§Ò tµi th¹c sü Tªn ®Ò tµi Nghiªn cøu chÕ ®é sÊy Thanh hao hoa vµng dïng lµm nguyªn liÖu chiÕt xuÊt Artemisinin Lêi c¶m ¬n Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o Bé n«ng nghiÖp vµ PTNT Trêng ®¹i häc l©m nghiÖp viÖt n[.]
Bộ giáo dục đào tạo Bộ nông nghiệp PTNT Trường đại học lâm nghiệp việt nam Trần văn tưởng Nghiên cứu chế độ sấy Thanh hao hoa vàng dùng làm nguyên liệu chiết xuất Artemisinin Chuyên ngành kỹ thuật máy thiết bị giới hoá lâm nông nghiệp Mà số: 60.52.14 Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật Đề tài thạcNgười sỹ hướng dẫn khoa học TS Dương Văn Tài Tên đề tài: Nghiên cứu chế độ sấy Thanh hao hoa vàng dùng làm nguyên liệu chiết xuất Artemisinin Lời cảm ơn Hà Tây - 2007 Chương Tổng quan nghiên cứu Thanh hao hoa vàng 1.1 Tình hình nghiên cứu Thanh hao hoa vàng giới 1.1.1 Tình hình nghiên cứu sử dụng chiết xuất Thanh hao hoa vàng thÕ giíi HiƯn nay, íc tÝnh trªn thÕ giíi cø 12 giây lại có người chết bệnh sốt rét, khoảng triệu người chết năm bệnh [25] Thanh hao hoa vàng có chứa hoạt chất Artemisinin diệt ký sinh trùng sốt rét Thuốc chữa sốt rét chủ yếu bào chế từ artemisinin Xuất phát từ giá trị to lớn Thanh hao hoa vàng y học việc chữa điều trị bệnh Đến nay, giới đà có nhiều công trình nghiên cứu chúng Tuy nhiên, nghiên cứu chủ yếu tập trung vào vấn đề sinh trưởng phát triển cây, tác dụng chữa bệnh y học công nghệ chiết xuất tinh dầu hoạt chất artemisinin Y học Trung Quốc đà biết dùng Thanh hao hoa vàng để điều trị sốt rét từ đời Hán Trong tập đơn thuốc chữa 52 loại bệnh viết vào năm 168 trước Công nguyên đà ghi thuốc chống sốt rét hoa hoa vàng (dùng nắm to hao ngâm bát nước sắc lấy nước uống)[7] Một công trình nghiên cứu tìm thuốc chữa sốt rét từ nguồn tài nguyên cổ truyền Trung Quốc bắt đầu năm 1967 đà phân lập hợp chất có tác dụng sinh học chữa sốt rét Hợp chất đặt tên Artemisinin hay Thanh hao tố, có nghĩa “chÊt chiÕt cđa c©y cá xanh” [7] Nh vËy cã thể nói Trung Quốc nước phát Thanh hao hoa vàng (Quynghao) có chứa hoạt chất Artemisinin (Quynghaosu) diệt ký sinh trùng sốt rét, ®Ỉc biƯt mét sè chđng ký sinh trïng ®· trë nên kháng loại thuốc Fansida, Quynin, Chloroquyn.v.v Các nhà khoa học Mỹ thuộc trường Đại học Washington đà phát tác dụng chữa ung thư vú bệnh bạch cầu artemisinin Cơ chế tác dụng tế bào ung thư vú có hàm lượng sắt cao nên dễ bị artemisinin tiêu diệt Chỉ cần cho bệnh nhân ung thư uống tiêm artemisinin dẫn chất, sau 8h 75% tế bào ung thư đà bị tiêu diệt, sau 16h hầu hết tế bào ung thư bị tiêu diệt Các tế bào bình thường không bị ảnh hưởng [6] Trung Quốc nước sớm nghiên cứu sử dụng chiết xuất artemisinin từ hao hoa vàng để chữa sốt rét Năm 1972, nhà khoa học nước đà chiết xuất artemisinin hao hoa vàng thử nghiệm dùng chữa sốt rét cho 2.350 người cho kết tốt [6] Hiện nay, Trung Quốc nước có công nghệ chiết xuất bán tổng hợp chế phẩm từ artemisinin tốt đà lo¹i trõ bƯnh sèt rÐt cho ngêi Trung Hoa[10] HiƯn nay, Mỹ, Trung Quốc, Hà Lan, Thuỵ Điển, Pháp có công nghệ việc sản xuất artemisinin chưa công bố cụ thể mà giữ bí mật 1.1.2 Tình hình nghiên cứu thu hoạch làm khô Thanh hao hoa vàng giới Theo tài liệu đà công bố giới nay, công trình nghiên cứu thu hoạch làm khô Thanh hao hoa vàng hạn chế, kết nghiên cứu chưa đầy đủ dừng lại bước đầu tìm hiểu Theo [18], tác giả J.C Laughlin đà trình bày tóm tắt nghiên cứu vấn đề làm khô Thanh hao hoa vàng Tác giả đà tiến hành thí nghiệm: Thí nghiệm thứ Thanh hao hoa vàng cắt tận gốc phơi thực địa 1, ngày; Thí nghiệm thứ phơi 7, 14 21 ngày Trong thí nghiệm thứ tác giả thêm mẫu, để nguyên phơi bóng râm điều kiện môi trường xung quanh 21 ngày, hai tách sau thu hoạch phơi 21 ngày bóng tối điều kiện môi trường xung quanh; ThÝ nghiƯm thø lµ sÊy ë nhiƯt độ 350C Kết thí nghiệm thí nghiệm phơi ngày cho hàm lượng artemisinin tương ®¬ng víi thÝ nghiƯm sÊy ë nhiƯt ®é 350C [25] 5 Một nghiên cứu khác ảnh hưởng phương pháp làm khô đến hàm lượng artemisinin hao thực Ontario Oregon Mỹ năm 1990 [19] Thí nghiệm tiến hành trường hợp phơi trực tiếp trời nắng, phơi túi giấy để trời nắng, phơi bóng râm, sấy lò sấy với nhiệt độ 300C, 500C 800C, thời gian cho mẫu 12, 24, 36 48h Kết cho bảng đây: Bảng 1.1: Hàm lượng artemisinin làm khô điều kiện nhiệt độ thời gian khác năm 1990 Ontario Oregon- Mỹ Nhiệt độ Nhiệt độ Hàm lượng artemisinin kk (0C) mẫu (0C) (% trọng lượng khô) Phương Độ ẩm pháp làm kk TB TB max TB max khô 12h 24h 36h 48h (%) Phơi nắng 30.9 23.5 30.0 25.0 42.2 0.080.06 0.090.03 0.100.03 0.120.06 KK khô trời 30.9 23.5 30.0 24.4 35.6 0.15±0.12 0.17±0.10 0.04±0.02 0.08±0.02 KK kh« 35.6 23.2 28.9 19.5 22.8 0.15±0.07 0.19±0.08 0.12±0.09 0.09±0.06 bãng r©m 300C 52.8 32.1 35.0 31.9 34.4 0.07±0.05 0.06±0.01 0.06±0.01 0.05±0.03 500C 36.3 49.6 53.9 49.5 52.8 0.05±0.02 0.05±0.02 0.06±0.02 0.12±0.08 800C ND 79.9 80.0 70.9 80.0 0.13±0.11 0.08±0.04 0.06±0.02 0.060.03 Từ kết bảng 1.1 nhận thấy nhiệt độ làm khô, phương pháp làm khô thời gian làm khô ảnh hưởng lớn đến hàm lượng artemisinin, ảnh hưởng không theo quy luật Để tìm quy luật ảnh hưởng phải tiếp tục nghiên cứu 6 1.1.3 Kỹ thuật thu hoạch làm khô Thanh hao giới Công nghệ thu hoạch làm khô Thanh hao hoa vàng giới hoàn toàn thủ công phụ thuộc vào điều kiện thời tiết Theo [19], kỹ thuật thu hoạch Thanh hao hoa vàng giới sau: Thêi gian thu ho¹ch Thêi gian thu ho¹ch tèi u phụ thuộc vào mục đích sản phẩm, mục tiêu lấy artemisinin thời gian thu hoạch tốt bắt đầu nụ, hàm lượng artemisinin tăng nhanh giai đoạn phát triển cuối, đạt cực đại thời gian ngắn bắt đầu nụ giảm xuống nhanh bắt đầu hoa Phân bố artemisinin Theo Chales et al., 1990 chiếm 89% tổng lượng artemisinin toàn vị trí 1/3 phía chứa lượng artemisinin gấp đôi vị trí thấp Phương thức thu hoạch Cây cắt gốc sau phơi thành hàng ruộng, xếp theo hướng định để gió thổi qua để chúng nhanh khô, Thanh hao khô đến độ ẩm bảo quản (8 12%) vòng đến 10 ngày phụ thuộc vào thời tiết Khi đà khô dòn ta để qua đêm cho hút ẩm không khí mềm đến sáng hôm sau (trước 10 h sáng) ta thu về, không bị rụng đồng Phương pháp tách khỏi cành Xếp hao đà khô lên bạt, dùng bạt khác phủ lên cho máy kéo lăn qua Hoặc phương pháp thủ công tuốt tay nhiều thời gian Nếu sử dụng máy kéo sau phải sàng để tách bỏ cọng cành nhỏ Sàng với kích thước mắt 5mm, sau 3mm Sau sàng đưa vào bảo quản với yêu cầu tạp chất cành cọng không 5% Phương pháp làm khô Độ ẩm tương đối sau làm khô không 12% Phơi tự nhiên ánh sáng mặt trời ta đạt độ ẩm EABL (East African Botanicals Ltd) nghiên cứu sử dụng hầm sấy di động để giảm thời gian làm khô, tránh làm hỏng sản phẩm mưa gió 7 Như vậy, đà có số kết nghiên cứu thu hoạch làm khô Thanh hao hoa vàng công bố giới Tuy vậy, kết thu hạn chế chưa đầy đủ đặc biệt kết làm khô Thanh hao hoa vàng, dừng lại bước đầu tìm hiểu nên có ý nghĩa để tham khảo, điều nói lên nước giới chưa quan tâm nhiều đến lĩnh vực làm khô Thanh hao hoa vàng Đặc biệt, chưa có nước áp dụng công nghệ sấy vào làm khô Thanh hao hoa vàng mà hoàn toàn áp dụng phương pháp thu hoạch thủ công làm khô hong phơi tự nhiên 1.2 Tình hình nghiên cứu Thanh hao hoa vàng Việt Nam 1.2.1 Tình hình nghiên cứu sử dụng chiết xuất Thanh hao hoa vµng ë ViƯt Nam ViƯt Nam lµ mét nước đà nghiên cứu sớm hao hoa vàng đà đạt nhiều thành công, đặc biệt chiết xuất artemisinin sản xuất thuốc điều trị sốt rét Sau sơ qua đường mà Việt Nam từ hao hoa vàng đến việc sản xuất thuốc chống sốt rét Tõ thÕ kû thø XIV T TÜnh vµ thÕ kû XVIII Hải Thượng LÃo Ông đà dùng Thanh hao hoa vàng để chữa sốt rét Năm 1924, tập sách Thực vật chí đại cương, nhà thực vật Pháp Gagnepain đà nói hao mọc Lạng Sơn Hưng Yên[10] Năm 1962 - 1965, Phòng tiêu thùc vËt cđa ViƯn Khoa häc ViƯt Nam ®· ®iỊu tra xác định tên Artemisia annua L hao hoa vàng Việt nam Năm 1980, Viện nghiên cứu y học quân đà khảo sát nghiên cứu hao hoa vàng tỉnh Lạng Sơn, Cao Bằng[10] Năm 1982, qua nguồn tin khoa học nước biết Trung Quốc, Mỹ số nước đà chiết xuất artemisinin, số nhà khoa học Việt Nam tập trung vào vấn đề chiết xuất artemisinin phục vụ làm thuốc điều trị bệnh sốt rét đến năm 1985, Phó GS Đinh Huỳnh Kiệt người nghiên cứu thành công chiết xuất artemisinin từ hao hoa vàng Việt Nam phục vụ chương trình thuốc sốt rét cho đội[10] 8 Từ năm 1988 đến 1989 phong trào nghiên cứu trång vµ chiÕt xuÊt Artemisinin tõ Thanh hao hoa vµng phát triển mạnh mẽ Viện Dược Liệu, Viện Khoa Học Việt Nam Viện Y Học Quân Sự đà nghiên cứu phương pháp thiết bị chế tạo nước ®Ĩ chiÕt xt Artemisinin tõ hao hoa vµng vµ đà tiến hành chiết xuất artemisinin phòng thí nghiệm pilôt Đến năm 1990, hai dây chuyền cỡ nhỏ sản xuất artemisinin dạng công nghiệp công ty Dược liệu TW I đời dây chuyền sản xuất artemisinin theo quy mô công nghiệp Việt Nam Sau năm 1991, Công ty Dược liệu TW I đà đưa dây chuyền chiết xuất artemisinin tiên tiến hơn, công suất lớn 600 đến 700 kg artemisinin tinh bột năm Do artemisinin khó tan nước dầu, mặt khác tỷ lệ tái phát sau dùng thuốc cao nên tác dụng điều trị hạn chế Để hoàn thiện tác dụng dược lý loại thuốc chống sốt rét này, Trường Đại học Dược Hà Nội đà từ artemisinin bán tổng hợp hàng loạt dẫn chất có Artesunat dạng muối Natri dễ hoµ tan níc, thn tiƯn cho viƯc pha thµnh dung dịch tiêm có hoạt lực mạnh artemisinin Thành công phương pháp sản xuất artesunat từ nguyên liệu ban đầu hao hoa vàng đà cung cấp cho chương trình phòng chống sốt rét nước ta loại thuốc tốt rẻ[10] Như vậy, Việt Nam nước đà sớm nghiên cứu đưa vào trồng đại trà Thanh hao với quy mô lớn nhằm sản xuất artemisinin với quy mô công nghiệp, đáp ứng nhu cầu nước xuất Việt Nam đà tiến hành chọn giống Thanh hao chất lượng cao, giới có Trung Quốc (2000) Việt Nam (1994) đưa chuyên luận Artemisia annua L vào Dược điển[6] Việt Nam đà đóng góp nhiều kinh nghiệm chọn giống, trồng trọt thu hái Thanh hao hoa vàng Việt Nam, đồng thời bổ sung gần 20 tài liệu đà công bố sách tạp chí nước nước Như vậy, nói Việt Nam đà thành công việc nghiên cứu, sản xuất thuốc chống sốt rét từ hao hoa vàng đà tổ chức y tế giới (WHO) đánh giá cao [6] 9 1.2.2 Tình hình nghiên cứu thu hoạch làm khô Thanh hao hoa vàng Việt Nam Tuy đà đạt nhiều thành công việc nghiên cứu, sản xuÊt thuèc chèng sèt rÐt tõ c©y Thanh hao hoa vàng theo tài liệu đà công bố đến nghiên cứu thu hoạch làm khô Thanh hao hoa vàng Việt Nam hạn chế Một nghiên cứu Viện dược liệu ảnh hưởng độ ẩm nhiệt độ môi trường bảo quản đến hàm lượng Artemisinin Thanh hao hoa vàng, kết đà đưa quy trình kỹ thuật bảo quản Thanh hao hoa vàng Theo đó, yêu cầu Thanh hao hoa vàng thu mua nên có hàm lượng Artemisinin > 1%, nhập kho không mốc mọt, xử lý tạp chất, phơi khô đạt đến độ ẩm 10%-13% Đề tài đà nghiên cứu ảnh hưởng trình phơi đến hàm lượng Artemisinin Thanh hao hoa vàng Theo đó, tháng nóng (tháng 7,8) nên phơi h đầu buổi sáng, sau hết sương có nhiều gió sau 14h nên phơi giờ[3] Cũng theo nghiên cứu Viện dược liệu thực tế áp dụng thời điểm thích hợp để gieo hạt Thanh hao hoa vàng Miền Bắc khoảng 15/01, thời điểm đạt suất hàm lượng Artemisinin cao 20/07 đến 20/08 (vào thời kỳ chớm có nụ, nhỏ dần co lại) [3] Như công trình nghiên cứu làm khô Thanh hao hoa vàng hạn chế, kết mâu thuẫn chủ yếu nghiên cứu làm khô phương pháp hong phơi tự nhiên chưa có đề tài nghiên cứu đến phương pháp sấy khô hao hoa vàng 10 1.2.3 Kỹ thuật thu hoạch làm khô Thanh hao Việt Nam Khi Thanh hao đà đến tuổi thu hoạch để lấy artemisinin, tiến hành thu hoạch lần 1, chọn ngày nắng, dùng dao liềm cắt cành bên để thu tầng già gốc Khoảng 15 ngày sau, chọn ngày nắng tiến hành thu lần 2, chặt phơi ruộng, chặt đến đâu phơi đến đó, chiều thu dựng quanh nhà, không chất đống, ngày hôm sau phơi nắng thứ Lá phơi sân gạch, xi măng dùng bạt, đến khoảng 4-6 h chiều lấy đập vào để tách Phơi thêm nắng nữa, sau xảo bỏ cọng cuộng to, dồn vào bao tải để nơi thoáng mát, khô Không thu hoạch vào ngày mưa [1] Kỹ thuật hoàn toàn thủ công phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, phải chịu biến đổi thất thường khí hậu toàn cầu Kỹ thuật thu hoạch tỏ phù hợp với quy mô sản xuất nhỏ (hộ gia đình) có chi phí làm khô thấp, khối lượng thu hoạch phơi ngày nhỏ nên diện tích bề mặt sân phơi đáp ứng được, tận dụng nguồn lao động nhàn rỗi dân Tuy nhiên, quy mô sản xuất lớn (quy mô công nghiệp) phương pháp làm khô tỏ không phù hợp chúng tồn nhiều nhược điểm phân tích 1.3 Một số tồn giải pháp kỹ thuật trình làm khô Thanh hao hoa vàng 1.3.1 Một số tồn trình làm khô Thanh hao hoa vàng Thứ nhất, theo nghiên cứu Đại học Purdue Oregon năm 1989, Thanh hao hoa vàng đạt 115 đến 130 ngày tuổi cho hàm lượng artemisinin cao (0,15%), khoảng thời gian hàm lượng artemisinin thấp (0,06%)[19] khoảng thời gian ngắn gặp thời tiết bất lợi, không thu hoạch thu hoạch không kịp 11 (do chỗ phơi) dẫn đến hàm lượng artemisinin thu thấp Thứ hai, thu hoạch vào mùa mưa, thời tiết thay đổi bất thường ngày, Thanh hao phơi với khối lượng lớn diện tích rộng, gặp trời mưa không thu vào kịp chưa khô đà bị chất đống dẫn đến Thanh hao bị hỏng ảnh hưởng đến hàm lượng artemisinin Thứ ba, phơi đồng bạt kê dẫn đến sản phẩm bị lẫn cỏ rác, tạp chất, dòn dễ bị tách dẫn đến hao hụt sản phẩm Nếu đầu tư bạt cồng kềnh tốn đặc biệt thu hoạch với khối lượng lớn Thứ tư, thời gian làm khô phương pháp phơi tự nhiên lâu dẫn đến hàm lượng artemisinin giảm, đồng thời gặp thời tiết không thuận lợi độ ẩm lớn dẫn đến giá thành chiết xuất cao thời gian bảo không lâu 1.3.2 Giải pháp trình làm khô Thanh hao hoa vàng Từ nhược điểm trên, cần thiết phải áp dụng công nghệ sấy vào việc làm khô Thanh hao hoa vàng để: Thứ nhất, giúp cho việc thu hoạch Thanh hao hoa vàng phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, nhờ giảm thời gian làm khô, tăng suất thu hoạch dẫn đến diện tích trồng lớn thu hoạch Thanh hao hoa vàng vào ngày đạt hàm lượng artemisinin cao (15 ngày), mang lại hiệu kinh tế cao hơn, đáp ứng yêu cầu sản xuất công nghiệp Thứ hai, giảm thiểu hư hại tổn hao sản phẩm gặp thời tiết bất lợi Nếu gặp trời mưa Thanh hao phơi trời nắng, khối lượng lớn thu dọn không kịp, che đậy không đảm bảo dẫn đến sản phẩm bị hỏng, có thu dọn kịp che đậy đảm bảo 12 sản phẩm dễ bị hỏng thời gian chất đống lâu, toả nhiệt dẫn đến thối rữa Thứ ba, đảm bảo nguyên liệu trình chiết xuất không lẫn cỏ rác hay tạp chất khác Khi khối lượng khai thác lớn, tập trung nhu cầu diện tích để phơi lớn, sân gạch, bê tông bạt kê đáp ứng nhu cầu dẫn đến phải phơi mặt ruộng Khi khô, dòn rụng xuống mặt đất dẫn đến hao tổn sản phẩm lẫn tạp chất khác Thứ tư, đảm bảo nguyên liệu chiết xuất có độ ẩm nhỏ, thời gian sấy ngắn giúp làm giảm chi phí chiết xuất, tăng chất lượng hàm lượng artemisinin Qua phân tích tồn giải pháp cho trình làm khô Thanh hao thấy việc áp dụng công nghệ sấy vào trình làm khô Thanh hao hoa vàng vô cần thiết nhằm đáp ứng nhu cầu sản xuất artemisinin quy mô công nghiệp tương lai Muốn tăng suất, giảm giá thành sấy nâng cao hàm lượng artemisinin cần thiết phải nghiên cứu xác định chế độ sấy hợp lý Hiện Việt Nam chưa có nhiều công trình nghiên cứu chế độ sấy Thanh hao hao vàng để làm nguyên liệu chiết suất artemisinin Từ phân tích nội dung mà đề tài lựa chọn cần thiết 13 Chương Mục tiêu, phạm vi nội dung nghiên cứu 2.1 Mơc tiªu nghiªn cøu Mơc tiªu nghiªn cøu cđa đề tài xác định chế độ sấy Thanh hao hoa vàng hợp lý, đảm bảo yêu cầu nguyên liệu đầu vào cho trình chiết xuất artemisinin, đồng thời kết nghiên cứu sở cho việc nghiên cứu công nghệ thiết bị sấy Thanh hao hoa vàng 2.2 Phạm vi nghiên cứu - Giới hạn đối tượng nghiên cứu Hiện nay, theo thông báo Tổ chức y tế giới (WHO), Trung Quốc Mỹ khoảng 40 loài thùc vËt thuéc chi Artemisinin, qua chän läc chØ cã loài Artemisia annua L có chứa hoạt chất chữa sốt rét [10] Việt Nam có đến 15 loài thực vËt thc chi Artemisia nhng qua nghiªn cøu cịng chØ thấy loài Artemisia annua L có chứa hoạt chất Artemisinin chống sốt rét [6] Vì đề tài tiến hành thí nghiệm loài Thanh hao hoa vàng có tên khoa học Artemisia annua L Theo địa phương, có nhiều tên gọi khác Thanh cao hoa vàng, Thanh hao hoa vàng, Ngải si, Ngải đắng, Ngải hoa vàng.v.v Trong đề tài thống tên gọi Thanh hao hoa vàng Thanh hao hoa vàng phân bố nhiều nơi Quảng Ninh, Lạng sơn, Cao Bằng, Bắc Kạn, Thanh Hoá, Nghệ An Đề tài điều kiện nghiên cứu tất nơi mà chọn Thanh hao hoa vàng trồng Chương Mỹ - Hà Tây để tiến hành làm thí nghiệm Hiện người ta sử dụng Thanh hao hoa vàng làm nguyên liệu để chiết xuất tinh dầu Artemisinin Đề tài nghiên cứu công nghệ sấy Thanh hao sử dụng làm nguyên liệu để chiết xuất artemisinin 14 - Giới hạn phương pháp sấy Mỗi phương pháp sấy khác có chế độ sấy khác nhau, giới hạn thời gian nên đề tài không nghiên cứu chế độ sấy cho phương pháp sấy khác mà nghiên cứu chế độ sấy cho phương pháp sấy phổ biến nhất, phù hợp Thanh hao hoa vàng phương pháp sấy gián tiếp dạng buồng, tác nhân không khí nóng 2.3 Nội dung nghiên cứu Với phạm vi nghiên cứu đà trình bày trên, để đạt mục tiêu nghiên cứu, đề tài tiến hành nghiên cứu nội dung sau: 2.3.1 Nghiªn cøu lý thuyÕt - Nghiªn cøu cÊu tạo phân tử Artemisinin đặc điểm - Nghiên cứu tính chất Artemisinin - Nghiên cứu trình trao đổi nhiệt Thanh hao hoa vàng - Nghiên cứu trình vận chuyển ẩm Thanh hao hoa vàng - Xây dựng chế độ sấy Thanh hao hoa vàng 2.3.2 Nghiên cứu thực nghiệm - Xác định ảnh hưởng nhiệt độ sấy đến hàm lượng artemisinin - Xác định ảnh hưởng chiều dày lớp sấy đến hàm lượng artemisinin - Xác định cứu ảnh hưởng tốc độ tác nhân sấy đến hàm lượng artemisinin - Xác định ảnh hëng cđa nhiƯt ®é sÊy ®Õn thêi gian sÊy - Xác định ảnh hưởng chiều dày lớp sấy đến thời gian sấy - Xác định ảnh hưởng tốc độ tác nhân sấy đến thời gian sấy - Xác định chế độ sấy tối ưu dựa kết thực nghiệm - Khảo nghiệm chế độ sấy tối ưu để kiểm nghiệm lại kết nghiên cứu 15 Chương Đối tượng phương pháp nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu 3.1.1 Đặc điểm sinh trưởng phát triển Thanh hao hoa vàng Cây Thanh hao hoa vàng trồng Việt Nam có tên khoa học Artemisia annua L, có nhiều tên khác Thanh cao hoa vàng, ngải si, ngải dại, mọc nhiều tỉnh phía Bắc Quảng Ninh, Lạng Sơn, Cao Bằng, Bắc Kạn, Thái Nguyên, dọc tỉnh miền Trung Thanh Hoá, Nghệ An Cây thường mọc hoang dại thành cụm ven sông, ven suối, chân đồi, nơi ẩm thấp, nhiều ánh sáng, chịu hạn chịu úng ngập Phát triển tốt đất từ cát pha đến đất thịt nhẹ có lượng mưa trung bình hàng năm 1.400 đến 1.600mm Nhiệt độ không khí thấp không 100C cao không 400C [10] Hình 3.1: Cây Thanh hao hoa vàng đến tuổi thu hoạch Hà Tây Tuy nhiên để đạt hàm lượng Artemisinin cao Thanh hao hoa vàng nên trồng chăm sóc vïng thc MiỊn B¾c [10] Víi mét diƯn tÝch trång từ 200 đến 250 thu lượng đủ 16 để sản xuất khoảng 2000kg Artemisinin, đủ cho nhu cầu hàng năm Việt Nam [7] Theo [3] thời gian phù hợp để gieo hạt ươm từ 5/01 đến 20/01, thời gian để trồng từ 10/02 đến 10/03 thời gian thu hoạch từ 10/07 đến 10/08 cho suất hàm lượng artemisinin cao nhất, theo [10] hàm lượng artemisinin cao bắt đầu nụ Chu kỳ sinh trưởng từ hạt nảy mầm đến hạt chín từ 240 đến 300 ngày Như vậy, thí nghiệm xác định thời gian sấy hàm lượng art tiến hành vào thời điểm đạt hàm lượng art cao (cây đạt 115 -130 ngày tuổi) 3.1.2 Đặc điểm hình thái phân bố Art phận 3.1.2.1 Đặc điểm hình thái Hình 3.2: Cấu tạo hình thái Thanh hao hoa vàng 1- gốc rễ; 2- thân chính; 3- cành; 4- lá; 5- quả; 6- hoa 17 Thanh hao hoa vàng loại thảo, gốc hoá gỗ, sống lâu năm, thường cao 1,5 đến m, tán có đường kính khoảng 1m, toàn thân có mùi thơm nhẹ Lá mọc cách, phiến xẻ lông chim lần thành dải hẹp, có lông mềm bao phủ Lá già vàng khô không rụng cuống dai Cành mọc quanh thân từ gốc đến ngọn, cành nhánh mọc quanh cành chính, cành cành nhánh có mọc xung quanh Mỗi cành nhánh có đến cụm hoa, cụm có 25 đến 30 hoa 20 đến 25 hoa lưỡng tính giữa, hoa ë xung quanh, kÝch thíc h¹t rÊt nhá, vá cã rÃnh dọc với tuyến tinh dầu (1g hạt khô có 20.000 đến 22.000 hạt) [6] 3.1.2.2 Sự phân bố hoạt chất Artemisinin phận Theo nghiên cứu Việt Nam[10] hàm lượng artemisinin phận Thanh hao giai đoạn phát triển khác sau: Bảng 3.1: Sự phân bố art phận thời gian sinh trưởng khác Thanh hao Việt Nam Hàm lượng Artemisinin giai đoạn phát triển khác (%) Bộ phận Cây xanh Cành Cành phụ Lá Nụ hoa Hỗn hợp cành cấp 1,2 phần đầu thân hoa 0,06 Bắt ®Çu nơ Ra nơ Në hoa 0,05 0,07 1,60 0,90 0,03 0,05 1,20 0,70 0,01 0,02 1,00 0,50 0,60 0,50 0,40 Qua bảng ta thấy Thanh hao hoa vàng Việt Nam đạt hàm lượng art cao bắt đầu nụ Bộ phận cho hàm lượng artemisinin cao Theo [21], hàm lượng Artemisinin phận khác Thanh hao hoa vàng trồng điều kiện lập địa nhà kính thực địa sau: 18 Bảng 3.2: Sự phân bố hàm lượng artemisinin phận Bộ phận Lá Thân Cành Rễ Hoa Hạt Artemisinin (% DW x 1000) Trồng nhà kính Trồng thực địa 3-30 6-60 0-3 0.4-7 0.4-14 0 12-42 104-264 36 81 Tõ b¶ng 3.2 ta thÊy Thanh hao trång thực địa cho hàm lượng artemisinin cao nhiều so với Thanh hao trồng nhà kính Hàm lượng Artemisinin hoa hạt cao nhất, sau đến lá, phận khác có hoạt chất song giảm dần theo sinh trưởng phận phụ Trong cành hoạt chất Tuy nhiên lượng hoa ít, chủ yếu nên tổng hàm lượng Artemisinin có nhiều hoa nhiều Hàm lượng Artemisinin khác tuỳ thuộc vào vị trí thân cây, cành có hàm lượng cao cành [21] Như vậy, phận chứa hàm lượng Artemisinin cao nhất, phận lại chứa art hàm lượng không đáng kể Thời điểm cho hàm lượng art cao bắt đầu nụ Xuất phát từ đặc điểm hình thái phân bố Artemisinin bé phËn cđa c©y ta thÊy chiÕt xt Thanh hao hoa vàng để lấy Artemisinin, để giảm chi phí chiÕt xt, chđ u ngêi ta sư dơng nguyªn liƯu Khi thu hoạch cần tiến hành chặt cây, sau tách khỏi thân cành tươi sau đà phơi khô với Lá đà tách đem bảo quản để chuẩn bị cho trình chiết xuất Chính đề tài tập trung nghiên cứu chế độ làm khô Thanh hao hoa vàng để chuẩn bị nguyên liệu đầu vào cho trình chiết xuất 19 3.1.3 Cấu tạo giải phẫu hàm lượng tinh dầu có Thanh hao hoa vàng 3.1.3.1 Cấu tạo giải phẫu Thanh hao hoa vµng Hình 3.3: Cấu tạo giải phẫu Thanh hao hoa vàng dạng tiêu 1-lớp biểu bì phía trên; 2-lớp biểu bì phía dưới; 3-mô dậu; 4-khí khổng; 5-tinh bột; 6-bó mạch; 7-tế bào bao quang bó mạch; 8- mô khuyết Lớp biểu bì nằm phía phía có tác dụng bảo vệ cho Mô dậu có hình thon dài nằm vuông góc với bề mặt lá, lớp tế bào nằm sát phía líp biĨu b× cã chøa rÊt nhiỊu diƯp lơc liên quan đến quang hợp Khí khổng lỗ rỗng nhỏ nằm biểu bì (đặc biệt biểu bì nằm mặt lá) Thông qua khí khổng này, không khí nước vào khoảng trống gian bào, dioxyt cacbon nước tạo trình hô hấp giải phóng Các khí khổng đóng mở nhờ vào thay đổi sức căng tế bào bảo vệ nằm bao quanh lỗ Bó mạch làm nhiệm vụ vận chuyển nước từ rễ lên nước thải qua khí khổng Mô dậu mô khuyết có nhiệm vụ quang hợp, tổng hợp chất hữu sau đưa bó mạch để vận chuyển đến phận khác Bề mặt loài thường có túm lông, chúng vừa làm nhiệm vụ hạn chế ánh sáng mặt trời chiếu vào, vừa làm nhiệm vụ tiết độc tố giúp bảo vệ không bị côn trùng động vật ăn hại đồng 20 thời chúng làm nhiệm vụ bẫy côn trúng, côn trùng chết chúng lại hấp thụ chất hữu côn trùng Có hai loại túm lông túm lông có cuống túm lông cuống nhỏ [23] Đối với Thanh hao hoa vàng bề mặt có túm lông không cuống (hình 3.4) Túm lông tiết độc tố giúp bảo vệ lá, độc tố hoạt chÊt artemisinin cã t¸c dơng diƯt ký sinh trïng sèt rÐt ë ngêi Nh vËy cã thĨ nãi tóm l«ng bề mặt Thanh hao hoa vàng nơi artemisinin tổng hợp A b Hình 3.4: Túm lông bề mặt Thanh hao (nơi Artemisinin tổng hợp) A - hình chiếu đứng túm lông; B - hình chiếu túm l«ng - tóm l«ng; - khÝ khỉng; - biểu bì Kết nghiên cứu cấu tạo giải phẫu Thanh hao hoa vàng cho ta thấy Thanh hao hoa vàng có cấu tạo phức tạp, diễn trình quang hợp, trình hô hấp trình thoát ẩm Quá trình sấy thực chất trình làm cho thoát ẩm, trình có liên quan trực tiếp ®Õn bé m¸y khÝ khỉng cđa l¸ Do vËy chóng tối nghiên cứu kỹ cấu tạo khí khổng chế thoát ẩm qua khí khổng phần sau 3.1.3.2 Thành phần hoá học có Thanh hao hoa vàng Tinh dầu Thanh hao hoa vàng xác định phương pháp sắc ký mao quản CGC phương pháp sắc ký khối phổ liên hợp GC/MS, số tinh dầu chủ yếu cho bảng [10] 21 Bảng 3.3: Một số thành phần hoá học tinh dầu Thanh hao hoa vàng trồng Việt Nam STT Cấu tử Hàm lượng (%) Artemisia ketone 66,70 1,8-cineole 5,50 Alpha-pinene 0,03 Camphene 0,05 -pinene 0,88 Myrcene 3,80 Linalool 3,40 Camphor 0,60 Borneol 0,20 10 -caryophyllen 1,20 11 Sabinen 1-10 12 Geranil acetat 1,01 14 Cimonen acit 2,93 15 Tinalol 0,46 16 Cardinen 0,63 17 β-Caryophylen 0,97 Nh vËy, l¸ Thanh hao hoa vàng, hoạt chất artemisinin có nhiều chất khác với hàm lượng khác nhau, điều kiện bình thường chất không bị phân huỷ chúng không tác dụng hoá học với hoạt chất artemisinin, điều kiện nhiệt độ cao thời gian dài, chất bị phân huỷ tác dụng hoá học với artemisinin dẫn đến làm giảm hàm lượng artemisinin chiêt xuất, dẫn đến làm tăng chi phí chiÕt xuÊt 1kg artesiminin Do vËy, sÊy ë nhiÖt độ cao cần ý đến vấn đề [25] ... điểm - Nghiên cứu tính chất Artemisinin - Nghiên cứu trình trao đổi nhiệt Thanh hao hoa vàng - Nghiên cứu trình vận chuyển ẩm Thanh hao hoa vàng - Xây dựng chế độ sấy Thanh hao hoa vàng 2.3.2 Nghiên. .. thành sấy nâng cao hàm lượng artemisinin cần thiết phải nghiên cứu xác định chế độ sấy hợp lý Hiện Việt Nam chưa có nhiều công trình nghiên cứu chế độ sấy Thanh hao hao vàng để làm nguyên liệu chiết. ..3 Chương Tổng quan nghiên cứu Thanh hao hoa vàng 1.1 Tình hình nghiên cứu Thanh hao hoa vàng giới 1.1.1 Tình hình nghiên cứu sử dụng chiết xuất Thanh hao hoa vàng thÕ giíi HiƯn nay, íc