Nghiên cứu chiết tách và xác định thành phần hoá học của tinh dầu tỏi và tỏi một ở lý sơn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG ******** NGUYỄN VĂN SIN NGHIÊN CỨU CHIẾT TÁCH VÀ XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HOÁ HỌC CỦA TINH DẦU TỎI VÀ TỎI MỘT Ở LÝ SƠN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Đà Nẵng - 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG ******** NGUYỄN VĂN SIN NGHIÊN CỨU CHIẾT TÁCH VÀ XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HOÁ HỌC CỦA TINH DẦU TỎI VÀ TỎI MỘT Ở LÝ SƠN Chuyên ngành: Hóa học Hữu Mã số: 62 44 27 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Người hướng dẫn Khoa học: TS NGUYỄN THỊ BÍCH TUYẾT Đà Nẵng - 2012 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác TÁC GIẢ LUẬN VĂN Nguyễn Văn Sin MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT, KÝ HIỆU DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU 89 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 93 1.1 Tổng quan tinh dầu .93 1.1.1 Lịch sử phát triển tinh dầu 1.1.2 Trạng thái tự nhiên .96 1.1.3 Phân loại 96 1.1.3.1 Phân loại theo nhóm định chức 96 1.1.3.2 Phân loại theo sườn Cacbon 97 1.1.3.3 Phân loại theo nguyên tố .97 1.1.4 Hoạt tính sinh học 97 1.1.4.1 Tính kháng khuẩn 97 1.1.4.2 Diệt nấm 10 1.1.4.3 Diệt côn trùng .11 1.1.4.4 Kháng oxi hóa .13 1.1.4.5 Dược phẩm 14 1.2 Tổng quan họ Hành tỏi Allium 104 1.3 Sơ lƣợc củ tỏi tỏi 109 1.3.1 Hình thái .109 1.3.2 Phân loại 110 1.4 Giới thiệu sơ lƣợc tỏi Lý Sơn 111 1.5 Những nghiên cứu phát tỏi 112 1.6 Thành phần cấu tạo hóa học tỏi 113 1.6.1 Thành phấn cấu tạo chung tỏi 113 1.6.2 Thành phần giá trị dinh dưỡng củ tỏi 114 1.6.3 Các hợp chất sulfur (lưu huỳnh) tỏi 114 1.7 Tác dụng dƣợc lý tỏi .122 1.8 Cơ sở lý thuyết phƣơng pháp chiết tách hợp chất hữu 125 1.8.1 Cơ sở lý thuyết phương pháp chưng cất lôi nước 125 1.8.2 Phương pháp tách 125 1.8.2.1 Định nghĩa 125 1.8.2.2 Lựa chọn dung môi chiết .37 1.8.2.3 Kĩ thuật chiết chất lỏng 38 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM 129 2.1 Phƣơng pháp xử lý mẫu thực vật, chƣng cất, chiết tách, thu định lƣợng tinh dầu 129 2.1.1 Phương pháp xử lý mẫu thực vật 129 2.1.2 Phương pháp thu tinh dầu 130 2.1.2.1 Thu tinh dầu phương pháp chưng cất lôi nước: 130 2.1.2.2 Khảo sát hàm lượng tinh dầu theo thời gian chưng cất 131 2.2 Định lƣợng tinh dầu, xác định số lý hóa học tinh dầu 131 2.2.1 Định lượng tinh dầu 131 2.2.2 Xác định số vật lý tinh dầu .42 2.2.2.1 Chỉ số khúc xạ ( n 25 D ) 131 2.2.2.2 Tỉ trọng tinh dầu .132 2.2.3 Xác định số hoá học tinh dầu 132 2.2.3.1 Chỉ số axit (IA) 132 2.2.3.2 Chỉ số xà phòng (IX) 133 2.2.3.3 Chỉ số este (IE) 133 2.2.3.4 Chỉ số Iot (II) 133 2.3 Qui trình ngâm chiết nhiệt độ thƣờng 134 2.3.1 Qui trình ngâm chiết nhiệt độ thường .134 2.3.2 Phương pháp thực nghiệm 135 2.4 Xác định thành phần hóa học tinh dầu dịch chiết 137 2.5 Phân lập cấu tử dịch chiết 138 2.5.1 Phương pháp sắc ký .138 2.5.1.1 Sắc ký lớp mỏng 138 2.5.1.2 Sắc ký cột 138 2.5.2 Dụng cụ thiết bị thí nghiệm 138 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .140 3.1 Kết xác định hàm lƣợng tinh dầu tỏi Lý Sơn theo phƣơng pháp chƣng cất lôi nƣớc .140 3.1.1 Khảo sát phụ thuộc thể tích tinh dầu vào thời gian chưng cất 140 3.1.2 Kết xác định hàm lượng tinh dầu 140 3.2 Kết xác định số vật lý hóa học tinh dầu tỏi Lý Sơn .141 3.2.1 Kết xác định số vật lý .141 3.2.1.1 Trạng thái, màu sắc 141 3.2.1.2 Kết xác định tỉ trọng 141 3.2.1.1 Kết xác định số khúc xạ 142 3.2.2 Kết xác định số hóa học 142 3.2.2.1 Chỉ số axit (IA) 142 3.2.2.2 Chỉ số xà phòng (IX) 142 3.2.2.3 Chỉ số este (IE) 143 3.2.2.4 Chỉ số iot 143 3.3 Kết xác định thành phần hoá học tinh dầu dịch chiết 143 3.3.1 Kết xác định thành phần hoá học tinh dầu 143 3.3.1.1 Kết xác định thành phần hoá học tinh dầu tỏi 1tép .143 3.3.1.2 Kết xác định thành phần hoá học tinh dầu tỏi .145 3.3.2 Kết xác định thành phần hoá học dịch chiết .147 3.3.2.1 Kết xác định thành phần hoá học dịch chiết etanol 147 3.3.2.2 Kết xác định thành phần hoá học dịch chiết n-hexan 155 3.3 Kết phân lập xác định số cấu tử .163 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 172 TÀI LIỆU THAM KHẢO 80 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (BẢN SAO) PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT, KÝ HIỆU 13 C-NMR : Carbon (13) Nuclear Magnetic Resonance Conc : Concentration DEPT : Detortionless Enhancement by Polarization Transfer EtOAc : Ethyl acetate GC : Liquid Chromatography : Proton Nuclear Magnetic Resonance H-NMR IR : Infrared MS : Mass Spectrometry NMR : Nuclear Magnetic Resonance UV : Ultraviolet δ : Độ chuyển dịch hoá học (NMR) DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu Tên bảng Trang bảng 1.1 Tổng quan số loài Allium 17 1.2 Thành phấn cấu tao chung số loài Allium 25 1.3 1.4 1.5 Hợp chất chứa lưu huỳnh biết có tỏi nguyên tỏi ép, xác định theo mg/g trọng lượng tỏi tươi Kết định tính nhóm hoạt chất tỏi Sơ đồ chế chuyển hóa tự phát Allicin thành diallyl trisulfide diallyl disulfide (Block-1986) 27 29 32 1.6 Sơ đồ hình thành allicin từ alliin tác dụng alliinase 33 3.1 Hàm lượng tinh dầu tỏi Lý Sơn theo thời gian chưng cất 49 3.2 Hàm lượng tinh dầu tỏi Lý Sơn chưng cất tỏi 49 3.3 Hàm lượng tinh dầu tỏi Lý Sơn chưng cất tỏi tép 50 3.4 Tỉ trọng tinh dầu tỏi Lý Sơn 50 3.5 Chỉ số khúc xạ tinh dầu tỏi Lý Sơn 51 3.6 Chỉ số axit tinh dầu tỏi Lý Sơn 51 3.7 Chỉ số xà phòng tinh dầu tỏi Lý Sơn 51 3.8 Chỉ số iot tinh dầu tỏi Lý Sơn 52 3.9 Thành phần hóa học tinh dầu tỏi tép Lý Sơn 53 3.10 Thành phần hóa học tinh dầu tỏi Lý Sơn 54 3.11 Thành phần hóa học dịch chiết tỏi tép etanol (ngâm ngày) 56 3.12 Thành phần hóa học dịch chiết tỏi tép etanol (ngâm ngày) 57 3.13 Thành phần hóa học dịch chiết tỏi tép etanol (ngâm ngày) 59 3.14 Thành phần hóa học dịch chiết tỏi etanol (ngâm ngày) 60 3.15 Thành phần hóa học dịch chiết tỏi etanol (ngâm ngày) 61 3.16 Thành phần hóa học dịch chiết tỏi etanol (ngâm ngày) 62 3.17 So sánh hàm lượng cấu tử dịch chiết etanol 63 3.18 Thành phần hóa học dịch chiết tỏi tép n-hexan (ngâm ngày) 64 3.19 Thành phần hóa học dịch chiết tỏi tép n-hexan (ngâm ngày) 65 3.20 Thành phần hóa học dịch chiết tỏi tép n-hexan (ngâm ngày) 66 3.21 Thành phần hóa học dịch chiết tỏi n-hexan (ngâm ngày) 67 3.22 Thành phần hóa học dịch chiết tỏi n-hexan (ngâm ngày) 68 3.23 Thành phần hóa học dịch chiết tỏi n-hexan (ngâm ngày) 69 3.24 So sánh hàm lượng cấu tử dịch chiết n-hexan 70 3.25 Số liệu phổ 1H 13C-NMR chất T4 (aceton d6 , 125MHz) 76 Hình 3.17: Phổ 1H-NMR chất T4 - Phổ 13 C-NMR DEPT cho thấy tín hiệu cacbon: nhóm CH cộng hưởng 134.0 ppm nhóm CH2 119.3 42.5ppm Phân tích số liệu phổ cộng hưởng từ, so sánh với khối lượng phân tử thấy phân tử phải có cấu trúc đối xứng, gồm hai nhóm allyl liên kết với qua nguyên tử lưu huỳnh Hình 3.18: Phổ 13C-NMR chất T4 Các số liệu phấn tích cho phép kết luận chất T4 diallyl trisulfide qua so sánh với tài liệu công bố [15] Bảng 3.25: Số liệu phổ 1H 13 C-NMR chất T4 (aceton d6 , 125MHz) Vị trí 1, 1, 2, 2, 3, 3, H 5.22(2H, m) 5.89(1H, m) C 119.3 (t) 134.0 (d) 42.2 (t) * Xác định cấu trúc chất chất T12 - Phổ IR: Phổ hồng ngoại (FTIR) ghi dạng viên nén KBr cho đỉnh hấp thụ mạnh gốc alkyl 2930 cm-1 1461cm-1 Đặc trưng phổ hồng ngoại đỉnh hấp thụ mạnh nhóm axit carboxylic (- COOH) 1709cm-1 Phổ hồng ngoại chất T12 gợi ý chất axít béo mạch dài Dự kiến axít béo cho chất T12 củng cố thêm phổ 1H 13CNMR chất - Phổ 1H-NMR: (ghi dung môi CDCl3) cho thấy rõ ràng dạng phổ axít béo mạch dài có chứa liên kết đơi với tín hiệu cộng hưởng đặc trưng 0.887 ppm (3H, t,J= 7.0Hz) nhóm methyl đầu mạch; cụm tín hiệu mạnh   1.26ppm, (20 H,m), hai cụm tín hiệu khác   1.64ppm (3H,m)   1.05ppm (m, 2H) tín hiệu triplet   2.35ppm (2H,t,J=7.5 Hz) nhóm CH2 đứng cạnh nhóm axít carboxylic (COOH) Ngồi ra, hai proton olephinic cộng hưởng   5.35ppm (2H,m) - Phổ 13 C-NMR: Số liệu từ phổ 13 C-NMR phù hợp với liệu phổ 1H- NMR với tín hiệu cộng hưởng chủ yếu sau:   14.10ppm (CH3), 22.61 (CH2), 27.23, 29.05-29.69 (cụm tín hiệu nhiều nhóm CH2), 33.71 (CH2) với tín hiệu nhóm CH=CH–   127.93ppm 130.05 ppm Tín hiệu nhóm axit carboxylic yếu nên khơng quan sát thấy phổ Đối với axít béo mạch dài đơi khơng thấy tín hiệu cộng hưởng nhóm COOH phổ 13C-NMR Từ liệu phổ cho phép dự đốn chất T12 axít béo chứa nối đơi có cơng thức phân tử C17H33COOH (axít octadecenoic) - Phổ khối ESI-MS chất T12 cho kết phù hợp với công thức dự đoán qua pic ion giả phân tử m/z = 283 [M+H]+ Vì lượng mẫu thu (4mg) nên chưa xác định xác vị trí cấu hình nối đơi axít KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Qua triển khai nội dung nghiên cứu, thu số kết sau: Bằng phương pháp chưng cất lôi nước, khảo sát thời gian thích hợp để chưng cất xác định hàm lượng tinh dầu tỏi tỏi tép Lý Sơn - Xác định số lý, hóa tinh dầu tỏi Lý Sơn - Xác định thành phần hóa học cuả tinh tỏi tỏi tép Lý Sơn Kết cho thấy: Thành phần hóa học tinh dầu tỏi tinh dầu tỏi tép Lý Sơn tương đối giống nhau, gồm cấu tử chính: Trisulfide, di-2-propenyl (C6H10S3), Diallyl disulphide (C6H10S2); (Methylthio)-acetonitrine (C3H5NS)…Tuy nhiên tinh dầu tỏi tép xuất chất eugenol Allyl n-propyl sulphide mà tinh dầu tỏi khơng có Bằng phương pháp ngâm chiết dung môi etanol n-hexan, xác định thành phần hóa học dịch chiết thành phàn dịch chiết theo thời gian ngâm chiết Kết cho thấy rằng: Dịch chiết etanol + Thành phần hóa học mẫu giống chứa hợp chất sulfur như: Diallyl disulphide (C6H10S2) 1,3-dithiane (C4H8S2) Đồng thời hàm lượng chất tỏi tép nhiều tỏi thường + Với thời gian ngâm ngày etanol 99,8o kết thu hàm lượng cấu tử gần chiếm hồn hồn Dịch chiết n-hexan + Thành phần hóa học mẫu giống chứa hợp chất nitơ oxi như: 2-Furancarboxaldehyde, 5-(hydroxymethyl)- (C6H6O3); N-isopropyl ethylenediamine (C5H14N2); 1,2,3-propanetriol, monoacetate (C5H10O4)… + Hàm lượng cấu tử dịch chiết n-hexan tỏi tép chiếm ti lệ cao dịch chiết tỏi thường điều kiện Bằng phương pháp Sắc ký cột kết hợp với sắc ký bảng mỏng hệ dung môi khác tách chất T4 T12 Qua xác định cấu trúc phương pháp phổ (MS, 13C-NMR, 1H-NMR) xác định Chất T4 là: diallyl trisulfide Chất T12 là: axít octadecenoic (C17H33COOH) hàm lượng cấu tử nên không xác định vị trí liên kết đơi C=C KIẾN NGHỊ Tỏi nói chung tỏi Lý Sơn nói riêng, có tỏi tép lồi có nhiều cơng dụng sống Vì nên tiếp tục nghiên cứu loài theo nhiều hướng khác để khảo sát chọn quy trình chiết tách hợp lý chất phục vụ cho sống nhân dân ta TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Võ Văn Chi (2003), Từ điển Thực vật thông dụng, NXB Khoa học Kỹ thuật [2] Nguyễn Minh Chính, Đào Văn Đơn, Nguyễn Văn Long, Nguyễn Duy Thức “Nghiên cứu thành phần hóa học tỏi Lý Sơn (Allium saltivum L.)”, Tạp chí Y dược học Quân Sự, số năm 2011 [3] Nguyễn Văn Đàn, Nguyễn Viết Tựu (1985), Phương pháp nghiên cứu hóa học thuốc, NXB Y học, TP Hồ Chí Minh [4] Lê Anh Đào, Đặng Văn Liếu (2005), Thực hành hóa hữu cơ, NXB Đại học sư phạm [5] Lê Văn Đăng (2005), Chuyên đề số hợp chất tự nhiên, NXB ĐHQG TP Hồ Chí Minh [6] Quốc Đương (2010), Tỏi sức khỏe người, NXB Từ Điển Bách Khoa [7] Vũ Ngọc Lộ, Đỗ Chung Võ (1996), Những tinh dầu Việt Nam - Khai thác, chế biến ứng dụng, NXB KH-KT Hà Nội [8] Đỗ Tất Lợi (2004), Những thuốc vị thuốc Việt Nam, NXB Y học, Hà Nội [9] Quỳnh Phương - Minh Đức (2008), Tỏi chữa bách bệnh, NXB Hà Nội Mới [10] Heinrich P.Koch - Larry D.Lawson - Trần Việt Thắng dịch (2000), Tỏi - khoa học ứng dụng chữa bệnh, NXB Khoa học kỹ thuật [11] Lê Ngọc Thạch (2003), Tinh dầu, NXB ĐHQG TP Hồ Chí Minh [12] Thực hành hoá hữu cơ-T1 (1983) NXB GD Hà Nội [13] http://www.duoclieu.net [14] http://lysonisland-garlic.com [15] E Block (1992), Journal of Organic Chemistry, 57, pp 5815 [16] K Sacilik - G Unal (2005), Dehydration Characteristics of Kastamonu Garlic slices, Boisystems Engineering, 92(2), pp 207-215 [17] http://www.allicin.com [18] http://www.garlic-central.com/Allicin-chemistry.html [19] http://www.3dchem.com/molecules.asp?ID=156 PHỤ LỤC Phổ IR chất T12 Phổ 1H-NMR chất T12 Phổ 13C-NMR chất T12 Phổ MS chất T12 CÔNG THỨC CẤU TẠO MỘT SỐ CHẤT CÓ TRONG TINH DẦU TỎI VÀ DỊCH CHIẾT T Tên chất Tên gọi khác T 1-propene, 3,3'thiobis- * Allyl sulfide * Allyl monosulfide * Diallyl monosulfide 3,4-dimethyl thiophene 1,3-dithiane * m-dithiane Disulfide, methyl * Methyl propyl disulfide * 2,3-Dithiahexane * Methyl n-propyl propyl disulfide Dimethyl trisulfide * Trisulfide, dimethyl * Methyl trisulfide Công thức cấu tạo Pyridine, 5-ethyl2-methyl- * 2-Picoline, 5-ethyl* Aldehydecollidine Diallyl disulphide * Allyl disulfide * Diallyl disulfide (Methylthio)acetonitrine 3-vinyl-1,2dithiacyclohex-5- * (Methylsulfanyl)aceto nitrile * 3-Vinyl -3,4dihydro-1,2-dithiine ene 10 Trisulfide, di-2propenyl 11 Eugenol * Allyl trisulfide * Diallyl trisulfide * Phenol, 2-methoxy4-(2-propenyl)* Phenol, 4-allyl-2methoxy* p-Allylguaiacol Tetrasulfide, di-212 propenyl 13 Pyrazine, methyl- * Methylpyrazine * 2-Methylpyrazine * Pyrazine, 2-methyl 14 Furfural * 2Furancarboxaldehyde * 2-Furaldehyde * Furaldehyde 15 2-Furanmethanol 16 N-isopropyl ethylenediamine 217 Furancarboxaldeh yde, 5(hydroxymethyl)- 1,2,318 Propanetriol, monoacetate * Furfuryl alcohol * α -Furfuryl alcohol * α –Furylcarbinol * 2Isopropylaminoethyla mine * 1,2-Ethanediamine, N-(1-methylethyl)* 2-Furaldehyde, 5(hydroxymethyl)* 5Hydrxoymethylfurfura l * Hydroxymethylfurfuro le (HMF) * Acetin * Acetoglyceride * Acetyl monoglyceride ... Kết xác định thành phần hoá học tinh dầu dịch chiết 143 3.3.1 Kết xác định thành phần hoá học tinh dầu 143 3.3.1.1 Kết xác định thành phần hoá học tinh dầu tỏi 1tép .143 3.3.1.2 Kết xác định. .. chọn đề tài: ? ?Nghiên cứu chiết tách xác định thành phần hoá học tinh dầu tỏi tỏi Lý Sơn? ?? Mục đích nghiên cứu - Nghiên cứu trình chiết xuất hợp chất từ tỏi - Xác định thành phần hóa học, cơng thức... tinh dầu tỏi Lý Sơn 52 3.9 Thành phần hóa học tinh dầu tỏi tép Lý Sơn 53 3.10 Thành phần hóa học tinh dầu tỏi Lý Sơn 54 3.11 Thành phần hóa học dịch chiết tỏi tép etanol (ngâm ngày) 56 3.12 Thành