Các Phương Pháp Chiết Xuất Rutin Từ Hoa Hòe Và Điều Chế Quercetin

apoptotic trong các tế bào thần kinh. Những kết quả này cho thấy rutin có thể có lợi ích lâm sàng đối với các bệnh prion và các rối loạn thoái hóa thần kinh khác [18]. Rutin hữu ích như một chất bổ trợ trong điều trị bằng chất phóng xạ, vì flavonoid này làm tăng sự hấp thụ iodide của tuyến giáp mà không ảnh hưởng nhiều đến chức năng tuyến giáp [19].

1.1.4. Các phương pháp chiết xuất rutin từ hoa hòe và điều chế quercetin

Rutin thường được chiết xuất bằng nước, dung dịch kiềm hoặc một số ancohol như ethanol, methanol...

Chiết xuất rutin bằng dung dịch kiềm và axit loãng:

Phương pháp của tác giả T.R.Seshadri: hoa hòe được chiết xuất bằng dung dịch nước chứa hỗn hợp NaOH và boric (tỉ lệ 1:2). Lọc, axit hóa dịch chiết thu được rutin với hiệu suất 13% [20].

Phương pháp của các tác giả Nguyễn Văn Đàn- Đỗ Tất Lợi: Cân 200g hoa hòe đã sấy khô ở 60-70oC, thêm vào 2L nước, đun sôi trong 1 giờ. Lọc nóng qua vải, bã còn lại đun với lượng nước mới và lọc (làm 3 lần). Gộp chung tất cả các dịch lọc, để nguội có rutin kết tủa vàng (thô). Kết tinh lại rutin thô bằng cách hòa tan trong nước sôi, lọc nóng, để nguội. Rutin kết tủa, lọc lấy sản phẩm, sấy khô ở 70oC thu được bột rutin màu vàng thẫm [20].

Phương pháp của nhóm tác giả thuộc viện Nghiên cứu và phát triển sản phẩm thiên nhiên (IRDOP) hoa hòe giã dập, rửa bằng HCl 0,5% rồi rửa bằng nước cho hết axit. Chiết bằng dung dịch Na2CO3 1% hoặc natri borat 1-3%. Rutin sẽ tan nhiều do có chức phenol trong phân tử. Rút dịch chiết ra và tiếp tục chiết cho đến khi hết rutin (3-4 lần). Gộp các dịch chiết lại, dùng HCl điều chỉnh đến pH=2 ta có rutin kết tủa. Lọc và rửa tủa bằng nước đến pH=4-5. Hoà tan, kết tinh lại trong cồn thu được rutin tinh khiết [20].

Chiết xuất rutin bằng ancohol:

Phương pháp của nhóm tác giả Rusu, Mircea, Eugenia: Nụ hòe hoặc hoa hòe được chiết bằng MeOH-H2O, lọc bỏ bã thu được thể huyền phù. Sau đó cho hỗn

hợp isopropanol-dầu (1:1) vào, đem lọc thu được rutin thô. Rutin thô được xử lý bằng NaHCO3-NH3. Tinh chế lại lần nữa bằng EtOH [20].

Đun hồi lưu 1 kg hoa hòe sấy khô với 4L cồn 90o trong 2 giờ. Rút dịch chiết, bã còn lại đun với 4L cồn mới và lọc (làm lại 3 lần). Gộp chung dịch lọc rồi cất thu hồi dung môi đến khi còn 5L cồn. Đề nguội thu được rutin thô. Kết tinh lại rutin thô trong cồn, tẩy màu bằng than hoạt ta có rutin tinh khiết. Phương pháp chiết bằng cồn cho hiệu suất cao, tỷ lệ rutin trong hoa hoè có thể lên đến 20-30% [21].

Điều chế quercetin bằng thủy phân rutin:

Hình 1.5: phản ứng thủy phân rutin trong môi trường axit.

Theo nghiên cứu của nhóm tác giả Jinwoo Yang và cộng sự, rutin được hòa tan trong hỗn hợp dung môi axit và cồn (80% etanol và HCl 1,0 M trong nước). Dung dịch được lắc trong máy lắc cách thủy ở 75°C trong 5 giờ với sinh hàn hồi lưu. Khi phản ứng hoàn tất, sản phẩm phản ứng là quercetin được làm lạnh trong nước lạnh. Dung môi của sản phẩm phản ứng được loại bỏ bằng cách cô quay chân không và đông khô [22].

1.2. CYCLODEXTRIN VÀ PHỨC HỢP THÀNH PHẦN LỒNG NHAU

1.2.1. Khái quát về các cyclodextrin và β-cyclodextrin

Cyclodextrin là một nhóm các sản phẩm tự nhiên được hình thành trong quá trình tiêu hóa cellulose của vi khuẩn. Cyclodextrin có cấu trúc là các oligosaccarit tuần hoàn, bao gồm các đơn vị α-D-glucopyranose liên kết với nhau, tạo ra khoang trung tâm ưa dầu và bề mặt ngoài ưa nước. Do cấu tạo dạng ghế của các đơn vị glucopyranose, cyclodextrin có hình dạng giống một hình nón cụt hơn là hình trụ hoàn hảo. Các nhóm chức hydroxyl được định hướng ra bên ngoài hình nón, các nhóm hydroxyl chính của phần đường ở cạnh hẹp của hình nón và các nhóm

hydroxyl thứ cấp ở cạnh rộng hơn. Khoang trung tâm được nối bởi khung nguyên tử carbon và oxy thuộc nhóm ether của phần glucose, tạo cho nó một đặc tính lipophilic. Độ phân cực của khoang được ước tính tương tự như dung dịch etanolic. Các α-, β- và γ-cyclodextrin tự nhiên bao gồm lần lượt sáu, bảy và tám đơn vị glucopyranose tương ứng [23].

Hình 1.6: Cấu trúc hóa học và hình dạng phân tử của β-cyclodextrin (βCD).

Các α- và β-cyclodextrin tự nhiên không giống như γ-cyclodextrin, không thể bị thủy phân bởi các amylase trong nước bọt và tuyến tụy của con người. Tuy nhiên, cả α- và β-cyclodextrin đều có thể được lên men bởi hệ vi sinh đường ruột. Cyclodextrin hydrophilic được coi là không độc hại ở liều uống thấp đến trung bình. Các dẫn xuất cyclodextrin lipophilic, chẳng hạn như cyclodextrin bị methyl hóa, ở một mức độ nào đó được hấp thụ từ đường tiêu hóa vào hệ tuần hoàn và đã được chứng minh là độc hại sau khi tiêm tĩnh mạch [20].

Hình 1.7: Một số cyclodextrin tự nhiên điển hình.

Bảng 1.1. Đặc tính của Cyclodextrin [24].

Đặc tính

α- Cyclodextrin	β- Cyclodextrin	γ- Cyclodextrin
Số lượng đơn vị glucopyranose	6	7	8
Khối lượng phân tử (g / mol)	972	1135	1297
Độ hòa tan trong nước (% w / v) ở 25ºC	14.5	1.85	23.2
Đường kính ngoài (Å)	14.6	15.4	17.5
Đường kính khoang (Å)	4.7-5.3	6.0-6.5	7.5-8.3
Chiều cao của hình xuyến (Å)	7.9	7.9	7.9
Thể tích khoang (Å3)	174	262	427

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 86 trang tài liệu này.

Khoảng 30 sản phẩm dược phẩm khác nhau có chứa cyclodextrin hiện đang có mặt trên thị trường toàn thế giới. Trong ngành công nghiệp dược phẩm, cyclodextrin chủ yếu được sử dụng làm chất tạo phức để tăng khả năng hòa tan trong dung dịch nước, để tăng tính khả dụng sinh học và tính ổn định của chúng. Ngoài ra, cyclodextrin có thể được sử dụng để làm giảm hoặc ngăn ngừa kích ứng đường tiêu hóa và mắt, giảm hoặc loại bỏ mùi hoặc vị khó chịu, ngăn ngừa tương tác giữa thuốc và thuốc, hoặc để chuyển đổi dầu và thuốc dạng lỏng thành dạng bột tinh thể hoặc vô định hình [23].

β–cyclodextrin (βCD) là hợp chất được sử dụng phổ biến nhất trong nhóm cyclodextrin vì tính an toàn và hiệu quả của nó. βCD được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực: dược phẩm, thực phẩm, dệt may…[23]

Trong lĩnh vực dược phẩm, βCD chủ yếu được sử dụng làm chất tạo phức để tăng khả năng hòa tan trong nước với những hoạt chất có độ hòa tan trong nước kém, để tăng tính khả dụng sinh học và tính ổn định của hoạt chất. Ngoài ra, βCD

đã được sử dụng để làm giảm hoặc ngăn ngừa kích ứng đường tiêu hóa hoặc mắt, giảm hoặc loại bỏ mùi vị khó chịu; ngăn chặn tương tác thuốc; chuyển đổi dầu và thuốc dạng lỏng thành bột tinh thể hoặc bột vô định hình. Một số nghiên cứu cho thấy βCD được liên kết chéo, khả năng làm chậm quá trình giải phóng thuốc tan trong nước qua màng bán thẩm thấu đóng vai trò điều chế quá trình giải phóng thuốc [23].

Trong lĩnh vực thực phẩm, βCD có thể bao che mùi lạ và xấu của thực phẩm, cải thiện sự ổn định của hương liệu và gia vị, giữ cho thực phẩm khô hoặc ẩm theo yêu cầu sản xuất. Bên cạnh đó, βCD bảo vệ các hợp chất dễ bay hơi từ sự bay hơi, và các sản phẩm hóa học nhạy cảm trong quá trình oxy hóa hoặc bị suy thoái vì ánh sáng mặt trời [23].

Gần đây, có nhiều nghiên cứu về ảnh hưởng của βCD đến công nghiệp dệt may. Cụ thể, βCD có thể thay thế vai trò của chất hoạt động bề mặt được sử dụng trong quá trình nhuộm mà không làm giảm chất lượng nhuộm, cải thiện độ bền giặt trong trường hợp nhuộm vải sợi nylon và bông. Ngoài ra, một số nghiên cứu cho thấy βCD có hiệu quả trong chống khuẩn, chống UV, xua đuổi côn trùng và là tác nhân lưu hương… [23]

Tuy nhiên, khả năng hòa tan của các cyclodextrin tự nhiên như βCD không cao, do đó nhiều nghiên cứu đã sử dụng cyclodextrin bán tổng hợp như 2- hydroxypropyl-β-cyclodextrin (HPβCD) để cải thiện tính năng hòa tan và sinh khả dụng của nhiều loại thuốc kị nước. HPβCD cũng có tính an toàn cao hơn các cyclodextrin tự nhiên nên có thể sử dụng ở dạng bào chế qua đường tiêm. Gần đây, các nghiên cứu về sự tạo phức của các cyclodextrin biến tính như HPβCD đã tăng lên đáng kể [25,26,27].

Có thể dễ dàng nhận thấy cấu trúc không gian của βCD và HPβCD là giống nhau, đều là hình nón cụt rỗng (hình 1.8). Tuy nhiên, HPβCD có kích thước lớn hơn, dẫn đến khoảng không gian trống của HPβCD lớn hơn βCD. Điều này giúp HPβCD có lợi thế hơn trong việc tạo phức hợp bao, vì các hoạt chất khác có thể dễ dàng đi vào không gian rỗng.

Hình 1.8: So sánh cấu trúc βCD (R=H) và HPβCD (R=OH) [28].

1.2.2. Phức chất thành phần lồng nhau

Phức chất thành phần lồng nhau hay phức hợp bao là một dạng phức hợp hóa học độc đáo, trong đó một phân tử được bao bọc trong một phân tử hoặc cấu trúc của các phân tử khác. Sự kết hợp này được đặc trưng bởi sự vắng mặt của các liên kết hóa học thông thường, trong đó, phân tử được bao bọc (phân tử khách) có kích thước và hình dạng phù hợp để vừa với một khoang trong cấu trúc vững chắc được tạo thành bởi các phân tử chất mang (phân tử chủ). Không gian rỗng do phân tử chủ hình thành có thể ở dạng kênh, dạng lồng hoặc dạng lớp. [29]

Các phức hợp bao được phân loại như sau: [29]

- Các phức hợp bao đa phân tử: có khoang trống dạng kênh và khoang trống dạng lồng.

- Các phức hợp bao đơn phân tử.

- Sản phẩm của phản ứng xanh-iot.

- Các phức hợp bao cao phân tử.

Các phức hợp bao đa phân tử: một số phân tử khách định hướng trong một mạng tinh thể sắp xếp lỏng lẻo. Các phân tử riêng lẻ của mạng tinh thể (phân tử chủ) được liên kết với nhau bằng các liên kết hydro để tạo thành một cấu trúc dạng kênh hoặc lồng bao quanh phân tử khách. Tuy nhiên, chúng không được sắp xếp theo một tỷ lệ số nguyên so với các phân tử khách như mong đợi của lý thuyết phối trí.

Thuật ngữ "clathrate", có nguồn gốc từ tiếng Latin "clathratus," có nghĩa là "được bao bọc bởi các thanh của lưới", được sử dụng để mô tả cấu trúc giống như dạng lồng của các phức hợp bao hydroquinone. Các “clathrate” tạo nên nhóm thứ hai của các phức hợp đa phân tử. Ngoài hydroquinone, nhóm này bao gồm: hydrat nước hoặc khí, tetraetylamoni hydrat, phenol, hợp chất dianin, sản phẩm của sự ngưng tụ phenol và mesityl oxit, xycloveratril và một số phức chất trong đó cấu trúc dạng lồng là chất vô cơ còn chất khách là chất hữu cơ. Mặc dù trong sách “Tóm tắt hóa học” và một số nguồn tài liệu tham khảo khác sử dụng thuật ngữ “clathrate” như một mô tả chung cho các phức hợp bao, tuy nhiên thuật ngữ này thích hợp hơn để mô tả các phức hợp bao đa phân tử dạng lồng.

Liên quan đến các phức hợp bao cả đa phân tử và đơn phân tử là sản phẩm của phản ứng xanh-iot. Iốt tương tác với tinh bột, cyclodextrin, flavon, coumarin, benzophenone, benzamide, cellulose và axit barbituric để tạo ra hợp chất màu xanh lam. Hiện tượng này được cho là do sự trùng hợp của iốt trong các kênh duy nhất được tạo thành bởi các phức hợp này.

Các thuật ngữ phức hợp bao đại phân tử và “rây phân tử” đã được sử dụng để mô tả nhóm phức hợp bao cao phân tử. Các hợp chất này đã được nghiên cứu rộng rãi và được sử dụng trong các quy trình công nghiệp và phòng thí nghiệm.

Phức hợp bao đơn phân tử thường tương tác trên cơ sở 1: 1 với phân tử khách, được bao bọc trong một khoang trong phân tử chủ. Các hợp chất cyclodextrin, bis N, N’-alkylenebenzidine, thuốc kháng sinh và một số protein nhất định được phân loại trong nhóm này. Một số protein nhất định có thể hoạt động như các phức hợp bao đơn phân tử, đưa ra lời giải thích khả thi để hiểu được các tương tác kháng nguyên-kháng thể, phản ứng enzyme và các quá trình phụ thuộc vào hình dạng khác.

1.2.3. Các phương pháp điều chế phức hợp thành phần lồng nhau (phức hợp bao)

a. Phương pháp trộn vật lý [30]

Một hỗn hợp vật lý rắn của hoạt chất và chát mang (thường là cyclodextrin) được điều chế đơn giản bằng cách biến đổi cơ học. Trong quy mô phòng thí nghiệm, cyclodextrin và hoạt chất được trộn đều với nhau bằng cách nghiền nhỏ trong cối và đi qua tấm sàng có kích thước lỗ thích hợp để tạo ra hạt có kích thước mong muốn. Trong quy mô công nghiệp, việc sản xuất hỗn hợp vật lý dựa trên sự pha trộn hoạt chất với cyclodextrin trong máy tạo hạt khối lượng lớn trong 30 phút. Các hỗn hợp vật lý dạng bột này sau đó được bảo quản trong phòng ở điều kiện nhiệt độ và độ ẩm có kiểm soát.

b. Phương pháp nhào [30]

Kỹ thuật nhào trộn thích hợp với những hoạt chất tan trong nước kém, vì hoạt chất tan chậm trong quá trình tạo phức. Kỹ thuật nhào mang lại hiệu quả rất tốt trong việc hình thành phức bao nhưng không thích hợp để sản xuất quy mô lớn. Đầu tiên, chất lỏng hoặc chất rắn hòa tan được cho vào hỗn hợp chất mang (cyclodextrin) và nhào (trong cối), sau đó hỗn hợp này được làm khô. Chất rắn thu được được rửa bằng một lượng nhỏ dung môi để loại bỏ các phần tử tự do bị hấp phụ trên bề mặt cyclodextrin và sau đó được làm khô trong chân không. Sự hình thành phức hợp cyclodextrin bằng phương pháp nhào trộn đã được thử nghiệm với ibuprofen, axit béo omega-3 trong tinh dầu thymol, tinh dầu cỏ xạ hương và dầu cá cơm châu Âu (Engraulis encrasicolus L.)

c. Phương pháp đồng kết tủa [30]

Kỹ thuật đồng kết tủa rất hữu ích cho các hoạt chất không tan trong nước. Phương pháp này cho hiệu suất kém do sự ức chế cạnh tranh từ các dung môi hữu cơ được sử dụng làm chất kết tủa. Hoạt chất được hòa tan trong dung môi hữu cơ (chẳng hạn như cloroform, benzen và dietyl ete, v.v.), và lượng chất mang thích hợp hòa tan trong nước được thêm vào khi khuấy. Dung dịch được làm lạnh và các tinh thể phức hợp tạo ra. Các tinh thể được rửa bằng dung môi hữu cơ và sau đó