NGHIÊN CỨU CHIẾT TÁCH, XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HÓA HỌC TRONG MỘT SỐ DỊCH CHIẾT TỪ LÁ CHÈ XANH ở HUYỆN ĐIỆN BÀN TỈNH QUẢNG NAM

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM ĐÀ NẴNGKHOA HÓA HỌC ------ BÁO CÁO NGHIÊN CỨU CHIẾT TÁCH, XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HÓA HỌC TRONG MỘT SỐ DỊCH CHIẾT TỪ LÁ CHÈ XANH Ở HUYỆN ĐIỆN

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM ĐÀ NẴNG

KHOA HÓA HỌC - -

BÁO CÁO NGHIÊN CỨU CHIẾT TÁCH, XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HÓA HỌC TRONG MỘT SỐ DỊCH CHIẾT

TỪ LÁ CHÈ XANH Ở HUYỆN ĐIỆN BÀN TỈNH

QUẢNG NAM

Giáo viên hướng dẫn : TS Trần Đức Mạnh

Sinh viên thực hiện : Đỗ Thị Bích Niên

Nguyễn Thị Minh Phương Ngô Nguyễn Trúc Quỳnh Trương Quốc Tín

Đà Nẵng, tháng 3 năm 2021

NGHIÊN CỨU CHIẾT TÁCH, XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HÓA HỌC TRONG MỘT SỐ DỊCH CHIẾT TỪ LÁ CHÈ XANH Ở HUYỆN ĐIỆN BÀN TỈNH

QUẢNG NAM Research on Extraction and Determination of Chemical Components in Green Tea

Extract at Dien Ban District, Quang Nam Province

Trường Đại học Sư phạm Đà Nẵng, Đại học Đà Nẵng

Tóm tắt: Chè xanh là một trong những sản phẩm có nguồn gốc thiên nhiên, được sử

dụng trong y học, mỹ phẩm, đồ uống nên ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe conngười Báo cáo này trình bày về kết quả nghiên cứu xác định thành phần hóa họccủa dịch chiết từ lá chè xanh ở xã Điện Hòa, huyện Điện Bàn, tỉnh Quảng Nam Dựatrên kết quả thu được, chúng tôi xác định hàm lượng nước trong lá chè xanh trungbình khoảng 63.16% (tính theo khối lượng tươi), hàm lượng tro khoảng 33.48% vàhàm lượng kim loại nặng rất bé Trích ly được cao chiết từ lá chè xanh với nhiều loạidung môi có nồng độ khác nhau

Abstract: Green tea is one of the products of natural origin, highly affecting on

human health It is used in medicine, cosmetics, beverages This paper presents theresults of determining the chemical composition of the extract from the green tealeaves in Quang Nam - Danang province Based on the obtained results, thewater content (in fresh weight), the soluble dry substances, ash content werefound to be 73.42%, 33.48% respectively; the heavy metal content was very small

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài:

Ngày nay, khoa học kĩ thuật ngày càng phát triển và nó ảnh hưởng mạnh mẽ đến đờisống của con người Một trong những thành tựu đáng chú ý đó là hiệu quả điều trịcủa các loại thuốc tây Tuy nhiên, người dân Việt Nam lại thích sử dụng thuốc Đông

y trong việc điều trị bệnh Một trong những lý do đó là loại thuốc này có nguồn gốc

tự nhiên nên an toàn, có tác dụng lâu dài, không gây tác dụng phụ, một số loại thuốc

có thể phòng tránh các bệnh

Việt Nam có nền khí hậu nóng, ẩm nằm trên vùng nhiệt và cận nhiệt đới nên cólượng ánh nắng Mặt Trời lớn và lượng mưa dồi dào, nhiều kiểu địa hình, đa dạng vềloại đất nên rất thuận lợi cho sự phát triển của thực vật Vì vậy, từ lâu người dân ViệtNam đã sử dụng nhiều loại thực vật khác nhau để làm các bài thuốc chữa bệnh vàphòng bệnh Trong đó có thể kể đến tác dụng của cây chè xanh

Chè có nguồn gốc từ Trung Quốc, nhưng việc sản xuất và chế tạo nó đã lan sang cácnước khác ở Đông Á Chè xanh được trồng phổ biến ở nhiều nước trên thế giới, nhất

là các nước châu Á: Ấn Độ, Nhật Bản, Trung Quốc, Việt Nam…

Cây chè là loài cây mà lá và chồi được sử dụng để sản xuất trà Đó là loại đồ uốngquen thuộc ở Việt Nam và nhiều nước châu Á Nước chè là một thức uống ngon, bổdưỡng, được xem là một thức uống truyền thống có tác dụng giảm nhiệt, giảm mệtmỏi, có khả năng kháng khuẩn, ngăn ngừa sự phát triển của các tế bào ung thư, hạnchế quá trình lão hóa…[ CITATION ĐỗT06 \l 1033 ][ CITATION Trị09 \l 1033 ]Theo các nghiên cứu dược lý, chè xanh có tác dụng chống oxy hóa, làm đẹp da, ổnđịnh huyết áp, giảm nguy cơ ung thư, tăng cường trí nhớ, giảm cân, ngăn ngừa cácbệnh về tim mạch, kháng khuẩn, kháng viêm Vì vậy, con người đã và đang khaithác nguồn tài nguyên sinh học quý báu để làm thuốc chữa bệnh, mỹ phẩm …[ CITATION ĐỗT06 \l 1033 ][ CITATION Trị09 \l 1033 ]

Cây chè xanh có nhiều tác dụng nhưng cho đến nay, các công trình nghiên cứu vềquá trình chiết, tách và xác định thành phần hóa học, cấu trúc các hợp chất chínhtrong loại cây này vẫn còn hạn chế

Với mong muốn tìm hiểu về cây chè xanh để làm sáng tỏ công dụng của nó, chúng

em chọn đề tài “Nghiên cứu chiết tách và xác định thành phần hóa học trong một sốdịch chiết từ lá chè xanh ở huyện Điện Bàn tỉnh Quảng Nam”

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Xác định hàm lượng, một số chỉ số vật lí, hóa học của dịch chiết thân và lá chè

xanh thu hái ở huyện Điện Bàn tỉnh Quảng Nam

- Xây dựng quy trình chiết, tách một số hợp chất hóa học của lá chè xanh.

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Lá chè xanh được lấy từ cây chè xanh ở huyện Điện Bàn tỉnh Quảng Nam

4 Phương pháp nghiên cứu

4.1 Nghiên cứu tổng quan lý thuyết

- Thu thập tài liệu liên quan đến phương pháp chiết tách và xác định thành phần hóahọc của dịch chiết từ lá chè xanh

- Thu thập thông tin liên quan đến phương pháp chiết tách và xác định thành phầnhóa học của dịch chiết từ lá chè xanh ở Việt Nam và trên thế giới

4.2 Nghiên cứu thực nghiệm

- Khảo sát các thông số Hóa Lý của lá chè xanh

- Xác định thành phần hóa học trong dịch chiết

- Khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố liên quan đến quá trình chiết tách

5 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu lý thuyết tổng quan

- Xác định các thông số vật lý của nguyên liệu như độ ẩm, hàm lượng tro, hàm

lượng kim loại nặng

- Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết: nồng độ dung môi, thời gian

chiết và dung môi chiết

- Nghiên cứu xây dụng quy trình chiết tách các cấu tử từ lá chè xanh.

o Quy trình chiết tách bằng dung môi nước cất

o Quy trình chiết tách bằng dung môi ethanol – nước

o Quy trình chiết tách bằng dung môi n – hexan

- Nghiên cứu định danh thành phần các cấu tử có trong các dịch chiết

6 Bố cục đề tài

Ngoài mở đầu, kết luận, gồm có 3 phần chính:

Chương 1: Tổng quan

Chương 2: Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu

Chương 3: Kết quả và thảo luận

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN1.1 ĐẶC ĐIỂM CÂY CHÈ XANH

- Cây chè có tên khoa học là Cmaellia sinesis là loài cây mà lá và chồi của chúng

được sử dụng để sản xuất chè Nó là loại cây xanh lưu niên mọc thành bụi hoặc

các cây nhỏ, thông thường được xén tỉa để thấp hơn 2m (6 fit) khi được trồng đểlấy lá Nó có rễ cái dài Hoa của nó màu trắng ánh vàng, đường kính từ 2,5 – 4

cm, với 7 – 8 cánh hoa Hạt của nó có thể ép để lấy dầu Chè xanh, chè ô long vàchè đen tất cả đều được chế biến từ loài cây này, nhưng được chết biến ở mức độoxi hóa khác nhau

- Lá của chúng dài từ 4 – 15 cm Lá tươi chứa khoảng 4% cafein Lá non và còn các

lá có xanh lục nhạt được thu hoạch để sản xuất chè khi mặt bên dưới của chúngcòn các sợi lông tơ ngắn màu trắng Các lá già có màu lục sẫm … Các độ tuổikhác nhau của lá chè tạo ra các sản phẩm chè khác nhau về chất lượng, do thànhphần hóa học trong các lá này là khác nhau Thông thường, chỉ có lá chồi và 2 đến

3 lá mới mọc gần thời gian đó được thu hoạch để chế biến Việc thu hoạch thủcông bằng tay diễn ra đều đặn sau khoảng 1 đến 2 tuần

1.2 MỘT SỐ THÀNH PHẦN HÓA HỌC ĐÃ ĐƯỢC NGHIÊN CỨU

1.2.1 Nước:

- Nước trong nguyên liệu chè là môi trường xảy ra tương tác giữa các chất có trong

nguyên liệu chè khi đem chế biến Nước tham gia trực tiếp vào nhiều phản ứngthủy phân, oxi hóa khử Hàm lượng nước có quan hệ mật thiết đối với quá trìnhchế biến chè Nếu nguyên liệu chè bị mất nước quá nhanh thì biến đổi sinh hóadiễn ra nhanh và không triệt để, đôi khi enzyme bị ức chế nếu hàm lượng nướcquá thấp (< 10%) Nước trong nguyên liệu chè nhiều hoặc ít đều làm cho lá chè bịnát khi vò Trong quá trình chế biến chè cần khống chế sự bay hơi nước, đặc biệttrong sản xuất chè đen

1.2.2 Hợp chất phenol (tanin)

- Hợp chất phenol giữ vai trò chủ yếu trong quá trình tạo màu sắc, hương vị của chè

đặc biệt là chè đen Tanin có đặc tính dễ bị oxi hóa dưới tác dụng của enzym vàđược cung cấp oxi đầy đủ Vì vậy, chè nguyên liệu chứa càng nhiều tanin, đặc biệt

là tanin hòa tan thì sản phẩm chè đen có chất lượng càng cao Flavanoids là thànhphần quan trọng của Tanin, trong đó Catechin và Flavonol chiếm tỉ lệ lớn.z

- Trong sản xuất chè đen, Catechin có vị trí quan trọng trong việc tạo màu sắc, mùi,

vị cho chè thành phẩm Có 6 loại Catechin (bảng 1) chiếm khoảng 20 – 30 % tổnglượng chất khô trong lá chè tươi Về mặt cấu trúc, Catechin là là hợp chấtFlavanol, được đặc trưng bởi cấu trúc C6 – C3 – C6, tương ứng với sự thay thế 2-phenyl bằng benzopyran và pyron

- Catechin là hợp chất không màu, tan trong nước, có vị đắng, chát Catechin không

chỉ có trong trong chè mà còn được tìm thấy trong rượu vang đỏ, táo, nho, vàchocolate Nhưng chè là thức uống duy nhất có chứa GC, EGC, ECG, EGCG

1.2.3 Caffein:

- Công thức cấu tạo của Caffein:

- Ankaloid chính của chè là Caffein, có tác dụng dược lý, tạo cảm giác hưng phấn

cho người uống Caffein là dẫn xuất của purine có tên và gọi theo cấu tạo là 1, 3,5- trimethylxanthine, chiếm khoảng 3 – 4% tổng lượng chất khô trong lá chè tươi

- Caffein có khả năng liên kết với tanin và các sản phẩm oxi hóa của tanin để tạo

nên các muối Tanat caffein Các muối này tan trong nước nóng, không tan trongnước lạnh và tạo nên hương thơm, và sắc nước chè xanh, giảm vị đắng và nângcao chất lượng thành phẩm

1.2.4 Protein và acid amin:

- Protein trong búp chè phân bố không đồng đều, chiếm khoảng 15% tổng lượng

chất khô của lá chè tươi Protein có thể kết hợp với trực tiếp với Tanin,polyphenol, tạo ra những hợp chất không tan làm đục nước chè đen Nhưng trongchế biến chè xanh protein kết hợp với một phần Tanin làm cho vị đắng và chátgiảm đi, vì thế ở chừng mực nào đó Protein có lợi cho phẩm chất chè xanh

- Ngày nay, người ta đã tìm thấy 17 acid amin có trong chè Trong đó 10 acid amin

cơ bản là: Theanine, phenylalanine, leucine, isoleucine, valine, Tyrosine,glutamine, serine, glutamic, aspartic Các acid amin này có thể kết hợp với đường,tanin tạo ra các hợp chất aldehyde, alcol có mùi thơm cho chè đen, và chúng cũnggóp phần điều vị cho chè xanh

1.2.5 Carbohydrates:

- Trong thành phần Carbohydrate của chè, đáng quan tâm nhất là là loại đường tan.

Dưới tác dụng của nhiệt và các yếu tố khác, các loại đường sẽ biến đổi tạo nênhương vị đặc trưng cho thành phẩm Ngoài ra, các loại đường còn tác dụng vớiProtein, acid amin tạo nên hương thơm cho chè

1.2.6 Vitamin và khoáng:

- Trong búp chè chứa hầu hết các loại vitamin như vit A, B1, B2, PP, đặc biệt Vit C

có rất nhiều trong chè, cao gấp 3- 4 lần so với cam, chanh Trong quá trình chếbiến chè đen hàm lượng vit C giảm nhiều, còn trong chè xanh thì giảm khôngđáng kể Vì vậy hàm lượng Vit C trong chè xanh thường cao gấp 10 lần so với chèđen

- Trong chè thành phần khoáng chủ yếu là K, chiếm gần 50 % tổng lượng khoáng 1.3 CÔNG DỤNG CỦA CÂY CHÈ XANH [3], [4]

- Trong số những lợi ích sức khỏe của trà xanh là: đặc tính chống ung thư, chống

viêm, kháng khuẩn và chống oxy hóa, và lợi ích trong bệnh tim mạch và sức khỏerăng miệng

- Trong lá chè có chứa các polyphenol, các hợp chất này có tác dụng chống oxy

hóa Các polyphenol chính trong trà xanh là flavonoid Bốn loại flavonoid chính

trong trà xanh là catechin, epicatechin (EC), epigallocatechin (EGC), epicatechingallate (ECG) và epigallocatechin gallate (EGCG)

- Ngoài ra, lượng hợp chất flavonoid còn ảnh hưởng việc giảm nguy cơ mắc các

bệnh về tim mạch

- Một đặc tính của chè xanh là kháng khuẩn do trong lá chè có chứa catechin, tác

động trực tiếp lên vi sinh vật mà còn cho thấy các hoạt động liên quan đến việcngăn ngừa nhiễm trùng

- Vì catechin có đặc tính chống viêm và hoạt động kháng khuẩn chống lại các vi

khuẩn trong khoang miệng mà chè xanh còn có tác dụng cải thiện sức khỏe răngmiệng

CHƯƠNG 2 NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 NGUYÊN LIỆU

Chè được thu hái ở xã Điện Hòa, huyện Điện Bàn, tỉnh Quảng Nam vào ngày12/01/2021 và 15/01/2021 Sau khi thu hái, chè được rửa sạch (tránh để dập nát), đểráo nước, phơi khô ở nơi thoáng mát, cắt nhỏ để chuẩn bị tiến hành chiết soxhlet

Hình 1: Rửa sạch và cắt nhỏ lá chè Hình 2: Sau khi cắt nhỏ lá chè

2.2 HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM

2.3.1 Phương pháp chiết mẫu thực vật

2.3.2 Phương pháp hấp thụ phổ nguyên tử (AAS)

2.3.3 Phương pháp sắc ký ghép khối phổ (GC-MS)

2.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.4.1 Các phương pháp xác định một số chỉ tiêu hóa lý

2.4.1.1 Xác định hàm lượng nước

Cân 5,0g mẫu thử (lá non, lá trung và lá già) vào chén sứ, cho vào tủ sấy, sấy ở nhiệt

độ 70oC trong 120 phút, sau đó nâng lên nhiệt độ 103oC, giữ ở nhiệt độ đó khoảng

180 phút

Hàm lượng % nước được tính như sau:

W Tr%=G2−G1

Trong đó: m là khối lượng mẫu thử

G1 là khối lượng chén sứ và mẫu thử trước khi sấy (g)

G2 là khối lượng chén sứ và mẫu thử sau khi sấy (g)

2.4.1.2 Xác định hàm lượng tro

Cân 5,0 g mẫu thử vào cốc nung, cho vào tủ sấy, sấy ở nhiệt độ 103oC cho đến khikhối lượng không đổi Sau đó cho vào lò nung ở nhiệt độ 600oC trong khoảng thờigian 5 - 6 giờ

Hàm lượng % tro được tính như sau:

W Tr%=m2−m1

Trong đó: m là khối lượng mẫu cân (g)

m1 là khối lượng cốc nung (g)

m2 là khối lượng cốc nung và tro (g)

2.4.1.3 Xác định hàm lượng kim loại nặng

Tro thu được sau khi nung, hòa tan bằng acid HNO3 loãng và định mức bằng nướccất trong bình định mức 100ml, xác định hàm lượng các kim loại nặng bằng máyquang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) tại Khoa Sinh – MT trường Đại học Sư phạm –

ĐH Đà Nẵng

2.4.2 Khảo sát điều kiện chiết thích hợp (thời gian chiết, nồng độ dung môi,

dung môi)

2.4.2.1 Dung môi nước cất

Tiến hành chiết soxhlet 10g lá chè đã được cắt nhỏ với dung môi nước cất V =200ml trong thời gian 180 phút, ở nhiệt độ 103oC, thu được dịch chiết chè, cô đuổidung môi (đun cách thủy ở 80oC) thu được chất lỏng sệt có màu nâu sáng

2.4.2.2 Dung môi ethanol – nước ở nồng độ 96 o , 80 o , 70 o , 60 o , 50 o

Tiến hành chiết soxhlet 10g lá chè đã được cắt nhỏ với dung môi etanol - nước V =

150 ml trong thời gian 180 phút, ở nhiệt độ 90oC, thu được dịch chiết chè, cô đuổidung môi (đun cách thủy ở 80oC) thu được chất lỏng sệt có màu nâu sáng

2.4.3 Phương pháp chiết tách – Phương pháp chiết Soxhlet

Số liệu thu nhận được xử lý theo phương pháp thống kê và phần mềm MS Excel.

2.5 SƠ ĐỒ QUY TRÌNH NGHIÊN CỨU

Tỷ lệ NL:DMNhiệt độ

Cô đuổi dung môi

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 XÁC ĐỊNH MỘT SỐ CHỈ TIÊU HÓA LÝ

3.1.1 Khảo sát hàm lượng nước

Cao chiết

Xác định hàm lượng polyphenol tổng

Định tính

thuốc thử và

TLC

Hình 1: Lá chè trước khi đem sấy

Hình 2: Lá chè sau khi đem sấy

Bảng 1: Khối lượng nguyên liệu sau khi sấy khô

Lần

Khốilượngmẫu (g)

Khốilượngtrước khisấy(g)

Khốilượngsau khisấy (g)

Khốilượngnướctrong láchè (g)

Hàmlượngnước (%)

Nhận xét: Nước là thành phần chính, quan trọng không thể thiếu để duy trì sự sống

của cây xanh Hàm lượng nước chiếm tỷ lệ cao và có sự thay đổi ít nhiều do ảnhhưởng bởi điều kiện sống của cây

3.1.2 Khảo sát hàm lượng tro

Hình 3: Lá chè đang được hóa tro ở lò nung

Hình 4: Lá chè sau khi nung (hóa tro)

Bảng 2: Khối lượng và hàm lượng tro

Lần Khối lượng

mẫu (g)

Khối lượngtro (g)

Hàm lượngtro (%)

Nhận xét: Trong thành phần của tro có thể có các muối của một số kim loại nặng

như Fe, Cu, Pb, Hg, Zn,… Sự có mặt của các kim loại này sẽ ảnh hưởng đến tínhchất của dịch chiết của lá chè xanh và chất lượng của các sản phẩm làm ra từ lá chèxanh

3.1.3 Khảo sát hàm lượng kim loại nặng

Bảng 3: Hàm lượng một số kim loại nặng

Hàm lượng kim loại (mg/kg)

Tiêu chuẩn hàm lượng

kim loại nặng cho phép

trong rau quả khô

(QCVN 8-2-2011/BYT)

(mg/kg)

Nhận xét: Căn cứ vào quyết định QCVN 8-2-2011/BYT của Bộ Y tế về tiêu chuẩn

hàm lượng kim loại nặng tối đa cho phép có trong rau quả khô đối với Pb: 2 mg/kg,As: 1 mg/kg, Cu: 20 mg/kg Theo kết quả thu được hàm lượng kim loại nặng cótrong lá chè xanh nằm trong giới hạn cho phép đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm,không ảnh hưởng đến sức khoẻ con người khi sử dụng

3.2 Trích ly được dịch chiết lá chè trong nước cất và dung môi ethanol –

nước.