Tính cấp thiết của đề tài
Ngày nay, sự phát triển khoa học kỹ thuật và kinh tế đã nâng cao chất lượng cuộc sống của con người, đặc biệt tại Việt Nam Với những tiến bộ trong y học hiện đại, ngày càng nhiều người nhận thức được tầm quan trọng của các hợp chất thiên nhiên trong việc nâng cao sức khỏe và kiểm soát bệnh tật Axit hydroxycitric, có trong vỏ quả bứa tai chua (Garcinia cowa Roxb.), là một ví dụ điển hình nhờ vào hiệu quả và tính an toàn trong việc hỗ trợ giảm cân cho người sử dụng Quả bứa tai chua, thuộc họ Bứa - Clusiaceae, đang được chú ý nhiều hơn trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe tự nhiên.
Garcinia, một loại cây phổ biến ở Australia, các quốc gia nhiệt đới châu Á, miền Nam Châu Phi và Polynesia, được biết đến với tên gọi Tai chua tại Việt Nam Loại cây này dễ trồng và phát triển mạnh mẽ, mang lại năng suất cao, thường thấy ở các tỉnh phía Bắc và Bắc Trung Bộ, đặc biệt trong các khu rừng thứ sinh.
Vỏ quả bứa tai chua chứa nhiều axit hữu cơ, trong đó axit hydroxycitric (-)-HCA được coi là hoạt chất giảm cân hiệu quả Hoạt chất này không chỉ ngăn chặn quá trình tích mỡ và chuyển hóa đường thừa thành mỡ, mà còn giúp cải thiện mức triglycerid và tăng cường nồng độ serotonin, từ đó kiểm soát cơn thèm ăn và cảm xúc Ngoài ra, (-)-HCA còn hỗ trợ quá trình tổ hợp glycogen, tăng cường oxi hóa và đốt cháy mỡ thừa, đồng thời có khả năng ngăn ngừa viêm loét dạ dày, loét tá tràng, và bảo vệ sức khỏe tim mạch.
Hiện nay, có nhiều nghiên cứu về hợp chất axit trong các loại bứa, nhưng nghiên cứu về quả bứa tai chua vẫn còn hạn chế và chưa đầy đủ Mặc dù đã có một số tài liệu nghiên cứu về loài bứa nói chung tại Việt Nam, nhưng đối với loài tai chua - Garcinia cowa Robx, thông tin vẫn còn thiếu Do đó, chúng tôi quyết định nghiên cứu quy trình chiết tách và xác định hàm lượng axit hydroxycitric trong vỏ quả bứa tai chua.
Mục tiêu nghiên cứu
- Xây dựng quy trình chiết tách axit hydroxycitric từ vỏ quả bứa tai chua
- Xác định hàm lượng axit hydroxycitric có trong vỏ quả bứa tai chua.
Phương pháp nghiên cứu
- Tìm hiểu tổng quan tài liệu về đặc điểm hình thái thực vật, thành phần hóa học của cây bứa
- Tìm hiểu đặc điểm, tính chất của axit HCA
- Phương pháp trọng lượng để xác định độ ẩm, hàm lượng tro của vỏ quả bứa tai chua
- Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) để xác định hàm lượng kim loại có trong vỏ quả bứa tai chua
- Phương pháp chưng ninh để chiết tách HCA từ vỏ quả bứa tai chua
- Phương pháp chuẩn độ axit-bazơ để xác định tổng lượng axit có trong dịch chiết
- Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử ( UV-Vis)
- Phương pháp tẩy màu bằng than hoạt tính
- Phương pháp kết tủa pectin
- Phương pháp sắc kí lỏng cao áp (HPLC) để xác định hàm lượng axit có trong dịch chiết.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
- Xây dựng quy trình chiết tách axit hydroxycitric từ vỏ quả bứa tai chua
Axit hydroxycitric (HCA) từ vỏ quả bứa tai chua đang được nghiên cứu để khám phá tiềm năng ứng dụng trong cuộc sống Bài viết cung cấp thông tin và tư liệu quan trọng, tạo cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo về lợi ích và ứng dụng của HCA, góp phần nâng cao hiểu biết về chất này và khả năng ứng dụng của nó trong lĩnh vực sức khỏe và dinh dưỡng.
- Xây dựng quy trình chiết tách axit hydroxycitric trong bứa tai chua một cách chi tiết và cụ thể hơn
Để nâng cao hiệu quả và tính khoa học trong quy hoạch, khai thác, chế biến và ứng dụng axit hydroxycitric (HCA) từ vỏ quả bứa tai chua vào các sản phẩm, cần thực hiện các biện pháp đồng bộ và hợp lý.
Cấu trúc luận văn
Ngoài phần mở đầu, luận văn bao gồm các ký hiệu viết tắt, danh mục bảng, hình, kết luận và kiến nghị, cùng với tài liệu tham khảo Nội dung chính của luận văn được chia thành các chương cụ thể.
Chương 2: Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu
Chương 3: Kết quả và thảo luận
TỔNG QUAN
CÂY BỨA
Bộ thực vật này có mối quan hệ gần gũi với bộ Sổ, chủ yếu bao gồm cây gỗ, cây bụi và đôi khi là dây leo Lá của chúng thường là lá đơn, mọc cách, có thể có hoặc không có lá kèm Hoa thường lưỡng tính và có cấu trúc đều, hiếm khi đối xứng Bao hoa có dạng xoắn hoặc vòng, với đài và tràng thường rời Bộ nhị bao gồm nhiều lá noãn rời, thường kết hợp từ 2 đến nhiều lá noãn tạo thành bầu trên, ít khi là bầu giữa hoặc bầu dưới Noãn đảo hướng xuống dưới, và hạt có thể có hoặc không có nội nhũ.
Bộ chè gồm 20 họ, ở nước ta có nhiều họ ã Họ quả hai cỏnh - Dipterocapaceae Đặ c đ i ể m
Cây gỗ lớn, hiếm khi có cây bụi, thường có ống tiết nhựa dầu trong thân Lá mọc cách, đơn, và có lá kèm sớm rụng Hoa lưỡng tính, đều, với đế hoa phẳng hoặc lồi Đài hoa có 5 phần, có thể rời hoặc dính lại thành bao ở dưới Một số mảnh lớn cùng với quả tạo thành cánh Tràng hoa có 5 cánh, tiền khai vặn, và bộ nhị từ 10 đến 35 nhị Bầu hoa trên 3 ô, quả nang có 2-3 cánh, đôi khi bầu dính với ống đài thành bầu dưới.
Họ quả 2 cánh có 22 chi, hơn 400 loài Phân bố ở vùng nhiệt đới phía Nam và Đông Nam Châu Á Ở nước ta có 6 chi, trên 45 loài Đại diện:
- Dầu nước Dipterocarpus alatus Roxb
- Kiền kiền Hopea pierrei Hance
- Táu mật Vatica tonkinensis A Chev
Họ có rất nhiều cây gỗ quý, dùng trong xây dựng, xuất khẩu (Chò chỉ:
Parashorea stellata Kurtz.) và các loại dầu Năm 1984 ở khu vực Tây nguyên có 19 loài ã Họ Chố - Theaceae Đặ c đ i ể m
Họ Chè bao gồm các cây gỗ hoặc cây bụi với lá đơn, mọc cách và không có lá kèm Hoa lưỡng tính thường mọc đơn độc, có đài 5, có thể rời hoặc dính một phần ở dưới, với kích thước khác nhau Tràng hoa có từ 5 đến 9 cánh và bộ nhị rất phong phú, gồm từ 3 đến 5 lá noãn dính lại tạo thành 3 đến 5 ô Quả của chúng là quả nang nhiều ô Họ Chè có mối quan hệ gần gũi với họ Lão Mai (Ochnaceae) và cùng có nguồn gốc từ bộ Sổ.
Họ chè có 29 chi và khoảng 550 loài Phân bố chủ yếu ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới Nước ta có 11 chi và 100 loài được phân bố rộng rãi [3]
- Cây Chè xanh Thea sinensis L
- Cây Hải đường Thea amplexicaulis Pitard
- Trà mi Camellia japonica L ã Họ Măng cụt (Clusiaceae) Đặ c đ i ể m
Cây gỗ hay cây bụi thường xanh có cành mọc ngang và chứa ống tiết nhựa mủ màu vàng hoặc vàng lục ở nhiều bộ phận Lá cây mọc đối và không có lá kèm, trong khi hoa thường lưỡng tính nhưng cũng có thể đơn tính hoặc đa tính Đài hoa gồm 5-6 mảnh, tồn tại trên quả, và tràng hoa có từ 2-6 cánh, đôi khi nhiều hơn Nhị hoa thường tập hợp thành bó với số lượng từ 3-5 lá noãn, có thể lên tới 15 Quả của cây có thể là quả mở vách hoặc quả mọng, thường có nhiều hạt không có nội nhũ và có thể có áo hạt bao ngoài.
Họ Măng cụt gồm 14 giống và hơn 350 loài phân bố trong giới hạn các nước nhiệt đới ẩm Ở Việt Nam có 5 giống, 41 loài [3], [4]
Mù u (Calophyllum inophyllum L.) là cây có quả hạch hình cầu chứa 1 hạt với lá mầm lớn và nhiều dầu, được sử dụng trong y học, nhuộm màu, tra máy, dầu thắp sáng, và nhựa cây có tác dụng chữa bệnh ngoài da Loài cây này thường gặp ở khu vực Nam và Trung bộ Việt Nam, đồng thời cũng được trồng dọc bờ biển và ven kênh rạch.
- Măng cụt (Garcinia mangostana L.): có quả tròn, khá to, mang đài tồn tại, vỏ quả dày Khi chín màu tím sẫm, áo hạt màu trắng, thơm, ngọt, ăn ngon
Vỏ quả măng cụt chứa tannin và xathone, có tác dụng chữa trị tiêu chảy và kiết lỵ Cây măng cụt được trồng phổ biến tại miền Nam, đặc biệt nổi tiếng với giống măng cụt Lái Thiêu ở Thủ Dầu Một.
Tên khoa học: Gacinia oblongifolia Champ Ex Benth
Cây thuộc họ Bứa- Clusiaceae, là cây gỗ thường xanh cao từ 6-7m, với cành non vuông, xoè ngang và rủ xuống Vỏ trái, vỏ cây và gỗ của cây tiết ra chất nhựa màu vàng hoặc trắng Lá cây mọc đối, dài với đuôi nhọn và chóp dài, mép nguyên và nhẵn bóng, có nhiều điểm mờ Hoa đực thường mọc thành cụm từ 3-5 hoa, có 4 lá đài, 5 cánh hoa và 20 nhị với chỉ nhị ngắn Hoa lưỡng tính có cấu trúc tương tự hoa đực, màu vàng hoặc trắng, với bầu 4 (6-10) ô hình cầu và vòi ngắn Quả mọng có đài tồn tại, vỏ dày và có khía múi, khi chín có màu vàng với phần trong hơi đỏ, chứa từ 6-10 hạt Mùa hoa quả diễn ra từ tháng 3 đến tháng 6.
Nơi sống và thu hái: Cây mọc hoang trong rừng thứ sinh của các tỉnh từ
Hà Tuyên, Vĩnh Phúc và Quảng Nam - Đà Nẵng là những vùng thường trồng cây lấy lá tươi và quả để nấu canh chua Vỏ cây được thu hái quanh năm, sau đó cạo bỏ lớp vỏ ngoài, thái nhỏ và phơi khô để sử dụng.
Bộ phận dùng: Vỏ - Cortex Garciniae
Thành phần hóa học: Trong quả bứa có axit hữu cơ, vitamin C (100g có 61mg vitamin C) Trong vỏ có flavonoit
Tính vị, tác dụng: Vỏ có tính săn da và hơi đắng, mát, hơi độc, có tác dụng tiêu viêm, hạ nhiệt, làm săn da, hàn vết thương
Công dụng: Lá có vị chua thường được dùng thái nhỏ nấu canh chua
[1] Hạt có áo hạt chua, ăn được, cũng dùng nấu canh chua
+ Loét dạ dày, loét tá tràng
+ Viêm dạ dày ruột, kém tiêu hoá
+ Viêm miệng, bệnh cặn răng
+ Dùng ngoài trị bỏng, mụn nhọt, sâu quảng, eczema, dị ứng mẩn ngứa, rút các vết đạn đâm vào thịt
Liều dùng 20-30g dạng thuốc sắc, dùng ngoài giã vỏ tươi đắp Nhựa bứa dùng trị bỏng [1], [4] Đơn thuốc:
1 Viêm dạ dày ruột, kém tiêu hoá: Vỏ cây bứa sắc đặc cô đặc lấy 50%; hàng ngày uống 30ml
2 Bỏng: Nhựa bứa pha dầu làm thành cao lỏng, bôi ngày 1-2 lần
Hình 1.1 Nh ự a thân cây b ứ a Hình 1.2 Hoa, lá b ứ a
1.1.3 Phân loại bứa a Tai chua
Tên khoa học là Garcinia pendunculata Roxb (G cowa Roxb), thuộc họ Măng cụt - Clusiaceae
Cây gỗ lớn có chiều cao lên đến 18m với thân thẳng và vỏ màu xám đen, cành mọc thẳng và thường đâm ngang, đầu cành hơi rũ xuống Lá cây có hình bầu dục thon, dài từ 7-12cm và rộng 3-5cm, với các gân bên xếp song song; cuống lá dài gần 2cm Hoa đực mọc thành chùm từ 3-8 bông ở ngọn nhánh, cánh hoa dài bằng hai lá đài và có nhiều nhị Hoa lưỡng tính đơn độc có nhị được chia thành 4 nhóm, bầu trên có 6-9 ô với đầu nhị xẻ 4-8 thùy Quả thịt hình cầu, chia thành múi, có vỏ dày màu đỏ bên trong và vàng bên ngoài, chứa 6-8 hạt có áo Thời gian ra hoa vào tháng 3-4 và quả chín vào tháng 7-8.
Bộ phận dùng: Vỏ quả, thân, lá, nhựa - Pericarpium, Caulis, Folium et
Loài cây này phân bố chủ yếu ở Ấn Độ, Nam Thái Lan, Mianma và Bắc Việt Nam, thường mọc trong rừng núi tại các tỉnh Lào Cai, Hà Giang, Vĩnh Phú, Tuyên Quang, Hòa Bình, Bắc Thái và Lạng Sơn Cây thường được trồng để thu hái vỏ quả, sau khi thu hoạch, hạt được loại bỏ và vỏ quả được thái thành miếng mỏng rồi phơi hoặc sấy khô, với màu sắc đen nâu nhạt.
Tính vị, tác dụng: Thân, lá, nhựa có vị đắng, chát, tính mát, có ít độc tố, có tác dụng sát trùng
Công dụng, chỉ định và phối hợp: Nhân dân thường dùng vỏ quả tai chua để nấu canh có vị chua, sắc uống chữa sốt, khát nước Ngày dùng 6-10g
Trước khi axit citric tổng hợp ra đời, tai chua được coi là nguồn axit citric tự nhiên quý giá Một Giám đốc nhà máy nhuộm tại Zurich (Đức) cho biết, cao quả tai chua không chỉ giúp màu vải bền mà còn bảo vệ chất liệu, nên việc sử dụng tai chua trong nhuộm vải được ưa chuộng hơn mặc dù giá trị tương đương hoặc cao hơn axit citric Điều này phù hợp với kinh nghiệm dân gian khi dùng tai chua làm chất cắn màu cho vải, lụa và các sản phẩm khác Ngoài ra, với tính axit nhẹ, tai chua còn được sử dụng trong việc làm bóng vàng, bạc Tại Ấn Độ, nhựa tai chua được dùng làm thuốc, trong khi ở Trung Quốc, gôm nhựa tươi được sử dụng để điều trị các vấn đề liên quan đến xoang mũi.
Còn một loài tai chua khác, có tên là Bứa cọng - Garcinia pedunculata
Roxb., có quả chứa axit malic, được dùng như tai chua và làm thuốc giải độc b B ứ a m ủ vàng
Bứa mủ vàng – Garcinia xanthochymus Hook.f.ex J.Anderson, thuộc họ Bứa – Clusiaceae
Cây gỗ lớn với nhánh non vuông màu vàng hoặc nâu, có lá thuôn dài tới 30cm và rộng 6-8cm, bề mặt lá dày bóng và có nhiều gân phụ cách nhau khoảng 1cm Hoa mọc ở nách lá già, có đường kính khoảng 1cm với cuống dài 2cm; hoa đực có 5 lá dài, 5 cành hoa trắng cao 8mm và 5 bó nhị, mỗi bó chứa 3-5 bao phấn cùng với một số nhị lép Hoa cái tương tự hoa đực nhưng có bầu 5 ô, và quả tròn với kích thước lên tới 9cm.
Bộ phận dùng: Lá, thân, nhựa mủ và quả
Nơi sống và thu hái: Loài phân bố ở Ấn Độ, Nepan, Trung Quốc và Việt Nam Ở nước ta, cây mọc ở rừng miền Nam
Tính vị, tác dụng: Lá, thân, mủ có vị đắng, chua, tính mát; có tác dụng sát trùng Quả giải nhiệt, lợi mật
Công dụng: Ở Ấn Độ quả được dùng như quả loài Garcinia indica
Chổi được sử dụng làm thuốc điều trị bệnh scorbut Tại Trung Quốc, để loại bỏ đỉa trong mũi, người ta nhỏ mủ tươi với liều lượng phù hợp vào xoang mũi, giúp đỉa tự bò ra ngoài.
Bứa nhà – Garcinia cochinchinensis Choisy, thuộc họ Măng cụt –
Cây có chiều cao từ 10-15m với vỏ ngoài màu đen và lớp vỏ trong màu vàng Cành non có hình vuông và sau đó chuyển sang hình tròn Lá cây thuôn nhọn ở gốc, dài từ 8-15cm và rộng từ 3-4,5cm Hoa đực thường mọc thành chùm ở nách lá, có màu vàng và chứa từ 1-5 hoa với nhiều nhị, trong khi hoa lưỡng tính thường mọc đơn độc, không có cuống, với nhị được xếp thành 4 bó, mỗi bó có 7 nhị.
12 bao phấn; bầu 6-10 ô, thường là 8 Quả có đường kính 4 cm, hình trứng; vỏ quả nạc, có cơm hơi đỏ bao quanh hạt Ra hoa vào tháng 4-5
Hình 1.6 Cây b ứ a nhà và qu ả b ứ a nhà
Bộ phận dùng: Vỏ, lá, quả - Cortex, Folium et Fructus Garciniae
Nơi sống và thu hái: Cây mọc chủ yếu ở rừng thưa từ Quảng Trị trở vào Thu hái vỏ, lá quanh năm
Tính vị, tác dụng: Vỏ chát, làm săn da Lá và quả giải nhiệt
Lá và vỏ quả bứa thường được sử dụng để nấu canh chua, trong khi quả chín có thể ăn trực tiếp hoặc làm nước giải khát với vị chua ngọt Vỏ bứa có tác dụng chữa dị ứng, mẩn ngứa và các bệnh ngoài da Để trị sâu, lá bứa có thể giã nát và đắp lên vùng bị ảnh hưởng Ngoài ra, búp non của cây cũng được nhai để chữa bệnh động thai Đối với các triệu chứng dị ứng và mẩn ngứa, có thể dùng vỏ bứa 20-30g sắc với 500ml nước, đến khi còn 150ml, chia thành 2-3 lần uống trong ngày.
GIỚI THIỆU AXIT HYDROXYCITRIC (HCA)
HCA, hay axit hydroxycitric, được chiết xuất từ vỏ của một số loài bứa như G cowa, G cambogia, G indica và G atroviridis, chủ yếu phân bố tại Ấn Độ và phía tây Sri Lanka.
1.2.2 Hóa học của (-)-HCA a S ự khám phá (-)-HCA
Vỏ quả G cambogia sấy khô, hay còn gọi là “me Malabar”, được sử dụng rộng rãi ở vùng biển phía đông Ấn Độ trong nấu nướng và thương mại, đặc biệt là trong phương pháp “Colombo curing” để muối cá Axit hữu cơ có trong quả bứa giúp ức chế sự phát triển của vi khuẩn trong môi trường nước mắm nhờ vào độ pH thấp Trước đây, các axit này thường bị nhầm lẫn với axit me và axit chanh, nhưng dung dịch nước chiết xuất từ quả đã chỉ ra rõ ràng sự khác biệt.
Axit thương phẩm được phân tích bằng phương pháp sắc ký giấy với các dung môi khác nhau, cho thấy sự tương đồng với axit tartaric và citric Sự khác biệt nhỏ trong giá trị Rf giữa các hệ dung môi là điều đáng chú ý Phân tích dịch chiết bằng cột trao đổi ion theo phương pháp Palmer cho thấy vạch rộng hơn trong vùng axit citric.
Lewis và Neelakantan đã chiết xuất axit từ vỏ quả G cambogia và xác định (-)-HCA là chất chính thông qua phương pháp quang phổ Việc tách axit hydroxycitric được thực hiện bằng giấy Whatman No.1 với dung môi n-butanol/axit axetic/nước (4:1:5) và n-propanol/axit formic/nước (4:1:5), xác định vạch bằng metavanadate 5% Sau khi xà phòng hóa axit bằng kiềm dư và xử lý qua cột nhựa trao đổi ion (Zeocarb 215), kết quả cho thấy chỉ có một vạch (Rf = 0,34) tương ứng với (-)-HCA tự do, cùng với một vạch cao hơn (Rf = 0,46) là lacton Nước chiết từ quả cũng cho thấy hai vạch axit nổi bật trong sắc ký với hai hệ dung môi khác nhau Khi chuẩn độ dịch chiết này bằng kiềm với phenolphtalein, thu được hai điểm tới hạn khác nhau ở nhiệt độ lạnh và sau khi đun nóng, cho thấy đặc điểm của lacton Hai vạch sắc ký được xác định là axit hydroxycitric và lacton của nó, chứng minh rằng chúng không phải là axit tactaric hay axit citric.
Axit (-)-hydroxycitric (I) Axit (+)-hydroxycitric (II)
Axit (+)-allo-hydroxycitric (III) Axit (-)-allo-hydroxycitric (IV)
Hình 1.15 C ấ u trúc đồ ng phân c ủ a axit hydroxycitric
(-)-HCA lacton (+)-HCA lacton (+)-allo-HCA lacton (-)-allo-HCA lacton (2S,3S)-HCA lacton (2R,3R)-HCA lacton (2S,3R)-HCA lacton (2R,3S)-HCA lacton
Hình 1.16 C ấ u trúc đồ ng phân lacton c ủ a axit hydroxycitric
Lewis và Neekantan [21] đã chiết tách một tỉ lệ lớn (-)-HCA từ vỏ quả
G cambogia khô Phương pháp gồm có chiết tách axit bằng cách nấu vật liệu thô với nước dưới áp suất (10psi (lb/in 2 trong thời gian 15 phút) Dịch chiết được cô đặc và pectin được loại bỏ bằng cách kết tủa với rượu Dịch lọc sạch được trung hòa bằng kiềm, cho qua cột nhựa trao đổi cation để khỏi khôi phục lại axit, sau đó dịch này được cô đặc và sấy Khối lượng khô sau sấy được chiết với ete và kết tinh lại để thu được lượng nhỏ tinh thể hình kim của lacton Lewis [22] đã báo cáo một phương pháp nữa dùng để chiết tách (-)- HCA từ G cambogia bằng cách sử dụng axeton Dịch chiết bằng axeton được cô đặc và axit được hòa tan trong nước Sau khi cho bay hơi nước dung dịch hòa tan thu được sản phẩm lacton Moffett và những cộng sự đã phát triển quá trình chiết tách (-)-HCA bằng nước từ vỏ Garcinia Dịch chiết được cho qua cột trao đổi anion để hấp phụ (-)-HCA, và nó được rửa với natri/kali hidroxit để thu (-)-HCA Dịch chiết được cho qua cột trao đổi cation để thu sản phẩm axit tự do Guthrie và Kierstead, Moffett và những cộng sự đã báo cáo dịch cô đặc từ vỏ Garcinia chứa 23-54% (-)-HCA và 6-20% lacton
Martius và Maue [25] đã tổng hợp thành công 04 đồng phân lập thể của hydroxycitrate Một trong các đồng phân này được tìm thấy trong Garcinia
Axit hydroxycitric, axit hibiscus và axit garcinia đều có cấu hình lactone chính xác đã được xác định, trong đó axit hydroxycitric là axit (2S, 3R)- Đồng phân này được tìm thấy trong loài cây dâm bụt (Hibiscus).
(2S, 3S)-2-hydroxycitric-2,5-lactone là một hợp chất quan trọng, được xác định cấu hình chính xác thông qua quy luật Hudson’s lactone Các phương pháp như đo chiều quay quang học của ánh sáng phân cực, phân tích vòng tròn của ánh sáng lưỡng sắc và tính toán góc quay của phân tử đã được áp dụng để xác minh cấu trúc của nó.
Glusker và các cộng sự đã xác định cấu trúc và cấu hình chính xác của canxi hydroxycitrate và (-)-HCA lactone thông qua chụp nhiễu xạ tia X Đồng thời, Stallings và các cộng sự cũng đã báo cáo cấu trúc tinh thể của muối etylen diamin kết hợp với các đồng phân lập thể của hydroxycitrate.
Hiroyuki Hida và các cộng sự đã xác định sự khác biệt giữa (2S, 3S)-HCA và (2S, 3R)-HCA dựa vào phổ 1H-NMR của các đồng phân methyl este và lactone tương ứng từ G cambogia và Hibiscus subdariffa.
Hình 1.17 C ấ u trúc c ủ a HCA methyl esters và lactone c ủ a nó đượ c chu ẩ n b ị t ừ G cambogia (1 và 2) và Hibiscus subdariffa (3 và 4)
Phổ 1 H-NMR (trong D 2 O, 300 MHz) của (2S, 3S)-HCA từ G cambogia ở dạng lactone: 2,79 ppm (Ha, d, J = 18 Hz), 3,14 ppm (Hb, d, J 18 Hz), 5,3 ppm (Hc, s); dạng acid tự do: 2,91 ppm (He, d, J = 16,5 Hz), 3,01 ppm (Hd, d, J = 16,5 Hz), 4,9 ppm (Hf, s) Còn đối với (2S, 3R)-HCA từ Hibiscus subdariffa ở dạng lactone: 2,70 ppm (Hb, d, J = 17,7 Hz), 3,24 ppm (Ha, d, J = 17,7 Hz), 5,11 ppm (Hc, s); dạng acid tự do: 2,84ppm và 2,79 ppm (He, Hd, d, J = 16,2 Hz), 4,37 ppm (Hf, s) H của các nhóm –OH không thể hiện trên phổ 1 H-NMR của (2S, 3R)-HCA và (2S, 3S)-HCA
Lowenstein và Brunengraber đã xác định lượng hydroxycitrate trong quả G cambogia bằng phương pháp sắc ký khí (GC) với cột sắc ký OV-17 Cột được vận hành ở nhiệt độ 145 °C, sử dụng nitơ làm khí mang với lưu lượng 40ml/phút, nhiệt độ tiêm vào là 250 °C và đầu dò ở 300 °C Thành phần chính trong dịch chiết là (-)-HCA lactone, với tạp chất dưới 0,5% sau khi kết tinh Tuy nhiên, do (-)-HCA có xu hướng lactone hóa trong quá trình sấy và khả năng hút ẩm cao, việc đánh giá định lượng (-)-HCA tự do bằng sắc ký khí gặp nhiều khó khăn.
Gần đây, Jayaprakasha và Sakariah đã phát triển phương pháp sắc ký lỏng cao áp (HPLC) để xác định axit hữu cơ trong quả của G cambogia, mẫu chiết thương mại của G cambogia, cũng như lá và vỏ quả của G indica Phương pháp HPLC này cho phép xác định định lượng dịch chiết pha loãng mà không cần phải cô đặc hay sấy, mang lại lợi thế trong việc định lượng (-)-HCA và lactone của nó một cách riêng biệt.
Tính chất vật lý của (-)-HCA và lacton từ Garcinia và Hibiscus được trình bày trong Bảng 1.1, với đương lượng của lacton sạch là 69, xác định qua chuẩn độ kiềm hoặc phân tích bằng muối bạc Phổ IR của etyl este và nhóm hydroxyl lần lượt nằm trong khoảng 5,41-5,76 và 2,74-2,79 μ Cấu trúc của (-)-HCA lacton đã được khẳng định thông qua phổ IR và 1H NMR, với các dải sóng phổ IR đặc trưng tại 3200, 1760 và 1680 cm.
1 Quang phổ 1 H NMR của (-)-HCA lacton cho thấy 2 proton tại γ-cacbon, nó cho AB quartet tại δ 2.53 và δ 2.74 với J.1 Hz và 01 proton tai α-cacbon cho thấy một singlet tại δ 5.15
B ả ng 1.1 So sánh tính ch ấ t v ậ t lý c ủ a HCA, lacton t ừ Garcinia và Hibiscus
Hình dạng tinh thể Hình kim Hình kim
Tính tan Tan tốt trong rượu và nước; trung bình trong ete
Tan tốt trong nước và rượu; tan yếu trong ete Sắc ký giấy (Rf)
Màu da cam hơn đỏ
Mô tả đặc trưng cơ bản và tính chất của HCA được tóm tắt trong Bảng 1.2 b Tính ch ấ t c ủ a (-)-HCA
B ả ng 1.2 Các đặ c tr ư ng c ơ b ả n và tính ch ấ t c ủ a HCA
Nguồn thực vật Garcinia cambogia
Họ thực vật Họ bứa (họ măng cụt), Guttiferae
Các tên gọi khác nhau
Axit (-)-hydroxycitric; axit 1,2-dihydroxy-1,2,3- propan tricacboxylic; axit Garcinia; axit 1,2- dihydroxy propan-1,2,3-tricacboxylic
Công thức phân tử C 6 H 8 O 8 [(-)-HCA]
Khối lượng phân tử 208 [(-)-HCA]
Trạng thái vật lý Bột, không xơ sợi
Lưu giữ Trong chai lọ chịu được hơi ẩm, không khí, ánh sáng c Nh ữ ng nghiên c ứ u v ề các mu ố i kim lo ạ i c ủ a (-)-HCA
Ibnusaud và những cộng sự [18] đã báo cáo cách chiết tách axit
Garcinia được chiết xuất từ vỏ quả tươi hoặc khô của các loài G cambogia, G indica và G atroviridis Quá trình chiết xuất bao gồm 4 đến 5 phương pháp, trong đó vỏ quả được nấu với nước trong khoảng 20 giờ Sau khi cô đặc dịch chiết, pectin được loại bỏ bằng cách xử lý với metanol Cuối cùng, phần nước lọc được xử lý bằng dung dịch xút (NaOH).
80 0 C nhằm thu được natri hydroxycitrate [20]
C anxi h y dro xy citrate N atri h y d ro xy citrate K ali h yd ro xycitrate
Hình 1.18 C ấ u trúc các d ẫ n xu ấ t c ủ a axit hydroxycitric
Singh và các cộng sự đã mô tả quá trình tổng hợp muối canxi của (-)-HCA, tuy nhiên, muối này có nhược điểm là không tan nhiều trong nước Ganga Raju cũng đã nghiên cứu việc tổng hợp muối canxi và kali của (-)-HCA, cũng như muối hai kim loại natri của (-)-HCA, và đánh giá hiệu quả của chúng như là những chất bổ sung ăn kiêng và sản phẩm hỗ trợ giảm cân.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP CHIẾT TÁCH CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ
Phương pháp chiết là kỹ thuật sử dụng dung môi để tách biệt và tinh chế các thành phần trong hỗn hợp, có thể áp dụng cho cả dung dịch và chất rắn.
1.3.1 Chiết đơn giản, một lần
Đun nóng hợp chất với dung môi trong bình cầu có sinh hàn hồi lưu, sau đó thực hiện lọc nóng hoặc để lắng cho trong rồi chắt Đối với các lượng chất nhỏ, sử dụng ống nghiệm có lắp sinh hàn ngón tay hoặc lắp ống sinh hàn không khí.
1.3.2 Chiết đơn giản, nhiều lần
Để lặp lại quá trình chiết một cách hiệu quả, cần sử dụng bộ công cụ tự động, bao gồm bình cầu, thiết bị chiết và ống sinh hàn hồi lưu Trong quá trình này, dung môi trong bình cầu sẽ được làm bốc hơi từng phần và sau đó được ngưng tụ, nhỏ vào chất cần chiết trong túi giấy lọc, trước khi trở lại bình Quá trình này giúp làm giàu cấu tử cần tách trong dung môi.
Kỹ thuật chiết Soxlet: ã Nguyờn t ắ c:
Chiết Shoxlet là một phương pháp chiết xuất liên tục đặc biệt, sử dụng thiết bị riêng biệt Phương pháp này tương tự như chiết lỏng-lỏng, dựa trên định luật phân bố chất giữa hai pha không hòa trộn Trong quá trình chiết, pha mẫu có thể ở dạng lỏng, bột hoặc lá, trong khi dung môi chiết là chất lỏng hữu cơ.
Các trang thiết bị: Trang thiết bị của bộ chiết shoxlet gồm 2 loại:
+ Hệ shoxlet thường và đơn giản
+ Hệ shoxlet tự động (Auto – shoxlet)
Hệ chiết Soxhlet có hai loại: vận hành bằng tay và tự động, chủ yếu được sử dụng để chiết tách các hợp chất hữu cơ từ pha rắn, bột, mảnh nhỏ hoặc vật liệu khô như lá, do đó nó thuộc hệ chiết dị thể Để chiết trong phạm vi bán vi lượng và sử dụng dung môi có điểm sôi cao, người ta sử dụng chén lọc hút thủy tinh xốp, treo chén trong ống sinh hàn sao cho chén nằm trong hơi dung môi và dung môi ngưng tụ chảy qua Ngoài ra, có thể sử dụng các dụng cụ chiết nhỏ hơn để thực hiện quá trình chiết bán vi lượng.
Bộ chiết Soxhlet gồm ba bộ phận tháo ráp được tại các vị trí nút mài
- Bình cầu A đặt trong một bếp đun có thể điều chỉnh nhiệt độ
Bộ phận chứa mẫu bột cây gồm ba ống: ống D ở giữa có đường kính lớn để chứa bột cây, ống B có đường kính trung bình dẫn dung môi từ bình A lên ống D, và ống E có đường kính nhỏ để dẫn dung môi từ ống D trở về bình cầu A.
- Trên cao nhất là ống sinh hàn C, có nhiệm vụ ngưng hơi ã Cỏch ti ế n hành
Bột dược liệu sau khi được rửa sạch, xắt lát, giã và xay thô, cần được đựng trong một túi giấy lọc và đặt trực tiếp trong ống chứa dược liệu Để tránh làm nghẹt lối ra vào của ống thông nhau, hãy đặt vài viên bi thủy tinh dưới đáy ống Lưu ý rằng lượng dược liệu không được cao hơn mức cong của ống thông nhau Khi rót dung môi đã chọn vào bình cầu, hãy tháo hệ thống ở nút mài để dung môi thấm ướt bột cây trước khi chảy xuống bình cầu qua ngõ ống thông nhau.
Kiểm tra hệ thống kín, mở cho nước chảy hồi lưu trong ống ngưng hơi
Cắm bếp điện và điều chỉnh nhiệt độ để dung môi trong bình cầu sôi nhẹ đều Khi dung môi tinh khiết được đun nóng, nó sẽ bốc hơi lên cao qua ống dẫn và tiếp tục di chuyển lên ống ngưng hơi, nơi hơi dung môi bị làm lạnh và ngưng tụ thành thể lỏng, rớt xuống ống chứa dược liệu Dung môi sẽ thẩm thấu vào dược liệu, chiết xuất các chất hữu cơ hòa tan Qua quá trình đun nóng, lượng dung môi trong ống chứa dược liệu tăng lên, làm cho mức dung môi trong ống thông cũng dâng cao Khi đạt đến mức cao nhất trong ống thông, dung môi sẽ bị hút vào bình cầu, rút lượng dung môi từ ống chứa dược liệu.
Bếp tiếp tục đun nóng trong khi quy trình vận chuyển dung môi diễn ra như đã mô tả ban đầu Các hợp chất được rút xuống bình cầu và giữ lại tại đó, chỉ có dung môi tinh khiết được bốc hơi để tiếp tục quá trình chiết Sau khi hoàn tất, dung môi chiết được lấy ra khỏi bình cầu, đuổi dung môi và thu được cao chiết Một số lưu ý khi chiết Soxhlet cần được chú ý để đảm bảo hiệu quả quá trình.
- Các hợp chất chiết được trữ trong bình cầu A, đến một lúc khi nồng độ của chất đạt đến mức bão hòa thì cần phải thay dung môi mới
Việc chiết có thể kéo dài từ vài ngày tùy vào từng trường hợp Khi nghỉ và ra về, hãy nhớ tắt bếp điện trước, sau đó chờ thêm ba mươi phút mới tắt nguồn nước làm lạnh ống ngưng hơi.
Khi thực hiện chiết xuất với dung môi có nhiệt độ sôi thấp trong phòng thí nghiệm ở vùng nóng, cần kiểm tra xem ống ngưng hơi có đủ khả năng ngưng tụ không Nếu không, khí sẽ thoát ra từ đầu ống ngưng hơi, đòi hỏi phải nối dài ống để cải thiện hiệu suất Cần lưu ý rằng đây là hệ thống hở, với ống thông nối với không khí bên ngoài, vì vậy việc nối dài ống ngưng hơi không gây tắc nghẽn.
Sau khi chiết kiệt bằng dung môi như ete dầu hỏa, để tiếp tục chiết với dung môi phân cực hơn như cloroform, cần rút bao chứa bột cây ra khỏi ống D, mở miệng bao cho dung môi bay hết, sau đó cho bao vào lại ống D và thêm cloroform để bắt đầu quá trình chiết mới Phương pháp chiết bằng máy Soxhlet có những ưu điểm nổi bật.
- Tiết kiệm dung môi, chỉ một lượng ít dung môi mà chiết kiệt được mẫu cây Không phải tốn công lọc và châm dung môi mới
Máy chiết này không yêu cầu các bước lọc hay thêm dung môi như những kỹ thuật khác Chỉ cần cắm điện và mở nước hoàn lưu, máy sẽ tự động thực hiện quá trình chiết xuất.
- Chiết kiệt hợp chất trong bột cây vì bột cây luôn được liên tục chiết bằng dung môi tinh khiết
- Kích thước của Soxhlet làm giới hạn lượng bột cây cần chiết
Trong quá trình chiết xuất, các hợp chất từ bột cây được lưu giữ trong bình cầu và luôn bị đun nóng ở nhiệt độ sôi của dung môi, điều này khiến những hợp chất kém bền nhiệt dễ bị hư hại.
Máy được chế tạo hoàn toàn bằng thủy tinh và gia công thủ công, dẫn đến giá thành cao Tuy nhiên, vật liệu thủy tinh dễ vỡ, và các bộ phận, đặc biệt là các nút mài, cũng được gia công thủ công, nên việc thay thế khó khăn nếu một bộ phận bị hỏng.
1.3.3 Chưng cất để loại dung môi
