nghiên cứu chiết tách và xác định thành phần hóa học trong rễ cây dừa cạn hoa hồng tại huyện phú lộc, tỉnh thừa thiên huế

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA ---  --- Nghiên cứu chiết tách và xác định thành phần hóa học trong rễ cây dừa cạn hoa hồng tại huyện Phú Lộc, tỉnh Thừa Thiên Huế

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

KHOA HÓA

-   -

Nghiên cứu chiết tách và xác định thành phần hóa học trong rễ cây dừa cạn hoa hồng tại huyện Phú Lộc, tỉnh

Thừa Thiên Huế

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN KHOA HỌC

MỞ ĐẦU

1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Với những đặc thù về điều kiện tự nhiên cũng như khí hậu thuận lợi, nước ta

có hệ thực vật vô cùng phong phú và đa dạng Theo thống kê mới nhất, nước ta đang có trên 12000 loài, trong đó có trên 3200 loại thực vật được sử dụng để làm thuốc và chiết tách hợp chất có khả năng chữa bệnh

Ngày nay, những hợp chất tự nhiên có hoạt tính sinh học được phân lập từ cây

cỏ đã và đang có rất nhiều ứng dụng hữu ích cho các nghành công nghiệp và nông nghiệp Cây Dừa cạn còn gọi là cây Trường xuân, hoa Hải đằng, bông dừa Tên

khoa học là Catharanthus roseus L G Don, thuộc họ Trúc đào Apocynaceye Dừa

cạn được gieo trồng khá rộng rãi và đã thích nghi ở khu vực nhiệt đới và cận nhiệt đới Nó là cây bản địa và đặc hữu của Madagascar Ở nước ta, dừa cạn là cây hoang dại, có vùng phân bố tự nhiên tương đối đặc trưng từ tỉnh Quảng Ninh đến Kiên Giang dọc theo vùng ven biển, tương đối tập trung ở các tỉnh miền Trung như Thanh Hóa, Nghệ An, Thừa Thiên - Huế, Quảng Nam, Ðà Nẵng, Bình Ðịnh và Phú Yên Trong thành phần của nó chứa khoảng 0,1 – 0,2% alkaloid toàn phần, chủ yếu

là vinblastin,vincristin, tetrahydroalstonin, pirinin, vindolin, catharanthin, vindolinin, ajmalicin Có nhiều tác dụng dược lý được ứng dụng trong chữa bệnh như: Vinblastin và Vincristin có khả năng điều trị bệnh ung thư máu, Ajmalicin có tác dụng điều trị rối loạn thần kinh tim

Vì vậy, để hiểu rõ hơn về quy trình chiết xuất và cung cấp một kiến thức tổng hợp để từ đó nâng cao hiệu quả sử dụng của cây dừa cạn nên em chọn đề tài:

“Nghiên cứu chiết tách và xác định thành phần hóa học trong rễ cây dừa cạn

hoa hồng tại huyện Phú Lộc, tỉnh Thừa Thiên Huế”

2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

- Nghiên cứu quá trình chiết tách các hợp chất từ rễ cây dừa cạn hoa hồng

- Xác định thành phần hóa học, công thức cấu tạo của một số chất có trong rễ cây dừa cạn hoa hồng

3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Rễ cây dừa cạn hoa hồng được lấy từ Thị Trấn Lăng Cô, huyện Phú Lộc, tỉnh Thừa Thiên Huế

4.PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Để thực hiện đề tài này, em đã sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau:

4.1.NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT

- Tổng quan tài liệu, đặc điểm hình thái, thực vật, thành phần hóa học và công dụng của cây dừa cạn

- Tổng hợp các tài liệu về phương pháp nghiên cứu

4.2 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM

- Phương pháp chọn mẫu: Rễ dừa cạn được rửa sạch, phơi khô, nghiền mịn thành bột và được bảo quản ở điều kiện khô ráo, thoáng mát

- Xác định độ ẩm bằng phương pháp trọng lượng: Xác định độ ẩm, hàm lượng hữu cơ, khảo sát thời gian chiết thích hợp

- Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử : xác định hàm lượng kim loại trong mẫu

- Chiết bằng phương pháp chiết nóng soxhlet

- Phương pháp sắc ký khí - phổ khối liên hợp (GC - MS) nhằm phân tách và xác định thành phần chính có trong dịch chiết

5 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

- Ý nghĩa thực tiễn: Giải thích được công dụng của cây Dừa cạn trong những bài thuốc dân gian dựa trên cơ sở khoa học

- Ý nghĩa khoa học: Mở rộng , cung cấp thêm thông tin về cây Dừa cạn

6 BỐ CỤC ĐỀ TÀI

Đề tài gồm 40 trang trong đó có 30 hình và 9 bảng, Nội dung gồm:

Mở đầu- ( 2 trang)

Chương I- Tổng quan ( 18 trang )

Chương II- Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu (5 trang)

Chương III- Kết quả và bàn luận (15 trang)

CHƯƠNG I TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

1.1 Tổng quan về cây dừa cạn [1], [2], [4], [6], [14]

1.1.1 Đặc điểm thực vật

Cây dừa cạn còn được gọi là bông dừa, hải đằng, dương giác, trường xuân hoa, Madagascae perimnkle hay perrenche malgache

Theo phân loại khoa học, dừa cạn thuộc họ Apocynaceae ( họ trúc đào) và chi

Catharanthus G Don Dừa cạn là cây thảo, sống lâu năm, mọc thành bụi, cao 0,4 –

0,8 mét, cành thẳng đứng, mũ trắng (hình

Lá mọc đối, thuôn dài, đầu hơi nhọn Kích thước lá biến động tùy theo vùng

phân bố Thường dài từ 4-8 cm, rộng từ 3-4 cm Mỗi cành có từ 8- 15 cặp lá Lá có phiến bầu dục, màu xanh thẩm, mặt trên nhẵn, mặt dưới có nhiều lông

Hoa màu đỏ hay trắng, mọc thành cặp ở nách lá, tràng hợp hình đinh, tiểu

nhụy gắn ở phần trên của vành ống đài

Quả gồm 2 đài, dài 2,5- 3 cm, rộng 2-3 mm, mọc thẳng, hơi ngả sang 2 bên,

mọc thành chùm 2-4 quả, mỗi quả có từ 12- 20 hạt Hạt có màu đen, hình trứng, dài 2mm, ngang 1mm, trên mặt hạt có những mụn nổi thành hàng dọc

Rễ thường chỉ có 1 rễ cái và chùm rễ phụ Rễ cái đâm thẳng xuống đất, có thể

đạt chiều dài 35-40 cm, rễ phụ mọc thành chùm thưa, ngắn, phát triển theo chiều ngang Vùng vỏ rễ là nơi tập trung chủ yếu các Alkaloid

Ở nước ta, dừa cạn chủ yếu mọc hoang dại, có vùng phân bố tự nhiên từ tỉnh Quảng Ninh đến Kiên Giang dọc theo vùng ven biển Tập trung nhiều ở các tỉnh

miền trung như Thanh Hóa, Nghệ An, Thừa Thiên Huế, Đà Nẵng, Quãng Nam,

Bình Định và Phú Yên

Ở những vùng phân bố tự nhiên ven biển, dừa cạn mọc nhiều trên các bãi cát,

dưới rừng phi lao có khả năng chịu đựng điều kiện đất đai khô cằn Ngoài ra chúng

còn được trồng làm cảnh và nguyên liệu làm thuốc ở khắp nơi trên cả nước

Một số hình ảnh về cây dừa cạn:

Hình 1.1 Cây dừa cạn

Hình 1.2 Lá dừa cạn Hình 1.3 Hoa dừa cạn

1.1.3 Một số loại cây cùng họ với dừa cạn

Họ La bố ma (danh pháp khoa học: Apocynaceae) còn được gọi là họ Dừa cạn (theo chi Vinca/Catharanthus), họ Trúc đào (theo chi Nerium), họ Thiên lý với các danh pháp khoa học đồng nghĩa khác như Asclepiadaceae, Periplocaceae,

Plumeriaceae, Stapeliaceae, Vincaceae, Willughbeiaceae Chúng là các loài cây

thuộc thực vật có hoa bao gồm các loại cây thân gỗ, cây bụi, cây thân thảo hay dây leo Nhiều loài là các loại cây thân gỗ cao trong các rừng mưa nhiệt đới, và chủ yếu

là sinh trưởng trong các khu vực nhiệt đới và cận nhiệt đới ẩm ướt nhưng có một

số loài sinh trưởng trong các môi trường khô hạn của vùng nhiệt đới

Hiện nay, họ dừa cạn có khoảng 4555 loài và được chia làm nhiều phân loại khác nhau như:

hồngcánh rộng

1.2 Thành phần hóa học[8], [10]

Hoạt chất chủ yếu trong cây dừa cạn là Ancaloid, tỷ lệ Ancaloid toàn phần là 0,1 – 0,2 % Trong đó, dừa cạn hoa trắng có tỷ lệ hoạt chất cao hơn so với các loại dừa cạn khác ỷ lệ hoạt chất ở mỗi bộ phận cây là khác nhau và tập trung nhiều nhất

ở rễ : rễ chứa 0,7 – 2,4 %, thân chứa khoảng 0,46 % và lá chứa từ 0,37 – 1,15 %

Các chất chủ yếu là: vinblastin, vincristin tetrahydroalstonin, prinin, vindolin, catharanthin, vindolinin, ajmalicin, vincosid (1 glucoalkaloid tiền thân để sinh tổng hợp các alkaloid) Từ Dừa cạn, người ta còn chiết được các chất sau: acid pyrocatechic, sắc tố flavonoid (glucozid của quercetol và campferol) và anthocyanic

từ thân và lá dừa cạn hoa đỏ Ngoài ra từ lá chiết được acid ursoloc, từ rễ chiết được cholin

Bảng 1.1 Một số ancaloid có trong cây dừa cạn

C21H24N2O3 C48H58N4O9 C48H58N4O10 C25H32N2O6

Hình 1.12 Dừa cạn hoa tím châu âu Hình 1.13 Dừa cạn hoa đỏ

1.3 Công dụng và tác dụng dƣợc lý của cây dừa cạn[4], [6], [12], [13]

1.3.1 Tác dụng dược lý của cây dừa cạn

Theo Đông y và kinh nghiệm dân gian của một số nước, dừa cạn có tính mát,

vị đắng, tác dụng hoạt huyết, tiêu thũng, trị viêm, hạ huyết áp Rễ dừa cạn có tác dụng tẩy giun, chữa sốt Thân và lá có tính chất săn da (astringent), lọc máu (dépuratif), dùng chữa một số bệnh ngoài da và nhất là chữa tiểu đường Kinh nghiệm dùng dừa cạn chữa bệnh tiểu đường cũng được ghi nhận ở Ấn Ðộ, châu Úc, nam châu Phi, quần đảo Antilles, tuy nhiên những tác dụng này chưa được chứng minh bằng thực tế khoa học

Với khoa học hiện đại, từ năm 1952, y học đã phát hiện ra dược tính của dừa cạn Đến năm 1958 bác sĩ Clark Noble, Canada đã nghiên cứu và chiết xuất được Alkaloid Vinblastin Sau đó vài năm người ta cũng tìm ra được Vincristin từ lá Dừa cạn Đây đều là những chất có tác dụng điều trị bệnh ung thư khi chuyển về dạng muối Sunfat Vinblastin và Vincristin là những chất có tác động mạnh đến sự phân bào trong cơ thể người Tùy theo nồng độ của các hoạt chất này mà chúng có những tác động ở những mức độ khác nhau Ở nồng độ thấp các chất có khả năng ngừng phân chia tế bào, còn nếu ở nồng độ cao tế bào có thể bị tiêu diệt

Một số Alkaloid khác có trong dừa cạn cũng có tác dụng chữa các bệnh về tim, não, ngăn cản sự phát triển của thai trên động vật mang thai và kháng một số chủng nấm gay bệnh

1.3.2 Một số bài thuốc của cây dừa cạn

* Tăng huyết áp: Lấy 20g thân lá dừa cạn khô sao vàng và 20g lá dâu, sắc lấy

nước, chia uống từ 2 – 3 lần mỗi ngày Cách khác, lấy 6g hoa dừa cạn, 10g nụ hoa hoè (hoặc 10g cúc hoa), hãm với nước sôi trong bình kín khoảng 20 phút Uống thay nước trà mỗi ngày

* Ung thƣ máu, viêm đại tràng: Lấy từ 15 – 20g thân lá dừa cạn khô sao

vàng, sắc, chia từ 2 – 3 lần uống trong ngày

* Mất ngủ: Lấy 20g thân lá dừa cạn khô sao vàng, 12g lá vông nem, 12g hạt

muồng sao đen, sắc uống trước khi đi ngủ

* Rong kinh: Lấy từ 20 – 30g dừa cạn sao vàng (toàn cây có cả hoa và rễ), sắc

lấy nước, uống liên tục từ 3 – 5 ngày

* Chữa bõng nước sôi: Lá dừa cạn tươi lượng vừa đủ, giã nát, nhuyễn với

chút gạo, đắp lên tổn thương bỏng

* Điều trị Zôna: Dừa cạn (sao vàng hạ thổ) 16g, thổ linh 16g, bạch linh 10g,

kinh giới 12g, chi tử 10g, nam tục đoạn 16g, cam thảo đất 16g, hạ khô thảo 16g Sắc uống ngày 1 thang, sắc 3 lần, uống 3 lần Thuốc đắp: lá dừa cạn, lá cây hòe Hai thứ lượng bằng nhau, giã nhỏ đắp lên các tổn thương, băng lại Tác dụng: làm giảm đau nhức

* Điều trị lị trực trùng: Đi ngoài nhiều lần, bụng đau từng cơn, phân có chất

nhầy, có máu mũi, sút cân nhanh Bài thuốc: dừa cạn (sao vàng hạ thổ) 20g, cỏ sữa 20g, cỏ mực 20g, chi tử 10g, lá khổ sâm 20g, hoàng liên 10g, rau má 20g, đinh lăng 20g Đổ 3 bát nước sắc lấy 1,5 bát, chia 3 lần uống trong ngày

* U xơ tuyến tiền liệt: Dừa cạn 12g, huyền sâm 12g, xuyên sơn 10g, chè khô

12g, hoàng cung trinh nữ 5g, cát căn 16g, bối mẫu 10g, đinh lăng 16g Sắc uống ngày 1 thang, chia 3 lần

1.3.3 Một số sản phẩm từ Dừa cạn

Hình1.14 Lá dừa cạn hỗ trợ điều trị ung thư

1.4 Tình hình nghiên cứu cây dừa cạn trong và ngoài nước

1.4.1 Tình hình nghiên cứu về cây dừa cạn trên thế giới

Năm 1957, Forsyth và Simonds đã chiết xuất từ lá dừa cạn hoa đỏ chất pyrocatechic anthocyamic, glucosid của quercetol và kaempferol Ngoài ra từ rễ cây dừa cạn, hai tác giả này còn chiết được axit Ursolic và Cholin

1958 bởi Clark Noble, một bác sỹ người Canada và cộng sự đã chiết được một alkaloid từ lá dừa cạn là Vinblastin Sau đó 4 năm, Svoboda và cộng sự cũng tìm thêm một alkaloid nữa là vincristin Hàm lượng các alkaloid này trong dừa cạn rất

Hình1.15 Vinblastine sulfat và Vincristine sulfat

Hình 1.16 Thuốc điều trị ung thư phổi và ung thư vú

nhỏ, khoảng 1 phần vạn trong lá dừa cạn khô đối với Vinblastin còn đối với Vincristin thì ít hơn 10 lần nữa

Năm 1969, Batersby chiết được chất Vincosid, một glucoancaloid tiền tổng hợp ancaloid

Từ năm 1987- 1989, Jasukawa, Takido và Sekine đã cô lập và nhân danh từ thân cây dừa cạn thêm hai flavonoid thuộc nhóm kaempferol và quercetin Đến năm 1998 thêm 1 flavonoid được định danh thuộc nhóm syringetin

Với giá trị xã hội to lớn và giá trị kinh tế tiềm tàng, việc tổng hợp vinblastine trong phòng thí nghiệm đã thu hút được nhiều nhà hoá học trên thế giới Trong vòng 3 thập niên 70-90, có tới 4 phương pháp bán tổng hợp được đưa ra, đáng chú ý

là phương pháp của Potier xuất phát từ catharanthine và vindoline, cả 2 hợp chất này đều là hợp chất thiên nhiên có trong cây dừa cạn Những phương pháp bán tổng hợp không những đã giải quyết được vấn đề nguồn nguyên liệu, phần nào những nghiên cứu trên cũng đã chứng minh giả thiết về cơ chế sinh tổng hợp vinblastine trong cây dừa cạn Tuy nhiên phải chờ đến năm 2002 vinblastine mới được chinh phuc lần đầu tiên bằng phương pháp tổng hợp toàn phần, và người đặt

chân tới đỉnh là nhóm của giáo sư Fukuyama ở đại học Tokyo

Ngày nay trên thế giới, đi tiên phong và thành công trong việc triển khai nghiên cứu sản xuất thuốc chống ung thư từ Dừa Cạn phải kể đến các công ty như: Công ty Eli Lilly- Mỹ, với sản phẩm thuốc tiêm VELBAN vinblastin sunfat chỉ định điều trị các bệnh Hodgkin, ung thư máu, ung thư biểu mô tinh hoàn, u Kaposi, ung thu dạ con: Công ty Pharmacia corporation Kalamazoo- Mỹ, nghiên cứu sản xuất thuốc tiêm VINCASAR PSF đi từ Vinblastin sunfat và Vincristin sunfat, chỉ định đặc hiệu điều trị bệnh bạch cầu ác tính; Công ty Pierre Fabre- Pháp, với sản phẩm đi từ vinorelbin tartrat, thuốc tiêm và viên nén NAVELBINE được bán tổng hợp từ vindolin và catharanthin được chỉ định điều trị đặc hiệu ung thư phổi và ung thư vú

Nhiều quốc gia và vùng lãnh thổ trên thế giới có thể trồng được Dừa cạn như: Trung Quốc, Ấn Độ, Pakistan, Hàn Quốc, Nhật Bản và các nước Trung Á, Bắc Phi, v.v đều đã chủ động nghiên cứu và triển khai sản xuất các hoạt chất có hoạt tính

sinh học trong cây như vinblastin, Vincristin… và các dẫn xuất của chúng Có thể nêu một vài con số theo thống kê vào năm 2002 của FAO làm ví dụ như: Madagasca xuất khẩu 1000 tấn (khô) lá và hoa Dừa cạn hàng năm; Ở Hungari, năng suất lá và hoa Dừa cạn đạt tới 1,5 - 2 tấn lá khô/ha/năm; Ở Ấn Độ, riêng tập đoàn Cipla hàng năm sản xuất khoảng 15 - 25 kg vinblastin sunfat và vincristin sunfat

1.4.2 Tình hình nghiên về cây dừa cạn ở nước ta

Ở Việt Nam, vào thập kỷ 80- 90 của thế kỷ XX, ngành dược đã chiết xuất được Vinblastin từ lá Dừa cạn và bào chế được thuốc tiêm đông khô Vinblastin Sunfat, góp phần điều trị bệnh ung thư máu Việc chiết xuất Ajmalicin từ rễ dừa cạn

để chữa trị bệnh thiểu năng tuần hoàn não cũng đã đạt được những kết quả bước đầu

Năm 1984, PGS Nguyễn Ngọc Sương và các cộng sự đã tiến hành phân tích

sơ bộ các thành phần hóa học của cây dừa cạn Đã chiết tách và cô lập được axit ursolic, ajmalicine, lochnerine từ lá cây dừa cạn

Năm 1997, Mai Ngọc Tâm và các cộng sự đã cô lập và nhận danh được 7 ancaloid từ rễ dừa cạn là: tabersonine, Tetrahidroalstonine, lochnericine, ajmalicine, Catharanthine, Akuammine, Serpentine

Ngoài ra, các kết quả thử nghiệm của Trung tâm Nghiên cứu trồng và chế biến cây thuốc Đà Lạt cũng cho thấy cây Dừa cạn Catharanthus roseus L có thể phát triển tốt trên đất cát khô hạn ven biển các tỉnh miền Trung và chỉ sau 5 tháng cây đã đã có thể trưởng thành và tích lũy đủ hàm lượng ancaloid đạt tiêu chuẩn để xuất khẩu

Ngoài ra còn có một số công trình nghiên cứu về cây Dừa cạn như: Đề tài

Nghiên cứu chiết tách alkaloid của rễ cây dừa cạn hoa hồng tại Bình Định (Đào

Hùng Cường, Lê Xuân Văn – tạp chí Khoa học và Công nghệ, Đại học Đà Nẵng- số

2(43).2011), Nghiên cứu quy trình công nghệ chiết xuất Alcaloid toàn phần từ rễ

dừa cạn (Catharanthus Roseus G.don) dùng làm nguyên liệu bào chế thuốc điều trị thiểu năng tuần hoàn não (Trần Văn Thanh - Viện Hóa học Công nghiệp, 3-

2005)…

1.5 Các phương pháp nghiên cứu [3], [5], [7], [11]

1.5.1 Phương pháp phân tích trọng lượng

Phương pháp phân tích trọng lượng là phương pháp phương pháp phân tích định lượng dựa vào kết quả cân khối lượng của sản phẩm, hình thành sau phản ứng kết tủa bằng phương pháp hóa học hay phương pháp vật lý Do chất phân tích chiếm một tỉ lệ xác định trong sản phẩm đem cân nên dựa khối lượng của sản phẩm đem cân dễ dàng suy ra lượng chất phân tích trong đối tượng phân tích

Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp

+ Ưu điểm: Các phương pháp phân tích trọng lượng cho phép ta xác định được

với độ chính xác cao hàm lượng của các cấu tử riêng biệt Phân tích trọng lượng được dùng để xác định rất nhiều kim loại (các cation) và các phi kim (anion), thành phần của hợp kim, của quặng silicat, các hợp chất hữu cơ Bằng phân tích trọng lượng, người ta tiến hành các xác định với độ chính xác đạt tới 0,01÷ 0,005 %, độ chính xác đó vượt xa độ chính xác các phương pháp chuẩn độ

+ Nhược điểm: Nhược điểm chủ yếu của phân tích trọng lượng là thời gian

xác định kéo dài Vì nguyên nhân này mà các phương pháp phân tích trọng lượng bị mất đi giá trị trước kia của mình và trong thực tiễn người ta thay thế bằng các phương pháp phân tích hóa học và hóa lý hiện đại nhanh hơn nhiều

Trong phạm vi đề tài này, phương pháp phân tích trọng lượng được sử dụng để: - Khảo sát độ ẩm

- Khảo sát hàm lượng hữu cơ

- Khảo sát thời gian chiết tối ưu

- Khảo sát tỷ lệ rắn lỏng

1.5.2 Phương pháp chiết chất rắn

Chiết là phương pháp dùng dung môi thích hợp có khả năng hoà tan chất đang cần tách và tinh chế để tách chất đó ra khỏi môi trường rắn hoặc lỏng khác Thường người ta dùng một dung môi sôi thấp và ít tan trong nước (vì các chất hữu cơ cần tinh chế thường ít t an trong nước), chất đó sẽ chuyển phần lớn lên dung môi và ta có thể dùng phểu để tách riêng dung dịch thu được ra khỏi nước Bằng cách lặp đi lặp lại việc chiết một số

lần, ta có thể tách hoàn toàn chất cần tinh chế vào dung môi đã chọn, sau đó cất loại dung môi và cất lấy chất tinh khiết ở nhiệt độ và áp suất thích hợp Người ta cũng thường chiết một chất từ hổn hợp rắn bằng một dung môi hoặc hỗn hợp dung môi

với một dụng cụ chuyên dùng đặc biệt gọi là bình chiết Soxhlet

Nguyên tắc chiết Soxhlet: Chiết Soxhlet là một kiểu chiết liên tục được

thực hiện nhờ cấu tạo đặc biệt của dụng cụ chiết Kiểu chiết này cũng như kiểu chiết lỏng- lỏng nên về bản chất của sự chiết vẫn là định luật phân bố chất trong hai pha không trộn vào nhau Trong đó, pha rắn nằm trong mẫu sẽ được hòa tan bởi pha lỏng thường là dung môi hữu cơ

Các kiểu chiết Soxhlet: Trang thiết bị của kiểu chiết Soxhlet gồm

hai loại:

- Hệ Soxhlet thường và đơn giản

- Hệ Soxhlet tự động: Kỹ thuật chiết này có ưu điểm là chiết triệt để, song các điều kiện chiết phải nghiêm ngặt thì mới có kết quả tốt Vì thế hệ thống vận hành chiết tự động cho kết quả tốt hơn nhưng phải có hệ thống trang bị hoàn chỉnh Nó thích hợp chiết cácchất hữu cơ từ các đối tượng mẫu khác nhau Chất phân tích có trong mẫu rắn, bột,vật mẫu xốp khô (lá cây)… kỹ thuật này được ứng dụng chủ yếu để tách các hợp chất hữu cơ từ các mẫu cây lá, rau quả

Hình 1.17 Bộ chiết soxhlet thủ công và tự động

1.5.3.Phương pháp phân tích vật lý

1.5.3.1 Phương pháp sắc ký khí ghép khối phổ (GC – MS)

- Phương pháp sắc ký khí (GC)

+ Sắc ký khí là một trong những phương pháp quan trọng nhất hiện nay dùng

để tách, định lượng, xác định cấu trúc các chất, đặc biệt có ý nghĩa quan trọng trong

nghiên cứu các hợp chất hữu cơ

+ Pha động trong GC là chất khí nên chất phân tích cũng phải được hoá hơi để đưa vào cột sắc ký, thường hoá hơi dưới 2500

C

+ Pha tĩnh có thể là chất rắn được nhồi vào cột hay 1 màng film mỏng bám lên trên bề mặt chất mang trơ, hoặc có thể tạo thành một màng mỏng bám lên mặt trong của thành cột (cột mao quản)

+ Tuỳ thuộc vào bản chất pha tĩnh chia thành hai loại sắc ký khí :

* Sắc ký khí rắn (gas solid chromatography – GSC): Chất phân tích được hấp phụ trực tiếp trên pha tĩnh là các tiểu phân rắn

* Sắc ký khí lỏng (gas liquid chromatography – GLC): Pha tĩnh là một chất lỏng không bay hơi

+ Phương pháp này chỉ được giới hạn với chất có thể bốc hơi mà không bị phân huỷ hay là trong khi phân huỷ cho sản phẩm phân huỷ xác định dưới thể hơi + Có 2 loại kĩ thuật phân tích:

này khó tách hoàn toàn

* Thay đổi nhiệt độ trong quá trình phân tích, phương pháp này tuy tốn thời gian nhưng triệt để

+ Nguyên tắc hoạt động :

Nhờ có khí mang trong chứa trong bom khí (hoặc máy phát khí), mẫu từ buồng bay hơi được dẫn vào cột tách nằm trong buồng điều nhiệt Quá trình sắc ký xảy ra tại đây Sau khi rời khỏi cột tách tại các thời điểm khác nhau, các cấu tử lần lượt đi vào detectơ, tại đó chúng được chuyển thành tín hiệu điện Tín hiệu này được khuếch đại rồi chuyển sang bộ ghi, tích phân kế hoặc máy vi tính

Các tín hiệu được xử lí ở đó rồi chuyển sang bộ phận in và lưu kết quả (bộ hiện số, máy in hoặc máy ghi) Trên sắc đồ nhận được, sẽ có tín hiệu ứng với các cấu tử được tách gọi là pic Thời gian lưu của pic là đại lượng đặc trưng cho chất cần phân tích Diện tích pic là thước đo định lượng cho từng chất trong hỗn hợp cần nghiên cứu

Sắc ký đồ : là tập hợp tất cả các pic, mỗi pic đại diện cho mỗi chất Dựa vào

thời gian lưu ta có thể xác định được tên chất và đo diện tích mỗi pic ta xác định được thành phần mỗi chất trong hỗn hợp

những ion này được phân tách thành những dãy ion theo cùng số khối m (chính xác

là theo cùng tỷ số khối trên điện tích ion, m/e) và xác suất có mặt của mỗi dãy ion

có cùng tỉ số m/e được ghi lại trên đồ thị có trục tung là xác suất có mặt (hay cường độ), trục hoành là tỉ số m/e gọi là khối phổ đồ

+ Phổ khối lượng được ghi lại dưới dạng phổ vạch hay bảng, trong đó cường

độ các vạch được đo bằng phần trăm so với đỉnh có cường đọ cao nhất Đỉnh ion phân tử thường là đỉnh cao nhất, tương đương với khối lượng phân tử của hợp chất khảo sát

+ Phổ khối lượng không những cho phép xác định chính xác phân tử lượng,

mà căn cứ vào các mảnh phân tử tạo thành, ta cũng suy ra được cấu trúc phân tử Xác suất tạo thành mảnh phụ thuộc vào cường độ liên kết trong phân tử cũng như vào khả năng bền hoá các mảnh tạo thành nhờ các hiệu ứng khác nhau Các mảnh

có độ bền lớn sẽ ưu tiên tạo thành, các liên kết yếu nhất dễ bị đứt nhất Có những mảnh có khối lượng đặc trưng gọi là mảnh chìa khoá, chúng cho phép phân tích các phổ khối lượng dễ dàng

- Phương pháp sắc ký khí ghép khối phổ GC- MS

Hình 1.20 Sơ đồ thiết bị sắc ký khí ghép khối phổ

+ Phương pháp phổ khối lượng với độ nhạy tuyệt vời (cở 10-6 – 10-9 g) và tốc

độ ghi nhanh sẽ cho những thông tin xác định cấu trúc từ những lượng chất rất nhỏ tách ra được nhờ phương pháp sắc kí Việc liên kết hai kỹ thuật này đã tạo ra một công cụ mạnh mẽ để tách biệt và nhận biết các hợp phần của các hỗn hợp tự nhiên

và tổng hợp Nhờ sự liên kết này mà người ta có thể thu được khối phổ lượng đủ

chấp nhận đối với tất cả các hợp phần mà sắc kí khí tách ra được, kể cả với những hợp phần với khối lượng chỉ cỡ picogam và có mặt trong một vài giây Giữa máy sắc kí khí và máy phổ khối lượng có một bộ phận dùng để tách khí mang trước khi vào buồng ion hoá Toàn bộ hệ thống GC/MS được nối với máy tính để tự động điều khiển hoạt động của hệ, lưu trữ và xử lí số liệu

1.5.3.2 Phương pháp quang phổ UV- VIS

- Cơ sở lý thuyết của phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử là định luật Lamber – Beer:

- Khi bức xạ đơn sắc đi qua dung dịch chứa chất hấp thụ thì cường độ bức xạ

ló ra khỏi dung dịch giảm càng mạnh nếu càng nhiều phân tử hấp thụ năng lượng bức xạ Sự giảm cường độ phụ thuộc vào nồng độ chất hấp thụ và độ dài đoạn đường mà bức xạ đơn sắc đi qua:

- Định luật Lamber – Beer được biểu diễn bởi phương trình sau:

I

I

D lg 0  .Trong đó:

- Đối với dung dịch nhất định chứa trong một loại cuvet nhất định thì , l là cố định Do vậy, D = KC cho biết sự phụ thuộc tuyến tính giữa mật độ quang và nồng

độ của dung dịch, đây chính là cơ sở của phương pháp phân tích định lượng

- Thiết bị đo UV- VIS gồm các bộ phận chính sau:

1 Nguồn bức xạ có năng lượng ổn định

2 Một bộ lọc sóng cho phép tạo ra bức xạ đơn sắc có bước sóng thích hợp với

chất nghiên cứu

3 Ngăn đựng mẫu gồm các cuvet chứa dung dịch đo

4 Detector là loại thiết bị có khả năng thu những thông tin: cơ, điện, quang thành những tín hiệu, thường là tín hiệu điện

5 Bộ phận chỉ thị của kết quả đo

6 Tuỳ theo cấu tạo của các loại thiết bị mà người ta chia ra làm hai loại máy

đo quang là máy một chùm tia và máy hai chùm tia

7 Các thế hệ máy phổ hiện nay thường được kết nối với máy vi tính, thuận lợi

cho việc nghiên cứu, xác định các chất

1.5.3.3 Phép đo phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)

Phương pháp AAS được thực hiện như sau:

- Hoá hơi mẫu phân tích đưa về trạng thái khí Mục đích của quá trình này là tạo ra được đám hơi các nguyên tử tự do từ mẫu phân tích Có thể nguyên tử hoá mẫu phân tích bằng ngọn lửa hoặc bằng kỹ thuật nguyên tử hoá không ngọn lửa Đây là giai đoạn quan trọng nhất và có ảnh hưởng đến kết quả của phép đo AAS.Chọn nguồn tia sáng đơn sắc có bước sóng phù hợp với nguyên tố cần phân tích, chiếu chùm tia sáng đơn sắc đó vào đám hơi của nguyên tố cần phân tích

Thu toàn bộ chùm tia sáng sau khi đi qua môi trường hấp thụ, phân ly chúng thành phổ và chọn vạch phổ cần đo của nguyên tố cần phân tích hướng vào khe đo để đo cường độ của nó

- Ghi nhận tín hiệu đo và kết quả đo của cường độ vạch phổ hấp thụ bằng thiết

bị thích hợp

- Trang thiết bị của máy quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS):

+ Nguồn đơn sắc: là nguồn phát ra chùm bức xạ đơn sắc của nguyên tố cần phân tích, nguồn này sẽ chiếu vào đám hơi nguyên tử tự do và nó phải thoả mãn các yêu cầu sau:

* Bức xạ tạo ra từ nguồn phát phải là các bức xạ nhạy với nguyên tố cần phân tích Chùm tia bức xạ phải có cường độ ổn định, lặp lại được nhiều lần đo khác nhau trong cùng điều kiện và phải điều chỉnh được để có cường độ cần thiết cho mỗi phép đo

* Phải tạo ra được chùm tia phát xạ thuần khiết, chỉ bao gồm một số vạch nhạy của nguyên tố phân tích, phổ nền của nó phải không đáng kể

* Phải có cường độ cao nhưng bền theo thời gian

+ Hệ thống nguyên tử hoá mẫu phân tích: bộ phận nguyên tử hoá mẫu có tác dụng chuyển mẫu cần phân tích từ trạng thái ban đầu thành trạng thái hơi của đám nguyên tử tự do dưới tác dụng nhiệt của nhiệt độ Đám hơi của các nguyên tử tự do này chính là môi trường hấp thụ bức xạ và sinh ra phổ hấp thụ nguyên tử

+ Hệ quang và detector: là hệ thống trang thiết bị để thu, phân ly, chọn lọc một số vạch thích hợp của nguyên tố cần phân tích và ghi lại nó

+ Bộ phận xử lý kết quả: máy quang phổ hấp thụ nguyên tử cho phép điều khiển hai chế độ Một là điều khiển trực tiếp bằng cách sử dụng bàn phím gắn trên máy tính Hai là điều khiển thông qua phần mềm được cài đặt trong máy vi tính kết nối với máy