Nghiên cứu hóa học của tinh dầu Hương thảo được lựa chọn bằng phương pháp sắc kí khí khối phổ. Tinh dầu Hương thảo là hợp chất thơm dễ bay hơi, chủ yếu được sản xuất bằng cách chưng cất hơi nước từ cây Hương thảo (Rosmarinus officinalis).
Tạp chí Khoa học & Cơng nghệ Số 63 Phân tích thành phần hóa học nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố bảo quản tinh dầu Hương thảo tỉnh Lâm Đồng, Việt Nam Trần Thị Kim Ngân1,*, Trần Thiện Hiền1, Ngô Thị Cẩm Quyên1, Lê Xuân Tiến2, Mai Huỳnh Cang3, Nguyễn Thị Hồng Phúc4, Triệu Tuấn Anh5, Nguyễn Hoàng Thảo Mi4 Viện Kĩ thuật Công nghệ cao Nguyễn Tất Thành, Đại Học Nguyễn Tất Thành Khoa Kĩ thuật Hóa học, Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh Bộ mơn Cơng nghệ Kĩ thuật Hóa học, Đại học Nơng Lâm Tp Hồ Chí Minh Khoa Dược, Đại Học Nguyễn Tất Thành Khoa Kĩ thuật Môi trường - Thực phẩm, Đại học Nguyễn Tất Thành * nganttk@ntt.edu.vn Tóm tắt Nghiên cứu hóa học tinh dầu Hương thảo lựa chọn phương pháp sắc kí khí khối phổ Tinh dầu Hương thảo hợp chất thơm dễ bay hơi, chủ yếu sản xuất cách chưng cất nước từ Hương thảo (Rosmarinus officinalis) Hầu hết mẫu chứa số thành phần đặc trưng phổ biến, chẳng hạn α-pinene (25.99%), Eucalyptol (17,989%), bicyclo[3.1.1] hept-3-en-2-one (10,78%), Caryophyllene (4,273%), Endo-Borneol (3,823%), Bornyl acetate (5,023%) Kết cho thấy tinh dầu Hương thảo Việt Nam có hợp chất thơm với tỉ lệ cao Tuy nhiên, có khác biệt rõ ràng sản lượng, thành phần số lượng thành phần xác định Tối ưu hóa q trình bảo quản tinh dầu điều kiện thường, tối, 4°C, 45°C Thành phần tinh dầu không ổn định, thay đổi theo thời gian sinh trưởng cây, thay đổi theo điều kiện khí hậu, phương pháp chiết xuất, dẫn đến hàm lượng dầu khác Qua mở tiềm cho việc ứng dụng hợp chất thơm giá trị cao có tinh dầu Hương thảo vào sản phẩm mĩ phẩm, nước hoa dược phẩm ® 2020 Journal of Science and Technology - NTTU Giới thiệu Hương thảo (Rosmarinus officinalis L.), chi họ Lamiaceae, trồng rộng rãi toàn giới, loại cảnh có hương thơm[1] Hương thảo loại gia vị dược liệu sử dụng rộng rãi khắp giới Thành phần hóa học dầu Hương thảo từ quốc gia khác chủ đề nghiên cứu sâu rộng[2–7] Hương thảo chứa lượng lớn tinh dầu (lên đến 1%)[8] Trong số chất chống oxi hóa tự nhiên, Hương thảo xem loại gia vị có hoạt tính chống oxi hóa cao nhất[9–11] Tinh dầu Hương thảo sử dụng chất kháng khuẩn, kháng nấm chống ung thư[12] Tinh dầu Hương thảo báo cáo hữu ích liệu pháp mùi hương, bảo quản thực phẩm ngành công nghiệp nước hoa Ngày nay, mối quan tâm việc trồng trọt Hương thảo tăng lên tác dụng chống oxi hóa, cơng nhận tốt nhờ tinh dầu chiết xuất từ hoa Lá Hương thảo chứa 1,0-2,5% tinh dầu, Nhận 08.08.2019 Được duyệt 24.02.2020 Cơng bố 30.03.2020 Từ khóa bảo quản, tinh dầu hương thảo, GC-MS, hóa lí thành phần thay đổi rõ rệt theo kiểu hóa học Tinh dầu Hương thảo chất lỏng gần không màu màu vàng nhạt với mùi thơm mát dễ chịu[13] Nhiều nghiên cứu báo cáo thành phần hóa học loại tinh dầu Rosmarinus officinalis thuộc khu vực khác giới[14,15] Trong nghiên cứu này, ảnh hưởng thay đổi theo mùa thành phần tinh dầu R officinalis phát GC-MS[16] Sự thay đổi thành phần định tính định lượng tinh dầu đặc điểm nội (ví dụ di truyền, tuổi cây) yếu tố bên khí hậu, điều kiện canh tác, phương pháp chiết xuất Để xác lập tinh dầu có pha trộn hay khơng, cần số phương pháp tách xác định thành phần tinh dầu Một phương pháp sắc kí khí kết hợp với phép đo phổ khối (GC-MS)[16] Quá trình lưu trữ tinh dầu quan trọng để trì chất lượng chúng, loại dầu có xu hướng khơng ổn định có ánh sáng, nhiệt, oxi độ ẩm, chịu nhiều phản ứng suy thoái gây cản trở bảo tồn[17] Đại học Nguyễn Tất Thành Tạp chí Khoa học & Cơng nghệ Số 64 Tuy nhiên, cịn thơng tin hóa học thay đổi thành phần trình lưu trữ và/hoặc sử dụng[18,19] Nghiên cứu thiết kế để làm sáng tỏ thay đổi thành phần tinh dầu Hương thảo thương mại cho liệu pháp mùi hương việc xem xét ứng dụng thực tế[20] Mục tiêu nghiên cứu điều tra ảnh hưởng thời gian lưu trữ nhiệt độ khác tinh dầu Hương thảo[17] Thực nghiệm 2.1 Hóa chất Các mẫu Hương thảo (Rosmarinus officinalis) sử dụng cho nghiên cứu thu thập tháng - năm 2019, khu vực Đức Trọng, tỉnh Lâm Đồng Nguyên liệu thường non cành Hương thảo, hoa hương thảo hái tay (nếu chăm sóc tốt, sau tháng thu thập lần) Cành Hương thảo cắt theo chiều dài khoảng 15cm (tính từ ngọn) tùy thuộc vào - chứng minh có hàm lượng tinh dầu cao tốt Kali hiđroxit (KOH), Hydro clorua (HCl) Phenolphtalein có nguồn gốc từ Trung Quốc sử dụng để xác định tính chất hóa lí tinh dầu Nước cất (từ máy nước cất lần hãng Lasany, Ấn Độ) 2.2 Phương pháp chiết xuất tinh dầu Hương thảo Việc chiết xuất tinh dầu từ Hương thảo thực cách thủy phân Nguyên liệu chuyển vào thùng chứa thiết bị chưng cất nước, đóng chặt Tiến hành chưng cất vật liệu xử lí Hơi nước hỗn hợp tinh dầu thu được tách hoàn toàn thành hai giai đoạn Lớp tinh dầu chảy vào bể để thu gom dầu thô Nước bên đưa trở lại phần chưng cất Tinh dầu sau làm khơ với natri sulfat khan Điều cần thiết để làm khô lượng nước tinh dầu Các sản phẩm tinh dầu chứa chai tối, đóng chặt Hình Qui trình chiết xuất tinh dầu hương thảo 2.3 Phương pháp phân tích tích chất hóa lí Một số thơng số vật lí hóa học tinh dầu xác định, bao gồm số tiêu chí cho sản phẩm tinh dầu thành phẩm phân tích số tiêu chuẩn axit: (TCVN 8450: 2010), số cảm quan (TCVN 8460: 2010) mật độ tinh dầu Các thí nghiệm lặp lại lần Mật độ: Tỉ lệ tinh dầu 25°C với khối lượng dầu Thể tích tương tự nước cất 25°C Đại học Nguyễn Tất Thành Chỉ số axit: Chỉ số axit số miligam Kali hiđroxit (KOH) cần thiết để trung hòa axit tự gram chất béo Chỉ số Ester: Chỉ số xà phòng số miligam Kali hiđroxit (KOH) cần thiết để trung hòa tất axit tự axit kết hợp dạng este gram chất béo 2.4 Quá trình bảo quản loại tinh dầu điều kiện khác Các mẫu tinh dầu lưu trữ điều kiện khác nhau: điều kiện phòng, điều kiện tối, điều kiện 4°C, điều kiện 45°C Thời gian lưu mẫu 60 ngày Sau đó, tinh dầu phân tích thành phần dựa phương pháp sắc kí ghép khối phổ (GC-MS) 2.5 Phương pháp sắc kí ghép khối phổ (GC-MS) Để xác định thành phần hóa học mẫu tinh dầu, 25l tinh dầu pha 1,0ml n-hexane loại nước muối Na2SO4 Thiết bị sử dụng GC Agilent 6890 N (Agilent Technologies, Santa Clara, CA, USA), MS 5973, cột HP5-MS, áp lực đầu cột 9.3psi GC-MS cài đặt điều kiện sau: khí mang He; tốc độ dịng chảy 1ml.phút-1; chia dịng 1:100; thể tích tiêm 1l; nhiệt độ tiêm 250°C Giữ nhiệt độ ban đầu 50°C phút, nhiệt độ lò tăng lên 80°C với tốc độ 2°C.phút-1, từ 80°C đến 150°C với tốc độ 5°C.phút-1, từ 150°C đến 200°C với tốc độ 10°C.phút-1, từ 200°C đến 300°C 20°C.phút-1 trì 300°C phút Kết thảo luận 3.1 Tính chất hóa lí tinh dầu Hương thảo Bảng Đặc tính hóa lí tinh dầu Hương thảo Tính chất Trạng thái Hiệu suất Màu Mùi Tỉ trọng 20°C Chỉ axit (mg KOH / g) Chỉ ester (mg KOH / g) Hương thảo Lỏng 1,03% Màu vàng nhạt Đặc trưng riêng 0,9034 0,9203 17,4226 Tỉ trọng số đặc trưng cho loại tinh dầu, tùy thuộc vào thành phần hóa học nó, tỉ trọng tinh dầu nhỏ lớn (tinh dầu nặng nhẹ nước), tinh dầu Hương thảo có tỉ trọng 0,8978g/cm3 nên nhẹ nước Chỉ số axit cho thấy hàm lượng axit tự do, tinh dầu chiết xuất bảo quản Bởi loại tinh dầu bảo quản lâu dài este bị thủy phân, aldehyd bị oxi hóa nên số axit cao Trong thực tế, loại tinh dầu tươi chứa axit tự Giá trị axit phải nhỏ tốt Tương tự, tinh dầu Hương thảo có số axit nhỏ (0,9203mg KOH/g) số tốt tinh dầu Tinh dầu Hương thảo chứa số ester tương đối 17,4226mg KOH/g Chỉ số ester khác biệt số xà phịng hóa số axit cho thấy hàm lượng axit béo Tạp chí Khoa học & Cơng nghệ Số 65 liên quan đến glycerin Các ester tinh dầu ảnh hưởng lớn đến mùi thơm tinh dầu 3.2 Thành phần hóa học tinh dầu 13 15,25 Terpinolen 0,548 14 16,17 1,6-Octadien-3-ol 2,528 15 17,498 Chrysanthenone 0,539 16 18,46 Bicyclo[2.2.1]heptan-2-one 17 18,649 trans-Verbenol 0,629 18 19,485 2(10)-Pinen-3-one 0,304 19 19,673 Endo-Borneol 3,823 20 19,82 Bicyclo[3.1.1]heptan-3-one 0,394 21 20,029 3-Pinanone 1,103 22 20,27 1-Terpinen-4-ol 1,063 23 20,949 Terpineol 2,372 24 21,211 Myrtenol 0,639 25 21,733 Bicyclo[3.1.1]hept-3-en-2-one 10,78 26 23,741 2,6-Octadien-1-ol 3,538 Hình Phổ GC-MS tinh dầu Hương thảo 27 24,756 Bornyl acetate 5,023 Những phát đạt dựa việc giải thích phổ khối tinh dầu Hương thảo Thời gian lưu tỉ lệ thành phần riêng biệt trình bày Bảng Phân tích hóa học tinh dầu chiết xuất từ Hương thảo cho thấy 30 thành phần khác số lượng xác định theo phần trăm tổng thành phần dầu Các thành phần Bảng Hình Phân tích thành phần dầu Rosemary cho thấy: tỉ lệ cao thành phần Rossemary bao gồm hợp chất có thời gian lưu 7,303 phút 11,904 phút phổ GC hai đỉnh có cường độ lớn Các thành phần thời điểm 7,303; 11,904; 21,733 có thời gian trì cách xa có cường độ tương đối lớn, chứng tỏ thành phần có hàm lượng cao tinh dầu Các thành phần cịn lại có cường độ tương đối thấp, hàm lượng tinh dầu không đáng kể Mặt khác, có số thành phần có thời gian lưu gần để chúng đồng phân thành phần đỉnh 11,789, 11,914, đỉnh 21,211, 21,733 28 29,043 Caryophyllene 4,273 29 30,026 -Caryophyllene 0,661 30 33,236 Caryophyllene oxide 0,555 Bảng Thành phần hóa học tinh dầu Hương thảo Mũi R.T Hợp chất % 7,042 -Thujene 0,186 7,303 -Pinene 25,99 7,857 Camphene 2,968 8,119 2,4(10)-Thujadiene 0,405 9,081 Sabinene 2,084 9,949 β-Myrcene 0,899 11,141 Terpilene 0,42 11,59 β-Cymene 0,749 11,789 Benzene 2,47 10 11,914 Eucalyptol 17,989 11 13,514 γ-Terpinen 0,841 12 14,016 cis-Sabinenehydrate 0,464 3,7 Tinh dầu Hương thảo chứng minh có chứa thành phần cao α-pinene (25,99%), Eucalyptol (17,989%), bicyclo[3.1.1] hept-3-en-2-one (10,78%), Caryophyllene (4,273%), Endo-Borneol (3,823%), Bornyl acetate (5,023%) Các thành phần khác tìm thấy với số lượng (