Tài liệu Nghiên cứu xây dựng quy trình xác định hàm lượng s allyl l cystein (salc), dially disulfide (dads) t

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐH KHOA HỌC TỰ NHIÊN ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI --------------------- TRƢỜNG ĐH KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------NGUYỄN THỊ THU HOA Nguyễn Thị Thu Hoa NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG S– ALLYL–L-CYSTEIN (SALC), DIALLY DISULFIDE (DADS) TRONG NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG S – ALLYL – L TỎI ĐEN – CYSTEIN (SALC), DIALLY DISULFIDE (DADS) TRONG TỎI ĐEN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2016 Hà Nội - 2016 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐH KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- NGUYỄN THỊ THU HOA NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG S–ALLYL–L–CYSTEIN (SALC), DIALLY DISULFIDE (DADS) TRONG TỎI ĐEN Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã số: 60440118 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. TS. LÊ THỊ HỒNG HẢO Hà Nội - 2016 Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành: Hóa phân tích LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên cho tôi gửi lời cảm ơn sâu sắc tới PGS. TS. Lê Thị Hồng Hảo đã tận tình hƣớng dẫn và tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài và viết luận văn. Tôi xin đƣợc gửi lời cảm ơn chân thành tới Ban lãnh đạo Viện Kiểm nghiệm An toàn Vệ sinh Thực phẩm Quốc gia đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi đƣợc học tập và nghiên cứu tại Viện. Tôi xin chân thành cảm ơn ThS. Cao Công Khánh, ThS. Vũ Thị Kim Oanh cùng toàn thể các anh chị trong khoa Nghiên cứu Thực phẩm, các anh chị trong Viện, đã nhiệt tình chỉ bảo, hƣớng dẫn, động viên tôi trong suốt quá trình làm thực tập. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới các Thầy Cô giảng dạy tại Khoa Hóa học, đặc biệt các thầy cô trong Bộ môn Hóa Phân tích đã truyền đạt cho tôi những kiến thức quý giá, tạo điều kiện cho tôi học tập và nghiên cứu trong môi trƣờng khoa học, hiện đại. Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè và anh chị trong Bộ môn Hoá Phân tích đã giúp đỡ tôi trong thời gian thực hiện nghiên cứu này. Hà Nội, tháng 12, năm 2016 Học viên Nguyễn Thị Thu Hoa Nguyễn Thị Thu Hoa i Trường ĐHKH Tự nhiên Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành: Hóa phân tích MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG..........................................................................................v DANH MỤC CÁC HÌNH/ ĐỒ THỊ ......................................................................... vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT .......................................... viii ĐẶT VẤN ĐỀ.............................................................................................................1 CHƢƠNG 1 - TỔNG QUAN .....................................................................................3 1.1. TỔNG QUAN VỀ TỎI ĐEN ...........................................................................3 1.1.1. Khái quát chung về tỏi trắng ......................................................................3 1.1.2. Khái quát chung về tỏi đen ........................................................................4 1.1.3. Quá trình lên men tỏi thành tỏi đen ...........................................................5 1.2. TỔNG QUAN VỀ S-ALLYL-L-CYSTEIN VÀ DIALLYL-DISULFIDE .....6 1.2.1. Tổng quan về S-allyl-L-cystein .................................................................6 1.2.1.1. Cấu trúc và tính chất ...........................................................................6 1.2.1.2. Vai trò của SALC đối với sức khỏe con ngƣời ...................................7 1.2.2. Tổng quan về diallyl disulfide (DADS) ....................................................9 1.2.2.1. Cấu trúc và tính chất ...........................................................................9 1.2.2.2. Tác dụng của DADS đối với sức khỏe con ngƣời ............................10 1.3. TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH S-ALLYL-LCYSTEIN VÀ DIALLYL DISULFIDE ...............................................................11 1.3.1. Các phƣơng pháp xác định SALC ...........................................................11 1.3.1.1. Phƣơng pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao với detector UV ................11 1.3.1.2. Phƣơng pháp sắc ký lỏng với detector huỳnh quang ........................13 1.3.1.3. Phƣơng pháp sắc ký lỏng với detector khối phổ LC/MS/MS ...........13 1.3.2. Các phƣơng pháp xác định diallyl disulfide DADS ................................15 1.3.2.1. Phƣơng pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao với detector UV ................15 1.3.2.2. Phƣơng pháp sắc ký lỏng với detector khối phổ (LC/MS/MS) ........15 1.3.2.3. Sắc ký khí (GC).................................................................................16 CHƢƠNG 2 - ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......................18 Nguyễn Thị Thu Hoa ii Trường ĐHKH Tự nhiên Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành: Hóa phân tích 2.1. ĐỐI TƢỢNG, MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU .......................18 2.1.1. Mục tiêu ghiên cứu ..................................................................................18 2.1.2. Nội dung nghiên cứu................................................................................18 2.1.3. Đối tƣợng .................................................................................................18 2.2. PHƢƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU ...................................................................18 2.2.1. Hóa chất ...................................................................................................18 2.2.2. Dụng cụ phân tích ....................................................................................20 2.2.3. Thiết bị phân tích .....................................................................................20 2.3. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................................................................21 2.3.1. Phƣơng pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) ....................................21 2.3.2. Phƣơng pháp sắc ký khí khối phổ (GC-MS) ...........................................22 2.4. THẨM ĐỊNH PHƢƠNG PHÁP ....................................................................23 2.5. PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU ..............................................................25 2.6. PHƢƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ .....................................................25 CHƢƠNG 3- KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN............................................................27 3.1. NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG SALC TRONG TỎI ĐEN BẰNG PHƢƠNG PHÁP HPLC-PDA .......................27 3.1.1. Khảo sát điều kiện của phƣơng pháp HPLC-PDA để xác định hàm lƣợng S-allyl-L-cystein ......................................................................................27 3.1.1.1. Lựa chọn điều kiện detector ..............................................................27 3.1.1.2. Lựa chọn điều kiện phân tích S-allyl-L-cystein bằng phƣơng pháp HPLC-PDA ....................................................................................................28 3.1.1.3. Khảo sát điều kiện dẫn xuất hóa .......................................................28 3.1.1.4. Khảo sát chƣơng trình rửa giải của pha động ...................................31 3.1.2. Khảo sát điều kiện chiết mẫu ...................................................................35 3.1.3. Thẩm định phƣơng pháp phân tích ..........................................................36 3.1.3.1. Độ đặc hiệu .......................................................................................36 3.1.3.2. Khoảng tuyến tính và lập phƣơng trình đƣờng chuẩn ......................38 Nguyễn Thị Thu Hoa iii Trường ĐHKH Tự nhiên Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành: Hóa phân tích 3.1.3.3. Giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lƣợng (LOQ)................39 3.1.3.4. Độ lặp lại ...........................................................................................40 3.1.3.5. Độ thu hồi..........................................................................................41 3.1.4. Áp dụng phân tích S-allyl-L-cystein trong một số mẫu thực tế .............42 3.2. NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG DADS TRONG TỎI ĐEN BẰNG GC - MS ........................................................44 3.2.1. Lựa chọn các điều kiện của phƣơng pháp GC-MS để xác định hàm lƣợng DADS ......................................................................................................44 3.2.1.1. Lựa chọn cột tách ..............................................................................44 3.2.1.2. Lựa chọn chƣơng trình nhiệt độ cột tách ..........................................44 3.2.2. Khảo sát điều kiện chiết mẫu ...................................................................45 3.2.3. Thẩm định phƣơng pháp phân tích ..........................................................46 3.2.3.1. Độ đặc hiệu .......................................................................................46 3.2.3.2. Xây dựng đƣờng chuẩn .....................................................................47 3.2.3.3. Giới hạn định lƣợng (LOQ) ..............................................................48 3.2.3.4. Độ lặp lại ...........................................................................................49 3.2.3.5. Độ thu hồi..........................................................................................50 3.2.4. Áp dụng phân tích một số mẫu thực tế ....................................................51 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................54 TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................56 PHỤ LỤC .................................................................................................................... I Nguyễn Thị Thu Hoa iv Trường ĐHKH Tự nhiên Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành: Hóa phân tích DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Độ hòa tan của 1g SALC trong các dung môi khác nhau và độ pH khác nhau ở 200C ........................................................................................................7 Bảng 3.1. Khảo sát số mM muối borat .....................................................................29 Bảng 3.2. Khảo sát pH đệm borat .............................................................................30 Bảng 3.3. Khảo sát thời gian dẫn xuất FMOC ..........................................................31 Bảng 3.4. Kết quả khảo sát SALC khi phân tích ở chế độ đẳng dòng ......................32 Bảng 3.5. Các chƣơng trình dung môi gradient ........................................................33 Bảng 3.6. Kết quả khảo sát tỉ lệ dung môi chiết methanol : nƣớc ............................36 Bảng 3.7. Sự phụ thuộc của diện tích pic vào nồng độ SALC..................................38 Bảng 3.8. Độ lệch của từng điểm chuẩn SALC dùng xây dựng đƣờng chuẩn .........38 Bảng 3.9. Kết quả đo mẫu tỏi đen hàm lƣợng thấp ...................................................39 Bảng 3.10. Kết quả độ lặp lại khi phân tích hàm lƣợng SALC trong mẫu tỏi đen ...40 Bảng 3.11. Bảng đối chiếu kết quả độ lặp lại của phƣơng pháp HPLC-PDA để phân tích hàm lƣợng SALC trong tỏi đen theo AOAC .............................................40 Bảng 3.12. Kết quả độ thu hồi khi phân tích hàm lƣợng SALC trong mẫu tỏi đen ở 3 mức nồng độ khác nhau ....................................................................................41 Bảng 3.13. Bảng đối chiếu kết quả độ thu hồi của phƣơng pháp HPLC-PDA để phân tích hàm lƣợng SALC trong tỏi đen theo AOAC ....................................41 Bảng 3.14. Kết quả phân tích hàm lƣợng SALC trong một số mẫu thực tế .............43 Bảng 3.18. Kết quả khảo sát tỉ lệ dung môi chiết ethanol, acetone và methanol......45 Bảng 3.16. Sự phụ thuộc của diện tích pic vào nồng độ DADS ...............................47 Bảng 3.17. Độ lệch của từng điểm chuẩn DADS dùng xây dựng đƣờng chuẩn ......48 Bảng 3.18. Kết quả độ lặp lại khi phân tích hàm lƣợng DADS trong mẫu tỏi đen ..49 Bảng 3.19. Bảng đối chiếu kết quả độ lặp lại của phƣơng pháp GC-MS để phân tích hàm lƣợng DADS trong tỏi đen theo AOAC ...................................................50 Bảng 3.20. Kết quả độ thu hồi khi phân tích hàm lƣợng DADS trong mẫu tỏi đen .50 Bảng 3.21. Kết quả phân tích hàm lƣợng DADS trong một số mẫu thực tế.............52 Nguyễn Thị Thu Hoa v Trường ĐHKH Tự nhiên Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành: Hóa phân tích DANH MỤC CÁC HÌNH/ ĐỒ THỊ Hình 1.1. Hình ảnh củ tỏi trắng Lý Sơn ......................................................................3 Hình 1.2. Hình ảnh sản phẩm tỏi đen sau khi lên men ...............................................5 Hình 1.3. Quy trình lên men tỏi đen ...........................................................................5 Hình 1.4. Công thức hóa học của S-allyl-L-cystein ....................................................6 Hình 1.5. Quá trình chuyển hóa γ-glutamyl-S-allylcystein thành SALC ...................7 Hình 1.6. Công thức hóa học của Diallyl disulfide ...................................................10 Hình 2.1. Hình ảnh hệ thống phân tích HPLC –PDA hãng Water để xác định hàm lƣợng SALC trong tỏi đen ................................................................................21 Hình 2.2. Hình ảnh hệ thống phân tích GC-MS hãng Thermo để xác định hàm lƣợng DADS trong tỏi đen ...............................................................................22 Hình 3.1. Sắc đồ xác định SALC bằng HPLC – PDA với số mM muối borat là 20mM ...............................................................................................................29 Hình 3.2. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của diện tích pic SALC vào pH đệm borat bằng 8 ...............................................................................................................30 Hình 3.3. Sắc đồ xác định SALC bằng HPLC-PDA với pH đệm borat 8 ................30 Hình 3.4. Sắc đồ xác định SALC khi khảo sát ở chế độ đẳng dòng với tỷ lệ dung môi CH3COONH4:ACN = 40:60, thời gian phân tích 40 phút ........................32 Hình 3.5. Sắc đồ xác định SALC khi khảo sát ở chế độ đẳng dòng với tỷ lệ dung môi CH3COONH4:ACN = 60:40, thời gian phân tích 40 phút ........................32 Hình 3.6. Sắc đồ chuẩn SALC 4µg/mL theo chƣơng trình dung môi gradient 1 .....33 Hình 3.7. Sắc đồ chuẩn SALC 4µg/mL theo chƣơng trình dung môi gradient 2 .....33 Hình 3.8. Sắc đồ chuẩn SALC 4µg/mL theo chƣơng trình dung môi gradient 3 .....34 Hình 3.9. Sắc đồ chuẩn SALC 4µg/mL theo chƣơng trình dung môi gradient 4 .....34 Hình 3.10: Sắc đồ xác định hàm lƣợng SALC trong mẫu tỏi đen khi phân tích trên hệ thống HPLC-PDA........................................................................................35 Hình 3.11. Sắc đồ xác định SALC bằng phƣơng pháp phân tích HPLC-PDA tỷ lệ dung môi chiết MeOH:H2O = 50:50 ................................................................36 Hình 3.12. Sắc đồ của dung dịch chuẩn SALC .........................................................37 Nguyễn Thị Thu Hoa vi Trường ĐHKH Tự nhiên Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành: Hóa phân tích Hình 3.13. Sắc đồ của dung dịch mẫu trắng .............................................................37 Hình 3.14. Sắc đồ của dung dịch mẫu trắng thêm chuẩn SALC ..............................37 Hình 3.15. Đƣờng chuẩn của SALC .........................................................................38 Hình 3.16. Quy trình tách và xác định hàm lƣợng SALC trong mẫu tỏi đen ...........42 Hình 3.17. Sắc đồ của dung dịch mẫu TĐ1 khi phân tích trên hệ thống HPLC-PDA ..........................................................................................................................43 Hình 3.18. Sắc đồ xác định DADS khi chiết bằng dung môi MeOH .......................45 Hình 3.19. Sắc đồ của dung dịch chuẩn DADS 4,0 µg/mL ......................................46 Hình 3.20. Phổ khối của dung dịch DADS 4,0 µg/mL khi phân tích trên hệ thống GC-MS .............................................................................................................46 Hình 3.21. Đƣờng chuẩn của DADS xác định bằng phƣơng pháp GC-MS .............47 Hình 3.22. Sắc đồ của DADS tại mức dƣới định lƣợng ...........................................49 Hình 3.23. Quy trình tách và xử lý mẫu tỏi đen để phân tích hàm lƣợng DADS .....51 Hình 3.24. Sắc đồ của dung dịch mẫu TD3-2996dvc khi phân tích trên hệ thống GC-MS .............................................................................................................53 Nguyễn Thị Thu Hoa vii Trường ĐHKH Tự nhiên Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành: Hóa phân tích DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu viết tắt Tên ABTS 2,2-azino-bis-(3-ethylbenozothiazoline-6-sulfonic acid) ACN Acetone nitrile C Nồng độ trong dung dịch Cc Lƣợng chuẩn thêm vào theo lý thuyết FLD Detector huỳnh quang FMOC 9-fluorenylmethyl-chloroformate GC Sắc ký khí GC-MS Sắc ký khí khối phổ HPLC Sắc ký lỏng hiệu năng cao LOD Giới hạn phát hiện LOQ Giới hạn định lƣợng MeOH Methanol SALC S-allyl-L-cystein SD Độ lệch chuẩn Nguyễn Thị Thu Hoa viii Trường ĐHKH Tự nhiên Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành: Hóa phân tích ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày nay, với sự tiến bộ của con ngƣời cùng với sự phát triển vƣợt bậc của ngành khoa học công nghệ đã tạo ra hàng loạt các dƣợc phẩm có nguồn gốc nhân tạo với tính năng chữa bệnh rất công hiệu và mang lại kết quả rất nhanh chóng. Nhƣng đằng sau đó còn có những hạn chế, tác dụng phụ… gây ảnh hƣởng đến sức khỏe con ngƣời. Do vậy khuynh hƣớng quay về với thiên nhiên sử dụng những loài thực vật vừa có giá trị dinh dƣỡng và dƣợc tính chữa bệnh đang ngày càng đƣợc quan tâm. Trong đó tỏi đen đƣợc xem là những loại thực vật hội đủ các nhu cầu thiết yếu của con ngƣời hơn hẳn các loại thực vật khác trong tự nhiên. Các nghiên cứu về thành phần hóa học của tỏi đen [8, 9, 10, 15, 50] cho thấy: sau khi lên men, các hợp chất hữu cơ lƣu huỳnh tan trong nƣớc nhƣ S-allyl-Lcystein (SALC), alliin, isoalliin, methiin… và các hợp chất hữu cơ lƣu huỳnh không tan trong các dung môi không phân cực nhƣ diallyl disulfide, diallyl trisulfide… Điều này làm cải thiện một số hoạt tính sinh học của tỏi đen nhƣ khả năng chống oxy hóa, tăng cƣờng miễn dịch, ức chế tế bào ung thƣ [7, 8, 22, 23,24]. Trong số các hợp chất chứa lƣu huỳnh, S-allyl-L-cystein và diallyl disulfide là hoạt chất đƣợc chú ý nhiều nhất vì có nhiều hoạt tính có lợi cho sức khỏe con ngƣời. Với mục đích và ý nghĩa thực tiễn nhƣ thế thì việc kiểm soát chất lƣợng tỏi đen và các sản phẩm từ tỏi đen sẽ giúp mọi ngƣời có đƣợc nguồn dinh dƣỡng hợp lý, đủ về số lƣợng và đảm bảo về chất lƣợng. Trên thế giới có rất nhiều phƣơng pháp xác định SALC và DADS trong tỏi đen, do SALC là hợp chất có khả năng hấp thụ quang cũng nhƣ phát xạ quang, vì thế các phƣơng pháp thƣờng đƣợc sử dụng để xác định SALC là HPLC-detector PDA, detector huỳnh quang (FLD), detector khối phổ (MS) và detector UV [15, 35, 41, 42, 43]; còn đối với hợp chất DADS, do tính chất dễ bay hơi và hàm lƣợng chất trong mẫu thấp nên phƣơng pháp phân tích sử dụng phổ biến sắc ký khí khối phổ (GC-MS). Ở Việt Nam, các nghiên cứu về SALC từ tỏi đen vẫn còn nhiều hạn chế, tại Học viện quân y 103 [1] đã có công trình công bố, tuy nhiên, nghiên cứu này còn Nguyễn Thị Thu Hoa 1 Trường ĐHKH Tự nhiên Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành: Hóa phân tích nhiều thiếu sót do còn ảnh hƣởng khá nhiều của nền mẫu; còn đối với DADS chƣa có nghiên cứu cụ thể nào để phân tích hàm lƣợng DADS trong tỏi đen. Do đó, vấn đề đặt ra là tìm quy trình nghiên cứu để xác định hàm lƣợng SALC và DADS trong tỏi đen. Từ những lý do trên, chúng tôi đã chọn đề tài “Nghiên cứu xây dựng quy trình xác định hàm lƣợng S-allyl-L-cystein (SALC), Diallyl disulfide (DADS) trong tỏi đen” với hai mục tiêu nhƣ sau: 1. Xây dựng quy trình định lƣợng S-allyl-L-cystein (SALC) trong tỏi đen bằng HPLC-PDA. 2. Xây dựng quy trình định lƣợng Diallyl disulfide (DADS) trong tỏi đen bằng GC-MS. Nguyễn Thị Thu Hoa 2 Trường ĐHKH Tự nhiên Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành: Hóa phân tích CHƢƠNG 1 - TỔNG QUAN 1.1. TỔNG QUAN VỀ TỎI ĐEN 1.1.1. Khái quát chung về tỏi trắng Tỏi (danh pháp hai phần: Allium sativum) là một loài thực vật thuộc họ Hành Alliaceae [2], nghĩa là có họ hàng với hành tây, hành ta, hành tím, tỏi tây, v.v... Tỏi không chỉ đóng vai trò là một gia vị trong bữa ăn mà còn có tác dụng nhƣ một vị thuốc hữu hiệu với nhiều tác dụng. Hình 1.1. Hình ảnh củ tỏi trắng Lý Sơn Tỏi đƣợc sử dụng rộng rãi nhƣ là một gia vị dùng cho thực phẩm và dƣợc liệu quan trọng nhất trong nhiều thế kỉ. Nó đã đƣợc trồng từ thời cổ đại, đƣợc sử dụng làm gia vị và hƣơng liệu do các tiềm năng chữa bệnh. Hoạt tính của tỏi phụ thuộc vào các hoạt chất của nó, đặc biệt là các hợp chất lƣu huỳnh hữu cơ – tạo vị cay nồng của tỏi. Ngoài các hợp chất đó, hoạt tính của tỏi cũng đƣợc đặc trƣng bởi các hoạt chất phenolic – tính dƣợc lý và hàm lƣợng tƣơng đối cao [29]. Phần hay đƣợc sử dụng nhất của cả cây tỏi là củ tỏi, mà ta vẫn dùng làm gia vị. Củ tỏi có nhiều tép. Từng tép tỏi cũng nhƣ cả củ tỏi đều có lớp vỏ mỏng bảo vệ. Tỏi sinh trƣởng tốt trong môi trƣờng nóng và ẩm. Tác dụng của tỏi: Hành khí, ôn trung, tiêu tích trệ, sát trùng, giải độc, trù trị, cảm cúm, ho gà, viêm phế quản, ăn uống tích trễ, thƣợng vị đau tức do đầy hơi, tiêu chảy, mụn nhót, áp xe viêm tấy, hói trán, trị giun kim [4]. Tại Việt Nam có nhiều vùng đất trồng tỏi nổi tiếng nhƣ: Lý Sơn, Phan Rang... và gần đây nhất là Bắc Giang. Nguyễn Thị Thu Hoa 3 Trường ĐHKH Tự nhiên Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành: Hóa phân tích Trong những năm gần đây, tỏi đã đƣợc nghiên cứu nhiều bởi lợi ích của nó đối với sức khỏe con ngƣời: các tác dụng chống oxy hóa, kháng khuẩn và chống ung thƣ. Do vậy, tỏi đã trở thành một trong những loại thực phẩm ngăn ngừa bệnh phổ biến nhất. Mặc dù tỏi có rất nhiều lợi ích sức khỏe do hoạt chất allicin và các hoạt chất trong tỏi, nhƣng nó còn hạn chế do đặc trƣng mùi và gây đau bụng với những ngƣời mẫn cảm. Vì vậy, các nghiên cứu gần đây tập trung vào phƣơng pháp chế biến khác nhau nhƣ xử lý nhiệt, lão hóa và lên men để loại bỏ và cải thiện mùi hăng khó chịu của tỏi [40]. 1.1.2. Khái quát chung về tỏi đen Tỏi đen (black garlic) là sản phẩm lên men từ tỏi tƣơi (hay còn gọi là tỏi trắng) bằng cách gia nhiệt tỏi tƣơi ở nhiệt độ cao dƣới sự kiểm soát độ ẩm trong hơn một tháng. Hơn nữa, quá trình gia nhiệt thƣờng đƣợc sử dụng trong sản xuất thực phẩm. Một trong những mục tiêu quan trọng nhất của quá trình gia nhiệt để nâng cao chất lƣợng thực phẩm, giúp ngon miệng, thay đổi màu sắc, hƣơng liệu và kết cấu trong thực phẩm. Ngoài ra, quá trình làm nóng dẫn đến sự hình thành các hoạt chất sinh học mới do quá trình chuyển hóa của một số hoạt chất [29]. Tỏi đen có ở Việt Nam cách đây khoảng 3 năm, đầu tiên do tiến sĩ Vũ Bình Dƣơng nghiên cứu đề tài về ứng dụng lên men tỏi đen từ tỏi Lý Sơn, Việt Nam. Và đƣợc sản xuất thử nghiệm thành công. Sau đó đƣợc các trung tâm nghiên cứu, các doanh nghiệp phát triển sản xuất và bán phổ biến rộng rãi trong cả nƣớc, đặc biệt thị trƣờng ở thành phố Hồ Chí Minh và Hà Nội do đƣợc quảng bá rộng về công dụng vƣợt trội cho sức khỏe nên đã đƣợc đón nhận và tiêu thụ khá mạnh [8, 9,10]. Hoạt chất S-allyl cysteine là hoạt chất rất có lợi cho cơ thể chống lại bệnh ung thƣ [43], ngoài ra diallyl disulfide và diallyl trisulfide tác dụng hạ huyết áp, hạ cholesterol [48]. Với các hoạt chất này, sau khi sử dụng cơ thể chuột đã giảm thiểu ảnh hƣởng của tia xạ tới các cơ quan nhƣ cơ quan miễn dịch, hệ thống võng nội bộ. Mật độ tế bào tại hạch, lách, tuyến ức và tủy xƣơng dày đặc hơn, ít bị tổn thƣơng hơn ở nhóm chuột bị chiếu xạ không uống tỏi hoặc uống tỏi thƣờng. Đây là minh chứng cho khả năng bảo veeh các tế bào miễn dịch của tỏi đen dƣới tác động của tia xạ [10]. Nguyễn Thị Thu Hoa 4 Trường ĐHKH Tự nhiên Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành: Hóa phân tích Hình 1.2. Hình ảnh sản phẩm tỏi đen sau khi lên men 1.1.3. Quá trình lên men tỏi thành tỏi đen Trong quá trình lên men sẽ xảy ra phản ứng chuyển hoá các hợp chất chứa lƣu huỳnh nhƣ methionin, cystein, methanethiol thành những hợp chất mới chứa lƣu huỳnh tan đƣợc trong nƣớc nhƣ S-allyl-L-cystein alliin, isoalliin, methionin, cycloalliin, các dẫn chất của cysteine, dẫn chất tetrahydro-β-carboline. Đây là những hợp chất quan trọng làm tăng tác dụng của sản phẩm tỏi đen thu đƣợc. Quy trình lên men tự nhiên cũng làm cho hàm lƣợng carbohydrate tăng từ 28,7% (trong tỏi) lên tới 47,9% (trong tỏi đen), nhờ đó tỏi đen có vị ngọt của trái cây. Vì trong thành phần tỏi có chứa đƣờng và acid amin, sau khi trải qua quá trình lên men sẽ tạo ra melanoidin, một chất có màu sẫm đen. Do đó tỏi sau khi lên men tự nhiên (không dùng hóa chất) lại chuyển thành màu đen, vị ngọt, không còn mùi cay, hăng của tỏi thông thƣờng [45]. Sơ đồ quy trình lên men tỏi tạo tỏi đen nhƣ hình 1.3 [5]. Tỏi tƣơi Chọn lọc, phân loại Xử lý, làm sạch Ủ nhiệt, lên men Đóng gói, bảo quản Thu tỏi đen Kiểm tra, chất lƣợng tỏi Hình 1.3. Quy trình lên men tỏi đen Thành phần tỏi có chứa đƣờng và acid amin, sau khi trải qua quá trình lên men sẽ tạo ra melanoidin, một chất có màu sẫm đen làm sản phẩm có màu đen. Nguyễn Thị Thu Hoa 5 Trường ĐHKH Tự nhiên Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành: Hóa phân tích 1.2. TỔNG QUAN VỀ S-ALLYL-L-CYSTEIN VÀ DIALLYL-DISULFIDE 1.2.1. Tổng quan về S-allyl-L-cystein S-allyl-L-cystein (SALC) là một acid amin chứa lƣu huỳnh đƣợc tìm thấy trong dịch chiết tỏi đã lên men [47], hợp chất chiếm hàm lƣợng nhiều nhất. Nhiều nghiên cứu đã chứng minh các hoạt động chống oxy hóa của tỏi đen và SALC ở thí nghiệm trong ống nghiệm (in vivo) – trong các mô hình thí nghiệm động vật liên quan về mất cân bằng oxi hóa và thí nghiệm trên tế bào (in vitro) – tác giả đã sử dụng một vài phƣơng pháp để loại bỏ một số phản ứng oxi hóa đặc biệt và làm giảm các ảnh hƣởng của quá trình oxy hóa. Xuất phát từ những thực nghiệm đó, tác dụng bảo vệ của tỏi đen và SALC để ngăn ngừa và cải thiện sự mất cân bằng oxy hóa [14]. 1.2.1.1. Cấu trúc và tính chất SALC đƣợc mô tả với các khái niệm khác nhau nhƣ S-allylcystein, Ldeoxyalliin. Phần hoạt động mạnh nhất của phân tử SALC là liên kết -C-S- trong phân tử. Đây là một liên kết hoạt động nó mang đến cho SALC những hoạt tính sinh học cao. H2N S COOH Hình 1.4. Công thức hóa học của S-allyl-L-cystein Danh pháp IUPAC: (R)-3-(Allylthio)-2-aminopropanoic acid. Công thức hóa học: C6H11NO2S. Khối lƣợng phân tử: 161,222. Khối lƣợng riêng: 1,191. Điểm nóng chảy: 223,3 – 223,70C. Điểm sôi: 3000C. SALC đƣợc hình thành bởi quá trình dị hóa của γ-glutamyl-S-allylcysteine (Hình 1.5). SALC có dạng bột tinh thể màu trắng với mùi đặc trƣng, tan tốt trong nƣớc và không hút ẩm. Theo nhƣ kết quả nghiên cứu của tác giả Yukihiro Kodera và cộng sự cho thấy khả năng hòa tan khác nhau của SALC trong các dung môi Nguyễn Thị Thu Hoa 6 Trường ĐHKH Tự nhiên Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành: Hóa phân tích phân cực nhƣ nƣớc, methanol, acetonitrile… và tại các độ pH khác nhau (Bảng 1.1) [50]. O NH2 HN S COOH γ-glutamyltransferase COOH S COOH NH2 SALC γ-glutamyl-S-allylcysteine Hình 1.5. Quá trình chuyển hóa γ-glutamyl-S-allylcystein thành SALC SALC là một hợp chất hữu cơ tƣơng đối bền, không bị thay đổi tính chất, cấu trúc trong dịch chiết tỏi khoảng 2 năm [31]. Mặc dù sau một thời gian lƣu trữ mẫu có sự thay đổi nhỏ về màu sắc chuyển từ màu trắng sang màu vàng nhạt, nhƣng không xảy ra sự chuyển đổi hoặc phân hủy ra chất khác. Bảng 1.1. Độ hòa tan của 1g SALC trong các dung môi khác nhau và độ pH khác nhau ở 200C Dung môi Thể tích hòa tan (mL) 14,7 5,0 11,0 1053 >10000 >10000 >10000 Nƣớc HCl 10% NaOH 0,1 N Methanol Ethanol Acetonitrile Ethyl acetate Từ kết quả bảng 1.1 biểu diễn thể tích hòa tan có thể nhận thấy SALC tan tốt trong các dung môi phân cực nhƣ HCl 10%; NaOH 0,1N và nƣớc; đối với các dung môi ít phân cực nhƣ ethanol, ethyl acetate… thì khả năng hòa tan của SALC kém nên các dung môi phân cực thƣờng đƣợc sử dụng trong quá trình phân tích hàm lƣợng SALC trong tỏi đen. 1.2.1.2. Vai trò của SALC đối với sức khỏe con người - Giảm lƣợng đƣờng huyết trong máu. Trong nghiên cứu để đánh giá tác động của SALC trong đƣờng huyết và hệ thống miễn dịch tuyến tụy trên cơ thể chuột bị bệnh tiểu đƣờng chỉ ra rằng hàm Nguyễn Thị Thu Hoa 7 Trường ĐHKH Tự nhiên Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành: Hóa phân tích lƣợng glucose, TBARS và các enzyme chống oxy hóa đã bị biến đổi trong cơ thể chuột mắc bệnh tiểu đƣờng. Những thay đổi này đã ở mức độ gần nhƣ kiểm soát đƣợc sau khi sử dụng SALC. Tác dụng chữa bệnh đái tháo đƣờng và chống oxy hóa đƣợc so sánh với glyclazide – một loại thuốc hạ đƣờng huyết đặc hiệu [23]. - Ức chế sự tăng trƣởng của tế bào ung thƣ CWR22R, điều trị ung thƣ tuyến tiền liệt [39]. - Giảm kích thƣớc của mảng xơ vữa động mạch vàng, điều trị nhồi máu cơ tim [44]. - SALC cũng có hoạt tính chống oxy hóa cao về khả năng loại bỏ gốc tự do, tiền chất oxy hóa, kích thích sự hoạt động của enzyme chống oxy hóa, ức chế enzyme oxy hóa và các hiệu ứng chelating tham gia vào các hoạt động bảo vệ của dịch chiết tỏi và SALC, qua đó nhấn mạnh tiềm năng sử dụng nhƣ tác nhân điều trị [14, 22]. - Đối với những ngƣời mắc bệnh tiểu đƣờng thì SALC giúp điều trị và bảo vệ chống lại do bị thiếu isulin làm cho quá trình vận chuyển glucose không đƣợc đƣa đi đến các tế bào, kết quả là lƣợng đƣờng glucose trong máu tăng cao. Theo J Trace Elem Med Biology (2013) cho biết, kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học tại Trung tâm Công nghệ Sinh học, Trƣờng Cao đẳng Nghệ thuật và Khoa học [24] đã chỉ ra rằng SALC có tác dụng bảo vệ chống lại bệnh tiểu đƣờng phát triển do SALC chứa amino acid làm gia tăng một loại protein đặc hiệu vận chuyển sắt để phá hủy tế bào beta sản xuất insulin. Ngoài ra, nghiên cứu mới cho thấy rằng những con chuột không có cơ chế vận chuyển sắt này sẽ đƣợc bảo vệ chống lại bệnh tiểu đƣờng phát triển. - Giảm hàm lƣợng choresterol, giảm mỡ máu, giúp chống nguy cơ bị béo phì [18]. - Ức chế sự phát triển của tế bào ung thƣ gan , điều trị ung thƣ gan [30]. - Giảm tổn thƣơng não liên quan đến quá trình mất cân bằng oxi hóa sau khi bị tắc động mạch não trung (MCAO). Kết quả cho thấy rằng SALC làm giảm đáng kể tình trạng thiếu máu não (gồm vùng nhồi máu thực sự và vùng nguy cơ Nguyễn Thị Thu Hoa 8 Trường ĐHKH Tự nhiên Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành: Hóa phân tích nhồi máu) và chảy máu não, chống lại quá trình oxi hóa và ngăn chặn các tổn hại đến tế bào thần kinh [36]. Ngoài ra, SALC còn đƣợc biết đến với các tác dụng điều trị ung thƣ trực tràng, ung thƣ biểu mô [21] và bệnh lý Alzheimer [16]. Năm 2010, tác giả Danna Wang và cộng sự [19] đã thực hiện thí nghiệm ảnh hƣởng của dịch chiết tỏi đen đến hệ thống miễn dịch của cơ thể trên chuột và thấy rằng việc tăng cƣờng hệ thống miễn dịch trên chuột là do hàm lƣợng S-allyl-Lcystein – làm giảm đáng kể các tế bào gây ung thƣ kết trực tràng cũng nhƣ số lƣợng các tế bào ruột già tiền ung thƣ. 1.2.2. Tổng quan về diallyl disulfide (DADS) Cystein là một tiền chất quan trọng của các hợp chất lƣu huỳnh hữu cơ trong tỏi đen, chẳng hạn S-methyl-L-cysteine sulphoxide (methiin) và S-allyl-L-cysteine sulphoxide (alline) – là những hợp chất thơm chứa nhiều gốc cysteine. Sau khi tiến hành xử lý mẫu nhƣ cắt, nghiền hoặc loại nƣớc, các hợp chất này sẽ bị phân hủy thành các hợp chất dễ bay hơi khác, bao gồm diallyl sulfide, diallyl disulfide, diallyl trisulfide, thorne và ajoene [45]. Tác giả Michael và cộng sự cũng cho thấy rằng, DADS là một hợp chất hữu cơ chứa lƣu huỳnh, dễ bay hơi và rất hoạt động trong tỏi đã chƣng cất. Ngoài ra, nó còn tạo mùi đặc trƣng cho tinh dầu tỏi [34]. Hoạt chất DADS là hoạt chất rất có lợi cho cơ thể chống lại bệnh ung thƣ, giảm lƣợng cholesterol trong máu, hạ huyết áp [32]. Đây là một trong những hợp chất quan trọng nhất tạo nên tác dụng thần kỳ cho tỏi đen và các sản phẩm từ tỏi đen. 1.2.2.1. Cấu trúc và tính chất Về mặt cấu trúc, trong phân tử DADS chứa liên kết lƣu huỳnh (-S-S-) (Hình 1.6) nên nó hoạt động hơn so với các hợp chất lƣu huỳnh khác nhƣ diallyl sulfide (DAS), allyl methyl disulfide (AMDS), allyl methyl trisulfide (AMTS)… trong quá trình cảm ứng của các enzyme giải độc mà không ức chế hoạt động của nó, cho thấy tầm quan trọng của nhóm sulfide với hợp chất chứa lƣu huỳnh [38]. Nguyễn Thị Thu Hoa 9 Trường ĐHKH Tự nhiên Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành: Hóa phân tích S2 Hình 1.6. Công thức hóa học của Diallyl disulfide Danh pháp IUPAC: 3-[(Prop-2-en-1-yl) disulfanyl]prop-1-ene. Công thức hóa học: C6H10S2. Khối lƣợng phân tử: 146,28 g/mol. Khối lƣợng riêng: 1,01 g/cm3. Điểm sôi: 1800C. Diallyl disulfide (DADS) đƣợc hình thành từ quá trình chuyển hóa của Allicin [39]. DADS là chất lỏng màu vàng nhạt, dễ bay hơi, mùi đặc trƣng. Là chất ít phân cực nên dễ tan trong các dung môi ít phân cực nhƣ methanol, cồn 960C… 1.2.2.2. Tác dụng của DADS đối với sức khỏe con người - Ức chế sự tăng trƣởng và tồn tại của tế bào ung thƣ dạ dày AGS, hỗ trợ điều trị bệnh ung thƣ dạ dày. Theo nghiên cứu về đánh giá tác động của DADS với sự gia tăng của tế bào ung thƣ dạ dày AGS – đƣợc điều trị với các nồng độ khác nhau tại Khoa Ngoại, Bệnh viện Halsol đã cho thấy rằng DADS gây ra ức chế sự tăng trƣởng và tồn tại của tế bào ung thƣ dạ dày phụ thuộc vào liều lƣợng. Nhƣng mối quan hệ việc chống tăng sinh và thay đổi cấu trúc tế bào ung thƣ vẫn chƣa tỷ lệ thuận với nồng độ DADS [26]. - DADS và ung thƣ đại tràng. Nhƣ kết quả nghiên cứu của tác giả Yang JS cùng cộng sự của mình về tác động của DADS việc chặn chu kỳ tế bào và apotosis (sự tự hủy diệt tế bào) trong dòng tế bào ung thƣ đại tràng COLO 205 cho thấy rằng sau khi điều trị 24 tiếng, tế bào bị apotosis bị phá vỡ [25]. - Ức chế sự tăng trƣởng của tế bào ung thƣ vú [13]. - DADS cũng đƣợc xem nhƣ là một hoạt chất kháng tiểu cầu, ức chế sự hình thành của tiểu cầu thromboxane trong điều trị bệnh động mạch vành [11]. Nguyễn Thị Thu Hoa 10 Trường ĐHKH Tự nhiên