Tài liệu Nghiên cứu chiết tách và xác định thành phần hóa học trong hạt tiêu đen (piper nigrum l.) ở huyện đăk đoa, tỉnh gia lai

1 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA -------  ------- Nghiên cứu chiết tách và xác định thành phần hóa học trong hạt tiêu đen (Piper nigrum L.) ở huyện Đăk Đoa, tỉnh Gia Lai KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Ngành cử nhân hóa dược SVTH: Nguyễn Thị Triên Ly Lớp: 08CHD GVHD: ThS. Đỗ Thị Thúy Vân. 2 MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Ngày nay việc nghiên cứu, sàng lọc các hợp chất thiên nhiên có tác dụng dược lý đang là hướng đi được nhiều nhà khoa học trong và ngoài nước quan tâm. Từ đó có định hướng cho việc chiết xuất để tìm ra các loại thuốc mới trong việc điều trị bệnh. Chính vì vậy việc nghiên cứu thành phần hóa học từ những cây cỏ thiên nhiên có một ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao. Hồ tiêu là cây thương mại được trồng ở nhiều nước nhiệt đới. Ở Việt Nam, cây được trồng nhiều ở các tỉnh miền Trung, Tây Nguyên và Nam Bộ. Trong đó hạt tiêu đen là loại gia vị phổ biến, đóng vai trò quan trọng trong lịch sử và được đánh giá cao. Từ lâu nhân dân ta đã sử dụng hạt tiêu đen để chữa một số bệnh như lợi tiểu, giảm đầy hơi trong đường ruột, cải thiện tiêu hóa, … Trong y học cổ đại của Ấn Độ, hạt tiêu đen được tất cả các trường phái y học từ Ayurveda, Siddha đến Unani sử dụng làm thuốc chữa nhiều bệnh như hen suyễn, đau nhức, đau họng, trĩ, rối loạn đường tiết niệu, tả, sốt định kỳ, khó tiêu, … Và hiện nay, theo nhiều công trình nghiên cứu cho thấy, hạt tiêu đen có thể làm giảm đau, giảm viêm, chữa viêm khớp, chống bệnh cao huyết áp, tiểu đường, bệnh tim mạch và đặc biệt điều trị bệnh bạch biến và ung thư vú. Thành phần hóa học của hạt tiêu đen có chứa một số alkaloid như piperine (59%), piperidine, piperettine và piperanine, chavixin, tinh dầu dễ bay hơi (1-2,5%), chất hăng nhựa (6,0%), và tinh bột (khoảng 30%). Năm 1821, vị cay của hạt tiêu đen đã được tìm thấy là do piperine. Nước ta có diện tích gieo trồng hồ tiêu lớn, ước tính đạt khoảng 52.000 ha vào năm 2003, sản lượng xuất khuẩu hạt tiêu đen hàng năm khoảng 85.000 tấn, rất thuận lợi trong việc đảm bảo nguồn nguyên liệu. Nhưng do còn nhiều hạn chế về trình độ khoa học nên cho đến nay nước ta chưa có nhiều công trình nghiên cứu về thành phần, tính chất, khả năng ứng dụng, công nghệ khai thác các hợp chất hoá học có trong hạt tiêu đen. Vì vậy, tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu chiết tách và xác định thành phần hóa học trong hạt tiêu đen (Piper nigrum L.) ở huyện Đăk Đoa, tỉnh Gia Lai” nhằm xây dựng qui trình chiết tách, từ đó xác định thành phần các 3 hợp chất trong hạt tiêu đen để đóng góp một phần nhỏ trong việc đánh giá tài nguyên thiên nhiên và sử dụng chúng một cách có hiệu quả, khoa học hơn. 2. Mục tiêu của đề tài - Nghiên cứu quy trình chiết tách các hợp chất hóa học có trong hạt tiêu đen. - Xác định thành phần hóa học, công thức cấu tạo của các hợp chất có trong hạt tiêu đen. 3. Đ i t ng, phạm vi nghiên cứu - Đối tượng: Hạt tiêu đen ở huyện Đăk Đoa, tỉnh Gia Lai - Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu quy trình chiết tách, xác định thành phần và cấu trúc một số hợp chất trong hạt tiêu đen. 4. Ph ng pháp nghiên cứu 4.1. Nghiên cứu lý thuyết: Tổng quan tài liệu, các tư liệu, sách báo trong và ngoài nước kết hợp tìm hiểu thực tế về đặc điểm hình thái thực vật, thành phần hoá học, công dụng của hạt tiêu đen. 4.2. Nghiên cứu thực nghiệm - Phương pháp lấy mẫu, thu gom và xử lý mẫu - Phương pháp phân tích trọng lượng: xác định độ ẩm, hàm lượng tro - Phương pháp phân hủy mẫu phân tích: tro hóa mẫu - Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS: xác định hàm lượng kim loại nặng - Phương pháp chiết Soxhlet - Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS: khảo sát các điều kiện chiết tối ưu - Phương pháp định tính alkaloid - Phương pháp sắc kí khí ghép khối phổ GC-MS: xác định thành phần hóa học của hạt tiêu đen - Phương pháp thử hoạt tính sinh học. 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài - Ý nghĩa khoa học: Cung cấp các thông tin khoa học về các chỉ tiêu hóa lý, thành phần hóa học và cấu tạo của một số hợp chất có trong hạt tiêu đen. 4 - Ý nghĩa thực tiễn: Giải thích một cách khoa học các kinh nghiệm dân gian, thuận tiện cho việc nghiên cứu, ứng dụng vào ngành công nghiệp dược phẩm 6. B cục của khóa luận Khóa luận gồm 44 trang trong đó có 10 bảng và 27 hình. Phần mở đầu (3 trang), kết luận và kiến nghị (1 trang), tài liệu tham khảo (2 trang). Nội dung của đề tài chia làm 3 chương: Chương 1- Tổng quan tài liệu (15 trang) Chương 2- Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu (12 trang) Chương 3- Kết quả và bàn luận (11 trang) 5 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. S l c về họ Hồ tiêu [17], [18] Họ Hồ tiêu (Piperaceae) là một họ thực vật có hoa chứa trên 3610 loài được nhóm thành 9 chi: Macropiper, Peperomia, Piper, Sarcohachis, Trianaeopiper, Zippelia, Lepianthes, Potomorphe, Ottonia. Họ này gồm các loại cây thân gỗ nhỏ, cây bụi hay dây leo được phân bố rộng khắp ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới. Đặc điểm chung của họ là lá có vị cay nồng, hoa nhiều nhưng không có lá đài và cánh hoa. Chi Hồ tiêu (Piper) là một chi quan trọng về kinh tế cũng như sinh thái học của họ Hồ tiêu, gồm có 1000-2000 loài. Sự đa dạng của chi này thích hợp cho sự nghiên cứu lịch sử tự nhiên, hóa học các sản phẩm tự nhiên, sinh học tiến hóa, sinh thái cộng đồng. Có thể kể đến một số loài như: Piper lolot C. DC. (Lá lốt), Piper nigrum L. (Hồ tiêu), Piper longum (Hồ tiêu dài), Piper belte (Trầu không), … (Hình 1.1) Piper lolot C. DC. Piper longum Piper belte Hình 1.1. Một số loài trong chi Hồ Tiêu 1.2. Giới thiệu về cây hồ tiêu [3], [5], [7], [16], [17], [19], [20] 1.2.1. Tên gọi Tên thường gọi : Hồ tiêu (Hình 1.2) Tên khác : Cổ nguyệt, Hắc cổ nguyệt, Hắc xuyên, Mạy lòi (Tày) Tên nước ngoài : Black pepper (Anh), Poivrier commun (Pháp) Tên khoa học : Piper Nigrum L. 6 1.2.2. Phân loại khoa học Giới : Plantae Ngành : Magnoliophyta Lớp : Magnoliopsida Phân lớp : Magnoliidae Bộ : Piperales Họ : Piperaceae Chi : Piper Loài : Piper Nigrum L. 1.2.3. Đặc tính sinh thái Hình 1.2. Cây hồ tiêu 1.2.3.1. Nguồn gốc Hồ tiêu có nguồn gốc ở vùng Tây Ghats, Kerala, Ấn Độ, nơi có nhiều giống tiêu hoang dại, mọc rất lâu đời. Hồ tiêu đã được tìm thấy cách đây hơn 4000 năm và được trồng từ 1000 năm trước Công nguyên. Sau đó, tiêu được người Hindu mang tới Java (Indonesia) vào khoảng 600 năm sau công nguyên. Cuối thế kỷ 12, tiêu có mặt ở Malaysia. Đến thế kỷ 18, tiêu được canh tác ở Srilanka và Campuchia. Vào đầu thế kỷ 20, tiêu được trồng nhiều ở các nước nhiệt đới như Châu Phi với Mandagasca, Nigieria, Congo và Châu Mỹ với Brazil, Mexico, … Tiêu du nhập vào Đông Dương từ thế kỷ 17 nhưng mãi đến thế kỷ 18 mới bắt đầu phát triển mạnh khi một số người Trung Hoa di dân vào Campuchia ở vùng dọc bờ biển vịnh Thái Lan như Konpong, Trach, Kep, Kampot. Tiêu vào Đồng bằng Sông Cửu Long qua ngõ Hà Tiên của tỉnh Kiên Giang, rồi sau đó lan dần đến các tỉnh khác ở miền Trung như Thừa Thiên – Huế, Quảng Trị, … 1.2.3.2. Phân bố Cây hồ tiêu được trồng ở nhiều nước nhiệt đới như Thái Lan, Malaysia, Indonesia, Ấn Độ, Campuchia. Ở nước ta, cây được trồng từ lâu, chủ yếu ở các tỉnh miền Đông Nam Bộ, nhiều nhất là ở Phú Quốc, Hà Tiên, Kiên Giang, Bà Rịa Vũng Tàu, ở các vùng đất bazan như Tây Nguyên, và còn được trồng ra tới Quảng Trị, Nghệ An, Hà Tĩnh nhưng diện tích ít hơn. Theo Phan Hữu Trinh (1988), cây tiêu được đưa vào canh tác tương đối quy mô ở vùng Hà Tiên vào đầu thế kỷ thứ 7 19, sau đó được trồng nhiều ở vùng Đông Nam Bộ và Bắc Trung Bộ. Vùng hồ tiêu chủ yếu ở Quảng Trị là những vùng có độ cao dưới 100 m so với mực nước biển. Trong những năm qua, nghề trồng hồ tiêu đã có những bước nhảy vọt, lượng tiêu sản xuất và xuất khẩu mỗi năm tăng 20-30%. Năm 2000, Việt Nam xuất khẩu được 55.000 tấn tiêu, năm 2002 đạt gần 70.000 tấn, đưa Việt Nam trở thành nước đứng thứ 2 về diện tích trồng (sau Ấn Độ) và là nước đứng đầu thế giới về sản xuất và xuất khẩu hạt tiêu đen với các chủng loại nổi tiếng trong và ngoài nước như: tiêu Phú Quốc, tiêu Cù và tiêu Hồ Xá (Quảng Trị), tiêu Tiên Sơn (Gia Lai), tiêu Đất Đỏ (Bà Rịa), tiêu Di Linh (Lâm Đồng), … Các loại tiêu này được xuất khẩu sang nhiều nước và được đánh giá cao vì có độ thơm và vị cay nồng đặc trưng. 1.2.3.3. Điều kiện sống Cây hồ tiêu thích hợp với khí hậu vùng xích đạo và nhiệt đới. Môi trường sinh trưởng tự nhiên là rừng xích đạo nóng ẩm quanh năm. Cây ưa lặng gió, che bóng, nhiệt độ thích hợp trung bình 22-280C. Hồ tiêu yêu cầu lượng mưa cao từ 20003000mm/năm, phân bổ đều trong 7-8 tháng và cần 3-5 tháng không mưa ở cuối giai đoạn thu hoạch để phân hóa mầm hoa tốt, ra hoa tập trung. Độ ẩm không khí thích hợp cho sự thụ phấn của hoa tiêu là 75– 90%. Hồ tiêu có thể trồng được trên nhiều vùng đất nhưng đất thích hợp phải là đất tơi xốp, nhiều mùn, pH 5,5-7, dốc thoải nhiều màu, thoát nước tốt. 1.2.4. Đặc tính thực vật Hồ tiêu là một loại dây leo sống nhiều năm. Dây leo nhờ thân quấn chia thành nhiều đoạn và gấp khúc ở các mấu, mấu phù to, màu nâu xám, mang nhiều rễ móc để thân bám vào giá tựa. Thân dài, nhẵn không mang lông, có nhiều nhánh, tròn, phân đốt, là loại thân tăng trưởng nhanh. Cấu tạo thân tiêu gồm nhiều bó mạch libe mộc có kích thước lớn có khả năng vận chuyển lượng nước và muối khoáng từ đất lên thân. Khi còn non thân Hình 1.3. Thân hồ tiêu 8 tiêu màu xanh, nhẵn, khi già thân chuyển thành màu xám, có nốt sần. Toàn cây có mùi thơm. (Hình 1.3) Lá đơn, mọc cách, có cuống, phiến lá hình trái xoan nhọn, màu xanh lục, đậm ở mặt trên hơn mặt dưới, bìa phiến nguyên, dài 11-15 cm, rộng 5-9 cm, nhìn giống như lá trầu không, nhưng dài và thuôn hơn. Gân lá lông chim nổi rõ 2 mặt, mặt dưới lồi nhiều hơn mặt trên, gân phụ cong hình cung. Cuống lá màu xanh, có rãnh lòng máng, hơi phình ở gốc nơi đính vào thân và có 2 đường dọc màu đen nứt nẻ nhiều là vết tích của lá bắc, dài 1- Hình 1.4. Lá hồ tiêu 1,6 cm. (Hình 1.4) Đối diện với lá là cụm hoa hình đuôi sóc thõng xuống, mọc từng gié trên cành quả. Gié dài 7-12 cm, trung bình có từ 20-60 hoa, sắp xếp theo hình xoắn ốc. Hoa lưỡng tính, không có bao hoa nhưng bao bởi nhiều lá bắc. Hoa tiêu thường có màu vàng hoặc xanh nhạt gồm 3 cánh hoa, 2-4 nhụy đực, bao phấn có 2 ngăn. Hạt phấn tròn và rất nhỏ. Bầu nhụy gồm một bầu noãn có một ngăn và chứa một số túi noãn nhưng quả tiêu thì Hình 1.5. Hoa hồ tiêu chỉ có một hạt. (Hình 1.5) Quả hình cầu nhỏ, chừng 20-30 quả trên một chùm, lúc đầu màu xanh lục, sau có màu vàng, khi chín có màu đỏ. Thời gian từ lúc hoa nở đến quả chín kéo dài 7-10 tháng. Mùa hoa quả tháng 5-8. Quả có một hạt duy nhất. (Hình 1.6) Hạt trong cứng có mùi thơm và vị cay, cấu tạo bởi 2 lớp. Bên ngoài gồm vỏ hạt, bên trong chứa phôi nhũ và các phôi. Hình 1.6. Quả hồ tiêu 9 1.2.5. Thu hái và chế biến Hồ tiêu được thu hoạch mỗi năm một lần. Thu hoạch vào cuối mùa hè. Tùy theo cách thu hái và chế biến mà ta có các loại tiêu khác nhau. Tiêu trắng: Hái quả chín có màu đỏ (tốt nhất trên 20% quả chín), loại bỏ lớp vỏ ngoài rồi phơi khô, thu được hồ tiêu sọ có màu trắng ngà, xám, ít nhăn nheo, ít thơm nhưng cay hơn. (Hình 1.7) Tiêu đen: Hái quả còn xanh, vào lúc xuất hiện một số quả chín trên chùm (tốt nhất có trên 5% quả chín có màu vàng, đỏ) về phơi hoặc sấy khô ở 40-500C; các quả sau khi phơi vỏ quả sẽ săn lại, ngả màu đen ta có hồ tiêu đen. (Hình 1.8) Hình 1.7. Tiêu trắng Hình 1.8. Tiêu đen Tiêu đỏ: Là loại hồ tiêu chín cây hoặc được thu hái khi rất già rồi ủ chín. Màu đỏ của quả tiêu được giữ lại bằng cách ngâm vào dung dịch nước muối cùng với chất bảo quản thực phẩm, sau đó được khử nước. (Hình 1.9) Tiêu xanh: Các quả được hái khi còn xanh, bảo quản trong nước muối, giấm hoặc axit citric để giữ lại màu xanh tự nhiên và hương vị của hạt tiêu tươi. (Hình 1.9) Tiêu đỏ Tiêu xanh Hình 1.9. Tiêu đỏ và tiêu xanh 10 Dầu tiêu: là tinh dầu được bay hơi, được chiết xuất từ quả tiêu bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước. Đó là một hỗn hợp lỏng tự nhiên, trong suốt, có màu xanh vàng đến hơi xanh lá cây. (Hình 1.10) Oleoresin tiêu: Hay còn gọi là dầu nhựa tiêu, là hỗn hợp tinh dầu, nhựa và các hợp chất như piperine. Dầu nhựa tiêu có đầy đủ các đặc trưng về hương vị thơm cay của hạt tiêu, được sản xuất bằng sự chiết xuất bởi các dung môi cổ truyền hoặc chiết xuất ở nhiệt độ cao. (Hình 1.10) Tiêu bột: Hạt tiêu khô được nghiền ở các kích cỡ khác nhau tùy theo yêu cầu của người tiêu thụ. Gần đây sử dụng công nghệ xay tiêu bột ở nhiệt độ thấp để tránh sự mất mát của các chất thơm có khả năng bay hơi và loại bỏ vi khuẩn, nấm mốc. (Hình 1.10) Dầu tiêu Oleoresin tiêu Tiêu bột Hình 1.10. Một số sản phẩm chế biến từ hạt tiêu Ngoài ra còn có các sản phẩm khác như trà tiêu, kẹo tiêu, dầu thơm tiêu, tiêu dùng cho hương liệu mỹ phẩm. 1.3. Tổng quan về hạt tiêu đen [1], [2], [3], [5], [7], [11], [12], [13], [14], [15] 1.3.1. Hình dạng ngoài Hạt tiêu đen có dạng quả hình cầu, đường kính 3,5-5 mm. Mặt ngoài màu nâu đen có nhiều vết nhăn hình vân lưới nổi lên, gốc quả có vết sẹo của cuống quả. Vỏ quả ngoài có thể bóc ra được, vỏ quả trong màu trắng tro hoặc màu vàng nhạt, mặt cắt ngang màu trắng vàng. Quả có chất bột, trong có lỗ hổng nhỏ là vị trí của nội nhũ. Mùi thơm vị cay. 11 1.3.2. Vi phẫu Mẫu cắt ngang của hạt tiêu đen tiết diện tròn, gồm vỏ quả và nhân hạt (Hình 1.11) Vỏ quả ngoài: biểu bì cấu tạo bởi một lớp tế bào hình tam giác đỉnh bầu quay vào trong, có lớp cutin dày. Vòng mô cứng xếp sát biểu bì. Tế bào mô cứng hình đa giác, kích thước không đều, vách dày, ống trao đổi rõ. (Hình 1.12a) Vỏ quả giữa: cấu tạo bởi tế bào nhỏ, hình bầu dục hoặc đa giác, thành mỏng, nhăn nheo, rải rác có tế bào chứa tinh bột. (Hình Hình 1.11. Vi phẫu hạt tiêu đen 1.12b) Vỏ quả trong: gồm tế bào mô cứng thành dày ở vách ngoài, dưới là một lớp tế bào hình chữ nhật đứng có vách cellulose bị ép dẹp, trong cùng là lớp tế bào hình chữ nhật kích thước không đều, có vách cellulose hơi uốn ở vách bên. Tế bào chứa tinh dầu có nhiều trong mô mềm vỏ. (Hình 1.12c) Nhân hạt: gồm lớp tế bào vỏ hạt xếp đều đặn, thành mỏng. Vùng ngoại nhũ rất rộng, phía trong gồm các tế bào lớn hơn, thành mỏng chứa nhiều tinh bột và tế bào tiết tinh dầu. Đối diện với cuống quả có vùng nội nhủ rất nhỏ, cây mầm nằm trong nội nhũ. (Hình 1.12d) (a) (b) (c) Hình 1.12. Vi phẫu từng phần của hạt tiêu đen (a) vỏ quả ngoài; (b) vỏ quả giữa; (c) vỏ quả trong; (d) ngoại nhũ (d) 12 1.3.3. Một số tiêu chuẩn kỹ thuật đối với hạt tiêu đen Theo TCVN 7036-2002 của Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đã quy định một tiêu chuẩn kỹ thuật đối với hạt tiêu đen như sau: Bảng 1.1 . Các chỉ tiêu hóa lý của hạt tiêu đen Mức yêu cầu Chỉ tiêu (% khối lượng theo chất khô) Tạp chất ≤ 0,2 Hạt lép ≤2,0 Hạt vỡ và hạt nhỏ 1,0 Khối lượng theo thể tích (g/l) 600 Độ ẩm ≤12,5 Tro tổng số ≤6,0 Tro không tan trong axit ≤1,2 1.3.4. Thành phần hóa học của hạt tiêu đen Theo nghiên cứu của GS-TS Đỗ Tất Lợi, trong hạt tiêu đen có chứa tinh dầu (1,5-2,2%), alkaloid (5-8%), tinh bột (36%), chất béo (8%), tro (4%) và các muối khoáng,… Tinh dầu tập trung ở vỏ quả giữa, có màu vàng hay lục nhạt, mùi thơm, vị dịu gồm các hydrocacbua như phelandren, cadinen, caryophyllen, các tecpen như pinen, limonen và một ít hợp chất có chứa oxy. * Một số hợp chất có trong tinh dầu hạt tiêu đen: β-Caryophyllene limonene pinene eugenol Có 2 alkaloid chủ yếu trong hồ tiêu là piperine và chavixin. α-humulene 13 O - Piperine (C17H19O3N): O N O + Có trong hạt tiêu từ 5-9%, tinh thể không màu, không mùi, không tan trong nước sôi, rất tan trong rượu nóng, tính kiềm nhẹ, đồng phân với morphin. + Khi đun với rượu kali, cho muối kali của axit piperic C 12H10O4 và một alkaloid khác lỏng, bay hơi là piperidine C5H11N. Axit piperic đun với MnO4K sẽ cho piperonal dùng để chế nước hoa. C17H19NO 3 + KOH = C12H10O4K + C5H11N. + Piperine được chuyển hóa thành các hợp chất khác: piperidine O COOH O O N O O piperine piperic acid CHO O O piperonal COOH H3CO O HO CH 2OH O O O vanillic acid COOH piperonylic acid piperonyl alcohol - Chavixin (C17H19O3N): O O O N Chiếm khoảng 2,2-4,6%, tập trung phía ngoài vỏ, chất lỏng sền sệt, có vị cay hắc làm cho hồ tiêu có vị cay nóng, tan trong rượu, ete, chất béo, đặc ở 00C. Chavixin là đồng phân quang học của piperine, thủy phân cho piperidine và axit chavinic C12H10O4. 14 Các nhà khoa học tại trường Đại học DDU Gorakhpur Ấn Độ và Đại học Tucuman Nacinal Organic Argentina năm 2009 đã nghiên cứu về tinh dầu và nhựa dầu của hạt tiêu đen. Tinh dầu hạt tiêu đen được trích xuất với bộ dụng cụ Clevenger, được phân tích GC-MS cho thấy sự hiện diện của 54 thành phần đại diện cho khoảng 96,6% của tổng trọng lượng. Caryophyllene (29,9%) đã được tìm thấy như là thành phần chủ yếu cùng với limonene (13,2%), β-pinen (7-9%), sabinene (5,9%) và một số nhỏ các thành phần khác. Nhựa dầu được chiết Soxhlet với 2 loại dung môi etanol và ethyl acetate. Thành phần chính của cả nhựa chiết trong ethanol và ethyl acetate là piperine (63,9 và 39,0%), với nhiều thành phần khác có hàm lượng ít hơn. Và theo như một công bố trên trang web của trung tâm khoa học và công nghệ cao Italy (International Centre for Science and High Technology - AREA Science Park -Padriciano 99 - 34012 Trieste - Italy) cho thấy thành phần hóa học của hạt tiêu đen qua các nghiên cứu của các nhà khoa học trên thế giới như sau: - Piperine, sabinene, limonene, caryophyllene, β-pinene, α-pinene,δ3-carene; 3,4-dihydroxy phenyl ethanol glycosides, l-phyllandrene, pipertipine, pipercitine; βsitosterol, (2E,4E,8Z)-N-isobutyleicosatrienamide, pellitorine, guineensine, piperettine, pipericine, (3,4-methylenedioxyphenyl) cinnamaldehyde, dipiperamides A (I), B and C, pipnoohine, pipyahyine (Siddiqui et al., 2004; Gruenwald et al., 2000; Duke and Ayensu, 1985; Thomas Li, 2000; Siddiqui et al., 2002; Tsukamoto et al., 2002). - Terpinen–4-ol, caryophyllene oxide, β-caryophyllene, α-phellandrene, eugenol, α-humulene (Musenga et al, 2007). - Retrofractamide A, pipercide, piperchabamide D, dehydroretrofractamide C, dehydropipernonaline (Rho et al, 2007). - (2E,4Z,8E)-N-[9-(3,4-methylenedioxyphenyl)-2,4,8-nonatrienoyl]piperidine, Retrofractamide C, pipernonaline, piperrolein B, dehydropipernonaline (Lee, 2006). - Tricyclo[6.2.1.0(4,11)]undec-5-ene,1,5,9,9-tetramethyl-(isocaryophyllene-II), β-emelene, 4,11,11-trimethyl-8-methylene-,[1R-(1R*,4E,9S*)]-bicyclo [7.2.0] undec-4-ene, decahydro-4a-methyl-1-methylene-7-(1-methylethenyl)-,[4aR-(4a α,7 15 α,8a β)]-naphthalene,1,2,3,5,6,7,8,8a-octahydro-1,8a-dimethyl-7-(1-methylethenyl),[1S-(1 α,7 α,8a β)]-naphthalene, nonacosane, methyl hexadecanoate, ethyl hexadecanoate, methyl 14-methyl heptadecanoate, methyl-trans-8-octadecanote, ethyl-cis-9-octadecanaote, hexadecanoic acid, octadecanoic acid (Rasheed, 2005). 1.3.5. Tác dụng dược lý * Theo Y học cổ truyền: Hạt tiêu đen tác động vào 12 kinh lạc của cơ thể làm thông kinh hoạt lạc, giúp lưu thông máu huyết ở phần bên ngoài cơ thể; có tác dụng ôn trung chỉ thống, hạ khí, tiêu đờm, kích thích tiêu hoá: - Tẩy trừ hàn khí: trừ lạnh, chống hàn. - Tăng cảm giác ngon miệng: tỉnh tì, khai vị, tăng cảm giác thèm ăn, có tác dụng trị liệu chứng chán ăn, ăn không ngon và tiêu hóa không tốt. Hồ tiêu đen vị cay tính nóng: tính nhiệt rất lớn, thậm chí còn nhiệt hơn cả ớt cay. * Theo nghiên cứu dược lý hiện đại: - Dùng liều nhỏ tăng dịch vị, dịch tụy, kích thích tiêu hóa ăn ngon, nhưng liều lớn kích thích niêm mạc dạ dày, gây sung huyết và viêm cục bộ, gây sốt viêm đường tiểu, đái ra máu. - Piperine và piperidine gây độc ở liều cao, piperidine làm tăng huyết áp, làm tê liệt hô hấp và một số dây thần kinh (50mg/kg cân nặng). - Hồ tiêu có tác dụng sát trùng, diệt ký sinh trùng, gây hắt hơi. - Alkaloid trong hồ tiêu có tác dụng an thần đối với chuột nhắt rõ rệt. 1.3.6. Công dụng của hạt tiêu đen Hạt tiêu đen là nguồn nguyên liệu quý của nước ta. Nó không những được dùng làm gia vị, là nguồn hàng xuất khẩu mà còn dùng làm thuốc trị bệnh. Chất gia vị: Hạt tiêu có vị nóng, cay, có mùi thơm hấp dẫn nên rất thích hợp cho việc chế biến các món ăn. Hạt tiêu giàu vi khoáng chất và lượng chất xơ, tốt cho hệ tiêu hóa, lại không có cholesterol. Chính vì thế, hạt tiêu là loại gia vị được dùng phổ biến nhất trên thế giới. 16 Chất dinh dưỡng: Hạt tiêu đen có chứa một số khoáng chất rất quan trọng đối với cơ thể con người, một trong số đó là crom. Hạt tiêu đen cũng chứa canxi, đồng, sắt, magie, mangan, photpho và kẽm. Hạt tiêu đen thì không được coi là một thực phẩm có chứa vitamin, nhưng nó chứa nhiều vitamin và dinh dưỡng thực vật hơn chúng ta nghĩ. Hạt tiêu đen có hàm lượng vitamin K cao, chứa beta-carotene, betacryptoxanthin, choline, axit folic, lycopene, niacin, pyridoxine, riboflavin, thiamin, các vitamin A, C, E. Phần lớn các vitamin này có đặc tính chống oxy hóa, giúp giảm tác hại của các gốc hóa học tự do trên cơ thể và giúp ngăn chặn ung thư làm thay đổi các tế bào. Theo phân tích của Quỹ Thực phẩm lành mạnh thế giới (Mỹ) đã chứng minh: Cứ 2 muỗng cà phê hạt tiêu (khoảng 4,28g) sẽ cung cấp khoảng 10,88 calorie, 0,24mg mangan, 6,88mg vitamin K, 1,24mg sắt, 1,12g chất xơ, 0,88mg vitamin C, ... Chất bảo quản: Hạt tiêu được dùng như là một chất bảo quản tự nhiên cho thịt và các loại thực phẩm dễ bị hư hỏng khác. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng điều này là do các tính chất chống oxy hóa và chống vi khuẩn hiện diện trong hạt tiêu. Trong y dược: Do có sự hiện diện của chất piperine, tinh dầu và nhựa có mùi thơm, vị cay, tính nóng, nên có tác dụng kích thích tiêu hóa. Hạt tiêu kích thích sự tiết ra một số men tiêu hóa của tuyến tụy như amylase, trypsin, chymotrypsin và lipase, làm thúc đẩy quá trình tiêu hóa tốt hơn, giúp ăn ngon miệng, tăng cường chức năng hoạt động của tuyến tụy, giúp ấm bụng, giảm đau, chống nôn; được dùng chữa cảm hàn, chữa chứng tiêu chảy, giảm tỉ lệ mắc chứng đầy hơi khó tiêu, … Hạt tiêu cũng có thể làm giảm kích ứng với vết côn trùng cắn, giúp chống lại tình trạng viêm đường hô hấp như hen suyễn. Bên cạnh đó piperine còn làm tăng sinh khả dụng của một số chất dinh dưỡng và thuốc. Trong công nghiệp hương liệu: Chất piperine trong hạt tiêu được thủy phân thành piperidin và acid piperic. Oxy hóa acid piperic bằng permanganate kali ta thu được piperonal (heliotropin nhân tạo) có mùi hương tương tự như heliotropin và coumarin, dùng để thay thế các hương liệu này trong kỹ nghệ làm nước hoa. Tinh dầu tiêu với mùi thơm đặc biệt được sử dụng trong công nghiệp hương liệu và hóa dược. 17 * Trên thế giới: Ở Trung Quốc, hạt tiêu đen được chế thành cao dán để chữa hen. Người Ấn Độ dùng tiêu đen để chữa dịch tả, tăng cường sức khỏe cho cơ thể yếu mệt sau khi sốt và phòng tái phát bệnh sốt rét. Người Indonesia dùng tiêu đen làm thành phần của một số loại thuốc bổ, thuốc giảm đau cho phụ nữ sau sinh. Còn ở Nepan, tiêu đen được phối hợp với nhiều vị khác để làm thuốc chữa cảm lạnh, cảm cúm, khó tiêu, viêm khớp. Bên cạnh đó còn có nhiều nghiên cứu của các nhà khoa học về tác dụng của hạt tiêu đen ít người còn chưa biết đến: - Các chuyên gia vật lý trị liệu ở Nga qua một thời gian nghiên cứu đã đi đến kết luận: tinh dầu chiết xuất từ hạt tiêu sẽ mang lại cảm giác minh mẫn, tỉnh táo hơn, làm tăng ham muốn tình dục. - Nhóm nghiên cứu của trường King’s College London - Anh, đã phát hiện ra rằng hạt tiêu đen có thể kích thích sự hình thành hắc tố ở da của những người bị bệnh bạch tạng (căn bệnh phá hủy melanin, một chất khiến cho da có màu sẫm và giúp bảo vệ da dưới tia cực tím, tránh được nguy cơ ung thư da). Chất piperine trong hạt tiêu đen sẽ rất hữu ích khi kết hợp với phương pháp trị liệu bằng ánh sáng để điều trị bệnh. Các nhà khoa học Anh cho biết hạt tiêu đen có thể giúp làm giảm những rối loạn trên da, căn bệnh đang làm ảnh hưởng đến 1% dân số thế giới. - Trung tâm ung bướu Đại học Michigan (Mỹ) phát hiện các chất curcumin (có trong nghệ) và piperine (trong tiêu đen) có thể làm giảm số lượng các tế bào gốc của những tế bào vú được nuôi cấy. Hai hợp chất vừa kể cản trở quá trình tự làm mới, một đặc tính tiêu biểu ở các tế bào gốc ung thư nhưng không ảnh hưởng đến quá trình biệt hóa tế bào nên không độc hại với những mô vú bình thường. Các nhà nghiên cứu dự định thử nghiệm lâm sàng giai đoạn 1 để xác định liều lượng curcumin và piperine có thể dung nạp ở người. 1.3.7. Một số bài thuốc y học cổ truyền sử dụng hạt tiêu đen Từ lâu dân gian đã sử dụng hạt tiêu đen để chữa nhiều bệnh như trộn hạt tiêu đen với bơ tươi đã diệt khuẩn làm từ sữa bò có thể chữa eczema và ghẻ. Trường hợp bứu giáp có thể dùng hạt tiêu đen xay cùng với gỗ cây thông làm thành một thứ bột 18 và bôi lên. Hạt tiêu đen xay thật mịn và trộn với dầu vừng rồi đem đun trên lửa thật nhỏ để làm thành chất kem bôi lên những chỗ bị tác động bởi bệnh liệt. Bôi hạt tiêu đen vào lợi sẽ làm giảm cơn đau răng. Hạt tiêu đen rang và xay thành bột trộn với mật ong sẽ làm giảm chứng chảy nước mũi, ho và hen. Hạt tiêu đen còn có thể kiểm soát cả bệnh lỵ mạn tính. Hạt tiêu đen có thể kích thích đường tiết niệu, và do đó rất công dụng đối với thận, đồng thời là chất kích thích tình dục và điều hòa kinh nguyệt. - Phong thấp: Tiêu, Hồi, Phèn chua, đều bằng nhau. Tán nhỏ xoa bóp vào chỗ đau. - Ỉa chảy, thổ tả: Tiêu tán nhỏ, uống với nước cơm. - Nấc và ợ hơi: Tiêu sao, tán nhỏ, viên với hồ, uống với giấm. - Ho lâu không khỏi: Tiêu 6 hạt tán nhỏ, quả thận lợn 1 đôi, cắt miếng. Nấu lấy nước uống. - Âm hộ sưng ngứa: Tiêu 9 hạt, cho vào nước nấu sôi, để ấm mà rửa. - Chữa đi lỏng, ăn uống không tiêu: Tiêu, Bán hạ chế, hai vị lượng bằng nhau, tán nhỏ, làm viên to bằng hạt đậu. Ngày dùng 15-20 viên, dùng nước Gừng chiêu thuốc. - Trị chứng tê thấp: Hạt tiêu đen, phèn chua, hồi, ngâm với rượu xoa bóp chữa tê thấp. - Trị đau răng, sâu răng: Hạt tiêu đen nghiền thành bột mịn xát vào chân răng. - Trị chứng sốt rét: Hạt tiêu nghiền bột, thuyền thoái (xác ve sầu) nghiền bột, mỗi thứ để vào một lọ, bảo quản tốt để dùng dần. Lấy mỗi thứ 2-3g trộn đều rồi gói vào tờ giấy kín, sau khoảng 2-4 giờ thì bóc ra uống với nước đun sôi để ấm. - Trị viêm thận: 7 hạt tiêu đen, 1 quả trứng gà. Chọc một lỗ nhỏ ở quả trứng rồi nhét hạt tiêu vào. Dùng bột mì bịt kín lỗ thủng. Bọc quả trứng vào trong một tờ giấy ướt rồi đem cách thủy. Cứ 3 ngày ăn một lần. Ăn liên tục 10 ngày. Người lớn ăn một ngày 2 quả, trẻ em ăn ngày 1 quả. - Trị chứng lạnh bụng, nôn ói: 12g hạt tiêu, 1lít rượu 40 độ; ngâm hạt tiêu trong rượu, uống 2 lần/ngày trước bữa ăn, mỗi lần một chén nhỏ. - Ăn vào thổ ra: Hồ tiêu ngâm giấm, phải tẩm 7 lần. Tán thành bột luyện hồ và rượu, vo viên bằng hạt ngô. Mỗi lần dùng 8 - 10 viên với nước, ngày 2 lần. 19 - Đau bụng do lạnh, mùa hè hoắc loạn: Tiêu 4g, sao vàng, tán mịn, uống với nước, ngày 2 lần. Hoặc Hồ tiêu tán bột, nhào với cơm nhão, vo viên bằng hạt ngô, mỗi lần uống 8 - 10 viên với nước cơm, ngày 2 lần. - Thổ tả vì hàn lạnh: Tiêu chảy mửa dữ dội, chân tay giá lạnh, ngực tức, rêu lưỡi trắng nhờn. Hồ tiêu giã nhỏ 40g, Chè hương cũ 40g, Riềng tươi giã nhỏ 40g. Ngâm vào 1 lít rượu tốt trong 5 - 10 ngày. Người lớn mỗi lần uống 1 thìa cà phê, trẻ em giảm liều lượng. Cách 1 giờ uống 1 lần. - Phong độc phát ra ở bàn tay, bàn chân lở ngứa: Hồ tiêu, muối ăn lượng bằng nhau, tán mịn, trộn giấm, bôi vào chỗ lở ngứa sau khi đã rửa sạch. - Đau một bên đầu: Trộn hạt tiêu đen xay mịn với đất cháy lấy từ một đám cháy, cả hai thứ với lượng đều nhau, rồi hít ngửi sẽ giảm đau đầu. - Đau họng, có đờm rãi, ho hoặc đắng mồm: Mật ong vào trộn với nước hạt tiêu đen sắc và dùng trong 1 tuần. - Bệnh trĩ và sa trực tràng: Nước sắc hạt tiêu đen với 1,5 lần bột hạt carum (hạt dùng làm gia vị tăng mùi vị cho bánh mì, bánh ngọt) và 7,5 lần mật ong hòa rồi uống. - Tàn nhang hoặc mụn cóc, mụn hạt cơm: Bôi một lớp mỏng hạt tiêu đen sẽ khỏi. 20 CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Nguyên liệu, dụng cụ, hoá chất [4], [7], [10] 2.1.1. Thu gom nguyên liệu Nguyên liệu để nghiên cứu là hạt tiêu được thu hái tại xã Nam Yang, huyện Đăk Đoa, tỉnh Gia Lai. Thời điểm thu hoạch tốt nhất khi chùm tiêu có trên 5% quả chín có màu vàng hoặc đỏ thu hoạch từ tháng 2-4. Loại bỏ tạp, rác sau đó đem phơi khô. (Hình 2.1) Hình 2.1. Thu hái nguyên liệu hồ tiêu 2.1.2. Xử lí nguyên liệu Hạt tiêu đen khô loại bỏ hạt lép, tạp bẩn, xay nhỏ thành bột. (Hình 2.2) Hình 2.2. Hạt tiêu đen và bột xay nhỏ