Đề tài Phân tích và định lượng thành phần hóa học của tinh dầu thân rễ nghệ vàng ở Thanh Hóa

quan trọng nhất của họ này bao gồm gừng, nghệ, riềng, đậu khấu và sa nhân. Các loài trong họ này là thực vật tự dưỡng hay biểu sinh. Thân rễ lớn, thường phân nhánh, chứa nhiều chất dự trữ. Lá có các bẹ dài ôm lấy nhau làm thành thân giả, cuống ngắn và phiến lớn, giữa cuống và bẹ lá có phần phụ gọi là lưỡi bẹ (ligule). Thân lá thường có mùi thơm. Ở nhiều loài thân khí sinh chỉ xuất hiện khi cây ra hoa, mọc lên từ thân rễ, xuyên qua thân giả ra ngoài mang ở phần cuối 1 cụm hoa (chi Alpinia), nhưng có loài cụm hoa nằm ngay trên thân rễ ở sát mặt đất. Hoa không đều, đài hình ống, màu lục, tràng hình ống, phía trên chia 3 thùy, thùy giữa lớn hơn hai thùy bên. Chỉ có một nhị sinh sản (ở vòng trong) với 2 bao phấn lớn nứt phía trong. Một cánh môi hình bản lớn, màu sặc sỡ, do 3 nhị dính với nhau và biến đổi thành, nằm đối diện với nhị sinh sản. Hai nhị còn lại biến thành hai nhị lép (vô sinh) nhỏ nằm 2 bên bao phấn (nhiều khi giảm chỉ còn lại những vảy nhỏ, hoặc mất hẳn). Bầu dưới có 3 ô, mỗi ô chứa nhiều noãn. Vòi nhụy chui qua khe hở giữa 2 bao phấn và thò ra ngoài. Quả nang, đôi khi là quả mọng. Hạt có nội nhũ và cả ngoại nhũ. Mô của các loại cây trong họ này tiết ra tinh dầu có mùi đặc trưng. Phân loại khoa học Giới (regnum): Plantae (không phân hạng): Angiosperms (không phân hạng) Monocots (không phân hạng) Commelinids Bộ (ordo): Zingiberales Họ (familia): Zingiberaceae Hệ thống phân loại Gồm các phân họ sau: - Phân họ Siphonochiloideae: 1 chi Siphonochilus. - Phân họ Tamijioideae: 1 chi Tamijia. - Phân họ Alpinioideae: 20 chi, trong đó đáng chú ý là chi Alpinia- riềng, chi Amomum -đậu khấu và chi Elettaria - (tiểu) đậu khấu. - Phân họ Zingiberoideae: 30 chi, trong đó đáng chú ý là chi Curcuma - nghệ và chi Zingiber - gừng. 1.3.Sơ lược về các cây thuộc họ Gừng ở nước ta 1.3.1.Cây gừng vàng - Mô tả: Gừng vàng còn có tên là khương, tên khoa học là Zingiber oficinale Rosc, tên nước ngoài: Zingiber (Anh), Gingembre, Amome des Indes (Pháp). Gừng được xếp vào nhóm cây thường niên, thân thảo. Thông thường, cây cao 0,6 -1 m, thân ngầm phình to chứa dưỡng chất gọi là củ, xung quanh có các rễ tơ; củ và rễ chỉ phát triển tập trung ở lớp đất mặt (sâu 0 -15 cm). Lá màu xanh đậm dài 15 -20 cm, rộng 2 cm, chỉ có bẹ mà không có cuống, mọc thẳng và so le, mặt nhẵn bóng, độ che phủ của tán lá thấp. Cây gừng ít khi ra hoa, trục hoa mọc ra từ gốc, dài 15 -20 cm; hoa màu vàng xanh dài tới 5 cm, rộng 2 -3 cm, có 3 cánh hoa dài khoảng 2 cm, mép cánh hoa và nhị hoa có màu tím. - Nơi sống và thu hái: Chi Zingiber ở châu Á có khoảng 45 loài, Việt Nam có 11 loài. Gừng là loại cây gia vị cổ điển được trồng ở nhiều nước trong vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới, từ Đông Á đến Đông Nam Á và Nam Á. Trung Quốc, Ấn Độ, Nhật Bản là những nước trồng Gừng nhiều nhất thế giới. Ở Việt Nam, cây được trồng ở khắp các địa phương, từ vùng núi cao đến đồng bằng và ngoài các hải đảo. Cây ưa ẩm, ưa sáng. Cây trồng thường có hoa năm thứ 2. Chưa thấy cây có quả và hạt. Gừng trồng sau 1 năm nếu không thu hoạch sẽ có hiện tượng tàn lụi (phần trên mặt đất) qua đông. Thời gian sinh trưởng mạnh của cây trùng với mùa hè-thu nóng và ẩm. Gừng tái sinh dễ dàng bằng những đoạn thân rễ có nhú mầm, có thể trồng quanh năm nhưng tốt nhất vào mùa xuân. Ra hoa vào mùa hạ và mùa thu. Thân rễ (Rhizoma Zingiberis) thu hái vào mùa thu đông, dùng tươi là sinh khương, phơi hoặc sấy khô là can khương. Còn dùng tiêu khương (gừng khô thái lát dày, sao sém vàng, đang nóng, vẩy vào ít nước, đậy kín, để nguội); bào khương (gừng khô đã bào chế); thán khương (gừng khô thái lát dày, sao cháy đen tồn tính). - Thành phần hóa học:  Gừng chứa 2-3% tinh dầu với thành phần chủ yếu là các hợp chất hydrocarbon sesquiterpenic: β-zingiberen (35%), ar-curcumenen (17%), β-farnesen (10%) và một lượng nhỏ các hợp chất alcol monoterpenic như geraniol, linalol, borneol. Nhựa dầu chứa 20-25% tinh dầu và 20-30% các chất cay. Thành phần chủ yếu của nhóm chất cay là zingeron, shogaol và zingerol, trong đó gingerol chiếm tỷ lệ cao nhất. Ngoài ra, trong tinh dầu Gừng còn chứa α-camphen, β-phelandren, eucalyptol và các gingerol. Cineol trong Gừng có tác dụng kích thích khi sử dụng tại chỗ và có tác dụng diệt khuẩn trên nhiều vi khuẩn. - Tác dụng: Gừng vàng đã được các thầy thuốc phương Đông dùng làm thuốc từ hơn 2.000 năm nay. Trong Đông y, cây gừng cho các vị thuốc sau: + Sinh khương: Gừng sống, vị cay, tính hơi ôn, có tác dụng tán hàn giải biểu, ấm dạ dày, cầm mửa, tiêu nước, dịu ho. Sinh khương được xếp vào nhóm thuốc phát tán phong hàn. + Tiên khương: Gừng tươi. + Khương bì: Vỏ gừng tươi, vị cay mát, có tác dụng hành thủy (dẫn nước) chủ trị các chứng phù. + Ổi khương: Gừng sống vùi nhẹ lửa cho chín (hoặc nướng chín), có tác dụng ấm bụng, trừ hàn. + Can khương: Thân rễ phơi sấy khô của cây gừng vàng, khai thác vào mùa đông. Can khương vị cay, tính ôn, có tác dụng ôn trung (ấm cơ thể) trừ hàn, hồi dương, thông mạch, dịu ho, cầm tả, cầm mửa, cầm máu; được xếp vào nhóm thuốc trừ hàn. + Bào khương: Can khương thái phiến, đem sao cho phồng rộp rồi phun nước cho nguội. + Thán khương: Còn gọi là hắc khương hoặc gừng cháy. Đây là can khương thái phiến dày, sao cho cháy đen bên ngoài nhưng bên trong còn màu hồng sẫm (gọi là đốt tồn tính). Có tác dụng cầm máu trong các bài thuốc trị băng huyết, thổ huyết, tiêu ra máu, tiểu ra máu, lỵ ra máu... 1.3.2. Cây gừng gió - Mô tả: Gừng gió còn có tên khác: riềng gió, ngải xanh, ngải mặt trời, riềng dại; khuhet phtu, brateal, vong atic (Campuchia); ginembrefou (Pháp), phong khương, khinh keng (Tày), gừng dại, gừng giềng. Tên khoa học: Zingber zerumber (L) sm, thuộc họ gừng: Zingiberaceae. Cây cao từ 1 - 1,3m, thân rễ dạng củ phân nhiều nhánh, lúc củ non có màu vàng thơm. Củ càng già càng to, chắc; trong ruột có màu vàng, có mùi thơm ngọt, dễ chịu. Lá mọc xếp lớp, không cuống, thuôn dài đầu nhọn, phía trên màu xanh lục, hơi nhạt ở phía dưới; bẹ nhẵn, trừ phía trên có lông...; cụm hoa dài 30 - 60 cm, phủ đầy vẩy, mép có mang lông hoa hình trứng mọc thẳng từ thân rễ thường có màu lục, khi già màu hồng đỏ đài và tràng màu trắng cánh môi màu vàng nhạt. Quả nang hình bầu dục, hạt màu đen, có áo hạt mềm màu trắng, mùa có hoa vào tháng 5 - 6. - Nơi sống và thu hái: Cây gừng gió mọc hoang ở khắp nơi, chịu đất ẩm ướt - mát, bìa rừng, ven suối, đất núi rậm. Có thể trồng trong chậu kiểng để nơi râm mát ở gia đình, thuộc loại cây cảnh đẹp. Bộ phận dùng: thân rễ. - Thành phần hoá học: Trong gừng gió có nhiều tinh dầu, dầu béo và nhựa. Tinh dầu có 13% các monoterpen và nhiều sesquiterpen, trong đó humulen chiếm 27%, monocylic sesquiterpen xeton, zerumbon 37,5%. Các monoterpen gồm pinen, camphen, limonen, cineol và campho. - Tính vị và tác dụng: Gừng gió có vị đắng, cay, tính ấm, có tác dụng tán phong hàn, giảm đau, trị ứ huyết chữa trúng gió, đau bụng, đau nhức sưng tấy. 1.3.3. Cây địa liền - Mô tả: Cây địa liền còn có tên là Sơn nại (TQ) – Tam mai – Sa khương – Faux galanga (Pháp) – Galanga ResurrectionilyRhizome (Anh). Tên khoa học l à Kaempferia galanga L. Cây địa liền là một cây cỏ nhỏ, sống lâu năm, quanh năm xanh tốt. Thân rễ nhỏ hình trứng. Lá khá rộng, độ 2 hoặc 3 chiếc, mọc sát mặt đất, nên có tên là địa liền, phiền lá hình trứng tròn, đầu hơi nhọn, mặt trên xanh lục, nhẵn, mặt dưới có lông mịn. Hoa tự mọc ở giữa, không cuống, gồm 8-10 hoa màu trắng có những điểm tím nằm ở giữa. Mùa hoa tháng 8 - 9. - Nơi sống và thu hái: Vùng đồi núi ta có nhiều địa liền mọc hoang (Phú Thọ, Yên Bái, Tuyên Quang...) Có trồng nhiều ở Thái Bình, Nam Hà. Thu hái vào mùa đông (tháng 11-2). Khi thân lá bắt đầu khô héo, đào lấy củ, rửa sạch đất cát, cắt bỏ rễ con, thái vát thành phiến mỏng 2-3 mm, rồi phơi nắng hoặc sấy nhẹ đến thật khô. Tuyệt đối không được sấy than, củ sẽ bị đen, kém thơm. - Thành phần hoá học: Trong địa liền có tinh dầu thơm, trong đó thành phần chủ yếu là borneol, metyl p.coumaric, acid etyl este, cinnamic acid etyl, cineol, cinnamic aldehyd - Bộ phận dùng: Thân rễ (thường vẫn gọi là củ) của cây địa liền (Rhizoma Kaempferiae) thái mỏng, phơi hay sấy khô. Đã được ghi vào Dược điển Việt Nam (1983), và dược điển Trung Quốc (1963), (1997). -Tính vị và tác dụng: Theo Đông y, địa liền vị cay, tính ấm, vào 2 kinh Tỳ, Vị. Có tác dụng ấm dạ dày, giúp tiêu hoá, trừ lạnh, trừ thấp, trừ mùi ô uế. Dùng chữa các chứng bệnh đau bụng, tức ngực do lạnh, đau răng. Dùng ngoài da ngâm rượu xoa bóp, chữa tê thấp đau nhức. 1.3.4. Cây riềng - Mô tả: Cây riềng có tên khoa học là: Alpinia officinarum Hance - họ Gừng (Zingiberaceae). Còn có tên khác là tiểu lương khương, cao lương khương (TQ), Galanga (Pháp), Galanga, Chinese ginger (Anh), Lesser Galanga rhizome (Anh). Riềng là một loại thảo, sống lâu năm mọc thẳng, cao 0,8-1,5m, thân rễ phát triển ngang, chia thành nhiều khúc không đều, hơi hình trụ, đường kính 1,2-2 m, mầu đỏ nâu, có phủ nhiều vảy. Lá không cuống, có bẹ, phiến lá hình mác dài 20-40cm, rộng 1,5-2,5 cm. Hoa màu trắng, thành chùm ở ngọn. Quả hình cầu, có lông, hạt có áo hạt. Mùa hoa quả: tháng 5-11. - Nơi sống và thu hái: Cây riềng mọc hoang và được trồng nhiều nơi ở nước ta lấy “củ” làm gia vị và thuốc. Trồng bằng các đoạn thân rễ vào mùa xuân. Miền Nam Trung Quốc có nhiều riềng (Quảng Đông, Quảng Tây). Có thể thu hoạch “củ” riềng quanh năm, nhưng vào thời gian thu đông thì hơn. Đào những đoạn củ già (ở những cây đã trồng trên 2 năm) rửa sạch, cắt bỏ rễ con, cắt thành những đoạn 5-6cm, phơi khô. Cũng có thể đồ qua bằng hơi nước rồi mới phơi, sấy cho khô tránh mọt. - Thành phần hoá học: Trong “củ” riềng có 0,5-1% tinh dầu, trong đó chủ yếu là cineol và methycinnamat. Ngoài ra, còn có chất dầu, vị cay là galangol, một số dẫn chất của flavon ở dạng tinh thể: galangin C15H10O5, alpinin C17H12O4, kaempferit C16H12O6. - Tính vị và tác dụng: Theo Đông y, riềng vị cay, tính ấm vào các kinh Tỳ, Vị. Có tác dụng ôn trung (ấm phần giữa bụng giúp tiêu hoá), trừ hàn giảm đau, trừ gió, chống nôn mửa. Chữa các chứng bệnh: Đau bụng do lạnh, đau bụng dưới, nôn mửa trong, đau loét dạ dày – hành tá tràng, (trừ khi xuất huyết nặng). 1.3.5. Cây sa nhân. - Mô tả: Cây sa nhân có tên khoa học là Amomun achinosphaera. Sa nhân là một loài thuộc chi Amomun Roxb. Cây thân thảo, sống lâu năm dưới tán rừng. Thân cây làm bằng lá, cao khoảng 1-2m, có cây 5m. Lá hình mác, không cuống, không lông. Dài 37-40 cm, rộng 8 cm. Thân ngầm: Dài 0,3-1m Rễ chùm phân bố lớp đất mặt 20 cm. Hoa lưỡng tính, tỷ lệ kết quả < 30%. Sa nhân mọc thành khóm nhiều cây, cây nọ cách cây kia 10 cm. Sau khi trồng 2-3 năm, mỗi nhánh có từ 30-50 cây và bắt đầu có quả. Hoa màu trắng đốm tía. Mỗi gốc 3-6 chùm hoa. Mỗi chùm 4-6 hoa. Ra hoa tháng 4-5. Quả chín tháng 7-8. - Nơi sống và thu hái: Sa nhân có phân bố ở hầu hết các nước Đông Nam Á và Nam Trung Quốc. ở nước ta, Sa nhân phân bố ở hầu hết các tỉnh vùng núi Bắc và Trung Bộ có khoảng 30 loài trong đó có gần 30 loài mang tên Sa nhân , trong đó 23 loài đã được xác định chắc chắn. Sa nhân thường trồng vào vụ xuân thu, thu hoạch qủa tháng 7 – 8. Cây xanh tươi nhiều quả, cây lá vàng không có quả. 4 kg quả tươi cho 1 kg quả khô. - Tính vị và tác dụng: Từ lâu đời nhân dân ta đã biết tìm kiếm và khai thác sa nhân để làm thức ăn, thuốc chữa bệnh và coi là một dược liệu quý, không chỉ ở Việt Nam mà còn trên thế giới. Bước đầu đã thống kê được trên 60 đơn thuốc có vị Sa Nhân dùng trong các trường hợp ăn không tiêu, kiết lỵ, đau dạ dày, phong tê thấp, sốt rét, đau răng, phù thũng… Ngoài ra, sa nhân còn dùng trong sản xuất hương liệu để sản xuất xà phòng, nước gội đầu. 1.3.6. Cây thảo quả - Mô tả: Thảo quả tên khoa học là Elettaria cardamomum, là loại cây thảo, sống lâu năm, cao chừng 2,5-3m. Thân rễ mọc ngang, có đốt, đường kính chừng 2,5-4cm, giữa có màu trắng nhạt, phía ngoài màu hồng, mùi thơm. Lá mọc so le, có lá có cuống, có lá không cuống, bẹ lá có khía dọc, phiến lá dài 60-70cm, rộng tới 20cm, mặt trên phiến lá màu xanh thẫm, mặt dưới hơi mờ, mép lá nguyên. Cụm hoa bông, mọc từ gốc, dài chừng 13-20cm, hoa màu đỏ nhạt, mỗi bông nhiều quả, khi chín quả màu đỏ nâu, dài 2,5-4cm, rộng 1,5-2cm. Vỏ quả ngoài dầy 5mm, quả chia làm 3 ô, mỗi ô có độ 7-8 hạt rất thơm, có áo hạt hình tháp, ép vào nhau. - Nơi sống và thu hái: Thảo quả mọc hoang và được trồng ở các tỉnh miền núi như Hoàng Liên Sơn, Hà Tuyên, Tây Bắc. Lựa quả chưa chín, hái về phơi hoặc sấy nhẹ lửa cho khô (thường 3-4 ngày). Quả khô sẽ ngả mầu xám nâu nhạt, nhiều nếp nhăn dọc và thường phủ 1 lớp phấn trắng. Khi nào dùng mới bóc vỏ ngoài lấy hạt, nếu bóc ngay sẽ mất mùi thơm. - Bộ phận dùng: Quả. - Thành phần hoá học: Trong thảo quả có tinh dầu chừng 1-3%. Tinh dầu mầu vàng nhạt mùi thơm, ngọt, vị nóng cay, dễ chịu. - Công dụng: Thảo quả được sử dụng làm gia vị và làm thuốc, được khai thác để xuất khẩu. 1.3.7. Bạch đậu khấu - Mô tả: Bạch đậu khấu có tên khác là Bà khấu, Bạch khấu nhân, Bạch khấu xác, Đa khấu, Đới xác khấu (TQ dược học đại từ điển), Đậu khấu, Đông ba khấu, Khấu nhân, Tử đậu khấu (Đông dược học thiết yếu), Xác khấu (Bản thảo cương mục). Tên khoa học là Amomum Repens Sonner. Bạch đậu khấu là loại cây thảo cao khoảng 2-3m. Thân rễ nằm ngang to bằng ngón tay, lá hình dải, mũi mác, nhọn 2 đầu, dài tới 55cm, rộng 6cm mặt trên nhẵn, dưới có vài lông rải rác bẹ lá nhẵn, có khía, lưỡi bẹ rất ngắn. Cụm hoa mọc ở gốc của thân mang lá, mọc bò, dài khoảng 40cm, mảnh, nhẵn, bao bởi nhiều vảy chuyển dần thành lá bắc ở phía trên, lá bắc mau rụng. Cuống chung của cụm hoa ngắn, mang 3-5 hoa, ở nách những lá bắc nhỏ hình trái soan. Hoa màu trắng tím, có cuống ngắn, đài hình ống nhẵn, có 3 răng ngắn. Tràng hình ống nhẵn, dài hơn đài 2 lần, thùy hình trái xoan tù, thùy giữa hơi dài rộng hơn, lõm hơn. Cánh môi hình thoi. Quả nang hình trứng, bao bởi đài tồn tại, có khi lớn đến 4cm. -Nơi sống và thu hái: Cây mọc hoang dại ở vùng thượng du bắc bộ (Cao Bằng, Lào Cai) Việt Nam và Cam pu chia. Cây này Việt Nam còn phải nhập. Thu hái vào mùa thu, hái cây trên 3 năm, hái quả còn giai đoạn xanh chuyển sang vàng xanh. Hái về phơi trong râm cho khô, có khi phơi khô xong bỏ cuống rồi xông diêm sinh cho vỏ trắng cất dùng, khi dùng bóc vỏ lấy hạt. - Phần dùng làm thuốc: Hạt quả và hoa. -Tính vị quy kinh: + Vị cay, the, mùi thơm, tính nóng, vào kinh Phế, Tỳ, Vị (Trung Quốc Dược Học Đại Từ Điển). + Vị cay, tính ấm, vào kinh Phế, Tỳ, Vị (Đông dược học thiết yếu). - Tác dụng, chủ trị: + Hành khí, hóa thấp, chỉ ẩu. Trị nôn mửa, dạ dầy đau, đầy hơi, Tỳ Vị có thấp trệ (Trung Quốc dược học đại từ điển). + Hành khí, làm ấm Vị. Trị phản vị, phiên vị, vị quản trướng đau, bụng đầy, ợ hơi do hàn tà ngưng tụ và khí trệ gây ra (Đông Dược Học Thiết Yếu).  Vài nét về thực vật và thành phần của thân rễ cây nghệ vàng Vài nét về thực vật cây nghệ vàng Mô tả cây - Nghệ vàng có tên khoa học: Curcuma longa L.,hay là Curcuma Dosestica Lour., họ Gừng (Zingiberaceae). Tên khác: Khương hoàng (Trung Quốc), Turmeric (Anh), Safran du Indes, Curry (Pháp), Khá lằng (H’mông). - Nghệ vàng là một loại cỏ cao 0,6m đến 1m. Thân rễ thành củ hình trụ hoặc hơi dẹt, khi bẻ hoặc cắt ngang có màu vàng cam sẫm. Lá hình trái xoan thon nhọn ở hai đầu, hai mặt đều nhẵn dài tới 45cm, rộng tới 18cm. Cuống lá có bẹ. Cụm hoa mọc từ giữa các lá lên, thành hình nón thưa, lá bắc hữu thụ khum hình máng rộng, đầu tròn màu xanh lục nhạt, lá bắc bất thụ hẹp hơn, màu hơi tím nhạt. Tràng có phiến, cánh hoa ngoài màu xanh lục vàng nhạt, chia thành 3 thuỳ, thuỳ trên to hơn, phiến cánh hoa trong cũng chia 3 thuỳ, 2 thuỳ bên đứng và phẳng, thuỳ dưới hõm thành máng sâu. Quả nang 3 ngăn, mở bằng 3 van. Hạt có áo hạt. 2.1.2. Phân bố, thu hái và chế biến Cây nghệ vàng được trồng khắp nơi trong nước ta để làm gia vị và làm thuốc. Còn mọc và được trồng ở các nước Ấn Độ, Inđônêxia, Campuchia, Lào, Trung Quốc và các nước nhiệt đới. Ta dùng thân rễ cây nghệ gọi là khương hoàng (Rhizoma Curcumae longae) và rễ củ gọi là uất kim (Radix Curcumae longae). Nghệ được thu hoạch vào mùa thu. Cắt bỏ hết rễ để riêng, thân rễ để riêng. Muốn để được lâu phải đồ hoặc hấp trong 6-8 giờ, sau đem phơi nắng hoặc sấy khô. 2.2. Thành phần hoá học thân rễ cây nghệ vàng Theo sách Những cây thuốc và vị thuốc Việt Nam của Đỗ Tất Lợi xuất bản năm 2006, trong củ nghệ có: - Chất màu curcumin 0,3%, tinh thể nâu đỏ, ánh tím, không tan trong nước, tan trong rượu, ête, clorofoc, dung dịch có huỳnh quang màu xanh lục, tan trong axit (màu đỏ tươi), trong kiềm (màu đỏ máu rồi ngả tím), trong chất béo (dùng để nhuộm chất béo). - Tinh dầu 1-5% màu vàng nhạt thơm. Trong tinh dầu có curcumen CH một cacbon không no, 5% paratolylmetyl cacbinol v à 1% long não hữu tuyến. Hai chất sau chỉ có trong tinh dầu Curcuma xanthorriza Roxb. - Ngoài ra còn có tinh bột, canxi oxalat, chất béo. Theo R.R.Paris và H.Moyse, củ nghệ chứa 8-10% nước, 6-8% chất vô cơ, 40-50% tinh bột nhựa. Hoạt chất của nghệ gồm: - Tinh dầu 3-5% gồm 25% cacbua terpenic, chủ yếu là zingiberen và 65% xeton sesquiterpenic, các chất turmeron. - Các chất màu vàng gọi là curcumin, gồm curcumin I chiếm 60% đây là xeton đối xứng không no, có thể coi là diferulolyl metan (axit ferulic là axit hydroxy- 4 - metoxy -3- xinamic); curcumin II hay là monodesmetoxy- curcumin chiếm 24%; curcumin III hay là didesmetoxy- curcumin chiếm 14% trong đó có 1 hay 2 axit hidroxycinamic thay cho axit ferulic. Theo E.Gildmerster và F.R.Hoffman trong tinh dầu nghệ có 53,1% xeton anfa- beta etylenic ở từ mạch nhánh gắn vào nhân (bao gồm 29,5% turmeron và 23,6% arylturmeron). 3. Vài nét chung về tinh dầu: Tinh dầu còn gọi là Dầu thơm, Tinh du hay hương du là những hợp chất có mùi thơm hay khó chịu, có một số tính chất lí học chung thường gặp trong cây hay trong động vật. Ví dụ: Tinh dầu bạc hà, tinh dầu khuynh diệp, tinh dầu quế, tinh dầu hoa hồng, tinh dầu con hươu xạ… Tinh dầu có vai trò quan trọng trong đời sống: ngành thực phẩm (làm gia vị, chế biến rượu mùi…), công nghiệp hương liệu và mỹ phẩm, công nghiệp sơn, công nghiệp chế biến hóa chất, y học (làm thuốc sát trùng, tiêu hóa…)… 3.1. Phân loại tinh dầu: Dựa vào thành phần của tinh dầu người ta chia tinh dầu thành những loại sau: - Tinh dầu chứa cacbua như pinen (tinh dầu thông), limonen (tinh dầu chanh)… - Tinh dầu chứa rượu như geraniol, xitronelol (tinh dầu hoa hồng, sả, hương diệp); chứa linalol (tinh dầu hoa cải, tinh dầu quả mùi); chứa metol (tinh dầu bạc hà). - Tinh dầu chứa andehit như xitral (tinh dầu chanh, màng tang). - Tinh dầu chứa xeton như xineol (tinh dầu bạch đàn, khuynh diệp), anetol (tinh dầu tiểu hồi, đại hồi)… 3.2. Trạng thái thiên nhiên và phân bố: Tinh dầu ở hai trạng thái: tự do và tiềm tàng. Tinh dầu ở trạng thái tự do trong cây có thể được tạo thành tập trung ở những tế bào trông giống như những tế bào khác của cây họ lớn hơn, nhưng thường tinh dầu tự do được tập trung ở cơ quan bài tiết của cây như: lông bài tiết của cây họ Hoa môi (Labiatae); họ Cúc (Compositae) ở dưới lớp cutin; túi bài tiết trong họ Xim (Myrtaceae)… Tinh dầu ở trạng thái tiềm tàng vốn không phải là những thành phần bình thường của cây mà chỉ xuất hiện trong những điều kiện nhất định tương ứng với sự chết của một số bộ phận. Ví dụ: tinh dầu trong nhân hạt mơ, hạt đào, hạt cải và củ tỏi. Tinh dầu hạt mơ, hạt đào (Andehyt bezoic) xuất hiện do tác dụng của men emulsin trên một heterozit gọi là amygdalin. Tinh dầu hạt cải (bạch đới tử) xuất hiện do tác dụng của men myrosin trên một heterozit gọi là grozit. Tinh dầu củ tỏi xuất hiện do tác dụng của men alliinnaza trên một chất không phải eterozit mà là một axit amin chứa sunfua là allinin cho một sunfoxyt gọi là allixin để cho chất đisunfua allyl. Về mặt phân bố, tinh dầu có trong toàn bộ giới thực vật nhưng đặc biệt nhiều trong một số như họ Thông (Coniferae), họ Cam (Rutace), họ Hoa tán (Umbelliferae), họ Xim (Myrtaceae)… Điều đặc biệt là trong cùng một, thành phần tinh dầu của những bộ phận khác nhau có thể khác nhau và tuỳ theo điều kiện sinh sống, thu hái. 3.3. Tính chất vật lí của tinh dầu: Tinh dầu thường ở thể lỏng ở nhiệt độ thường, mùi thơm, ít khi có màu trừ tinh dầu chứa azulen có màu xanh. Tinh dầu có tỉ trọng thấp so với nước. Chỉ số khúc xạ cao và có năng suất quay cực. Tinh dầu bay hơi được và kéo được bằng hơn nước. Tinh dầu ít tan trong nước nhưng làm cho nước có mùi thơm. Tinh dầu tan trong cồn, ete, phần lớn dung môi hữu cơ và trong chất béo. Một số tinh dầu có phần đặc và một phần lỏng như tinh dầu bạc hà, tinh dầu long não… Tinh dầu là hỗn hợp nên không có nhiệt độ sôi nhất định. Khi đun nóng có thể lấy riêng được các thành phần khác nhau trong tinh dầu. Tinh dầu cháy với ngọn lửa nhiều khói. 3.4. Thành phần hóa học của tinh dầu: Tinh dầu là hỗn hợp của nhiều hoạt chất với tỉ lệ thay đổi; thành phần quan trọng nhất về phương diện thơm có khi lại chiếm tỉ lệ thấp. Thành phần trong tinh dầu bao gồm các hiđrocacbua, ancol tự do hay dưới dạng các este, hợp chất chứa N, hợp chất chứa S, hợp chất halogen…Các hiđrocacbon béo thường ít đại diện, phần nhiều là cacbua thơm hoặc nhóm cacbua tecpennic. Trong các thành phần trên, thường este chiếm tỉ lệ cao nhất rồi đến các rượu và andehit. Sau đây là một số hợp phần chính hay gặp trong thành phần tinh dầu: * Hiđrocacbua bao gồm: - Cacbua tecpennic (chiếm nhiều nhất): limonen, pinen, camphen, caryophyllen, sylvestren. - Cacbua no: heptan, parafin. * Ancol: Ancol metylic, ancol etylic, ancol xinamic, xitronellol, geraniol, linalol, bocneol, tecpineol, mentol, santalol, xineol. * Phenol và ete phenolic: anetol, eugenol, safrol, apiol, tymol. * Andehit: andehit benzoic, xinamic, salyxilic, xitral, xitronellal. * Xeton: menton, campho, thuyon. * Axit (dưới dạng este): axit axetic, butiric, valerianic, benzoic, namic, salyxilic, fomic. * Những hợp chất chứa sunfua, nitơ, halogen: các tinh dầu có sunfua trong các cây thuộc họ chữ Thập (Cruciferae) có một kiến trúc đặc biệt gọi là senevol tức là este của axit isosunfoxianic. * Cumarin: becgapten, ombelliferon. 4. Một số nét cơ bản về lí thuyết sắc kí và phương pháp khối phổ: 4.1. Lý thuyết cơ bản về sắc kí: Khi tách các chất với hỗn hợp sẽ dễ dàng nếu như các cấu tử cần tách nằm ở các pha khác nhau. Nhưng việc tách sẽ rất khó khăn nếu như các cấu tử nằm cùng một pha. Do vậy nếu có một tác động nào đó làm thay đổi trạng thái của tập hợp, chất trong các pha sẽ làm cho việc tách các chất thuận lợi hơn. Trong các phương pháp vật lí ứng dụng trong hóa học thì tách sắc kí là phương pháp quan trọng thường được sử dụng để tách các chất có tính chất gần giống nhau. Dùng phương pháp sắc ký có thể tách được các cấu tử vô cơ và hữu cơ khác nhau có trong hỗn hợp các cấu tử riêng rẽ, tách và cô lập các sắc tố động và thực vật…Phương pháp sắc ký khí tách các chất dựa vào các hiện tượng động học hoặc cân bằng pha. 4.1.1. Khái niệm: Khi tách các cấu tử trong cùng một tướng ta cho tướng này liên tục tiếp xúc với nhiều thành phần mới của tướng thứ hai. Do hệ số phân bố khác nhau của các cấu tử phân tích ở hai tướng nên khi đi qua cột các cấu tử sẽ bị giữ lại. Ở những vùng khác nhau trên cột, nếu các cấu tử có màu khác nhau trong hỗn hợp thì ta sẽ thu được những vùng màu khác nhau trên cột tượng trưng cho từng cấu tử có trong hỗn hợp. Phương pháp tách như vậy gọi là phương pháp tách sắc ký. 4.1.2. Phân loại: Để phân loại các phương pháp tách sắc ký thường dùng một số nguyên tắc sau: - Dựa trên cơ sở tách tức là dựa trên đặc điểm tương tác các cấu tử của hỗn hợp phải tách với tướng động hoặc tướng tĩnh, gồm: Sắc ký hấp thụ, sắc ký phân bố, sắc ký trao đổi ion, sắc ký kết tủa, sắc ký oxi hóa - khử… - Dựa trên trạng thái kết hợp của hệ cần tiến hành tách, gồm: Sắc ký khí, sắc ký lỏng, sắc ký khí lỏng. - Dựa trên hình thức tiến hành sắc ký, gồm: Sắc khí trao đổi ion, sắc ký giấy… Trong đó sắc ký khí là phương pháp hiện đại có hiệu lực cao được áp dụng vào hầu hết các lĩnh vực nghiên cứu khoa học cũng như đời sống sản xuất. Trong hóa học hữu cơ khoảng 80% các hợp chất được phân tích bằng sắc ký khí. 4.1.3. Bản chất của phương pháp sắc ký khí: Cơ chế của quá trình tách là dựa vào sự thay đổi phân bố khác nhau của các chất giữa tướng lỏng và một khí trơ. Việc vận chuyển chất được tiến hành trong tướng khí (sắc ký phân bố khí - lỏng). Nếu đưa vào cột một hỗn hợp chất nào đó, muốn đạt được mức tách hoàn toàn, trước hết bề mặt tiếp xúc của hai pha phải lớn và bề dày lớp tiếp xúc của hai pha phải đủ nhỏ (do quá trình khuếch tán làm giảm hiệu quả tách) và sau cùng sự dịch chuyển có hướng của pha động so với pha tĩnh phải để mỗi cấu tử trong hỗn hợp được phân bố giữa hai pha phù hợp với tính chất hấp phụ hoặc hoà tan của nó. Do pha động chuyển dịch liên tục nên ngoài nhiệm vụ đưa các chất phân tích lên bề mặt pha tĩnh, pha động còn có nhiệm vụ tiếp nhận các phân tử, chất phân tích đã bị hấp thụ trước đó bị giải hấp phụ tới tương tác với các thành phần khác của pha tĩnh. Nói cách khác, đó là quá trình chuyển chất từ đĩa lí thuyết này tới đĩa lí thuyết khác mà ở đó tồn tại cân bằng nhiệt và chất. Quá trình chuyển chất trên các đĩa diễn ra liên tục giữa pha tĩnh và pha động, chuyển từ đầu cột đến cuối cột, dẫn tới sự phân vùng riêng biệt các chất trong cột sắc ký. Ghi lai từng chất này khi nó đi ra khỏi cột ta sẽ thu được sắc đồ tách chất của cột sắc ký. * Mô tả quá trình tách chất trên cột sắc ký: A A B B A B + E A + E A+ B B Chất hiện E Chất tách được B Chất tách được A 4.2. Lý thuyết sắc ký phân giải cao: Để đạt được hiệu quả tách mong muốn, phải xác định được hệ số phân giải cần thiết R được tính theo phương trình: Trong đó: TRi và TRj là thời gian lưu của cấu tử i và j Wb là độ rộng pic trên đường nền Hệ số phân giải gồm tổ hợp các thông số sắc ký ảnh hưởng lẫn nhau bao gồm: hiệu quả, độ chọn lọc và độ lưu giữ theo phương trình: Trong đó: n là hiệu quả tách; là độ chọn lọc; K là tỉ số phân bố của chất phân tích. Trong phương pháp sắc ký thời gian lưu tuyệt đối tr được tính từ khi bắt đầu bơm mẫu tới khi xuất hiện pic. Thời gian chất ở trong pha động là thời gian chết tm. Thời gian chết bị lưu giữ trong pha tĩnh gọi là thời gian lưu thực hay thời gian lưu hiệu chỉnh tR. Ta có: tR = tr – tm. Hệ số phân bố Kd đặc trưng cho trạng thái của chất phân tích tại một nhiệt độ nào đó được tính: Ci.s là nồng độ chất i trong pha tĩnh; Ci.m là nồng độ i trong pha động. Trong phương pháp sắc ký khí đánh giá hiệu quả tách của một cột tách bằng số đĩa lý thuyết nn. Số đĩa phụ thuộc vào chiều dài cột, loại tướng tĩnh, khối lượng của tướng tĩnh, nhiệt độ của tướng tĩnh, tốc độ dòng cháy cũng như loại khí mang và áp suất của khí mang. Việc chọn đúng tướng tĩnh có ý nghĩa quyết định đối với tác dụng tách của một cột. Những nét chung sau đây được áp dụng cho việc lựa chọn đó. Dùng một chất lỏng không phân cực làm chất tách, hỗn hợp các chất không phân cực được tách theo trình tự nhiệt độ sôi của chúng. Các hỗn hợp phân cực chạy qua những chất lỏng không phân cực dùng làm chất tách nhanh hơn là những hỗn hợp không phân cực có cùng nhiệt độ sôi. * Việc lựa chọn pha tĩnh phải đảm bảo các yêu cầu sau: - Pha tĩnh phải là chất lỏng tránh được chảy máu cột do bay hơi hoặc phân huỷ pha tĩnh khi dùng cột ở nhiệt độ cao. Hệ số khuếch tán trong pha tĩnh lỏng phải cao. Sức căng bề mặt phải thấp, độ nhớt phải cao, biểu hiện rõ đặc tính của hóa học bền vững dung môi. - Những đặc tính quan trọng của pha tĩnh là độ chọn lọc hiệu quả tách, độ lưu giữ, độ phân cực, độ trơ, độ dày lớp gim đồng nhất về mặt hóa học, giữ không đối về độ bền cơ học, độ bền với dung môi, hiệu quả tẩm, tải trọng. * Trong phương pháp sắc ký khí người ta sử dụng loại cột nhồi hoặc cột ống hở: - Cột nhồi gồm các dạng: + Cột nhồi sắc ký lỏng: các pha tĩnh là chất lỏng tẩm trên chất nhồi “trơ”. + Cột nhồi sắc ký khí rắn: các pha tĩnh là chất hấp phụ rắn, kích thước trong cột thường dùng > 2 mm, cột nhồi mao quản thì < 2 mm. Với các cột nhồi, mức độ lưu giữ cao hơn, ít chịu ảnh hưởng của chất bẩn trong mẫu, thích hợp với detector có thể tích lớn, có thể bơm lượng mẫu lớn, mẫu không đòi hỏi phải mất công tinh chế. - Các cột ống hở dùng trong sắc ký khí lỏng: Vật liệu chính để tạo cột là fused silica, cột có độ mềm dẻo cao, không dễ bẻ gãy vì có lớp bảo vệ bên ngoài là poliimit, hàm lượng kim loại thấp 1 g/g độ trơ cao hơn, số nhóm silanol hoạt động thấp hơn, chịu được nhiệt độ cao 3500C. Các cột thuỷ tinh cũng còn được sử dụng. Các cột kim loại được dùng trong sắc ký khí nhiệt độ cao. Các cột fused silica tấm nhôm cũng đã được sử dụng. Các cột có đường kính trong nhỏ nhất khoảng 100 – 320 m được sử dụng trong sắc ký khí khối phổ. Chất mang lưỡng tính Khí mang Cột tách Máy điều nhiệt Máy tự ghi Máy phát hiện Khí quyển Thiết kế tính Sơ đồ phương thức công tác của một máy sắc ký khí 4.3. Một số nét cơ bản về phương pháp phổ khối lượng: 4.3.1. Nguyên tắc chung: Khi cho các phân tử ở trạng thái khí va chạm với một dòng electron có năng lượng cao thì các phân tử sẽ bật ra 1 hay 2 electron, và nó trở thành các ion có điện tích +1 (chiếm tỉ lệ lớn) và +2: ABC + e ABC+* + 2e (1) ion gốc hay ion phân tử ABC+2 + 3e (2) Nếu các ion phân tử tiếp tục va chạm với dòng electron có năng lượng lớn thì chúng sẽ bị phá vỡ thành nhiều mảnh ion, các gốc hoặc các phân tử trung hòa khác nhau gọi là quá trình phân mảnh: ABC+* A+ + BC* ABC+* AB+ + C* A+ + B Năng lượng của quá trình phân mảnh chỉ vào khoảng 30 – 100eV, cao hơn năng lượng ion hóa phân tử (8 – 15 eV). Quá trình biến thành các phân tử trung hòa gọi là sự ion hóa. Đồ thị chỉ ra xác suất có mặt của các ion phụ thuộc vào năng lượng va chạm ở phân tử. Năng lượng khoảng 15 eV thì ion phân tử đạt cực đại nhưng các mảnh ion tiếp tục tăng lên khi năng lượng đạt khoảng 70 eV thì tăng chậm lại và đạt giá trị cực đại. Các ion có khối lượng m và điện tích e. Tỉ số m/e gọi là số khối z. Khi tách được các ion có số khối khác nhau và xác định được xác suất có mặt của chúng rồi vẽ đồ thị biểu diễn mối liên quan giữa xác suất có mặt hay cường độ I và số khối Z thì đồ thị này gọi là phổ khối lượng. 4.3.2. Khối phổ kế: Hóa khí mẫu Ion hóa Phân tách ion theo số khối Đêtectơ Xử lí số liệu Bơm hút Nạp mẫu Việc ion hóa được thực hiện trong buồng ion hóa của khối phổ kế. 4.3.2.1. Hóa khí mẫu: Các mẫu được nạt vào dưới dạng khí, rắn hoặc lỏng ở áp suất thấp từ 10-5 đến 10-7 mmHg và 2000C để biến tất cả thành thể hơi. 4.3.2.2. Ion hóa mẫu: Có thể theo các phương pháp khác nhau như: * Phương pháp va chạm electron: Chùm electron có năng lượng khoảng 10 – 100 eV bắn ra vuông góc với mẫu. Các ion mới tạo ra chạy qua điện trường E để tăng tốc độ chuyển động, thế của điện trường là U. Phương pháp này được dùng phổ biến nhất. * Phương pháp ion hóa hóa học: cho dòng phân tử khí va chạm với một dòng ion dương hoặc ion âm. * Phương pháp ion hóa trường: cho dòng mẫu dạng hơi đi qua giữa hai điện cực cảm ứng có một điện trường mạnh 107 – 108 V/cm biến phân tử trung hòa thành ion dương. * Phương pháp ion hóa proton: Cho dòng mẫu dạng hơi va đập với dòng photon có năng lượng khoảng 10 eV (bức xạ có chiều dài sóng từ 83 – 155 nm) sẽ xảy ra quá trình ion hóa. * Phương pháp bắn phá ion: Cho một dòng khí Ar hay Xe được bắn phá từ một khẩu súng đập thẳng vào mẫu hòa tan trong dung môi như glixerin thì các phân tử dung môi bị ion hóa rồi chính nó ion hóa phân tử mẫu thành các ion. 4.3.2.3. Tách các ion theo sơ đồ khối: Dùng các thiết bị khác nhau như: * Thiết bị phân tách ion hội tụ đơn: Đêtectơ Y Z Chùm ion r Động năng: eU = mv2 (1) Lực từ trường xuyên tâm: Bev = (2) Thay v ở (1) vào (2) ta có: * Thiết bị phân tách ion hội tụ kép: Điện trường E (B) Nam châm Y (E) Z re rm Chùm ion Khi 1 ion đi qua điện trường chịu một lực tác dụng eE vuông góc với hướng chuyển động, kết quả là nó chuyển động theo quỹ đạo tròn có bán kính xác định: eE = hay re = = * Thiết bị phân tách ion tứ cực: +(VD +VRcost) -(VD + cost) y z x Chùm ion 4.3.2.4. Đêtectơ: Các ion đi ra từ bộ phận phân tách có cường độ nhỏ nên cần khuếch đại để phát hiện. Một trong các thiết bị này là máy nhân electron. Nó tạo ra các electron thứ cấp khi có ion đập vào bề mặt tấm kim loại. Đinôt -7,5 kV -6,5 kV Khuếch đại Đinôt -7 kV -6 kV -8 kV 4.3.2.5. Ghi tín hiệu: Các tín hiệu phát ra từ bộ khuếch đại truyền ra được nạp vào bộ nhớ máy tính và xử lí kết quả rồi in ra phổ. 5. Xác định hàm lượng tinh dầu theo phương pháp dược điển Việt Nam: 5.1. Phương pháp thu hái và bảo quản mẫu: Trong cây, tinh dầu ở trạng thái tự do có thể được tạo thành và tập trung ở những tế bào trông giống như những tế bào khác của cây hoặc lớn hơn nhưng thường tinh dầu ở trạng thái tự do tập trung ở bộ phận bài tiết của cây. Trong họ Cúc tinh dầu tập trung ở dưới lớp cutin. Trong cùng một cây thành phần tinh dầu của những bộ phận khác nhau có thể khác nhau, sự khác nhau tuỳ thuộc vào điều kiện sinh sống và thu hái. Trong khí hậu nhiệt đới, hàm lượng tinh dầu cao hơn so với những khí hậu khác. Trong cây, tinh dầu có thể ở trong tất cả các bộ phận như lá, thân, cành, rễ, nụ, quả... song nhiều nhất là ở ngọn. Tinh dầu có thể biến đổi theo thời tiết, khí hậu và các giai đoạn sinh trưởng. Thường vào thời kỳ ra hoa hàm lượng tinh dầu trong cây là lớn nhất. Chính vì vậy tôi đã tiến hành lấy các mẫu để thực nghiệm vào các thời kỳ khác nhau ở các vùng đất khác nhau để biết được biến động về hàm lượng và thành phần tinh dầu ở những điều kiện khí hậu, thổ nhưỡng khác nhau, thời kỳ sinh trưởng khác nhau. Việc lấy và bảo quản cây có ảnh hưởng đến chất lượng và hàm lượng tinh dầu. Tuỳ từng loại cây, có loại phải cắt lúc tươi, có loại có thể để khô mà không ảnh hưởng đến tinh dầu. Nhiệt độ, ánh sáng cũng có thể thay đổi hàm lượng và tính chất của một số loại tinh dầu. Vì vậy tốt nhất là thu hái vào buổi sáng sớm hoặc chiều muộn khi trời mát, lạnh trời (không thu hái lúc trưa nắng). 5.2. Định lượng tinh dầu: Về nguyên tắc, sự xác định hàm lượng tinh dầu trong một nguyên liệu là dựa vào chưng cất lôi cuốn nước tinh dầu rồi đọc thể tích tinh dầu hứng được hoặc cân lượng tinh dầu thu hái được theo hàm lượng tinh dầu trong 100 gram nguyên liệu. Dùng dụng cụ đơn giản, rẻ tiền đó là: - Bình cầu dung tích 2 lít có cắm ống sinh hàn hồi lưu. - Bình hứng tách tinh dầu gồm hai nhánh: một nhánh chia ngấn từng 1/10, một nhánh nhỏ có đầu cong xuống. Trên đầu nhánh to có loe thành phễu với đường kính 1,5 - 2 cm nghĩa là hơi rộng hơn đầu dưới của ống sinh hàn, chiều cao nhánh to 8 cm, đường kính là 0,5 cm. Nhánh nhỏ cao 6 cm vó đường kính 1,5 - 2 mm. - Bình hứng được cắm vào nút cao su của ống sinh hàn hồi lưu bằng hai chiếc đinh ghim và có thể di chuyển tự do trong cổ bình cầu nhưng không chạm vào bình cầu. - Đầu dưới của ống sinh hàn phải đúng vào miệng của bình hứng, đầu dưới bình hứng phải cách mặt nước 2 - 3 cm. Để tiến hành xác định lượng tinh dầu cần từ 200 - 500g nguyên liệu tươi, đã được cắt nhỏ cho vào bình cầu và một lượng nước khoảng 300 ml. Đun sôi nước thì tinh dầu bốc lên ngưng tụ trong ống sinh hàn và rơi xuống bình hứng. Đun nhẹ và giữ sôi nhẹ trong 1 - 3h tuỳ theo từng loại nguyên liệu. Đến khi đun thêm 15' nữa mà không thấy tinh dầu tăng thêm thì ngừng đun. Để nguội đọc thể tích tinh dầu và tính tỉ lệ %: x% = Trong đó: a là thể tích bình đọc được (ml) b là khối lượng nguyên liệu (g) Tinh dầu sau khi chưng cất được làm khô bằng Na2SO4 khan đựng trong lọ tiêu chuẩn ở nhiệt độ dưới 50C. 6. Phương pháp xác định thành phần hóa học của tinh dầu: 6.1. Phân tích trên máy sắc kí PACKARD - 428: Các mẫu tinh dầu được phân tích trên máy sắc kí PACKARD - 428 (Hà Lan) với cột mao quản fused silica dài 60 m, đường kính trong 0,32 mm, chiều dài lớp phim 0,32m tẩm bằng poli metylsiloxan HEWLET-PACKARD-5710A (Mỹ) (HP5710A); cột mao quản dài 25 m, đường kính trong 0,32 mm, chiều dài lớp phim 0,32m tẩm bằng poli metylsiloxan HEWLET-PACKARD-5890 series (Mỹ); các cột tách J và WDB - 1, HP - 1 chiều dài 25 m, đường kính trong 0,32 mm, chiều dài lớp phim 0,13m tẩm bằng CP-SilCB. Tất cả các máy sắc ký trên đều được sử dụng detector FID (ion hóa ngọn lửa). Nhiệt độ detector và buồng bơm mẫu giữ ở 2500C. Các máy này đều chạy với chương trình nhiệt độ như sau: giữ cột tách ở nhiệt độ 600C trong 2 phút, sau đó chạy chương trình nhiệt độ 40C/phút, đến 2200C thì dừng lại và giữ nhiệt độ này trong 30 phút. Khí mang được dùng là Nitơ, tốc độ giấy là 0,5 cm/phút. Các mẫu tinh dầu được pha trong dung môi n-hexan theo tỉ lệ 1:500. Kỹ thuật bơm: dùng xi lanh lấy 0,2 l dung dịch mẫu (đã pha trên) rồi bơm vào cột tách theo kỹ thuật chia dòng, ngắt đoạn (splitless). Tỉ lệ chia dòng là 1:80. Các máy đều được gắn với computer chuyên dùng để xác định % các chất có trong hồn hợp. 6.2. Phương pháp sắc ký khí khối phổ ký liên hợp (GC-MS): Các mẫu tinh dầu được phân tích trên các máy sắc kí khí - khối phổ ký liên hợp (GC-MS) HP-5790 và HP-5791; detector chọn khối (MSD) nối trực tiếp với máy sắc ký khí HP-5790 A và HP 5890, cột tách dài 26 m, đường kính trong 0,22 mm, chiều dài lớp phim 0,13m tẩm bằng CP-Sil5CB. Sử dụng He làm khí mang, máy chạy theo chương trình nhiệt độ: giữ cột tách ở nhiệt độ 600C trong 34 phút, sau đó chạy chương trình nhiệt độ 50C/phút, đến 2500C thì dừng lại và giữ nhiệt độ này trong 30 phút. Các điều kiện khác đều tương tự như đã mô tả ở trên. Các chất được nhận biết bằng cách so sánh khối phổ 70 ev EI của chúng với khối phổ được lưu ở thư viện. CHƯƠNG II. THỰC NGHIỆM 1. Lấy mẫu: 1.1. Địa điểm và điều kiện lấy mẫu: Thân rễ (củ) cây nghệ vàng được thu hái ở hai địa điểm: Huyện Thọ Xuân, huyện Triệu Sơn của tỉnh Thanh Hóa ở những thời điểm khác nhau: - Mẫu thứ nhất (N1): Thân rễ được lấy tại thôn Mỹ Thượng 1, xã Bắc Lương, huyện Thọ Xuân,Thanh Hóa. Khối lượng củ: 2,5 kg. Ngày lấy mẫu: 17h30 chiều ngày 22/01/2010. Lấy vào ngày trời khô. - Mẫu thứ hai (N2): Thân rễ được lấy tại Trung Thôn 1, xã Bắc Lương, huyện Thọ Xuân, Thanh Hóa. Khối lượng củ: 2,1 kg. Ngày lấy mẫu: 7h sáng ngày 27/01/ 2010. Lấy vào ngày trời mưa, nhiệt độ khoảng 200C. - Mẫu thứ ba (N3): Thân rễ cây nghệ vàng được lấy tại xã Hợp Thành, huyện Triệu Sơn, Thanh Hóa. Khối lượng củ: 2,5kg. Ngày lấy mẫu: 7h30 sáng ngày 30/01/2010. Lấy vào ngày trời khô, nhiệt độ khoảng 170C. - Mẫu thứ tư (N4): Thân rễ được lấy tại xã Hạnh Phúc, huyện Thọ Xuân, Thanh Hóa. Khối lượng củ: 2,3kg. Ngày lấy mẫu: 8h30 sáng ngày 02/02/2010. Lấy vào ngày trời nắng ấm. - Mẫu thứ năm (N5): Thân rễ được lấy tại xã Xuân Lộc, huyện Triệu Sơn, Thanh Hóa. Khối lượng củ: 2,6kg. Ngày lấy mẫu: 6h sáng ngày 28/2/2010. Lấy vào ngày trời mát, khoảng 200C. 1.2. Cách bảo quản và chưng cất: - Cách bảo quản: Thân rễ cây nghệ vàng sau khi thu hái được rửa sạch đất, thái nhỏ cho vào nồi hoặc vùi vào đất hoặc cát ẩm để đảm bảo độ chính xác của tinh dầu trong củ. - Ngày chưng cất: Đa số các mẫu đều được chưng cất ngay sau khi thu hái. 2. Chưng cất tinh dầu: * Dụng cụ: Nồi áp suất dung tích 4 lít. Ống sinh hàn ruột gà và ống sinh hàn thẳng. Phễu chiết, bình tam giác, ống hút thuỷ tinh thẳng, bếp điện. Nút gỗ, bột trét nồi, ống nước loại nhỏ và ống cao su dẫn khí. Xô, chậu đựng nước. * Hóa chất: Chủ yếu dùng để rửa dụng cụ gồm: H2SO4 đặc, cồn 960, axeton, Na2SO4 khan. * Tiến hành: Thân rễ nghệ vàng thu về được rửa sạch đất, sau đó thái nhỏ cho vào nồi áp suất 4 lít, thêm vào đó khoảng 1,5 lít nước lạnh rồi đậy nắp cho kín, quanh nồi trét một lớp bột mịn cho thật kín. Trên nắp nồi có ống dẫn khí nối với ống sinh hàn qua một ống hút thuỷ tinh thẳng luồn qua nút gỗ. Cuối ống sinh hàn có bình tam giác đặt trong nước lạnh hứng tinh dầu sau đó dùng phễu chiết tinh dầu ra khỏi nước. Dùng bếp điện đun khoảng 45 – 50 phút, tinh dầu bắt đầu bay hơi cuốn lên theo hơi nước, qua ống sinh hàn được làm lạnh bằng nước lạnh, hơi nước và tinh dầu được ngưng tụ lại từng giọt và nhỏ vào bình tam giác. Nấu tiếp khoảng 1,5h thì lượng tinh dầu trong nồi xem như đã hết. Ngừng đun và đo thể tích tinh dầu thu được. 3. Chiết và bảo quản tinh dầu: Sau khi thu được tinh dầu có lẫn nước, do tỉ trọng của tinh dầu nhẹ hơn nước, nó nổi lên trên nên thể tích phân thành hai lớp: lớp trên là tinh dầu, lớp dưới là nước. Dùng phễu chiết lấy tinh dầu ra khỏi nước, làm khô loại hết nước trong tinh dầu bằng Na2SO4 khan cho vào lọ sắc ký tiêu chuẩn để trong tử lạnh và giữ nhiệt độ dưới 50C. 4. Nghiên cứu thành phần hóa học tinh dầu bằng phương pháp sắc ký phân giải cao GC: Mẫu được nghiên cứu thành phần hóa học bằng phương pháp sắc ký khí phân giải cao GC tại trung tâm Giáo dục và phát triển Sắc ký Việt Nam (EDC Việt Nam). CHƯƠNG III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN I. Kết quả chưng cất tinh dầu thân rễ cây nghệ vàng: Theo dõi tốc độ chảy và vẽ đồ thị quá trình chưng cất của hai mẫu điển hình trong các mẫu là N1 và N3. Định lượng tất cả các mẫu. 1. Kết quả: * Mẫu thứ nhất (N1- Thọ Xuân,Thanh Hóa): Kể từ lúc bắt đầu chảy: Sau 20 phút thu được 0,9 ml tinh dầu. Sau 35 phút thu được 1,8 ml tinh dầu. Sau 50 phút thu được 2,5 ml tinh dầu. Sau 65 phút thu được 3,0 ml tinh dầu. Sau 80 phút thu được 3,4 ml tinh dầu. Tốc độ chưng cất là 45 giọt (nước và tinh dầu)/ phút. * Mẫu thứ ba (N3- Triệu Sơn, Thanh Hóa): Kể từ lúc bắt đầu chảy: Sau 20 phút thu được 0,8 ml tinh dầu. Sau 35 phút thu được 1,6 ml tinh dầu. Sau 50 phút thu được 2,2 ml tinh dầu. Sau 65 phút thu được 2,7 ml tinh dầu. Sau 80 phút thu được 3,0 ml tinh dầu. Tốc độ chưng cất là 42 giọt (nước và tinh dầu)/ phút. 2. Đồ thị quá trình chưng cất tinh dầu củ nghệ: 3. Định lượng tinh dầu Để tính tỉ lệ % của tinh dầu trong thân rễ nghệ vàng ta có thể dựa vào công thức : x% = Trong đó: a là thể tích tinh dầu thu được (ml) b là khối lượng nguyên liệu (g) Qua thực nghiệm ta thu được kết quả tính theo tỉ lệ % của tinh dầu thân rễ nghệ vàng như sau: Bảng hàm lượng tinh dầu: Mẫu số Địa điểm Lượng nguyên liệu (kg) V (ml) tinh dầu Hàm lượng (%) M1 Thọ Xuân 2,5 3,4 0,136 M2 Thọ Xuân 2,1 2,5 0,119 M3 Triệu Sơn 2,5 3,0 0,12 M4 Thọ Xuân 2,3 3,2 0,139 M5 Triệu Sơn 2,6 3,3 0,127 * Nhận xét: Dựa vào kết quả thực nghiệm ta thấy hàm lượng tinh dầu thay đổi theo mùa vụ, thay đổi theo thổ nhưỡng và phương pháp chưng cất, thu hái... M1 và M3 thu hái vào cùng thời gian tháng 1 nhưng ở Thọ Xuân hàm lượng tinh dầu 0,136% cao hơn ở Triệu Sơn 0,12%. Có kết quả khác nhau là do thổ nhưỡng ở hai vùng đất khác nhau, mặt khác mẫu ở Thọ Xuân thu hái vào vào buổi chiều, tốc độ chưng cất nhanh hơn. M2: Hàm lượng tinh dầu thấp nhất trong các mẫu thu được do mẫu thu hái ở Thọ Xuân vào ngày trời mưa. M4: Cũng thu hái ở Thọ Xuân nhưng vào thời gian mùa xuân tiết trời ấm áp, hàm lượng tinh dầu 0,139% cao hơn M1 0,136%. M5: Thu hái ở Triệu Sơn vào mùa xuân nên hàm lượng tinh dầu 0,127% cao hơn M3 0,12%. Từ các số liệu trên ta thấy hàm lượng tinh dầu thân rễ nghệ vàng ở huyện Thọ Xuân cao hơn hàm lượng tinh dầu thân rễ nghệ vàng ở huyện Triệu Xuân. Mẫu thu vào thời điểm tháng 2 có hàm lượng cao hơn cả, còn thời kỳ tháng 1 trời lạnh hơn, hàm lượng tinh dầu thấp hơn. Mẫu cần thu hái vào ngày mát trời, tốc độ chưng cất vừa phải và chưng cất ngay sau khi hái. II. Thành phần hóa học của tinh dầu thân rễ nghệ vàng Thành phần hóa hoc của tinh dầu thân rễ nghệ vàng ở hai địa điểm Thọ Xuân và Triệu Sơn được thể hiện ở bảng (theo kết quả phân tích của GC-MS): STT Cấu tử Hàm lượng % Thọ Xuân Triệu Sơn 1 Alpha – pinene 0,12% 0,21% 2 Myrcene 0,12% 0,10% 3 Alpha phellandrene 2,54% 1,67% 4 Ortho cymene 1,91% 1,2% 5 Limonene 0,33% 0,03% 6 1,8- Cineole 1,57% 0,28% 7 Gamma-terpinene 0,11% 0,07% 8 Terpinolene 0,77% 0,45% 9 Beta phenchyl alcohol 0,13% vết 10 1-Ethyl-4-methylcyclohexane 0,28% 0,1% 11 Thymol 0,3% 0,23% 12 2-Acetylcyclopentanone 0,21% 0,12% 13 (E)-Caryophyllene 0,19% 0,09% 14 Ar curcumene 0,87% 0,98% 15 Alpha zingiberene 0,63% 0,77% 16 Beta bisabolene 0,16% 0,13% 17 (E)-Beta farnesene 0,92% 1,04% 18 (Z)-Alpha-trans bergamotol 0,13% vết 19 1-Ethyl-3-metyl benzene 0,23% 0,21% 20 1-Phenyl-2-(p-tolyl)-propane 0,88% 0,58% 21 Alpha duprezianene 0,33% 0,12% 22 (E)-gamma atlantone 0,16% 0,35% 23 2-Cyclohexyl-2-phenyl propane 0,7% 0,67% 24 1,4-Cyclohexandiene, 1-methyl- 0,42% 0,44% 25 Beta sesquiphellandrene 0,49% 0,62% 26 p-Cymene 0,72% 0,7% 27 Zingiberene 0,61% 1,1% 28 2-Tert-butylpyridine 0,73% 0,39% 29 Beta-tumerone 30,11% 29,33% 30 Ar-tumerone 26,55% 23,37% 31 Alpha-tumerone 19,16% 20,25% 32 Alpha-oxobisabolene 0,69% 0,71% 33 1H-Imidazol-2-amine 0,55% 0,21% 34 2,4-Hexadiene, 2,5-dimethyl- 0,82% 1,02% 35 4-Heptyn-3-ol 0,32% 0,12% 36 2-Hepten-4-one, 2-methyl- 0,17% 0,09% 37 Cinnamyl tiglate 0,22% 0,1% 38 1,6-Dibromo hexane 0,66% 0,56% 39 (Trimethylsilyl)acetylene 1,34% 1,41% 40 2-Methyl-3-pentyl-2-ol 0,25% 0.13% 1. Công thức các cấu tử chính trong tinh dầu thân rễ nghệ vàng: 1.1. Alpha pinene 1.2. Myrcene 1.3. Alpha phellandrene 1.4. 0-Cymene 1.5. Limonene 1.6. 1,8- Cineole 1.7. Gamma-terpinene 1.8. Terpinolene 1.9. Beta phenchyl alcohol 1.10. 1-Ethyl-4-methylcyclohexane 1.11. Thymol 1.12. 2-Acetylcyclopentanone 1.13. (E)-Caryophyllene 1.14. Ar curcumene 1.15. Alpha zingiberene 1.16. Beta bisabolene 1.17. (E)-Beta farnesene 1.18. (Z)-Alpha-trans bergamotol 1.19. 1-Ethyl-3-metyl benzene 1.20. 1-Phenyl-2-(p-tolyl)-propane 1.21. Alpha duprezianene 1.22. (E)-gamma atlantone 1.23. 2-Cyclohexyl-2-phenyl propane 1.24. 1,4-Cyclohexandiene, 1-methyl- 1.25. Beta sesquiphellandrene 1.26. p-Cymene 1.27. Zingiberene 1.28. 2-Tert-butylpyridine 1.29. Beta-tumerone 1.30. Ar-tumerone 1.31. Alpha-tumerone 1.32. Alpha-oxobisabolene 1.33. 1H-Imidazol-2-amine 1.34. 2,4-Hexadiene, 2,5-dimethyl- 1.35. 4-Heptyn-3-ol 1.36. 2-Hepten-4-one, 2-methyl- 1.37. Cinnamyl tiglate 1.38. 1,6-Dibromo hexane 1.39. (Trimethylsilyl)acetylene 1.40. 2-Methyl-3-pentyl-2-ol 2. Tính chất và ứng dụng của các cấu tử trong tinh dầu thân rễ nghệ vàng. 2.1. Beta turmerone - Công thức phân tử: C15H22O - Tên IUPAC: 2-methyl-6-(4-methylidene-1-cyclohex-2-enyl)hept-2-en-4-one - Tính chất vật lý: Tan trong rượu, không tan trong nước. Khối lượng phân tử: 218,3345800 đvC. Sức căng bề mặt: 30,9 ± 5,0 dyne/cm. Nhiệt độ sôi: 319,00 - 320,00 °C (760 mmHg). Khối lượng riêng: 0,92 ± 0,1 g/cm3. Ar-tumerone -Công thức phân tử: C15H20O - Tên IUPAC: (6S)-2-methyl-6-(4-methylphenyl)hept-2-en-4-one - Tính chất vật lý: Tan trong rượu, không tan trong nước. Khối lượng phân tử: 216,3187000 đvC. Sức căng bề mặt: 32,7 ± 3,0 dyne/cm. Nhiệt độ sôi: 325,00 - 326,00 °C (760 mmHg). Khối lượng riêng: 0,945 ± 0,06 g/cm3. 2.3. Alpha-tumerone - Công thức phân tử: C15H22O - Tên IUPAC: 2-Methyl-6-(4-methylcyclohexa-2,4-dien-1-yl)hept-2-en-4-one - Tính chất vật lý: Tan trong rượu, không tan trong nước. Khối lượng phân tử: 218,3345800 đvC. Sức căng bề mặt: 31,0 ± 3,0 dyne/cm. Nhiệt độ sôi: 318,00 - 320,00 °C (730,00 mm Hg). Khối lượng riêng: 0,924 ± 0,06 g/cm3. 2.4. Alpha-phellandrene. - Công thức phân tử: C10H16. - Tên IUPAC: 2-methyl-5-(1-methylethyl)-1,3-cyclohexadiene. - Tính chất vật lý: Không tan trong nước. Nhiệt độ sôi: 171-172 °C, nhiệt độ nóng chảy: : -84°C Khối lượng riêng: 0,846 g/cm3. 2.5. 1,8- Cineole - Công thức phân tử: C10H18O. - Tên IUPAC: 4,7,7-trimethyl-8-oxabicyclo [2.2.2] octan - Tính chất vật lý : Là chất lỏng không màu, tan trong rượu, sunfua cacbon, ete, clorofoc, tinh dầu thông, axit axetic nguyên chất, không tan trong nước. Khối lượng phân tử: 154,2493200 đvC. Nhiệt độ sôi: 176-177 C, nhiệt độ nóng chảy: 2 C. Khối lượng riêng: 0,922 ± 0,06 g/cm3. Sức căng bề mặt: 32,4 ± 3,0 dyne / cm. - Công dụng: Chủ yếu dùng làm thuốc chữa ho, viêm đau họng vì có tính sát trùng đường hô hấp, long đờm. Dùng ngoài xoa bóp chữa đau nhức, sát trùng, chữa bỏng. 2.6. Alpha-zingiberene - Công thức phân tử: C15H24. -Tên IUPAC: (5R)-2-Methyl-5-[(2S)-6-methylhept-5-en-2-yl]cyclohexa-1,3-diene. - Tính chất vật lý: Tan trong rượu, không tan trong nước. Khối lượng phân tử: 204,3510600 đvC. Sức căng bề mặt: 28,5 ± 3,0 dyne/cm. Nhiệt độ sôi: 167,00 - 168,00 °C (50.00 mm Hg). Khối lượng riêng: 0.854 ± 0.06 g/cm3. Phần C: KẾT LUẬN 1. Đã chưng cất được tinh dầu thân rễ cây nghệ vàng ở hai địa điểm của tỉnh Thanh Hóa: Thọ Xuân, Triệu Sơn ở những thời điểm khác nhau. 2. Đã xác định được thành phần hóa học của tinh dầu thân rễ cây nghệ vàng ở hai địa phương bằng phương pháp sắc ký phân giải cao GC : Thành phần chính tinh dầu thân rễ cây nghệ vàng gồm : beta-tumerone (30,11%), ar-tumerone (26,55% ), alpha-tumerone(19,16%), alpha-phellandrene (2,54%), octho-Cymene (1,91%), 1,8-Cineole (1,57%). Về hàm lượng các chất chính của tinh dầu thân rễ cây nghệ vàng hai địa điểm có sự biến đổi nhưng tổng hàm lượng tinh dầu hầu như không đổi. 3. Tinh dầu thân rễ cây nghệ vàng có hàm lượng chất thơm ở hai huyện Triệu Sơn và Thọ Xuân của tỉnh Thanh Hóa là tương đối cao. 4. Tinh dầu thân rễ cây nghệ vàng có mùi thơm có khả năng chữa bệnh có thể phát triển nhằm mục đích lấy tinh dầu bào chế thuốc. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Đỗ Tất Lợi 1.1. Những cây thuốc và vị thuốc Việt Nam -NXB Y học 2006 1.2. Tinh dầu Việt Nam - NXB Y học năm 1985 2. Lê Thị Anh Đào (chủ biên)- Đặng Văn Liếu Thực hành hóa hữu cơ - NXB ĐHSP 2005 3. Nguyễn Như Quỳnh Phân tích và định lượng thành phần hóa học của tinh dầu cây cúc tần ở Thanh Hóa - Khóa luận tốt nghiệp 2009. 4. Nguyễn Tinh Dung Các phương pháp phân tích lý hóa - NXB Giáo dục năm 1991 5. Nguyễn Đình Triệu Các phương pháp vật lý trong hóa học - NXB Quốc gia Hà Nội năm 2006 6. Hoàng Duy Tân Bệnh thường gặp, thuốc dễ tìm - NXB Đồng Nai năm 2001 7 . Thông tin trên các webside : http:// www.moh.gov.com.vn