Khóa luận tốt nghiệp: Phân tích và định lượng thành phần hóa học của tinh dầu thân rễ nghệ vàng ở Thanh Hóa doc

Khoá luận tốt nghiệp  Lu n v n t t nghi pậ ă ố ệ Đề tài: Phân tích và định lượng thành phần hóa học của tinh dầu thân rễ nghệ vàng ở Thanh Hóa    Lê Thị Tú K1 ĐHSP Lý - Hoá 1 Khoá luận tốt nghiệp  Lời cảm ơn Để hoàn thành đề tài này, tôi xin chân thành cảm ơn cô Nguyễn Thị Hường đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Cảm ơn các thầy cô giáo trong tổ bộ môn Hoá học - khoa Khoa học tự nhiên - trường Đại học Hồng Đức đã giúp đỡ tôi hoàn thành đề tài. Cảm ơn trung tâm giáo dục và phát triển sắc ký Việt Nam (EDC Việt Nam) đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành đề tài. Cảm ơn gia đình, bạn bè đã động viên giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài này.    Lê Thị Tú K1 ĐHSP Lý - Hoá 2 Khoá luận tốt nghiệp  MỤC LỤC Trang Phần A: Mở đầu. 5 I. Lý do chọn đề tài 5 II. Mục đích nghiên cứu 6 III. Nhiệm vụ nghiên cứu 6 IV. Khách thể và đối tượng nghiên cứu 7 V. Giả thuyết khoa học 7 VI. Phương pháp nghiên cứu 7 VII. Tính mới mẻ của đề tài 7 Phần B: Nội dung 9 Chương I: Tổng quan 9 1. Sơ lược về thực vật, thành phần hoá học và ứng dụng của tinh dầu họ Gừng 9 1.1. Phân loại khoa học 10 1.2. Hệ thống phân loại 10 1.3. Sơ lược về các cây thuộc họ Gừng ở nước ta 10 2. Vài nét chung về thực vật và thành phần thân rễ cây nghệ vàng 20 2.1. Vài nét chung về thực vật cây nghệ vàng 20 2.2. Thành phần hoá học thân rễ cây nghệ vàng 21 3. Vài nét chung về tinh dầu 22 3.1. Phân loại tinh dầu 22 3.2. Trạng thái thiên nhiên và phân bố 23 3.3. Tính chất vật lý của tinh dầu 23 3.4. Thành phần hóa học của tinh dầu 24 4. Một số nét cơ bản về lý thuyết sắc ký và phương pháp khôí phổ 25 4.1. Lý thuyết cơ bản về sắc ký 25    Lê Thị Tú K1 ĐHSP Lý - Hoá 3 Khoá luận tốt nghiệp  4.2. Lý thuyết sắc kí phân giải cao 27 4.3. Một số nét cơ bản về phương pháp phổ khối lượng 29 5. Xác định thành phần tinh dầu theo phương pháp dược điển Việt Nam 34 5.1. Phương pháp thu hái và bảo quản mẫu 34 5.2. Định lượng tinh dầu 34 6. Phương pháp xác định thành phần hoá học của tinh dầu 35 6.1. Phân tích trên máy sắc ký PACKARD – 428 35 6.2. Phương pháp sắc ký khí khối phổ ký liên hợp 36 Chương II. Thực nghiệm 37 1. Lấy mẫu 37 1.1. Địa điểm và điều kiện lấy mẫu 37 1.2. Cách bảo quản và chưng cất 37 2. Chưng cất tinh dầu 38 3. Chiết và bảo quản tinh dầu 38 4. Nghiên cứu thành phần hoá học tinh dầu bằng phương pháp sắc ký phân giải cao GC – MS 39 Chương III: Kết quả và thảo luận 40 I. Kết quả chưng cất tinh dầu thân rễ nghệ vàng 40 II. Thành phần hoá học của tinh dầu thân rễ nghệ vàng 43 Phần C: Kết luận 57 Tài liệu tham khảo 58 Phụ lục    Lê Thị Tú K1 ĐHSP Lý - Hoá 4 Khoá luận tốt nghiệp  Phần A: MỞ ĐẦU I. Lý do chọn đề tài Khí hậu Việt Nam thuận lợi cho sự sinh trưởng và phát triển của các loại cây thuốc. Cho tới nay có khoảng 12000 loài thực vật được phát hiện, trong đó các loài được sử dụng làm thuốc chiếm khoảng 26-30%. Từ các chất có hoạt sinh học có nguồn gốc thiên nhiên, người ta tìm cách biến đổi cấu trúc hóa học của chúng thành các chất có hoạt tính sinh học mới cao hơn, ưu việt hơn những loại thuốc sản xuất hoàn toàn bằng con đường tổng hợp. Vì vậy, việc nghiên cứu các hợp chất tự nhiên rất quan trọng trong đánh giá tài nguyên thiên nhiên nhằm sử dụng chúng một cách có hiệu quả. Cây nghệ vàng có tên khoa học là Curcuma longa Linn, thuộc họ Gừng (Zingiberaceae) là một trong các loài cây cỏ có nhiều tác dụng. Không chỉ là một loại gia vị quen thuộc trong bữa ăn hàng ngày của mỗi gia đình mà nó còn được sử dụng để làm thuốc chữa bệnh. Trong dân gian, nghệ đã được tin dùng như phương thuốc hữu hiêụ để trị tụ huyết, máu cam, làm cao dán nhọt, thoa chống vết thương tụ máu, làm mau lành vết sẹo, trị viêm gan, vàng da, đau dạ dày, ghẻ lở, mụn nhọt… Trong Đông y, thân rễ nghệ gọi là khương hoàng, rễ con gọi là uất kim thường dùng trị phong hàn, chậm có kinh, băng huyết, trị đau bao tử do thiếu axit, trị loét dạ dày…Gần đây, các nhà khoa học còn phát hiện ra nghệ có thể làm giảm tỉ lệ mắc ung thư như ung thư tuyến tiền liệt, phổi và ruột kết nếu chế độ dinh dưỡng có nhiều chất nghệ. Tác dụng chống khối u có được nhờ đặc tính chống oxi hóa của curcumin trong nghệ. Do đó nghiên cứu loài cây này là rất cần thiết cho ngành công nghiệp dược. Ngoài ra, màu vàng của nghệ là chất màu thiên nhiên được Dược điển công nhận với mã số E100 để nhuộm màu thực phẩm, dược phẩm thay thế những chất màu tổng hợp. Trên thế giới cây nghệ vàng đã được nghiên cứu từ lâu. Ở nước ta, cây nghệ vàng cũng đã được nghiên cứu nhưng các nghiên cứu chủ yếu tập trung vào việc nghiên cứu hoạt chất curcumin trong thân rễ nghệ vàng. Tinh dầu nghệ cũng đã    Lê Thị Tú K1 ĐHSP Lý - Hoá 5 Khoá luận tốt nghiệp  được nghiên cứu về thành phần hóa học. Tuy nhiên qua tham khảo các tài liệu thì ở Thanh Hóa chưa có nghiên cứu nào về tinh dầu nghệ. Vì vậy, tôi đã lựa chọn nghiên cứu đề tài: "Phân tích và định lượng thành phần hóa học của tinh dầu thân rễ nghệ vàng ở Thanh Hóa" nhằm phân tích thành phần hóa học tinh dầu thân rễ cây nghệ vàng và so sánh thành phần hóa học tinh dầu thân rễ cây nghệ vàng ở các vùng miền, các mùa trong năm để góp phần vào việc nghiên cứu và khai thác có hiệu quả cây nghệ vàng phục vụ cho ngành công nghiệp dược phẩm, bảo vệ sức khỏe nhân dân. II. Mục đích nghiên cứu 1. Tìm hiểu cơ sở lí luận về tinh dầu. 2. Tìm hiểu các phương pháp xác định thành phần tinh dầu trong cây nghệ vàng. 3. Xác định thành phần tinh dầu thân rễ cây nghệ vàng trong địa bàn các huyện Thọ Xuân, Triệu Sơn của tỉnh Thanh Hóa. 4. So sánh hàm lượng, thành phần tinh dầu trong thân rễ nghệ vàng ở các địa phương và tìm ra nguyên nhân, giải pháp để tăng hàm lượng tinh dầu của thân rễ cây nghệ vàng. III. Nhiệm vụ nghiên cứu: 1. Nghiên cứu cơ sở lý luận về tinh dầu: khái niệm, tính chất vật lý, tính chất hóa học và thành phần hóa học của tinh dầu. 2. Nghiên cứu cơ sở lý luận về tinh dầu thân rễ cây nghệ vàng: đặc điểm và sự phân bố của cây nghệ vàng, thành phần hóa học của tinh dầu thân rễ cây nghệ vàng ở các vùng khác nhau. 3. Nghiên cứu cơ sở lý luận về các phương pháp xác định thành phần hóa học của tinh dầu. 4. Xác định thành phần tinh dầu thân rễ cây nghệ vàng ở các huyện Thọ Xuân, Triệu Sơn ở tỉnh Thanh Hóa. So sánh hàm lượng và thành phần tinh dầu trong thân rễ cây nghệ vàng ở các địa phương và tìm ra nguyên nhân giải pháp để tăng hàm lượng tinh dầu của thân rễ cây nghệ vàng.    Lê Thị Tú K1 ĐHSP Lý - Hoá 6 Khoá luận tốt nghiệp  IV. Khách thể và đối tượng nghiên cứu. 1. Khách thể nghiên cứu: Tinh dầu thân rễ cây nghệ vàng. 2. Đối tượng nghiên cứu: Thành phần tinh dầu thân rễ cây nghệ vàng ở các huyện Thọ Xuân, Triệu Sơn của tỉnh Thanh Hóa. V. Giả thuyết khoa học Thành phần hóa học của tinh dầu ở các huyện Thọ Xuân, Triệu Sơn của tỉnh Thanh Hóa giống nhau nhưng tỉ lệ % tinh dầu trong thân rễ cây nghệ vàng thì khác nhau. VI. Phương pháp nghiên cứu 1. Nhóm các phương pháp nghiên cứu lý thuyết Tôi sử dụng nhóm phương pháp nghiên cứu này để nghiên cứu tài liệu về cây nghệ vàng, sơ lược về tinh dầu, các phương pháp xác định thành phần tinh dầu… nhằm giải quyết nhiệm vụ của đề tài. 2. Phương pháp lấy ý kiến chuyên gia Sử dụng phương pháp này, tôi thu thập ý kiến khoa học của các giảng viên của trường đại học Hồng Đức, các ý kiến trên các trang webside hóa học để bổ trợ thêm cho đề tài nghiên cứu. 3. Phương pháp toán học Sử dụng phương pháp này để xử lý kết quả thực nghiệm, tăng độ tin cậy của các kết quả nghiên cứu. 4. Phương pháp sắc ký phổ Tôi sử dụng phương pháp này nhằm phân tích mẫu thực nghiệm thu được tìm ra được thành phần hóa học của tinh dầu nhằm giải quyết nhiệm vụ của đề tài. VII. Tính mới mẻ của đề tài So sánh hàm lượng thành phần tinh dầu trong thân rễ cây nghệ vàng ở các huyện Thọ Xuân, Triệu Sơn ở tỉnh Thanh Hóa và tìm ra nguyên nhân giải pháp để tăng hàm lượng tinh dầu của thân rễ cây nghệ vàng.    Lê Thị Tú K1 ĐHSP Lý - Hoá 7 Khoá luận tốt nghiệp  Phần B: NỘI DUNG Chương I. TỔNG QUAN 1. Sơ lược về thực vật, thành phần hoá học và ứng dụng của tinh dầu họ Gừng (Zingiberaceae) Họ Gừng (danh pháp khoa học: Zingiberaceae), là một họ của thảo mộc sống lâu năm với các thân rễ bò ngang hay tạo củ thuộc loài thực vật một lá mầm. Họ Gừng theo các định nghĩa khác nhau bao gồm 46 - 52 chi và khoảng trên 1.000 loài. Theo dữ liệu của vườn quốc gia Kew mà APG III trích dẫn, họ này chỉ chứa 49 chi. Họ này phân bố ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới, chủ yêú ở Nam và Đông Nam châu Á. Chi điển hình là Zingiber. Ở Việt Nam hiện biết khoảng 24 chi với hơn 115 loài khác nhau, trong đó nhiều loài có giá trị. Nhiều loài là các loại cây cảnh, cây gia vị, hay cây thuốc quan trọng. Hiện nay có nhiều loài được nhập từ nước ngoài về để phục vụ ngành hoa kiểng. Các thành viên 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    Lê Thị Tú K1 ĐHSP Lý - Hoá 8 Khoá luận tốt nghiệp  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. 1.1. 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 1.2. 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.    Lê Thị Tú K1 ĐHSP Lý - Hoá 9 Khoá luận tốt nghiệp  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:    Lê Thị Tú K1 ĐHSP Lý - Hoá 10 [...]... 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... 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. .. 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,... 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... hàn tà ngưng tụ và khí trệ gây ra (Đông Dược Học Thiết Yếu) 2 Vài nét về thực vật và thành phần của thân rễ cây nghệ vàng 2.1 Vài nét về thực vật cây nghệ vàng 2.1.1 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... 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... 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... 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. .. 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 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 . tinh dầu nghệ. Vì vậy, tôi đã lựa chọn nghiên cứu đề tài: " ;Phân tích và định lượng thành phần hóa học của tinh dầu thân rễ nghệ vàng ở Thanh Hóa& quot; nhằm phân tích thành phần hóa học tinh dầu. sự phân bố của cây nghệ vàng, thành phần hóa học của tinh dầu thân rễ cây nghệ vàng ở các vùng khác nhau. 3. Nghiên cứu cơ sở lý luận về các phương pháp xác định thành phần hóa học của tinh dầu. 4 Xác định thành phần tinh dầu thân rễ cây nghệ vàng ở các huyện Thọ Xuân, Triệu Sơn ở tỉnh Thanh Hóa. So sánh hàm lượng và thành phần tinh dầu trong thân rễ cây nghệ vàng ở các địa phương và tìm