TÁCH TINH dầu và ALKALOID từ QUẢ QUẤT

Hội Nghị Khoa Học & Cơng Nghệ lần Phân ban Cơng nghệ Hóa học TÁCH TINH DẦU VÀ ALKALOID TỪ QUẢ QUẤT (Citrus japonica Thumb.) EXTRACTING ESSENTIAL OIL AND ALKALOIDES FROM Citrus japonica Thumb (Rutaceae) Nguyễn Thị Lý, Lê Thị Đề Oanh, Phan Thị Bảo Vy, Huỳnh Mai Thảo Khoa Cơng nghệ Hố học, Đại học Bách Khoa, Tp Hồ Chí Minh, Việt Nam TĨM TẮT Ngun liệu sử dụng nghiên cứu quất Từ vỏ quả, tách tinh dầu phương pháp chưng cất theo nước Nếu cải thiện chế độ đun nóng vi song, tinh dầu thu gia tăng đáng kể phẩm chất hàm lượng Từ nước quả, tách chiết alkaloid, với nhiều khả codein Đây thành phần phổ biến nhiều loại dược phẩm thơng dụng efferagan codein, terpin codein ABSTRACT The research project aims at building up a cycle using “the Quat fruit” as the raw material to separate the maximun essential oil from the peel and at the same time isolate and identify an alkaloid contained of high pharmaceutical property that is codein in its juice I.GIỚI THIỆU: Vỏ lồi lồi Citrus cam, chanh dược sử dụng từ lâu để sản xuất tinh dầu nhiều nước cơng nghiệp giới Ý, Mỹ Tinh dầu Citrus có mùi thơm dễ chịu, hàm lượng Limonene cao sử dụng rộng rãi thực phẩm mỹ phẩm Các kết khoa học gần cho thấy Limonene có tác dụng tán sỏi, phá khối u… Ơ nước ta lồi thuộc lồi Citrus, họ Rutaceae (họ Cam) khác Quất, phổ biến loại Citrus japonica Thumb (Fortunella jabonica Swing) trồng khắp nơi Quả Quất thu hái quanh năm, vỏ dạng vỏ khơ, tươi vỏ đơng lạnh để tách lấy tinh dầu thuận lợi lớn nghiên cứu sản xuất đại trà thu tinh dầu Citrus Ngồi ra, qua khảo sát sơ thành phần nước Quất lại thành cao Quất có chứa flavonoid, alkaloid, phytosterol, steroid, carotenoid, acid hữu cơ, đường khử Bên cạnh q trình tách chiết tinh dầu, việc nghiên cứu tách chiết alcaloid có dược tính cao từ nước Quất vấn đề mẻ góp phần tìm chất có dược tính từ thiên nhiên II.NGUN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: 1.Ngun liệu: 1kg Quất thu 140 g vỏ Quất (độ ẩm 72,62%), lượng cao Quất 152 g/1kg (độ ẩm 56,51%) 2.Tách chiết tinh dầu Quất: Tinh dầu từ vỏ Quất tách chiết phương pháp chưng cất lơi nước: đun nóng cổ điển chiếu xạ vi sóng Xác định thành phần tinh dầu Quất phương pháp sắc ký ghép khối phổ (GC/MS) máy Fisons Instrument Trung tâm Dịch Vụ Phân Tích Thí Nghiệm, số Nguyễn Văn Thủ, thành phố Hồ Chí Minh Hiệu suất tinh dầu tính dựa theo trọng lượng tinh dầu thu trọng lượng ngun liệu tươi Thuyết minh qui trình: Phương pháp chưng cất nước cổ điển: Vỏ Quất tươi đem xay nhỏ, để ngâm dung dịch NaCl 10% khoảng Sau tiến hành chưng cất lơi theo nước Làm khan tinh dầu Na2SO4 khan, thu tinh dầu tinh khiết Trang Hội Nghị Khoa Học & Cơng Nghệ lần Phân ban Cơng nghệ Hóa học Vỏ Quất Xay Nước NaCl Ngâm -3 h Chưng cất lôi nước Ngưng tụ Phân ly Nước chưng Tinh dầu thô Phân ly NaCl Lắng Na2SO4 khan Làm khan Lắng, gạn Tinh dầu Phân tích tính chất Đònh danh thành phẩm Sơ đồ 1: Quy trình tách chiết tinh dầu Phương pháp chưng cất nước chiếu xạ vi sóng: 100g vỏ Quất tươi đem xay nhỏ, sau tiến hành chưng cất lơi nước lò vi sóng gia dụng cải tiến cơng suất 450W Tinh dầu lập theo sơ đồ 3.Phương pháp nghiên cứu tách chiết alkaloid nước Quất: -Phương pháp tách chiết: chiết tận trích với dung mơi CHCl3 mơi trường kiềm -Phương pháp xác định hợp chất: phương pháp phân tích sơ hóa thực vật -Phương pháp nhận danh alkaloid: đo điểm chảy, phương pháp tạo tủa màu với thuốc thử đặc trưng, sắc ký lớp mỏng (SKLM), xác định phổ UV máy UV- Vis Spectrophotometer Jenway 6505 Thuyết minh qui trình: Nước Quất đem đặc chân khơng thảnh cao Quất, trích ly với ete dầu hỏa để loại tạp Kiềm hóa dung dịch NH4OH 25% đến pH = 60 phút Chiết hồi lưu dung dịch chloroform khoảng Nhiệt độ chiết khoảng 50 –60oC Dịch chiết khoảng 1/3 thể tích, sau acid hóa H2SO4 2% Dịch acid kiềm hóa dung dịch NaOH 10% đến pH=10 Lọc lấy tủa, rửa tủa nước cất Đem sấy khơ 50- 600, tủa alkaloid A dạng tinh thể trắng, (1,49% tính khối lượng cao Quất) Dịch kiềm đem chiết với CHCl3, rửa loại kiềm nước cất Cơ thu hồi CHCl3, kết tinh alkaloid thơ cồn 900 Lọc sấy khơ alkaloid B Trang Hội Nghị Khoa Học & Cơng Nghệ lần Phân ban Cơng nghệ Hóa học 1.Các yếu tố ảnh hưởng đến lượng tinh dầu: Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến lượng tinh dầu Cao Quất (20 g) Ete dầu Chiết ete,lắng 30 ml x Để khơ dd NH4OH 25% CHCl3 Độ ẩm 60,73% Dịch ete (loại tạp) -Khoảng 30 phút Kiềm hóa Chiết hồi lưu -3 giờ, 500C Dịch chiết Cơ 1/3 V H2SO4 2% Acid hóa Dịch acid NaOH 10% Kiềm hóa -pH =10 Lọc Dịch kiềm Tủa Alkaloid Nước cất CHCl3 Rửa Sấy khơ 50-60 C Nước cất Alkaloid A Nhận danh đo điểm chảy, tthử, UV, SKLM Cồn 900 Chiết Kiểm tra thuốc thử Dragendroff Dịch chiết CHCl Rửa Loại dung mơi CHCl Alkaloid thơ Kết tinh, lọc, ấ Alkaloid B Sơ đồ 2: Quy trình tách chiết alkaloid thu nước, nồng độ NaCl, độ ẩm vỏ, thời gian thu hoạch, … III.KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU: 1.1.Khảo sát tỷ lệ khối lượng vỏ tươi/nước: Khối lượng ngun liệu: 100 gam vỏ tươi Đồ thò 1: Khảo sát lượng nước chưng tối ưu với Đồ thò 2: Khảo sát lượng nước chưng tối ưu với vỏ tươi thực chiếu xạ vi sóng 4.2 3.925 3.8 vỏ tươi thực phương pháp đun nóng cổđiển 3.2 2.90 2.83 2.88 2.85 2.8 V td (ml) V td (ml) 3.0 3.00 2.6 2.4 2.2 2.45 2.675 Trang 2.0 1:2 1:2,5 1:3 1:3,5 1:4 mnl/VH2O 1:2,5 1:3,0 1:3,5 1:4,0 1:4,5 Hội Nghị Khoa Học & Cơng Nghệ lần Đồ thò 3: Khả o sá t lượ ng nướ c chưng tố i ưu vớ i vỏ trữ đô ng thự c hiệ n bằ ng chiế u xạ vi só ng 2.825 1:2,5 1:3,0 3.35 3.125 1:4,0 1:4,5 1:3,5 Đồ thò 4: Khảo sát lượng nước chưng ttối ưu với vỏ khô thực chiếu xạ vi sóng 3.5 2.825 2.7 2.5 2.675 2.4 V td (ml) V td (ml) Phân ban Cơng nghệ Hóa học 2.5 1.5 0.5 1:4,0 m/V 1:6,0 0 3.1 50 100 150 thoi gian (phut) Đồ thò 7: Hiệu suất tinh dầu theo thời gian chiếu xạ vi sóng h (%) Đồ thò 5: Thể tích tinh dầu thay đổi theo tỉ lệ muối Đồ thò 6: Hiệu suất tinh dầu theo thời gian chưng cất nước cổ điển 1.2.Khảo sát nồng độ muối ăn: Lượng muối ăn NaCl thêm vào đóng vai trò: − Làm tăng tỷ trọng nước, phá vỡ hệ nhũ tinh dầu- nước, làm cho tinh dầu dễ dàng tách lớp q trình chưng cất − Rút ngắn thời gian chưng cất V tinh dầu (ml) 1:5,5 1.3.Khảo sát thời gian chưng cất tối ưu: Thời gian chưng cất tối ưu phương pháp chưng cất nước cổ điển là: 90 phút, phương pháp chưng cất nước chiếu xạ vi sóng là: 35 phút, sau lượng tinh dầu tăng khơng đáng kể h (%) Tỉ lệ khối lượng vỏ tươi/ Thể tích nước tối ưu Phương pháp Phương pháp chiếu xạ vi đun nóng cổ sóng điển Vỏ tươi Vỏ Vỏ trữ Vỏ khơ tươi đơng 1:2.5 1:3.5 1:3.5 1:5.5 1:5,0 m/V Khi gia nhiệt hỗn hợp ngun liệu nước, nước thẩm thấu vào lớp tế bào, làm phá vỡ túi tinh dầu bị lơi theo nước, nước thẩm thấu vào tế bào, làm phá vỡ túi tinh dầu tinh dầu bị lơi theo nước Tỷ lệ khối lượng ngun liệu/ nước nhỏ hay lớn lượng nước tối ưu làm giảm lượng tinh dầu Lượng nước q nhiều số thành phần tinh dầu có tính phân cực tan vào nước, lượng nước q khơng đủ hòa tan chất keo, muối bao bọc xung quanh túi tinh dầu Lượng nước tối ưu khảo sát trình bày bảng sau: 3.3 3.2 3.1 2.9 2.8 2.7 2.6 2.5 1:4,5 2.975 2.95 2.8 10 20 30 40 50 Thoi gian (phut) Trang 0% 5% 10% 15% 20% % muối Hội Nghị Khoa Học & Cơng Nghệ lần Phân ban Cơng nghệ Hóa học 1.4.Thành phần hóa học số hóa lý tinh dầu Quất: Qua kết kiểm tra cảm quan tinh dầu Quất có phẩm chất tốt, suốt, có mùi thơm đặc trưng dễ chịu ST T Thành phần hóa học 1R-a -Pinene Bicylo [3.1.3]-heptan6,6-dimethyl-2methylene % (*) a 1.16 b(*) - 2.21 - Limonene 93.12 Santolia triene m-Metha-4,8diene,(1S,3S)-(+)Germacrene D Hexanedioc acid, mono (2-ethylhexy) ester 3-carene Beta.-pinene Beta.-myrcene Nonanal Pinal,2,3-epoxy p-menth-6,8-dien-2-one p-menth-8-ene-1,2epoxy 0.32 89.0 - 0.23 - 1.71 0.79 1.25 - - 1.19 1.29 4.59 0.17 0.31 0.57 10 11 12 13 14 15 Lauraldehyde 16 Acetic acid, geraniol ester 17 Diisooctyl phthalate Tổng cộng 0.2 - 0.47 - 0.92 - 0.47 100 100 Tỷ trọng d25 0.8417 Chiết suất nD30 1.4673 Tỷ lệ tinh dầu hòa tan cồn 900, 250C Độ sơi, C 1:4.775 6.86 Chỉ số ester 6.32 Chỉ số iod 56.375 Chú thích: a: Phương pháp chưng cất nước cổ điển b: Phương pháp chưng cất nước dưói chiếu xạ vi sóng (*) 2.Khảo sát thành phần hóa học nước Quất tách chiết alcaloid: 2.1.Phân tích thành phần hóa học có cao dịch Quất: Dịch nước Quất sau lọc để loại bỏ hột, chất nhày, tạp hòa tan cồn 900, đem chân khơng 600, cao Quất với hàm lượng tính nước sử dụng Phân tích sơ hóa thực vật kết cho thấy cao Quất chứa flavonoid, alkcaloid, phytosterol, steroid, acid hữu cơ, đường khử, carotenoid, saponin 2.2.Các thơng số ảnh hưởng đến q trình tách chiết alkaloid: Với dung mơi chloroform tỷ lệ mcao/Vdm = 1:3 đạt hiệu trích ly cao -Thời gian chiết hồi lưu tối ưu Khi chiết dung dịch CHCl3 xảy chủ yếu q trình: +Q trình thẩm thấu dung mơi vào cao kiềm hóa +Q trình hợp chất có cao khuếch tán vào dịch chiết Dưới tác động dung dịch NH4OH25%, alkaloid dạng muối cao chuyển thành dạng base hòa tan chloroform Giá trị Chỉ số hố lý Chỉ số xà phòng Đồ thò 3: Khảo sát lượng CHCl chiết thích hợp A 0.8 0.6 0.558 Chỉ số acid 1:3 1:4 0.623 0.447 0.4 1:1 Năng suất quay cực, 0.629 0.2 176 [a]D30 0.62 1:2 +92,8 0.54 1:5 m V cao/ dm 2.3.Nhận danh alkaloid: Trang Hội Nghị Khoa Học & Cơng Nghệ lần 3*Alkaloid A: Lựa chọn bước sóng l = 285 nm để đo A (trong chi Citrus có nhiều alkaloid thuộc cấu trúc benzylisoquinolin, isoquinolin chủ yếu có lmax = 250-350 nm) a) Đo điểm chảy: mẫu, mp = 157-1590C Theo tài liệu (Merck Index I), điểm chảy Codein = 154 –157oC b) Định tính phương pháp màu, phương pháp tủa: -Thuốc thử Dragerdroff xuất tủa màu cam hay đỏ cam -1ml H2SO4 đđ 0,05 ml dung dịch FeCl3 13% xuất màu xanh lam, thêm 0,05 ml HNO3 màu chuyển sang đỏ c) Phương pháp sắc ký lớp mỏng: Dùng mỏng silicagel Merck 60 F254 Hệ dung mơi khai triển: chloroform- methanolamoniac (20:4:1) Chất chuẩn: lấy viên thuốc NeoCordion (trị ho) chứa Codein, nghiền nhỏ, hòa 1ml dung dịch CHCl3, chấm vị trí Mẫu: lấy mẫu thử khoảng 10 mg, hòa vào 0,5 ml CHCl3 chấm vị trí Hiện vết : iod cho vết màu nâu; thuốc thử Dragendorff cho vết màu vàng cam +Chất chuẩn: cho vết có Rf1=0,736 +Mẫu: cho vết có Rf2=0,736 (trùng với chuẩn) *Alkaloid B: a) Nhận diện alkaloid phản ứng tủa: Thuốc thử Mayer cho tủa trắng; thuốc thử Dragendorff xuất tủa vàng cam; thuốc thử Bouchardat cho tủa nâu b) Nhận diện alkaloid phổ hồng ngoại IR: Phổ hồng ngoại có mũi đặc trưng: 3625, 2900, 1451, 1365, 715, 412 cm-1 c) Nhận diện alkaloid sắc ký lớp mỏng: Hệ dung mơi khai triển: chloroformmethanol-amoniac (20:4:1) Chất mẫu: lấy mẫu thử khoảng 10 mg, hòa vào 0,5 ml CHCl3 Hiện vết : iod cho vết màu nâu có Rf2 =0,824 IV.KẾT LUẬN Hiệu suất tinh dầu thu cao (2.61% từ phương pháp đun nóng cổ điển 3.54% từ phương pháp chiếu xạ vi sóng), phẩm Phân ban Cơng nghệ Hóa học chất tinh dầu tốt Qua kết khảo sát, chúng tơi nhận thấy phương pháp ly trích tinh dầu hỗ trợ vi sóng có đặc điểm thời gian ly trích ngắn, thành phần tinh dầu xuất nhiều hợp chất chứa oxy có nhiệt độ sơi cao làm tăng độ bền làm dịu mùi thơm hợp hương tinh dầu thu có mùi giống với mùi tự nhiên Cả phương pháp dễ dàng thực điều kiện sản xuất thủ cơng với thiết bị đơn giản Thành phần tinh dầu Quất limonen: 93.12% (từ phương pháp đun nóng cổ điển) 89.02% (từ phương pháp chiếu xạ vi sóng) Trường hợp giải thích limonene hợp chất khơng phân cực nên chịu tác dụng vi sóng Alkaloid thu từ nước Quất gồm alkaloid A alkaloid B với hiệu suất 6,68% (so với lượng cao khơ) Bước đầu nhận danh alkaloid A Codein Alkaloid B định tính sơ bộ, cần nhận danh xác xác định cấu trúc phương pháp phổ MS, NMR Như việc khai thác tinh dầu Quất điều cần thiết để đáp ứng nhu cầu cho ngành cơng nghiệp hương liệu nước Đồng thời mở hướng nghiên cứu tách chiết alkaloid từ Quất, nguồn ngun liệu dồi phổ biến nước ta TÀI LIỆU THAM KHẢO [1].Đỗ Chung Võ, Vũ Ngọc Lộ, Những tinh dầu Việt Nam –Khai thác, chế biến, ứng dụng, NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 1996 [2].Nguyễn Năng Vinh, Kỹ thuật khai thác sơ chế tinh dầu, NXB Nơng nghiệp, 1978 [3].Đỗ Tất Lợi, Tinh dầu Việt Nam, NXB Y học TP.HCM, 1985 [4].Nguyễn Văn Đàn, Nguyễn Viết Tựu, Phương pháp nghiên cứu hóa học thuốc, NXB Y học TP.HCM, 1985 [5].Lê Ngọc Thạch, Tinh dầu, NXB Đại học Quốc gia TP.Hồ Chí Minh, 2003 [6].The Merk Index , Vol 1,2 – Merk & Co Inc Rahway N.J.U.S.A 1989 [7].CRC,Handbook of Chemistry and Physics, 62 nd edition,– 1981-1982 [8].The Essential Oil, Vol 1, 2, Ernest Guenther, Ph D-D Van Nostrand Company, Inc Trang ... ăn NaCl thêm vào đóng vai trò: − Làm tăng tỷ trọng nước, phá vỡ hệ nhũ tinh dầu- nước, làm cho tinh dầu dễ dàng tách lớp q trình chưng cất − Rút ngắn thời gian chưng cất V tinh dầu (ml) 1:5,5... hỗn hợp ngun liệu nước, nước thẩm thấu vào lớp tế bào, làm phá vỡ túi tinh dầu bị lơi theo nước, nước thẩm thấu vào tế bào, làm phá vỡ túi tinh dầu tinh dầu bị lơi theo nước Tỷ lệ khối lượng ngun... ưu làm giảm lượng tinh dầu Lượng nước q nhiều số thành phần tinh dầu có tính phân cực tan vào nước, lượng nước q khơng đủ hòa tan chất keo, muối bao bọc xung quanh túi tinh dầu Lượng nước tối