Tài liệu Nghiên cứu chiết tách và kiểm tra hoạt tính kháng vi sinh vật của tinh dầu lá trầu không ở tỉnh bà rịa – vũng tàu

PHIẾU ĐỀ XUẤT TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU VIỆN THUẬT KINH TẾ BIỂN NCKH ĐỀKỸ TÀI CẤP -TRƯỜNG NĂM 20.. 1. Tên đề tài: ………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… 2. Mục tiêu, nội dung chính: TÊN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU CHIẾT TÁCH THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ ………………………………………………………………………………… HOẠT TÍNH KHÁNG VI SINH VẬT CỦA TINH DẦU LÁ …………………………………………………………………………………… TRẦU KHÔNG Ở BÀ RỊA – VŨNG TÀU …………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… 3. Kết quả, sản phẩm dự kiến: ………………………………………………………………………………… Chủ nhiệm: Phạm Minh Tú …………………………………………………………………………………… Hướng dẫn khoa học: ThS.Vũ Thị Hồng Phượng …………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… BÀ RỊA-VŨNG TÀU _ NĂM HỌC 2018- 2019 4. Nhu cầu kinh phí dự kiến: MỤC LỤC DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT .........................................................................................i DANH MỤC HÌNH ...................................................................................................... ii DANH MỤC BẢNG .................................................................................................... iii DANH MỤC SƠ ĐỒ ................................................................................................... iii DANH MỤC BIỂU ĐỒ ............................................................................................... iii LỜI MỞ ĐẦU ................................................................................................................1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT ................................................................3 1.1. Khái quát về họ Hồ tiêu [1] .............................................................................3 1.1.1. Phân loại khoa học [1].................................................................................3 1.1.2. Phân bố [1] ..................................................................................................3 1.1.3. Đặc tính thực vật [1] ...................................................................................4 1.1.4. Thành phần hóa học của lá trầu [1] .............................................................4 1.1.5. Lợi ích của cây trầu [14] .............................................................................4 1.2. Tổng quan về tinh dầu [5] ...............................................................................5 1.2.1. Khái niệm [5] ..............................................................................................5 1.2.2. Phân loại tinh dầu [5] ..................................................................................5 1.2.3. Tính chất vật lí và thành phần hóa học của tinh dầu [5] .............................6 1.2.3.1. Tính chất vật lý của tinh dầu [5] ...........................................................6 1.2.3.2. Các thành phần hóa học trong tinh dầu [5] ..........................................6 1.2.4. 1.3. Vai trò của tinh dầu trong đời sống thực vật [5] .........................................9 Tính chất vật lý và thành phần hóa học của tinh dầu Trầu không .............9 1.3.1. Tính chất vật lý của tinh dầu Trầu không [15] ............................................9 1.3.2. Thành phần hóa học của tinh dầu Trầu không [1], [2], [3] .......................10 1.3.3. Ứng dụng của tinh dầu Trầu không [14] ...................................................12 1.4. Các phương pháp chiết tách tinh dầu [5] ....................................................12 1.4.1. Phương pháp chưng cất hơi nước [18] ......................................................13 1.4.1.1. Chưng cất bằng nước [18] ..................................................................15 1.4.1.2. Chưng cất bằng nước và hơi nước [18] ..............................................15 1.4.1.3. Chưng cất bằng hơi nước [18] ............................................................16 1.5. Phương pháp định tính thành phần trong dịch chiết lá Trầu không bằng các phản ứng và thuốc thử ......................................................................................17 1.6. Các phương pháp phân tích sắc ký khí ghép khối phổ (GC – MS) dùng để xác định thành phần trong tinh dầu [5] .................................................................17 1.6.1. Phương pháp sắc ký khí (GC) [5] .............................................................17 1.6.2. Phương pháp sắc ký khí ghép khối phổ (GC – MS) [5]............................19 1.7. Các phương pháp đánh giá hoạt tính kháng khuẩn [17] ...........................21 1.7.1. 1.8. Phương pháp khuếch tán đĩa .....................................................................21 Giới thiệu một số chủng vi khuẩn [2], [6], [16]............................................22 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM..................................................................................30 2.1. Đối tượng, dụng cụ thiết bị và hóa chất, phương pháp nghiên cứu ..........30 2.1.1. Đối tượng nghiên cứu...............................................................................30 2.1.2. Dụng cụ thiết bị và hóa chất ......................................................................30 2.1.3. Phương pháp nghiên cứu ...........................................................................31 2.2. Xử lý nguyên liệu ...........................................................................................31 2.3. Dự kiến quy trình chiết xuất tinh dầu trầu không......................................32 2.4. Tiến hành khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tinh dầu ............33 2.4.1. Khảo sát tỷ lệ nước/nguyên liệu ................................................................33 2.4.2. Khảo sát thời gian ngâm hỗn hợp .............................................................35 2.4.3. Khảo sát thời gian chưng cất hỗn hợp .......................................................36 2.5. Phương pháp xác định một số chỉ số lí hóa của tinh dầu lá Trầu không .37 2.5.1. Đánh giá cảm quan ....................................................................................37 2.5.2. Xác định tỷ trọng .......................................................................................37 2.6. Phương pháp định tính các thành phần trong dịch chiết lá Trầu không .38 2.7. Phương pháp xác định tỷ lệ khối lượng tinh dầu [5] ..................................39 2.8. Phương pháp xác định, định danh các cấu tử, thành phần hóa học có trong tinh dầu lá Trầu không..................................................................................40 2.9. Phương pháp xác định hoạt tính kháng khuẩn của tinh dầu bằng phương pháp đo đường kính vòng kháng khuẩn [7] ..........................................................40 2.10. Phương pháp xử lí số liệu ..............................................................................42 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM ..............................................................43 3.1. Kết quả khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi tinh dầu ...43 3.1.1. Kết quả xác định tỷ lệ nước/nguyên liệu thích hợp ..................................43 3.1.2. Kết quả xác định thời gian ngâm ảnh hưởng đến tỷ lệ thu tinh dầu .........44 3.1.3. Kết quả xác định thời gian chưng cất ảnh hưởng đến tỷ lệ thu tinh dầu...45 3.2. Đề xuất quy trình chưng cất tinh dầu lá Trầu không.................................47 3.3. Kết quả xác định một số chỉ số lí hóa của tinh dầu lá Trầu không ...........48 3.3.1. Đánh giá cảm quan ....................................................................................48 3.3.2. Tỷ trọng .....................................................................................................48 3.4. Kết quả định tính các thành phần trong dịch chiết lá Trầu không ..........49 3.5. Kết quả xác định tỷ lệ khối lượng tinh dầu .................................................51 3.6. Kết quả xác định thành phần hóa học của mẫu tinh dầu là Trầu không đã được tối ưu bằng phương pháp sắc ký ghép khối phổ GC/MS............................52 3.6.1. Sắc ký đồ tinh dầu lá Trầu không..............................................................52 3.6.2. Thành phần hóa học trong tinh dầu lá Trầu không ...................................53 3.6.3. So sánh thành phần hóa học trong tinh dầu lá Trầu huyện Châu Đức, thành phố Bà Rịa với một số vùng khác đã công bố ở Việt Nam ..........................54 3.7. Kết quả xác định hoạt tính kháng khuẩn của tinh dầu bằng phương pháp đo đường kính vòng kháng khuẩn ..........................................................................55 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................59 4.1. Kết luận ...........................................................................................................59 4.2. Kiến nghị .........................................................................................................59 TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................61 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT GC – MC: Gas Chromatography – Mass Spectometry VPC: Vapour Phase Chromatography TSB: Tryptic Soy Broth - Môi trường dinh dưỡng TSB MHA: Mueller Hinton Agar – Môi trường dinh dưỡng MHA PDA: Potato dextrose agar (PDA) – Môi trường dinh dưỡng PDA MHB: Mueller Hinton Broth (MHB – Môi trường dinh dưỡng MHB XLD: Xylose Lysine Deoxycholate – Môi trường dinh dưỡng XLD MYP: Mannitol Egg Yolk Polymixin – Môi trường dinh dưỡng MYP EMB: Eosin Methylene Blue – Môi trường dinh dưỡng EMB DMSO: Dimethyl sulfoxide - Hợp chất hữu cơ lưu huỳnh với công thức (CH3)2SO DNA: Acid deoxyribonucleic - Phân tử mang thông tin di truyền mã hóa cho hoạt động sinh trưởng, phát triển, chuyên hóa chức năng và sinh sản của các sinh vật và nhiều loài virus STEC: Shiga toxin-producing E. coli – Một số E. coli sản sinh ra độc tố có tên là độc tố Shiga gây tiêu chảy CFU/ml: Colony Forming Unit/ đơn vị hình thành khuẩn lạc v/w: Volume/weight (Thể tích/ Khối lượng) w/w: Weight/weight (Khối lượng/ Khối lượng) i DANH MỤC HÌNH, BẢNG, SƠ ĐỒ, BIỂU ĐỒ DANH MỤC HÌNH Hình 1. 1:Một số loài cây thuộc họ hồ tiêu .....................................................................3 Hình 1. 2: Hệ thống sắc ký khí GC (Gas Chromatography) .........................................18 Hình 1. 3: Sắc ký đồ ......................................................................................................19 Hình 1. 4: Sơ đồ sắc ký khí ghép khối phổ (GC/MS) ...................................................20 Hình 1. 5: Vi khuẩn Bacilus cereus trên kính hiển vi và trên môi trường thạch MP ....22 Hình 1. 6: Vi khuẩn Staphylococus aureus trên kính hiển vi và trên môi trường thạch MSA...............................................................................................................................24 Hình 1. 7: Vi khuẩn Escherichia coli trên kính hiển vi và trên môi trường thạch EMB .......................................................................................................................................26 Hình 1. 8: Vi khuẩn Salmonella trên kính hiển vi và trên môi trường XLD ................27 Hình 1. 9: Vi khuẩn Pseudomonas aeruginosa trên kính hiển vi và trên môi trường MP .......................................................................................................................................28 Hình 2. 1: Lá Trầu không ..............................................................................................30 Hình 2. 2: Hệ thống chưng cất tinh dầu lá Trầu không tại phòng thí nghiệm ...............33 Hình 2. 3: Mô tả cách đo vòng tròn kháng khuẩn (Hudzicki, 2009) .............................42 Hình 3. 1: Mẫu tinh dầu chiết được tại phòng thí nghiệm ............................................48 Hình 3. 2: Sắc ký đồ của tinh dầu lá Trầu không ..........................................................52 Hình 3. 3: Khả năng kháng B. cereus của tinh dầu lá Trầu không ...............................56 Hình 3. 4: Khả năng kháng E. Coli của tinh dầu Trầu không .......................................56 Hình 3. 5: Khả năng kháng S. typhi của tinh dầu lá Trầu không ...................................57 Hình 3. 6: Khả năng kháng S. aureus của tinh dầu lá Trầu không ................................57 Hình 3. 7: Khả năng kháng P. aeruginosa của tinh dầu lá Trầu không ........................58 ii DANH MỤC BẢNG Bảng 2. 1: Bảng dụng cụ thiết bị ...................................................................................30 Bảng 3. 1: Các thông số sử dụng để khảo sát tỷ lệ nước/nguyên liệu ...........................43 Bảng 3. 2: Kết quả khảo sát tỷ lệ nước ảnh hưởng đến tỷ lệ tinh dầu ...........................43 Bảng 3. 3: Các thông số sử dụng để khảo sát thời gian ngâm .......................................44 Bảng 3. 4: Kết quả khảo sát thời gian ngâm ảnh hưởng đến tỷ lệ tinh dầu...................44 Bảng 3. 5: Các thông số sử dụng để khảo sát thời gian chưng cất ................................45 Bảng 3. 6: Kết quả khảo sát thời gian chưng cất ảnh hưởng đến tỷ lệ tinh dầu ............45 Bảng 3. 7: Kết quả trung bình cộng của ba lần cân ống tiêm để đo tỷ trọng tinh dầu ..48 Bảng 3. 8: Kết quả định tính các thành phần trong dịch chiết lá Trầu không ...............49 Bảng 3. 9: Kết quả phân tích thành phần hóa học của tinh dầu lá Trầu không .............53 Bảng 3. 10: So sánh thành phần hóa học trong tinh dầu lá Trầu ở huyện Châu Đức với các vùng khác ở Việt Nam ............................................................................................54 Bảng 3. 11: Đường kính vòng kháng khuẩn của tinh dầu lá Trầu không (mm) ............55 DANH MỤC SƠ ĐỒ Sơ đồ 2. 1: Quy trình công nghệ chiết tách tinh dầu lá Trầu không ..............................32 Sơ đồ 2. 2: Quy trình chiết tách xác định tỷ lệ nước/nguyên liệu .................................34 Sơ đồ 2. 3: Quy trình chiết tách xác định thời gian ngâm .............................................35 Sơ đồ 2. 4: Quy trình chiết tách xác định thời gian chưng cất ......................................36 Sơ đồ 3. 1: Quy trình hoàn thiện chiết tách tinh dầu lá Trầu không .............................47 DANH MỤC BIỂU ĐỒ Biểu đồ 3. 1: Thể hiện tinh dầu thu được phụ thuộc vào tỷ lệ nước/nguyên liệu .........43 Biểu đồ 3. 2: Thể hiện lượng tinh dầu thu được phụ thuộc vào thời gian ngâm ...........45 Biểu đồ 3. 3: Thể hiện lượng tinh dầu thu được phụ thuộc vào thời gian chưng cất ....46 iii Trường Đại học Bà Rịa - Vũng Tàu Viện Kỹ Thuật – Kinh Tế Biển, Ngành CNKT Hóa Học LỜI MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Ngày nay khi mà xã hội không ngừng phát triển, đời sống vật chất tinh thần của con người ngày một nâng cao, vấn đề chăm sóc và bảo vệ sức khỏe của con người ngày càng được chú trọng. Với việc ứng dụng những tiến bộ khoa học vào lĩnh vực y học con người đã nghiên cứu tổng hợp và điều chế được nhiều loại dược phẩm có nguồn gốc thiên nhiên. Các dược liệu có hợp chất tự nhiên ngoài tác dụng chữa bệnh còn bổ sung cho cơ thể các dưỡng chất, không độc hại, cơ thể hấp thụ tốt và không gây ra các tác dụng phụ. Do đó, việc phát hiện và đi sâu nghiên cứu các hợp chất có trong thảo dược luôn được chú trọng. Việt Nam ta là một trong những nước nhiệt đới, nóng, ẩm và mưa nhiều, có nguồn dược liệu rất phong phú lên đến 12000 loài, đa dạng và một nền y học dân tộc phát triển lâu đời. Từ xa xưa, ông cha ta đã biết sử dụng nhiều loại thảo dược trong việc dưỡng thương, trị bệnh và bồi bổ cơ thể. Những năm gần đây, thuốc tân dược của nền y học hiện đại được sử dụng một cách rộng rãi nhưng những vị thuốc dân gian đóng vai trò hết sức quan trọng trong đời sống hằng ngày của con người, đã có rất nhiều bệnh tật được chữa khỏi nhờ các loại thảo. Lá Trầu không rất quen thuộc với chúng ta, trong dân gian được sử dụng xông hơi cho phụ nữ sau sinh, tắm cho trẻ sơ sinh. Trong y học cổ truyền, lá trầu không có vị nồng, hơi cay, tính ấm, công dụng ôn trung (làm ấm bụng), tán hàn (trừ lạnh). So với nhiều loại cây dược liệu khác các thông tin khoa học về lá trầu không vẫn chưa rộng rãi. Trên tinh thần mong muốn đóng góp phần tìm hiểu mối quan hệ giữa thành phần hóa học của cây với công dụng dược tính đã được sử dụng em chọn đề tài: “Nghiên cứu chiết tách và kiểm tra hoạt tính kháng vi sinh vật của tinh dầu lá Trầu không ở tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu”. 2. Mục tiêu nghiên cứu - Nghiên cứu chiết tách, xác định thành phần hóa học trong tinh dầu lá Trầu không - Nghiên cứu khảo sát các yếu tố ảnh hưởng, từ đó xây dựng quy trình chiết tinh dầu - Khảo sát hoạt tính kháng vi sinh vật của lá trầu không 3. Đối tượng nghiên cứu GVHD: Vũ Thị Hồng Phượng 1 SVTH: Phạm Minh Tú Trường Đại học Bà Rịa - Vũng Tàu Viện Kỹ Thuật – Kinh Tế Biển, Ngành CNKT Hóa Học Lá Trầu không được sử dụng trong nghiên cứu được thu hái tại xã Nghĩa Thành, huyện Châu Đức, thành phố Bà Rịa, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu. 4. Nhiệm vụ nghiên cứu - Xây dựng quy trình chiết xuất tinh dầu, xác định thành phần hóa học trong tinh dầu lá Trầu không - Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết tinh dầu - Xác định tỷ trọng tinh dầu - Định tính flavonoids, ankaloid, steroid, anthraquinones, saponin, tanin dịch chiết lá Trầu không - Khảo sát hoạt tính kháng vi sinh vật của lá trầu không 5. Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu được tiến hành tại phòng thí nghiệm Nghiên cứu Khoa học, Viện Kỹ thuật – Kinh tế biển, Trường Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu. 6. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp thu thập, tổng hợp tài liệu - Phương pháp phân tích, đánh giá tài liệu - Phương pháp xử lý số liệu 7. Các kết quả đạt được của đề tài - Trích ly được tinh dầu với phương pháp và điều kiện tối ưu nhất - Xác định được tỷ trọng, màu sắc, mùi vị của tinh dầu lá Trầu không - Khả năng kháng khuẩn của tinh dầu lá Trầu không hiệu quả trên 5 chủng vi khuẩn 8. Cấu trúc của đồ án Cấu trúc bài báo cáo gồm 4 chương: Chương 1: Tổng quan lý thuyết Chương 2: Thực nghiệm Chương 3: Kết quả thực nghiệm Chương 4: Kết luận và kiến nghị GVHD: Vũ Thị Hồng Phượng 2 SVTH: Phạm Minh Tú Trường Đại học Bà Rịa - Vũng Tàu Viện Kỹ Thuật – Kinh Tế Biển, Ngành CNKT Hóa Học CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1. Khái quát về họ Hồ tiêu [1] Họ Hồ tiêu (Piperaceae) là một họ thực vật chứa trên 2.000 loài, được nhóm trong 9 chi. Chúng là các loại cây bụi hay dây leo ở khu vực nhiệt đới. Các loài của họ này nói chung có hoa được chia thành chuỗi, thông thường có mùi thơm rất mạnh, cay nồng. Quan trọng nhất về mặt kinh tế trong họ này bao gồm các loại cây ăn hạt, lá như tiêu, trầu, lá lốt, xem hình 1.1. Hình 1. 1:Một số loài cây thuộc họ hồ tiêu 1.1.1. Phân loại khoa học [1] Tên khoa học của cây trầu là Piper betle. Cây trầu còn được gọi là trầu không, betel Baum (Đức), árbol de betel (Tây Ban Nha), arbre de betel (Pháp), pokok sirih (Malaisia), Betel Boom (Hà Lan) ... 1.1.2. Phân bố [1] Loài này có nguồn gốc ở vùng Đông Nam Á và được trồng ở Ấn Độ, Indonesia, Sri Lanka, Việt Nam, Malaysia. Lá trầu loại tốt nhất thuộc về giống "Magahi" (từ vùng Magadha) sinh trưởng ở gần Patna tại Bihar, Ấn Độ. Ở nước ta, cây trầu được trồng khắp các vùng miền với quy mô lớn nhỏ khác nhau. Có thể trồng từng cây riêng lẻ ở từng hộ GVHD: Vũ Thị Hồng Phượng 3 SVTH: Phạm Minh Tú Trường Đại học Bà Rịa - Vũng Tàu Viện Kỹ Thuật – Kinh Tế Biển, Ngành CNKT Hóa Học gia đình hoặc trồng thành vườn. 1.1.3. Đặc tính thực vật [1] Cây trầu hay trầu không là một cây gia vị, cây thuốc. Đây là loại cây thường có màu xanh, dây leo, sống lâu năm, lá hình trái tim có mặt bóng và các hoa đuôi sóc màu trắng. 1.1.4. Thành phần hóa học của lá trầu [1] Các công trình nghiên cứu trước đây cho thấy trong lá trầu chứa các thành phần sau: - Lá trầu chứa tinh dầu gồm 23 thành phần, trong đó chủ yếu: 3-Allyl- 6-methoxyphenyl acetate (14,95%); 4-Allyl-1,2- diacetoxybenzene (8,98%); Chavicol (4,57%); Eugenol (9,03%); Beta-caryophyllene (7,06%); Linalool (1,55%). Tinh dầu của nó có màu vàng nhạt, hương thơm nồng, khi nếm có vị nóng và cay. - Nhiều nghiên cứu gần đây còn cho biết lá trầu còn chứa cả chất tanin, đường khử, pectin 10%, flavonoid, alkaloid, phytosterol, steroid, axit hữu cơ. 1.1.5. Lợi ích của cây trầu [14] - Lá dùng để xông hơi giúp phụ nữ sau sinh kháng khuẩn vùng kín - Lá dùng để hơ trẻ sơ sinh giúp khử trùng tự nhiên và kháng các chủng vi khuẩn gây bệnh cho trẻ, chữa phát ban, chữa ho, mát xa bằng lá trầu giảm chướng bụng, khó tiêu. - Tại Thái Lan và Trung Quốc chúng được dùng để làm dịu bệnh đau răng. Lá trầu nhai với vôi giúp sát trùng răng miệng, chữa viêm mũ chân răng, giúp răng chắc khỏe. - Ăn trầu giúp không bị bệnh đường tiêu hóa, kí sinh trùng ở ruột. - Nước sắc lá trầu để rửa hoặc đắp trị vết thương, bỏng, lở loét, mụn nhọt, chàm. - Lá trầu ngâm trong nước sôi dùng nhỏ mắt chữa viêm kết mạc. - Các lá trầu không cũng được sử dụng như là chất kích thích, chất khử trùng và chất làm sạch hơi thở. Trong y học Ayurveda, chúng còn được sử dụng như là thuốc kích dục. - Tại Malaysia chúng được sử dụng để điều trị chứng đau đầu, viêm khớp và các thương tổn khớp. - Tại Indonesia chúng được uống như một loại trà và sử dụng như là thuốc kháng sinh. Chúng cũng được sử dụng trong trà để điều trị chứng khó tiêu, cũng như trong thuốc mỡ hay thuốc hít để điều trị đau đầu, cũng như trong điều trị chứng táo bón, cũng như có GVHD: Vũ Thị Hồng Phượng 4 SVTH: Phạm Minh Tú Trường Đại học Bà Rịa - Vũng Tàu Viện Kỹ Thuật – Kinh Tế Biển, Ngành CNKT Hóa Học tác dụng thông mũi và hỗ trợ tiết sữa. - Người Việt Nam từ hàng ngàn năm nay đã sử dụng Trầu Không + Cau để sáng tạo lên một món ăn truyền thống mang ý nghĩa nhân văn và văn hóa của người Việt Nam " miếng trầu là đầu câu chuyện". 1.2. Tổng quan về tinh dầu [5] Tinh dầu từ lâu đã được loài người biết đến, ngay từ thời thượng cổ người ta biết đến và sử dụng các loại cây có tinh dầu ở dạng phơi khô, thời kỳ trung cổ khoảng thế kỷ thứ 15 tinh dầu ngày càng phổ biến, từ thế kỷ thứ 15 đến thế kỷ thứ 17 tinh dầu đã được sử dụng để làm thơm cho tóc và da mặt, dùng để chữa bệnh và dùng trong đời sống hàng ngày của con người. Từ thế kỷ thứ 17 đến thế kỷ thứ 19, tinh dầu được dùng nhiều để trang điểm, làm thuốc và dùng trong công nghiệp với phạm vi rộng hơn. Từ thế kỷ 20 đến những năm đầu của thế kỷ 21, cùng với sự tiến bộ của nhân loại và sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, nghành công nghiệp sản xuất tinh dầu đã dần phát triển, tinh dầu đã trở thành một sản phẩm không thể thiếu trong đời sống của con người và được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như: hương liệu, thực phẩm, mỹ phẩm, dược phẩm. 1.2.1. Khái niệm [5] Tinh dầu là hỗn hợp nhiều cấu tử dễ bay hơi, có mùi thơm hay mùi hắc khó chịu được tách ra từ các bộ phận của thực vật, là sản phẩm của quá trình chưng cất và chiết nguyên liệu. Tinh dầu là sản phẩm cuối cùng của quá trình trao đổi chất và không được sử dụng lại trong hoạt động sống của cây. Mỗi loại tinh dầu được lấy từ các nguồn nguyên liệu khác nhau sẽ có mùi vị khác nhau, phụ thuộc vào thành phần của các hợp chất có trong đó. Hệ thực vật có tinh dầu khoảng 3000 loài, trong đó có 150 – 200 loài có ý nghĩa công nghiệp như làm xà phòng, hương liệu trong bánh kẹo, nước giải khát; trong ngành y học cũng có nhiều đóng góp như giảm stress, tá dược trong thuốc… 1.2.2. Phân loại tinh dầu [5] Có hai loại tinh dầu: tinh dầu nguyên chất và tinh dầu không nguyên chất: + Tinh dầu nguyên chất: Hoàn toàn không có độc tố, không có chất bảo quản hóa học nên rất an toàn cho người sử dụng và mang kết quả nhanh khi điều trị. + Tinh dầu không nguyên chất: Là tinh dầu được pha từ tinh dầu nguyên chất với các GVHD: Vũ Thị Hồng Phượng 5 SVTH: Phạm Minh Tú Trường Đại học Bà Rịa - Vũng Tàu Viện Kỹ Thuật – Kinh Tế Biển, Ngành CNKT Hóa Học chất hóa học khác mà vẫn giữ được hương của tinh dầu. 1.2.3. Tính chất vật lí và thành phần hóa học của tinh dầu [5] 1.2.3.1. Tính chất vật lý của tinh dầu [5] - Tinh dầu thường tồn tại dạng thể lỏng ở nhiệt độ thường, mùi thơm nhẹ, ít khi có màu trừ tinh dầu chứa aluzen có màu xanh, tinh dầu có tỉ trọng nhỏ hơn tỉ trọng của nước nên nhẹ hơn nước, chỉ số khúc xạ cao. Tinh dầu bay hơi được, tinh dầu ít tan trong nước nhưng làm cho nước có mùi thơm, tinh dầu là hỗn hợp nên không có nhiệt độ sôi nhất định, tinh dầu tan tốt trong cồn, ete, dung môi hữu cơ và các chất béo. - Để xác định tính chất vật lý của tinh dầu, thông thường người ta tiến hành xác định các chỉ số như tỷ trọng, chiết suất, tỷ lệ hòa tan trong cồn 900C ở 2500C, nhiệt độ sôi, năng suất quay cực, màu sắc. - Hầu hết tỷ trọng các loại tinh dầu thường nhỏ hơn 1, do vậy chúng thường nhẹ nước. Tùy nhiên, cũng có một vài tinh dầu có khối lượng riêng lớn hơn nước (như tinh dầu quế, tinh dầu đinh hương, ...). - Tinh dầu không tan hoặc ít tan trong nước nhưng chúng hòa tan tốt trong đa số các dung môi hữu cơ như este, cồn, ... Mặc dù thành phần hóa học của mỗi loại tinh dầu là khác nhau, nhưng nhìn chung chúng có nhiệt độ sôi khoảng 800C – 1500C, dễ bay hơi và có mùi thơm. - Về màu sắc, tinh dầu thường không màu hoặc có màu vàng nhạt. Một số ít tinh dầu có màu (ví dụ: tinh dầu ngải cứu có màu xanh lơ, tinh dầu quế có màu sẵm) là do sự có mặt của các hợp chất có màu được lôi kéo theo tinh dầu trong quá trình chiết xuất (ví dụ: màu xanh do có chlorophyll, màu vàng do có carotenoid, ...). Còn mùi và vị của tinh dầu chủ yếu gây ra do các cấu tử bị oxy hóa. 1.2.3.2. Các thành phần hóa học trong tinh dầu [5] - Tinh dầu là một loại chất lỏng được tinh chế (thông thường nhất là bằng cách chưng cất bằng hơi hoặc nước) từ lá cây, thân cây, hoa, vỏ cây, rễ cây, hoặc những thành phần khác của thực vật. Tinh dầu đưọc ví như là nhựa sống của cây, vì vậy đã mang sức sống, năng lượng và mạnh hơn 100 lần các loại thảo dược sấy khô. - Hidrocacbon: Các hidrocacbon thường gặp trong tinh dầu là những terpen (C10H16)n mạch hở hoặc mạch vòng. Bất kỳ một loại tinh dầu nào cũng đều có những thành phần sau: GVHD: Vũ Thị Hồng Phượng 6 SVTH: Phạm Minh Tú Trường Đại học Bà Rịa - Vũng Tàu Viện Kỹ Thuật – Kinh Tế Biển, Ngành CNKT Hóa Học  Monoterpenes: Được tìm thấy trong hầu hết các loại tinh dầu, Monoterpenes có công thức phân tử là C10H16 mạch hở. Tiêu biểu như là miaxene, oximene có trong tinh dầu hoa nguyệt quế Miaxene - Oximene Monoterpenes là chất khử trùng và thuốc bổ trong tự nhiên, chúng được lọc không khí tốt và có mặt trong hầu hết các loại tinh dầu.  Sesquiterpene: Mặc dù không phải là dễ bay hơi như Monoterpenes, các Sesquiterpene mạch thẳng và vòng tiêu biểu là Farnesene, Zingiberene Farnesene - Sesquiterpene có khoảng 15 nguyên tử cacbon trong đó. Và có một số tác dụng làm dịu, là chống viêm và chống nhiễm trùng.  Phenol: Một số chất phenol trích từ các loại tinh dầu như: Thymol, Estragol, Eugenol,... Thymol Estragol Eugenol - Các chất khử trùng hầu hết hóa chất có trong thực vật, kích thích cơ thể, phenol có tác dụng khi sử dụng với liều lượng nhỏ. Tuy nhiên, liều lớn có thể là một chất độc cho hệ thần kinh và có thể gây kích ứng da. GVHD: Vũ Thị Hồng Phượng 7 SVTH: Phạm Minh Tú Trường Đại học Bà Rịa - Vũng Tàu Viện Kỹ Thuật – Kinh Tế Biển, Ngành CNKT Hóa Học • Ancol: Một số ancol quan trọng trích từ tinh dầu thường gặp như: Menthol, α – Terpincol, Geraniol,... Menthol α – Terpincol Geraniol - Rất nhiều ancol cũng có mặt trong các loại tinh dầu. Làm chất sát trùng, kháng khuẩn, chống nấm rượu và thuốc kháng sinh, thuốc bổ rất tốt cho hệ thần kinh và kích thích phản ứng miễn dịch trong cơ thể.  Este: Các este bốc hơi nhanh và tạo độ ngát cho hương. Một số este có trong tinh dầu: etyl anthranilate, benzyl axetat,... Etyl anthranilate Benzyl axetat - Este có tính chất chống co thắt, kháng khuẩn và chống viêm, dùng ete nhẹ nhàng trên da và giúp đỡ trong việc tái cân bằng của hệ thần kinh có hiệu quả.  Aldehyt: Trong tinh dầu có rất nhiềualdehyt, song hiện nay các andehit đều thu được qua tổng hợp hóa học. Chỉ có các aldehyt như Aldehyt Cuminic, Citral và Citronellal được trích ly từ nguyên liệu tự nhiên. (Z) – Citral (neral) Aldehyt Cuminic GVHD: Vũ Thị Hồng Phượng 8 SVTH: Phạm Minh Tú Trường Đại học Bà Rịa - Vũng Tàu Viện Kỹ Thuật – Kinh Tế Biển, Ngành CNKT Hóa Học (E) – Citral (geranial) Citronellal - Aldehyt chống viêm, có tính chất tương tự như Xeton và Ancol. Tuy nhiên, lượng Aldehyt có thể gây ra kích thích lớn cho da và các màng nhầy.  Các hợp chất khác: Ngoài các hợp chất nói trên, trong các loại tinh dầu còn có các hợp chất thuốc nhóm oxit như: (eucalyptus) và các aminoaxit (axit antranilic), các lacton (coumarin, ambretolit), các hợp chất có lưu huỳnh như: (anlylisosulfocyannat), hợp chất có nitơ (metyl antranilat). 1.2.4. Vai trò của tinh dầu trong đời sống thực vật [5] Vấn đề về vai trò của tinh dầu trong đời sống của cây đã được đề cập tới rất nhiều trong công trình nghiên cứu. Theo quan niệm được trình bày trong các công trình khác nhau, vai trò của tinh dầu được quy tụ trong các nội dung sau đây:  Bảo vệ cây khỏi các tác động của sâu bệnh  Che phủ các vết thương ở cây gỗ  Ngăn chặn các bệnh do nấm  Biến đổi sức căng bề mặt của nước trong cây, thúc đẩy sự vận chuyển nước, tăng hiệu quả của các phản ứng enzym 1.3. Tính chất vật lý và thành phần hóa học của tinh dầu Trầu không 1.3.1. Tính chất vật lý của tinh dầu Trầu không [15] Tinh dầu Trầu không là dạng chất lỏng trong suốt, thơm mùi đặc trưng, màu vàng đến nâu sẫm. Các thông số vật lí như sau: Bảng 1.1: Thông số vật lý của tinh dầu lá Trầu không ở 300C Thông số Giá trị Tỷ trọng (g/cm3) 1,044 – 1,054 Chỉ số khúc xạ (n) 1,5 – 1,524 Góc quay cực (0) -1,5 – -4 GVHD: Vũ Thị Hồng Phượng 9 SVTH: Phạm Minh Tú Trường Đại học Bà Rịa - Vũng Tàu Viện Kỹ Thuật – Kinh Tế Biển, Ngành CNKT Hóa Học 1.3.2. Thành phần hóa học của tinh dầu Trầu không [1], [2], [3]  Chavicol: hoặc p -allylphenol, là một phenylpropene tự nhiên, một loại hợp chất hữu cơ. Cấu trúc hóa học của nó bao gồm một vòng benzen được thay thế bằng nhóm hydroxy và nhóm propenyl. Nó là một chất lỏng không màu được tìm thấy cùng với terpen trong tinh dầu trầu.  Công thức: C9H10O  Khối lượng phân tử: 134,18 g/mol  Tỉ trọng: 1,02 g/cm³  Điểm nóng chảy: 160C  Điểm sôi: 2380C  Eugenol: là một guaiacol thay thế chuỗi allyl, một thành viên của lớp hợp chất hóa học allylbenzene. Nó là một chất lỏng nhờn không màu đến màu vàng nhạt, thơm được chiết xuất từ một số loại tinh dầu đặc biệt là từ dầu đinh hương, nhục đậu khấu, quế, húng quế và lá nguyệt quế. Nó hiện diện ở nồng độ 80% ngọn, 90% trong dầu nụ đinh hương và ở 82% trong dầu lá đinh hương. Eugenol có mùi hương dễ chịu, cay, giống như đinh hương.  Công thức: C10H12O2  Khối lượng phân tử: 164,204 g/mol  Tỉ trọng: 1,06 g/cm³  Điểm nóng chảy: -7,50C  Điểm sôi: 2540C  Beta-caryophyllene: là một sesquiterpene (là một lớp terpen bao gồm ba đơn vị isopren và thường có công thức phân tử C15H24. Giống như monoterpen, sesquiterpen có thể có dạng vòng hoặc chứa các vòng. Sesquiterpenes được tìm thấy tự nhiên trong GVHD: Vũ Thị Hồng Phượng 10 SVTH: Phạm Minh Tú Trường Đại học Bà Rịa - Vũng Tàu Viện Kỹ Thuật – Kinh Tế Biển, Ngành CNKT Hóa Học thực vật và côn trùng, dưới dạng hóa học, ví dụ như các tác nhân phòng thủ hoặc pheromone.) tự nhiên là thành phần của nhiều loại tinh dầu, đặc biệt là dầu đinh hương, tinh dầu từ hoa Syzygium aromaticum (đinh hương), tinh dầu của Cannabis sativa (hương thảo). Nó thường được tìm thấy dưới dạng hỗn hợp với isocaryophyllene (đồng phân liên kết đôi cis) và α-humulene (tên lỗi thời: α-caryophyllene), một đồng phân mở vòng. Caryophyllene đáng chú ý vì có một vòng cyclobutane, cũng như một liên kết ngang trong một vòng 9 nhóm, cả hai hiếm có trong tự nhiên. Caryophyllene là một trong những hợp chất hóa học góp phần tạo nên mùi thơm của hạt tiêu đen.  Công thức: C15H24  Khối lượng phân tử: 204,357 g/mol  Tỉ trọng: 0,9052 g/cm³  Điểm sôi: 1300C  Linalool: là một chất lỏng không màu, có mùi nhẹ. Nó xuất hiện trong nhiều loại tinh dầu, chẳng hạn như quýt, cây bạc hà, hoa hồng, cây bách, chanh, quế... Linalool còn được tìm thấy ở một số loại nấm. Nó được sử dụng nhiều trong thương mại, phần lớn trong số đó dựa trên hương thơm dễ chịu của nó.  Công thức: C10H18O  Khối lượng phân tử: 254,25g/mol  Tỉ trọng: 0,858 – 0,868 g/cm³  Điểm nóng chảy: -200C  Điểm sôi: 1980- 2000C  4-Allyl-1,2- diacetoxybenzene: hay còn gọi là Methyleugenol là một hợp chất hóa học tự nhiên được phân loại là phenylpropene, một loại phenylpropanoid. Nó là GVHD: Vũ Thị Hồng Phượng 11 SVTH: Phạm Minh Tú Trường Đại học Bà Rịa - Vũng Tàu Viện Kỹ Thuật – Kinh Tế Biển, Ngành CNKT Hóa Học methyl ether của eugenol và rất quan trọng đối với hành vi và sự thụ phấn của côn trùng. Nó được tìm thấy trong cấc loại tinh dầu khác nhau.  Công thức: C11H14O2  Khối lượng phân tử: 178,23g/mol  Tỉ trọng: 0,98g/cm³  Điểm nóng chảy: -40C  Điểm sôi: 2540 – 2550C 1.3.3. Ứng dụng của tinh dầu Trầu không [14] - Tinh dầu lá Trầu không có hoạt tính kháng sinh mạnh, ức chế nhiều chủng vi khuẩn như: Tụ cầu khuẩn, liên cầu khuẩn, trực khuẩn coli, trực khuẩn lị, phẩy khuẩn tả...và có tác dụng kháng nấm mạnh đối với nhiều chủng loại nấm. - Tinh dầu trầu: xoa bóp khi đau nhức xương khớp, xông đèn tinh dầu giải stress, giảm đau đầu. - Trong lĩnh vực chăm sóc sắc đẹp tinh dầu dùng làm tinh chất trị mụn trong kem. - Trong dược phẩm tinh dầu được dùng làm nước súc miệng. - Trong ngành y học tinh dầu Trầu không còn được ứng dụng sản xuất các sản phẩm dung dịch vệ sinh phụ nữ đang rất được quan tâm và phát triển. 1.4. Các phương pháp chiết tách tinh dầu [5] - Dựa trên cách thực hành, người ta chia các phương pháp sản xuất tinh dầu ra làm bốn loại: cơ tiến hành theo bất cứ phương pháp nào, quy trình sản xuất đều có những điểm chung sau đây:  Tinh dầu thu được phải có mùi thơm tự nhiên như nguyên liệu.  Quy trình khai thác phải phù hợp nguyên liệu.  Tinh dầu phải được lấy triệt để khỏi nguyên liệu với chi phí thấp nhất - Nguyên tắc ly trích của tất cả các phương pháp nói trên đều dựa vào những đặc tính của tinh dầu như:  Dễ bay hơi.  Lôi cuốn theo hơi nước ở nhiệt độ dưới 1000C. GVHD: Vũ Thị Hồng Phượng 12 SVTH: Phạm Minh Tú Trường Đại học Bà Rịa - Vũng Tàu Viện Kỹ Thuật – Kinh Tế Biển, Ngành CNKT Hóa Học  Hòa tan dễ dàng trong dung môi hữu cơ.  Dễ bị hấp thu ngay ở thể khí. 1.4.1. Phương pháp chưng cất hơi nước [18] Phương pháp này dựa trên sự thẩm thấu, hòa tan, khuếch tán và lôi cuốn theo hơi nước của những hợp chất hữu cơ trong tinh dầu chứa trong các mô khi tiếp xúc với hơi nước ở nhiệt độ cao. Sự khuếch tán sẽ dễ dàng khi tế bào chứa tinh dầu trương phồng do nguyên liệu tiếp xúc với hơi nước bão hòa trong một thời gian nhất định. Trường hợp mô thực vật có chứa sáp, nhựa, acid béo chi phương dây dài thì khi chưng cất phải được thực hiện trong một thời gian dài vì những hợp chất này làm giảm áp suất hơi chung của hệ thống và làm cho sự khuếch tán trở nên khó khăn.  Lý thuyết chưng cất: Định nghĩa là: “Sự tách rời các cấu phần của một hỗn hợp nhiều chất lỏng dựa trên sự khác biệt về áp suất hơi của chúng”. Trong trường hợp đơn giản, khi chưng cất một hỗn hợp gồm 2 chất lỏng không hòa tan vào nhau, áp suất hơi tổng cộng là tổng của hai áp suất hơi riêng phần. Do đó, nhiệt độ sôi của hỗn hợp sẽ tương ứng với áp suất hơi tổng cộng xác định, không tùy thuộc vào thành phần bách phân của hỗn hợp, miễn là lúc đó hai pha lỏng vẫn còn tồn tại. Nếu vẽ đường cong áp suất hơi của từng chất theo nhiệt độ, rồi vẽ đường cong áp suất hơi tổng cộng, thì ứng với một áp suất, ta dễ dàng suy ra nhiệt độ sôi tương ứng của hỗn hợp và nhận thấy là nhiệt độ sôi của hỗn hợp luôn luôn thấp hơn nhiệt độ sôi của từng hợp chất. Thí dụ, ở áp suất 760 mmHg nước sôi ở 1000C và benzen sôi ở 800C và chúng là hai chất lỏng không tan vào nhau. Nếu đun hỗn hợp này dưới áp suất 760 mmHg nó sẽ sôi ở 690C cho đến khi nào còn hỗn hợp hai pha lỏng với bất kì tỉ lệ nào. Giản đồ nhiệt độ sôi theo áp suất cho thấy, tại 690C, áp suất hơi của nước là 225 mmHg và benzen là 535 mmHg. Chính vì đặc tính làm giảm nhiệt độ sôi này mà từ lâu phương pháp chưng cất hơi nước là phương pháp đầu tiên dùng để tách tinh dầu ra khỏi nguyên liệu thực vật.  Những ảnh hưởng chính trong sự chưng cất hơi nước:  Sự khuếch tán: Ngay khi nguyên liệu được làm vỡ vụn thì chỉ có một số mô chứa tinh dầu bị vỡ và cho tinh dầu thoát tự do ra ngoài theo hơi nước lôi cuốn đi. Phần lớn tinh dầu còn lại trong các mô thực vật sẽ tiến dần ra ngoài bề mặt nguyên liệu bằng sự hòa tan và thẩm GVHD: Vũ Thị Hồng Phượng 13 SVTH: Phạm Minh Tú