Tìm hiểu về tinh dầu lá long não

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Khoa hóa học Bộ môn hóa hữu cơ SEMINAR CHUYÊN NGÀNH Đề tài TÌM HIỂU VỀ TINH DẦU LÁ LONG NÃO Sinh viên thực hiện LÊ NGUYỄN LỆ XUÂ[.]

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Khoa hóa học - Bộ mơn hóa hữu SEMINAR CHUN NGÀNH Đề tài: TÌM HIỂU VỀ TINH DẦU LÁ LONG NÃO Sinh viên thực hiện: LÊ NGUYỄN LỆ XUÂN MSSV: 1414429 GVHD: TS ĐOÀN NGỌC NHUẬN Tháng 6/2017, TP HCM MỤC LỤC Lời mở đầu……………………………………………………………………………… 1 Tổng quan 1.1 Phân loại đặc điểm thực vật 1.1.1 Phân loại thực vật 1.1.2 Mô tả thực vật 1.2 Phân bố 1.3 Phân loại theo thành phần hóa học tinh dầu 1.4 Công dụng Hoạt tính sinh học tinh dầu long não 2.1 Hoạt tính kháng vi sinh 2.2 Hoạt tính kháng nấm 2.3 Hoạt tính chống oxi hóa 2.4 Các hoạt tính khác .7 Phương pháp chưng cất tinh dầu long não 3.1 Chưng cất nước đun nóng cổ điển 3.1.1 Những ảnh hưởng chưng cất nước 3.1.2 Ưu khuyết điểm .9 3.2 Chưng cất nước hỗ trợ vi sóng 10 3.2.1 Tính chất vi sóng 10 3.2.2 Ly trích hỗ trợ vi sóng hỗ trợ vi sóng 10 Thành phần hóa học tinh dầu .13 Kết luận 16 Tài liệu tham khảo………………………………………………………………………16 Danh mục hình ảnh Hình 1.1-1 Cây, lá, hoa, long não .3 Hình 1.3-1 Phân loại lồi Cinnamomum camphora Hình 3.1-1 Thiết bị chưng cất nước Clavenger Hình 3.2-1 Hiện tượng làm nóng vật chất vi sóng 10 Hình 3.2-2 So sánh đun nóng truyền thống vi sóng .11 Hình 3.2-3 Thiết bị chưng cất nước hỗ trợ vi sóng 12 Hình 3.2-1 Cơng thức hóa học số cấu phần tinh dầu long não .15 Danh mục bảng biểu Bảng 4-1 Thành phần tinh dầu long não số nơi 13 LỜI MỞ ĐẦU Tinh dầu nguồn hương liệu quan trọng có nguồn gốc từ thiên nhiên Những thảo dược từ thiên nhiên đóng vai trị thiết yếu phòng chữa bệnh, nâng cao sức khỏe người Xu hướng sử dụng sản phẩm từ thiên nhiên vào thực phẩm, dược phẩm, mỹ phẩm ngày ưa chuộng Đặc biệt lĩnh vực hương trị liệu đa dạng hoạt tính sinh học tinh dầu: tính kháng khuẩn, kháng nấm, kháng ung thư, chống oxi hóa, bảo vệ tim mạch, chống trùng… Cây long não nói chung tinh dầu long não nói riêng sử dụng từ lâu đời lợi ích to lớn mà mang lại Long não dùng làm chất sát trùng, cao xoa bóp, chất xua đuổi trùng… Nhưng khơng dừng lại tinh dầu long não cịn ngun liệu cần thiết để điều chế dược phẩm, hương liệu…Chính tinh dầu long não khảo sát, nghiên cứu Câu hỏi đặt là: “Tinh dầu long não đem lợi lợi ích nào, hoạt tính sinh học nó, thành phần hóa học tinh dầu để chưng cất tinh dầu cách đơn giản, hiệu mà giữ đặc tính vốn có nó?” Qua đó, có cách nhìn mới, phát triển tiềm tinh dầu long não ứng dụng vào thực tế 1 Tổng quan 1.1 Phân loại đặc điểm thực vật 1.1.1 Phân loại thực vật Cây long não có tên khoa học: Cinnamomum camphora (Linn.) J.S Presl, thuộc họ Lauraceae (họ Long não), chi Cinamonum, loài Cinamomum camphora Ngồi cịn có tên khác Chương não, Triều não, Não tử, Hon-Sho … [1] 1.1.2 Mô tả thực vật Long não gỗ lớn, thường xanh, có mùi thơm, cao 10-15 m hay tới 40-50 m Đường kính thân đạt tới m Hệ thống rễ không ăn sâu lại phát triển mạnh theo chiều rộng, bạnh gốc thấp mập Vỏ màu nâu xám thường nứt dọc thành rãnh sâu Tán râm to Cành thường nhẵn, màu nâu, cành non có màu vàng nhạt hồng nhạt Chồi có dạng hình trứng, mập, phủ lơng mềm, có nhiều vảy nhỏ xếp lên Lá đơn mọc cách, cuống mảnh, dài 1,5-3,0 cm; phiến mỏng, hình bầu dục hay hình mác, kích thước 5-12 x 2-7 cm, gốc tù, chóp nhọn, mép nguyên gợn sóng, xanh đậm, bóng nhẵn mặt trên, nhẵn rải rác có lơng mịn mặt dưới; có mùi thơm; có gân gốc rõ hai mặt lá, hai bên có gân phụ nổi, góc gân phụ gân có hạch tuyến Hoa nhỏ, mọc thành chùy kẽ, ngắn Quả hình cầu, to hạt tiêu, phía có cuống nhỏ hình chén [1], [2] Hình 1.1-1 Cây, lá, hoa, long não 1.2 Phân bố Cây long não có nguồn gốc từ Nhật Bản, Trung Quốc, Đài Loan Ở nước ta, long não trồng nhiều tỉnh miền Bắc Hà Giang, Tuyên Quang, Vĩnh Phúc, Phú Thọ, Cao Bằng, Lạng Sơn… Long não mọc từ đồng đến độ cao 1500 m, chịu lạnh, ưa tầng đất ẩm, nhiều mùn, song sống vùng đất nghèo, bạc màu Long não sinh trưởng phát triển tốt với điều kiện ấm vùng có khí hậu cận nhiệt đới [1] 1.3 Phân loại theo thành phần hóa học tinh dầu Nhiều nghiên cứu cho thấy camphor cấu phần long não, song suy Các long não giống hình thái, thành phần hóa học tinh dầu khác [4] Năm 1951, Hirota đề nghị phân loài C camphora thành thứ sau dựa thành phần hóa học tinh dầu [3] Cinnamomum camphora formosana Hirota eucamphor Hirota newzealandia Hirota Var occidentalis Hirota Var orientalis Hirota Var eucamphor Var cineol Ở Đài Loan, long não có loại [3]: Sub var Sub var eucamphor eucamphor Hình 1.3-2 Phân loại lồi Cinnamomum camphora cineole cineole safrol safrol sesquiterpene sesquiterpene linalool linalool linaloid linaloid borneol  Kusunoki (Cinnamomum camphora): Hon-Sho (hon: thật, sho: long não): loại long não quan trọng Ho-Sho (ho: thơm): thành phần tinh dầu linalool, Ho-Sho nguồn cung cấp linalool quan trọng, dùng cho ngành công nghiệp nước hoa Y Fujita phân loại Ho-Sho C camphora var linaloolifera Yu-Sho (yo: dầu): tìm thấy Trung Quốc Thành phần tinh dầu Cineole  Rau-Kusu (C camphora var nominale Hayata): loại long não đặc biệt mặt hình thái, xuất dọc bờ biển phía đơng Đài Loan Cây Rau-Kusu có chủng hóa học khác nhau: Tinh dầu chứa 78% camphor Tinh dầu chứa 59% cineole Tinh dầu chứa 87% safrol Tinh dầu chứa 85%linalool Tinh dầu chứa tồn sesquiterpen  Sho-Gyu (C kanahirai Hayata): khơng chứa Camphor, thành phần tinh dầu chủ yếu terpinen-4-ol  Obha-Kusu (C micranthum Hayata): thành phần tinh dầu chủ yếu Safrole Ở Trung Quốc long não có loại: Yu-Sho (chủ yếu cineole), Hon-Sho (chủ yếu camphor) Ho-Sho (chủ yếu linalool) [3] Theo nghiên cứu Phạm Văn Khiển cho thấy long não Việt Nam thuộc chủng hóa học khác [4]: Cấu phần tinh dầu từ gỗ thân camphor (67% - 74%) Cấu phần tinh dầu từ gỗ thân camphor, tinh dầu sesquiterpene (50% - 70%) Cấu phần tinh dầu từ gỗ thân camphor (khoảng 43%) cineole (khoảng 25%), tinh dầu sesquiterpene (55% - 75%) Cấu phần tinh dầu từ gỗ thân cineole (khoảng 42%) camphor (khoảng 27%), tinh dầu Cineole (khoảng 53%) Cấu phần tinh dầu từ gỗ thân linalool (khoảng 60% - 90%) Cấu phần tinh dầu từ phelandrene (khoảng 70%) 1.4 Cơng dụng Cây long não có giá trị cao, tất phận lá, thân, cành, rễ,… sử dụng để chưng cất tinh dầu dùng công nghiệp y dược Long não trồng thành rừng để lấy gỗ trồng lấy bóng mát, có tán rộng, xanh quanh năm, có khả hấp thụ số ion kim loại nặng chì làm mơi trường Vì vậy, long não trồng ven đường phố, khu đô thị nhiều thành phố lớn Long não cho nhiều sản phẩm có giá trị sử dụng cao gỗ, camphor, tinh dầu long não, …Long não có vị cay, tính nóng, có tác dụng: sát trùng, trừ uế, trị chứng ghẻ lở, cước khí sưng đau, đau răng… [2] Camphor dùng làm thuốc sát trùng da, tiêu viêm, dùng làm thuốc trợ tim trường hợp trụy tim mạch, chống ngất Ngồi ra, cịn ngun liệu cho ngành dược phẩm, công nghiệp chất dẻo, cao su, chế tạo ngà voi nhân tạo, phim ảnh, chất cách nhiệt; nông nghiệp kích thích hạt nảy mầm; điều chế thuốc trừ sâu[1]… Tinh dầu long não dùng ngành công nghiệp hương liệu thành phần loại cao xoa, dầu xoa, cồn xoa bóp với tác dụng sát trùng chống viêm [9]… Hoạt tính sinh học tinh dầu long não 2.1 Hoạt tính kháng vi sinh Hoạt tính kháng vi sinh vật thử nghiệm theo phương pháp khuếch tán thạch Tinh dầu khuếch tán vào thạch, ức chế sinh trưởng vi sinh vật tạo vịng kháng khuẩn, đường kính vịng cho biết khả kháng vi sinh tinh dầu Jianyu Su cộng thử nghiệm nhiều loài vi khuẩn Kết cho thấy tinh dầu long não có khả kháng số vi khuẩn như: Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Bacillus subtilis, Staphylococcus aureus [5] 2.2 Hoạt tính kháng nấm Nấm làm hư hỏng loại thực phẩm lưu trữ chất lượng lẫn số lượng Hơn nữa, số loại nấm tạo chất độc tố gây ung thư coi mối đe dọa tiềm tàng sức khoẻ người Nhiều nghiên cứu cho thấy tinh dầu C camphora có khả ức chế phát triển số chủng nấm mốc như: Hansenula anomala, Saccharomy cescerevisiae, Aspergillus niger, Chaetomium globosum [5], [6], [7] Khả diệt nấm mốc tinh dầu long não ứng dụng để làm chất chống nấm mốc tự nhiên cho thực phẩm, an tồn hiệu so với số chất tổng hợp 2.3 Hoạt tính chống oxi hóa Hoạt tính kháng oxi hóa tinh dầu long não d-borneol khảo sát βcarotene/linoleic acid Trong dung dịch β-caroten-linoleic acid, β-caroten bị đổi màu nhanh chóng khơng có chất chống oxy hố Sự diện chất chống oxy hoá hợp chất phenolic gây trở ngại cho phá huỷ β-caroten cách vơ hiệu hóa gốc tự linoleate gốc tự khác hình thành Kết cho thấy tinh dầu long não có khả chống oxi hóa 92,15±0,12% với nồng độ 2.0 mg/ml so với chất chống oxi hóa tổng hợp BHT 97,26 ± 0,48 % [5] Hoạt tính kháng oxi hóa tinh dầu long não C camphora Chvar Borneol có diện borneol camphor Các hợp chất phenolic đóng vai trị quan trọng việc ức chế tự oxi hóa [5] 2.4 Các hoạt tính khác Tinh dầu long não thử nghiệm có khả tiêu diệt ấu trùng số loại muỗi Anopheles stephensi, Culex quinquefasciatus, Aedes aegypti (muỗi vằn) [7] Tinh dầu từ Cinnamomum camphora var linaloolifera Y Fujita (Ho-Sho) Cinnamomum camphora (L.) J Presl var hosyo (Hon-Sho) có độc tính với lồi Sitophilus zeamais Motsch - loại mọt chuyên phá hại ngô loại ngũ cốc khác, với liều lượng LD50 = 0,35 (μL/cmL/cm2) Ho-Sho LD 50 = 0,48 (μL/cmL/cm2) Hon-Sho [15] Ngoài tinh dầu long não cịn có khả gây độc cho lồi Aphis gossypii (rầy mềm loại trùng ký sinh họ đậu, họ cà độc dược, bầu bí dưa, cam qt, khoai tây, bơng vải…) [8] Việc sử dụng chất tổng hợp dẫn đến tác dụng không mong muốn ô nhiễm môi trường, gây độc cho nhiều loài sinh vật khác, làm lồi trùng dần trở nên kháng hóa chất… Vì tinh dầu long não tiềm để phát triển chất tẩy uế, chất khử trùng có hiệu tốt kiểm sốt loại trùng, đồng thời thân thiện với môi trường Phương pháp chưng cất tinh dầu long não 3.1 Chưng cất nước đun nóng cổ điển Phương pháp dựa thẩm thấu, hịa tan, khuếch tán lơi theo nước hợp chất hữu tinh dầu chứa mô tiếp xúc với nước nhiệt độ cao Sự khuếch tán dễ dàng tế bào chứa tinh dầu trương phồng nguyên liệu tiếp xúc với nước bão hòa thời gian định Trường hợp mơ thực vật có chứa sáp, nhựa, acid béo chi phương dây dài phải dùng nhiều nước chưng cất phải thực thời gian dài hợp chất làm giảm áp suất chung hệ thống làm cho khuếch tán trở nên khó khăn [10] Hình 3.1-3 Thiết bị chưng cất nước Clavenger 3.1.1 Những ảnh hưởng chưng cất nước  Sự khuếch tán Chỉ có sồ mô chứa tinh dầu bị vỡ cho tinh dầu tự ngồi theo nước lơi Phần lớn tinh dầu lại mơ thực vật tiến dần ngồi bề mặt nguyên liệu hòa tan thẩm thấu [10]  Sự thủy giải Những cấu phần este tinh dầu thường dễ bị thủy giải cho acid alcol đun nóng thời gian dài với nước Do đó, để hạn chế tượng chưng cất nước phải thực thời gian ngắn tốt [10]  Nhiệt độ Nhiệt độ cao làm phân hủy tinh dầu Khi tăng nhiệt độ, khuếch tán thẩm thấu tăng, hòa tan tinh dầu nước tăng phân hủy tăng theo Do cần thiết phải dùng nước nhiệt (trên 100 oC) nên thực việc giai đoạn cuối chưng cất, sau cấu phần dễ bay lôi hết [10] 3.1.2 Ưu khuyết điểm Ưu điểm [10]: Quy trình kỹ thuật tương đối đơn giản Thiết bị gọn, dễ chế tạo Khơng địi hỏi vật liệu phụ phương pháp tẩm trích, hấp thụ Thời gian tương đối nhanh Khuyết điểm: Khơng có lợi ngun liệu có hàm lượng tinh dầu thấp Chất lượng tinh dầu bị ảnh hưởng tinh dầu có cấu phần dễ bị phân hủy Không lấy loại nhựa, sáp có nguyên liệu (đó chất định hương thiên nhiên có giá trị) Trong nước chưng cất ln ln có lương tinh dầu tương đối lớn Những tinh dầu có độ sơi cao thường cho hiệu suất 3.2 Chưng cất nước hỗ trợ vi sóng 3.2.1 Tính chất vi sóng Vi sóng sóng điện từ lan truyền với vận tốc ánh sáng Vi sóng xun qua khơng khí, gốm, sứ, thủy tinh, polymer phản xạ bề mặt kim loại Vi sóng cung cấp kiểu đun nóng khơng dùng truyền nhiệt thơng thường Với kiểu đun nóng bình thường, sức nóng di từ bề mặt vật chất lần vào bên trong, trường hợp sử dụng vi sóng, vi sóng xuyên thấu vật chất làm nóng vật chất 10 từ bên Vi sóng tăng hoạt chọn lọc phân tử phân cực, đặc biệt nước Nước bị đun nóng hấp thu vi sóng bốc tạo áp suất cao nơi bị tác dụng, đẩy nước từ tâm vật đun đến bề mặt [10] Hình 3.2-4 Hiện tượng làm nóng vật chất vi sóng 3.2.2 Ly trích hỗ trợ vi sóng hỗ trợ vi sóng Dưới tác dụng vi sóng, nước tế bào thực vật bị nóng lên thật nhanh, áp suất bên tăng đột ngột làm mô chứa tinh dầu bị vỡ Tinh dầu bên ngồi, bị lôi theo nước sang hệ thống ngưng tụ (phương pháp chưng cất nước) Với phương pháp chưng cất nước hỗ trợ vi sóng, việc ly trích tinh dầu thực điều kiện có thêm nước hay khơng thêm nước vào nguyên liệu ( chưng cất nước thực với lượng nước tự nhiên có sẵn ngun liệu) Ngồi ra, nước thêm lần thêm liên tục (trường hợp lượng nước thêm lần không đủ lôi hết tinh dầu nguyên liệu) ly trích chấm dứt 11 Đun nóng truyền thống Chiếu xa vi sóng Hình 3.2-5 So sánh đun nóng truyền thống vi sóng Ngồi việc nước bị tác dụng nhanh chóng vi sóng, cấu phần phân cực (nhóm hợp chất có chứa oxigen) diện tinh dầu bị ảnh hưởng vi sóng Ngược lại cấu phần loại hidrocarbon chịu ảnh hưởng vi sóng chúng có độ phân cực nên ly trích chúng chưng cất nước bình thường với vận tốc nhanh nhiều nước đun nóng nhanh vi sóng [10] Sự đun nóng vi sóng tiến trình làm tăng nhiệt độ vật chất cách đặc biệt Tiến trình đun nóng khơng phụ thuộc vào dẫn nhiệt bình chứa vật chất Sự tăng nhiệt độ tức thời vật chất quay lưỡng cực (dipole rotation) dẫn truyền ion (ionic conduction) Đó hai chế sở chuyển lượng từ vi sóng sang vật chất đun 12 Hình 3.2-6 Thiết bị chưng cất nước hỗ trợ vi sóng Sự đun nóng vi sóng giúp kiểm sốt phản ứng cách dễ dàng, tắt mở nhanh chóng Nhiệt sinh dẫn truyền ion kết tăng trở kháng môi trường chống lại dịch chuyển ion trường điện từ Cịn chế quay lưỡng cực q trình thay đổi hướng phân tử phân cực theo chiều điện trường Dưới tác dụng điện trường, phân tử lưỡng cực có khuynh hướng săp xếp theo chiều điện trường Do đó, điện trường xoay chiều tần số cao gây xáo trộn ma sát với vận tốc lớn phân tử, nguồn gốc nóng lên vật chất nóng tăng lên nhanh (khoảng 10oC/phút) Ưu điểm đun nóng vi sóng: Năng lượng sạch, dễ tạo ra, dễ kiểm soát Nhanh chóng 13 Có tác dụng đặc biệt với phân tử phân cực (càng phân cực mau nóng) Chọn lọc, nhanh chóng, đồng Thành phần hóa học tinh dầu Thành phần hóa học tinh dầu long não số nơi: Bảng 4-1 Thành phần tinh dầu long não số nơi Nguồn gốc Thành phần tinh dầu C camphora Quảng Châu, Borneol (81.58%), α-pinene (2,03%), camphene Chvar Borneol [5] Trung Quốc (1,54%), d- limonene (1,64%), 1,8-cineole (1,60%) C camphora [12] Madagascar 1,8-Cineole (56,7-63,7%), sabinene (11,414,0%), α-terpineol (6,9-8,3%), α-pinene (3,74,6%), β-pinene (2,7-3,3%), terpinen-4-ol (1,62,4%) C camphora Ba Vì, Hà Linalool (91,1%), camphor (2,3%), var linaloolifera Tây, Việt α-terpineol (1,8%) [11] Nam C camphora (Hon-Sho) [13] Caxias Sul, Camphor (68,03%), linalool (8,92%), limonene Brazil (3,59%), α-pinene (3,15%), β-myrcene (1,90%), camphene (1,83%), β-pinene (1,16%) C camphora var linaloolifera Caxias Sul, Linalool (95,29%) Brazil Fujita (Ho-Sho)[13] C camphora[6] Lucknow, Ấn Camphor (81,2%), limonene (3,1%), α-pinene Độ (2,3%), camphene (1,8%), myrcene (1,3%), αhumulene (1,2%) C camphora [8] Camphor (18,48%), 1,8-cineole (16,46%), 14 linalool (11,58%), 3,7-dimethyl-1,3,7-octatriene (11,07%), α-terpineol (5,00%), germacrene D (3,76%), β- caryophyllene (3,40%), α-humulene (2,62%), (E)-nerolidol (2,13%), sabinene (1,95%), α-muurolene (1,91%), β-pinene (1,25%), α-pinene (1,20%) C camphora New South Camphor (65,80%), α-pinene (4,50%), Chvar.Camphor Wales, limonene (3,90%), allo-aromadendrene [14] Australia (2,70%) C camphora New South 1,8-Cineole (49.8%), sabinene (16,6%), Chvar Cineole [14] Wales, Australia citronellol (9,3%), α-pinene (4,5%), α-myrcene (3,2%) Qua đó, ta thấy C camphora đa dạng chủng lồi, thành phần tinh dầu trồng từ nơi khác bị ảnh hưởng mặt di truyền lẫn yếu tố dị di truyền Những mọc từ hạt thu từ mẹ có hàm lượng camphor cao luôn long não cho camphor nhiều [3] Những nghiên cứu Nhật Bản cho thấy hàm lượng tinh dầu tỷ lệ camphor long não phụ thuộc vào nhiều yếu tố [3]: Cây mọc tự nhiên chứa nhiều tinh dầu camphor trồng Cây mọc riêng lẻ chứa nhiều camphor mọc dày đặc rừng Cây già trồng lâu năm hàm lượng tinh dầu nhiều non Cây trồng đất cát chứa nhiều camphor trồng loại đất khác Công thức số thành phần tinh dầu 15 OH O Camphor Borneol  Pinene OH O 1,8-Cineole Linalool Limonene Hình 3.2-7 Cơng thức hóa học số cấu phần tinh dầu long não 16 Kết luận Cây long não có hình thái giống thuộc nhiều loại khác theo thành phần hóa học tinh dầu như: camphor, linalool, 1,8-cineole, borneol, phelandrene Hàm lượng tinh dầu thu phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: độ tuổi cây, thời tiết, khí hậu, loại đất trồng… Hoạt tính sinh học tinh dầu long não đa dạng: tính kháng nấm, kháng khuẩn, kháng viêm giảm đau, chống oxi hóa, chống trùng… Vì ứng dụng vào nhiều lĩnh vực dược phẩm, mỹ phẩm, hương liệu, thực phẩm… Đặc biệt ngày người ta ngày có khuynh hướng thiên thiên nhiên nên chế phẩm vừa có khả chống trùng lại có độc tính thấp người, vật ni, nhanh chóng phân hủy sau sử dụng có ưu phát triển Do thuốc trừ sâu, thuốc kiềm hãm phát triển sâu bọ có nguồn gốc thực vật tinh dầu có tiềm để nghiên cứu sử dụng Với giá trị sử dụng giá trị kinh tế to lớn mà tinh dầu long não đem lại, thực sản phẩm quý đáng quan tâm 17