Tài liệu Nghiên cứu chiết tách hợp chất tannin từ vỏ cây thông caribe và ứng dụng làm chất ức chế ăn mòn kim loại

MỞ ĐẦU 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Chống ăn mòn kim loại là một lĩnh vực thu hút sự quan tâm của hầu hết mọi quốc gia trên thế giới, đặc biệt là các quốc gia có nền công nghiệp phát triển. Theo đánh giá hàng năm của cơ quan phát triển Liên Hiệp Quốc (UNDP), ăn mòn kim loại làm tổn thất khá lớn đối với nền kinh tế quốc dân và chiếm tới 3% tổng sản phẩm quốc gia (GNP). Có nhiều phương pháp để chống ăn mòn kim loại, trong đó việc sử dụng các chất ức chế như cromat, photphat, nitrit, …cũng đã mang lại hiệu quả đáng kể. Tuy nhiên, các chất ức chế này thường gây ô nhiễm môi trường. Vì vậy, công nghệ chống ăn mòn mới hướng đến việc sử dụng các chất ức chế sạch, thân thiện với môi trường đang được các nhà khoa học chú trọng. Trên thế giới, người ta biết đến tanin là một hợp chất polyphenol có nhiều ứng dụng đặc biệt: làm dược phẩm, dùng trong công nghệ thuộc da, làm bền màu, làm chất ức chế ăn mòn kim loại … Nhà máy tanin DITECO ở Chile hiện đang sản xuất tanin từ vỏ cây thông. Các nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng các giải pháp tanin có thể được sử dụng như chống các chất ăn mòn với chi phí ít hơn nhiều, khối lượng lớn vỏ thông bị thải loại từ quy trình thai thác gỗ thông (vỏ chứa 15% tanin), có thể được sử dụng để sản xuất tanin thương mại. Một loạt các sản phẩm sản xuất từ tanin đã được phát triển và cấp bằng sáng chế tại Chile và Brazil. Hiện nay ở nước ta, thông Caribe được chọn trồng rừng kinh tế với diện tích lớn ở vùng Bắc Trung Bộ, Nam Trung Bộ, Đông Nam Bộ, Tây Nguyên và đang được khai thác khá hiệu quả. Thông Caribe là một loại cây lá kim nhiệt đới, có khả năng thích nghi ở vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa như ở nước ta, đặc biệt nó có thể sinh trưởng trên đất chua (pH 4,5-5,5) và tầng đất mỏng mà bạch đàn và keo lai không thể phát triển được. Các nhà khoa học đã khẳng định: thông Caribe là một loại cây lấy gỗ lớn với nhiều lợi ích kinh tế. Vì thế, ở nước ta thông Caribe liên tục được mua giống từ Australia và tiến hành nhân giống vô tính để nhân rộng. Tuy nhiên, sau khi khai thác các bộ phận hữu dụng (gỗ, nhựa), còn lại một lượng rất lớn tanin trong vỏ thông bị thải loại hoang phí, vì vậy việc khai thác thêm ứng dụng, nhằm nâng cao giá trị của cây thông Caribe và góp phần giải quyết vấn đề chất ức chế ăn mòn kim loại thân thiện với môi trường có ý nghĩa thực tiễn cao. Vì thế, chúng tôi chọn đề tài "Nghiên cứu chiết tách hợp chất tanin từ vỏ cây thông Caribe và ứng dụng làm chất ức chế ăn mòn kim loại” với nhiệm vụ: - Đánh giá khả năng tách tanin từ vỏ cây thông Caribe. - Ứng dụng tanin làm chất ức chế ăn mòn kim loại. 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Đối tượng: Cây thông Caribe trên đèo Hải Vân thuộc địa phận Hòa Khánh Bắc – Liên Chiểu- Đà nẵng. Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu quy trình chiết tách tanin bằng các dung môi khác nhau; khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết tách và khảo sát khả năng ức chế ăn mòn kim loại trong môi trường NaCl 3,5%; HCl. 3. MỤC ĐÍCH VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU - Xây dựng qui trình chiết tách và nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết tách tanin của vỏ cây thông Caribe. - Nghiên cứu ứng dụng tanin của vỏ cây thông Caribe làm chất ức chế ăn mòn kim loại và làm lớp lót cho màng sơn. 4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 4.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết Tổng quan các phương pháp nghiên cứu các đặc điểm sinh thái học của cây thông Caribe, phân loại, tính chất lý hóa học và ứng dụng của tanin, các phương pháp chiết tách hợp chất hữu cơ, các phương pháp phân tích cấu trúc hợp chất hữu cơ, sự ăn mòn và bảo vệ kim loại, phương pháp chụp SEM… 4.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm - Phương pháp phân tích định tính: xác định màu sắc, hương vị, trạng thái, … của dịch chiết và sản phẩm tanin; phân loại tanin có trong dịch chiết. - Phương pháp phân hủy mẫu phân tích để xác định độ ẩm, hàm lượng chất hữu cơ. - Phương pháp chiết bằng dung môi có độ phân cực phù hợp để thu tanin và khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết. - Phương pháp phân tích định lượng xác định hàm lượng tanin (phương pháp Lowenthal). - Phương pháp phổ IR xác định sự có mặt một số nhóm chức đặt trưng của tanin. - Phương pháp phổ HPLC/MS xác định thành phần hóa học của sản phẩm tanin rắn. - Phương pháp xác định dòng ăn mòn. - Phương pháp chụp SEM xác định bề mặt mẫu thép CT3. - Phương pháp xử lí số liệu. 5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 5.1. Ý nghĩa khoa học - Xác định các điều kiện tối ưu của quá trình tách chiết tanin từ vỏ cây thông Caribe. - Khảo sát ứng dụng chống ăn mòn kim loại của sản phẩm tanin thu được. 5.2. Ý nghĩa thực tiễn - Tìm hiểu các ứng dụng quan trọng của tanin. - Nâng cao giá trị sử dụng của cây thông Caribe trong đời sống. 6. CẤU TRÚC LUẬN VĂN Mở đầu: 3 trang (từ trang 1đến trang 3) Chương 1: Tổng quan lý thuyết: 41 trang ( từ trang 4 đến trang 44) Chương 2: Nội dung và phương pháp nghiên cứu: 9 trang (từ trang 45 đến trang 53) Chương 3: Kết quả và thảo luận: 37 trang (từ trang 54 đến trang 90) Kết luận và kiến nghị: 2 trang (trang 91, 92) Tài liệu tham khảo: 3 trang (trang 93,94,95) CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1. TỔNG QUAN VỀ TANIN [5], 8], [9], [10], [15], [16], [18], [19], [20], [21], [27], [28] 1.1.1. Khái niệm Từ “tanin” được dùng đầu tiên vào năm 1976 để chỉ những chất có mặt trong dịch chiết thực vật có khả năng kết hợp với protein của da sống động vật làm cho da biến thành da thuộc không thối và bền. Do đó, tanin được định nghĩa là những hợp chất polyphenol có trong thực vật, có vị chát được phát hiện với “thí nghiệm thuộc da” và được định lượng dựa vào mức độ hấp phụ trên bột da sống chuẩn. Định nghĩa này không bao gồm những phenol đơn giản hay gặp cùng với tanin như acid gallic, các chất catechin, acid chlorogenic... mặc dù những chất này ở những điều kiện nhất định có thể cho kết tủa với gelatin và một phần nào bị giữ trên bột da sống. Chúng được gọi là pseudotanin. Phân tử lượng tanin phần lớn nằm trong khoảng 500 – 5.000 đvc Khi đun chảy tanin trong môi trường kiềm thường thu được những chất sau: OH OH OH OH OH HO OH OH OH OH COOH Pyrocatechin Axitpyrocatechic OH COOH Pyrogallol Acid gallic HO OH Phloroglucin Tanin có trong vỏ, trong gỗ, trong lá và trong quả của những cây như sồi, sú, vẹt, thông, đước, chè,…Đặc biệt một số tanin lại được tạo thành do bệnh lý khi một vài loại sâu chích vào cây để đẻ trứng tạo nên “Ngũ bội tử”. Một số loại ngũ bội tử chứa đến 50% – 70% tanin. 1.1.2 Phân loại Hóa học của tanin rất phức tạp và không đồng nhất. tanin có thể chia làm 2 loại chính: tanin thủy phân được hay còn gọi tanin pyrogallic và tanin ngưng tụ hay còn gọi là tanin pyrocatechic. 1.1.2.1. Tanin pyrogallic Tanin pyrogallic là những este của gluxit, thường là glucozơ với một hay nhiều axit trihiđroxibenzencacboxylic. Khi thủy phân bằng acid hoặc bằng enzym tanase thì giải phóng ra phần đường thường là glucose, đôi khi gặp đường đặc biệt, ví dụ đường hamamelose. Phần không phải đường là các acid. Acid hay gặp là acid gallic. Các acid gallic nối với nhau theo dây nối depsid để tạo thành acid digallic, trigallic. Ngoài acid gallic người ta còn gặp các acid khác ví dụ acid ellagic, acid luteolic, dạng mở 2 vòng lacton của acid elagic, acid chebulic. Phần đường và phần không phải đường nối với nhau qua dây nối ester nên người ta coi loại này là những pseudoglycosid. Đặc điểm chính của loại tanin này:  Khi cất khô ở 1800C – 2000C thì thu được pyrogallol là chủ yếu.  Cho kết tủa bông với chì axetat 10%.  Cho kết tủa màu xanh đen với muối sắt (III).  Thường dễ tan trong nước. Axit galic Galoyl este β-1,2,3,4,6-pentagaloyl-O-D-glucozơ β- 1,2,2,3,6-pentagaloyl-O-D-glucozơ Naringenin Eriodictyol G O G OH O O O HO G OH O O G OH O G β– 1,2,2,3,6 – pentagaloyl – O – D - glucose G là este của acid gallic Hình 1.1 Một số loại polyphenol thuộc nhóm tanin pyrogallic 1.1.2.2. Tanin pyrocatechic Tanin nhóm này được tạo thành do sự ngưng tụ từ các đơn vị flavan-3-ol hoặc flavan 3,4-diol. Dưới tác dụng của axit hoặc enzim thì không bị thủy phân mà tạo thành chất đỏ tanin hay phlobaphen. Phalobaphen ít tan trong nước là sản phẩm của sự trùng hợp kèm theo oxi hóa, do đó tanin pyrocatechic còn được gọi là phlobatanin. Đặc điểm chủ yếu của loại tanin này là:  Khi cất khô cho pyrocatechin là chủ yếu.  Cho kết tủa màu xanh đậm với muối sắt ba.  Cho kết tủa bông với nước brom.  Khó tan trong nước hơn pyrogallic. Catechin (C) Epicatechin (EC) B-1 Epicatechin-(4β->8)-epicatechin B-2Epicatechin-(4β->8)-catechin Hình 1.2. Một số loại polyphenol thuộc nhóm tanin pyrocatechic. 1.1.3. Tính chất và định tính tanin Tanin có vị chát, làm săn da, tan được trong nước, kiềm loãng, cồn, glyxerol và axeton. - Thí nghiệm thuộc da của tanin: Lấy một miếng da sống chế sẵn ngâm vào dung dịch HCl 2% rồi rửa với nước cất, sau đó thả vào dung dịch tanin trong vòng 5 phút. Rửa lại với nước cất rồi nhúng vào dung dịch sắt (III) sunfat 1%. Miếng da sẽ chuyển sang màu nâu hoặc nâu đen. - Kết tủa với gelatin: Dung dịch tanin 0,5-1% khi thêm vào dung dịch gelatin 1% có chứa 10% NaCl thì sẽ có kết tủa. - Kết tủa với alkaloid: tanin tạo kết tủa với các alkaloid hoặc một số dẫn chất hữu cơ có chứa nitơ khác như hexamethylen tetramin, dibazol… - Kết tủa với muối kim loại: tanin cho kết tủa với các muối kim loại nặng như chì, thủy ngân, kẽm, sắt. - Phản ứng Stiasny (để phân biệt 2 loại tanin): Lấy 50ml dung dịch tanin, thêm 10ml formol và 5ml HCl đun nóng trong vòng 10 phút. tanin pyrogallic không kết tủa còn tanin pyrocatechic thì cho kết tủa đỏ gạch. Nếu trong dung dịch có cả 2 loại tanin thì sau khi lọc kết tủa, cho vào dịch lọc CH3COONa rồi thêm muối sắt (III), nếu có mặt tanin pyrogallic thì sẽ có kết tủa xanh đen. - Tanin bị oxi hóa hoàn toàn dưới tác dụng của KMnO4 hoặc hỗn hợp cromic trong môi trường axit. 1.1.4. Công dụng của tanin Ở trong cây, tanin tham gia vào quá trình trao đổi chất, các quá trình oxi hóa khử, là những chất đa phenol, tanin có khả năng kháng khuẩn nên có vai trò bảo vệ cho cây. Tanin là một hợp chất có khá nhiều ứng dụng trong điều trị: - Do có tính tạo tủa với protein, khi tiếp xúc với niêm mạc, tổ chức da bị tổn thương hay vết loét,… tanin sẽ tạo một màng mỏng, làm máu đông lại, ngừng chảy nên ứng dụng làm thuốc đông máu và thuốc săn se da. - Tanin có tính kháng khuẩn, kháng virus, được dùng trong điều trị các bệnh viêm ruột, tiêu chảy mà búp Ổi, búp Sim, vỏ Ổi và vỏ Măng cụt là những dược liệu tiêu biểu đã được dân gian sử dụng. - Tanin dùng làm thuốc chữa bỏng, làm tiêu độc vì tanin có thể kết hợp với các độc tố do vi khuẩn tiết ra, cũng như với các chất độc khác như muối bạc, muối thủy ngân, muối chì, kẽm….Tanin tạo kết tủa với các alcaloid và các muối kim loại nặng này nên làm giảm sự hấp thu của những chất này trong ruột, vì vậy được ứng dụng để giải độc trong những trường hợp ngộ độc alcaloid và kim loại nặng. Cũng vì lý do này, không nên uống thuốc với nước trà. - Trong bào chế hiện đại, tanin được tinh chế rồi bào chế thành những chế phẩm như dung dịch có nồng độ 1-2% hoặc thuốt bột, thuốc mỡ dùng ngoài 1020%. - Tanin có ứng dụng quan trọng trong công nghệ thuộc da, làm cho da biến thành da thuộc không thối và bền, làm chất cầm màu trong nhuộm vải bông. Sở dĩ tanin được dùng thuộc da là do cấu trúc hoá học của tanin có nhiều nhóm OH phenol tạo được nhiều dây nối hydro với các mạch polypeptid của protein trong da. Phân tử tanin càng lớn thì sự kết hợp này càng chặt chẽ. 1.1.5. Tình hình nghiên cứu và sử dụng tanin hiện nay 1.1.5.1 Trên thế giới Các sản phẩm Tannin riche, Tannin riche Extra, Quer Tannin được sản xuất với sản lương lớn ở các nước Châu Âu để tăng hương, vị cho rượu và bảo quản rượu nho. Giá trị của các hợp chất tanin chiết xuất từ thực vật liên tục được nghiên cứu. - Gần đây, khi nghiên cứu về dược tính của chè xanh, các nhà khoa học đã tin rằng các chất chống oxi hóa giữ vai trò chủ đạo. Chất chống oxi hóa trong chè là polyphenol có hiệu lực gấp 100 lần vitamin C, gấp 25 lần vitamin E (theo kết quả nghiên cứu của Bác sĩ Weisburger). - Tanin chiết xuất từ vỏ và hạt lựu có tác dụng làm da mịn màng. Những nghiên cứu gần đây về các vấn đề ứng dụng khác của tanin được các nhà khoa học quan tâm: - Sản xuất keo-formaldehyde cho gỗ dán nội thất từ bột bắp-tanin - Tanin chất kết dính cho gỗ ép. (Theo ‘The Journal of Adhesion Science and Technology, 2006, Volume 20, Number 8, Page 829-846’) - Đánh giá khả năng phản ứng của formaldehyde và tanin tạo chất kết dính bằng sắc ký khí. - Chất kết dính sinh học liên kết gỗ từ tanin. (Theo ‘The European Journal of Wood and Wood Products Volume 52, Number 5, Page 311-315 ’) Nhà máy tanin DITECO ở Chile hiện đang sản xuất tanin từ vỏ cây thông. Các nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng các giải pháp tanin có thể được sử dụng như chất chống ăn mòn kim loại với chi phí ít hơn nhiều, khối lượng lớn vỏ thông bị thải loại từ quy trình thai thác gỗ thông (vỏ chứa 15% tanin) có thể được sử dụng để sản xuất tanin thương mại. Một loạt các sản phẩm sản xuất từ tanin đã được phát triển và cấp bằng sáng chế tại Chile và Brazil, bao gồm:  Sản phẩm chống ăn mòn mồi - được bán dưới tên thương hiệu Nox-Primer, sản phẩm này xử lý gỉ bề mặt thép trước khi sơn. Một polymer trong thành phần của Nox-Primer tạo ra một lớp bảo vệ mà trên thực tế có thể gấp đôi tuổi thọ của sơn truyền thống.  Keo dán gỗ - chiết xuất tanin được thêm vào chất kết dính sử dụng để dán gỗ trong sản xuất vật liệu đóng tàu.  Chất ức chế ăn mòn- tanin là dầu khoáng addedto để bảo vệ thép cán nguội khỏi ăn mòn trong quá trình vận chuyển và lưu trữ. Ở Việt Nam Hiện nay tiềm năng khai thác tanin rất lớn nhưng việc nghiên cứu và hiệu quả sử dụng vẫn chưa cao. Trong thời gian gần đây, một số nhà khoa học đã bước đầu nghiên cứu và thử tác dụng chống oxi hóa của polyphenol từ cây chè. Ngoài việc làm thuốc chữa bệnh và các chất phụ gia có giá trị cao trong công nghiệp thực phẩm, tanin cũng cần được nghiên cứu để sử dụng có hiệu quả hơn trong công nghiệp thuộc da và chống ăn mòn kim loại. 1.1.6. Những thực vật chứa nhiều tanin Tanin phân bố rộng rãi trong thiên nhiên. Các loài keo (acacia) khác nhau có hàm lượng tanin khác nhau. Loài có hàm lượng tanin lớn nhất là keo đen (acacia mearsi) có tới 40 – 43% tanin, loài acacia cepebricta có hàm lượng tanin từ 15 – 20%. Cây sồi chứa khoảng từ 7 đến 10% tanin. Bạch đàn: vỏ bạch đàn vùng Biển Đen chứa khoảng 10 – 12%. Cây chè cũng có hàm lượng tanin khá lớn: lá chè chứa khoảng 20% tanin. Nhìn chung, tanin có nhiều trong thực vật 2 lá mầm như: Loài thông (Rubiaceae), sến (Sapotaceae), cỏ roi ngựa (Verbennaceae), họ cúc, hoa mõm chó (Scrophulariaceae), trúc đào (Apocynaceae), khoai lang (Convolvulaceae), hoa môi (Labiatea), thầu dầu (Ecephorbiaceae), đậu (Leguminoseae), trôm (Sterculiaceae), đào lộn hột (Anacardiaceae),chùm ớt (Bignoniaceae) và oro (Acanthaceae); dẻ (Fagaceae), thông Caribe (pinus caribaea),, …. Đặc biệt, có một số tanin được tạo thành do thực vật bị một bệnh lý nào đó, như vị thuốc Ngũ bội tử là những túi được hình thành do nhộng của con sâu ngũ bội tử gây ra trên cành và cuống lá của cây Muối (Rhus semialata, thuộc họ Anacardiaceae). Hàm lượng tanin trong dược liệu thường khá cao, chiếm từ 6-35%, đặc biệt trong Ngũ bội tử có thể lên đến 50-70%. Ở trong cây, tanin tham gia vào quá trình trao đổi chất và oxy hoá khử, đồng thời nhờ có nhiều nhóm phenol nên tanin có tính kháng khuẩn, bảo vệ cây trước những tác nhân gây bệnh từ bên ngoài. 1.2. TỔNG QUAN VỀ THỰC VẬT [29], [30], [31], [32], [33] 1.2.1 Sơ lược họ Thông Họ Thông (danh pháp khoa học: Pinaceae), là một họ trong bộ Thông (Pinales), lớp Thông (Pinopsida), ngành Thông (Pinophyta) bao gồm nhiều loài thực vật có quả nón với giá trị thương mại quan trọng như tuyết tùng, linh sam, thiết sam, thông rụng lá, thông và vân sam. Họ này bao gồm những cây thân gỗ, thân có nhựa thơm, tán thường hình tháp. Nó là họ lớn nhất trong bộ này nếu tính theo sự đa dạng về loài, với khoảng 220-250 loài (phụ thuộc vào quan điểm phân loại học) trong 11 chi, và là họ lớn thứ hai sau họ Hoàng đàn (Cupressaceae) về khu vực phân bổ địa lý. Đặc điểm Chúng là các loại cây thân gỗ (hiếm khi thấy dạng cây bụi) cao từ 2 đến 100 m, chủ yếu là thường xanh (ngoại trừ hai chi Larix và Pseudolarix là cây sớm rụng lá), có chứa nhựa thơm, các nón đơn tính cùng gốc, với các cành mọc đối hay theo vòng xoắn và các lá hình kim hay hình dải hoặc hình vẩy sắp xếp theo đường xoắn ốc hay mọc cụm trên đầu cành ngắn. Các nón cái thường lớn và có dạng gỗ, dài 2-60 cm, với nhiều vảy (lá) bắc sắp xếp xoắn ốc và trên mỗi vảy bắc có hai hạt có cánh mỏng. Nón cái gồm nhiều lá noãn xếp xoắn ốc, mỗi lá noãn mang 2 noãn đảo, lá noãn không dính liền với lá bắc. Các nón đực thường có dạng hình trụ tròn và nhỏ, dài 0,5-6 cm và rụng sớm sau khi thụ phấn. Nhị nhiều xếp xoắn ốc, mỗi nhị mang 2 bao phấn. Các phấn hoa được phân tán nhờ gió. Các hạt được phân tán chủ yếu nhờ gió, tuy nhiên ở một số loài thì các hạt lớn với cánh suy giảm được chim chóc phân tán.Các phôi là dạng đa lá mầm, với 3-24 lá mầm. Quả nón phát triển trong 1-2 năm, rồi hóa gỗ. Phân bổ Được tìm thấy phần lớn ở Bắc bán cầu với phần lớn các loài trong khu vực ôn đới nhưng cũng tìm thấy ở khu vực nhiệt đới và hàn đới. Chỉ có một loài có khu vực sinh trưởng vượt qua đường xích đạo ở khu vực Đông Nam Á. Các trung tâm đa dạng loài chủ yếu được tìm thấy ở các dãy núi thuộc tây nam Trung Quốc, miền trung Nhật Bản, California (Hoa Kỳ) và Mexico. 1.2.2 Sơ lược chi, phân họ Thông 1.2.2.1 Chi, phân họ Thông 11 chi được chia ra thành 4 phân họ, dựa trên hình thái của nón, hạt và lá: 1. Phân họ Pinoideae (chi Pinus): Các nón là hai năm, ít khi ba năm, với mỗi vảy bắc của năm phát triển riêng biệt, tạo thành một u bướu trên mỗi vảy bắc. Gốc của vảy bắc rộng bản, che phủ hoàn toàn các hạt khi nhìn xa trục. Các hạt không có các túi nhựa. Các cánh giữ hạt trong một cặp vấu. Các lá với các dải lỗ khí chính dọc theo trục (phía trên xylem) hoặc tương đương trên cả hai bề mặt. 2. Phân họ Piceoideae (chi Picea): Các nón một năm, không có các u bướu rõ rệt. Gốc vảy bắc rộng bản, che phủ hoàn toàn các hạt khi nhìn xa trục. Các hạt không có các túi nhựa, màu hơi đen. Các cánh giữ hạt lỏng lẻo trong đài hoa. Các lá với các dải lỗ khí chính dọc theo trục (phía trên xylem) hoặc tương đương trên cả hai bề mặt. 3. Phân họ Laricoideae (các chi Larix, Cathaya, Pseudotsuga): Các nón một năm, không có các u bướu rõ rệt. Gốc vảy bắc rộng bản, che phủ hoàn toàn các hạt khi nhìn xa trục. Các hạt không có các túi nhựa, màu hơi trắng. Các cánh giữ hạt chặt chẽ trong đài hoa. Các lá chỉ có các dải lỗ khí chính dọc theo trục (phía dưới libe). 4. Phân họ Abietoideae (các chi Abies, Cedrus, Pseudolarix, Keteleeria, Nothotsuga, Tsuga): Các nón một năm, không có các u bướu rõ rệt. Gốc vảy bắc hẹp bản, che phủ không hoàn toàn các hạt khi nhìn xa trục. Các hạt có các túi nhựa. Các cánh giữ hạt chặt chẽ trong đài hoa. Các lá chỉ có các dải lỗ khí chính dọc theo trục (phía dưới libe). 1.2.2.2 Một số loài Thông ở Việt Nam Ở Việt Nam có 4 chi, 12 loài. • Thông Đà Lạt (thông năm lá): Pinus dalatensis Cây gỗ to, có tán hình nón thưa, thường xanh, cao đến hơn 30m và đường kính thân 0,6 - 0,8. Loài đặc hữu của Việt nam. Gặp từ Thừa Thiên Huế đến Tây Nguyên, Đắc Lắc, Lâm Đồng. Nguồn gen hiếm, loài cho gỗ sử dụng trong công nghiệp sản xuất bột giấy. Đang bị đe dọa tuyệt chủng. Hình 1.3 Cây, lá, quả thông Đà Lạt  Thông ba lá: Pinus kesiya Cây gỗ lớn, vỏ màu nâu xám, nứt dọc rãnh sâu, nhựa ít và có mùi hắc, thường đính 3 lá kim trên một đầu cành ngắn.. Gỗ dùng trong xây dựng, trụ mỏ, đóng đồ gia dụng, nguyên liệu sản xuất bột giấy. 90% diện tích thông ba lá là ở cao nguyên Langbian, là loài có diện tích lớn nhất trong số các loài thông ở Việt Nam  Hình 1.4 Cây, lá, quả thông Ba lá Thông lá dẹt: Pinus krempfii Cây gỗ to, có tán hình ô, cao 30 - 35 m, đường kính thân đến 0,7 m, cá biệt có khi đến gần 2m. Gốc có bạnh, vỏ cây già màu nâu hồng, có nhựa, là loài đặc hữu của Việt Nam. Nguồn gen qúy, hiếm và độc đáo nhất ở Việt Nam với lá hình dải mác. Gỗ mềm, ít nhựa, màu từ trắng đến vàng nhạt, nhẹ, có nhiều đặc tính kỹ thuật tốt có thể sử dụng như gỗ thông ba lá. Loài hiếm. Hình 1.5 Lá, quả thông lá dẹt  Du sam đá vôi (thông dầu, mạy kinh, tô hạp đá vôi): Keteleeria davidiana. Loài cây này phân bố ở khu vực đồi núi và các thung lũng có độ cao 200 m đến 1.000 m. Cây có thể cao đến 40 m - 50 m. Gỗ du sam mềm, màu trắng ngà, được dùng trong xây dựng, cầu cống, làm đồ nội thất.  Hình 1.6 Cây, lá, quả du sam đá vôi Thông Pà Cò: Pinus kwangtugensis Cây gỗ to, cao đến hơn 25 m, đường kính thân 50-70cm, thường xanh, có chồi đông với các vảy chồi màu nâu nhạt. So với Thông năm lá đà lạt (Pinus dalatensis) thì lá và nón cái của loài này ngắn hơn. Phân bố: Việt Nam: Cao Bằng Đắc Lắc. Cây cho gỗ xây dựng tốt. Sắp nguy cấp, hiện đang được bảo vệ trong khu  rừng trên núi đá vôi ở Pà Cò. Thông đuôi ngựa: Pinus massoniana Hình 1.7 Cây, lá, quả thông Pà Cò Cây gỗ lớn, có thể cao tới 40 m đường kính có thể trên 90 cm. Thân tròn, thẳng hình trụ. Thân ít nhựa, nhựa thơm nhẹ. Gỗ xấu, gỗ lõi màu nâu vàng, thớ gỗ thô phẳng, gỗ nhẹ (tỷ trọng 0,39-0,49). Gỗ dùng chủ yếu cho xây dựng, đóng đồ gia dụng, làm diêm, bột giấy và sợi nhân tạo. Nhựa là nguồn nguyên liệu cho một số mặt hàng công nghiệp và y Hình 1.8 Cây, lá, quả thông đuôi tế, được trồng ở các tỉnh phía bắc từ Hà ngựa Giang, Cao Bằng, Lạng Sơn.  Thông nhựa (thông ta, thông hai lá):Pinus merkusii Cây gỗ lớn, tán hình trứng, phân cành thấp, vỏ cây màu sám nâu, thường nứt dọc sâu. Trong thân có nhiều nhựa, nhựa thơm hắc. Chủ yếu trồng để lấy nhựa, tinh chế để thu được tinh dầu thông, và phần còn lại là Colophan được xà phòng hóa để làm xà phòng và sử dụng làm keo trong sản xuất giấy (Keo Nhựa Thông) và một số ứng dụng trong công nghiệp điện, làm chất đốt...Cây có thể chịu nóng, đất khô cằn, khí hậu gần biển. Phân bố nhiều ở các tỉnh miền trung, và một số ở các tỉnh Đông Bắc Hình 1.9 Cây, lá, quả thông nhựa  Thiết sam: Tsuga dumosa Cây thường cao 20-25 mét và đặc biệt có thể cao tới 40 m. Các đường kính cây trưởng thành thường là 40-50 cm. Gỗ cây có màu vàng nâu với cấu trúc tinh tế và sớ gỗ thẳng. Tại Việt Nam số lượng thiết sam ít hơn nhiều so với các loại kể trên. Hình 1.10 Cây, lá, quả thiết sam  Vân sam Phan xi phăng: Abies delavayi phân loài fansipanensis. Cây ưa thích độ cao, phát triển ở độ cao 3000-4000 m, có kích thước vừa và nhỏ, thường xanh, cây cao tới 70-40 m; phân bố rời rạc trên Fansipan (3.143 m), đôi khi được trồng làm cây cảnh, yêu thích khí hậu lạnh. Hình 1.11 Cây, lá, quả vân sam Phan Xi Phăng  Sam lạnh: Abies nukiangensis Cây cao đến 20 m; cành ban đầu hay nâu đỏ hoặc nâu, phát triển trong 2 đến 3 năm thì trưởng thành, khi ấy xuất hiện những vết sẹo lá; mùa đông nụ hình cầu, hơi nhựa. Ở Việt Nam chiếm số lượng ít. Hình 1.12 Cây, lá, quả sam lanh  Hinh đá vôi: Keteleeria calcarea Cây thường xanh, vỏ cây khe nứt theo chiều dọc; tán rộng; nhánh không đều đặn; cành yếu tạo chóp và rãnh, vết sẹo lá tròn; không có cành ngắn. Vòng xoắn lá thường bố trí xen kẻ, hoặc đôi khi gần như toả tròn lan rộng, tuyến tính. Ở Việt Nam ít gặp hơn các loại thông khác. Hình 1.13 Cây, lá, quả hinh đá vôi  Thông Caribe: Pinus caribaea 1.2.3 Giới thiệu cây thông Caribe Giới (regnum) : Plantae Ngành (divisio) : Pinophyta Lớp (class) : Pinopsida Bộ (ordo) : Pinales Họ (familia) : Pinaceae Phân họ (subfamilia) : Pinoideae Chi (genus) : Pinus Phân chi (subgenus) : Pinus Loài (species) : P. (P.) caribaea Tên khoa học : Pinus caribaea Morelet. Bản địa khu vực Trung Mỹ, Cuba, Bahamas và quần đảo Turks và Caicos. 1.2.3.1. Đặc điểm thực vật của cây thông Caribe Cây gỗ nguyên sản cao tới 36 mét, đường kính 0,9 – 1,0 mét, vỏ màu nâu đỏ hoặc lửa đỏ. Cành một năm thô, màu nâu hoặc vàng đất, không có lông nhưng có phấn trắng. Các lá dạng vảy tồn tại 7-8 năm. Chồi màu nâu xám. Lá kim, 2-3 lá làm thành một bó, thông thường 3, dài 12 -30 cm, mảnh, mềm và rủ xuống, bẹ lá cứng dài từ 1-1,2cm, màu nâu sau trở thành đen. Nón cái không cuống mọc không tập trung, nón đực tập trung đầu cành. Quả hình trứng dài, hơi cong, dài 5-12cm, vảy màu nâu đỏ, giữa dày lên, có gai ngắn, hạt dài 6mm rộng 3mm, màu lửa hoặc nâu nhạt, có chấm, có cánh dài 2.5cm. Lá mầm 6-7, ít khi 4-9. Cây con trồng từ năm thứ 2 đã có sự sinh trưởng đột biến cao trên 3m, 50 tháng tuổi cao 3,5-5,25m. Hình 1.14 Cây, lá,vỏ cây, quả thông Caribe 1.2.3.2. Đặc điểm sinh thái của cây thông Caribe Nhìn chung, thông Caribe có thể sinh trưởng, phát triển trên nhiều loại đất khác nhau. Thông Caribe có khả năng thich nghi với vùng khí hậu nóng ẩm, nhiệt đới gió mùa, với nhiệt độ không quá lạnh 25-330C, lượng mưa 1000-3000mm. Đặc biệt thông Caribe có thể sinh trưởng trên đất bạc màu, nghèo dinh dưỡng, đất chua (pH 4,5-5,5), tầng đất mỏng mà bạch đàn và keo lai không phát triển được. Tuy nhiên không thích hợp với vùng đất sét nặng, bí, lầy, ở những thung lũng đất bồi tụ kiềm cao. Thông Caribe có tốc độ sinh trưởng nhanh, khả năng thích ứng rộng với các vùng sinh thái khác nhau trên thế giới. Đặc biệt là các nước thuộc vùng nhiệt đới và á nhiệt đới. Việt Nam là một nước nằm trong vùng nhiệt đới của châu Á, có các điều kiện địa lí khá tương đồng với điều kiện của vùng phân bố tự nhiên của cây thông Caribe. 1.2.3.3. Nguồn gốc và phân bố Thông Caribe (Pinus caribaea) là một loại thông nhiệt đới, bản địa ở khu vực Trung Mỹ, Cuba, Bahamas, quần đảo Turks, Caicos và Nicaragua. Loại thông này có 3 biến chủng, phân bố ở các lãnh thổ khác nhau; - Pinus caribaea var Caribeea- Đặc hữu miền Tây Cuba ( tỉnh Pinar del Rio và đảo Youth) - Pinus caribeea var. Bahamensis(Grisebach) W.H. Barrett& Golfari- Thông Bahamas-Đặc hữu vùng Bahamas và quần đảo Turk và Caicos. - Pinus caribaea var. Hondurensis ( Sénéclauze) W.H. Barrett& Golfari- Thông Nicaragua. Bản địa của Nicaragua, Guatrmala, Belize, Honduras, và bang Quintana Roo của Mexico Tại Việt Nam Loài cây này mới được nhập nội vào Việt Nam khoảng từ thập niên 1980 trở lại đây, cây sinh trưởng tốt và rất có triển vọng. Vùng trồng: - Bắc Trung Bộ: Đại Lãi- Vĩnh Phúc, Bắc Giang, Lạng Sơn, Cao Bằng, Bắc Kạn, Huế, Nam Hải Vân Đà Nẵng - Nam Trung Bộ: Tam Hiệp- Núi Thành- Quảng Nam - Tây Nguyên : PleiKu, Lang Hanh- Đức Trọng, Đà Lạt. 1.2.3.4. Giá trị của cây thông Caribe Thông Caribe là một trong những loài cây lá kim có tốc độ tăng trưởng cao nhất, cho năng suất cao. Thông Caribe sinh trưởng nhanh, ít sâu bệnh, thân thẳng đẹp, cành nhánh nhỏ hơn thông Ba lá, thông Mã vĩ và thông Nhựa. Gỗ thông Caribe có thớ thẳng mịn, độ bóng vừa phải, nhẹ, màu sắc đẹp, có mùi thơm, bền chắc, không bị mối mọt, dễ xử lí, hàm lượng ligin thấp, vì thế thông Caribe có nhiều công dụng như: gỗ xây dựng, gỗ trụ mỏ, ván dăm, ván ép, gỗ đóng tàu thuyền, ván ốp tường, gỗ đóng Contenơ, ván ốp trần, than củi, gỗ đóng hộp, gỗ tròn, gỗ cột điện, gỗ cột nhà, gỗ nội thất, gia công nhạc cụ, hàng mỹ nghệ và ứng dụng phổ biến nhất là dùng trong công nghệ bột giấy (bột sợi giấy dai). Ngoài ra cây thông Caribe có thể cung cấp nhựa với sản lượng, chất lượng nhựa không kém cây thông Nhựa. Nhựa thông có nhiều ứng dụng trong công nghiệp như: sản xuất chất thơm, chất diệt côn trùng, bột giặt, sơn, mực in và nhiều ứng dụng khác trong y học và mỹ phẩm. Đặc biệt dùng để sản xuất than, than thông Caribe có năng lượng tỏa nhiệt rất lớn, chỉ sau than đá.  Tình hình trồng trọt và khai thác thông Caribe ở Việt Nam Thông Caribe du nhập vào nước ta đã được khoảng 30 năm, hình thành những cánh rừng đặc chủng nằm rải rác từ Bắc tới Nam. Trước đây, chúng ta phải nhập hạt giống từ Austrailia với giá thành rất cao, hiện nay việc nhân giống thông Caribe ở nước ta đang được nghiên cứu theo phương pháp sinh sản vô tính. Tháng 12-2006, đề tài ‘Vi nhân giống cây thông Caribe’ do thạc sĩ Kiều Phương Nam làm chủ nhiệm, được Sở Khoa học- Công Nghệ TPHCM nghiệm thu. Hiện nay ở nước ta đã nhân giống thành công thông Caribe. Vấn đề về giống không còn là vấn đề khó khăn. Tuy nhiên, hiện trạng lâm tặc đang khai thác thông Caribe bừa bãi để lấy gỗ đang là vấn đề đáng lo ngại. Cánh rừng thông Caribe đặc dụng Nam Hải VânTP Đà Nẵng đang có nguy cơ bị xóa sổ do nạn khai thác bừa bãi. 1.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHIẾT TÁCH HỢP CHẤT HỮU CƠ [1], [5], [6], [19], [21], [25] Từ nguồn thiên nhiên hay bằng con đường tổng hợp, thường người ta không thu được ngay một hợp chất hữu cơ mà được một hỗn hợp các chất hữu cơ với hàm lượng khác nhau. Để nghiên cứu cấu trúc, tính chất hoặc ứng dụng của một hợp chất, cần phải tách nó ra khỏi hỗn hợp, tức là tinh chế nó thành chất tinh khiết. Các phương pháp tách biệt và tinh chế hay sử dụng đối với chất hữu cơ là chưng cất, chiết, kết tinh và sắc ký. 1.3.1. Phương pháp chưng cất Khi đun sôi một hỗn hợp, chất nào có nhiệt độ sôi thấp hơn sẽ chuyển vào pha hơi sớm hơn và nhiều hơn. Khi gặp lạnh, pha hơi sẽ ngưng tụ thành pha lỏng chứa chủ yếu là chất có nhiệt độ sôi thấp hơn. Quá trình đó gọi là sự chưng cất. Có các kiểu chưng cất chủ yếu sau: 1.3.1.1. Chưng cất thường Khi cần tách lấy một chất lỏng có nhiệt độ sôi không cao lắm ra khỏi các chất có nhiệt độ sôi khác biệt so với nó, người ta dùng phương pháp chưng cất đơn giản nhất gọi là phương pháp chưng cất thường. Thí dụ, tinh bột sau khi lên men rượu sẽ thu được một hỗn hợp gồm nước (nhiệt độ sôi: 1000C), etanol (nhiệt độ sôi: 78,30C), một ít axit axetic (nhiệt độ sôi: 1180C)… và bã rượu. Khi nấu rượu (thực chất là chưng cất thường), đầu tiên ta thu được một dung dịch chứa nhiều etanol hơn nước, sau đó hàm lượng etanol giảm dần, ta được rượu trắng. Cho rượu trắng vào bình cầu có nhánh (bình Wurtz), lắp ống sinh hàn, nhiệt kế rồi chưng cất thường và thu đoạn sôi ở 78,170C sẽ được hỗn hợp đẳng phí chứa 96% etanol và 4% nước. Từ rượu 960, dùng chất làm khan, rồi chưng cất thường và thu đoạn sôi ở 78,170C sẽ được hỗn hợp đẳng phí chứa 96% etanol và 4% nước. Từ rượu 960, dùng chất làm khan, thu đoạn sôi ở 78,30C sẽ được etanol gần 100%, thường gọi là rượu tuyệt đối. 1.3.1.2. Chưng cất phân đoạn Chưng cất đơn giản một lần thường không thu được chất tinh khiết, nhất là đối với hỗn hợp các chất có nhiệt độ sôi khác nhau không nhiều. Để không phải chưng cất nhiều lần, người ta thay bình Wurtz bằng bình cầu nối với cột cất phân đoạn. Cột cất phân đoạn gồm nhiều nấc, ở mỗi nấc pha hơi được ngưng tụ thành lỏng rồi lại chuyển thành hơi liên tục. Như thế, mỗi nấc là một lần chưng cất và chưng cất phân đoạn thực chất là chưng cất liên tiếp nhiều lần trên cùng một dụng