Tài liệu Nghiên cứu tổng hợp muối canxi hydroxycitrat từ axit hydroxycitric của vỏ quả bứa ở quảng ngãi

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KHOA HÓA -------  ------- Nghiên cứu tổng hợp muối Canxi hydroxycitrat từ axit hydroxycitric của vỏ quả Bứa ở Quảng Ngãi . KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN KHOA HỌC Sinh viên thực hiện : NGUYỄN THỊ TÂN Lớp : 08 – CHD Giáo viên hƣớng dẫn : GS.TS Đào Hùng Cƣờng ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐHSP CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc –lập – Tự do – Hạnh phúc Đà Nẵng 2012 KHO NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: NGUYỄN THỊ TÂN Lớp: 08 – CHD 1. Tên đề tài: Nghiên Cứu Tổng Hợp Muối Canxi Hydroxycitrat Từ Axit Hydroxycitric Của Vỏ Quả Bứa Ở Quảng Ngãi. 2. Nguyên liệu, dụng cụ, thiết bị: Vỏ quả Bứa, phễu Buchne, cốc thủy tinh 200ml, 500ml, bếp cách thủy, bình tam giác 250ml, than hoạt tính, cồn 960, cồn tuyệt đối. 3. Nội dung nghiên cứu: Nghiên cứu thành phần hóa học của vỏ quả Bứa, xác định một số chỉ tiêu hóa lý, xây dựng quy trình tổng hợp muối HCCa, khảo sát một số yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình tạo muối, kiểm tra sản phẩm tạo thành bằng phổ hồng ngoại (IR) và sắc ký lỏng cao áp (HPLC). 4. Giáo viên hƣớng dẫn: GS.TS Đào Hùng Cƣờng 5. Ngày giao đề tài: 02/07/2011 6. Ngày hoàn thành: 15/05/2012 Chủ nhiệm Khoa Giáo viên hƣớng dẫn Sinh viên đã hoàn thành và nộp báo cáo cho Khoa ngày 25 tháng 05 năm 2012 Kết quả điểm đánh giá Ngày tháng năm 2012 CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG LỜI CẢM ƠN Trong quá trình hoàn thành khóa luận tốt nghiệp, em đã nhận đƣợc sự giúp đỡ, hỗ trợ và tạo điều kiện về tài liệu, hóa chất, dụng cụ của rất nhiều thầy cô và anh chị. Em xin gởi lời cảm ơn đến các thầy cô trong Khoa Hóa, đặc biệt là sự hƣớng dẫn tận tình của GS.TS Đào Hùng Cƣờng, anh Nguyễn Thanh Hƣng – Học viên Cao Học cùng các anh chị tại phòng thí nghiệm phân tích môi trƣờng thuộc Trung tâm khí tƣợng thủy văn khu vực Trung Trung Bộ và Trung tâm đo lƣờng chất lƣợng số 02 Ngô Quyền đã giúp em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này. Đà Nẵng, tháng 05 năm 2012 MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa ........................................................................................................... i Trang nhiệm vụ khóa luận tốt nghiệp .......................................................................ii Lời cảm ơn .............................................................................................................iii Danh mục các bảng ................................................................................................ iv Danh mục các hình vẽ, đồ thị.................................................................................. iu MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1 Chƣơng 1 - TỔNG QUAN ..................................................................................... 3 1.1. CÂY BỨA, AXIT HYDROXY CITRIC (HCA) ............................................... 3 1.1.1. Đặc điểm, phân bố cây Bứa ........................................................................... 3 1.1.2. Hóa học của (-)-HCA..................................................................................... 8 1.1.3. Một vài lo ngại về (-)-HCA .......................................................................... 11 1.1.4. Tác dụng của HCA ...................................................................................... 14 1.1.5. Muối của HCA ............................................................................................ 14 Chƣơng 2 - NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU................. 18 2.1. NGUYÊN LIỆU ............................................................................................. 18 2.2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................... 18 2.2.1. Phƣơng pháp chiết tách ................................................................................ 18 2.2.2. Phƣơng pháp trọng lƣợng............................................................................. 18 2.2.3. Phƣơng pháp chuẩn độ axit – bazơ (TCVN 4589 – 88) ................................ 19 2.2.4. Phƣơng pháp xác định cấu trúc hoá học bằng quang phổ hồng ngoại (IR) .... 19 2.2.5. Phƣơng pháp sắc ký lỏng cao áp (HPLC) ..................................................... 20 2.2.6. Phƣơng pháp quang phổ hấp phụ nguyên tử (AAS) ..................................... 20 Chƣơng 3 - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .......................................................... 21 3.1. SƠ ĐỒ NGHIÊN CỨU................................................................................... 21 3.1.1. Sơ đồ nghiên cứu ......................................................................................... 21 3.1.2. Xử lý nguyên liệu ........................................................................................ 21 3.2. XÁC ĐỊNH ĐỘ ẨM, HÀM LƢỢNG TRO, THÀNH PHẦN KIM LOẠI TRONG VỎ QUẢ BỨA ............................................................................... 22 3.2.1. Xác định độ ẩm............................................................................................ 22 3.2.2. Xác định hàm lƣợng tro ............................................................................... 23 3.2.3. Xác định thành phần kim loại nặng .............................................................. 24 3.3. CHIẾT TÁCH AXIT HỮU CƠ ...................................................................... 25 3.3.1. Chuẩn bị mẫu............................................................................................... 25 3.3.2. Chiết tách axit hữu cơ .................................................................................. 25 3.3.3. Đánh giá cảm quan mẫu chiết ...................................................................... 27 3.4. KIỂM TRA SẢN PHẨM CHIẾT BẰNG PHƢƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ VÀ SẮC KÝ LỎNG CAO ÁP (HPLC) ................................................................ 27 3.4.1. Xác định tổng lƣợng axit trong mẫu chiết bằng phƣơng pháp chuẩn độ ....... 27 3.4.2. Xác định HCA trong mẫu chiết bằng sắc ký lỏng cao áp (HPLC) ................ 28 3.5. TỔNG HỢP MUỐI CANXI CỦA HCA ......................................................... 32 3.5.1. Quy trình ..................................................................................................... 32 3.5.2. Khảo sát ảnh hƣởng của pH đến quá trình chuyển hoá tạo muối HCCa ........ 33 3.5.3. Khảo sát theo thể tích................................................................................... 34 3.5.4. Khảo sát theo thời gian ................................................................................ 35 3.5.5. Kiểm tra sản phẩm muối HCCa bằng phổ hồng ngoại (IR) .......................... 36 3.5.6. Kiểm tra sản phẩm muối HCCa bằng sắc ký lỏng cao áp (HPLC) ................ 37 3.5.7. Xác định hàm lƣợng Canxi trong sản phẩm muối HCCa .............................. 38 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................. 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 40 DANH MỤC CÁC BẢNG Tên bảng TT Trang 1.1 So sánh tính chất vật lý của HCA, Lacton từ Garcinia và Hibiscus 10 1.2 Mô tả đặc điểm của HCA 10 3.1 Kết quả xác định độ ẩm trong vỏ quả Bứa 23 3.2 Kết quả xác định tỉ lệ tro trong vỏ quả Bứa sấy khô 24 3.3 Kết quả xác định thành phần kim loại nặng trong vỏ quả Bứa 25 3.4 Kết quả xác định tổng lƣợng axit trong vỏ quả Bứa 27 3.5 Kết quả xác định axit hữu cơ trong vỏ quả Bứa bằng HPLC 31 3.6 Kết quả khảo sát sự phụ thuộc của khối lƣợng muối thu đƣợc vào pH 34 3.7 3.8 3.9 Kết quả khảo sát sự phụ thuộc của khối lƣợng muối thu đƣợc vào thể tích axit Kết quả khảo sát sự phụ thuộc của khối lƣợng muối thu đƣợc vào thời gian khuấy trộn Kết quả diện tích pic trên phổ HPLC của sản phẩm muối HCCa 3.10 Kết quả xác định hàm lƣợng Canxi trong muối HCCa bằng AAS 35 36 38 38 DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ, HÌNH VẼ Tên đồ thị, hình vẽ TT Trang 1.1 Quả Bứa 4 1.2 Cây bứa nhà 6 1.3 Quả tai chua 7 1.4 Cấu trúc đồng phân của axit hydroxy citric 9 1.5 Cấu trúc của axit hydroxy citric lacton 9 1.6 Cấu trúc các muối tiêu biểu của HCA 15 2.1 Quả Bứa 18 3.1 Mẫu vỏ quả Bứa khô cắt nhỏ 22 3.2 Mẫu vỏ quả Bứa khô dạng bột mịn 22 3.3 Nồi áp suất 26 3.4 Dịch chiết chƣa tẩy màu 26 3.5 Dịch chiết đã tẩy màu 26 3.6 Dịch chiết sau khi cô đặc 26 3.7 Kết tủa pectin 26 3.8 Dịch chiết HCA 27 3.9 Đƣờng chuẩn HCA 30 3.10 Đƣờng chuẩn axit citric 30 3.11 Sắc kí đồ mẫu axit HCA và axit citric chuẩn 31 3.12 Sắc ký đồ mẫu vỏ quả Bứa khô chiết trong nƣớc 31 3.13 Muối HCCa tạo thành 33 3.14 Muối HCCa đã sấy khô 33 3.15 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của khối lƣợng muối thu đƣợc vào pH 34 3.16 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của khối lƣợng muối vào thể tích axit 35 3.17 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của khối lƣợng muối vào thời gian 36 3.18 Phổ IR của HCCa chuẩn 37 3.19 Phổ IR của muối HCCa 37 3.20 Sắc kí đồ của HCA chuẩn 37 3.21 Sắc kí đồ của muối HCCa 37 1 MỞ ĐẦU Theo Tổ chức Y tế thế giới, hiện nay dƣ cân và béo phì là đề tài mà ngành y đang quan tâm nhất là đối với các nƣớc phát triển và đang phát triển. Hội nghị quốc tế lần thứ VIII về béo phì họp tại Paris ngày 01/09/1998 nhận định rằng bệnh béo phì đã trở thành đại dịch toàn cầu, là vấn đề lớn đang đe dọa sức khoẻ cộng đồng. Số liệu thống kê gần đây của Tổ chức Y tế thế giới cho thấy số ngƣời béo phì đang gia tăng một cách đáng báo động với hơn 1,5 tỉ ngƣời toàn cầu. Một nghiên cứu về dịch tễ học vừa đƣợc tiến hành tại 30 quốc gia ở châu Âu đã chỉ ra rằng béo phì là yếu tố hàng đầu làm tăng nguy cơ ung thƣ. Béo phì có khả năng trở thành tác nhân gây tử vong số 1 ở Mỹ cao hơn cả thuốc lá. Ở Việt nam, theo các nghiên cứu gần đây thì dƣ cân, béo phì đang có xu hƣớng gia tăng. Tỉ lệ thừa cân, béo phì ở ngƣời trƣởng thành (25 – 64 tuổi) tại Việt Nam đã lên đến 16,8%, tức cứ 100 ngƣời có 17 ngƣời béo phì. Bệnh béo phì không chỉ ảnh hƣởng đến lao động, sinh hoạt, thẫm mỹ mà còn nguy hại nhất định đến sức khoẻ. Ngƣời trung niên và lớn tuổi béo phì sẽ dễ mắc các bệnh nhƣ: huyết áp cao, bệnh mạch vành, tiểu đƣờng, bệnh Gout, tai biến mạch não, sỏi túi mật vv… Cũng theo tài liệu điều tra của Trung Quốc, trong số 153 bệnh nhân động mạch vành thì có 120 ca cân nặng quá tiêu chuẩn 10% chiếm tỉ lệ 78,4% và 77 ca mắc bệnh béo phì chiếm tỉ lệ 50,3%. Và trong số 503 ca béo phì thì có đến 22,3% huyết áp trên 160/95 mmHg. Béo phì là bệnh do mỡ tích luỹ quá nhiều trong cơ thể. Khi chất dinh dƣỡng dƣ thừa sẽ chuyển hoá thành mỡ tích tụ trong cơ thể khiến cho mỡ nhiều lên làm thay đổi chức năng sinh lý, sinh hoá của cơ thể. HCA đƣợc chiết từ vỏ quả Bứa có tác dụng ngăn chặn quá trình tích lũy mỡ, kìm hãm quá trình chuyển hóa lƣợng đƣờng thừa trong cơ thể thành mỡ, giúp ngăn chặn quá trình béo phì. Đặc biệt, HCA đạt hiệu quả đối với những ngƣời dƣ cân có chế độ ăn quá nhiều bột đƣờng. Ngoài ra, HCA còn làm giảm các loại mỡ xấu nhƣ: tryglixerit, CDL cholesterol, cholesterol toàn phần và tăng HDL cholesterol là loại mỡ có tác dụng bảo vệ tim 2 mạch. Bên cạnh đó, HCA làm tăng nồng độ serotonin có vai trò kiểm soát sự thèm ăn, làm tăng quá trình tổ hợp glycogen và tăng độ oxi hóa, đốt cháy mỡ thừa… Dạng lỏng tự do của HCA có xu hƣớng không ổn định, dễ bị lacton hóa nên việc tổng hợp muối đi từ HCA đã đƣợc nghiên cứu nhằm làm tăng sự ổn định và hoạt tính sinh học của HCA. Lowenstein mô tả các muối của HCA dựa trên các kim loại kiềm, kiềm thổ nhƣ: kali, natri, canxi… Muối Canxi (-)-hydroxycitrat có hoạt tính sinh học của HCA. Canxi là loại khoáng chất quan trọng cần thiết cho sự phát triển vững chắc của răng và xƣơng. Canxi giữ vai trò là chất truyền dẫn thông tin và nó tham gia vào hầu hết các hoạt động của cơ thể và của tế bào. Lƣợng canxi trên trái đất tuy rất nhiều nhƣng con ngƣời chỉ có thể hấp thụ nó qua con đƣờng ăn uống. Những ngƣời béo phì do hấp thụ quá nhiều chất béo và chất đạm dẫn đến axit béo kết hợp với canxi có trong thức ăn cung cấp hằng ngày làm cho lƣợng canxi thất thoát nhiều. Mặt khác, muối canxi của HCA thƣờng kém hấp thụ từ đƣờng tiêu hóa vì chúng kém hòa tan trong nƣớc. Do đó ứng dụng hạn chế của nó đƣợc sử dụng trong các loại nƣớc uống, kem, kẹo, thực phẩm…Nhƣ vậy, ngoài hiệu quả giảm cân thì muối Canxi (-)-hydroxycitrat còn giúp bổ sung lƣợng canxi cần thiết cho sự phát triển của cơ thể. Ở Mỹ, Hydrotrim là sản phẩm độc quyền đƣợc điều chế từ muối Canxi của HCA có hiệu quả cao trong việc điều trị giảm cân đƣợc ngƣời tiêu dùng rất ƣa chuộng. Với những lý do trên mà em chọn đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp muối Canxi hydroxycitrat từ axit hydroxycitric của vỏ quả Bứa ở Quảng Ngãi”. 3 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1. CÂY BỨA, AXIT HYDROXY CITRIC (HCA) 1.1.1. Đặc điểm, phân bố cây Bứa Bộ chè Theales. Bộ 2 lá mầm thuộc phân lớp sổ Dilleniiae. Lá đơn có khi lá kép, hoa thƣờng cánh phân, nhiều nhị, đài xếp xoắn ốc sát nhau [3]. Bộ chè gồm có 19 họ, ở nƣớc ta có 8 họ trong đó có 2 họ quan trọng nhất là họ Chè và họ Măng cụt. Họ Chè gồm những cây gỗ hay cây bụi, lá mọc cách, đơn nguyên và không có lá kèm. Hoa lƣỡng tính, mọc đơn độc, nhị nhiều. Quả có một hay nhiều hạt, không có nội nhũ, phôi lớn. Họ Chè có 29 giống và khoảng 550 loài phân bố chủ yếu ở các nƣớc nhiệt đới và cận nhiệt đới đặc biệt là ở phía Đông và Đông Nam Á. Họ Măng cụt Guttiferae còn gọi là họ Bứa Clusiaceae thuộc bộ Chè. Cây gỗ có mủ vàng, cành nhỏ mọc thành nhiều tầng. Lá đơn mọc đối, không có lá kèm. Phiến lá dày, mép nguyên gân bên nhiều, nhỏ không nổi rõ. Hoa thƣờng đơn tính hoặc tạp tính tức là hoa đực và hoa lƣỡng tính cùng gốc, bầu trên. Quả thịt hay quả hạch thƣờng có đài ở gốc. Họ Măng cụt gồm 14 giống và hơn 350 loài phân bố trong giới hạn các nƣớc nhiệt đới ẩm. Ở Việt Nam có 5 giống, 41 loài [5]. Bứa mọi – Garcinia harmandii Pierre, thuộc họ bứa – Clusiaceae là loài đặc hữu và sống phổ biến ở Việt Nam, Campuchia và Nam Lào. Quả loại này có nạc ngon, mùi thơm, vị ngọt, ăn đƣợc. Vỏ chát đƣợc ngƣời Campuchia dùng ăn với trầu hoặc dùng phối hợp với nhiều vị thuốc khác trị ỉa chảy. 1.1.1.1. Bứa [2], [6] Bứa, bứa lá tròn dài – Garcinia oblongifolia Champ. Ex Benth., thuộc họ Măng cụt – Clusiaceae. Mô tả: Cây gỗ thƣờng xanh cao 6–7 m. Cành non thƣờng vuông, xòe ngang và rủ xuống. Lá hình thuẩn, hơi dài, đuôi nhọn, chóp dài, mép nguyên, nhẵn bóng, 4 có nhiều điểm mờ. Hoa đực mọc thành cụm 3–5 hoa ở nách lá, 4 lá đài và 5 cánh hoa, 20 nhị có chỉ nhị ngắn. Hoa lƣỡng tính có lá đài và cánh hoa nhƣ ở hoa đực, màu hơi vàng hoặc trắng; bầu 4 (6–10) ô, hình cầu, vòi ngắn. Quả mọng mang đài tồn tại; vỏ quả dày, có khía múi, khi chín màu vàng, phía trong hơi đỏ chứa 6–10 hạt, có nhiều múi mọng nƣớc ăn đƣợc (hình 1.1). Hình 1.1: Quả Bứa Bộ phận dùng: Vỏ Cortex Garciniae Nơi sống và thu hái: Cây mọc hoang trong rừng thứ sinh của các tỉnh từ Hà Tuyên, Vĩnh Phú đến Quảng Nam – Đà Nẵng, thƣờng đƣợc trồng lấy lá tƣơi và quả nấu canh chua, thu hái vỏ quanh năm, cạo bỏ lớp vỏ ngoài, thái nhỏ, phơi khô. Tính vị, tác dụng: Vỏ có tính săn da, hơi đắng, mát, hơi độc, có tác dụng tiêu viêm, hạ nhiệt, làm săn da, hàn vết thƣơng. Lá có vị chua, thƣờng đƣợc dùng nấu canh chua, hạt có áo hạt chua, ăn đƣợc. Vỏ thƣờng dùng trị: loét dạ dày, loét tá tràng, viêm dạ dày ruột, kém tiêu hóa, viêm miệng, bệnh cặn răng, ho ra máu. Dùng ngoài trị bỏng, mụn nhọt, eczema, dị ứng mẫn ngứa, rút các vết đạn đâm vào thịt. Liều dùng 20–30 g dạng thuốc sắc, dùng ngoài giã vỏ tƣơi đắp, nhựa dùng trị bỏng. Đơn thuốc: - Viêm dạ dày ruột, kém tiêu hóa: Vỏ cây Bứa sắc rồi cô đặc lấy 50%, hằng ngày uống 30ml. - Bỏng: Nhựa Bứa pha dầu làm thành cao lỏng, bôi ngày 1–2 lần. 1.1.1.2. Bứa mọi [2], [6] Bứa mọi – Garcinia harmandii Pierre, thuộc họ Bứa – Clusiaceae. 5 Mô tả: Cây gỗ cao 6–10 m, phân nhánh nhiều từ gốc, có vỏ vàng. Lá thuôn, hình trứng, có mũi nhọn ở đầu. Hoa màu vàng, quả có đƣờng kính 10–20 mm, màu tía, hơi dẹp giữa các hạt. Bộ phận dùng: Vỏ Cortex Garciniae Nơi sống và thu hái: Loài đặc hữu và sống phổ biến ở phía Nam Việt Nam, Campuchia và Lào. Ở nƣớc ta cây mọc hoang trong rừng ở độ cao thấp, từ Khánh Hòa tới Đồng Nai, Tây Ninh. Công dụng: Quả có nạc ngon, mùi thơm, vị ngọt, ăn đƣợc. Vỏ chát đƣợc ngƣời Campuchia dùng ăn với trầu hoặc dùng phối hợp với nhiều vị thuốc khác trị ỉa chảy. 1.1.1.3. Bứa mủ vàng [2], [6] Bứa mủ vàng – Garcinia xanthochymus Hook.f.ex J. Anderson, thuộc họ Bứa – Clusiaceae Mô tả: Cây gỗ lớn, nhánh non vuông. Lá có phiến thuôn, to, dài đến 30 cm. Hoa ở nách lá già, rộng cỡ 1 cm, hoa đực có 5 lá đài, nhị lép, quả tròn to, hạt từ 1–5. Bộ phận dùng: Lá, thân, nhựa, mủ và quả – Folium, Caulis, Latex et Fructus Garciniae Xanthochymi. Nơi sống và thu hái: Loài này phân bố ở Ấn Độ, Nepan, Trung Quốc và Việt Nam. Ở nƣớc ta cây mọc nhiều ở rừng miền Nam. Tính vị, tác dụng: Lá, thân, mủ có vị đắng, chua, tính mát có tác dụng sát trùng. Quả giải nhiệt, lợi mật. Công dụng: Ở Ấn Độ, quả đƣợc dùng nhƣ quả loài Garcinia indica Chois làm thuốc chống bệnh scorbut. Ở Trung Quốc, để trị đĩa vào mũi ngƣời ta lấy mủ tƣơi với liều lƣợng thích hợp nhỏ vào xoang mũi, đĩa sẽ bò ra. 1.1.1.4. Bứa nhà [2], [6] Bứa nhà – Garcinia cochinchinensis Choisy, thuộc họ măng cụt – Clusiaceae. Mô tả: Cây cao 10–15m, vỏ ngoài màu đen, phía trong màu vàng. Lá thuôn nhọn ở gốc (hình 1.2), dài 8–5cm. Hoa đực 1–5, mọc thành chùm ở nách lá, có nhiều nhị, hoa lƣỡng tính, không cuống. Quả cao 5cm, hình trứng, vỏ quả nạc, có cơm hơi đỏ bao quanh hạt. 6 Hình 1.2: Cây bứa nhà Bộ phận dùng: Vỏ, lá, quả Cortex, Folium et Fructus Garciniae. Nơi sống và thu hái: Cây mọc chủ yếu ở rừng thƣa, từ Quảng Trị trở vào, thƣờng đƣợc trồng để thu hái vỏ, lá quanh năm. Tính vị, tác dụng: Vỏ chát có tác dụng làm săn da. Lá và quả giải nhiệt. Công dụng: Lá và vỏ quả thƣờng dùng nấu canh chua. Quả chín ăn giải khát, áo hạt có vị chua ngọt. Vỏ thƣờng dùng trị dị ứng mẫn ngứa và bệnh ngoài da. Lá giã nát đắp trị sâu quảng. Búp non nhai ăn chữa động thai. 1.1.1.5. Tai chua [6], [11] Tai chua – tên khoa học là Garcinia pedunculata Roxb. Cây nhỏ, mọc thẳng, thân thƣờng có nhiều u lồi. Cành nhiều và mảnh, thƣờng nằm ngang, đầu hơi rủ xuống dƣới. Lá hình trứng ngƣợc, đầu lá tù, đuôi lá hình nêm. Hoa lƣỡng tính đơn lẻ hay tụ thành 2–3 mọc ở nách lá. Quả mập hình cầu dẹt, trên có những múi nổi rõ (hình 1.3). Mọc hoang tại nhiều khu rừng miền Bắc nƣớc ta, nhiều nhất ở Phú Thọ, Yên Bái, Lào Cai, Cao Bằng, Lạng Sơn. Một số vùng, ngƣời ta trồng ven đƣờng làng để lấy quả ăn và dùng trong công nghệ. Mùa hoa vào các tháng 3–4, mùa quả vào tháng 7–8. Quả thƣờng hái về bỏ hạt, thái thành từng miếng mỏng phơi hay sấy khô, có màu nâu đen nhạt hơi mềm. Trong dân gian tai chua chủ yếu dùng để nấu canh chua. Một số nơi ngƣời ta sắc uống để chữa sốt, khát nƣớc. Trƣớc khi chƣa có axit citric tổng hợp ngƣời ta xem tai chua là axit citric thiên nhiên đáng quý để làm chất cắn màu trong nhuộm 7 vải, lụa, nhuộm cói đang chiếu và do tính axit nhẹ nên tai chua còn đƣợc sử dụng trong việc làm bóng các loại vàng bạc. Hình 1.3: Quả tai chua 1.1.1.6. Garcinia cambogia [11] Loại cây có kích thƣớc nhỏ hoặc trung bình với các nhánh mọc tròn đối xứng. Lá có màu xanh đậm và bóng, hình elip dạng trứng ngƣợc, dài từ 5–12 cm và rộng từ 2–7 cm. Cây thƣờng tìm thấy tại các cánh rừng thƣờng xanh phía tây Ghats, từ phía nam của Konkan đến Travancore Ấn Độ. Hạt của Garcinia cambogia chứa 31% dầu béo có thể ăn đƣợc. Quả của Garcinia cambogia có nhiều axit có thể ăn sống. Nƣớc sắc của vỏ quả có thể chữa bệnh thấp khớp và bệnh đau đƣờng ruột. Nó cũng đƣợc sử dụng làm thuốc thú y để rửa các bệnh ở mồm gia súc. Tại Ceylon – Ấn Độ vỏ khô của Garcinia cambogia đƣợc sử dụng trong muối cá. Vỏ quả khô rất có giá trị, nó đƣợc sử dụng nhƣ là gia vị tạo mùi trong cari để thay thế me hoặc chanh. 1.1.1.7. Garcinia indica [11] Là cây thƣờng xanh mảnh khảnh với các cành rủ xuống. Lá hình trứng hoặc hình thun ngọn giáo, màu xanh đậm ở trên và màu xanh nhạt ở dƣới. Quả có hình cầu, có màu tím đậm khi chín và đƣợc bao quanh từ 5–8 hạt lớn. Cây đƣợc tìm thấy tại rừng thƣa nhiệt đới của Western Ghats, từ phía nam của Konkan đến Mysore, Coorg và Wynaad Ấn Độ. Hạt có dầu ăn đƣợc. 8 Quả của Garcinia indica có mùi hƣơng dễ chịu và có vị chua ngọt. Nó đƣợc sử dụng làm hƣơng vị chua trong nấu cari, làm siro trong mùa nóng. Quả của nó cũng có thể chữa giun sán, bệnh trĩ, bệnh lỵ, khối u, vết thƣơng, bệnh đau tim. 1.1.1.8. Garcinia atroViridis [11] Cây phong nhã có kích thƣớc trung bình, cao 9–15 m, tìm thấy ở đông bắc quận Assam Ấn Độ. Lá dài 15–23 cm, dày, nhẵn, mũi nhọn. Quả màu vàng cam, gần giống hình cầu, vỏ có các đƣờng rãnh sâu, cơm màu trắng đục với các hạt bao quanh. Vỏ quả của Garcinia atroViridis chứa nhiều axit và có thể ăn sống. Tại Malay Ấn Độ, vỏ quả gần chín đƣợc phơi khô để nấu cari và làm gia vị kho cá. Quả này cũng đƣợc sử dụng làm thuốc nhuộm trong nhuộm tơ lụa. Nƣớc sắc từ quả và rễ đƣợc sử dụng để chữa bệnh đau tai. 1.1.2. Hóa học của (-)-HCA [11]  Sự khám phá (-)-HCA: Lewis và Neelakantan đã chiết axit chủ yếu trong vỏ quả G. cambogia và xác định (-)-HCA là chất chính và đƣợc nghiên cứu bằng phƣơng pháp quang phổ. Sự xác định và tách axit HCA bằng giấy Whatman No.1 đƣợc thực hiện bằng cách sử dụng n–butanol/axit acetic/nƣớc với tỉ lệ 4:1:5 và n–propanol/axit focmic/nƣớc với tỉ lệ 4:1:5. Các vạch đƣợc xác định bằng phun metavanadate 5%. Xà phòng hóa axit bằng cách trộn lƣợng kiềm dƣ và cho đi qua cột nhựa trao đổi ion, kết quả rửa cho thấy chỉ có vạch có giá trị thấp tƣơng ứng với (-)-HCA tự do. Trong nồng độ nƣớc rửa cũng còn có vạch cao hơn đó chính là lacton. Nƣớc chiết từ quả cho thấy có 2 vạch axit nổi trội trong sắc ký với 2 hệ dung môi khác nhau. Trong trƣờng hợp chuẩn độ dịch chiết này bằng kiềm, sử dụng phenolphtalein làm chất chỉ thị thu đƣợc 2 điểm tới hạn khác nhau, trong môi trƣờng lạnh và sau đó đun nóng đó là đặc điểm của lacton. Nhƣ vậy 2 vạch trong sắc ký là của axit  – hydroxy và lacton của nó chứ không phải là của axit tactaric hoặc axit citric. 9  Hóa học lập thể: Axit hydroxy citric (axit 1,2 – dihydroxy propan – 1,2,3 – tricacboxylic) có 2 trung tâm bất đối. Vì vậy có thể tồn tại 2 cặp đồng phân lập thể hoặc 4 đồng phân khác nhau (hình 1.4) COOH COOH H C OH COOH HOOC C OH COOH H C COOH HO C H HO C H C H H Axit (-)- hydroxy citric (I) Axit (+)- hydroxy citric (II) COOH COOH HO C H HOOC C OH H C COOH H C OH HO C COOH H C COOH H H Axit (+)- allo-hydroxy citric (III) Axit (-)- allo-hydroxy citric (IV) Hình 1.4: Cấu trúc đồng phân của axit hydroxy citric Martius và Maue đã tổng hợp thành công 4 đồng phân lập thể của hydroxy citric. Cấu hình chính xác của lacton axit hydroxy citric, axit hibiscus và axit garcinia đã đƣợc xác định lần lƣợt là axit (2S, 3R) – và (2S, 3S) – 2 – hydroxy citric – 2,5 – lacton (hình 1.5). COOH COOH C C HO C O H C H COOH C O H Axit (-)-hy droxy citric lacton O H HOOC C OH H C C O H Axit (+)-allo-hy droxy citric lacton Hình 1.5: Cấu trúc của axit hydroxy citric lacton 10  Tính chất của (-)-HCA và Lacton Tính chất vật lý của (-)-HCA và lacton (hình 1.4) từ Garcinia và Hibiscus đƣợc giới thiệu tại bảng 1.1 dƣới đây. Bảng 1. 1: So sánh tính chất vật lý của HCA, Lacton từ Garcinia và Hibiscus Garcinia Tính chất Axit tự do Hình dạng tinh thể Hút ẩm Lacton Axit tự do Hình kim Yếu Tan tốt trong rƣợu và nƣớc, trung bình trong ete Tính tan Metavandate spray (5%) mp (0C) []20 D (độ) Butanol/axit formic/H2O Propanol/axit acetic/H2O Hibiscus Màu vàng Màu da cam hơi đỏ Lacton Hình kim Tốt Tan tốt trong rƣợu và nƣớc, tan yếu trong ete Màu vàng Màu vàng -20 178 100 122 183 31 0,24 0,42 0,15 0,39 0,26 0,36 0,35 0,26 Mô tả đặc trƣng cơ bản và tính chất của HCA đƣợc tóm tắt trong bảng 1.2. Bảng 1. 2 : Mô tả đặc điểm của HCA Nguồn thực vật Họ thực vật Garcinia cambogia Họ Bứa (họ măng cụt), Guttiferae Axit (-)-hydroxy citric; axit 1,2-dihydroxy-1,2,3-propan Các tên gọi khác nhau tricacboxylic; axit Garcinia; axit 1,2-dihydroxy propan1,2,3-tricacboxylic CAS No. 27750 – 10 – 3 [(-)-HCA] Công thức phân tử C6H8O8 [(-)-HCA] Khối lƣợng 208 [(-)-HCA]208 phân tử 208 [(-)-HCA] Trạng thái vật lý Bột, không sơ sợi Màu Kem, trắng Mùi Không mùi Vị Vị chua axit Lƣu giữ Trong lọ chịu đƣợc hơi ẩm, không khí, ánh sáng. 11 1.1.3. Một vài lo ngại về (-)-HCA [11] Những nghiên cứu trên động vật đã chỉ ra rằng HCA không độc hại hơn bản thân axit citric, chất có mặt trong hầu hết các thức ăn, thêm vào việc nó là hợp chất tế bào thƣờng. Do đó, HCA cũng là một thành phần của sản phẩm tự nhiên, các sản phẩm đã đƣợc sử dụng ở Ấn độ trong việc nấu nƣớng cũng nhƣ làm thuốc. Clouatre và Roesnbaum đã chỉ ra rằng HCA có độc tính thấp. Ví dụ, các nghiên cứu độc tính gần đây đƣợc thực hiện bởi phòng nghiên cứu Wil ở Ashland, OH, chỉ ra rằng 5000 mg/kg trọng lƣợng cơ thể của (-)-HCA không hề dẫn đến chết ngƣời hay các triệu chứng ngộ độc trong các con vật đƣợc thí nghiệm. Điều này cũng tƣơng đƣơng 350g hay 223 lần liều lƣợng của 1,5g/ngày của(-)-HCA, liều lƣợng tiêu thụ bởi một ngƣời bình thƣờng. Bởi vì G.cambogia có một lịch sử sử dụng lâu đời nhƣ một hƣơng vị, thuốc phong bệnh, thảo dƣợc và không thấy báo cáo nào cho thấy tính độc hại có liên quan đến sử dụng chiết xuất G.cambogia. Hoàn toàn chẳng có vẻ gì là sẽ có tác động xấu nào có thể xảy ra khi sử dụng dịch chiết của Garcinia, khả năng chắc chắn không cao và có thể có các hiệu quả không mong đợi khi sử dụng một lƣợng quá mức, có thể dễ dàng bị đảo ngƣợc nếu thay đổi liều lƣợng đơn thuần. Tuy nhiên, vấn đề này lại không đƣợc công bố trong các nghiên cứu trên động vật tại mức độ mà cần thiết phải để giảm sự ngon miệng. Mặc dù tính an toàn cố hữu của nó, (-)-HCA cũng giống bất kỳ sản phẩm ăn kiêng nào, không đƣợc khuyến cáo cho nhóm ngƣời nhất định. (-)-HCA có ảnh hƣởng lên sự sản xuất axit béo và cholesterol của cơ thể, do đó nó có thể ảnh hƣởng trực tiếp đến sự sản xuất sterol, vì vậy nó hạn chế sự sản xuất hocmon sterol. Bởi vì mang thai là thời gian rất nhạy cảm với hocmon sterol mà sản phẩm chứa (-)-HCA không nên đƣợc khuyến cáo trong suốt thời gian này. Cũng nhƣ vậy, những ngƣời phụ nữ cho con bú cũng nên tránh (-)-HCA. Mặc dù các kinh nghiệm với nguồn (-)-HCA từ trái cây chỉ ra rằng chúng không nguy hiểm cho trẻ em nhƣng trẻ em cũng đƣợc khuyến cáo không sử dụng (-)-HCA trong một thời gian dài. Một lo lắng nữa là về thời gian điều chỉnh và liều lƣợng của (-)-HCA sao cho hiệu quả. Sullivan và các đồng sự đã chỉ ra rằng những hiệu quả của (-)-HCA trên thú vật phụ thuộc vào thời gian điều chỉnh liên quan đến bữa ăn, trong đó ảnh 12 hƣởng của (-)-HCA lớn nhất là khi đƣợc cho vào các bữa ăn trƣớc từ 30 đến 60 phút. Tất cả các nghiên cứu lâm sàng cũng kết luận rằng những nghiên cứu của Heymsfield và các đồng sự đã điều chỉnh (-)-HCA khoảng 30 phút trƣớc bữa ăn, thấp hơn mức thấp nhất có hiệu quả của (-)-HCA. Tuy nhiên sự điều chỉnh (-)-HCA trong các nghiên cứu của Kriketos và các đồng sự đã chỉ ra một khuynh hƣớng theo hƣớng RQ thấp trong suốt giai đoạn (-)-HCA mặc dù nó không có hiệu quả lâu dài. Cho dù nghiên cứu này không ủng hộ giả thiết cho rằng (-)-HCA biến đổi tỉ lệ oxi hóa chất béo trong thời gian ngắn, các dữ kiện chắc chắn là không loại trừ khả năng này. Một lo ngại khác liên quan là (-)-HCA đƣợc dùng trong các liều lƣợng phân chia sẽ đạt hiệu quả hơn là trong cùng một liều lƣợng sử dụng một lần. Trong dự thảo giảm cân đầu tiên, liều lƣợng (-)-HCA của ngƣời xê dịch trong khoảng 750 đến 1500 mg/ngày là mức thấp hơn liều lƣợng trong phòng thí nghiệm tƣơng ứng đƣợc thiết lập bởi Sullivan và các đồng sự. Nhƣ đã thảo luận ở trên, sự điều chỉnh của (-)-HCA làm tăng tỷ lệ tích trữ hình thành glucoza trong cơ thể, chất có thể có hại trong cơ thể bệnh đái tháo đƣờng loại 2. Trong trƣờng hợp này, chúng ta nên xem xét giả thuyết của McCarty cho rằng sự thừa thải của các mô tới axit béo có lẽ nhƣ là nguyên nhân chính của việc thay đổi sự hoạt động khác thƣờng của một cơ quan trong cơ thể, cái mà dẫn tới kéo dài hyperglycemia đối với bệnh đái tháo đƣờng loại 2. Sự mất phản xạ có điều kiện trong quá trình oxi hóa các axit béo ở gan và sự ức chế do (-)-HCA và cartitine gây ra trong quá trình tổng hợp axit béo nhƣ đã đề cặp ở trên, có khả năng ứng dụng trong các kế hoạch giảm cân. Tuy nhiên, bệnh tiểu đƣờng lại gây ra nguy cơ tăng hình thành lƣợng glucoza dƣ thừa trong gan động vật. McCart giả thuyết rằng lợi ích lâm sàng của metformin trong bệnh đái tháo đƣờng có thể đƣợc theo dõi để tìm ra dấu vết nhằm ức chế sự hình thành glucogen trong cơ thể động vật và sử dụng nó nhƣ một phụ liệu để điều trị béo bằng (-)-HCA hay cartitine cho ngƣời bị mắc bệnh đái tháo đƣờng có nguy cơ tăng cân, cá biệt vì liệu pháp tâm lý metformin bản thân nó có khuynh hƣớng giảm cân. Hơn nữa, liệu pháp metformin sẽ không ngăn trở sự hoạt hóa của sự oxi hóa axit béo bởi HCA/cartitine và nó có tiềm năng là chất làm giảm sự ngon miệng và các lợi ích sinh nhiệt của kế hoạch 13 này. Thật ra, bởi vì metformin đã đƣợc công bố là làm giảm cân và tăng các tác nhân gây nguy hiểm cho bệnh tim, cho những ngƣời béo phì không bị bệnh tháo đƣờng, một đơn xin mở rộng của một liệu pháp metformin HCA/cartitine cho việc điều trị béo đều đƣợc trù tính tới. (-)-HCA có thể có những ảnh hƣởng độc hại lên sự nhạy cảm của isulin. Rất nhiều nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng malony–CoA có một vai trò quan trọng trong việc truyền các tín hiệu isulin tới tế bào. Ngƣời ta biết rằng (-)-HCA ngăn chặn sự sản sinh ra acety–CoA và tiếp theo đó là malony–CoA. Do đó, việc ngăn chặn sự sản xuất này có thể làm suy yếu isulin tƣơng ứng với các mô thần kinh khác. Do đó, (-)-HCA có thể có một vài ảnh hƣởng lên sự nhạy cảm isulin có thể dẫn đến đái tháo đƣờng loại 2, đó chính là NIDM. Một vai trò của malony–CoA trong việc tiết isulin kích thích glucose có thể đƣợc xác định và một sự tăng lên trong malony–CoA chất đặt khả năng tiết isulin trong các tế bào beta dịch tụy đã đƣợc chứng minh sau sự phơi bày của glucose. Sener và Mailaisse đã công bố sự thất bại của (-)-HCA trong khoảng từ 1,0 – 2,0 mM nhằm tạo ra ảnh hƣởng GSIS trong vùng dịch tụy còn nguyên vẹn kích thích glucose của chuột. Tuy nhiên, Chen và các đồng sự cũng khám phá ra khái niệm nổi bất của Prentki vá các đồng sự rằng malony–CoA đi kèm với sự suy yếu đồng thời của ty thể CPT1 tiêu biểu cho một cấu thành quan trọng của GSIS và cũng cung cấp những chứng cứ trực tiếp hơn cho vai trò chủ chốt của việc làm suy yếu malonyCoA của CPT1 với sự tăng lên kèm theo của sự tập trung tế bào acetyl–CoA chuỗi dài trong GSIS từ tế bào dịch tụy thƣờng. Có thể có nhiều thuận lợi khác của (-)HCA trong việc nó ức chế GSIS. Mức đƣờng trong máu cao làm suy yếu sự bùng nổ axit béo cho sự hoạt hóa năng lƣợng. Trong vòng vài năm trƣớc, các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng mức độ đƣờng trong máu cao tạo ra malony–CoA, là tác nhân ức chế CPT1, chất điều khiển sự chuyển dịch LCFA–CoA vào ty thể, nơi mà chúng đƣợc oxi hóa. Một sự tăng lên trong malony–CoA cũng dẫn đến sự tăng lên của acetyl–CoA, chất gây nên sự giải phóng isulin. Saha và các đồng sự đã quan sát thấy sự ức chế của phân tử năng lƣợng ATP với HCA giảm bớt một cách rõ ràng sự tăng lên trong malony–CoA