Tài liệu Luận văn Nghiên cứu tách chiết tinh dầu từ lá chanh bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước

B GIÁO D C VÀ ĐÀO T O TR NG Đ I H C NHA TRANG KHOA CÔNG NGH TH C PH M -------- NGUY N TH H NG NGHIEÂN CÖÙU TAÙCH CHIEÁT TINH DAÀU TÖØ LAÙ CHANH BAÈNG PHÖÔNG PHAÙP CHÖNG CAÁT LOÂI CUOÁN HÔI NÖÔÙC Đ ÁN T T NGHI P Đ I H C Chuyên Ngành: CÔNG NGH TH C PH M GVHD: TS. MAI TH TUY T NGA Nha Trang, tháng 07 năm 2013 L IC M Em xin gửi tới Ban giám hi u Tr Th c Ph m, Phòng đào t o Tr sâu sắc, s t hào đ N ng Đ i Học Nha Trang, Khoa Công Ngh ng Đ i Học Nha Trang s kính trọng, lòng biết ơn c học tập và nghiên cứu t i tr ng 4 năm qua. Em xin chân thành c m ơn s giúp đỡ nhi t tình của quý th y cô ph trách phòng thí nghi m Hóa – Vi Sinh, phòng thí nghi m Hóa Cơ B n. Đặc bi t em xin tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới TS. Mai Thị Tuyết Nga, ng i đã tận tình chỉ b o và h ớng dẫn, giúp đỡ em trong suốt quá trình nghiên cứu và th c hi n đồ án tốt nghi p. Và em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, b n bè và ng i thân đã luôn đ ng viên, giúp đỡ và t o điều ki n tốt nh t cho em hoàn thành đồ án tốt nghi p này. Nha Trang, ngày 20 tháng 6 năm 2013 Sinh viên th c hi n Nguy n Thị Hằng i M CL C TRANG L IC M N M C L C ................................................................................................................... i DANH M C CÁC CH VI T T T...................................................................... iv DANH M C B NG .................................................................................................. v DANH M C HÌNH NH ........................................................................................ vi L IM CH Đ U ....................................................................................................... - 1 NG I. T NG QUAN ................................................................................ - 2 - 1.1. Giới thi u chung về cây Chanh ................................................................... - 2 1.1.1. Đặc điểm th c vật.................................................................................. - 2 1.1.2. Phân bố và đặc điểm sinh thái, sinh tr ng ......................................... - 2 - 1.1.3. Công d ng của cây Chanh ..................................................................... - 4 1.2. Tổng quan về tinh d u ................................................................................. - 4 1.2.1. Khái ni m về tinh d u ........................................................................... - 4 1.2.2. Phân lo i các thành ph n có trong tinh d u ........................................... - 5 1.2.1.1. Phân lo i theo hàm l ng ............................................................... - 5 - 1.2.2.2. Phân lo i theo tính ch t vật lý ......................................................... - 6 1.2.2.3. Phân lo i theo b n ch t hóa học ...................................................... - 6 1.2.3. Tính ch t vật lý và hóa học của tinh d u .............................................. - 8 1.2.3.1. Tính ch t vật lý ............................................................................... - 8 1.2.3.2. Tính ch t hóa học ............................................................................ - 8 1.2.4. Vai trò của tinh d u trong cu c sống th c vật....................................... - 8 1.2.5. Sinh tổng h p tinh d u trong cơ thể th c vật ...................................... - 11 1.2.6. Ho t tính sinh học và công d ng của tinh d u .................................... - 13 1.3. Các ph ơng pháp trích ly tinh d u............................................................. - 15 1.3.1. Ph ơng pháp cơ học ............................................................................ - 15 1.3.2. Ph ơng pháp t m trích. ....................................................................... - 16 1.3.3. Ph ơng pháp h p th ........................................................................... - 16 - ii 1.3.4. Ph ơng pháp ch ng c t lôi cuốn hơi n ớc .......................................... - 16 1.3.4.1. Lý thuyết ch ng c t ...................................................................... - 16 1.3.4.2. Nh ng nh h 1.3.4.3. u nh ng chính trong s ch ng c t lôi cuốn hơi n ớc ... - 17 - c điểm của ph ơng pháp ................................................. - 18 - 1.3.5. Các ph ơng pháp mới trong trích ly tinh d u ..................................... - 19 1.3.5.1. Dung môi dioxit cacbon ................................................................ - 19 1.3.5.2. Vi sóng .......................................................................................... - 19 1.4. Các d ng s n ph m trong quá trình tách chiết tinh d u ............................. - 20 1.5. Tình hình nghiên cứu về tinh d u họ Citrus……………………………..- 21 1.5.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới ...................................................... - 21 1.5.2. Tình hình nghiên cứu trong n ớc ........................................................ - 21 CH NG 2. Đ I T 2.1. Đối t NG VÀ PH NG PHÁP NGHIÊN C U .............. - 23 - ng nghiên cứu ................................................................................ - 23 - 2.1.1. Nguyên li u chính ............................................................................... - 23 2.1.2. D ng c - thiết bị - hóa ch t ................................................................ - 23 2.2. Ph ơng pháp nghiên cứu ........................................................................... - 24 2.2.1. Chu n bị nguyên li u ........................................................................... - 24 2.2.2. Ph ơng pháp nghiên cứu ..................................................................... - 24 2.2.3. Quy trình tách chiết tinh d u từ lá Chanh d kiến .............................. - 25 2.2.4. Bố trí thí nghi m.................................................................................. - 26 2.2.4.1. Thí nghi m xác định hàm l ng NaCl trong n ớc ngâm chiết. ... - 26 - 2.2.4.2. Thí nghi m xác định tỷ l n ớc/nguyên li u ................................ - 27 2.2.4.3. Thí nghi m xác định th i gian ngâm muối ................................... - 28 2.2.4.4. Thí nghi m xác định th i gian ch ng c t ..................................... - 30 2.2.5. Xác định hàm l đến khối l ng m trong nguyên li u Chanh: bằng ph ơng pháp s y ng không đổi.............................................................................. - 31 - 2.2.6. Xác định các chỉ số hóa-lý và định danh các c u tử thành ph n của tinh d u………………………………………………………………………….- 31 2.2.6.1. Ph ơng pháp xác định các tính ch t lý-hóa cơ b n của tinh d u..- 31 - iii 2.2.6.2. Định danh các c u tử thành ph n có trong tinh d u lá Chanh bằng ph ơng pháp phân tích sắc kí khí ghép phối phổ GC-MS ......................... - 31 2.2.7. Ph ơng pháp xác định tỉ l khối l ng tinh d u ................................. - 32 - 2.2.8. Ph ơng pháp xử lý số li u ................................................................... - 32 CH NG 3: K T QU NGHIÊN C U VÀ TH O LU N......................... - 33 - 3.1. Kết qu xác định hàm l ng NaCl trong n ớc ngâm, chiết ...................... - 33 - 3.2. Kết qu xác định tỷ l n ớc/nguyên li u (v/w) thích h p ......................... - 35 3.3. Kết qu xác định th i gian ngâm thích h p ............................................... - 37 3.4. Kết qu xác định th i gian ch ng c t thích h p ........................................ - 39 3.5. Quy trình hoàn thi n tách chiết tinh d u từ lá Chanh ................................ - 41 3.6. Kết qu xác định hàm l ng m trong nguyên li u lá Chanh ................... - 43 - 3.7. Kết qu xác định tỷ l khối l ng tinh d u................................................ - 44 - 3.8. Kết qu đánh giá tính ch t c m quan và xác định các chỉ số hóa lý của s n ph m.................................................................................................................. - 45 3.8.1. Tính ch t c m quan của s n ph m ...................................................... - 45 3.8.2. Kết qu xác định các chỉ số hóa - lý của s n ph m ............................. - 45 3.9. Kết qu xác định thành ph n hóa học của tinh d u ................................... - 46 3.10. Tính toán sơ b chi phí nguyên vật li u .................................................. - 48 K T LU N VÀ KI N NGH ........................................................................... - 49 1. Kết luận ......................................................................................................... - 49 2. Kiến nghị....................................................................................................... - 49 TÀI LI U THAM KH O ................................................................................. - 50 - iv DANH M C CÁC CH VI T T T GC GC-MS VI T T T TI NG ANH TI NG VI T Gas chromatography Sắc kí khí Gas chromatography-Spectroscpy Sắc kí khí ghép phối phổ Min Minute Phút v/w Volume/weight Thể tích/khối l w/v Weight/Volume Khối l IA Acide Index Chỉ số acide IS Saponification Index Chỉ số xà phòng IE Esters Index Chỉ số este SD Standard Deviation Đ l ch chu n ng ng/thể tích v DANH M C B NG TRANG B ng 3.1. Kết qu xác định hàm l B ng 3.2. Tỷ l khối l ng m trong lá Chanh ................................. - 43 - ng tinh d u tách chiết từ lá Chanh ................................ - 44 - B ng 3.3. B ng mô t tính ch t c m quan của tinh d u lá Chanh ....................... - 45 B ng 3.4. Kết qu xác định các chỉ số hóa lý của tinh d u lá Chanh .................. - 45 B ng 3.5. Kết qu phân tích GC/MS của tinh d u lá Chanh................................ - 46 B ng 3.6. ớc tính chi phí nguyên vật li u để tách tinh d u từ 10kg lá Chanh trong phòng thí nghi m.................................................................................................. - 48 - vi DANH M C HÌNH NH TRANG Hình 1.1. Cây Chanh .............................................................................................. - 2 Hình 1.2. C u trúc phân tử isopren và b khung cơ b n của terpenoid ................. - 5 Hình 1.3. Công thức hóa học của m t số h p ch t th ng có trong tinh d u……- 7 - Hình 2.1. Lá Chanh .............................................................................................. - 23 Hình 2.2. Sơ đồ quy trình d kiến tách chiết tinh d u từ lá Chanh ...................... - 25 Hình 2.3. Sơ đồ bố trí thí nghi m xác định tỷ l muối bổ sung trong n ớc ngâm chiết ...................................................................................................................... - 26 Hình 2.4. Sơ đồ bố trí thí nghi m xác định tỷ l n ớc bổ sung ........................... - 28 Hình 2.5. Sơ đồ bố trí thí nghi m xác định th i gian ngâm nguyên li u ............. - 29 Hình 2.6. Sơ đồ bố trí thì nghi m xác định th i gian ch ng c t .......................... - 30 Hình 3.1. nh h ng của nồng đ muối NaCl trong n ớc ngâm, chiết tới thể tích tinh d u lá thu đ c .............................................................................................. - 33 - Hình 3.2. nh h ng của tỷ l n ớc/lá Chanh đến thể tích tinh d u thu đ Hình 3.3. nh h ng của th i gian ngâm mẫu đến thể tích tinh d u lá thu đ Hình 3.4. Tỷ l khối l ng tinh d u thu đ c ... - 35 c- 37 - c trong các th i gian ch ng c t khác nhau ...................................................................................................................... - 39 Hình 3.5. Quy trình hoàn thi n tách chiết tinh d u từ lá Chanh .......................... - 41 - -1- L IM Đ U Tinh d u thiên nhiên hi n nay là m t s n ph m khá thông d ng trên thị tr Tinh d u đ c ứng d ng phổ biến trong nhiều lĩnh v c nh th c ph m, d ng. c ph m, y học và m t số lĩnh v c khác… Hi n nay có r t nhiều ph ơng pháp tách chiết tinh d u từ th c vật, trong đó có ph ơng pháp ch ng c t lôi cuốn hơi n ớc, đây là ph ơng pháp đơn gi n, d th c hi n và cho hi u su t thu hồi tinh d u khá cao. Tinh d u Citrus đ phổ biến hi n nay trên thị tr c sử d ng khá ng do nó có mùi thơm d chịu, có tác d ng trị c m, gi m stress và thanh nhi t…Chanh thu c họ Citrus nh ng tính th i điểm này ch a có công trình nào nghiên cứu sâu về nó, đồng th i tận d ng nguồn nguyên li u rẻ tiền để s n xu t tinh d u có giá trị kinh tế cao. Đ c s đồng ý của Khoa Công Ngh Th c Ph m, d ới s h ớng dẫn của TS. Mai Thị Tuyết Nga, em đã th c hi n đề tài “Nghiên cứu tách chiết tinh dầu từ lá Chanh bằng ph ơng pháp ch ng cất lôi cuốn hơi n ớc”. M c đích nghiên cứu của đề tài là xây d ng quy trình công ngh thích h p cho vi c chiết xu t tinh d u từ lá Chanh bằng ph ơng pháp ch ng c t lôi cuốn hơi n ớc đồng th i đánh giá ch t l ng của tinh d u thu đ c. Kết qu nghiên cứu của đề tài có thể xem là cơ s khoa học ban đ u của vi c xây d ng quy trình s n xu t tinh d u từ lá Chanh trên quy mô công nghi p cũng nh cung c p nh ng dẫn li u khoa học về thành ph n hóa học và tính ch t lý-hóa cơ b n của tinh d u lá Chanh. Do kiến thức và kinh nghi m nghiên cứu còn h n chế cũng nh khó khăn về điều ki n th c nghi m và nguồn kinh phí nên mặc dù đã cố gắng song đề tài của em chắc chắn không tránh khỏi nh ng thiếu sót. R t mong đ c s chỉ b o của quý th y cô cũng nh s góp ý kiến từ các b n sinh viên để đề tài này đ c hoàn thi n hơn. -2- CH NG I. T NG QUAN 1.1. Gi i thi u chung về cây Chanh [8] Chanh ta hay Chanh gi y có tên khoa học: Citrus aurantifolia Swingle. Họ: Rutaceae. 1.1.1. Đặc đi m th c v t [8, 20] Chanh là m t loài cây nhỏ, cao từ 1m đến 3m. Thân có nhiều cành, có gai. Lá nhỏ hình trứng , có màu xanh l c dài từ 3cm đến 8cm, r ng từ 3cm đến 5cm mép lá hình răng c a hoặc trơn. Hoa có màu trắng mọc đơn đ c hoặc từng chùm từ 3 đến 10 hoa. Qu có đ ng kính từ 3cm đến 6cm có hình ovan. Vỏ qu có màu xanh, khi chín có thể chuyển màu vàng. Qu có múi, dịch qu có vị r t chua, h t có di p tử trắng. Trong vỏ và lá Chanh chứa nhiều tinh d u. Hình 1.1. Cây Chanh 1.1.2. Phân b và đặc đi m sinh thái, sinh tr ng [20] Cây Chanh Citrus aurantifolia Swingle có nguồn gốc từ miền bắc n Đ và vùng tiếp giáp với Myanma và phía bắc Malaysia, Trung Quốc. Hi n nay Chanh đ c trồng phổ biến trên thế giới đặc bi t là các n ớc có khí hậu nhi t đới. Về mặt sinh thái học cây Chanh cũng nh h u hết các loài trong họ Citrus đều không chịu đ c giá rét. Chúng a khí hậu nóng m, l ng m a hay l ng n ớc -3- t ới đủ lớn. Chanh đ c trồng nhiều trên các vùng đ t m, trên các vùng đ t th p hoặc trên các khu v c đồi núi cao hơn 1000m so với m c n ớc biển. Chanh r t nh y c m với vùng đ t l nh nh ng l i có sức chống chịu rét r t khỏe. Chanh có thể sinh tr ng trên các vùng đ t nghèo ch t dinh d ỡng và có sức chống chịu khỏa hơn m t số cây trong họ Citrus nh cam, quýt…Chanh là cây có tán lá r ng và không r ng lá theo mùa. Chúng ra hoa vào mùa xuân và t o qu trong m t th i gian ngắn sau đó, qu chín vào mùa thu hoặc đông. Chanh mọc từ h t th ng sinh tr ng khỏe hơn so với Chanh chiết từ cành của cây Chanh mẹ, nh ng với Chanh mọc từ h t thì th kết trái. Các chồi mọc từ r hoặc chồi v th t th ng trồng 5 năm mới ra hoa, ng có nhiều gai dài, nhọn. Hoa ng th ph n bằng côn trùng, đặc bi t là ong mật, chúng cũng có thể t th ph n song hi u qu không cao. Th i gian từ khi hoa n đến khi th ph n và cho qu thu ho ch kho ng từ 5 tháng đến 6 tháng. T i các tỉnh phía Bắc n ớc ta Chanh th ng ra hoa vào tháng 1 đến tháng 3 và cho trái thu ho ch từ tháng 6 đến tháng 12. Vi t Nam có khí hậu nhi t đới gió mùa nên r t thích h p cho cây Chanh sinh tr ng và phát triển. Nói chung Chanh trồng bằng h t cho trái chậm hơn so với chiết cành, n ớc ta có thói quen nhân giống chanh bằng bi n pháp chiết cành từ r t lâu đ i. Đây cũng là ph ơng pháp nhân giống phổ biến giới đặc bi t là các n ớc th nhiều n ớc trên thế vùng Đông Nam Á. Nh ng cây Chanh trồng bằng cành ng ra hoa vào năm thứ 2 nh ng để cho cây sinh tr ng khỏe ng i ta th ng ngắt hoa vào năm thứ 2 và để cây ra hoa vào năm thứ 3. Trồng Chanh thành từng v máng…Trong v n thu n lo i hoặc trồng ven ao, hồ, m ơng, n Chanh c n gi s ch cỏ, cắt bỏ bớt cành t o tán thông thoáng, lo i bỏ nh ng cây hoặc cành sâu b nh. V n Chanh c n có chế đ v sinh nghiêm ngặt và phun thuốc phòng trừ sâu b nh. Cây Chanh đ c trồng nhiều nguyên li u để ph c v con ng Chanh đ khắp các vùng trên c n ớc cung c p nguồn i trong các lĩnh v c th c ph m, y học, hóa học… c trồng nhiều và phổ biến trên khắp đ t n ớc: Các tỉnh phía Bắc nh : H i D ơng, Thái Bình, Hà N i, Nam Định… -4- Các tỉnh miền Trung: Khánh Hòa, Bình Định, Phú Yên… Các tỉnh miền Nam: Tiền Giang, Long An, TP Hồ Chí Minh… 1.1.3. Công d ng c a cây Chanh [8, 20] Cây Chanh trồng để l y trái là phổ biến, nh ng bên c nh đó các b phận khác của cây cũng có r t nhiều công d ng. R Chanh: thu hái quanh năm, r nhỏ dùng c , r to chỉ l y vỏ, r Chanh có vị đắng, tính ôn, có tác d ng trị ho, suy n, gi m s ng đau, ăn không tiêu, đ y hơi. Lá Chanh: chứa tinh d u, có vị cay, ngọt, tính ôn, có tác d ng trị ho, thanh nhi t, sát khu n. Lá Chanh dùng để n u n ớc xông ch a c m cúm, dùng làm gia vị trong nâu m t số món ăn. Qu Chanh: qu chanh có vị chua, ngọt, tính mát đ c dùng làm n ớc gi i khát, gia vị trong chế biến thức ăn. Vị chua và h ơng thơm h p dẫn của Chanh giúp ăn ngon mi ng và giúp tinh th n con ng i s ng khoái. Dịch Chanh có tác d ng thanh nhi t, chống viêm, l i tiểu, c m máu, ch a c m sốt, thiếu vitamin C, ngậm Chanh với n ớc muối có tác d ng chống ho, gi i r đ u…Dịch n ớc qu Chanh còn c dùng trong s n xu t axit citric, trong ngành công ngh th c ph m, tinh d u vỏ Chanh đ c ứng d ng nhiều trong y học, th c ph m… H t Chanh: chứa d u béo và ch t đắng lemonin. Có thể góp ph n ch a các b nh về ho, táo bón, rắn cắn… Hoa Chanh: hoa Chanh đ c sử d ng nhiều trong y học, có tác d ng long đ m, l i tiểu, gi i nhi t, trị các cơn đau co thắt và thuốc giúp ăn ngon mi ng, d tiêu hóa, an th n. Chính vì thế hoa Chanh đ c sử d ng để ch a các b nh đau đ u, c m cúm, ho, căng thẳng th n kinh. 1.2. T ng quan về tinh d u [2, 6, 8, 10, 16, 17] 1.2.1. Khái ni m về tinh d u Tinh d u là h n h p của các h p ch t h u cơ có đặc tính chung là d bay hơi, th ng có mùi thơm, có nguồn gốc chủ yếu từ m t số b phận của th c vật (nh h t, r , củ, vỏ cây, hoa, lá, qu , d u, nh a cây) hay đ ng vật (túi tinh d u), tinh d u có thể thu đ c bằng ph ơng pháp ch ng c t lôi cuốn theo hơi n ớc. Vai trò của -5- tinh d u đối với cây cỏ ch a đ c biết rõ, nh ng đáng chú ý là nh ng cây có tinh d u đều không có ancaloit và ng c l i. Từ đó ng i ta cho rằng tinh d u có vai trò nh là ch t th i để gi i đ c cho cây và góp ph n b o v cây cũng nh ancaloit. Tinh d u trong m i nguyên li u khác nhau thì cũng có nồng đ khác nhau. Đa số thành ph n chính của các lo i tinh d u đều là các h p ch t terpenoid đ c c u t o từ các đơn vị isopren (C5H8) nối với nhau theo quy tắc “đầu nối với đuôi”. Terpenoid đơn gi n nh t đ c c u t o từ 2 đơn vị isopren đ monoterpenoid. Nếu có nhiều hơn 2 đơn vị isopren thì đ c gọi là c gọi là sesquiterpenoid (ứng với 3 đơn vị isopren), diterpenoid (ứng với 4 đơn vị isopren), triterpenoid (ứng với 6 đơn vị isopren...). a. B khung terpenoid cơ b n b. Phân tử isopren Hình 1.2. C u trúc phân t isopren và bộ khung c b n c a terpenoid 1.2.2. Phân lo i các thành ph n có trong tinh d u Thành ph n tinh d u đ c phân lo i theo các cách sau: 1.2.1.1. Phân lo i theo hàm l ng [6] Theo cách phân lo i này các thành ph n trong tinh d u đ c chia làm 3 nhóm: - Thành phần chính: là thành ph n có hàm l ng trên 1%. Thành ph n chính là tiêu chu n chủ yếu để đánh giá ch t l ng tinh d u. - Thành phần phụ: là thành ph n có hàm l ng từ 0,1-1%. -6- - Thành phần vết: là thành ph n có hàm l ng không quá 0,1% trong toàn b tinh d u. 1.2.2.2. Phân lo i theo tính ch t v t lý [10] Tinh d u của m i loài th c vật là m t h n h p bao gồm hàng trăm h p ch t thu c các nhóm h u cơ khác nhau. Các h p ch t có trong tinh d u th ng đ c phân thành hai nhóm chính: - Nhóm thành phần dễ bay hơi: chiếm tới 90 – 95% tổng l ng tinh d u. - Nhóm còn lại: gồm các h p ch t ít bay hơi chỉ chiếm 1 – 10%. Tỷ l các thành ph n riêng lẻ có thể thay đổi r t lớn tùy theo giống cây trồng, điều ki n canh tác, mùa v và các b phận khác nhau của cây tuy nhiên số l ng của các thành ph n là không thay đổi trong ph m vi loài. 1.2.2.3. Phân lo i theo b n ch t hóa h c [16] Có nhiều cách phân lo i tinh d u theo b n ch t hóa học sau đây là các cách phân lo i. Các h p ch t trong tinh d u đ c chia thành các nhóm: - Monoterpen mạch hở (ví d : myrcen, ocimen). - Monoterpen mạch vòng (ví d : p-cymen, pinen, sabinen). - Monoterpen mạch hở bị oxy hóa (nh farnesol, linalool, neral). - Monoterpen mạch vòng bị oxy hóa (nh terpineol, geraniol). - Sesquiterpen mạch hở (ví d : farnesen). - Sesquiterpen mạch vòng (ví d : copaen, humulen). - Sesquiterpen mạch hở bị oxy hóa (nh nerolidol). - Sesquiterpen mạch vòng bị oxy hóa (nh nootkaton, spathulenol). - Các hợp chất thơm (ví d : indol). - Các hydrocarbon mạch dài (nh tetradecanal, dodecanal). -7- Hình 1.3. Công th c hóa h c c a một s h p ch t th ng có trong tinh d u -8- 1.2.3. Tính ch t v t lý và hóa h c c a tinh d u [6, 16] 1.2.3.1. Tính ch t v t lý Để xác định tính ch t vật lý của tinh d u, thông th ng ng i ta tiến hành xác định các chỉ số nh tỷ trọng, chiết su t, tỷ l hòa tan trong cồn 90O 25OC, nhi t đ sôi, năng su t quay c c, màu sắc. H u hết tỷ trọng của các lo i tinh d u th ng nhỏ hơn 1, do vậy chúng th nhẹ hơn n ớc. Tuy nhiên, cũng có m t vài tinh d u có khối l ng ng riêng lớn hơn n ớc (nh tinh d u quế, tinh d u đinh h ơng…). Tinh d u không tan hoặc r t ít tan trong n ớc nh ng chúng hòa tan tốt trong đa số các dung môi h u cơ nh eter, cồn...Mặc dù thành ph n hóa học của m i lo i tinh d u là khác nhau, nh ng nhìn chung chúng có nhi t đ sôi kho ng 100OC – 200OC, d bay hơi và có mùi thơm. Về màu sắc, tinh d u th ng không màu hoặc có màu vàng nh t. M t số ít tinh d u có màu (ví d : tinh d u ng i cứu có màu xanh lơ, tinh d u quế có màu nâu sẫm) là do s có mặt của các h p ch t có màu đ c lôi kéo theo tinh d u trong quá trình chiết xu t (ví d : màu xanh do có chlorophyll, màu vàng do có carotenoid,…). Còn mùi và vị của tinh d u chủ yếu gây ra do các c u tử bị oxy hóa. 1.2.3.2. Tính ch t hóa h c Các thành ph n trong tinh d u là các h p ch t terpenoid (tức các hydrocarbon không no) nên chúng d bị thủy phân (nh t là ánh sáng thành các h p ch t khác. Vì vậy, ng nhi t đ cao) và bị phân hủy b i i ta th ng b o qu n tinh d u trong nh ng lọ sẫm màu, có mi ng nhỏ và đậy nút kỹ. 1.2.4. Vai trò c a tinh d u trong cuộc s ng th c v t [18] V n đề của vai trò tinh d u trong đ i sống của cây đã đ c đề cập tới r t nhiều trong các công trình nghiên cứu. Vai trò của tinh d u c thể nh sau: Theo Ph. X. Tanaxienco, 1985: - B o v cây khỏi tác đ ng của sâu b nh. - Che phủ các vết th ơng từ cây g . - Ngăn chặn các b nh do n m. -9- - Biến đổi sức căng bề mặt của n ớc trong cây, thúc đ y s vận chuyển n ớc, tăng hi u qu của các ph n ứng enzim. Theo Charabot cho rằng tinh d u đóng vai trò nh các ch t d tr trong cây, nó có kh năng vận chuyển đến các ph n khác nhau của cây, t i đây tinh d u đ sử d ng nh m t nguồn năng l c ng hay t o thành các s n ph m mới có c u trúc g n với nó. Theo quan điểm của Tschirch (1925) trong đ i sống của cây, tinh d u gi vai trò quan trọng (tuy nhiên, theo tác gi ch a thể biết rõ đó là vai trò gì) và vì vậy không nên xếp tinh d u vào nhóm các ch t tiết m t cách tuy t đối. Khác với Charabot, Tschirch cho rằng đôi khi tinh d u đ c “l u gi l i” trong các bể chứa tinh d u và không tham gia vào các ph n ứng tiếp theo. Theo Coxtrisep X. P. (1937) cho rằng tinh d u có thể đ c xếp vào 2 nhóm chức năng: - Nhóm các tinh d u có chức năng sinh lý đ sinh tr c cây sử d ng trong quá trình ng. - Nhóm các tinh d u không có chức năng sinh lý, không đ chúng đơn thu n chỉ là các ch t tiết của cơ thể và đ c cây sử d ng, c tích lũy trong các bể chứa tinh d u. Nh vậy, theo quan điểm này, các thành ph n của tinh d u đ c tích lũy trong tuyến tiết không có vai trò sinh lý trong ho t đ ng sống của cây. Trong khi đó theo quan điểm thông th ng, tinh d u th c vật chính là s n ph m của quá trình tổng h p và tích lũy do các cơ quan tiết đ m nhi m. Nh ng năm sau này, khi dùng carbon đánh d u để nghiên cứu quá trình chuyển hóa tinh d u trong cơ thể sống, Mutxtiatse (1985) đã chứng minh rằng, các thành ph n tinh d u đ c tích lũy trong tuyến tiết không ph i là các ch t tiết cố định mà còn tham gia tích c c vào quá trình trao đổi ch t của cây; do vậy thành ph n hóa học của tinh d u trong cây luôn luôn đ c đổi mới. Nh ng năm g n đây, vai trò sinh lý của tinh d u trong đ i sống th c vật đ c - 10 - thống nh t trong h u hết các tài li u đã công bố. Tuy nhiên, chức năng c thể của từng h p ch t còn ph i đ c nghiên cứu sâu hơn. Qua các bằng chứng th c nghi m, có thể khẳng định chắc chắn rằng, nhiều thành ph n hóa học của tinh d u, ví d m t số acid có phân tử l ng th p, r u, các aldehid m ch vòng…là nh ng nguyên li u kh i đ u để tổng h p hàng lo t các ch t có ho t tính sinh học. Trong thành ph n của tinh d u, có thể gặp hàng lo t các ch t kh i nguyên nói trên: các acid h u cơ th acid isovalerianic …và các r ng gặp gồm: acid acetic, acid valerianic, u t ơng ứng với chúng; ngoài ra còn th ng gặp các aldehid, các ester, m t số terpenoid nh geraniol, linalool, pharnesol, nerolydol… Đó là nh ng h p ch t liên quan tới nhiều kiểu c u trúc hóa học khác nhau và tham gia vào các h thống đồng hóa khác nhau. Trong thành ph n tinh d u còn th ng th y các h p ch t có nhân thơm nh aneton, pheniletilnol, benzaldehid, vanilin, thậm chí c các h p ch t có chứa nitơ và l u huỳnh. Vì vậy không thể lý gi i vai trò của tinh d u m t cách chung chung hoặc nhìn nhận v n đề chỉ trong m t vài gi thuyết c thể nào đó. Để đánh giá chính xác vai trò của tinh d u trong ho t đ ng sống cây, c n ph i tiến hành nghiên cứu từng thành ph n riêng lẻ của tinh d u hoặc các h p ch t có c u trúc g n nhau. Hi n nay, các bằng chứng xác đáng chủ yếu tập trung vào s tham gia của các thành ph n tinh d u trong quá trình trao đổi ch t, có nghĩa là tinh d u tham gia vào các quá trình sinh lý hóa bên trong tế bào. Và nhiều kết qu nghiên cứu g n đây đã chứng minh rằng, m t số d ng terpenoid của tinh d u nh các geraniol, linalool, farnesol …th ng có mặt trong h u hết các cơ thể sống t t c các mức đ tiến hóa khác nhau, từ các vi sinh vật, các loài th c vật bậc th p, th c vật bậc cao, đến c đ ng vật cũng nh con ng i. Các terpen đ c hình thành từ 2,3 hoặc nhiều phân tử isopren (C5H6) và isopren l i là m t trong nh ng h p ch t cơ s để t o thành các carotenoid, các steroid và cao su. Các kết qu nghiên cứu tiếp theo đã xác nhận rằng, quá trình sinh tổng h p trong mọi cơ thể th c vật đều bắt nguồn từ h p ch t ban đ u là acid acetic qua các s n ph m trung gian là acid mevalonic, isopentenil pirophosphat đến geranil và farnesil phosphat. Bằng th c nghi m, ng i ta đã - 11 - chứng minh đ c các chu i carbon trong các phân tử geraniol, linalool, farnesol và nerolidol là nh ng s n ph m trung gian chủ yếu trong quá trình sinh tổng h p các terpenoid có ho t tính sinh học nh các phyton, hocmon steroid, acid mật, các vitamin D, vitamin K, vitamin E, các carotenoid, các ch t kích thích sinh tr thu c nhóm giberilin…M t số h p ch t th ng ng gặp trong thành ph n của tinh d u nh linalool, farnesol, nerolidol…luôn có mặt trong h u hết các ho t đ ng sống của cây. 1.2.5. Sinh t ng h p tinh d u trong c th th c v t [18] Hi n tồn t i hai gi thuyết về quá trình tổng h p và tích lũy tinh d u: - M t số tác gi cho rằng tinh d u đ c tổng h p các tế bào không ph thu c c u trúc tiết và chuyển d n vào tuyến tiết. Theo quan điểm này, c u trúc tiết đ c coi nh cơ quan đ m nhận vai trò tích lũy s n ph m. Cơ s của gi thuyết trên chủ yếu d a trên các kết qu quan sát th y s có mặt của m t số giọt tinh d u và m t số men tham gia vào quá trình tổng h p tinh d u các tế bào nằm ngoài tuyến tiết. Liên quan tới gi thuyết nói trên, nhiều nhà khoa học đã chứng minh mối liên quan tr c tiếp gi a tinh d u với các h p ch t h u cơ khác trong mô th c vật: lignin, glucosid … - Nh ng năm sau này, với các ph ơng ti n nghiên cứu hi n đ i, h u hết các tác gi đã thừa nhận rằng, c u trúc tiết là cơ quan chuyên hóa làm nhi m v tổng h p và tích lũy tinh d u. Theo quan điểm này, các tế bào tiết (nằm trong thành ph n c u trúc tiết) làm nhi m v tổng h p tinh d u, và theo m t cơ chế nào đó, tinh d u đ vận chuyển, tập trung c c u trúc chuyên bi t gọi là khoang chứa tinh d u. Bằng chứng của gi thuyết này đ c các tác gi nêu ra b i s có mặt đ y đủ t t c các h men tham gia tổng h p tinh d u trong các tế bào của c u trúc tiết. Cho đến nay h u nh không có nhà nghiên cứu nào nghi ng gi thuyết này, tuy nhiên không ít v n đề liên quan còn ch a đ c sáng tỏ hoàn toàn. Tr ớc hết, khi thừa nhận vai trò sinh học của tinh d u trong đ i sống th c vật, đồng th i cũng thừa nhận có s vận chuyển tinh d u từ trong c u trúc tiết ra các mô xung quanh để tham gia vào các quá trình chuyển hóa, vậy t i sao không có s vận chuyển ng c l i? - 12 - Nhiều năm tr l i đây, h u hết các nhà nghiên cứu theo h ớng này đều tập trung làm sáng tỏ s định khu của các ph n ứng. V n đề d thừa nhận là s tổng h p tinh d u là m t quá trình bao gồm hàng lo t các ph n ứng hóa học. Tùy theo mức đ phức t p của c u trúc, m i h p ch t có thể ph i tr i qua nhiều ph n ứng hóa học khác nhau. M i ph n ứng c n m t h thống men xác định, vì vậy nghiên cứu s có mặt các cơ quan khác nhau có thể là cơ s để nghiên cứu s của các h men c thể định khu của các ph n ứng. Cho đến nay, vẫn tồn t i hai quan điểm về s định khu của các ph n ứng tổng h p: - Đa số các tác gi khi nghiên cứu quá trình sinh tổng h p tinh d u đã cho rằng m i h p ch t đ c tổng h p m t cơ quan nh t định. Điều đó có nghĩa là m i cơ quan tử có thể bao gồm m t h thống men đ m b o cho m t lo t ph n ứng x y ra. - M t số tác gi khác l i đề xu t gi thuyết “dây chuyền ph n ứng”. Theo quan điểm này, m i h p ch t tr ớc khi đ qua các ph n ứng c đ a vào tích lũy trong khoang chứa c n ph i nhiều cơ quan tử khác nhau. Gi thuyết này d a trên s có mặt các cơ quan khác nhau. Từ nh ng số li u trên, các nhà r t h n chế các h men nghiên cứu cho rằng m i cơ quan tử chỉ ph trách m t hoặc m t số ít các ph n ứng hóa học xác định và quá trình tổng h p các h p ch t x y ra theo m t dây chuyền liên t c từ cơ quan tử này sang m t cơ quan tử khác. Mặc dù các v n đề đ c đặt ra còn có nhiều b t đồng, song nh ng nghiên cứu đều khẳng định rằng, t t c các ph n ứng tổng h p đều x y ra trên bề mặt của màng các cơ quan tử và tế bào. Đồng th i cũng thống nh t rằng, h thống ống n i bào có nhi m v thu hồi và vận chuyển các h p ch t tinh d u tới khoang chứa. m i cơ quan của th c vật, trong các giai đo n phát triển khác nhau, các quá trình tổng h p và biến đổi của tinh d u x y ra không nh nhau. Điều này gi i thích s khác bi t về hàm l cây hoặc ng và thành ph n tinh d u trong các cơ quan của cùng m t các giai đo n sinh tr ng khác nhau trong quá trình phát sinh cá thể. Quá trình tổng h p tinh d u đ c điều khiển chặt chẽ b i h thống gen, tuy nhiên ho t hóa các tổ h p gen l i có mối liên quan khá chặt chẽ với điều ki n ngo i