Tinh dầu, hương liệu Phương pháp nghiên cứu và ứng dụng

Vai trò của tinh dầu trong đời sống thực vật Với nguyên tố cacbon đánh dấu và các phương pháp khác, người ta đã chứng minh được rằng tinh dầu cũng như nhiều hợp chất khác trong cơ thể t

PGS.TS Văn Ngọc Hướng

Tinh dầu, hương liệu

phương pháp nghiên cứu và ứng dụng

nhà xuất bản đại học quốc gia hà nội

MỤC LỤC

Trang

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 KIẾN THỨC CƠ SỞ VỀ TINH DẦU 3

1.1 Định nghĩa tinh dầu 3

1.2 Vai trò của tinh dầu trong đời sống thực vật 3

1.3 Tính chất của tinh dầu 4

1.4 Phân loại tinh dầu 9

Chương 2 NGUYÊN LIỆU CHO TINH DẦU 30

2.1 Nguồn tài nguyên thực vật có tinh dầu 30

2.2 Sự định khu của tinh dầu trong thực vật 30

2.3 Một số thực vật có tinh dầu ở Việt Nam 34

Chương 3 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ TINH DẦU 44

3.1 Phương pháp cất tinh dầu với nước 44

3.2 Phương pháp chiết tinh dầu 51

3.3 Phương pháp hấp phụ điều chế tinh dầu 61

3.4 Phương pháp ép tinh dầu 63

Chương 4 CÁC PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ NGHIÊN CỨU TINH DẦU 64

4.1 Phương pháp sắc ký lớp mỏng (SKLM) khảo sát thành phần tinh dầu 64

4.2 Sắc ký khí (GC) và GC kết hợp với khối phổ (GC-MS) nghiên cứu tinh dầu 70

Chương 5 PHÂN LẬP CÁC THÀNH PHẦN CỦA TINH DẦU 72

5.1 Phương pháp cất phân đoạn phân lập các thành phần của tinh dầu 72

5.2 Phương pháp sắc ký cột phân lập các thành phần của

tinh dầu 80

Chương 6 ÁP DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ CHO NGHIÊN CỨU TINH DẦU 87

6.1 Phổ hồng ngoại (IR – Infrared Spectrocopy) 87

6.2 Phổ tử ngoại (UV – Ultra Violet Spectrometry) 93

6.3 Phổ khối lượng va chạm electron (EI-MS – Electron Impact Mass Spectrometry) 98

6.4 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H và 13C-NMR 108

6.5 Ví dụ về xác định cấu trúc phân tử tecpenoit bằng phương pháp phổ 131

Chương 7 KIẾN THỨC CƠ SỞ VỀ CHẤT THƠM 147

7.1 Khái niệm về mùi và chất thơm 147

7.2 Cơ chế cảm nhận mùi 148

7.3 Thụ quan hoá học (cảm thụ hoá học) 150

Chương 8 ĐÁNH GIÁ VỀ MÙI 151

8.1 Độc tính và độ an toàn mùi 151

8.2 Sự quyến rũ và ưa chuộng 152

8.3 Cường độ mùi 154

8.4 Đánh giá mùi qua tính chất hoá lý của chất thơm 157

8.5 Đánh giá mùi qua tác dụng sinh lý 158

8.6 Giá trị mùi 159

8.7 Cảm nhận tín hiệu mùi 159

Chương 9 MỐI LIÊN HỆ GIỮA CẤU TRÚC PHÂN TỬ VÀ HOẠT TÍNH MÙI 161

9.1 Sự lựa chọn lập thể đối quang 161

9.2 Sự lựa chọn lập thể không đối quang 162

9.3 Đặc tính điện tử 164

9.4 Một vài ví dụ về nghiên cứu mối liên hệ giữa cấu trúc phân tử

và hoạt tính mùi 165

Chương 10 CÁC THÀNH PHẦN CỦA CHẤT THƠM 171

10.1 Đơn hương 171

10.2 Chất điều hương 177

10.3 Chất định hương 177

10.4 Dung môi 179

Chương 11 ỨNG DỤNG CỦA TINH DẦU 181

11.1 Tinh dầu cho nước hoa và mỹ phẩm 181

11.2 Tinh dầu cho thực phẩm 182

11.3 Tinh dầu cho dược phẩm 183

11.4 Tinh dầu cho sản xuất hương liệu 183

Chương 12 MỘT SỐ CHUYỂN HOÁ TINH DẦU 184

12.1 Mục đích, thành phần và khả năng chuyển hoá 184

12.2 Một số chuyển hoá của các tinh dầu 185

Chương 13 ỨNG DỤNG CỦA CHẤT THƠM 192

13.1 Kỹ thuật pha chế hương liệu 192

13.2 Pha chế hương liệu 195

13.3 Pha chế hương bắt chước và một số đơn pha chế hương bắt chước 196

TÀI LIỆU THAM KHẢO 203

MỞ ĐẦU

Nước ta ở vùng nhiệt đới gió mùa, ánh sáng nhiều, lượng mưa lớn,

độ ẩm cao nên thực vật phát triển mạnh Thảm thực vật nước ta đa dạng

và phong phú vào bậc nhất thế giới, có hàng nghìn họ, hàng vạn loài và đặc biệt phong phú là các loại cây có tinh dầu Có nhiều cây quý hiếm như thảo quả, quế chi, bạch đậu khấu, dương xuân sa, sa nhân… Có nhiều cây đặc hữu như riềng Bắc bộ, riềng Phú Thọ…

Các cây có tinh dầu không chỉ là nguồn nguyên liệu phong phú cho khai thác tinh dầu mà còn là nguồn cây thuốc dân tộc, chữa được nhiều bệnh hiểm nghèo và hiệu dụng, là cây gia vị nổi tiếng trong chế biến thực phẩm Nếu biết đi sâu nghiên cứu nguồn tài nguyên này, biết bảo tồn quỹ gen quý giá và phát triển thì chắc chắn nó sẽ mang lại lợi ích to lớn về kinh tế xã hội, góp phần chuyển đổi cơ cấu cây trồng và phát triển kinh tế nông thôn

Tinh dầu là một lĩnh vực rất lớn và quan trọng của hợp chất thiên nhiên Nghiên cứu tinh dầu sẽ góp phần phát triển hoá hữu cơ, đặc biệt sinh tổng hợp hữu cơ qua vi sinh vật, qua công nghệ biến đổi gen và nuôi cấy mô tế bào Hơn nữa, nói đến tinh dầu là nói đến hương liệu, nói đến chất thơm, nói đến gia vị vì hầu hết tinh dầu phục vụ cho các lĩnh vực này và làm thuốc phục vụ cho đời sống Nền văn minh của con người càng phát triển, nhu cầu này càng lớn Như vậy, nghiên cứu và phát triển tinh dầu có đầy đủ điều kiện về nguyên liệu cũng như nhu cầu, do đó nó trở thành ngành có nhiều tiềm năng và triển vọng

Cuốn sách được chia thành ba phần chính Phần thứ nhất là các khái niệm cơ bản về tinh dầu, về nguồn gốc, các tính chất vật lý và hoá học của tinh dầu, về phân loại tinh dầu, về nguyên liệu và các phương pháp điều chế tinh dầu Phần thứ hai đề cập đến các phương pháp nghiên cứu tinh dầu; các phương pháp sắc ký phân tích định tính, định lượng, nhận biết các thành phần của tinh dầu, các phương pháp vật lý hiện đại xác định cấu trúc phân tử của các thành phần của tinh dầu Phần thứ ba của

cuốn sách là các ứng dụng và chuyển hoá tinh dầu thành các mặt hàng đắc dụng khác

Với các nội dung trên, chúng tôi hi vọng cuốn sách không chỉ đưa đến cho độc giả những kiến thức cơ bản, sâu sắc và toàn diện về tinh dầu

mà còn đưa đến cho độc giả các phương pháp nghiên cứu hiện đại đối với tinh dầu Rõ ràng cuốn sách như một cẩm nang đối với những ai say

mê nghiên cứu và ứng dụng tinh dầu

Tuy vậy, khó mà đáp ứng được hết mọi yêu cầu của độc giả, hơn thế không thể nói là không có những thiếu sót Do đó, những ý kiến đóng góp của độc giả đối với cuốn sách là vô cùng quý giá đối với chúng tôi, chúng tôi rất trân trọng và tham khảo để tu sửa cuốn sách tốt hơn nữa

Tác giả

Phần thứ nhất TINH DẦU

Chương 1

KIẾN THỨC CƠ SỞ VỀ TINH DẦU

1.1 Định nghĩa tinh dầu

Hiện nay có một số quan niệm khác nhau về tinh dầu Người thì cho rằng tinh dầu là các chất thơm thu được từ thực vật, người khác cho rằng tinh dầu là sản phẩm thứ cấp trong quá trình trao đổi chất trong thực vật Theo Martin Petozilka, Charles Ehret, tinh dầu là sản phẩm thu được bằng phương pháp cất lôi cuốn hơi nước từ nguyên liệu thực vật Quan niệm này cho đến nay được nhiều người thừa nhận hơn cả

1.2 Vai trò của tinh dầu trong đời sống thực vật

Với nguyên tố cacbon đánh dấu và các phương pháp khác, người ta

đã chứng minh được rằng tinh dầu cũng như nhiều hợp chất khác trong

cơ thể thực vật được sinh tổng hợp từ cùng một chất khởi nguyên, đó là axit axetic Axit này chuyển thành Geranylpyrophotphat và Farnesylpyrophotphat; từ hai dẫn xuất này sinh tổng hợp ra hàng loạt chất khác nhau, đáp ứng nhu cầu và phát triển của cơ thể thực vật Quá trình đó được Nicolaev mô tả trên sơ đồ hình 1.1

Người ta cũng chứng minh được rằng tinh dầu tham gia vào nhiều quá trình chuyển hoá trong cơ thể thực vật Nó tồn tại trong thực vật không những ở dạng tự do trong các túi tinh dầu mà còn liên kết với các hợp chất khác nhau trong các mô của tế bào thực vật và như thế tinh dầu tham gia vào các quá trình trao đổi chất, quá trình sinh lý, sinh hoá trong

cơ thể thực vật

Có người cho rằng tinh dầu tự do trong các túi tinh dầu là chất tiết của

cơ quan tiết của thực vật, nhưng nhiều người cho rằng đó là chất dự trữ, chất bảo vệ Còn tinh dầu liên kết với các chất khác trong các mô, các cơ quan khác nhau của thực vật là tinh dầu chuyển hoá, tinh dầu chức năng

Axit axetic

Geranylpyrophosphat Farnesylpyrophosphat

Monotecpenoit Geranyl - geronyl (P)

§itecpenoit Carotenoit Vitamin E vµ K Steroit

Serquitecpenoit

Hình 1.1 Sơ đồ chuyển hoá Geranylpyrophotphat

và Farnesylpyrophotphat trong cơ thể sống (Nicolaev, 1968)

Theo P.X Tanaxienco (1985), tinh dầu trong thực vật có các vai trò sau đây:

– Bảo vệ: chống sâu bệnh, chống nấm, chống tàn phá của ngoại cảnh;

– Biến đổi sức căng bề mặt của nước trong cây, thúc đẩy sự vận chuyển nước, tăng hiệu quả của phản ứng enzym

Gần đây người ta cho rằng tinh dầu, nhất là phần nhẹ, phần có mùi

là thông tin hoá học giữa các cơ thể sống trong giới thực vật và có khi đóng vai trò duy trì sự tồn tại và phát triển của thực vật, đặc biệt là tinh dầu của các loài hoa, chính nhờ mùi của tinh dầu của các loài hoa mà ong, bướm, côn trùng bị lôi cuốn để hưởng thụ nên chúng chuyển từ hoa này sang hoa khác, từ hoa đực sang hoa cái, mang theo các nhuỵ hoa làm cho quá trình thụ phấn thêm kết quả và thực vật thêm phát triển

1.3 Tính chất của tinh dầu

Tinh dầu là một hỗn hợp nhiều thành phần, nó thu được bằng phương pháp cất lôi cuốn hơi nước nên nó không tan hoặc kém tan trong nước Tuy là một hỗn hợp nhiều thành phần nhưng mỗi loại tinh dầu của mỗi loài, hay một bộ phận của thực vật xác định thì có số thành phần xác

định, hàm lượng các thành phần cũng xác định nên các hằng số vật lý như tỷ trọng (d), chiết suất (n), độ quang cực (α) và các chỉ số hoá học như chỉ số axit, chỉ số ancol, chỉ số cacbonyl, chỉ số este… của nó là xác định Chính vì thế, người ta căn cứ vào các hằng số vật lý và các chỉ số hoá học của tinh dầu để sơ bộ nhận biết và đánh giá tinh dầu

1.3.1 Tính chất vật lý và hằng số vật lý của tinh dầu

Nếu tinh dầu là chất lỏng thì chúng thường có nhiệt độ sôi không ổn định và có khi cao đến 320oC và chiết suất từ 1,378 đến 1,5850, tỷ trọng nhỏ hơn hoặc lớn hơn 1 một chút

Nếu tinh dầu là chất rắn thì có điểm chảy ≤ 160oC

Tinh dầu không tan hay kém tan trong nước, tan tốt trong cồn 99,5%, đietyl ete, benzen, etylaxetat…

a) Tỷ trọng của tinh dầu

Tỷ trọng của tinh dầu là tỷ số của trọng lượng của một thể tích xác định của tinh dầu và trọng lượng của nước có cùng thể tích

Tỷ trọng phụ thuộc vào bản chất tinh dầu, thành phần tinh dầu và vào nhiệt độ

Tỷ trọng càng cao thì mạch cacbon tinh dầu càng dài nếu là mạch thẳng, số vòng càng lớn nếu là mạch vòng, các dẫn xuất oxi có tỷ trọng cao hơn các hiđrocacbon tương ứng Khi đo ở 20oC, ta có:

1 20 20 2

Tỷ trọng của một chất nguyên chất hay một hỗn hợp có thành phần không đổi là một hằng số ở một nhiệt độ xác định nên người ta dùng tỷ trọng để đánh giá độ tinh khiết một chất hay đánh giá thành phần của một hỗn hợp

Vì thể tích thay đổi theo nhiệt độ, đối với nước khối lượng riêng của

nó lớn nhất khi ở 4oC, khi đó 1 ml nước nặng 1 g Từ 4oC đến 20oC khối lượng của nó giảm, nên khi đo nước ở nhiệt độ khác mà muốn đưa về

4oC thì phải nhân thêm khối lượng riêng của nước lúc đo, ví dụ đo ở 20oC:

1 20 20 2

Đối với một số tinh dầu chiết suất của nó thay đổi từ 0,013 đến 0,014, nhưng thông thường từ 0,003 đến 0,004 khi nhiệt độ thay đổi, nghĩa là thay đổi rất ít ở con số thứ ba sau dấu phảy Vì vậy, điều hoà nhiệt độ chính xác khi đo chiết suất là rất quan trọng, thường dùng nhiệt

kế có độ chính xác 0,1oC

Vì có độ chính xác cao và rất phụ thuộc vào thành phần nên người ta dùng chiết suất để theo dõi quá trình phản ứng, ví dụ phản ứng chuyển hoá pseudoionon thành α,β-ionon hay thành phần hỗn hợp α và β-ionon Quá trình hiđro hoá, polime hoá hay vòng hoá đều có ảnh hưởng lớn đến nD, nên người ta có thể dùng n20D theo dõi các quá trình đó

Ví dụ:

geraniol: n20D = 1,4760; xitronelol: n20D = 1,4560; xitral: n20D = 1,4890; xitronelal: n20D = 1,4880;

c) Độ quay cực của tinh dầu

Hầu hết tinh dầu đều có cacbon bất đối xứng nên có đồng phân quang học, nghĩa là nó làm quay mặt phẳng ánh sáng phân cực đi một góc nào đó khi cho ánh sáng phân cực qua tinh dầu Tuỳ theo tinh dầu tạo

ra góc quay bên phải hay bên trái mà ta có tinh dầu quay phải +α hay quay trái –α Để xác định chiều quay của tinh dầu người ta đo độ quay cực của D-glixeranđehit, nếu cùng chiều thì tinh dầu thuộc dãy D (quay phải) và ngược lại là dãy L (quay trái)

Độ quay cực α phụ thuộc vào bản chất của chất, vào nồng độ, vào chiều dài của cuvet đựng tinh dầu để ánh sáng đi qua, vào nhiệt độ khi

đo, vào bước sóng của ánh sáng dùng để đo [ ]α Dt gọi là độ quay cực riêng của chất quang hoạt

Thông thường người ta xác định [ ]α tD theo công thức sau:

t D

100[ ]

.C

α

α =

l

ở đây: α là góc đọc được trên quang cực kế;

l là chiều dài cuvet dùng để đo;

t là nhiệt độ khi đo;

C là nồng độ (số gam tinh dầu trong 100 ml dung dịch)

Đối với tinh dầu nguyên chất, người ta thường đo độ quay cực ở

20oC, ánh sáng vàng vạch D của đèn natri, chiều dài cuvet là 1 dm và C lúc đó chính là tỷ trọng và ta có công thức:

20 D[ ]

d

α

ở đây: α: trị số đo được trên máy;

d: tỷ trọng của tinh dầu đã xác định ở 20oC

Độ quay cực riêng của một chất lỏng quang hoạt trong hỗn hợp chất lỏng có chất quang hoạt và thành phần không đổi là một hằng số ở một nhiệt độ xác định và bước sóng xác định nên người ta dùng nó để đánh giá độ tinh khiết của một chất hay thành phần của hỗn hợp

1.3.2 Các chỉ số hoá học của tinh dầu

a) Chỉ số axit của tinh dầu

Chỉ số axit của tinh dầu là số miligam KOH dùng để trung hoà hết

số axit tự do có trong 1 gam tinh dầu:

x

5,61.aA

m

=

a: số ml dung dịch KOH 0,1N;

m: lượng cân của tinh dầu theo gam

Nếu biết phân tử lượng của axit có trong tinh dầu thì hàm lượng axit

có trong tinh dầu là:

% axit = a.M

5,61 M: phân tử lượng của axit

Chỉ số axit cho biết hàm lượng axit trong tinh dầu

b) Chỉ số este

Chỉ số este của tinh dầu là số miligam KOH cần để thuỷ phân hết lượng este có trong 1 gam tinh dầu:

1 2(v v ).5, 61E

m

−

=

v1: số ml KOH 0,1N cho vào để thuỷ phân este;

v2: số ml KOH 0,1N dư sau phản ứng;

m: lượng cân của tinh dầu theo gam

Chỉ số este cho biết hàm lượng este trong tinh dầu

Chú ý: Để có chỉ số este chính xác, người ta dùng tinh dầu đã xác định chỉ số axit để xác định chỉ số este, hoặc là tinh dầu đã loại hết axit tự

do rồi xác định chỉ số este

c) Chỉ số ancol tự do trong tinh dầu

Chỉ số ancol tự do trong tinh dầu được tính bằng chỉ số axyl hoá tinh dầu Chỉ số axyl hoá tinh dầu là hiệu số của chỉ số este sau khi axyl hoá

và chỉ số este của tinh dầu Gọi chỉ số ancol là An, chỉ số este sau khi axyl hoá là E2 và chỉ số este của tinh dầu là E1, ta có chỉ số ancol tự do trong tinh dầu:

An = E2 – E1Chỉ số ancol cho biết hàm lượng ancol trong tinh dầu

d) Chỉ số cacbonyl (anđehit và xeton)

Hầu hết các anđehit và xeton tham gia phản ứng oxim hoá:

⎯⎯→

C O + NH2OH.HCl C N OH + HCl

Chuẩn độ lượng HCl hình thành trong phản ứng chúng ta biết lượng

NH2OH tham gia phản ứng và từ đó suy ra được lượng nhóm cacbonyl

có trong tinh dầu tham gia phản ứng Có thể nói chỉ số nhóm cacbonyl trong tinh dầu là số miligam hiđroxylamin để oxim hoá hết nhóm cacbonyl có trong 1 gam tinh dầu:

33NCm

= N: số mol NH2OH.HCl dùng cho phản ứng;

m: lượng cân

Chỉ số cacbonyl cho biết hàm lượng hợp chất cacbonyl trong 1 gam tinh dầu

1.4 Phân loại tinh dầu

Người ta thường phân loại tinh dầu theo hai cách: phân loại theo nguồn gốc nguyên liệu để điều chế tinh dầu và phân loại theo thành phần hoá học chính của tinh dầu

1.4.1 Phân loại tinh dầu theo nguồn gốc

Cách phân loại này dựa vào nguyên liệu để sản xuất ra tinh dầu để gọi tên tinh dầu, vì thế tên của tinh dầu xuất phát từ tên nguyên liệu và khi đó mùi của tinh dầu cũng đặc trưng cho mùi của nguyên liệu dùng để sản xuất tinh dầu

Ví dụ tinh dầu của quả chanh gọi là tinh dầu chanh và mùi của tinh dầu chanh cũng là mùi của quả chanh; tinh dầu của hoa bưởi gọi là tinh dầu hoa bưởi và mùi của tinh dầu này là mùi của hoa bưởi; tinh dầu của

vỏ cây quế gọi là tinh dầu quế và mùi của tinh dầu quế là mùi của vỏ cây quế… Cách phân loại này vừa nói được loại nguyên liệu dùng để sản xuất tinh dầu, vừa nói được mùi đặc trưng của tinh dầu cũng như của nguyên liệu và như vậy nó rất thuận lợi cho người dùng

1.4.2 Phân loại tinh dầu theo thành phần hoá học

Thành phần hoá học chính của tinh dầu là thành phần có hàm lượng lớn nhất hay tổng các thành phần có hàm lượng lớn và căn cứ thành phần chính người ta gọi tên tinh dầu

Ví dụ: Tinh dầu thảo quả (Amomam aromaticum Roxb) có hàm

lượng các dẫn xuất isopren (C5) chiếm tới 80 – 85%, đặc biệt lớn là

1,8-cineol nên người ta gọi tinh dầu thảo quả là tinh dầu tecpenoit Tinh

dầu màng tang (Litsea cubeba Lour) cũng là tinh dầu tecpenoit vì thành

phần chính của nó là citral, một dẫn xuất oxi của monotecpen, chiếm trên

60% Nhưng tinh dầu xá xị (Cinnamomum Porecterum Kosterm) là tinh

dầu phenylpropanoit (C6-C3) Vì thành phần chính của tinh dầu này là safrol - một dẫn xuất của phenylpropan Tinh dầu hương nhu trắng

(Ocimum Gratisimum L.) có thành phần chính là eugenol (60 – 80%),

một dẫn xuất của phenylpropan nên nó cũng là tinh dầu phenylpropanoit Cách phân loại này không chỉ cho biết thành phần chính của tinh dầu mà còn cho biết thành phần chính thuộc loại hợp chất gì nên rất thuận tiện cho nhận thức và định hướng sử dụng tinh dầu

Tuy vậy, cách phân loại như trên chỉ là tương đối vì có nhiều loại tinh dầu không những có thành phần tecpenoit mà còn có cả thành phần

phenylpropanoit nữa Ví dụ tinh dầu bạch đậu khấu (Mefristica fragram

H.), ngoài thành phần tecpenoit như pinerycamphen còn có cả myristixen

là dẫn xuất của phenylpropan

1.4.2.1 Tinh dầu tecpenoit

Trong thiên nhiên, số lượng tinh dầu tecpenoit chiếm đại đa số Nghiên cứu cấu trúc phân tử của tinh dầu tecpenoit, L Ruzika (1922) đi đến nhận xét rằng tất cả các phân tử của thành phần tinh dầu tecpenoit đều được xây dựng trên cơ sở đơn vị isopren (C5) Nói một cách khác, người ta có thể phân chia khung cacbon phân tử của các thành phần tinh dầu tecpenoit thành các đơn vị isopren (C5) và như thế, tuỳ theo số đơn vị isopren trong cấu trúc phân tử mà người ta chia tecpenoit thành các lớp chất khác nhau:

+ Hemitecpen được xây dựng từ 1 đơn vị isopren (C5);

+ Monotecpen được xây dựng từ 2 đơn vị isopren (C10);

+ Sesquitecpen được xây dựng từ 3 đơn vị isopren (C15);

+ Đitecpen được xây dựng từ 4 đơn vị isopren (C20);

+ Sestotecpen được xây dựng từ 5 đơn vị isopren (C25);

+ Tritecpen được xây dựng từ 6 đơn vị isopren (C30);

+ Politecpen được xây dựng từ nhiều đơn vị isopren (C5)xn

Đến đây chúng ta thấy thuật ngữ tecpenoit có nghĩa rất rộng, nó bao

gồm không những các hợp chất thuộc lớp hemi, mono, sesqui, đi, tri…

mà cả các dẫn xuất chứa oxi, các dẫn xuất thoái biến của tecpen như ionon; chòn thuật ngữ tecpen thường chỉ một lớp chất, ví dụ monotecpen, sesquitecpen… và các dẫn xuất của chúng Tuy vậy, trong sử dụng đôi khi ranh giới này cũng không rõ ràng

L Ruzika còn nhận xét rằng các đơn vị isopren trong phân tử tecpenoit thường liên kết “đầu đuôi” với nhau:

⎯⎯→+

a) Sự phát sinh sinh học các tecpenoit

Sự phân lập được axit mevalonic của Folker năm 1956 và các nghiên cứu tiếp theo của Blocklynen, Dopjax đã làm sáng tỏ con đường sinh tổng hợp axit mevalonic và cơ chế chuyển hoá axit này thành các đơn vị isopren sinh học, làm cơ sở cho các quá trình sinh tổng hợp các tecpenoit trong thiên nhiên Quá trình này được J Manh (1992) tóm tắt như sau:

Đầu tiên là sự ngưng tụ 2 phân tử axetyl-ScoA tạo thành axetoaxetyl-SCoA (I), tiếp theo là sự cộng hợp ái nhân của axetyl-ScoA khác vào phân tử xetoaxetyl-ScoA vừa tạo thành rồi thuỷ phân cho sản phẩm 3-hiđroxy-3-metylglutaryl-SCoA (II) Khử sản phẩm này thành hemithioaxetyl (III) và khử tiếp thành axit 3R-mevalonic (IV), axit này bị photphat hoá, decacboxyl hoá và loại nước để tạo thành isopentenyl-pyrophotphat (V) (IPP) và đimetylallylpyrophotphat (VI) (DMAPP) hay tạo thành IPP rồi đồng phân hoá thành DMAPP Các đơn vị isopren hoạt động này là những nguyên liệu cho sinh tổng hợp các tecpenoit trong thiên nhiên

− HSCoA CH3 C CH2

O

C SCoA O

(I)

CH3 C CH2

O

C SCoA O

+ CH3 C

O SCoA

OH HOOC CO SCoA

(II)

OH HOOC CH SCoA

(III)

khö

OH

OH HOOC CH2OH

(IV) khö

OH HOOC CH2OPP

HOPP

CH2OPP

IPP (V)

CH2OPP

DMAPP (VI)

có hoạt tính sinh học, các pheromon giới tính, các chất báo động hay phòng vệ Ví dụ 2-metyl-3-buten-2-ol (1) là một pheromon tập hợp, nghĩa là khi có mùi của hợp chất này thì các loại côn trùng cánh cứng tập hợp lại thành tốp lớn; 3-metyl-3-buten-1-ol (2) là một pheromon báo động của ong bò vẽ; este 3-metyl-2-pentin-2-buteonal (3) tạo thành trong

tuyến nọc độc của ong thợ Vespa Crabro Sau đây là một số hemitecpen

(3)

NS

(4)

c) Monotecpen (C 10 )

Sinh tổng hợp monotecpen (C10) bắt nguồn từ sự cộng hợp ái điện tử đimetylallylpyrophotphat (C5) vào liên kết đôi của isopentenyl-pyrophotphat (C5), sau đó loại axit pyrophotphoric (HOPP) tạo thành geranylpyrophotphat (C10) là một chất khởi nguyên của các monotecpen Chính sự ngưng tụ đầu đuôi này của phân tử đimetylallyl-pyrophotphat (I) với isopentenylpyrophotphat (II) là cơ sở lý thuyết cho

nguyên tắc đầu đuôi của L Ruzicka

3 4

CH2OPP

3

3 4

4

(II) isopenteylpyrophotphat

Neryl PP (NPP)

Hình 1.3 Sơ đồ sinh tổng hợp tiền chất của monotecpen: GPP và NPP

Geranylpyrophotphat (GPP) đồng phân hoá dễ dàng thành các dạng khác nhau theo sơ đồ sau:

Hình 1.4 Chuyển hoá GPP thành monotecpen

Chính sự đa dạng trong đồng phân hoá này mà từ các chất khởi nguyên GPP sinh tổng hợp được trên 500 monotecpen khác nhau, có cả trong các vi khuẩn, vi trùng, vi nấm, tảo, côn trùng thực vật và cả động vật như cá sấu, hải li… Nhưng phổ biến và quan trọng nhất của monotecpen là trong thực vật Nó có trong hơn 100 họ thực vật và chiếm khoảng 0,01% trọng lượng tươi, chiếm phần lớn mùi của hoa, tinh dầu và turpentin, phổ biến nhất là trong các họ cây hạt kín như orrchidaceae, asteraceae và limiceae

Sau đây là một số khung cacbon cơ sở của monotecpen (C10):

(1)

2,6-§imetyloctan

(2) Lavandulan

(3) Artemizan

(4)

p-Mentan

m-Mentan

(6) Cafranan

(7) Evicarvan

(8) Ionan

(9) Iran

(10) Pinan

(11) Tuian

(12) Caran

(13)

Camfan

(14) Isocamfan

(15) Fenxan

(16) Xantan

(17)

Xantenan

(18) Tetraxantalan

(19) Chrisantenan

Hình 1.5 Các khung cacbon cơ sở của monotecpen

Một cách tổng quát, người ta chia khung cacbon của monotecpen thành hai loại: loại theo nguyên tắc (regular) và loại không theo nguyên tắc (irregular), monotecpen theo nguyên tắc là dẫn xuất của geranyl-pyrophotphat, một sản phẩm ngưng tụ của đimetylallylpyrophotphat và isopentenylpyrophotphat theo nguyên tắc đầu đuôi của hai đơn vị isopren, loại monotecpen theo nguyên tắc phổ biến nhất trong thiên nhiên Loại monotecpen ít phổ biến hơn trong thiên nhiên là monotecpen không theo nguyên tắc Loại này không phù hợp với mô hình chung của nguyên tắc đầu đuôi của các đơn vị isopren mà sinh ra do sự sắp xếp lại

của dạng monotecpen nguyên tắc hay do sự ngưng tụ không theo đầu đuôi của hai phân tử đimetylallylpyrophotphat

Nhóm thứ nhất do sự sắp xếp lại các monotecpen theo nguyên tắc

như các chất fenchen (21), camphen (22), eurcarvon (23) và nezukon (24)

O

1

2 3

2 3

2' 3'

1' - 2

PPO 1

2 31' 2' 3'

300 khung cacbon khác nhau đã được xác định và hàng nghìn các hợp chất có oxi biến đổi của chúng được phân lập từ thực vật trên đất liền và trên biển, từ nguồn vi sinh vật Các chất chuyển hoá này biểu hiện các đặc tính sinh lý như kháng sinh, chống ung thư, chống oxi hoá, chống vi khuẩn, chống độc, chống nấm, chống côn trùng… và hoạt tính hocmon Rất nhiều sesquitecpen hiđrocacbon, ancol và các dẫn xuất tạo nên tinh dầu, nhờ tính thơm và mùi mà nó trở nên những chất có giá trị kinh tế cao Khung cacbon của sesquitecpen có 15 nguyên tử cacbon tương ứng với 3 đơn vị isopren, đó là sự ngưng tụ đầu đuôi của geranylpyrophotphat (GPP) với isopentenylpyrophotphat (IPP) để tạo thành famesyl-pyrophotphat (FPP)

Do sự phân cực của liên kết C1–OPP, do sự tương tác ái nhân của các liên kết đôi C6–C7 và C10–C11 mà vòng hoá để tạo thành các cation vòng trung gian có vòng 6 hay 7 như I và II (a, b) do liên kết đôi C6–C7tạo nên, vòng 10 hay 11 như III và IV (c, d) do liên kết đôi C10–C11 tạo

nên Các cation trung gian tự vòng hoá, sắp xếp lại và kết thúc phản ứng bằng cách vất bỏ proton hay tương tác với tác nhân ái nhân mà thông thường là nước để dập tắt điện tích dương và tạo ra sản phẩm sesquitecpen

OPP1 2 3

6 7

10 11

a b

− HOPP GPP (C10) IPP (C5)

Sơ đồ sinh tổng hợp các sesquitecpen

Cần nhớ rằng có rào cản hình học cho sự đóng vòng trực tiếp

trans-trans -FPP để tạo vòng, như liên kết đôi cis để tạo vòng 10 và 11, trong

trường hợp này người ta cho rằng có sự đồng phân hoá FPP thành NPP tương ứng để có cấu hình linh hoạt và do đó NPP trải qua sự ion hoá đóng vòng một cách dễ dàng (quá trình e và f)

Sau đây nêu một vài ví dụ

CH2H

− H

β-Farnesen a

b

H2CH

H

c d

α-Bisabolen

β-Bisabolen c

d

Cho đến nay, người ta đã tìm thấy hàng nghìn sesquitecpen khác nhau, nhưng tất cả chúng đều xếp vào trong 300 khung cacbon cơ sở Sau đây là một số khung chính:

β-Xantalan(16) Bergamotan

(17)

Kopan (18)

e) Đitecpen (C 20 )

Các kiểu đóng vòng khác nhau của geranylgeranyldiphotphat (GGPP) bằng enzym là cơ sở lý luận cho sự tạo thành đitecpen Như vậy khung cơ sở của đitecpen có 20 nguyên tử cacbon hay là 4 đơn vị isopren (C5×4 = C20) Phần lớn hợp chất đitecpen là chất rắn có nhiệt độ sôi cao,

tỷ trọng 0,92 – 0,95 Có 5 loại enzym đóng vòng khác nhau để tạo ra đitecpen

+ Tổng hợp casben:

Sự tạo thành (1S,3R)-casben bằng cách ion hoá đóng vòng GGPP do

sự tấn công của liên kết đôi cuối mạch lên cacbon allylic-1 đã bị ion hoá:

ent-Copalyl®iphotphat (ent-CPP) GGPP

4 5

11 12

Taxa-1,4-®ien

H

HH

13 14 1

H

H1

H

H2 3 4

16 17

ent-kaur-16-en

Tuy vậy, vào năm 1997 người ta chỉ ra rằng GGPP bị chuyển hoá

thành ent-kaur-16-on qua ent-CPP trong nấm Phacospharia L 487

Trên cơ sở đặc tính chung người ta chia sinh tổng hợp đitecpen thành hai dạng: dạng A bắt đầu bằng sự ion hoá điphotphat, còn dạng B bắt đầu bằng sự proton hoá ở liên kết đôi 14,15

Tiếp theo dạng A là dạng B và được xúc tác cùng loại enzym hay khác loại enzym, ngược lại có thể tiếp theo dạng B là dạng A và được xúc tác cùng loại hay khác loại enzym Sự chuyển đổi bắt đầu bằng sự vòng hoá sản phẩm được xúc tác bằng men oxi hoá

Thuộc vào dạng A, ví dụ xembren-4,6-ddiol (1); dạng A-B, ví dụ taxuyunnanin C (2) (có trong tế bào T Chinensis); thuộc dạng B, ví dụ ent-sclaren (3) và dạng B-A, ví dụ pimarađien (4)

H

HOH

OH

1 2

(1)

HH

AcO

OAc

OAcOAc

(2)

H

H

HH

f) Tritecpen (C 30 )

Vì hầu hết tritecpen đều là chất rắn, có nhiệt độ sôi rất cao, hầu như

ít khi có trong tinh dầu nên không được đề cập đến ở đây Các isoprenoit khác như carotenoit, steroit cũng tương tự, không được đề cập đến ở đây

1.4.2.2 Đặc điểm cấu tạo của tecpenoit

a) Đồng phân cấu tạo

Chính sự ngưng tụ đầu đuôi của các đơn vị isopren như đã nêu trên

mà tạo ra rất nhiều đồng phân cấu tạo mạch nhánh, mạch vòng Trong phân tử lại có liên kết đôi, có cacbon bất đối xứng nên tạo ra nhiều đồng phân hình học và đồng phân quang học Chính sự liên kết các đơn vị isopren như thế nên một đặc điểm đặc thù của hợp chất tecpenoit là trong

phân tử có nhóm metyl, metylen, isopropyl, isopropenyl Nắm được đặc điểm này giúp chúng ta nhanh chóng nhận ra cấu trúc phân tử của nó nhờ vào các phương pháp vật lý hiện đại

b) Đồng phân hình học

Chính sự liên kết các đơn vị isopren nên liên kết đôi trong hợp chất tecpenoit rất phổ biến và do đó các đồng phân Z-, E- xuất hiện nhiều Nguyên nhân là ở chỗ liên kết đôi C=C do một liên kết σ và một liên kết

π tạo thành, có sự xen phủ cực đại mặt bên của hai obitan p chưa lai hoá của hai nguyên tử cacbon tham gia liên kết Sự xen phủ kiểu mặt bên này làm cho liên kết π có mặt phẳng đối xứng và do đó nó ngăn cấm liên kết này quay tự do (vì quay tự do liên kết π sẽ bị phá vỡ và sẽ gây ra hiện tượng đồng phân hoá Z ↔ E) Vì không quay tự do được nên khi có các nhóm thế khác nhau ở 2 nguyên tử cacbon tham gia liên kết đôi thì xuất hiện sự phân bố khác nhau của các nhóm thế ở phía này hay ở phía kia của mặt phẳng liên kết π Chính sự phân bố khác nhau này tạo ra các đồng phân hình học Z và E Đồng phân Z được quy định cho 2 nhóm thế

có thể tích lớn của 2 nguyên tử cacbon tham gia liên kết đôi ở cùng một phía với mặt phẳng liên kết π và khác phía là đồng phân E

Cách gọi cũ đây là đồng phân cis, cách gọi mới là

đồng phân E, như vậy hai cách gọi khác nhau

Cách gọi cũ đây là đồng phân trans, cách gọi mới

là đồng phân E, như vậy hai cách gọi giống nhau

Khi nhóm thế phức tạp thì xét liên kết tiếp theo, ví dụ:

Cl

H

CH2OH

CH3Z-

Cl > H C(OHH) < C(HCO)

Với các liên kết đôi thì xem như nối với 2 nguyên tử, ví dụ:

1 2

OH

E-, (Geraniol)

Z-, (Nerol)

E-C OH

C(OOH)

C OHO

C(OOO)

Đối với hợp chất vòng thì tuỳ theo nhóm thế ở cùng phía hay khác

phía của mặt phẳng phân tử mà có các đồng phân cis hay trans:

c) Đồng phân quang học

Nếu trong phân tử tecpen có 1 cacbon bất đối xứng thì người ta đo

độ quay cực của nó cùng với độ quay cực của D-glyxeranđehit Khi đó,

nếu nó có độ quay cực cùng chiều với độ quay cực của D-glyxeranđehit

thì nó có cấu hình D- và ngược lại là L- Và khi đó có sự quy ước nhóm

tương đương của nhóm thế ở cacbon bất đối xứng của tecpen với các nhóm thế –CHO, –OH, –H và –CH2OH của D-glyxeranđehit Ví dụ

D-citronellal có cấu hình như sau:

1 2

3 4

CHO

CH2OH

OHH

D-Citronellal D-Glyxeran®ehit

Nếu trong phân tử có nhiều cacbon bất đối xứng thì chọn cacbon bất

đối xứng có trị số điểm nhỏ nhất để xếp cấu hình:

H CH3

CH2

CH2CH

1 2 3

4 5 6

CH2

CH2CH2

CH3H

C O

4 5 6

Nếu chúng ta theo ký hiệu của Can, Ingon và Preloc (1955, 1956) thì

việc quy định nhóm thế tương đương của cacbon bất đối của tecpen với

nhóm thế của cacbon bất đối của glyxeranđehit là không cần thiết Vì

theo hệ thống ký hiệu này, người ta chọn nhóm thế cấp nhỏ nhất trong

bốn nhóm thế của cacbon bất đối đặt ở đỉnh tứ diện xa người quan sát

nhất, ba nhóm thế còn lại nằm trên mặt phẳng tứ diện gần người quan sát

nhất Nếu sự sắp xếp ba nhóm thế này theo thứ tự từ lớn đến bé mà đúng

với chiều quay của kim đồng hồ thì cấu hình phân tử của cacbon bất đối

là R (nghĩa là bên phải), còn ngược chiều quay của kim đồng hồ thì cấu

hình phân tử của cacbon bất đối là cấu hình S (nghĩa là bên trái) Theo cách này, cấu hình D-citronellal ở trên là cấu hình R vì thứ tự

CHHCOOO > CHHCHH > CHHH theo chiều quay của kim đồng hồ

Tương tự như vậy, D-menton là R-menton

1.4.3.2 Tinh dầu phenylpropanoit (C 6 –C 3 )

Tinh dầu phenylpropanoit là tinh dầu mà thành phần chính là các

dẫn xuất phenypropan Số lượng loại tinh dầu này trong thiên nhiên

không nhiều và phổ biến bằng tinh dầu tecpenoit nhưng nó có giá trị kinh

tế cao và có nhiều ứng dụng cho cuộc sống Ví dụ tinh dầu hương nhu

trắng (Ocimum Gratissimum L.), hương nhu lìa (Ocimum Tencuflorum

L.) Trong tinh dầu hương nhu trắng eugenol (1) chiếm tới 70 – 73,5%,

ở Nam Trung Quốc thành phần này lên tới 95% Tinh dầu quế

(Cinnamomum Cassia J.S Presc) có thành phần chính là anđehit

cinnamic (2) chiếm từ 70 – 95% Tinh dầu xá xị (Cinnamomum

porrecterum Kosteon Slee) có thành phần chính là Safrol (3) chiếm

90 – 96% Vanillin (4) một thành phần phổ biến trong nhựa cây bồ đề

CHO

OHOCH3

(4)

Tất cả các chất trên và các chất tương tự đều là dẫn xuất của

phenylpropan và được sinh tổng hợp từ phenylalanin qua sơ đồ sau:

CH2 CH CH2

Eugenol

OH OCH3

CH2 CH CH2

Safrol

O O

COSCoA

OH OCH3

Vanillin

CHO

OH OCH3

Sơ đồ sinh chuyển hoá phenylalanin thành các phenylpropanoit

Chương 2

NGUYÊN LIỆU CHO TINH DẦU

2.1 Nguồn tài nguyên thực vật có tinh dầu

Cho đến nay, nguyên liệu chủ yếu cho sản xuất tinh dầu là thực vật bậc cao, còn động vật thì rất ít Có khoảng 3.000 loài cây trong 120 họ thực vật bậc cao có tinh dầu và tập trung chủ yếu ở vùng nhiệt đới 45%, vùng ôn đới 20%, cận nhiệt đới 10%, còn lại là các vùng khác Việt Nam

ở vùng nhiệt đới gió mùa nên có rất nhiều loài thực vật có tinh dầu

Các họ cây có nhiều loài chứa tinh dầu là: họ sim (Myrtaceae), họ bạc hà (Lamiaceae), họ hoa tán (Apinaceae), họ cúc (Asteraceae), họ cam (Rutaceae), họ long não (Lauraceae), họ thông (Pinaceae), họ hoa hồng (Rosaceae), họ gừng (Zingiheraceae), họ hoàng đàn (Cupressaceae)… Tuy số loài cây có tinh dầu có nhiều nhưng mới có khoảng 100 loài cây đã đưa vào khai thác, gieo trồng, sử dụng và cung cấp khoảng 80.000 tấn/năm tinh dầu cho nhu cầu của thế giới

Nước sản xuất nhiều tinh dầu nhất là Trung Quốc, sau đó đến Ấn

Độ, Brazin, Indonesia Nước tiêu thụ nhiều tinh dầu nhất là Mỹ, Anh, Pháp, Đức, Nhật Bản, Thuỵ Sỹ…

Giá tinh dầu khá đắt, nhất là tinh dầu quý hiếm như tinh dầu trầm hương - khoảng 100.000 USD/kg, hoa hồng - khoảng 7.600 USD/kg, vông vang - 5.000 USD/kg

2.2 Sự định khu của tinh dầu trong thực vật

Các kết quả nghiên cứu cho đến nay đã khẳng định rằng tinh dầu có mặt trong tất cả các loại mô của thực vật, thậm chí cả trong cơ thể của động vật và vi sinh vật Từ thực tế này, người ta cho rằng quá trình tích luỹ tinh dầu không chỉ là hoạt động chức năng riêng của cơ quan tiết tinh dầu mà còn đóng vai trò là chất trung gian của quá trình trao đổi chất trong cơ thể thực vật

Tinh dầu là một hỗn hợp các chất hữu cơ rất phức tạp, có tinh dầu có

số thành phần xấp xỉ 100, hàm lượng các thành phần rất khác nhau Tỷ lệ hàm lượng giữa các thành phần của tinh dầu thay đổi theo điều kiện sinh

trưởng, pha sinh trưởng và trong các bộ phận khác nhau của thực vật Nhưng theo một số tác giả thì số lượng thành phần của tinh dầu ít thay đổi trong phạm vi một loại

Cho đến nay, nhiều nhà nghiên cứu thống nhất rằng tinh dầu chỉ được tích luỹ ở các cấu trúc chuyển hoá gọi là cơ quan tiết, như thế sự định khu của tinh dầu trong thực vật gắn liền với sự định khu của quá trình hình thành cơ quan tiết và hoạt động tích luỹ tinh dầu của cơ quan này trong quá trình sinh trưởng của cây

2.2.1 Định khu và phân loại cơ quan tiết

Căn cứ vào nguồn gốc phát sinh, người ta chia cơ quan tiết làm hai nhóm: nhóm cơ quan tiết ngoại sinh và nhóm cơ quan tiết nội sinh Khi

cơ quan tiết nằm ở mặt ngoài của cơ thể thực vật thì gọi là cơ quan tiết ngoại sinh, ngược lại khi cơ quan tiết nằm bên trong các bộ phận cơ thể thực vật thì gọi là cơ quan tiết nội sinh Ở thực vật thuộc nhóm cơ quan tiết ngoại sinh thì các cơ quan tiết hình thành từ tế bào biểu bì của chồi sinh trưởng, còn nhóm cơ quan tiết nội sinh thì có cơ quan tiết bên trong các cơ quan của thực vật

Các thực vật có cơ quan tiết ngoại sinh, nghĩa là hữu sinh tại biểu bì

và phân bố tinh dầu cũng theo quy luật chung là nằm ở biểu bì Còn các thực vật có cơ quan tiết nội sinh thì phân bố của tinh dầu không theo quy luật nào cả Có loài thì tinh dầu ở vỏ thân, lá, vỏ quả Có loài thì tinh dầu

ở rễ (gừng, riềng), có loài thì tinh dầu ở vỏ màng hạt (vông vang) Như vậy sự phân bố tinh dầu trong thực vật đi kèm với nguồn gốc và phân bố của cơ quan tiết

Tất cả các đặc điểm trên của sự phân bố cơ quan tiết của thực vật được thể hiện trong bảng 2.1

Bảng 2.1 Sự phân bố cơ quan tiết và tinh dầu trong một số loài thực vật

Loài thực vật Cơ quan tiết Nơi định khu tinh dầu

Bạc hà (Mentha spp) Ngoại sinh Biểu bì, lá, thân, đài hoa Hương nhu (Ocimum spp) Ngoại sinh Biểu bì, lá, thân, đài hoa Gừng gió (Zingiber zerumbet) Nội sinh Thân, rễ (củ)

Tràm (Melalenca spp) Nội sinh Lá, vỏ thân, quả

Vông vang (Ambelmos-chus) Nội sinh Màng hạt

Quá trình phân hoá cơ quan tiết, cấu trúc và hoạt động của cơ quan tiết ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng, khối lượng của tinh dầu, nó dễ bị ảnh hưởng bởi tác động bên ngoài

2.2.2 Cấu tạo của cơ quan tiết

Như trên đã trình bày, căn cứ vào nguồn gốc và vị trí phát sinh, người ta chia cơ quan tiết thành 2 nhóm: nhóm nội sinh và ngoại sinh Ở mỗi nhóm như vậy lại chia thành nhóm nhỏ hơn nữa và cách chia này cho đến nay vẫn còn nhiều tranh cãi, nhưng cách chia được nhiều người chấp nhận là cách chia do G.A Denixova đề nghị (1975) Cách chia đó theo sơ đồ sau:

C¬ quan tiÕt

Ngo¹i sinh

Néi sinh

TuyÕn tiÕtL«ng tiÕt

TÕ bµo tiÕtèng tiÕtTuyÕn tiÕt néi sinhTheo Denixova, nhóm cơ quan tiết ngoại sinh bao gồm 2 nhóm nhỏ: tuyến tiết và lông tiết Tuyến tiết lại có 2 kiểu: tuyến tiết 1 tế bào cán và tuyến tiết 2 tế bào cán Mỗi kiểu như vậy đặc trưng cho một loài hay một

họ Ví dụ kiểu tuyến ngoại tiết 1 tế bào cán thường gặp ở các loài ở họ hoa môi, trong lúc đó loài Salvia Sclareae thì tuyến ngoại tiết có 3 tế bào cán, còn loại Hclichchrysam Italicum có nhiều tế bào cán Lông tiết được đặc trưng bằng cấu trúc đơn bào ở đầu, nếu lông tiết có 2, 4 tế bào ở đầu thì chúng được xếp thành một hàng Lông tiết rất phong phú và đa dạng, ngay trong một loài tc cũng có nhiều dạng lông tiết Sau khi tiết ra, tinh dầu cư trú ngay tại tuyến tiết hay lông tiết và ở vùng dưới lớp biểu bì Nhóm cơ quan tiết nội sinh theo Denixova được chia thành 3 nhóm: + Tế bào nội tiết: tế bào này làm chức năng tiết tinh dầu và tích luỹ tinh dầu Ở đây sau khi tiết, tinh dầu tập trung thành giọt và cư trú ở không bào

+ Ống tiết: bao gồm nhiều ống làm chức năng tiết tinh dầu và làm thành hệ thống ống tiết của cây Tinh dầu sau khi được tiết thì tập trung lại trong ống tiết

+ Tuyến nội tiết: có cấu tạo hình cầu với 16 (hoặc hơn) tế bào tiết, nằm ở mặt ngoài Tinh dầu tiết ra được chứa vào khoang bao bọc bởi các

tế bào tiết

2.2.3 Hoạt động tích luỹ tinh dầu của cơ quan tiết

Quá trình tổng hợp tinh dầu trong thực vật do tế bào tiết đảm nhiệm

và thực hiện qua hệ thống men Sau khi hình thành các phân tử tinh dầu tập hợp thành hạt rất bé và tồn tại trong sinh chất của tế bào Ở đây các hạt tinh dầu bé tập hợp với nhau thành giọt lớn tinh dầu Ở giai đoạn này, người ta có thể quan sát thấy giọt tinh dầu qua kính hiển vi dưới sự hỗ trợ của chất nhuộm màu thích hợp

+ Đối với tế bào tiết thì tinh dầu tích luỹ trong không bào Không bào chứa tinh dầu tăng dần, cả về số lượng và thể tích trong quá trình sinh trưởng của cây, các không bào dung nạp vào nhau tạo nên khoang chứa tinh dầu

Song song với quá trình này có quá trình tiêu giảm và keo hoá các nguyên sinh chất của dịch tế bào, sản phẩm của quá trình này bám sát vào vách tế bào hay nằm xen kẽ với các khoang tinh dầu

+ Đối với các ống tiết thì không bào phát triển rông thành gian bào

Ở phần non của ống tiết, tế bào tiết hoạt động mạnh, ở phần già của ống tiết tế bào tiết già dần, keo hoá tạo thành mỏng áp sát tế bào tạo ra các ống dẫn tinh dầu và các chất khác (lignin) Như vậy, ở phần non của ống tiết là các tế bào tiết hoạt động để tổng hợp và tích luỹ tinh dầu, còn ở phần già thì tế bào tiết chất và để tạo ra các ống dẫn, ống thấm

+ Ở tuyến tiết nội sinh thì quá trình tích luỹ tinh dầu trong các tế bào tiết theo lực li tâm và tạo thành quả cầu chứa tinh dầu Quả cầu chứa tinh dầu tăng dần về kích thước trong suốt quá trình tiết

Đối với cơ quan tiết ngoại sinh, hoạt động tiết và tích luỹ theo một

cơ chế chung: khoang chứa tinh dầu hình thành do sự phát triển của màng Cuticul bao phủ đầu tiết Như vậy, tinh dầu vừa được sinh tổng hợp

ra đã ở trong khoang chứa bằng màng Cuticul Nhiều nghiên cứu cho thấy màng Cuticul phát triển độc lập, không phụ thuộc vào sự tổng hợp tinh dầu Minh chứng cho điều này là thể tích khoang chứa tinh dầu đạt được cực đại và hoàn chỉnh trước lúc tinh dầu được tổng hợp

Tóm lại, dù thực vật có cơ quan tiết nội sinh hay ngoại sinh thì sự tổng hợp tinh dầu vẫn do tế bào tiết đảm nhiệm và thực hiện qua hệ thống men Nhưng với thực vật có cơ quan tiết nội sinh thì tinh dầu tích luỹ trong các khoang, các tuyến hay túi cầu và chúng được bao bọc bởi vách bào vững chắc và nằm sâu trong cơ quan tiết Trong khi đó, thực vật có

cơ quan tiết ngoại sinh thì tinh dầu tích luỹ ngay trên bề mặt cơ quan tiết

và chỉ được bao bọc bởi màng Cuticul mỏng manh nên tinh dầu dễ thoát

ra ngoài không khí khi có tác động của ngoại cảnh như cơ học hay vật lý Nhận thức trên rất quan trọng trong quá trình điều chế tinh dầu từ một nguyên liệu thực vật đã biết

2.3 Một số thực vật có tinh dầu ở Việt Nam

Thực vật chứa tinh dầu ở Việt Nam có rất nhiều, hàng trăm loài, hàng chục chi có trong nhiều họ thực vật khác nhau Ở đây chỉ nêu lên một số loài phổ biến, quan trọng và có ý nghĩa kinh tế Để cho việc tra cứu chúng được thuận tiện, các loài thực vật có tinh dầu được xếp theo thứ tự abc của tên thường dùng, không theo thứ tự abc của tên quốc tế, có ghi bộ phận sử dụng, hàm lượng tinh dầu, thành phần chính (có hàm lượng lớn) và vùng sinh thái (xem bảng 2.2)