhà khoa học Ý, Nhật đã dùng phương pháp xác định flavonoid tổng và phân tích HPLC để xác định hàm lượng flavonoid tổng và thành phần các chất flavonoid có trong trong 12 giống hành có màu vỏ khác nhaụ Kết quả thể hiện trong bảng 1.2.1 và 1.2.2. Từ các kết nghiên cứu cho thấy củ hành vỏ vàng có hàm lượng flavonoid cao nhất (3,4-3,8%), sau đó là củ hành vỏ đỏ (2,1-2,6%) và củ hành vỏ trắng có hàm lượng thấp nhất 0,01%. Thành phần chính trong củ hành là quercetin monoglucoside, quercetin và các dẫn xuất của chúng ngoài ra còn có rutin, izorhamretin (3-methyl quercetin) và izorhamretin monoglycoside [16, 52, 67, 68, 77].
Bảng 1.5. Hàm lượng flavonoid có trong các loại củ hành
Giống Thtrưởời gian sinh ng (ngày) Hình dcủạng Nă(kg/mng suấ2t c) ủ Ch(%) ất khô flavonoid (g/mNăng suất 2)
Vàng
Festival trung bình tròn 3,56 8,97 1,87
Tamara dài cầu 3,77 7,67 2,33
Daytona dài cầu 4,14 8,83 3,86
Dorata
Density dài con quay 3,56 8,51 3,48
Castillo trung bình mặt khối 6,65 6,79 5,23
Santana dài cầu 3,08 8,39 2,31
Đỏ
Tropea rossa T. ngắn cầu 3,46 4,81 2,64
Rossa Lilia dài con quay 4,23 8,31 2,06
Redwing dài cầu 3,75 8,95 2,18
Trắng
Glastone dài tròn 4,86 7,24 0,01
Southport dài ô van 4,98 7,84 0,02
White Hawk dài tròn 3,37 5,64 0,01
Trung bình 4,12 7,66 2,17
Bảng 1.6. Hàm lượng các chất flavonoid có trong củ hành
Giống Querc-etin , mg/kg Quercetin monoglyc. mg/kg Quercetin diglyc. mg/kg Rutin mg/kg mg/kg Isorham- netin, mg/kg Isorham. monoglyc. mg/kg Flavonoid tổng mg/kg Vàng Festival 55,9 374,0 43,1 1,8 3,8 47,2 525,8 Tamara 66,5 460,0 37,9 4,7 2,7 45,1 616,9 Daytona 11,7 713,4 41,3 5,7 6,5 54,2 932,8 Dorata Density 95,4 725,2 73,3 13,6 5,9 65,7 979,1 Castillo 65,0 610,9 50,6 9,0 - 50,7 786,2 Santana 92,3 547,3 49,2 6,3 6,5 48,2 749,8 Trung bình 558,1 571,8 49,2 6,9 5,1 51,9 765,8 Đỏ Tropea rossa tonda 557,8 125,9 11,4 1,8 50,4 15,6 762,9 Rossa Lilia 57,5 352,1 32,6 2,7 3,7 30,3 486,9 Redwing 76,6 418,6 30,4 1,7 6,3 48,1 581,7 Trung bình 230,6 298,9 24,8 2,1 20,1 34,0 610,5 Trắng Glastone 0,7 0,8 - - - - 1,5 Southport 0,7 2,0 - - - vết 2,7 White Hawk 0,6 0,6 vết - vết - 1,2 Trung bình 0,7 1,1 - - - - 1,8
Quercetin Taxifolin Cyanidin 3-glucoside
Rutin
Quercetin 3,4’-diglucoside
Hình 1.8. Công thức cấu tạo của một số chất flavonoid có trong củ hành [41, 42]
Củ hành chứa rất nhiều quercetin glycosides. Trong quá trình phát triển, lớp vỏ ngoài cùng của củ hành chuyển sang màu nâu đậm và khô lại là do các glycosides của quercetin đã chuyển từ trong củ ra ngoài vỏ và bị thủy phân dạng thành quercetin tự dọ Lý Ngọc Trâm và cộng sự đã phân lập và xác định cấu trúc các chất chống ôxy hóa trong vỏ củ hành tây ở Nhật bản, gồm một lượng lớn các chất flavonoid gồm quercetin, các dẫn xuất quercetin dimer, trimer và các glycoside của chúng. Vì vậy, vỏ hành là nguồn nguyên liệu quí để khai thác các hợp chất quercetin [77].
1.2.3. Các tác dụng sinh học của flavonoid trong vỏ củ hành
Các nước như Mỹ, Nhật đã khẳng định được các chất flavonoid từ vỏ củ hành mang nhiều lợi ích cho sức khỏe con ngườị Vỏ hành chứa nhiều quercetin giúp giảm cholesterol và ngăn ngừa chứng xơ vữa động mạch, qua đó giúp ngừa bệnh tim, cao huyết áp, phòng chống ung thư [33, 60, 63, 71, 74, 77]. Quercetin là chất ở dạng tinh thể màu vàng nhạt có hàm lượng lớn nhất trong vỏ hành, màu của vỏ hành thể hiện màu của quercetin và các dẫn xuất của chúng, vì vậy các
loại củ hành vỏ vàng và vỏ đỏ thường có hoạt chất sinh học cao [16, 27, 60, 64]. Sau đây là một số nghiên cứu nổi bật về tác dụng sinh học của quercetin:
Ramos, F. Ạ và cộng sự (năm 2006) đã đưa ra những tác dụng của quercetin có rất nhiều lợi ích cho sức khỏe: có khả năng kháng virut, khả năng miễn dịch [64]. Một nghiên cứu khác của Boots, Ạ và cộng sự (năm 2008) đã chứng minh lâm sàng tác dụng của quercetin trong việc phòng và điều trị bệnh viêm gan C; quercetin được coi là một loại dược phẩm mới có tác dụng trực tiếp đến các tế bào protein ở người, loại dược phẩm mới này có thể bổ sung thêm vào danh mục các loại thuốc phòng chống lại bệnh viêm gan C [17].
Một số nhà khoa học cũng đã chứng minh được tác dụng của quercetin liposome trong việc điều trị bệnh giảm trí nhớ, và triệu chứng lo lắng căng thẳng [28, 37, 71].
Boots Ạ cùng cộng sự đã nghiên cứu lâm sàng trên cơ thể người về ảnh hưởng của quercetin và apigenin trong tác dụng cầm máu cho thấy những ảnh hưởng tích cực của quercetin tới việc phòng và chống nguy cơ thiếu máu cục bộ ở tim - gây huyết áp cao và hàng loạt các bệnh về tim nguy hiểm khác nếu thiếu khẩu phần ăn giàu flavonoid [17].
Từ những kết quả nghiên cứu lâm sàng trên cho thấy, flavonoid nói chung hay quercetin nói riêng đã trở thành hợp chất tự nhiên quý trong phòng chữa bệnh và bảo vệ sức khỏẹ Vì vậy, nhu cầu về flavonoid - các chất chống oxi hóa tự nhiên ngày càng tăng, đặc biệt là các sản phẩm thực phẩm chức năng và dược phẩm sản xuất từ quercetin xuất hiện nhiều trên thị trường thế giới nhằm phòng chống và điều trị các bệnh về tim mạch, huyết áp, stress, hạn chế bệnh ung thư.
1.2.4. Chiết xuất các hợp chất flavonoid từ vỏ củ hành
Các flavonoid có trong các loại rau quả thường được chiết tách bằng các dung môi như methanol, ethanol ở các nồng độ khác nhau [39, 38] nhưng trong một vài trường hợp người ta cũng dùng dung môi là ethyl acetate hoặc aceton, hoặc sử dụng dung môi là nước [43, 47]. Trích ly các flavonoid được thực hiện
bằng các phương pháp trích ly hồi lưu, trích ly tĩnh, trích ly có sử dụng hỗ trợ vi sóng, … [52, 66, 71].
Năm 2004 Martino K. G. và Guyer D. đã sử dụng phương pháp trích ly carbon dioxide CO2 lỏng siêu tới hạn để chiết xuất quercetin từ hai giống hành đỏ và vàng. Kết quả nghiên cứu cho thấy hai giống hành đỏ và vàng cho hàm lượng quercetin khá giống nhau: giống hành đỏ có trung bình 0,024g quercetin/kg vỏ hành; còn giống hành vàng đạt 0,020 g quercetin/kg vỏ hành [72].
Nhà khoa học Horbowicz năm 2002 cũng đã công bố công trình nghiên cứu về phương pháp chiết tách quercetin từ vỏ hành tây màu nâụ Trong nghiên cứu này, tác giả tìm hiểu sự ảnh hưởng của thời gian, nhiệt độ và loại dung môi trích ly quercetin từ vỏ hành và đã chọn ra được dung môi trích ly là ethyl acetate, trích ly ở nhiệt độ thường trong thời gian 4 giờ cho sản phẩm quercetin dạng bột màu vàng có độ tinh khiết đạt 70%. Bài báo cũng chỉ ra nếu tăng nhiệt độ trích ly lên thì hiệu suất thu nhận quercetin tăng nhưng độ tinh khiết lại giảm [39].
Ở nước ta, hành ta được trồng nhiều ở các vùng như Hải Dương, Hà Nội, Thái Bình, Nghệ An, Thanh Hoá, Phan Rang, Đà Lạt, Sóc Trăng… Nhân dân đã sử dụng hành tây như một loại rau và hành ta như một loại gia vị thường ngày nên diện tích trồng giống hành ngày một gia tăng, đồng thời các cơ sở chế biến hành cũng tăng theo, làm tăng lượng phế thải vỏ hành [8].
Trên thực tế, ở nước ta vẫn chưa có công trình nghiên cứu về thu nhận các chất flavonoid tự nhiên từ vỏ hành, một nguồn phế thải ngày càng lớn. Vì vậy, việc nghiên cứu đưa ra công nghệ xử lý nguồn nguyên liệu lớn, rẻ tiền để thu nhận các hoạt chất sinh học là việc làm cần thiết.
1.3. Flavonoid trong vỏ quả họ citrus
Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài, chúng tôi sử dụng vỏ cam, vỏ bưởi để khai thác flavonoid nên chúng tôi giới thiệu sơ lược về 2 loại trái cây nàỵ
1.3.1. Cây bưởi
Bưởi có tên khoa học: Citrus decumana Murr., C. Maxima (Burm.) Merr, thuộc họ cam Rutaceae. Chi Citrus, bưởi bao gồm 16 loài có nguồn gốc từ Ấn Độ, Malaixia, được trồng từ lâu đời ở nhiều nước châu Á. Bưởi là loại cây cao 5-10m; chồi non có lông mềm; cành có gai nhỏ dài đến 7cm. Lá rộng hình trái xoan, tròn ở gốc, mép nguyên, có khớp trên cuống lá; cuống lá có cánh rộng. Cụm hoa chùm ở nách lá, gồm 7-10 hoa to, màu trắng, rất thơm. Quả to, hình cầu và cầu phẳng, đường kính 15-30cm, cùi rất dày, màu vàng hoặc màu đỏ nhạt tùy giống, trong có nhiều múi mọng nước. Hạt dẹt có cánh và chất nhầy bao quanh. Lá và vỏ quả có tinh dầu rất thơm.Mùa hoa từ tháng 3 đến tháng 5, mùa quả từ tháng 8 đến tháng 1. Các bộ phận thường dùng là lá, hoa, dịch ép múi bưởi, vỏ quả và hạt [1, 7, 9].
Ở Việt Nam do điều kiện khí hậu đất đai thuận lợi cho việc phát triển loài citrus nên bưởi cũng được trồng nhiều khắp nơị Tùy theo từng địa phương, khí hậu, thổ nhưỡng… mà tạo ra nhiều giống bưởi khác nhau như bưởi Đoan hùng (Phú Thọ), bưởi Biên hòa (Đồng Nai), bưởi Phúc trạch (Hà Tĩnh), bưởi Thanh trà (Huế). Hàng năm các loại bưởi này cho sản lượng hàng chục tấn/năm, dùng trong công nghiệp thực phẩm [1, 7, 9].
Cây bưởi Quả bưởi
1.3.1.2. Thành phần hóa học
Lá, hoa và vỏ bưởi đều chứa tinh dầụ Hàm lượng tinh dầu trong lá chiếm khoảng (0,2-0,3%), hoa (0,1%) và vỏ bưởi (0,5-0,8%) tinh dầụ Thành phần hóa học có trong hoa bưởi có mùi giống hoa cam gồm các sesquiterpen: limonene
35%, linalool 21,15%; nerolidol 32,7%, farnesol 20%, cedrol 15,35%. Tinh dầu vỏ bưởi có mùi khác tinh dầu hoa bưởi, thành phần chính là các monoterpen hydrocarbon : limonen (86-90%), myrcen (4%), terpinen (6%), các alcohol như linalool, terpineol, terpinen-4-ol chiếm khoảng 4%. Ngoài ra, nước bưởi chứa nhiều chất bổ dưỡng như các loại đường trái cây, đạm, béo, acid tannic, beta- caroten và các chất khoáng như phospho, sắt, canxi, kali, magiê, các vitamin B1, B2, C. Vỏ quả bưởi chứa 2,5-3,2 % flavonoid toàn phần, các flavonoid là naringin, neohesperidin, ponarin-iso sakuranetin, 7-neohesperidosid, do đó có vị đắng, ngoài ra có tinh dầu, pectin, và acid citric [1, 4, 9, 30, 56, 62].
1.3.1.3 Tác dụng sinh học
Cùi bưởi có chứa pectin, tinh dầu và 2 flavonoid chính là hesperidin và naringin. Pectin là chất sợi hòa tan có khả năng làm giảm cholesterol trong máu, ngăn ngừa béo phì và xơ cứng động mạch. Hesperidin và naringin giúp bảo vệ tính đàn hồi của mạch máu, ngừa xơ cứng động mạch, chống cao huyết áp và tai biến mạch máụ Đặc biệt, trong múi bưởi có vitamin C, cao gấp 2-4 lần cam, đây là thành phần chống oxy hóa, tăng cường sức đề kháng, kích thích bài tiết và dự trữ sắt, loại thải các kim loại nặng gây mệt mỏi cho cơ thể [12, 15, 80].
1.3.2. Cây cam
1.3.2.1. Giới thiệu chung về cây cam
Cam hay Cam chanh có tên khoa học Citrus sinensis (L.) Osheck hay
Caurantium L. var. dulcis L., thuộc họ Cam - Rutaceae. Cây gỗ nhỏ có dáng khoẻ, đều; thân không gai hay có ít gaị Lá mọc so le, phiến lá dài, màu xanh đậm, hình trái xoan, dài 5-10cm, rộng 2,5-5cm, mép có răng thưạ Chùm hoa ngắn ở nách lá, đơn độc hay nhóm 2-6 hoa thành chùm; đài hoa hình chén, không lông; cánh hoa trắng dài 1,5-2cm; nhị 20-30 cái dính nhau thành 4-5 bó. Quả gần hình cầu, đường kính 5-8cm, màu vàng da cam tới đỏ da cam; vỏ quả dày 3-5mm, khó bóc; cơm quả quanh hạt vàng, vị ngọt; hạt có màu trắng. Cây ra hoa quanh năm, thường có hoa vào tháng 1-2, có quả vào tháng 10-12 [1, 4, 9]. Có nhiều giống cam quý ở Việt Nam. Cam xã đoài, thơm, ngon, ngọt. Cam đường, vỏ mỏng, màu vàng đỏ hay đỏ sẫm, dễ bóc gồm cam giấy, cam bù
và cam voi (dạng lai giữa cam bù và bưởi). Cam sành vỏ dày, sần sùi, dễ bóc, ruột đỏ, vị ngọt hơi chua, giống phổ biến là cam bố hạ. Cam ở miền nam khi chín vỏ quả vẫn xanh. Vỏ của những giống này cũng được dùng như cam chanh với công dụng tương tự [1,7, 9].
Quả cam Cây cam
1.3.2.2. Thành phần hóa học
Trong cam tươi có nước 87,5%, protid 0,9%, glucid 8,4%, acid hữu cơ 1,3%, cellulose 1,6%, calcium 34mg%, sắt 23mg%, caroten 0,4mg%, vitamin C 40mg%. Quả cam là nguồn vitamin C, có thể tới 150mg trong 100g dịch, hoặc 200-300 mg trong 100g vỏ khô. Trong lá và vỏ quả xanh có l-stachydrin, hesperdin, aurantin, acid aurantinic, tinh dầu mùi cam rụng (petitgrain) thành phần chính là d-limonen (90%). Hoa chứa tinh dầu mùi cam (neroli) gồm limonen, linalol, geraniol [1, 7, 9].
1.3.2.3. Tác dụng sinh học
Quả Cam có vị ngọt chua, tính mát; có tác dụng giải khát, sinh tâm dịch, mát phổi, tiêu đờm, thanh nhiệt và lợi tiểụ Vỏ quả Cam có vị cay, mùi thơm, tính ẩm, có tác dụng tiêu đờm, thông khí trệ, giúp tiêu hoá. Vỏ cây Cam vị ngọt, hơi the, tính mát; có tác dụng hạ khí đầy, điều hoà tỳ vị [1, 4, 12].
1.3.3. Tính chất hóa lý và cấu trúc hóa học của các flavonoid chính trong vỏ họ citrus
Các chất flavonoid có trong vỏ cam và bưởi đó là naringin và hesperidin thuộc nhóm bioflavonoid:
Hesperidin
- Công thức hóa học: C28H34O15; - Phân tử lượng: 610,56
- Tên hóa học: Hesperitin 7- Rhamnoglucoside; Hesperetin -7- rutinoside
Hình 1.9. Cấu trúc hóa học của Hesperidin
- Hesperidin: là một loại flavanone glycoside được tìm thấy trong trái cây nhóm citrus như chanh và cam. Dạng aglycone được gọi là hesperetin. Hesperidin đóng vai trò quan trọng trong cơ chế bảo vệ của câỵ Hesperidin được sử dụng rộng dãi trong bào chế nhiều loại thuốc, biệt dược và thực phẩm chức năng. Hesperidin có tác dụng kháng viêm, chống ôxy hóa, chống dị ứng, chống ung thư, kháng vi sinh vật (vi khuẩn, nấm, vi rút..), giảm đau, hạ sốt, chống độc, chống loãng xương và đặc biệt khi dùng phối hợp với vitamin C có tác dụng cộng hưởng và hỗ trợ hấp thụ vitamin C rất tốt. Thuốc bào chế từ hesperidin được sử dụng nhiều trong điều trị bệnh cao huyết áp và bệnh trĩ [12, 50, 53, 61, 65, 82] .
Naringin
- Công thức cấu tạo: C27H32O14 - Phân tử lượng: 580,54
- Tên hóa học: Naringoside; 4',5,7-Trihydroxyflavanone-7-rhamnoglucoside; 4',5,7-Trihydroxyflavanone-7-rutinosidẹ
Hình 1.10. Cấu trúc hóa học của Naringin
- Naringin tinh khiết có màu vàng nhạt, dạng bột, là một flavanone glycosidẹ Nó là thành phần flavonoid chủ yếu trong bưởi chùm, làm cho nước bưởi có vị đắng. Trong cơ thể người, naringin được chuyển hóa thành naringenin, một dạng flavanonẹ Cả naringenin và hesperetin là những aglycone của naringin và