CHƯƠNG 1. Các chất thứ cấp từ thực vật 1.1 Phân loại, cấu tạo hoá học và tính chất của các chất thứ cấp từ thực vật Chất thứ cấp từ thực vật là các sản phẩm của quá trình trao đổi chất được sinh ra bởi thực vật. Chúng là các chất hoá học được tổng hợp và chuyển hoá từ các chất trao đổi bậc nhất như acid amin, protein, acid nucleic, carbonhydrat, lipid hoặc từ các sản phẩm trung gian của chu trình đường phân, chu trình Krebs… Khác với các chất trao đổi bậc nhất, giữ một vai trò trung tâm và tham gia trực tiếp vào quá trình trao đổi chất của cơ thể, các chất thứ cấp từ thực vật thứ sinh không phải là các yếu tố đặc biệt cần thiết cho quá trình sinh trưởng, phát triển, quang hợp và sinh sản, chúng được tạo ra từ các tế bào chuyên biệt với vai trò điều hoà mối quan hệ qua lại giữa các tế bào trong cơ thể và giữa các cá thể với môi trường sống. Tuỳ thuộc vào cấu trúc hoá học và các thuộc tính lý học của chúng mà các chất thứ cấp từ thực vật được phân thành 3 nhóm chính là: nhóm terpene, nhóm các hợp chất phenolic và nhóm alkaloid [7], [24].3 Nhóm các hợp chất terpen Terpene là nhóm hydrocarbon thực vật lớn và đa dạng nhất, được hình thành từ quá trình polymer hoá các tiểu đơn vị isoprene 5 carbon (C5H8 ), có công thức cấu tạo chung là (C5H8 )n.
trong thực vật terpen e được tổng hợp thông qua con đường trao đổi chất acetate/mevanolate hoặc con đường glyceraldehyde 3- phosphat/ pyruvat. Hầu hết các terpen đều bị khử hoặc bị oxy hoá để hình thành nên các hợp chất terpenoid khác như alcohol, ketone, acid và alđehyde do vậy một số tác giả sử dụng thuật ngữ “terpene” để chỉ chung cho một nhóm các hợp chất bao gồm cả terpene và terpenoid. Terpen là thành phần chính của các loại tinh dầu, được dùng trong công nghệ hương mỹ phẩm, thực phẩm và dược phẩm. Những terpen bậc cao thường là các chất có hoạt tính sinh học.[20,38] LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.4 Nhóm các hợp chất phenolic Hợp chất phenolic là một nhóm gồm các chất thứ cấp từ thực vật tạo ra thông qua các sản phẩm trung gian của con đường trao đổi chất từ acid shikimic, có chứa ít nhất một vòng thơm với một hay nhiều nhóm thế hydroxyl.
Nhóm hợp chất phenolic phân bố rộng rãi trong giới thực vật và có khắp nơi trong tự nhiên. Hiện nay đã biết hơn 8.000 loại hợp chất phenolic từ các nguồn khác nhau trong tự nhiên. Các hợp chất phenolic có thể tồn tại ở dạng aglycon tự do, dạng ester, dạng phức hợp với protein hoặc các dạng khác. Về cấu tạo hoá học, nhóm các hợp chất phenolic có thể được phân thành 2 nhóm chính: nhóm phenol đơn giản và nhóm polyphenol.
Nhóm phenol đơn giản gồm 2 phân nhóm chính là nhóm acid phenolic và nhóm cumarin. Nhóm polyphenol gồm các nhóm flavonoid và nhóm tannin. Các phenolic có hoạt tính đáng quan tâm trong y dược như các hợp chất phenolic đơn giản, tannin, coumarin, flavonoid, glycoside, anthycyanin. khái niệm acid phenolic trong thực vật dùng để chỉ các chất thứ cấp nguồn gốc thực vật có tối thiểu một nhóm carboxyl và một nhóm hydroxyl phenolic.
Gần đây các nhà khoa học phân loại nhóm acid phenolic gồm các dẫn xuất của acid benzoic (C6 – C1) và nhóm acid cinnamic (C6 – C3). Cả hai loại acid phenolic này thường tồn tại trong cây dưới dạng liên kết hoặc ở dạng ester hoá. * Phân nhóm cumarin Cumarin là các dẫn xuất của α – pyrone có cấu trúc C6 – C3, dị vòng chứa oxy. Cumarin là những hợp chất hữu cơ được sinh tổng hợp khá đặc biệt trong cơ thể thực vật.
Curmarin là những chất kết tinh không màu hoặc màu vàng nhạt, vị đắng, một số lớn dễ thăng hoa, có mùi thơm giống mùi thơm của vanilin hay của cỏ mới khô. Về hoá học, cumarin có thể tồn tại trong cây dưới dạng aglycon tan nhiều trong các dung môi kém phân cực và dạng kết hợp với đường glucose tạo thành glycoside dễ tan trong nước. Dưới tác dụng của kiềm, cumarin bị mở vòng (do có vòng lacton) tạo thành muối tan trong nước, nếu acid hoá coumarin sẽ đóng vòng LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com trở lại. Các dẫn xuất của coumarin có nhóm OH tự do sẽ cho màu xanh với thuốc thử sắt III.
Hiện nay đã biết hơn 1.500 loại khác nhau tồn tại trong tự nhiên trong 800 loài thực vật đã được nhận dạng. Trong cây, coumarin được coi là một trong số các chất “phòng thủ hoá học hữu hiệu” giúp thực vật tránh được những bất lợi do môi trường hay dịch bệnh gây ra. Trong đời sống hằng ngày, coumarin được sử dụng làm nước hoa, hương liệu, bán tổng hợp các chất hoá học khác nhau đặc biệt là chất chống đông máu và chất diệt loài gặm nhấm. Trong y học, tác dụng đáng chú ý của cumarin là tác dụng chống co thắt, làm giãn động mạch vành, làm bền và bảo vệ thành mạch.
Nhiều chất cumarin có tính kháng khuẩn, kháng nấm, kháng viêm, kháng khối u, trừ giun sán, giảm đau và hạ nhiệt [7], [24].1 Coumarin * Phân nhóm Flavonoid Flavonoid là những hợp chất tạo ra màu của hoa, quả, đôi khi của lá. Flavon có màu vàng, anthocyan có màu tím (trong môi trường trung tính) hoặc màu đỏ (trong môi trường acid), hoặc có màu xanh (trong môi trường kiềm) và không màu ( isoflavin, catechin). Flavonol là một trong những nhóm hợp chất phenolic hay gặp trong tự nhiên. Trong cây flavonol thường tồn tại dưới 2 dạng: dạng tự do là các aglycol tan nhiều trong các dung môi hữu cơ và hầu như không tan trong nước và dạng glycoside liên kết với đường tan nhiều trong nước và hầu như không tan trong các dung môi hữu cơ.
Khi thuỷ phân các flavonoid bằng acid hoặc enzym thì chúng sẽ phân tách thành các phần aglycon và phần đường tương ứng. Một đặc điểm quan trọng của flavonoid là khả năng hấp thụ tử ngoại. Flavonoid có hai dải sóng hấp thụ ở bước sóng 290nm và 220 nm. Phụ thuộc vào nhóm hydroxyl và các nhóm chức khác mà vị trí các bước sóng và cường độ hấp thụ ở mỗi dải sẽ thay đổi.
LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Về hoá học, khung carbon của flavonoid là C6 -C3-C6, gồm 15 nguyên tử carbon, hai vòng benzen (A và B)nối nhâu qua vòng pyren (C) [18], [24]. Hiện nay có khoảng hơn 4500 các loại flavonoid khác nhau tồn tại trong thực vật đã được nhận dạng. Trong cây, flavonoid giữ rất nhiều vai trò mang chức năng sinh lý, sinh thái có ý nghĩa sống còn như: điều chỉnh sự phân bố năng lượng ánh sáng ở lá cây (flavonol, anthocyane), làm tăng hiệu quả quang hợp, bảo vệ cây tránh được những bức xạ sóng ngắn, có tính kháng khuẩn, kháng nấm, giúp cây chống được bệnh tật… Trong y học, Flavonoid được sử dụng làm thuốc để chữa chị nhiều loại bệnh khác nhau như: thuốc làm bền thành mạch, thuốc chống oxy hoá, thuốc kháng viêm, chống nấm, chống dị ứng, chống ung thư…[7, 24, 29, 30, 33]. * Phân nhóm tannin Tannin là những hợp chất phenolic phổ biến trong thực vật bậc cao.
Về hoá học, tannin được cấu tạo dựa trên acid tannic và acid gallic, phổ biến trong cây ở dạng tự do hoặc ở dạng glycoside kết hợp với đường. Tannin là những chất vô định hình, màu trắng, màu vàng nhạt hoặc gần như không màu, có hoạt tính quang học, có vị chát, dễ bị oxy hoá khi đun nóng và khi để ngoài ánh sáng, có trọng lượng phân tử từ 5. Tannin tan nhiều trong nước (đặc biệt trong nước nóng), tan tốt trong các dung môi hữu cơ như Ethanol, ete ethylic hầu như không tan trong các dung môi kém phân cực như chloroform , benzen… Tannin tạo phức đặc trưng với các kim loại nặng, tạo phức protein, tinh bột và muối khoáng. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Về tác dụng sinh học, tannin là chất bảo vệ cho cây trước sự tấn công của vi sinh vật gây bệnh, các động vật và côn trùng ăn [24],[33].
Về tác dụng y học, tannin được sử dụng làm thuốc cầm máu, thuốc chữa đi ngoài, chữa ngộ độc kim loại nặng, thuốc chũa ung thư, chữa trĩ, viêm xoang, viêm miệng, chứng cao huyết áp và đột quỵ. Nhóm các hợp chât alkaloid Alkaloid là những hợp chất chứa nitơ, không những chỉ có ở thực vật mà còn có ở động vật. Nguyên tử nitơ có thể là một phần, hoặc không phải là một phần của hệ thống dị vòng. Chúng có các cấu trúc phân tử phức tạp, có hoạt tính sinh- dược rõ rệt và phân bố hạn chế trong giới thực vật.000 loại alkaloid được phân lập.
Trong cây, alkaloid tồn tại dưới 3 dạng: dạng tự do, dạng muối của các acid phổ biến như citric, lactic, oxalic, acetic, malic… và dạng oxit nitơ. Đa số các alkaloid không có mùi, vị đắng, một số ít có vị cay, ở dạng chất rắn có màu trắng, trừ một vài chất có màu vàng (berberin, plamantin) Về vai trò sinh học, alkaloid được coi là một trong những “ hàng rào phòng thủ hoá học hữu hiệu” bảo vệ cây trước sự tấn công của các vi sinh vật và các loại côn trùng sâu bệnh ăn lá. Về y học, alkaloid được sử dụng rất đa dạng: làm thuốc gây ức chế hoặc kích thích hệ thần kinh trung ương, dùng làm thuốc điều hoà huyết áp chữa loạn nhịp tim, thuốc diệt ký sinh trùng, kháng khuẩn, chống ung thư và nhiều tác dụng khác[7], [24], [33].Tác dụng sinh học của các chất thứ cấp Tác dụng sinh học của các chất thứ cấp từ thực vật rất đa dạng và phong phú. Cho đến nay, cơ chế tác dụng của chúng còn nhiều điểm chưa hoàn toàn sáng tỏ.
Một số tác dụng chính của các chất thứ cấp từ thực vật được tập chung nghiên cứu là tác dụng chống oxy hoá, tác dụng chống viêm, cũng như gần đay là các nghiên cứu về tác dụng chống các tế bào ung thư hay virut HIV. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Tác dụng chống oxy hoá Một trong những cơ sở sinh hoá quan trọng để các chất thực vật thứ sinh thể hiện được hoạt tính sinh học của chúng là khả năng kìm hãm các quá trình oxy hoá được sinh ra bởi các gốc tự do hoạt động. Tuy nhiên hoạt tính này thể hiện mạnh hay yếu phụ thuộc vào đăc điểm cấu tạo hoá học của từng chất cụ thể.
Các nghiên cứu tác dụng chống oxy hoá tập trung chủ yếu vào nhóm flavonoid.