axit L-thioglutamiclà một hợp chất sản phẩm tự nhiên được chuyển đổi từ tiền chất giống như glucosinolate trong các loại rau grannymonda như cải xoăn, cải xanh và bông cải xanh. Nó có nhiều tác dụng đối với sức khỏe và được sử dụng rộng rãi để ngăn ngừa các bệnh mãn tính như ung thư, bệnh tim mạch và tiểu đường. Nó được tìm thấy rộng rãi trong các loại cây họ cải, chẳng hạn như cải xoăn, súp lơ và bắp cải. Nó có nhiều hoạt động dược lý, chẳng hạn như chống ung thư, chống viêm, chống oxy hóa, bảo vệ thần kinh, v.v. Do đó, phương pháp tổng hợp axit L-thioglutamic đã thu hút nhiều sự chú ý.
Hiện nay, các phương pháp tổng hợp axit L-thioglutamic có thể được chia thành hai loại: lên men sinh học và tổng hợp hóa học. Hai phương pháp này được mô tả chi tiết dưới đây.
Phương pháp lên men sinh học L-Sulforaphane:
Phương pháp lên men sinh học là phương pháp tổng hợp các hợp chất bằng vi sinh vật. Thông qua việc sàng lọc các chủng vi khuẩn và tối ưu hóa các điều kiện nuôi cấy, các vi sinh vật có thể tạo ra axit L-thioglutamic trong quá trình lên men. Hiện nay người ta đã phát hiện ra rằng nhiều chủng có thể tổng hợp axit L-thioglutamic, chẳng hạn như Escherichia coli, Streptococcus thermophilus, v.v. Trong đó phương pháp tổng hợp L-thioglutamic acid bằng chủng Escherichia coli là phổ biến nhất. Các bước cụ thể như sau:
1. Phân lập các chủng sinh L-thioglutamate, chẳng hạn như Escherichia coli, từ đất hoặc mô thực vật;
2. Sử dụng môi trường và điều kiện nuôi cấy phù hợp như nhiệt độ, giá trị pH, thời gian nuôi cấy... để nuôi cấy vi khuẩn Escherichia coli;
3. Thu hoạch nước dùng lên men Escherichia coli, tiến hành xử lý và tinh chế nhất định, thu được axit L-thioglutamic.
Phương pháp tổng hợp hóa học L-Sulforaphane:
Phương pháp tổng hợp hóa học là sử dụng phương pháp phản ứng hóa học phân tử để tổng hợp axit L-thioglutamic thông qua các con đường tổng hợp khác nhau. Hiện nay, các phương pháp tổng hợp hóa học chủ yếu được chia thành bốn loại: phương pháp muối choline, phương pháp sulfuryl clorua, phương pháp khử cacbonyl và phương pháp agarose sulfat.
1. Phương pháp muối cholin:
Phương pháp này là một trong những phương pháp tổng hợp được sử dụng phổ biến. Tiến hành như sau:
① Đầu tiên, L-methionine và choline được phản ứng trong điều kiện axit để tạo ra một chất thay thế nitơ hiếm của axit L-thioglutamic.
② Làm nóng và thủy phân các chất thay thế nitơ thành axit L-thioglutamic trong điều kiện kiềm.
Ưu điểm của phương pháp này là phản ứng đơn giản và dễ dàng để làm chủ, nhưng năng suất thấp.
2. Phương pháp sulfonyl clorua:
Phương pháp này sử dụng phản ứng thế điện di để tổng hợp axit L-thioglutamic. Tiến hành như sau:
① Phản ứng của L-methionine và sulfonyl clorua trong điều kiện kiềm để thu được axit L-thioglutamic sulfinat.
② Sulfat bị thủy phân trong điều kiện kiềm để tạo ra axit L-thioglutamic.
Ưu điểm của phương pháp này là phản ứng dễ kiểm soát và hiệu suất cao, nhưng cần sử dụng sulfonyl clorua độc hại.
3. Phương pháp khử cacbonyl:
Phương pháp này là sử dụng phản ứng khử để tổng hợp axit L-thioglutamic. Tiến hành như sau:
①L-methionine phản ứng với acetonimine để tạo ra pyridine pyrimidin-2-en-4-one và pyrimidine pyrimidin-2-en-4-one-5-sulfate cùng một lúc
②Pyrimidine pyrimidine-2-en-4-one-5-sulfate bị khử để thu được axit L-thioglutamic.
4. Phương pháp agarose sulfat: Phương pháp này là phản ứng giữa L-methionine và agarose sulfat trong điều kiện axit để tạo ra axit L-thioglutamic. Do sunfat có hoạt tính xúc tác tốt nên hiệu suất phản ứng và độ chọn lọc được nâng cao. Cao hơn, nhưng vận hành cồng kềnh hơn.
Trong nghiên cứu khoa học, việc phát hiện L-sulforaphane là rất quan trọng. Trong số đó, phương pháp agarose sulfate là một trong những phương pháp phát hiện cổ điển. Phương pháp agarose sulfat và các bước của nó sẽ được mô tả chi tiết bên dưới.
nguyên tắc thí nghiệm
Phương pháp agarose sulfat dựa trên sự hình thành phức hợp màu vàng của L-thiogalactopicrin và bari sulfat, một loại muối được hình thành trong điều kiện axit, sử dụng agarose làm giàn giáo để tách L-Phương pháp sulforaphane. Phương pháp này dựa trên thực tế là trong điều kiện axit, phức màu vàng được hình thành do phản ứng của bari sulfat và L-sulforaphane không dễ hòa tan trong nước và kết tủa trong agarose, để tách và phát hiện L-sulforaphane.
Các bước thí nghiệm:
Bước 1: Chuẩn bị huyền phù agarose-bari sulfat
Cân một lượng agarose và bari sulfat thích hợp, thêm một lượng nước cất nhất định sau khi trộn và khuấy kỹ, đun nóng cho đến khi hòa tan hoặc trộn đều, lọc huyền phù bằng bộ lọc có kích thước lỗ 0.22um, và sau đó đun sôi từ 3 đến 5 phút. Khi hỗn dịch nguội xuống dưới 50 độ mà vẫn chưa đông đặc thì đổ dung dịch vào đĩa Petri và để ở nhiệt độ phòng cho đến khi đông đặc.
Bước 2: Chuẩn bị và xử lý mẫu:
Cân mẫu hoặc chất chuẩn cần kiểm tra, thêm đủ {{0}}.0dung dịch natri pyrophosphate 1 M để hòa tan, thêm thể tích cloroform tương ứng để chiết, ly tâm trong 10-15 phút , loại bỏ chất lỏng lớp trên, làm bay hơi cloroform để thu cặn, thêm 2 mL nước và 2 mL axit clohydric đậm đặc, chiết lại bằng cloroform, ly tâm và lấy lớp trên. Lấy 24mL chất lỏng phía trên, thêm 0,2 mL dung dịch đồng nitrat 2% và 0,4 mL dung dịch chì nitrat 5%, chiết một lần bằng cloroform, ly tâm và lấy chất lỏng phía trên, có thể dùng làm mẫu thí nghiệm để kiểm tra.
Bước 3: Phân tích lại thí nghiệm:
Các mẫu được thêm vào huyền phù agarose-bari sulfat và đun nóng trong bể nước để đông đặc ở 80 độ trong 2 giờ. Sau khi mẫu được đông đặc, huyền phù agarose-bari sulfat được làm lạnh đến nhiệt độ phòng và phức hợp mẫu agarose-bari sulfat được hòa tan trong điều kiện đệm của axit xitric và muối amoni. Cuối cùng, tuần tự rửa sạch bằng nước và kiểm tra bằng mắt màu của phức hợp trong quả cầu agarose.
Bước 4: Phân tích kết quả:
Đo độ hấp thụ của dịch lọc sau khi phân tích lại để dựng đường chuẩn, từ đó thu được hàm lượng L-sulforaphane.
Phương pháp agarose sulfat là một phương pháp cổ điển để tách và phát hiện L-sulforaphane. Thông qua một loạt các bước, L-sulforaphane có thể được tách ra và phát hiện nội dung của nó. Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, độ nhạy cao và cho kết quả chính xác, thường được sử dụng để phát hiện L-sulforaphane trong thực phẩm, mỹ phẩm và dược phẩm.
Tóm tắt: Với sự phát triển của khoa học và công nghệ, phương pháp tổng hợp L-thioglutamic acid đang không ngừng được tối ưu hóa và cải tiến. Đồng thời, phương pháp lên men sinh học và phương pháp tổng hợp hóa học cũng có những ưu điểm và nhược điểm riêng, sử dụng phương pháp nào tùy thuộc vào tình hình thực tế.