Luận án Tiến sĩ Hóa học: Nghiên cứu thành phần lipid và hoạt tính chống oxi hóa một số hạt thực vật họ đậu (Fabaceae) ở Việt Nam

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:157

Thêm vào BST

Báo xấu

20
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án Tiến sĩ Hóa học "Nghiên cứu thành phần lipid và hoạt tính chống oxi hóa một số hạt thực vật họ đậu (Fabaceae) ở Việt Nam" trình bày xác định hàm lượng và thành phần lipid của một số hạt thực vật họ Đậu (Fabacae) ở Việt Nam; Đánh giá hoạt tính chống oxi hóa trên mô hình DPPH và phiến hàm mật độ hiệu năng cao DFT.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Hóa học: Nghiên cứu thành phần lipid và hoạt tính chống oxi hóa một số hạt thực vật họ đậu (Fabaceae) ở Việt Nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NGUYỄN THỊ THỦY NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN LIPID VÀ HOẠT TÍNH CHỐNG OXI HÓA MỘT SỐ HẠT THỰC VẬT HỌ ĐẬU (FABACEAE) Ở VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC HÀ NỘI - 2022
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NGUYỄN THỊ THỦY NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN LIPID VÀ HOẠT TÍNH CHỐNG OXI HÓA MỘT SỐ HẠT THỰC VẬT HỌ ĐẬU (FABACEAE) Ở VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC Chuyên ngành: Hóa học các hợp chất thiên nhiên Mã số: 9.44.01.17 Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS.TS. Đoàn Lan Phương 2. GS.TS. Phạm Quốc Long HÀ NỘI - 2022
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Đoàn Lan Phương và GS.TS Phạm Quốc Long. Các số liệu và kết quả thu được trong luận án là hoàn toàn trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận án Nguyễn Thị Thủy
ii LỜI CẢM ƠN Luận án này được hoàn thành tại Viện Hóa học các Hợp chất thiên nhiên, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Tôi xin trân trọng cảm ơn sự quan tâm giúp đỡ của Ban lãnh đạo Viện Hóa học các Hợp chất thiên nhiên, Học viện Khoa học và Công nghệ đã tạo điều kiện và giúp đỡ tôi hoàn thành luận án. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới PGS.TS Đoàn Lan Phương và GS.TS Phạm Quốc Long là những người thầy đã hướng dẫn tận tình và tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong thời gian thực hiện luận án. Tôi xin cảm ơn tập thể phòng Hóa sinh hữu cơ, phòng phân tích hóa học - Viện Hóa học các hợp chất thiên nhiên đã tạo điều kiện cơ sở vật chất giúp tôi hoàn thành nghiên cứu. Tôi cũng cám ơn đề tài nghị định thư Việt Nam - Liên Bang Đức số 44/2014/HĐ-NĐT giữa Viện Hóa học các hợp chất thiên nhiên và Bộ Khoa học và Công nghệ do PGS.TS Đoàn Lan Phương làm chủ nhiệm đã tài trợ cho các nghiên cứu trong luận án này. Đồng thời, tôi gửi lời cảm ơn tới ban lãnh đạo trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, khoa Khoa học cơ bản, bộ môn Khoa học tự nhiên và anh, chị, em đồng nghiệp đã tạo điều kiện tốt nhất cho tôi học tập và nghiên cứu. Cuối cùng, tôi xin gửi lòng kính trọng và sự biết ơn sâu sắc đến gia đình tôi, những người đã tạo mọi điều kiện về vật chất và tinh thần cho tôi trong quá trình làm luận án. Tôi xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, tháng 12 năm 2022 Tác giả luận án Nguyễn Thị Thủy
iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ..................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ......................................................................................................... ii MỤC LỤC ............................................................................................................. iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ........................................... vi DANH MỤC CÁC BẢNG ..................................................................................... ix DANH MỤC CÁC HÌNH ...................................................................................... xi MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1 Chương 1. TỔNG QUAN ...................................................................................... 4 1.1. Phân loại, đặc điểm thực vật, phân bố của một số loài thực vật thuộc họ Đậu.......... 4 1.1.1. Phân loại họ Đậu............................................................................................ 4 1.1.2. Đặc điểm thực vật, phân bố, giá trị sử dụng của quả, hạt thực vật của 11 loài thực vật thuộc họ Đậu ở Việt Nam ........................................................... 4 1.2. Tình hình nghiên cứu về thành phần lipid và hoạt tính chống oxi hóa các hạt thực vật thuộc họ Đậu trên thế giới và trong nước ..................................... 9 1.2.1. Tổng quan về thành phần lipid hạt thực vật .................................................... 9 1.2.2. Tình hình nghiên cứu trên thế giới ............................................................... 24 1.2.3. Tình hình nghiên cứu trong nước. ................................................................ 37 1.3. Tổng quan về hóa tính toán ........................................................................... 39 1.3.1. Phương trình Schrödinger ............................................................................ 39 1.3.2. Các phương pháp bán thực nghiệm (semi-empirical methods) ..................... 39 1.3.3. Các phương pháp ab initio (Ab inito methods) ............................................. 40 1.3.4. Các phương pháp phiếm hàm mật độ (density functional theory, DFT):....... 41 1.3.5. Tình hình ứng dụng hóa học tính toán trong nghiên cứu khả năng chống oxy hóa của acid phenolic ............................................................................. 42 Chương 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................... 44 2.1. Đối tượng nghiên cứu ..................................................................................... 44 2.2. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................ 46 2.2.1. Phương pháp xác định hàm lượng lipid tổng ................................................ 46 2.2.2. Phương pháp phân tích thành phần lipid trong các mẫu hạt họ Đậu.............. 46 2.2.3. Phương pháp phân lập và nhận dạng các phospholipid. ................................ 48 2.2.4. Các phương pháp khảo sát hoạt tính chống oxi hóa ...................................... 50
iv Chương 3. THỰC NGHIỆM ............................................................................... 53 3.1. Chiết tách và xác định hàm lượng lipid tổng các mẫu hạt họ Đậu ................... 53 3.2. Xác định thành phần lipid trong các mẫu hạt họ Đậu ...................................... 54 3.2.1. Xác định thành phần và hàm lượng các lớp chất lipid trong các mẫu hạt họ Đậu...... 54 3.2.2. Xác định thành phần và hàm lượng acid béo trong các mẫu hạt họ Đậu ....... 54 3.2.3. Xác định thành phần và hàm lượng tocopherol ............................................ 54 3.2.4. Xác định thành phần và hàm lượng phytosterol............................................ 55 3.2.5. Xác định thành phần và hàm lượng triacylglycerol. ..................................... 55 3.2.6. Xác định thành phần và hàm lượng phenolic tổng ........................................ 55 3.3. Phân lập và nhận dạng các phospholipid ......................................................... 56 3.3.1. Xác định thành phần, hàm lượng các lớp chất phospholipid ......................... 56 3.3.2. Xác định các dạng phân tử các phospholipid của lipid hạt Sưa ..................... 56 3.4. Khảo sát hoạt tính chống oxi hóa .................................................................... 57 3.4.1. Xác định hoạt tính chống oxi hóa theo DPPH .............................................. 57 3.4.2. Khảo sát tiềm năng chống oxi hóa bằng phiếm hàm mật độ (DFT) hiệu năng cao ....................................................................................................... 58 Chương 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................................................... 59 4.1. Hàm lượng lipid tổng và các lớp chất lipid của 11 mẫu hạt họ Đậu nghiên cứu ........ 59 4.1.1. Hàm lượng lipid tổng ................................................................................... 59 4.1.2. Thành phần và hàm lượng các lớp chất lipid ................................................ 60 4.1.3. Thành phần và hàm lượng acid béo .............................................................. 65 4.1.4. Thành phần và hàm lượng tocopherol .......................................................... 70 4.1.5. Thành phần và hàm lượng phytosterol ......................................................... 76 4.1.6. Thành phần và hàm lượng triacylglycerol .................................................... 80 4.1.7. Thành phần và hàm lượng các phenolic ....................................................... 83 4.2. Thành phần và hàm lượng phospholipid của 11 mẫu hạt họ Đậu..................... 86 4.2.1. Thành phần và hàm lượng các phospholipid trong 11 mẫu hạt họ Đậu nghiên cứu .................................................................................................... 86 4.2.2. Xác định các dạng phân tử phospholipid của mẫu hạt Sưa (Dalbergia tonkinensis Prain) .......................................................................................... 88 4.3. Kết quả thử hoạt tính chống oxi hóa ............................................................. 107 4.3.1. Kết quả thử nghiệm hoạt tính chống oxi hóa của 11 mẫu lipid hạt họ Đậu nghiên cứu bằng phương pháp DPPH .......................................................... 107
v 4.3.2. Kết quả khảo sát tiềm năng chống oxi hóa của một số acid phenolic bằng phiếm hàm mật độ (DFT) hiệu năng cao ..................................................... 111 KẾT LUẬN ........................................................................................................ 124 1. Kết quả về hóa học .......................................................................................... 124 2. Kết quả khảo sát tác dụng sinh học .................................................................. 125 KIẾN NGHỊ ....................................................................................................... 126 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ............................................... 128 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 129
vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Ký hiệu Diễn giải Tiếng anh 1 APCI Phương pháp ion hóa khí quyển Atmospheric pressure chemical ionization 2 ABTS 2,2’-azinobis(3- 2,2’-azinobis(3- ethylbenzothiazoline-6- ethylbenzothiazoline-6-sulfonate) sulfonate) 3 BDE Entanpi phân ly liên kết Bond dissociation enthalpy 4 CAEP Ceramide Ceramide aminoethylphosphonate 5 CC Sắc ký cột Column chromatography 6 DHA Acid docosahexaenoic Docosahexaenoic acid 7 DPA Acid docosapentaenoic Docosapentaenoic acid 8 DPG Diphosphatidylglycerol Diphosphatidylglycerol(cardiolipin) 9 DPPH 1,1-Diphenyl-2-picrylhydrazyl 1,1-Diphenyl-2-picrylhydrazyl 10 DM Chất khô Dry matter 11 DFT Phiếm hàm mật độ hiệu năng cao Density functional theory 12 EPA Acid eicosapentaenoic Eicosapentaenoic acid 13 ESI Phương pháp ion hóa phun điện tử Electrospray ionization 14 ED50 Nồng độ bảo vệ ở 50% Effective dose at 50% 15 FRAP Khả năng khử sắt Ferric reducing antioxidant power 16 GC Sắc ký khí Gas chromatography 17 GCMS Sắc ký khí khối phổ Gas chromatography-mass spectrometry 18 HAT Chuyển nguyên tử H H-atom transfer 19 HPLC Sắc ký lỏng hiệu năng cao High performance liquid chromatography 20 HRMS Phố khối phân giải cao High resolution mass spectrometry 21 IC50 Nồng độ ức chế 50% Inhibitory concentration 50% 22 IE Năng lượng ion hóa Ionization energie
vii STT Ký hiệu Diễn giải Tiếng anh 23 IT Bẫy ion Ion trap 24 LCMS Sắc ký lỏng khối phổ Liquid chromatography mass spectrometry 25 LDL Lipoprotein nồng độ thấp Low-density lipoproteins (LDL) 26 LPC Lyso phosphatidylcholine Lyso phosphatidylcholine 27 LPE Lyso phosphatidylethanol amine Lyso phosphatidylethanol amine 28 LPI Lyso phosphatidylinositol Lyso phosphatidylinositol 29 LPS Lyso phosphatidylserine Lyso phosphatidylserine 30 MADG Monoalkyldiacylglycerol Monoalkyldiacylglycerol 31 MALDI Ion hóa phản hấp thụ laser được Matrix assisted laser desorption hỗ trợ bởi chất nền ionization 32 MS Phổ khối Mass spectrometry 33 ME Methyl ester Methyl ester 34 MIC Nồng độ ức chế tối thiểu Minimum inhibitory concentration 35 MUFA Acid béo một nối đôi Monounsaturated fatty acid 36 NL Lipid trung tính Neutral lipid 37 NMR Phổ cộng hưởng từ hạt nhân Nuclear magnetic resonance 38 PA Ái lực proton Proton affinities 39 PC Phosphatidylcholine Phosphatidylcholine 40 PDE Entanpi phân ly proton Entanpi phân ly proton 41 PE Phosphatidylethanolamine Phosphatidylethanolamine 42 PG Phosphatidylglycerol Phosphatidylglycerol 43 PI Phosphatidylinositol Phosphatidylinositol 44 PL Phospholipid Phospholipid 45 PoL Lipid phân cực Polar lipid 46 PS Phosphatidylserine Phosphatidylserine 47 PUFA Acid béo đa nối đôi Polyunsaturated fatty acid 48 Q Khối tứ cực Quadrupole 49 SC50 Khả năng bẫy gốc tự do 50% Scavening capacity 50%
viii STT Ký hiệu Diễn giải Tiếng anh 50 SPLET Cơ chế truyền electron mất Sequential proton loss - electron proton tuần tự transfer 51 SETPT Cơ chế truyền proton chuyển Sequential electron transfer - proton electron tuần tự transfer 52 SET Cơ chế chuyển 1 electron Single electron transfer 53 ST Sterol Sterol 54 TEAC Hoạt tính chống oxi hóa tương tự Trolox Equivalent Antioxidant Trolox Activity 55 TG Triacylglycerol Triacylglycerol 56 TL Lipid tổng Total lipid 57 TLC Sắc ký lớp mỏng Thin-layer chromatography 58 MS/TOF Khối phổ kế thời gian bay Mass/Time of flight 59 UV Phổ tử ngoại Ultraviolet 60 WE Sáp Wax ester
ix DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Đặc điểm thực vật, phân bố, giá trị sử dụng của 11 loài thực vật được nghiên cứu thuộc họ Đậu ở Việt Nam .................................................... 5 Bảng 1.2. Hàm lượng trung bình tocopherol tổng và tocotrienol tổng trong các phân họ Đậu nghiên cứu ...................................................................... 29 Bảng 2.1. Danh sách 11 mẫu hạt họ Đậu nghiên cứu ............................................ 44 Bảng 4.1. Thành phần và hàm lượng các lớp chất lipid chính trong hạt 11 loài thuộc họ Đậu nghiên cứu ..................................................................... 63 Bảng 4.2. Thành phần và hàm lượng các acid béo trong lipid ha ̣t của 11 loài họ Đậu nghiên cứu (% so với tổng acid béo) ............................................. 66 Bảng 4.3. Thành phần và hàm lượng các tocopherol trong lipid ha ̣t của 11 loài họ Đậu nghiên cứu ................................................................................ 71 Bảng 4.4. So sánh tương quan giữa hàm lượng γ-tocopherol với acid α-linolenic (18:3(n-3)) và α-tocopherol với acid linoleic (18:2(n-6)) ........................... 74 Bảng 4.5. Thành phần và hàm lượng các phytosterol trong lipid ha ̣t của một số loài họ Đậu nghiên cứu (mg/kg) ........................................................... 77 Bảng 4.6. Thành phần và hàm lượng các triglyceride trong lipid ha ̣t một số loài họ Đậu nghiên cứu (% so với tổng TG) ................................................ 82 Bảng 4.7. Thành phần và hàm lượng các hợp chất phenolic trong lipid ha ̣t 11 loài họ Đậu nghiên cứu (mg/kg) ........................................................... 84 Bảng 4.8. Thành phần và hàm lượng các phospholipid trong lipid tổng của 11 mẫu hạt họ Đậu nghiên cứu .................................................................. 87 Bảng 4.9. Tín hiệu của ion phân tử [M-H]- của các dạng phân tử có mặt trong lớp chất phosphatidylethanolamine của mẫu hạt Sưa (Dalbergia tonkinensis Prain) trên phổ MS1 ............................................................ 90 Bảng 4.10. Dữ liệu phổ MS/MS[E-] của dạng phân tử PE có tín hiệu ion âm [M-H]- tại giá trị m/z 714,5006 (PE 16:0/18:2) ..................................................... 91 Bảng 4.11. Thành phần và hàm lượng các dạng phân tử phosphatidylethalnolamine trong mẫu hạt Sưa (Dalbergia tonkinensis Prain) ...................................... 95
x Bảng 4.12. Tín hiệu của ion phân tử [M+H]+ của các dạng phân tử có mặt trong lớp chất phosphatidylcholine của mẫu hạt Sưa (Dalbergia tonkinensis Prain) trên phổ MS1 ................................................................................ 97 Bảng 4.13. Dữ liệu phổ MS1, MS2, MS3 của dạng phân tử PC có tín hiệu ion dương [M+H]+ tại giá trị m/z 758,5691 ................................................. 98 Bảng 4.14. Các dạng phân tử phosphatidylcholine của mẫu hạt Sưa (Dalbergia tonkinensis Prain) ............................................................................... 101 Bảng 4.15. Tín hiệu của ion phân tử [M-H]- của các dạng phân tử có mặt trong lớp chất phosphatidylinositol của mẫu hạt Sưa (Dalbergia tonkinensis Prain) trên phổ MS1 .............................................................................. 102 Bảng 4.16. Dữ liệu phổ MS2 của các dạng phân tử PI .......................................... 103 Bảng 4.17. Các dạng phân tử phospholipid trong mẫu hạt Sưa (Dalbergia tonkinensis Prain) ............................................................................... 105 Bảng 4.18. Kết quả thử hoạt tính kháng oxi hóa DPPH của một số hạt Đậu nghiên cứu (dịch chiết methanol) ........................................................ 107 Bảng 4.19: Quan hệ giữa hoạt tính chống oxi hóa và hàm lượng tocopherol ........ 109 Bảng 4.20: Các thông số phản ứng nội tại bao gồm hiệu chỉnh năng lượng điểm 0 (ZPC) của các acid phenolic. ................................................................ 116 Bảng 4.21: Năng lượng tự do Gibbs tiêu chuẩn (rG0)............................................ 119 Bảng 4.22: Năng lượng hoạt hóa tự do Gibbs (ΔG#,1M, tính bằng kcal/mol) ............. 121
xi DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Một số acid béo no ................................................................................. 11 Hình 1.2. Một số acid béo không no một nối đôi ................................................... 12 Hình 1.3. Một số acid béo không no đa nối đôi ...................................................... 13 Hình 1.4. Cấu trúc phân tử của triacylglycerol (TAG) ........................................... 15 Hình 1.5. Sơ đồ cấu tạo của glycerophospholipid .................................................. 16 Hình 1.6. Một số glycerophospholipid phổ biến .................................................... 16 Hình 1.7. Công thức tổng quát của sphingophospholipid ....................................... 18 Hình 1.8. Một số tocopherol thường gặp trong lipid hạt thực vật họ Đậu ............... 20 Hình 1.9. Khung cấu trúc của steroid ..................................................................... 21 Hình 1.10. Một số phytosterol thường gặp trong lipid hạt thực vật họ Đậu ............ 22 Hình 1.11. Cấu trúc cơ bản của acid phenolic ........................................................ 24 Hình 2.1. Quá trình đo MSn ................................................................................... 49 Hình 2.2. Cấu trúc của 8 acid phenolic với các vị trí nguyên tử được đánh số ........ 51 Hình 3.1. Sơ đồ nghiên cứu chung ......................................................................... 53 Hình 4.1. Hàm lượng % lipid tổng trong 11 mẫu hạt họ Đậu. ................................ 61 Hình 4.2. Bản mỏng TLC và sắc ký đồ các lớp chất lipid một số loài họ Đậu ........ 62 Hình 4.3. Phần trăm acid béo no và không no trong 11 mẫu lipid hạt họ Đậu nghiên cứu ............................................................................................ 67 Hình 4.4. Tương quan giữa hàm lượng γ-tocopherol với acid α-linolenic (18:3(n-3)) và acid linoleic (18:2(n-6)) ................................................. 75 Hình 4.5. Hàm lượng % β-sitosterol (so với phytosterol tổng) ............................... 80 Hình 4.6. Hàm lượng PC, PE, PI trong lipid tổng của 11 mẫu hạt họ Đậu .............. 87 Hình 4.7. Sắc ký đồ HRMS [E-] lớp chất phosphatidylethanolamine mẫu hạt Sưa (Dalbergia tonkinensis Prain) ........................................................ 89 Hình 4.8. Phổ HRMS [E-] của lớp chất phosphatidylethanolamine của mẫu hạt Sưa (Dalbergia tonkinensis Prain) trên phần mềm xử lý v.3.60.361 ...... 90 Hình 4.9. Sắc ký đồ phổ MS[E -] và MS[E+] của dạng phân tử PE có tín hiệu ion âm [M-H]- tại giá trị m/z 714,5006 .................................................. 90
xii Hình 4.10. Sự phân mảnh trong phổ MS/MS[E-] của dạng phân tử PE có tín hiệu ion âm tại m/z 714,5006 (PE 16:0/18:2) ........................................ 91 Hình 4.11. Sự phân mảnh của ion phân tử PE có tín hiệu ion âm tại m/z 714,5006............................................................................................... 92 Hình 4.12. Sắc ký đồ phổ MS[E-] và MS[E+] của dạng phân tử PE có tín hiệu ion âm [M-H]- tại giá trị m/z 716,5344 .................................................. 92 Hình 4.13. Sự phân mảnh trong phổ MS/MS[E-] của dạng phân tử PE có tín hiệu ion âm tại m/z 716,5344 (PE 16:0/18:1) [M-H]- 738,5053 ............. 93 Hình 4.14. Sắc ký đồ phổ MS[E-] và MS[E+] của dạng phân tử PE có tín hiệu ion âm [M-H]- tại giá trị m/z 738,5053 .................................................. 93 Hình 4.15. Sự phân mảnh trong phổ MS/MS[E-] của dạng phân tử PE có tín hiệu ion âm tại m/z 738,5053 (PE 18:2/18:2) ........................................ 93 Hình 4.16. Sắc ký đồ phổ MS[E-] và MS[E+] của dạng phân tử PE có tín hiệu ion âm [M-H]- tại giá trị m/z 740,5298 .................................................. 94 Hình 4.17. Sự phân mảnh trong phổ MS/MS[E-] của dạng phân tử PE có tín hiệu ion âm tại m/z 740,5298 (PE 18:1/18:2) ........................................ 94 Hình 4.18. Sắc ký đồ phổ MS[E-] và MS[E+] của dạng phân tử PE có tín hiệu ion âm [M-H]- tại giá trị m/z 742,5452 .................................................. 94 Hình 4.19. Sự phân mảnh trong phổ MS/MS[E-] của dạng phân tử PE có tín hiệu ion âm tại m/z 742,5452 (PE 18:0/18:2) ........................................ 95 Hình 4.20. Sắc ký đồ HRMS [E+] lớp chất phosphatidylcholine mẫu hạt Sưa (Dalbergia tonkinensis Prain) ............................................................... 96 Hình 4.21. Sắc ký đồ phổ MS[E-] và MS[E+] của dạng phân tử PC có tín hiệu ion dương [M+H]+ tại giá trị m/z 758,5691 .......................................... 97 Hình 4.22. Sự phân mảnh của ion phân tử PC có tín hiệu ion dương tại m/z 758,5691............................................................................................... 98 Hình 4.23. Sự phân mảnh trong phổ MS2 và MS3 [E-] của dạng phân tử PC có tín hiệu ion âm [M+HCOO]- tại m/z 802,5536 ...................................... 99 Hình 4.24. Sự phân mảnh trong phổ MS2 [E-] của dạng phân tử PC có tín hiệu ion âm [M-CH3]- tại m/z 742,5305 (PC 16:0/18:2) ................................ 99
xiii Hình 4.25. Sắc ký đồ phổ MS[E-] và MS[E+] của dạng phân tử PC có tín hiệu ion dương [M+H]+ tại giá trị m/z 782,5676 ........................................ 100 Hình 4.26. Sự phân mảnh trong phổ MS2 và MS3 [E-] của dạng phân tử PC có tín hiệu ion âm [M+HCOO]- tại m/z 826,5629 .................................... 100 Hình 4.27. Sự phân mảnh trong phổ MS2 [E-] của dạng phân tử PC có tín hiệu ion âm [M-CH3]- tại m/z 766,5450 ...................................................... 101 Hình 4.28. Sắc ký đồ HRMS [E-] lớp chất phosphatidylinositol mẫu hạt Sưa (Dalbergia tonkinensis Prain) ............................................................. 102 Hình 4.29. Sự phân mảnh trong phổ MS2 [E-] của dạng phân tử PI có tín hiệu ion âm [M-H]- tại m/z 833,5123 .......................................................... 103 Hình 4.30. Sự phân mảnh của ion phân tử PI có tín hiệu ion âm tại m/z 833,5123............................................................................................. 104 Hình 4.31. Sự phân mảnh trong phổ MS2 [E-] của dạng phân tử PI có tín hiệu ion âm [M-H]- tại m/z 861,5467 .......................................................... 104 Hình 4.32. Kết quả thử hoạt tính kháng oxi hóa theo DPPH của 11 mẫu hạt họ Đậu nghiên cứu .................................................................................. 108 Hình 4.33. Cấu trúc tối ưu của các acid phenolic đã nghiên cứu được tính toán trong pha khí theo mức lý thuyết LC- PBE/6-311++G(d, p). .... 112 Hình 4.34. Năng lượng các obital biên (E L và EH ) và chênh lệch năng lượng hai orbital biên (EL-H = EL - EH) của các acid phenolic được nghiên cứu. ......................................................................................... 113 Hình 4.35. Trạng thái chuyển tiếp (TS) của phản ứng HAT giữa GALA, CAFA, CHLA và FERA với gốc tự do HOO• trong pha khí .............. 120
1 MỞ ĐẦU Thế giới thực vật là nguồn tài nguyên phong phú và vô cùng quý giá về những hợp chất thiên nhiên có hoạt tính sinh học. Theo ước tính của IUCN (Hiệp hội Quốc tế về Bảo tồn Thiên nhiên) có khoảng trên 380.000 loài thuộc giới thực vật trên trái đất; trong đó chủ yếu là các loài thuộc ngành thực vật hạt kín (Angiospermae) [1]. Sự đa dạng sinh học của ngành thực vật hạt kín có thể được giải thích bởi sự tương tác giữa chúng và môi trường dẫn đến sự chọn lọc tự nhiên so với các loại cây trồng khác. Tuy nhiên khi xã hội ngày càng phát triển kéo theo đó là các vấn nạn môi trường ngày càng tăng cao như tình trạng ô nhiễm môi trường, suy thoái môi trường cũng như sự cố môi trường. Những vấn nạn này đã và đang làm cho môi trường sống của sinh giới nói chung, thực vật nói riêng đang bị tàn phá nghiêm trọng, thậm chí một số loài đã và đang bị đe dọa tuyệt chủng ngoài tự nhiên. Tiếc rằng trong đó còn nhiều loài có giá trị kinh tế và khoa học cao, nhiều loài cây có chứa hợp chất lipid và các hợp chất có hoạt tính sinh học cao mới được nghiên cứu rất ít hoặc chưa được nghiên cứu. Theo số liệu thống kê, hệ thực vật bậc cao Việt Nam có trên 10.000 loài, trong đó có khoảng 564 loài là các cây có dầu [2]. Nhiều loài thực vật có chứa lipid thuộc một số họ như: Bầu bí - Cucurbitaceae; Đậu - Fabaceae; Bồ hòn - Sapindaceae; Hồng xiêm - Sapotaceae; Thầu dầu - Euphorbiaceae; Chè - Theaceae; Thị - Ebenaceae; Cúc - Asteraceae; Măng cụt - Clusiaceae, Thông - Pinaceae; Na - Annonaceae; Hoa hồng - Rosaceae, Long não - Lauraceae; Đào lộn hột - Anacardiaceae;… Trong đó họ Đậu (Fabaceae) là một họ thực vật trong bộ Đậu, đây là một trong ba họ thực vật có hoa lớn trên thế giới. Lipid họ Đậu cũng bao gồm một số hợp chất của lipid thực vật như: các acid béo, phospholipid, tocopherol, triacyclycerol, sphingolipid và những phytosterol… Các hợp chất này có hoạt tính sinh học cao, đó không chỉ là nguồn nguyên liệu có giá trị sử dụng làm thực phẩm mà còn là nguồn nguyên liệu cần thiết cho nhiều lĩnh vực khác: nguyên liệu thiết yếu cho công nghiệp chế biến sơn, xà phòng, thực phẩm, mỹ phẩm,… đặc biệt còn được sử dụng trong dân gian như các bài thuốc cổ truyền để điều trị các bệnh viêm nhiễm, chống lão hóa và một số căn bệnh hiểm nghèo [1].
2 Cho đến nay, các kiến thức về các thành phần hóa học hạt thực vật Việt Nam nói chung và hạt thực vật họ Đậu nói riêng là rất ít và mới chỉ có một vài thông tin có sẵn, trước đây một số tác giả như Phạm Văn Nguyên (1981) [2], Bùi Kim Anh (2005) [3], Đào Văn Hoằng (2011) [4]... đã có một số ít công trình nghiên cứu về lipid từ thực vật, tuy nhiên cho đến nay đã không còn cập nhật bởi sự biến đổi của môi trường và sự phát triển của các phương pháp nghiên cứu hiện đại. Trong khi hạt một số loài chứa lipid chủ lực như: Đậu nành, Lạc, Vừng… đóng góp vai trò lớn trong dinh dưỡng; thì lipid một số hạt khác như: Trẩu, dầu Sở, hạt Điều… lại có vai trò quan trọng trong công nghiệp, mặt khác lipid của hạt: Mù u, Dâm bụt dấm, Măng cụt… lại có tiềm năng nhiều trong y, dược. Tuy thực tiễn đã có nhiều áp dụng những công nghệ tiên tiến trong khai thác sử dụng dầu hạt để sản xuất, thì những nghiên cứu chuyên sâu khoa học và có hệ thống về hóa học lipid và các hoạt chất từ nguồn gốc hạt thực vật bản địa ở nước ta gần như còn bỏ ngỏ. Mặt khác, các số liệu trước đây còn tản mạn và độ chính xác chưa cao do điều kiện hạn chế về kỹ thuật và máy móc phân tích nên chưa thể đi sâu vào thành phần, hàm lượng các hợp chất có hoạt tính sinh học cao. Vì vậy, với mong muốn tìm kiếm các hoạt chất ứng dụng trong y, dược từ nguồn dược liệu Việt Nam, chúng tôi đã chọn đề tài nghiên cứu cho luận văn là: “Nghiên cứu thành phần lipid và hoạt tính chống oxi hóa một số hạt thực vật họ Đậu (Fabaceae) ở Việt Nam” với mục tiêu và nội dung nghiên cứu như sau: Mục tiêu đề tài: 1. Xác định hàm lượng và thành phần lipid của một số hạt thực vật họ Đậu (Fabacae) ở Việt Nam. 2. Đánh giá hoạt tính chống oxi hóa trên mô hình DPPH và phiến hàm mật độ hiệu năng cao DFT. Nội dung nghiên cứu: 1. Thu thập 11 loài hạt thực vật họ Đậu ở Việt Nam, xác định tên khoa học. 2. Xác định hàm lượng và thành phần lipid bao gồm: - Hàm lượng lipid tổng. - Thành phần và hàm lượng các lớp chất lipid.
3 - Thành phần và hàm lượng các acid béo. - Thành phần và hàm lượng tocopherol. - Thành phần và hàm lượng phytosterol. - Thành phần và hàm lượng triacylglycerol. - Thành phần và hàm lượng hợp chất phenolic. - Thành phần, hàm lượng phospholipid và các dạng phân tử. 3. Xác định hoạt tính chống oxi hóa theo phương pháp DPPH và khảo sát tiềm năng chống oxi hóa của một số acid phenolic bằng phiếm hàm mật độ (DFT) hiệu năng cao.
4 Chương 1 TỔNG QUAN 1.1. Phân loại, đặc điểm thực vật, phân bố của một số loài thực vật thuộc họ Đậu 1.1.1. Phân loại họ Đậu Theo định nghĩa của hệ thống APG (Angiosperm Phylogeny Group) thì họ Đậu (danh pháp khoa học: Fabaceae), từ đồng nghĩa: Leguminosae (hay Fabaceae sensu lato) là một họ trong bộ Đậu [5]. Trên thế giới số lượng các chi và loài của cây họ Đậu được các nhà khoa học rất quan tâm và đưa ra được các số liệu qua từng giai đoạn. Năm 1865, Bentham và các cộng sự đã thống kê được họ Đậu có 399 chi và 6.500 loài [6]. Đến năm 1981, Polhill và Raven cho biết họ Đậu có 650 chi và 18.000 loài [7]. Vào năm 2005, Lewis và cộng sự đã đưa ra được bản tóm tắt bách khoa về các chi họ Đậu và thống kê được họ Đậu có 727 chi và 19.325 loài [8]. Tháng 3 năm 2013, một lần nữa Lewis và cộng sự đã xác định được họ Đậu có 751 chi và 19.500 loài, kết quả này đã được sự đồng thuận rất cao từ các nhà khoa học trên thế giới [9]. Như vậy số lượng các chi và loài cây họ Đậu được ghi nhận tăng lên đáng kể trong vòng 150 năm qua. Họ Đậu (Fabaceae) được chia thành 3 phân họ như sau [9]: - Phân họ Vang (Caesalpinioideae) hay họ Vang (Caesalpiniaceae). - Phân họ Trinh nữ (Mimosoideae) hay họ Trinh nữ (Mimosaceae). - Phân họ Đậu (Faboideae hay Papilionoideae) hay họ Fabaceae nghĩa hẹp hay họ Papilionaceae. Các loài đa dạng tập trung nhiều trong các phân họ Trinh nữ (Mimosoideae) và phân họ Đậu (Faboideae), đây là họ thực vật có hoa lớn thứ ba, sau họ Phong lan và họ Cúc [5]. 1.1.2. Đặc điểm thực vật, phân bố, giá trị sử dụng của quả, hạt thực vật của 11 loài thực vật thuộc họ Đậu ở Việt Nam Họ Đậu phân bố ở hầu hết các nơi trên thế giới, tập trung chủ yếu ở vùng có khí hậu nhiệt đới và cận nhiệt đới. Cụ thể, chúng phân bố nhiều ở các quốc gia: Thái Lan, Campuchia, Myanma, Lào, Trung Cuốc, Đài Loan, Angola, Zambia, Hàn Cuốc, Nhật Bản, Nga, Đài Loan, Ấn Độ, Costa Rica, Mexico, Ecuador, Peru, Phillipin, Indonesia,
5 Singapo, Malaixia, Myanma, Campuchia, Tây Ban Nha, Úc [1, 10]… Còn ở Việt Nam, phân bố và công dụng của 11 loài thực vật thuộc họ Đậu nghiên cứu trong luận án được tìm hiểu ở bảng 1.1 như sau: Bảng 1.1. Đặc điểm thực vật, phân bố, giá trị sử dụng của 11 loài thực vật được nghiên cứu thuộc họ Đậu ở Việt Nam [1, 10, 11] Tên Phân bố địa lý Tên khoa TT thông Đặc điểm thực vật học Việt Nam Công dụng thường Qủa đầu to, dài 15 cm, rộng 6 Gỗ loại 1. - 9 cm, dày 2 - 3 cm, hóa gỗ Hạt non có mạnh khi già, màu nâu thẫm Gia Lai, Đắc thể ăn chứa từ 7 - 8 hạt, nằm ngang, Afzelia Lắc, Đồng Nai, được. Hạt hình trứng dài 25 - 30 mm, xylocarpa Ninh Thuận, cũng được 1 Cà te dày 18 - 24 mm, màu nâu (Kurz) Kon Tum, làm thuốc thẫm hay màu đen, gốc có áo Craib Khánh Hòa, sắc ngậm hạt cứng màu da cam. Hạt Tây Ninh chữa đau hình trụ có cạnh, vỏ hạt cứng răng và đau màu đen, dây rốn cứng màu dạ dày. vàng nhạt. Quả Đậu tương thẳng hoặc hơi cong, có chiều dài từ 2 tới Hạt làm 7 cm hoặc hơn. Quả có màu thực phẩm, sắc biến động từ vàng trắng ép lấy dầu. Glycine Cao Bằng, Hà Đậu tới vàng sẫm. Một quả chứa Thân, lá 2 soja Sieb. Giang, Lạng tương leo từ 1 tới 5 hạt, nhưng hầu hết làm thức ăn & Zucc. Sơn. các giống quả thường từ 2 gia súc đến 3 hạt. Hạt có nhiều hình hoặc phân dạng khác nhau: hình thận, bón. hình bầu dục, tròn dẹt...