4. Tính mới của đề tài
3.1.2 Xác định các chỉ số hóa lý của tinh dầu nghệ vàng tách chiết bằng các phƣơng
pháp khác nhau
Mỗi loại tinh dầu phụ thuộc vào phƣơng pháp tách chiết đều có những tính chất cảm quan và tính chất lý hoá đặc trƣng. Dựa vào các chỉ số hóa lý có thể đánh giá đƣợc mức độ tinh khiết, nhóm chất đặc trƣng, thời gian bảo quản… Bằng phƣơng pháp phân tích hóa lý chúng tôi xác định một số chỉ tiêu kết quả ở bảng 3.3
Loại nƣớc bằng CaSO4 khan Kiểm tra chất lƣợng Nghiền Nghiền - Tỷ lệ NL/Nƣớc: 1/5 - Nhiệt độ sôi - Thời gian: 8 h. LCHN hồi lƣu Hệ thống chƣng cất LCHN.
Tinh dầu thô
Bã nghệ Nguyên liệu nghiền, d 4 mm
Sấy khô Bột Đóng gói Tinh dầu Nghệ vàng tƣơi Bột nghệ
Bảng 3. 3: Chỉ số hóa lý của tinh dầu nghệ tách chiết bằng các phương pháp khác nhau
STT Chỉ số hóa lý Tinh dầu
LCHN Chloroform n-hexane
1 Độ trong Trong Trong Trong
2 Màu sắc Vàng nhạt Vàng Vàng
3 Mùi Thơm mùi nghệ Thơm hắc Thơm hắc
4 Vị Hơi cay Hơi đắng Hơi đắng
5 Tỷ trọng d20 20 0,827 0,884 0,870 6 Góc quay cực 28 D 270,78’ 300,6’ 330,5’ 7 Chỉ số khúc xạ n20 D 1,504 1,615 1,532 8 Chỉ số axit 2,68 3,07 3,26 9 Chỉ số ester 3,642 4,25 4,11
Kết quả bảng 3.3 cho thấy tỉ trọng của tinh dầu phụ thuộc vào thành phần hoá học của nó. Những tinh dầu chứa tecpen hay những hợp chất no thƣờng có tỉ trọng dƣới 0,9, những tinh dầu chứa hợp chất có oxy, vòng thơm sunfua, metric thƣờng có tỉ trọng lớn hơn. Tỷ trọng của tinh dầu nghệ vàng khai thác bằng LCHN và dung môi đều ở mức nhỏ hơn 0,9 điều đó chứng tỏ tinh dầu chứa tecpen hay các hợp chất no
Chỉ số khúc xạ cho biết mức độ tinh khiết và các cấu tử chứa trong tinh dầu là no hay không no hoặc chứa nhân thơm. Nếu trong tinh dầu có nhiều cấu tử chứa liên kết đôi thì chỉ số khúc xạ cao. Bảng 3.3 cho thấy chỉ số khúc xạ của tinh dầu nghệ vàng đều cao hơn 1,5 trong khi tinh dầu nghệ vàng tách bằng các phƣơng pháp khác nhau đều chứa nhiều liên kết đôi. Đặt biệt trong dịch chiết bằng dung môi chloroform chỉ số này cao hơn, cho thấy tinh dầu sau trích ly lẫn nhiều tạp chất.
Góc quay cực α của tinh dầu thể hiện khả năng hòa tan tinh dầu trong dung môi hữu cơ, nếu góc quay cực càng lớn thì tinh dầu có thể hòa tan tốt trong dung môi hữu cơ phân cực và ngƣợc lại góc quay cực càng nhỏ thì tinh dầu hòa tan tốt trong dung môi hữu cơ không phân cực. Với kết quả thu đƣợc cho thấy tinh dầu nghệ tan ít trong dung môi phân cực khi tách bằng LCHN nhƣng lại tan tốt hơn khi tách bằng dung môi n-hexane do hòa tan nhiều chất khác có khả năng tan trong dung môi phân cực.
Việc xác định các chỉ số hóa học có ý nghĩa rất quan trọng trong công tác bảo quản, thu mua, chế biến và sử dụng tinh dầu vào các mục đích cần thiết. Qua những chỉ số đó có thể nhận biết đƣợc hàm lƣợng các nhóm hợp chất cần thiết, chất lƣợng và độ tinh khiết của
tinh dầu. Tùy thuộc vào phƣơng pháp khai thác và thời gian bảo quản tinh dầu mà chỉ số axit sẽ thay đổi. Nếu tinh dầu bảo quản lâu thì các hợp chất este bị thủy phân, các hợp chất aldehyt bị oxy hóa nên chỉ số axit sẽ tăng lên. Kết quả trong bảng 3.3 cho thấy tinh dầu LCHN có chỉ số axit thấp hơn so với tinh dầu trích ly bằng dung môi phản ánh tinh dầu LCHN có chất lƣợng tốt hơn và trích ly bằng dung môi đã hòa tan nhiều tạp chất, quá trình tinh chế không hiệu quả nên chất lƣợng tinh dầu giảm.
Từ phân tích các chỉ số hóa lý tinh dầu nghệ vàng cho thấy phƣơng pháp LCHN tinh sạch hơn, cho tinh dầu có chất lƣợng tốt hơn tƣơng tự của các tác giả khác [1, 12, 17, 21, 22].
Hình 3. 2: Tinh dầu nghệ vàng tách chiết bằng lôi cuốn hơi nước
3.1.3 tách chiết bằng các phƣơng pháp
khác nhau
Thành phần tinh dầu nghệ vàng tách chiết bằng dung môi và chƣng cất LCHN đƣợc
phân tíc -
- đƣợc trình bày
Bảng 3. 4: Thành phần của tinh dầu nghệ vàng khi tách chiết bằng các phương pháp khác nhau
STT Thành phần Tỷ lệ (%) LCHN Chloroform n-hexane 1 p-cymene 0,10 − − 2 Myrcene 0,73 − − 3 Limonene 0,19 − − 4 1,8- cineole 0,45 − − 5 α-Terpinolene 2,27 − − 6 α-phellandrene 0,29 − − 7 β-caryophyllene 3,07 0,79 0,93 8 α- caryophyllene − − 0,37 9 4-7-10- cycloundecatriene − − 0,4 10 α-humulene 0,79 0,25 − 11 Ar-curcumene 3,02 2,96 5,11 12 α-zingiberene 3,44 − − 13 β-bisabolene 0,72 0,41 0,65 14 γ-bisabolene 0,17 15 β-sesquiphellandrene 4,42 2,01 3,14 16 ∆-3-Carene 0,10 − − 17 α-farnesene 0,23 − − 18 Caryophyllene oxide − − 1,54 19 Zingiberene 0,27 0,33 0,34 20 Ar-turmerone 30,33 − − 21 β-turmerone − 63,94 55,99 22 α-turmerone 14,14 - - 23 d-nerolidal 0,63 − − Monoterpene 4,36 - - Sesquiterpene 60,31 70,90 66,93 aldehyde 0,63 - - Oxide - - 1,54 Tổng cộng 65,31 70,90 68,47 Các chất không xác định 34,69 30,10 31,53
Hình 3. 3: Sắc ký đồ thành phần tinh dầu nghệ tách bằng lôi cuốn hơi nước
Hình 3. 5: Sắc ký đồ thành phần tinh dầu nghệ tách bằng chloroform
Dựa trên sắc ký đồ hình 3.3, 3.4, 3.5 và bảng 3.4
4,36
sesquiterpene 60,31% với hơn 30% ar-turmerone và 0,63% aldehyde. Các hợp chất chính của tinh dầu thu bằng n-hexan là β-turmerone (55,99%), ar-curcumene (5,11%), β- sesquiphellandrene (3,14%), caryophyllene oxide (1,54%) và 5 thành phần khác đƣợc nhận biết (zingiberene, β-caryophylene, β-bisabolene, 4-7-10 cycloundecatriene, α- caryophylene) mỗi loại chiếm dƣới 1%. Nhƣ vậy, có 9 thành phần đƣợc nhận biết trong dịch chiết n-hexan. Tinh dầu thu bằng dung môi chloroform còn xác định ít thành phần hơn (7 hợp chất), trong đó β-turmerone cũng chiếm ƣu thế (63,94%), tiếp đến là ar –curcumene (2,96%) và β- sesquiphellandrene (2,01%). Các hợp chất khác (zingiberene, β- caryophylene, β-bisabolene, α-humulene) mỗi loại dƣới 1%. Nhƣ vậy, tinh dầu thu bằng n- hexan và chloroform của thân củ nghệ từ Hƣng Yên, β-turmerone là thành phần chủ yếu. Phƣơng pháp LCHN tách chủ yếu là sesquiterpene mà thành phần chính là ar-turmerone (30,33%). Đặc biệt, ar-turmerone và monoterpene không phát hiện đƣợc trong tinh dầu chiết bằng dung môi hữu cơ.
Nhìn chung, thành phần chính trong tinh dầu thân củ nghệ là ar-turmerone, β- turmerone, ar-cucumene nhƣng phụ thuộc vào giống, loài, điều kiện địa lý và phƣơng pháp tách chiết mà số lƣợng, hàm lƣợng các thành phần này sẽ thay đổi [44, 109, 111]. Leela và cộng sự tách chiết tinh dầu từ lá, hoa, củ nghệ trồng ở Ấn Độ, kết quả phân tích GC-MS cho thấy thành phần chính trong hoa p-cymene(26,0%), trong lá β- phellandrene (32,6%)
và trong củ là ar-turmerone (46,8%) [84]. Phân tích thành phần tinh dầu ở Nigeria xác định đƣợc 22 thành phần, - phellandrene chiếm chủ yếu [132]. Shiyou Li và cộng sự đã xác định thành phần chính trong tinh dầu ở lá và hoa là monoterpene còn trong thân củ là sesquiterpene. Đây là những thành phần đã đƣợc chứng minh có hoạt tính sinh học cao trong nghiên cứu in vitro và in vivo [124].
Kết quả phân tích thành phần tinh dầu thu đƣợc bằng LCHN có ar-turmerone, ar- cucumene, zingiberene, β-sesquiphellandrene là những thành phần đặc trƣng của tinh dầu nghệ vàng và ar-turmerone trong tinh dầu nhận đƣợc ở đây cũng tƣơng đối cao (30,33%) so với một số công bố khác, trong đó ar-turmerone chiếm từ 10% - 40% thành phần tinh dầu ở Việt Nam [1, 21]. Điều này cho thấy hoạt tính sinh học tiềm năng của tinh dầu nghệ vàng trồng ở Hƣng Yên.
Từ những kết quả nghiên cứu trên có thể thấy tinh dầu nghệ thu nhận bằng phƣơng pháp LCHN đơn giản, hiệu suất tách chiết cao, thời gian ngắn và vẫn giữ đƣợc các cấu tử đặc trƣng của tinh dầu nghệ vàng, vì vậy chúng tôi lựa chọn tinh dầu thu bằng LCHN để nghiên cứu trong các phần sau.
3.2. Nghiên cứu t
vàng lôi cuốn hơi nƣớc
Để tách các phân đoạn tinh dầu nghệ, một số tác giả sử dụng phƣơng pháp sắc ký cột, sắc ký lớp mỏng, HPLC, chiết bằng CO2 siêu tới hạn …[45, 140]. Li-Hsun Chang và cộng sự đã cho thấy hiệu quả tách chiết turmerones bằng CO2 siêu tới hạn đạt 81%, đặc biệt là hàm lƣợng ar-turmeron khi tách chiết bằng LCHN (20%), nhƣng tách bằng CO2 siêu tới hạn tăng thêm 14% [45]. Zeng và cộng sự đã tách và phân đoạn sesquiterpenes từ
Curcuma longa để nghiên cứu cấu trúc bằng cột silicagel với các loại dung môi khác nhau
[145]. Tại Việt Nam, Phan Minh Giang và cộng sự đã tách chiết sesquiterpenes từ các giống nghệ khác nhau cũng bằng phƣơng pháp sắc ký cột. Kết quả nhận đƣợc cho thấy, các sesquiterpenes tập trung ở các phân đoạn kém phân cực [19, 20]. Hiện nay, trong quy trình sản xuất tinh bột nghệ có hàm lƣợng cucumin cao bằng việc loại bỏ nhựa và tinh dầu trong nghệ vàng bằng phƣơng pháp phân tách các phân đoạn dƣới áp suất thấp với nhiệt độ bay hơi khác nhau [23]. Đây cũng là phƣơng pháp để thu nhận tinh dầu từ quy trình khai thác curcumin mà không làm ảnh hƣởng tới hoạt tính sinh học của chúng. Vì vậy, phƣơng pháp này đã đƣợc sử dụng để phân tách các phân đoạn chứa cacbua terpene, sesquiterpene và turmerones từ tinh dầu nghệ vàng thu đƣợc bằng phƣơng pháp cất lôi cuốn hơi nƣớc. Kết
Bảng 3. 5: Kết quả tách phân đoạn tinh dầu nghệ vàng LCHN ở áp suất 20mmHg
STT Nhiệt độ thiết bị ổn nhiệt (oC) Thể tích thu đƣợc (ml)
1 40 0 2 50 0 3 60 0 4 70 0 5 80 0 6 90 60 7 120 45 8 140 25
Nhƣ vậy ở áp suất 20mmHg, nhiệt độ bình ổn nhiệt từ 40oC đến 80o
C các thành phần tinh dầu vẫn chƣa tách đƣợc. Khi nâng nhiệt độ lên 90oC, các thành phần dễ bay hơi bắt đầu tách khỏi hỗn hợp và ngƣng tụ lại, thu đƣợc phân đoạn 1 với thể tích cao nhất trong các phân đoạn là 60ml, và thể tích phân đoạn hầu nhƣ không đổi trong khoảng thời gian bắt đầu từ phút 45 của quá trình tách. Vì vậy chúng tôi tiến hành ngừng tách phân đoạn này trong khoảng thời gian là 1 giờ. Tiếp tục nâng nhiệt độ lên 120o
C, thu tiếp đƣợc phân đoạn 2 với thể tích là 45ml. Tuy nhiên khi nâng nhiệt độ lên 140oC trong khoảng thời gian 1h, lƣợng chất còn lại trong bình mẫu không bay hơi và để nguội chúng đông đặc lại thành dạng keo dẻo có màu nâu đen. Để thu đƣợc phân đoạn này, tiến hành hòa tan hỗn hợp này trong dung môi dimethylsulfoxide để bảo quản và ký hiệu là phân đoạn 3.
Hình 3. 6: Các phân đoạn sau khi tách tinh dầu nghệ vàng LCHN ở 20mmHg
Thành phần hóa học của các phân đoạn đƣợc phân tích trên thiết bị GC-MS HP6890 MSD 5973 Aglilent tại Viện hóa học các hợp chất thiên nhiên – Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam (bảng 3.6).
I II III
I: Phân đoạn 1 II: Phân đoạn 2 III: Phân đoạn 3
Bảng 3. 6: Thành phần hóa học của các phân đoạn tinh dầu nghệ vàng
STT Thành phần Tỷ lệ (%)
Phân đoạn 1 Phân đoạn 2 Phân đoạn 3
1 p-cymene - - 0,11 2 α-terpinolene 1,14 - 0,80 3 Limonene - - 0,45 4 1,8-cineole 0,10 - 3,25 5 Linalool - - 0,29 6 β-caryophyllene 8,42 0,19 - 7 α-humulene 1,58 - - 8 Ar- curcumene 7,70 1,38 - 9 β-Curcumene 0,48 - - 10 γ-Curcumene 0,41 - - 11 Zingiberene 7,35 0,56 - 12 xanthorrhizol - - 0,30 13 β-bisabolene 1,56 0,19 - 14 γ-Bisabolene 0,22 - - 15 Oxibisabolene 0,60 1,39 1,66 16 β-sequiphelandrene 0,35 0,25 - 17 γ-Sequiphelandrene 4,52 0,36 - 18 α-farnesene 0,34 - - 19 Caryophylene oxide 0,55 0,38 - 20 Ar- tumerone 23,80 19,42 5,69 21 β-tumerone 26,98 54,28 - 22 α-turmerone - 1,87 0,93 23 Turmerone - - 28,81 24 Benzylalcohol 0,04 25 Curcuphenol - - 0,64 26 Atlantone 0,66 0,59 0,61 27 α-Atlantone - - 2,41 Monoterpene 1,24 - 4,1 Sesquiterpene 84,97 80,48 39,82 alcohol 0,04 - 1,23
Oxide 0,55 0,38 -
Tổng cộng 86,80 80,86 45,15
Các chất không xác định 13,2 19,14 54,85
Ghi chú: (-) Không xác định được. Tỷ lệ (%): Tính theo diện tích peak sắc kí.
Kết quả trên bảng 3.6 và hình 3.6 cho thấy các phân đoạn có thành phần, màu sắc khác nhau. Lƣợng monoterpenes trong phân đoạn 1 chỉ chiếm 1,24% (1,8-cineole và terpinolene), nhóm alcohol: 0,04%, nhóm oxide: 0,55% và 84,97% nhóm sesquiterpene nên có thể coi phân đoạn này là sesquiterpene. Phân đoạn 2 chủ yếu là sesquiterpene, trong đó lƣợng turmerones chiếm tới hơn 75,57 % nên có thể coi phân đoạn này là phân đoạn turmerone. Phân đoạn 3 chứa 4,1% monoterpene với 5 loại hợp chất là cymene, limonene, 1,8-cineole, linalool và α-terpinolene, nhóm sesquiterpene chiếm 39,82% và hàm lƣợng các chất không xác định chiếm 54,85% cao hơn nhiều so với phân đoạn 1, 2. Nhƣ vậy, sau khi tách phân đoạn cho thấy tinh dầu nghệ vàng nhận đƣợc bằng phƣơng pháp lôi cuốn hơi nƣớc chứa chủ yếu các hợp chất sesquiterpene và hàm lƣợng ar-turmerone giảm đáng kể ở các phân đoạn nhƣng so với tinh dầu nghệ thô thì chúng tôi xác định thêm đƣợc một số cấu tử nhƣ xanthorrhizol, caryophylene oxide, α- caryophyllene, β-tumerone, benzyl alcohol, curcuphenol, atlantone.