Nghiên cứu tinh dầu bạch đàn chanh

Nghiên cứu tinh dầu bạch đàn chanh

Luận An Thạc Sĩ Khoa Học Hóa Học ˆ

GHIEN CUU

Nghiên cứu

Luận Ấn Thạc Sĩ Khoa Học Hóa Học Nghiên cứu

3.1 KHẢO SÁT TINH DẦU BẠCH ĐÀN CHANH

Khảo sát cây bạch đàn chanh ở Trạm thí nghiệm trồng rừng Tân Tạo, xã Lê

Minh Xuân, huyện Bình Chánh, Thành phố Hồ Chí Minh

3.1.1.LY TRÍCH TINH DẦU BẠCH ĐÀN CHANH

Chúng tôi tiến hành ly trích tỉnh dẫu bạch đàn chanh bằng phương pháp chưng cất hơi nước cổ điển và phương pháp chưng cất hơi nước có sự chiếu xạ vi

sóng Nguyên liệu sử dụng là lá Qui trình ly trích theo Sơ đồ 1

Sơ đổi: Qui trình chưng cất tỉnh dầu bạch đàn chanh

3.1.1.1 PHƯƠNG PHAP CO DIEN

Cắt nhỏ 400 g nguyên liệu và 1200 mL nước vào bình câu 2000 mL Lượng nước sử dụng như trên vừa đủ ngang bể mặt lá Chúng tôi sử dụng bộ chưng

cất tính dầu Clevenger để trích ly tính dâu Tiến hành chưng cất hơi nước

trong khoảng 2,0-8,0 giờ, thời gian được tính từ lúc giọt nước đầu tiên nhỏ xuống từ ống sinh hàn

Kết quả ghi trong Bảng 1 va trong Đồ thị 1

29

Luận Ấn Thạc Sĩ Khoa Học Hóa Học Nghiên cứu Bảng 1: Hàm lượng tinh đầu theo thời gian chưng cất (phương pháp cổ điển)

Thời gian (giờ)

Hàm lượng tinh dầu đạt cao nhất (1,85%) sau 6 giờ chưng cất

3.1.1.2 PHƯƠNG PHÁP LY TRÍCH TRONG ĐIỀU KIỆN VI SÓNG

Sử dụng 100 g nguyên liệu, chiếu xạ ở công suất 600 W, trong các khoảng

thời gian khảo sát theo hai điểu kiện chưng cất hơi nước khác nhau

Chiếu xạ có thêm nước vào nguyên hiệu: Cho 100 g lá tươi, 200 mL nước vào

bình cầu 500 mL Nếu sử dụng lượng nước cao hơn thì nước bị trào ra ngoài khi chiếu xa Còn nếu lượng nước ít hơn thì mẫu bị khô sau khi chiếu xạ

30

Luận Ấn Thạc Sĩ Khoa Học Hóa Học Nghiên cứu

15 phút Thời gian chiếu xạ thay đổi từ 12 đến 21 phút, thời gian được tính từ lúc bắt đầu chiếu xạ Kết quả được cho ở Bảng 2 và Đồ thị 2

Bảng 2: Hàm lượng tỉnh dầu theo thời gian chiếu xạ (vi sóng thêm nước)

Hàm lượng tinh dầu đạt được cao nhất là 2,06% trong 19 phút

Chúng tôi cũng thực hiện chiếu xạ sử dụng 100 g lá, 300 mL nước giống như trong phương pháp cổ điển Sau 19 phút, hàm lượng tinh dầu đạt 1,76%;

23 phút đạt 2,05% Sở dĩ thời gian chiếu xạ lâu hơn để hàm lượng tỉnh dâu đạt

cực đại là do thời gian làm sôi nước lâu hơn Kết quả trên cũng chứng tỏ

phương pháp vi sóng có nước có thể giảm bớt lượng nước sử dụng

31

Luận Án Thạc Sĩ Khoa Học Hóa Học Nghiên cứu

Chiểu xạ không thêm nước vào nguyên liệu: chỉ nhờ vào lượng nước tự nhiên

có sẵn trong nguyên liệu, kết quả thu được ghi trong Bắng 3 và Đồ thị 3

Bảng 3 : Hàm lượng tỉnh dầu theo thời gian chiếu xạ (vi sóng không nước)

Hàm lượng tinh dầu đạt kết quả cao nhất (1,80%) sau khi chiếu xạ 5,5 phút,

đến phút thứ 6, lá cây đã khô quăn, một số đã cháy đen

Kết quả tổng kết của các phương pháp ly trích được cho trong Bảng 4

“32

Luận Án Thạc Sĩ Khoa Học Hóa Học Nghiên cứu Bảng 4 : Hàm lượng tinh dâu theo các phương pháp ly trích

thiếu, không đủ để lôi cuốn hết tỉnh dầu, do đó ta không thể tiếp tục chiếu xa

vì sẽ làm cháy mẫu

3.1.2 CAC YEU TO ANH HUGNG ĐẾN HÀM LƯỢNG TINH DẦU

Chúng tôi tiếp tục khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hàm lượng tinh dầu trên

2 phương pháp: đun hoàn lưu cổ điển trong 6 giờ, chiếu xạ vi sóng có thêm nước vào nguyên liệu trong [9 phút

3.1.2.1 THỜI ĐIỂM THU HÁI TRONG NGÀY

Nguyên liệu được thu hái từ 9 giờ đến 16 giờ, mỗi mẫu các nhau 1 giờ, sử dụng ngay sau khi thu lấy, kết quả ghi trong Bảng 5, Đồ thị 4 5

Bảng 5 : Hàm lượng tinh dầu theo thời điểm thu hái trong ngày

Thời điểm thuhái | Hàm lượng tỉnh dầu (%) | Hàm lượng tinh dầu (%)

Luận Ấn Thạc Sĩ Khoa Học Hóa Học Nghiên cứu

Đồ thị 4: Hàm lượng tinh dầu theo thời điểm thu hái trong ngày (cổ điển)

Thời điểm thu hái (giờ)

Đồ thị 5: Hàm lượng tỉnh dầu theo thời điểm thu hái trong ngày (vi sóng)

Thời điểm thu hái (giờ)

Nhận xét: cẢ hai phương pháp chưng cất trên đều cho một thời điểm hái tối ưu

là 11 giờ, nhưng phương pháp vi sóng có ưu điểm hơn là thời gian trích ly ngắn hơn

3.1.2.2 THỜI GIAN ĐỀ HÉO

Mẫu được thu hái lúc 11 giờ, lượng mẫu tươi sử dụng cho mỗi thí nghiệm là

400 g, để héo theo thời gian khảo sát, kết quả ghi trong Bảng 6, Đồ thị 6

Luận Án Thạc Sĩ Khoa Học Hóa Học Nghiên cứu

Bang 6 : Hàm lượng tinh dầu theo thời gian để héo

Thời gian để | Khối lượng sau Hàm lượng (%) Hàm lượng (%)

héo (giờ) khi để héo (g) P/p cổ điển P/p vi sóng có nước

Thời điểm thu hái (giờ)

Kết quả trên cho thấy hàm lượng tỉnh dầu đạt cực đại khi sử dụng ngay sau

khi thu hái

3.1.3 MỘT SỐ CHỈ SỐ VẬT LÝ VÀ HÓA HỌC CỦA TINH DẦU

Luận Án Thạc Sĩ Khoa Học Hóa Học Nghiên cứu Bang 7: Chi s6 khúc xạ của tỉnh dầu theo các phương pháp ly trích

Chỉ số acid được xác định trên tỉnh dầu vừa ly trích được

Khối lượng mẫu (g) mang chuẩn độ (mạịp) là trị số trung bình của 3 lần chuẩn độ:

Thể tich KOH 0,1 N (mL) can ding (Vow) dé trung hòa acid tự do là trị số

trung bình của ba lần chuẩn độ:

TD

X Veow = 3,11

Chỉ số savon hóa được xác định trên tinh dầu vừa ly trích được Việc xác định

này cũng được thực hiện trên cùng lượng mẫu trắng nhằm loại trừ sai số

Khối lượng mẫu (g) mang chuẩn độ ( m+p) là trị số trung bình của 3 lần chuẩn

Luận Án Thạc Sĩ Khoa Học Hóa Học Nghiên cứu

Thể tích HCI 0,1 N (mL) cần dùng ( V) để trung hòa KOH còn dư trong mẫu

thật là trị số trung bình của ba lần chuẩn độ:

Thể tích HCI 0,1 N (mL) can ding (Vo) dé trung hòa KOH còn dư trong mẫu

trắng là trị số trung bình của ba lần chuẩn độ:

Tinh dầu sản phẩm thu được theo các phương pháp ly trích được tìm hiểu sơ

bộ các nhóm chức bằng phổ hồng ngoại cho thấy các mũi bấp thu đặc trưng

gần như hoàn toàn tương tự nhau (Phụ lục 1) Điều này giúp kết luận phần

nào thành phần hóa học của tinh dầu theo 3 phương pháp ly trích gần tương tự

+ =

Bảng 8 : Thành phần hóa học của tỉnh dầu bạch đàn chanh theo các phương

4.1.5 THU NGHIEM TINH KHANG KHUAN

Chúng tôi đã tiến hành thử tính kháng khuẩn của tinh dẫu bạch đàn chanh nhằm hy vọng tìm ra những ứng dụng mới của tính dầu nay trong y học Việc thử nghiệm được tiến hành theo phương pháp khoanh giấy tam tinh

dầu đặt trên mặt thạch có vi khuẩn Kết quả ghi trong Bang 9

Bảng 9: Kết quá đường kính vòng vô khuẩn trung bình

Luận Án Thạc Sĩ Khoa Học Hóa Học Nghiên cứu

3.1.6 NHẬN XÉT VÀ BIỆN LUẬN KẾT QUÁ

Từ những kết quả thu được trong các thí nghiệm trên, chúng tôi nhận thấy ly

trích tỉnh dầu bằng lò vi sóng có nhiều ưu điểm hơn so với phương pháp chưng

cất thông thường

VỀ mặt thời gian, phương pháp vi sóng cần thời gian ly trích ngắn hơn rất

nhiều so với phương pháp cổ điển Vi sóng có tác dụng đun nóng bên trong

làm cho nhiệt độ và áp suất bên trong của tuyến tỉnh dầu tăng lên, kết quả tỉnh dẫu thoát ra ngoài và được hơi nước lôi cuốn theo

Về mặt hàm lượng tỉnh dâu, dưới tác dụng của vi sóng các tuyến tỉnh dâu hay

tế bào ẩn sâu bên trong nguyên liệu nóng lên rất nhanh, áp suất bên trong tăng lên đột ngột phá vỡ tất cả các tuyến tỉnh dâu nên hàm lượng tỉnh dầu thu

được cao Trong khi phương pháp cổ điển chỉ thực hiện quá trình khuếch tán

giữa tỉnh dầu bên trong tế bào và nước bên ngoài nên rất chậm

Về mặt chất lượng, thời gian ly trích ngắn, hạn chế được các phản ứng phụ

sinh ra do nhiệt độ cao hoặc do thời gian ly trích kéo dài như trong phương

pháp lôi cuốn hơi nước thông thường, đồng thời thành phần cấu tử chính cũng

tăng lên đáng kể

Mặt khác, chúng tôi nhận thấy hàm lượng tinh dau theo thời điểm thu hái trong ngày đạt cao nhất vào lúc 11 giờ có thể do hàm lượng nước trong lá thấp

nhất dẫn đến hàm lượng tinh dầu trong cây tăng lên Điều này cũng giúp ta

giải thích được hàm lượng tỉnh dầu trong cây vào mùa khô cao hơn vào mùa mưa

Sau khi thu hái nguyên liệu ta nên sử dụng ngay sau khi hái Điều đó chứng tỏ

với cây bạch đàn chanh sau khi cắt không tiếp tục quá trình sinh tổng hợp để tạo thêm dầu Việc sử dụng ngay sau khi hái sẽ tránh được hiện tượng một số cấu tử bị oxid hóa khi để héo

4.1.7 CÔ LẬP CITRONELAL TỪ TINH DẦU BẠCH ĐÀN CHANH

Chúng tôi sử dụng bisulfit natrium để cô lập citronelal ra khỏi tỉnh dầu

Hàm lượng citronelal trong tỉnh dầu bạch đàn chanh là 67,85% (GC)

Luận Án Thạc Sĩ Khoa Học Hóa Học Nghiên cứu

Sơ đồ cô lập citronelal:

Citronelal (1) Hợp chất cộng bisulfit (2) Citronelal

Để điểu chế hợp chất cộng bisulfit, chúng tôi sử dụng NaHSOa: dưới dạng dung dịch bão hòa, tỉ lệ tác chất tính bằng mol, kết quả cho trong Bảng 10 Bảng 10: Hiệu suất cô lập hợp chất cộng bisulfit

Phương pháp (1): NaHSO; | Thời gian (phút | Hiệu suất (2)(%)

Hợp chất cộng bisulfit sau khi điều chế được sử dụng để thủy giải trong môi

trường kiểm (dung dịch Na;CO; 5%) Citronelal sau khi tách được phân tích

bằng phổ hồng ngoại (Phụ lục 5) và xác định hàm lượng bằng GC-MS, kết

quả ghi trong Bảng 11

4U'

Luận Án Thạc Sĩ Khoa Học Hóa Học Nghiên cứu

Bang 11: Hiệu suất thủy giải hợp chất cộng bisulfit

Kết quả trong Bắng 10, 11 cho thấy khi sử dụng thanh siêu âm làm giảm đáng

kể thời gian phản ứng (5 lần so với phương pháp cổ điển)

==

3.2 ĐIỀU CHẾ CITRONELOL TU CITRONELAL

Chúng tôi sử dụng citronelal (96%, GC) dé diéu ché cdc dẫn xuất Để hoàn

nguyên citronelal thành citronelol (3), tác nhân NaBH, được sử dụng trong điều kiện có hoặc không có dung môi theo các phương pháp khác nhau

Thể tích dung môi phẩn ứng trong các thí nghiệm là như nhau, lượng

citronelal sử dụng là 1 g trong 6 mL dung môi, tỉ lệ tác chất tính bằng mol

Sản phẩm sau khi điểu chế được phân tích phổ IR (Phụ lục 8) và xác định hàm

lượng bằng GC-MS, kết quả trong Bắng 12

Bảng 12: Kết quả điều chế citronelol, trường hợp có dung môi

Các kết quả cho thấy phản ứng hoàn nguyên với tác nhân NaBH¿ xảy ra rất

tốt trong dung môi metanol Khi chiếu xạ vi sóng thì phản ứng xảy ra nhanh

hơn (6 lần)

42

Luận Án Thạc Sĩ KhoaHọcHóaHọc ` Nghiên cứu

Trong phương pháp khuấy từ, phần ứng được tiến hành ở điều kiện nhiệt độ phòng Khi cho NaBH¿ vào, hỗn hợp phản ứng nóng lên rất nhanh

Trong phương pháp chiếu xạ vi sóng, khi NaBH¿ vừa được cho vào, chúng tôi cho lò vi sóng hoạt động và trích sản phẩm ngay khi kết thúc phản ứng

Nhìn chung, phắn ứng hoàn nguyên citronelal thành citronelol bằng tác chất

NaBH, rat tốt trong dung môi metanol, phản ứng tương đối đơn giản

3.2.2 PHAN UNG KHONG DUNG MOI

Tỉ lệ mol phần ứng giữa citronelal : NaBH¿ = 4 : 1,2 Các phương pháp khuấy

từ, vi sóng, siêu âm được sử dụng để điều chế, kết quả trong Bảng 13

Bảng 13: Kết quả điều chế citronelol không sử dụng dung môi

Phương pháp Thời gian % GC (3) Hiệu suất (%) | Phu luc

3.3 ĐIỀU CHẾ HIDROXICITRONELAL TỪ CITRONELAL

Chúng tôi thực hiện bảo vệ nhóm chức aldehid bằng các tác chất bisulfit

natrium, dietanolamin (DEA) va n-propilamin Phuong phap khuấy từ và

thanh siêu âm được sử dụng để khảo sát

Luan An Thac Si KhoaHocHéaHoc ` Nghiên cứu

3.3.1 PHUONG PHAP DUNG BISULFIT NATRIUM

Hợp chất cộng bisulfit được điểu chế theo phương pháp như trên (kết quả

Bảng 10) Từ kết quả này, hợp chất cộng được sử dụng để hidrat hóa nối đôi

C=C và sau đó thủy giải bằng phương pháp khuấy từ và siêu âm Chúng tôi đã

tiến hành hidrat hóa và thủy giải với acid H;SO, 80% ở các khoảng thời gian khác nhau nhưng sản phẩm thu được thường kèm theo sản phẩm phụ (thời gian đài), hoặc còn nhiều citronelal (thời gian ngắn) làm cho hiệu suất hidrat

hóa không cao Một số dung dịch acid H;SO¿ có nồng độ khác (70%, 60%,

50%) được sử dụng để khảo sát và trên cơ sở đó chúng tôi chọn dung dịch acid H;ạSO, nồng độ 70% để thực hiện phần ứng Kết quả được cho trong Bảng 14

Bảng 14: Hiệu suất hidrat hóa và thủy giải tạo hidroxicitronelal

Luận Án Thạc Sĩ Khoa Học Hóa Học ` Nghiên cứu 3.3.2 PHƯƠNG PHÁP DÙNG DIETANOLAMIN (DEA)

Khi sử dụng DEA để bảo vệ nối đôi C=O, sản phẩm cộng thu được là

oxazolidin của citronelal (5)

Citronelal Oxazolidin của citronelal

Hợp chất cộng oxazolidin được phân tích bằng phổ TR (Phụ lục 29) xem nhóm

-CHO đã được bảo vệ hết chưa trước khi phân tích bằng GC-MS Kết quả

điều chế được ghi trong Bảng 15

Bảng 15: Kết quả điều chế hợp chất cộng oxazolidin (5)

Phương pháp | (1) : DEA | T/gian (phúU |% (GC) (5) |Hiệu suất (%)| Phụ lục

Chúng tôi tiếp tục sử dụng hợp chất cộng oxazolidin (28%) vừa điều chế được

để hidrat hóa và thủy giải tạo hidroxicitronelal

Phần ứng hidrat hóa này tương đối phức tạp, có sự ảnh hưởng qua lại giữa

nổng độ acid, nhiệt độ và thời gian phản ứng Sản phẩm hidroxicitronelal

trước khi xác định bằng GC-MS được phân tích bằng phổ IR (Phụ lục 35), kết quả được ghi trong Bang 16

Luận Án Thạc Sĩ Khoa HọcHóaHọc ` Nghiên cứu

Bảng 16: Hiệu suất hidrat hóa và thủy giải tạo hidroxicitronelal từ

oxazolidin (5)

Thực nghiệm cho thấy mối liên hệ giữa thời gian phản ứng và nổng độ acid sử

dụng rất chặt chẽ Với néng độ acid đậm đặc thì việc kéo dài thời gian phản

ứng không có lợi, sinh ra nhiều sản phẩm phụ, còn nồng độ acid tương đối loãng hơn thì phần ứng hidrat hóa diễn ra rất chậm Nhiệt độ của phan ứng này rất thấp, từ 0°C đến 5°C Nếu nhiệt độ phần ứng tăng cao, sản phẩm phụ sinh ra khá nhiều và không thể kiểm soát Kết quả cho thấy DEA bảo vệ tốt

nhóm chức aldehid và phương pháp sử dụng thanh siêu âm thích hợp trong phản ứng này