MỞ ĐẦU Rutin là một flavonoit có nguồn gốc từ thực vật, được ứng dụng làm thuốc nhờ khả năng tăng cường độ bền của thành mạch, giảm chứng giòn, tính thấm của mao mạch, giảm hiện tượng chảy máu trong. Ngoài ra, Rutin còn là một chất chống oxy hóa tốt, chống viêm, trị chứng bệnh sốt mùa hè, bệnh trĩ, giãn tĩnh mạch,…. Do có tính ứng dụng cao nên hiện nay tại Việt Nam và trên thế giới, Rutin được quan tâm và nghiên cứu để điều chế ra những dược phẩm có giá trị cao như Rutin C hay Nano Rutin. Nhiều nước như Trung Quốc, Nhật Bản, Đức,… đã có nghiên cứu ra quy trình sản xuất Rutin đạt tiêu chuẩn chất lượng và xuất khẩu.
Ở Việt Nam hiện nay, có một nguồn nguyên liệu sản xuất Rutin từ hoa hòe với hàm lượng Rutin cao, lên đến 30-40% tập trung chủ yếu ở nụ hoa. Nhưng phần lớn Rutin sau khi được trích ly thô từ nụ hòe sẽ được xuất sang Trung Quốc để tinh chế với giá thành rẻ và nhập Ruitn tinh khiết về với giá rất cao. Đứng trước thực trạng đó, cần có một phương pháp tinh chế Rutin để đáp ứng nhu cầu sản xuất của ngành dược phẩm trong nước và nâng cao giá trị của nông sản nước ta. Đây cũng chính là lý do mà em lựa chọn và thực hiện đề tài “Nghiên cứu và tối ưu hóa quy trình tinh chế Rutin thô bằng phương pháp kết tinh lại” với mục tiêu nâng cao giá trị sản phẩm Rutin trích ly từ nụ hoa hòe với độ tinh khiết của sản phẩm Rutin sau tinh chế đạt trên 95% bằng phương pháp đơn giản, tiết kiệm chi phí nhưng đảm bảo chất lượng sản phẩm.
Đề tài nghiên cứu sẽ giải quyết các vấn đề sau: - Tổng quan về Rutin và thực trạng nghiên cứu, sản xuất - Lý thuyết quá trình kết tinh và lựa chọn phương pháp kết tinh - Thực nghiệm quá trình kết tinh và tối ưu hóa - Phương pháp đánh giá chất lượng sản phẩm. TỔNG QUAN VỀ RUTIN 1.1 Nguồn gốc [1] Rutin là một euflavonoit thuộc nhóm flavon, được Veyss phân lập lần đầu tiên từ cây Cửu lý hương (Ruta graveolen) vào năm 1842. - Năm 1904: Schnidt xác định được công thức hóa học của rutin. - Năm 1944: Rutin được phân lập từ cây kiều mạch và năm 1953 được tìm thấy trong gần 150 loài thực vật khác nhau.
- Năm 1962: rutin lần đầu tiên được tổng hợp bằng phương pháp hóa học. Tuy nhiên, do rutin tồn tại với hàm lượng tương đối cao trong nhiều loài thực vật nên vấn đề tổng hợp rutin ít được quan tâm mà chủ yếu tập trung nghiên cứu trích ly rutin từ các loại thực vật khác nhau. - Từ những năm 1950, rutin đã được phát hiện có mặt trong 77 loài của 34 họ thực vật (và 70 loài khác của 28 hệ thực vật ở dạng vết) như trong quả mơ, hạt lúa mạch đen, quả anh đào, vỏ táo, vỏ quả và quả (cam, chanh, quít, bưởi chùm, vôi), lõi hạt tiêu xanh, chè đen, cà chua, lá chè, thuốc lá, các sản phẩm từ ong như ong phấn hoa, các đồ uống như rượu vang đỏ, các loại ngũ cốc nghiền như kiều mạch, mạch ba góc; các loại rau củ như thì là, tỏi củ, trong một số cây thuốc (loại cỏ dại có hoa trắng nhỏ), cây táo gai, cây mận, bạch đàn, cây bạc hà, củ mài, cây thuốc lá,… Ở Việt Nam, rutin còn được phát hiện từ cây ngưu tất, cây hy thiêm, cây ban và vỏ thân cây vọng cách. Tùy theo hệ thực vật ở mỗi quốc gia, nguyên liệu chính dùng để trích ly rutin rất khác nhau: đi từ lá chè xanh, nụ hòe (Việt Nam, Trung Quốc, Nhật Bản, Pháp, Hungari), từ kiều mạch (Nhật), từ hạt kiều mạch nảy mầm (Hàn Quốc); từ cây bạch đàn (Anh, Pháp, Mỹ); từ mạch ba góc (Anh, Nhật, Pháp, Nga, Ba Lan).1 Công thức hóa học - Rutin (1) có công thức phân tử: C27H30O16 - Tên khoa học : 3, 3’, 4’, 5, 7 – pentahydroxyflavon 3 – rutinosit 1 - Tên gọi khác : Rutoside, Phytomelin, Sopholin, Birutan, Eldrin, Rutin trihydrat, quercetin-3-rutosit.
Cấu trúc hóa học của Rutin - Phân tử Rutin gồm 2 thành phần: + Phần aglycon : là quercetin (quercetol) thuộc nhóm flavonol + Phần đường : là rutinosit (6 - O – α – L – rhamnopyrannosyl – β – D – glucopyranosit ) 1. Tính chất vật lý - Rutin có dạng tinh thể hình kim, màu vàng nhạt hay vàng hơi lục, để ra ánh sáng chuyển thành màu sẫm, không mùi. - Rutin rất dễ hydrat hóa, tinh thể ngậm 3 phân tử nước có điểm chảy là 177- 178°C và trở thành dạng khan sau 12h sấy ở 110°C (áp suất 10mmHg). - Rutin khan hút ẩm rất mạnh, chuyển sang màu nâu tại 125°C với αD23 = +13,82° (etanol) và α D23 = -39,43° (pyridin).
- Độ tan của rutin trong các dung môi rất khác nhau: 1g rutin hòa tan trong khoảng 104 ml nước lạnh, 200ml nước sôi, 7ml metanol sôi, 650ml etanol lạnh và 60ml etanol nóng. Rutin không tan trong cloroform, cacbon disulfit, cacbon tetraclorua, ete, benzen, ete dầu hỏa; dễ tan trong etyl axeton; tan nhiều trong pyridin, dung dịch kiềm; tan ít trong rượu, axeton và etyl axetat. 2 - Dung dịch rutin trong etanol (96%) có hai cực đại hấp thụ trong vùng tử ngoại ở 362,7 và 257,7nm với mật độ quang tương ứng E1%1cm là 345 và 265. Tính chất hóa học Rutin là một hợp chất khá là hoạt động, dựa trên sự có mặt của các nhóm hydroxyl của phenolic, nhóm cacbonyl và vòng benzen tạo thành hệ thống nối đôi liên hợp trong phân tử.
- Tính chất axit: Rutin là một flavonoit có tính axit yếu (pKa = 9,98) nên dễ phản ứng với dung dịch kiềm tạo muối tan trong nước. Dung dịch này có màu vàng, nếu thêm axit vào có thể kết tủa. Trong dung dịch kiềm rutin rất ít bị ảnh hưởng nhưng với kiềm đặc, ở nhiệt độ cao, cấu trúc rutin bị phá vỡ (vòng cromon bị phá), và tùy theo mức độ có thể tạo thành dẫn xuất axit thơm và dẫn chất phenol. - Phản ứng của nhóm hydroxyl: Do có nhóm –OH của phenolic và –OH của ancol trong phần đường nên rutin dễ dàng tham gia phản ứng axyl hóa.
- Phản ứng vòng thơm: Rutin và flavonoit nói chung thường có phản ứng với các hợp chất diazo tạo các sản phẩm có màu đặc trưng. Phản ứng này được sử dụng để phát hiện flavonoit trên sắc ký, với thuốc thử thường là amin thơm như p-nitroamin, benzidin, axit sulfanilic. - Phản ứng của nhóm cacbonyl: Rutin và một số flavonoit khác có nhóm cacbonyl ở vị trí C4 và có nối đôi C2 = C3 nên có phản ứng Shinda (xinanidin). Đây là phản ứng khử có sự tham gia của kim loại như sắt, kẽm, magiê và axit clohydric và cho sản phẩm có màu đặc trưng.
Với magiê dung dịch có màu đỏ, còn với dung dịch sắt (III) clorua sẽ xuất hiện màu nâu hơi lục. - Phản ứng thủy phân: Rutin là một flavonoit glycosit có glycon là quercetin, có phần đường là α-D-gluco và L-rhamno nên nó có tính chất của disacarit. Khi rutin thủy phân bằng axit tạo thành quercetin và hai phân tử đường monosacarit.3 Dược tính của Rutin [3] [4] [6] 3 Rutin là một dược chất, một vitamin P có các tác dụng sau: - Giảm sự phá hủy của adrenalin trong cơ thể, tăng khả năng đàn hồi, giảm chứng giòn, tính thấm của mao mạch, ngăn protein của máu thấm qua mô mao mạch. - Ngăn ngừa sự chảy máu có định kỳ, ngăn cản sự đông máu bất thường qua ức chế enzim phosphodiesteraza.
- Hỗ trợ dinh dưỡng tới mao quản trong mắt, làm giảm áp lực nội nhãn ở bệnh nhân glaucoma bằng cách tăng cường toàn vẹn cấu trúc collagen của mắt (với lượng 60mg/ngày). - Chống dị ứng bằng cách ngăn cản sự giải phóng của histamine từ các dưỡng bào (là các tế bào lớn trong mô liên kết có nhiều hạt bào tương thô chứa nhiều chất như: histamine, heparin (các chất được giải phóng khi bị viêm hay dị ứng). - Làm mất tác dụng của chất độc trong các vết thương nên được dùng để giảm tính nhạy cảm, đau nhức của vết thương, ngăn cản sự viêm nhiễm và gia tăng tốc độ lành lặn của da, cản trở sự hình thành enzim 5- lipoxygenaza từ hệ enzim lipoxygennaza (là những chất xúc tác sản sinh ra các chất độc lipoxin). - Ức chế các chủng vi khuẩn Gram dương (không có tác dụng đối với các chủng vi khuẩn Gram âm), kìm hãm các loại irut, vi khuẩn có hại, chống eczema trên người và chuột nhắt, ức chế sự kết tụ tiểu cầu, ức chế men khử andoza (bảo vệ tim), ngăn cản tích trữ sorbitol trong tế bào (chất có nguy cơ gây bệnh võng mạc và bệnh thần kinh), ức chế viêm khớp, giảm kích thước không thông thường và ngăn chặn sự mất song R trong các con 4 chuột mất cảm giác (thắt động mạch vành), làm giảm tỉ lệ tử vong khi chuột bị chiếu xạ,… - Trị bệnh sốt mùa hè, bệnh trĩ, giãn tĩnh mạch, bệnh mụn rộp miệng, bệnh xơ gan, giảm sự căng thẳng, canxi huyết thanh thấp, bệnh rối loạn vận động, … - Trong y học hiện đại, gốc tự do được xác định là nguyên nhân gây nên 90% các loại bệnh cho con người.
Chúng được sinh ra trong tế bào và gây ra những ảnh hưởng nguy hại như biến dị, hủy hại tế bào, làm ung thư, tăng nhanh sự lão hóa. Rutin là một chất có khả năng chống oxy hóa, có nhóm OH ở vị trí octo nên dễ bị oxy hóa thành các semiquinon dưới tác dụng của enzim polyphenoloxidaza và preroxidaza trong tế bào. Các dạng này có khả năng phản ứng với gốc tự do hoạt động để triệt tiêu chúng hoặc để tạo ra các gốc tự do kém hoạt động bền vững. - Rutin được sử dụng trong các phác đồ điều trị để ức chế các bệnh do các gốc tự do gây ra theo cách: chống oxy hóa phenolic, tạo chelat với các ion kim loại, phản ứng với các gốc tự do hoạt động để kìm hãm quá trình oxy hóa dây chuyền, tương tác với enzym để giảm các quá trình oxy hóa trong cơ thể sống nhằm bảo vệ axit deoxiribonucleic khỏi các hư hại do các hóa chất độc gây ra.
Rutin đã làm giảm 71% sự di căn của u hắc tố ở phổi chuột, dùng trong ngăn ngừa và trị bệnh tế bào hình liềm trong người.4 Tình hình nghiên cứu sản xuất và tiêu thụ 1.