Nghiên cứu tổng hợp dẫn xuất selen hóa từ pectin phân lập từ cây cúc quỳ tithonia diversifolia

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
KHOA HOÁ HỌC
----

NGUYỄN TRUNG ANH

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP DẪN XUẤT SELEN HÓA
TỪ PECTIN PHÂN LẬP TỪ CÂY CÚC QUỲ
TITHONIA DIVERSIFOLIA

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
CỬ NHÂN HÓA HỌC

Đà Nẵng – 2018


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
KHOA HOÁ HỌC

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP DẪN XUẤT SELEN HÓA
TỪ PECTIN PHÂN LẬP TỪ CÂY CÚC QUỲ
TITHONIA DIVERSIFOLIA

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
CỬ NHÂN HÓA HỌC

SVTH:

Nguyễn Trung Anh

LỚP :

14CHD

GVHD:

TS. Giang Thị Kim Liên

Đà Nẵng – 2018


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

KHOA HÓA

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Họ tên sinh viên:

NGUYỄN TRUNG ANH

Lớp:

14CHD

1. Tên đề tài
Nghiên cứu tổng hợp dẫn xuất selen hóa từ pectin phân lập từ cây cúc quỳ
Tithonia Diversifolia
2. Nguyên liệu, dụng cụ và thiết bị
- Nguyên liệu: Pectin phân lập từ cây cúc quỳ Tithonia Diversifolia.
- Dụng cụ, thiết bị: ống sinh hàn, bình cầu, cốc thủy tinh, bình định mức, ống
đong, pipet, giấy loc, máy bơm chân không, phễu, máy khuấy từ, …
3. Nội dung nghiên cứu
- Tổng hợp dẫn xuất selen hóa từ pectin phân lập từ cây cúc quỳ Tithonia
Diversifolia bằng con đường hóa học.
- Xác định phương án tối ưu (thay đổi khối lượng) để tổng hợp dẫn xuất selen hóa.
- Nghiên cứu cấu trúc cúa chất hữu cơ tổng hợp được bằng phương pháp phổ.
- Nghiên cứu hoạt tính chống oxi hóa và khả năng gây độc tế bào của dẫn xuất thu
được.
4. Giáo viên hướng dẫn: TS. Giang Thị Kim Liên
5. Ngày giao đề tài: 3/2017
6. Ngày hoàn thành: 3/2018


Chủ nhiệm khoa

Giáo viên hướng dẫn

PGS.TS. Lê Tự Hải

TS. Giang Thị Kim Liên

Sinh viên đã hoàn thành và nộp báo cáo cho khoa ngày

tháng

năm 2018.

Kết quả điểm đánh giá

Ngày

tháng

năm 2018

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành được đề tài tốt nghiệp này, em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến
TS. Giang Thị Kim Liên đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ , nhiệt tình và tạo điều kiện
thuận lợi cho em trong suốt thời gian làm khóa luận.
Em xin cảm ơn chị học viên cao học Bùi Vũ Thục Uyên đã giúp đỡ em rất
nhiều trong suốt quá trình thực hiện nghiên cứu.
Em xin được cảm ơn các thầy cô quản lí phòng thí nghiệm khoa Hóa đã tạo
điều kiện cho em sử dụng phòng thí nghiệm khi tham gia nghiên cứu.
Do lần đầu tham gia nghiên cứu thực nghiệm nên em cũng không thể tránh
khỏi các thiếu sót, em rất mong nhận được các ý kiến đóng góp của thầy cô để em
có thể hoàn thành tốt khóa luận tốt nghiệp.
Nghiên cứu này được tài trợ bởi Quỹ phát triển khoa học và công nghệ quốc
gia (NAFOSTED) trong đề tài mã số 106-NN.02-2013.49
Em xin chân thành cảm ơn!

Đà Nẵng, ngày 20 tháng 4 năm 2018
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Trung Anh


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
1.

Lí do chọn đề tài.............................................................................................1

2.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu..................................................................2

3.

Mục đích nghiên cứu......................................................................................2

4.

Phương pháp nghiên cứu ...............................................................................2
4.1. Phương pháp nghiên cứu lí thuyết ................................................................2
4.2. Phương pháp thực nghiệm ............................................................................2

5.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài .......................................................2
5.1. Ý nghĩa khoa học ...........................................................................................2

5.2. Ý nghĩa thực tiễn............................................................................................3

6.

Bố cục của đề tài ............................................................................................3

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ..................................................................4
1.1. Cây cúc quỳ ....................................................................................................4
1.1.1. Đặc điểm chung .........................................................................................4
1.1.2. Nguồn gốc và phân bố ...............................................................................5
1.1.3. Ứng dụng ...................................................................................................5
1.2. Pectin ..............................................................................................................6
1.2.1. Nguồn gốc ..................................................................................................6
1.2.2. Cấu tạo.......................................................................................................7
1.2.3. Tính chất đặc trưng ...................................................................................9
1.2.4. Ứng dụng .................................................................................................11
1.3. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước ..................................................12
1.3.1. Ngoài nước ..............................................................................................12
1.3.2. Trong nước ..............................................................................................13
CHƯƠNG 2. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..............14
2.1. Nguyên liệu ..................................................................................................14
2.2. Hóa chất và thiết bị ......................................................................................14
2.2.1. Hóa chất...................................................................................................14
2.2.2. Thiết bị, dụng cụ ......................................................................................14


2.3. Các phương pháp nghiên cứu ......................................................................15
2.3.1. Phương pháp tổng hợp hợp chất hữu cơ .................................................15
2.3.2. Phương pháp tinh chế ..............................................................................15
2.3.3. Phương pháp xác định cấu trúc hóa học của hợp chất hữu cơ ...............16

2.3.4. Phương pháp khảo sát hoạt tính gây độc tế bào .....................................21
2.4. Sơ đồ nghiên cứu .........................................................................................23
2.5. Quy trình tổng hợp .......................................................................................24
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ............................................................28
3.1. Cấu trúc của dẫn xuất Selen hóa ..................................................................28
3.1.1. Sắc kí thẩm thấu gel GPC của dẫn xuất selen hóa..................................28
3.1.2. Phổ hồng ngoại của dẫn xuất Selen hóa ..................................................30
3.1.3. Phổ khối lượng ESI-MS của dẫn xuất selen hóa .........................................32
3.2. Hoạt tính chống oxy hóa của pectin và dẫn xuất Selen hóa ........................34
3.3. Xác định khả năng gây độc tế bào ung thư của pectin và dẫn xuất Selen
hóa ..................................................................................................................36
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................37
Kết luận ..................................................................................................................37
Kiến nghị................................................................................................................37
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................38


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
AAS

: Phổ hấp thu nguyên tử (Atomic Absorption Spectrometry)

ESI

: Phương pháp phun mù điện tử (Electron Spray Ionization)

FT-IR

: Phổ kế hồng ngoại

GPC

: Sắc ký gel (Gel Permeation Chromatography)

Hela

: Ung thư cổ tử cung

HepG2

: Ung thư gan

IC50

: Nồng độ ức chế 50% (Inhibitory Concentration 50)

IR

: Phổ hồng ngoại (Infrared Spectrometry)

MCF7

: Ung thư vú

MKN7

: Tế bào ung thư dạ dày

MS

: Phổ khối lượng (Mass Spectrometry)

NCI

: Viện Ung thư Quốc Gia Hoa Kỳ (Nation Cancer Institue)

OD

: Mật độ quang học (Optical Density)

SRB

: Sulforhodamine B

TCA

: Axit trichloroaxetic

TDP

: Pectin phân lập từ cây cúc quỳ Tithonia Diversifolia

TDP-Se

: Dẫn xuất pectin selen hóa


DANH MỤC CÁC BẢNG
Số hiệu

Tên bảng

bảng

Trang

1.1.

Tác dụng của DE lên sự tạo gel

10

3.1.

Khối lượng phân tử của pectin và các dẫn suất Selen hóa

28

3.2.

Các phân mảnh chính trên phổ khối ESI-MS của các mẫu

33

pectin và pectin Selen hóa
3.3.

Hoạt tính gây độc tế bào ung thư MKN7 của các mẫu TDP
và TDP-Se

36


DANH MỤC CÁC HÌNH
Số hiệu

Tên hình

Trang

hình
1.1.

Cây hoa cúc quỳ

4

1.2.

D – Galacturonic acid

7

1.3.

Đơn vị cấu trúc của pectin

8

1.4.

Mô hình cấu tạo của pectin

8

1.5.

Công thức HM pectin

9

1.6.

Công thức LM pectin

9

2.1.

Pectin phân lập từ cây cúc quỳ Tithonia Diversifolia

14

2.2.

Qúa trình thẩm tách

16

2.3.

Sơ đồ minh họa họat động của hệ ESI-MS

16

2.4.

Mô hình hoạt động của máy đo quang phổ FT-IR

18

2.5.

Mô hình máy đo GPC

19

2.6.

Mô hình máy quang phổ AAS

20

2.7.

Quy trình tổng hợp dẫn xuất Selen hóa từ pectin

23

2.8.

Bộ thiết bị dùng để phân tán pectin

24

2.9.

Hỗn hợp thu được sau 16 giờ đun hồi lưu

25

2.10.

Dung dịch (pH=7) đã được tạo kết tủa bởi EtOH 96%

25


2.11.

Bắt đầu thẩm tách dung dịch trong vòng 48 giờ

26

2.12.

Hiện tưởng sau vài giờ thẩm tách

26

2.13.

Các dẫn xuất selen hóa

27

3.1.

Sắc kí đồ thẩm thấu gel - GPC của mẫu pectin

29

3.2

Sắc kí đồ thẩm thấu gel - GPC của mẫu dẫn xuất selen hóa

29

3.3.

Phổ FT-IR của TDP

30

3.4.

Phổ FT-IR của dẫn xuất pectin selen hóa TDP-Se 01

30

3.5.

Phổ FT-IR của dẫn xuất pectin selen hóa TDP-Se 02

31

3.6.

Phổ FT-IR của dẫn xuất pectin selen hóa TDP-Se 03

31

3.7.

Phổ ESI-MS của mẫu TDP

34

3.8.

Phổ ESI-MS của mẫu TDP-Se01

34

3.9.

Khả năng quét gốc hydroxyl tự do của pectin và các dẫn xuất

35

selen hóa


1

MỞ ĐẦU
1.

Lí do chọn đề tài
Khi đời sống con người ngày càng được nâng cao, những mầm mống bệnh tật

xuất hiện ngày càng đáng sợ, chúng ta càng quan tâm nhiều hơn đến vấn đề sức
khỏe. Thêm vào đó, ngành Hóa học phát triển càng mạnh mẽ đạt được những thành
tựu lớn lao, đặc biệt là trong nghiên cứu về hợp chất thiên nhiên. Nhằm tạo ra các
hợp chất có hoạt tính sinh học cao từ những nguồn nguyên liệu rẻ tiền, dễ kiếm với
mục đích là phòng và chữa bệnh.
Hiện nay các chất phụ gia thường được chiết xuất từ thiên nhiên nhằm bảo vệ
sức khỏe của con người. Trong đó, phải kể đến các chất phụ gia có nguồn gốc từ
polysaccharide. Nó được sử dụng rộng rãi trong thực phẩm như chất tạo độ đặc,
chất tạo gel , chất làm bền nhũ hóa, chất độn.
Pectin là một chất phụ gia đang có sự quan tâm nhất định bởi vì pectin được
xem là một trong những chất phụ gia an toàn và xuất hiện phổ biến nhất trong thực
phẩm. Pectin được tìm thấy trong rất nhiều loại thực vật như bã cam, chanh, táo, vỏ
xoài, vỏ - cùi bưởi, đu đủ, đậu bắp,... và đặc biệt gần đây đã có các nghiên cứu về
pectin được phân lập từ cây cúc quỳ. Tuy nhiên, các đề tài nghiên cứu đến các dẫn
xuất của pectin lại chưa nhiều mặc dù chúng được xem là các hợp chất vô hại, có
hoạt tính sinh học cao và có khả năng chống ung thư.
Mặt khác, selen một nguyên tố vi lượng đóng vai trò rất quan trọng trong cơ
thể con người. Nó có khả năng chống oxy hóa, đóng vai trò quan trọng trong quá
trình phân hủy và ngăn cản sự hình thành các gốc tự do trong cơ thể; làm chậm quá

trình lão hóa của cơ thể; giúp phòng ngừa ung thư tuyến tiền liệt, phổi, buồng trứng,
thực quản; có thể ngăn ngừa chứng xơ vữa động mạch, ngăn chặn quá trình vôi hóa
các động mạch do thừa vitamin D; làm sáng mắt do sự điều hòa quá trình sinh các
gốc tự do trong võng mạc, ngăn ngừa được bệnh đục thủy tinh thể; tăng khả năng
miễn dịch của cơ thể,... Nên việc kết hợp giữa selen và pectin là một phương án
hiệu quả để tạo ra được các hợp chất hữu cơ có hoạt tính sinh học cao.


2

Do vậy, từ các lí do trên, em chọn đề tài “Nghiên cứu tổng hợp dẫn xuất
selen hóa từ pectin phân lập từ cây cúc quỳ Tithonia Diversifolia.”
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

2.

Tổng hợp dẫn xuất selen hóa từ pectin được phân lập từ cây cúc quỳ Tithonia
Diversifolia.
Mục đích nghiên cứu

3.

- Thực nghiệm tổng hợp dẫn xuất selen hóa của pectin.
- Xác định phương án tối ưu (theo khối lượng) để tổng hợp.
- Nghiên cứu cấu trúc của chất tổng hợp được thông qua các phương pháp phổ hiện
đại như IR, MS, GPC.
- Nghiên cứu hoạt tính chống oxi hóa và khả năng gây độc tế bào của dẫn xuất thu
được.
4.

Phương pháp nghiên cứu

4.1. Phương pháp nghiên cứu lí thuyết
- Tìm hiểu, tổng hợp ở các tư liệu trong và ngoài nước đã được công bố liên quan
tới pectin và các dẫn xuất selen hóa từ pectin.
- Thu thập các thông tin về quy trình tổng hợp dẫn xuất selen hóa.
4.2. Phương pháp thực nghiệm
- Phương pháp hóa học: Tổng hợp dẫn xuất selen hóa từ pectin.
+ Phương pháp tổng hợp hợp chất hữu cơ.
+ Phương pháp đun hồi lưu cách cát.
- Phương pháp vật lí: xác định cấu trúc các hợp chất thu được.
+ Phương pháp quang phổ IR, MS, GPC.
- Phương pháp hóa sinh: xác định hàm lượng pectin trong dẫn xuất.
- Phương pháp sinh học: khảo sát hoạt tính gây độc tế bào.
5.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

5.1. Ý nghĩa khoa học
- Cung cấp những thông tin khoa học về thành phần hóa học và cấu tạo của dẫn xuất
selen hóa từ pectin.
- Cung cấp những thông tin, tư liệu làm cơ sở cho việc nghiên cứu sau này.


3

5.2. Ý nghĩa thực tiễn
- Góp phần khai thác và sử dụng hợp lí và hiệu quả dẫn xuất selen hóa từ pectin
trong ngành dược phẩm và y học.
6.

Bố cục của đề tài
Khóa luận gồm 40 trang được bố cục như sau:
Mở đầu

03 trang

Chương 1: Tổng quan

10 trang

Chương 2: Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu

14 trang

Chương 3: Kết quả và thảo luận

09 trang

Chương 4: Kết luận và kiến nghị

01 trang

Tài liệu tham khảo

03 trang


4

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1.

Cây cúc quỳ

1.1.1. Đặc điểm chung
Cây cúc quỳ còn có tên gọi khác là dã quỳ, sơn quỳ, quỳ dại, hướng dương
dại, hướng dương Mexico, cúc Nitobe. Nó có tên khoa học là Tithonia Diversifolia
và thuộc loài thực vật trong họ Cúc (Asteraceae) [32].
Cây cúc quỳ Tithonia Diversifolia là loại thảo mộc gỗ hoặc cây bụi mọng
nước cao từ 1.2m đến 3m, phụ thuộc vào từng khu vực, nó có thể là cây một năm
hay cây lâu năm. Thân có lông sát, mọc thẳng, phân thành nhiều cành. Lá dã quỳ có
màu xanh đậm, hình dáng lá cũng không có quá nhiều khác biệt so với lá của những
cây cúckhác, lá đối xứng, mép lá hình răng cưa, phiến lá nhẵn có một lớp lông nhỏ
bao phủ xung quanh. Gân lá hình chân vịt nổi lên ở mặt dưới mặt trên ta cũng nhìn
thấy khá rõ. Hoa dã quỳ mọc đơn, có khi mọc thành từng chùm nữa, những bông
hoa mang nét đẹp của cả hoa hướng dương và hoa cúc vàng nên trông nó thật tuyệt,
thật rực rỡ, óng ánh. Những cánh mỏng manh, vươn dài ra như đón lấy những thứ
tinh tú của đất trời, mỗi khi hoa dã quỳ nở bông hoa xòe rộng ra để lộ ra lớp nhị
vàng óng bên trong. Mỗi bông hoa có số lượng cánh không quá nhiều, chỉ từ 10-15
cánh [22], [24], [25], [33].

Hình 1.1. Cây cúc quỳ Tithonia Diversifolia


5

1.1.2. Nguồn gốc và phân bố
Người ta công nhận rằng dã quỳ là cây bản địa của khu vực Trung Mỹ hoặc
Mexico nên nó có tên gọi khác là hướng dương Mexico. Hiện nay dã quỳ phân bố

rộng khắp trong các khu vực cận nhiệt đới và nhiệt đới, chẳng hạn như Trung
Mỹ, Đông Nam Á và châu Phi.
Tại Việt Nam, dã quỳ đã được người Pháp đưa vào các đồn điền ở Lâm Đồng.
Nó được trồng khi đó để làm phân xanh cho các vườn cà phê, cao su. Nhờ hạt dễ
phát tán, cây dễ trồng nhờ giâm cành nên loài cây này dần dà chiếm lĩnh các nơi
hoang dại ở khắp Tây nguyên. Tên dã quỳ xuất hiện trên văn chương từ thập niên
1970, trước đó người ta gọi nó là sơn quỳ. Dã quỳ cũng đã được sử dụng làm biểu
tượng chính cho lễ hội hoa Đà Lạt tháng 12 năm 2005 [32].
1.1.3. Ứng dụng
Cây cúc quỳ đã được khai thác và sử dụng rất nhiều trong cuộc sống. Người ta
sử dụng cúc quỳ làm phân bón hữu cơ. Theo Lijzenga (1988), ở Tây Kenya, nó đã
được biết đến như một thành phần của hệ thống nông – lâm nghiệp vì trong cây
chiếm trung bình khoảng 3.5% N, 0.37% P, 4.1% K, đó là những thành phần cần
thiết để cải thiện độ màu mỡ của đất.
Phân lỏng dã quỳ hay còn gọi là “phân trà” là một nguồn nguyên liệu thiên
nhiên cung cấp cho cây trồng các chất dinh dưỡng trong quá tình phát triển. Nó kích
thích tăng trường và chất lượng của cây trồng bằng cách cung cấp nito cho cây,
thường được sử dụng trên rau, cũng có thể dùng cho ngô và cây trồng khác. Theo
Lijzenga M., dã quỳ là nguồn phân hữu cơ an toàn, dễ xử lý và sẽ không gây hại
đến sức khỏe con người.
Các nghiên cứu ứng dụng cúc quỳ làm thức ăn gia súc như dê ăn ngô khô
được phối trộn với ure bổ sung thêm lá dã quỳ (Wambui C.C, 2006), làm thức ăn bổ
sung cho lợn (Olayeni,2006), cho thỏ (R.O.Olabanji, 2007). Đây được xem như
nguồn thức ăn rẻ tiền, giúp giảm chi phí trong quá trình nuôi dưỡng gia súc.
Theo nghiên cứu của Calzada và Ciccio (1978), chiết xuất cúc quỳ bằng nước


6

nóng được sử dụng trong điều trị bệnh sốt rết tại Đài Loan, Mexico và Nigeria.

Nước sắc từ lá và thân cây được sử dụng để chữa bệnh viêm gan tại Đài Loan, rối
loạn tiêu hóa ở Kenya và Thái Lan (Johns et al, 1995). Ngoài ra, nó còn được sử
dụng điều trị bệnh sởi ở Cameroon (Kamdem et al, 1986), lá khô của cúc quỳ được
dùng trị vết thương bên ngoài ở Costa Rica (Kuo và Chen, 1997). Chất chiết xuất từ
các bộ phận khác của cúc quỳ đã được công bố là có khả năng kháng viêm
(Rungeler và cộng sự, 1998), giảm đau và kháng viêm (Owoyele và cộng sự, 2004),
kháng khuẩn (Bork và cộng sự, 1996).
Cúc quỳ được trồng ở ven các con sông, ven đường để chống ô nhiễm. Theo
Elizabeth Olivares và cộng sự (2004), các muối oxalate trong cúc quỳ trao đổi ion
với môi trường tạo phức chất với kim loại nhôm do đó ngăn ngừa tác dụng độc hại
của kim loại này. Nồng độ oxalate nhôm trong rễ cao hơn so với lá do quá trình hấp
thu diễn ra chủ yếu ở rễ thông qua phản ứng trao đổi ion, bên cạnh đó Ca, Fe, P
cũng được hấp thụ [31].
1.2.

Pectin

1.2.1. Nguồn gốc
Người ta biết đến pectin là một chất phụ gia trong thực phẩm, được sản xuất
thương mại dưới dạng bột màu trắng đến nâu nhạt, chủ yếu được chiết xuất từ trái
cây thuộc họ Citrus (Cam quýt) và được sử dụng trong thực phẩm như chất tạo gel,
đặc biệt là trong mứt và thạch rau câu. Nó cũng được sử dụng trong các món bánh
kẹo ngọt, thuốc men, như là một chất ổn định trong nước trái cây, sữa và như là một
nguồn chất xơ [32].
Pectin tồn tại phổ biến trong thực vật, là thành phần tham gia xây dựng cấu
trúc tế bào thực vật. Ở thực vật pectin thường có mặt trong củ quả, thân cây như là
táo, bưởi, cam, chanh, củ cải đường, cúc quỳ, lá sương sâm,…
Pectin đóng vai trò vận chuyển nước và lưu chất cho các trái cây đang trưởng
thành, duy trì hình dáng và sự vững chắc của trái cây. Tiền thân của pectin là
protopectin không tan trong nước và có nhiều trong mô trái cây còn xanh, quá trình

chín sẽ kèm theo sự thủy phân protopectin thành pectin. Sau đó kết hợp với sự


7

demetyl hóa dưới tác dụng của enzyme và sự depolymer hóa của pectin thành
pectate và cuối cùng là các loại đường hòa tan và acid.
Từ thời tiền sử chất pectin đã là thành phần trong khẩu phần ăn của con người.
Nhưng chỉ mới nửa thế kỷ trước ngành công nghệ thực phẩm mới nhận biết được
vai trò quan trọng của phụ gia pectin trong việc đa dạng hóa các sản phẩm thực
phẩm.
Trong công nghiệp, pectin được thu nhận từ dịch chiết của các nguyên liệu
thực vật thường là táo hay các quả có múi như: cam, quýt, bưởi,… Phần lớn các
quốc gia xem pectin là phụ gia quý và vô hại được sử dụng với liều lượng phụ thuộc
vào từng quy trình công nghệ [3].
1.2.2. Cấu tạo
Pectin thường không có khối lượng phân tử xác định mà phụ thuộc vào nguồn
nguyên liệu, phương pháp sản xuất và loại sản phẩm.
Phần tử đơn vị của pectin là acid D-galacturonic, chiều dài của chuỗi các acid
D-galacturonic có thể biến đổi từ vài đơn vị tới hàng trăm đơn vị acid Dgalacturonic.

Hình 1.2. D – Galacturonic acid
Các loại pectin tách từ các nguồn quả khác nhau thay đổi trong giới hạn rộng
tùy theo số phân tử acid polygalacturonic; ví dụ từ nguồn táo, mận thu được pectin
có phân tử lượng từ 25.000 ÷ 35.000, trong khi đó pectin lấy từ cam lại có phân tử


8

lượng đạt tới 50.000 [2].

Pectin là một polysaccharide dị thể, mạch thẳng, là dẫn xuất methyl và acid
pectic, cấu tạo từ sự liên kết giữa các mạch của phân tử acid D- Galacturonic
(C6 H10O7) liên kết với nhau bằng liên kết 1,4- glucoside, trong đó một số gốc acid
có chứa nhóm methoxyl (-OCH3) [2].

Hình 1.3. Đơn vị cấu trúc của pectin
Ngoài ra trong thành phần pectin còn có một số đường trung tính như
Rhamnose, Galactose, Arabinose và một số đường khác với hàm lượng ít hơn. Các
nhóm carboxyl (-COOH) có thể tồn tại tự do hoặc ở dạng liên kết ester với
methanol, acid acetic, acid phenolic hoặc ở dạng muối của Na+, K+,NH4+,… Ở
pectin amid hóa, một phần các gốc carboxyl trong phân tử pectin bị amid hóa tạo
thành các nhóm amid ( -CO=NH2) [20].

Hình 1.4. Mô hình cấu tạo của pectin


9

1.2.3. Tính chất đặc trưng
Pectin được đặc trưng bằng hai chỉ số, đó là chỉ số methoxyl (MI) và chỉ số
ester hóa (DE).
Chỉ số methoxyl (MI): biểu hiện methyl hóa, là phần trăm khối lượng nhóm
methoxyl (-OCH3) trên tổng khối lượng phân tử.
Sự methyl hóa hoàn toàn tương ứng với chỉ số methoxyl bằng 16,3% còn các
pectin tách ra từ thực vật thường có chỉ số methoxyl từ 10% đến 12%.
Chỉ số ester hóa (DE): thể hiện mức độ ester hóa của pectin, là tỉ lệ phần trăm về số
lượng của các gốc acid D- Galacturonic được ester hóa trên tổng số lượng acid DGalacturonic có trong phân tử.
Dựa vào hai chỉ số trên, người ta phân loại thành hai nhóm pectin:
+ HMP (High Methoxyl Pectin): Nhóm có chỉ số methoxyl cao (HMP): DE >50 %
hay MI > 7%. Chất này có thể làm tăng độ nhớt cho sản phẩm. Muốn tạo đông cần

phải có điều kiện pH = 3,1 – 3,4 và nồng độ đường trên 60 %.

Hình 1.5. Công thức HM pectin.
+ LMP (Low Methoxyl Pectin): Nhóm có chỉ số methoxyl thấp: DE < 50 % hay MI
< 7%. Được sản xuất bằng cách giảm nhóm methoxyl trong phân tử pectin. Pectin
methoxy thấp có thể tạo đông trong môi trường không có đường. Chúng thường
được dùng làm màng bao bọc các sản phẩm [28].

Hình 1.6. Công thức LM pectin.


10

Hai chỉ số trên cũng là yếu tố ảnh hưởng tới mức độ tạo gel của pectin _ một
đặc tính quang trọng nhất của pectin, được ứng dụng trong sản xuất bánh kẹo.
Tùy thuộc vào chỉ số methoxyl mà các kiểu kết hợp mà các kiểu kết hợp giữa
các nhóm hydroxyl của chuỗi polymethylgalacturonic sẽ khác nhau trong việc tạo
gel.
Khi pectin có chỉ số methoxyl cao, mức độ hydrat hóa có thêm giảm thấp, độ
tích điện sẽ hạ, các phân tử pectin liên kết nhau nhờ các cầu hydro giữa các nhóm
hydroxyl. Kiểu liên kết này không bền do đó các gel tạo thành sẽ mềm dẻo.
Khi chỉ số methoxyl thấp, có nghĩa là tỷ lệ các nhóm –COO- cao thì các liên
kết giữa những phân tử pectin sẽ là liên kết ion qua các ion hóa trị hai đặc biệt là
Ca2+. Có thể tạo gel khi dùng một lượng canxi dưới 0.1% miễn là chiều dài phân tử
pectin phải đạt mức độ nhất định. Khi đó, gel tạo thành ngay cả khi không cần thêm
đường và axit. Các gel này thường có tính chất đàn hồi.
Chiều dài của phân tử quyết định độ cứng của gel. Nếu phân tử pectin quá
ngắn thì nó sẽ không tạo được gel mặc dù sử dụng liều lượng cao. Nếu phân tử
pectin quá dài thì gel tạo thành quá cứng [7].

Bảng 1.1. Tác dụng của DE lên sự tạo gel

Điều kiện tạo gel
DE (%)
pH

Đường

Ion hóa trị II

Tốc độ tạo gel

>70

2,8 ÷ 3,

65

Không

Nhanh

50 ÷ 70

2,8 ÷ 3,4

65

Không

Chậm

<50

2,5 ÷ 6,5

0

Có

Nhanh


11

1.2.4. Ứng dụng
Trong công nghệ thực phẩm
Pectin là chất tạo đông tốt nhất được sử dụng để tạo ra cấu trúc gel cho thực
phẩm, chủ yếu là những thực phẩm có nguồn gốc từ rau quả. Nó có khả năng giữ
mùi tự nhiên trong kẹo đông hay các sản phẩm khác, không gây mùi vị lạ. HMP
dùng trong mứt trái cây và mứt đông, LMP thường được ứng dụng trong mứt trái
cây có hàm lượng chất khô tan < 55%, ví dụ như mứt trái cây không đường cho
người bị bệnh tiểu đường. Vì vậy, pectin được ứng dụng nhiều trong công nghiệp
bánh kẹo như: mứt quả, kẹo dẻo, lớp mặt bánh kem, bánh ngọt nhân hoa quả.
Pectin bổ sung hương vị trái cây cho các sản phẩm sữa chua. Cho pectin vào
sữa lên men với liều lượng vừa đủ, trộn đều để được dung dịch đồng nhất. Trong
yaourt trái cây, pectin tạo cấu trúc mịn, giúp phân bố đều các mẫu trái cây nhỏ trong
sữa và nó còn làm cho sản phẩm có bề mặt nhẵn bóng.
Việc sử dụng pectin trong các sản phẩm đồ uống rất phù hợp vì chúng có
cacbonhydrate tự nhiên năng lượng thấp và ổn định tính đục của sản phẩm.

Trong công nghệ dược phẩm
Pectin được dùng để chế biến thuốc uống, thuốc tiêm để cầm máu trước và sau
phẫu thuật răng hàm mặt, tai mũi họng, phụ khoa; chữa chảy máu đường tiêu hoá,
tiết niệu. Dung dịch pectin 5% được sử dụng như thuốc sát trùng H2O2 (nước oxy
già) trong phẫu thuật răng hàm mặt, tai mũi họng (không gây xót lại cầm máu tốt).
Thấm bông nhét vào chỗ răng để cầm máu. Trên thị trường hiện có dược phẩm
Hacmophobin (Đức) và Arhemapctin (Pháp) [3].
Trong Y khoa
Pectin là một loại chất xơ hòa tan trong nước, có tác dụng giảm cholesterol
trong máu bằng cách giảm lipoprotein mật độ thấp (LDL). Điều này sẽ giúp làm
giảm nguy cơ mắc bệnh xơ vữa động mạch và bệnh tim hiệu quả.
Pectin được xem như là một chất chống ung thư. Một nghiên cứu được công
bố trên tờ Glycobiogy của Mỹ năm ngoái đã chỉ ra pectin có thể làm chậm quá trình
phát triển của tế bào ung thư tuyến tiền liệt. Các nhà khoa học của trường Đại học


12

Georgia cũng phát hiện ra pectin có khả năng tiêu diệt đến 40% tế bào ung thư. Các
nghiên cứu này cũng chỉ ra tỉ lệ thành công khi sử dụng pectin trong việc điều trị
ung thư phổi và ung thư ruột kết [19].
Pectin có khả năng chống chất độc hại, có thể giúp loại trừ kim loại nặng như
thủy ngân ra khỏi cơ thể, giảm nhiệm vụ đào thải độc tố cho gan. Pectin như một
phương pháp phòng ngừa cá nhân đối với nguy cơ nhiễm độc chì [29]_một trong
những chất độc nguy hiểm nhất, nằm trong một nhóm nhiều các chất độc công
nghiệp, có thể gây ra nhiễm độc mãn tính do sự sử dụng rộng rãi trong một loạt các
ngành công nghiệp.
Bột pectin từ táo là nguồn chất chống oxy hóa tự nhiên, một lực lượng đẩy lùi
gốc tự do rất hiệu quả. Không những thế, báo cáo từ một nghiên cứu năm 2007 đã
cho thấy tác dụng của các chất chống oxy hóa có trong bột pectin cực kỳ bền và còn

hữu hiệu hơn theo thời gian. Chống lão hóa da chỉ mới là một khía cạnh trong công
dụng của bột pectin táo. Thành phần này còn có tác dụng thay thế lớp tế bào da đã
chết bằng các tế bào mới trẻ, khỏe. Theo các nhà nghiên cứu đến từ đại học Paris
Decartes thì bột pectin táo không chỉ tẩy đi lớp da chết mà còn thúc đẩy quá trình tái
tạo tế bào mới để thế chỗ. Nguồn cung cấp tế bào mới ổn định sẽ giữ cho làn da của
bạn được cung cấp đủ nước, có độ đàn hồi và nhìn thật rạng rỡ [27].
1.3.

Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

1.3.1. Ngoài nước
Selen là một trong các nguyên tố vi lượng có mặt ở hầu hết các mô và có ảnh
hưởng to lớn đến quá trình sinh lý, sinh hóa của cơ thể. Các nghiên cứu khẳng định
rằng việc cung cấp đầy đủ selen là điều kiện tiên quyết để có một cơ thể khỏe mạnh.
Nhiều nghiên cứu trước đã chỉ ra được một số chức năng của selen như là khả năng
chống oxy hóa, có vai trò quan trọng trong quá trình phân hủy và ngăn cản sự hình
thành các gốc tự do trong cơ thể; làm chậm quá trình lão hóa của tế bào nên cũng
làm chậm quá trình lão hóa của cơ thể; giúp phòng ngừa ung thư tuyến tiền liệt,
phổi, buồng trứng, thực quản; phân hủy các lipoperoxyd nên có thể ngăn ngừa
chứng xơ vữa động mạch, ngăn chặn quá trình vôi hóa các động mạch do thừa
vitamin D; làm sáng mắt do sự điều hòa quá trình sinh các gốc tự do trong võng


13

mạc, đảm bảo sự toàn vẹn của thủy tinh thể nên ngăn ngừa được bệnh đục thủy tinh
thể; tăng khả năng miễn dịch của cơ thể [30].
Do đó, việc selen hóa đã trở thành một phương án hiệu quả để tăng cường
các hoạt tính sinh học của polysaccharide như chống oxy hoá, chống ung thư, kháng
khuẩn, các hiệu ứng chống viêm [10], [14].

Trên thế giới có rất nhiều các đề tài nghiên cứu tổng hợp các dẫn xuất selen
hóa của các polysaccharide. Chẳng hạn như:
“Synthesis, characterization and antioxidant activity of selenium polysaccharide
from Cordyceps militaris” của các tác giả Zhen-Yuan Zhu và các cộng sự. Họ đã
nghiên cứu về hoạt tính chống oxi hóa của dẫn xuất selen- polysaccharide và kết
luận dẫn xuất này có thể là một thực phẩm chức năng, một chất chống oxi hóa và là
thành phần trong thực phẩm và dược phẩm [16].
“Optimization of Synthesis, Characterization and Cytotoxic Activity of SelenoCapparis spionosa L. Polysaccharide” của Ji Y-B, Dong F, Lang L và các cộng sự
khác [9]. Nghiên cứu đã công bố rằng dẫn xuất selen hóa thể hiện hoạt tính gây độc
tế bào trên dòng tế bào ung thư dạ dày người SGC-7901 theo cách thức phụ thuộc
liều lượng.
“Selenylation of Polysaccharide from the Sweet Potato and Evaluation of
Antioxidant, Antitumor, and Antidiabetic Activities, Journal of Agricultural and
Food Chemistry” Bo Yuan và các cộng sự đã nghiên cứu hoạt tính chống oxi hóa,
chống ung thư và chống tiểu đường của các dẫn xuất này. Kết quả cho thấy các dẫn
xuất selen có khả năng tăng hoạt tính của enzym chống oxy hóa, ức chế > 50% sự
tăng trưởng của khối u, giảm các yếu tố có hại trong thử nghiệm chống tiểu đường
[8].
1.3.2. Trong nước
Tại Việt Nam, năm 2016, trên Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ đã
đăng bài báo “Nghiên cứu khả năng hấp thu selen của nấm Ophiocordyceps
sinensis trong nuôi cấy lỏng” của tác giả Trần Minh Trang và cộng sự [5]. Tuy
nhiên cho đến nay, ở Việt Nam chưa có công bố nào liên quan đến việc tổng hợp
dẫn xuất seleno polysaccharide thông qua con đường hóa học.


14

CHƯƠNG 2. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1.

Nguyên liệu
Trong đề tài này, em sử dụng nguồn nguyên liệu là pectin đã được phân lập từ

cây cúc quỳ Tithonia Diversifolia. Mẫu cây cúc quỳ được thu hái tại tỉnh Gia Lai,
tiêu bản được lưu giữ tại Phòng Thí nghiệm trọng điểm Công nghệ lọc hóa dầu.
Kết quả phân lập và tinh chế pectin được kế thừa từ các nghiên cứu trước của
nhóm nghiên cứu.
Sau khi xử lí mẫu, ngâm chiết trong dung môi etanol, tiến hành phân tách
pectin. Quá trình tinh chế pectin bao gồm việc tách loại protein bằng phương pháp
Sevag. Các chất màu được tách loại bằng các chất hấp phụ như than hoạt tính, các
nhựa trao đổi ion. Pectin được tiếp tục được tinh chế qua màng thẩm tách.

Hình 2.1. Pectin phân lập từ cây cúc quỳ Tithonia Diversifolia
2.2.

Hóa chất và thiết bị

2.2.1. Hóa chất
Hóa chất vô cơ: HNO3 0.7% , H2SeO3, BaCl2, NaOH 1M, Na2SO4.
Dung môi hữu cơ: C2H5OH 96%.
2.2.2. Thiết bị, dụng cụ
Phổ hồng ngoại được đo trên máy FT-IR Affinity-1S SHIMADZU tại Bộ môn
Hóa vô cơ – Khoa Hóa học – Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội.
Phổ ESI-MS được ghi trên thiết bị khối phổ LTQ Orbitrap XLTM, Thermo
SCIENTIFIC kiểu ion hóa âm ta ̣i Khoa Hóa học – Trường Đại học Khoa học Tự