Luận văn tốt nghiệp đại học Chuyên ngành Hữu cơ bộ giáo dục và đào tạo trờng đại học vinh khoa hoá học ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Nguyễn Thị Ngọc ánh tách và xác định thành phần hoá học của tinh dầu cây cần tây (apium graveolens l.) ở Nghệ An và thanh hoá khoá luận tốt nghiệp đại học chuyên ngành: hoá hữu cơ Vinh 05 - 2006 Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc ánh 1 Luận văn tốt nghiệp đại học Chuyên ngành Hữu cơ lời cảm ơn Luận văn này đợc hoàn thành tại phòng thí nghiệm Hoá hữu cơ - khoa Hoá - trờng Đại học Vinh. Hoàn thành đợc luận văn này, tôi vô cùng biết ơn sự giúp đỡ của các thầy, các cô: - PGS. TS. NGƯT. Lê Văn Hạc: ( Bộ môn hoá hữu cơ - khoa Hoá - Đại học Vinh) đã giao đề tài và giúp đỡ tạo điều kiện về mọi mặt trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn. - PGS.TS. Hoàng Văn Lựu: (Phó chủ nhiệm khoa Hoá - bộ môn hoá hữu cơ - khoa Hoá - Đại Học Vinh) đã đóng góp nhiều ý kiến cho đề tài. - Ths. NCS. Trần Đình Thắng : Đã giúp đỡ tôi trong quá trình quá trình thực hiện luận văn. - GVC. Lê Quý Bảo: (Bộ môn hoá hữu cơ - Khoa Hoá - Đại Học Vinh) đã tham gia góp ý kiến cho đề tài. Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy, các cô trong khoa đã tạo điều kiện thuận lợi nhất, cùng với sự động viên, giúp đỡ của gia đình và bạn bè để tôi hoàn thành đợc tốt luận văn này ./. Vinh, ngày 08 tháng 5 năm 2006 Sinh viên Nguyễn Thị Ngọc ánh Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc ánh 2 Luận văn tốt nghiệp đại học Chuyên ngành Hữu cơ mục lục Phần mở đầu Tran g 1. Đặt vấn đề 3 2. Nhiệm vụ nghiên cứu 4 3. Đối tợng nghiên cứu 4 Chơng I : Tổng quan I.1 Vài nét chung về mặt thực vật và hoá học của họ Hoa tán 5 I.1.1. Thực vật học 5 I.1.2. Thành phần hoá học 7 I.2. Vài nét về mặt thực vật và hoá học của rau cần tây (Apium Graveoles L.) 11 I.2.1. Mô tả cây 11 I.2.2. Phân bố, sinh thái, cách trồng 12 I.2.3. Thành phần hoá học 13 I.2.4. ứng dụng của rau cần tây 17 I.3. Các phơng pháp tách tinh dầu 19 I.3.1. Yêu cầu của phơng pháp 19 I.3.2. Phơng pháp cất kéo bằng hơi nớc 19 I.3.3. Phơng pháp ép 19 I.3.4. Phơng pháp dùng dung môi để hoà tan 19 I.3.5. Phơng pháp ớp 19 I.3.6. Phơng pháp lên men 19 I.3.7. Bảo quản tinh dầu 21 I.4. Các phơng pháp xác định thành phần hoá học 21 I.4.1. Phơng pháp sắc kí khí 21 I.4.1.1. Bản chất của phơng pháp sắc kí khí 21 I.4.1.2. Ưu điểm của phơng pháp 23 I.4.2. Phơng pháp khối phổ 23 I.4.2.1 Bản chất của phơng pháp 23 I.5. Phơng pháp thực nghiệm 25 I.5.1. Phơng pháp thu hái và bảo quản 25 I.5.2. Phơng pháp định lợng tinh dầu 26 Chơng II : Thực nghiệm II.1. Lấy mẫu 27 II.1.1. Lấy và bảo quản mẫu cây 27 II.1.2. Thời gian và địa điểm lấy mẫu 27 II.2. Chơng cất, tách và bảo quản tinh dầu 28 II.2.1. Dụng cụ và hoá chất 28 Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc ánh 3 Luận văn tốt nghiệp đại học Chuyên ngành Hữu cơ II.2.2. Tiến hành 29 II.3. Xác định thành phần hoá học của tinh dầu 30 Chơng III: kết quả và thảo luận III.1. Xác định thành phần hoá học của tinh dầu rau cần tây (Apium Graveoles L.) 31 III.1.1. Nguyên liệu thực vật 31 III.1.2. Xác định thành phần hoá học 31 III.2. Xác định thành phần hoá học của tinh dầu rau cần tây (Apium Graveoles L.) ở Thanh Hoá 35 III.2.1. Nguyên liệu thực vật 35 III.2.2. Xác định thành phần hoá học 35 kết luận tài liệu tham khảo 39 40 Phần mở đầu 1. Đặt vấn đề: Nớc ta có diện tích khoảng 330.000 km 2 , nằm ở Đông Nam Châu á và trải dài trên 15 0 độ vĩ (1650 km), có khí hậu nhiệt đới gió mùa, nhiệt độ trung bình Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc ánh 4 Luận văn tốt nghiệp đại học Chuyên ngành Hữu cơ hàng năm khá cao ( trên 22 o C), lợng ma hàng năm lớn (trung bình 1200 - 2800mm), độ ẩm tơng đối cao ( trên 80%). Những đặc thù về môi trờng nh vậy đã tạo cho nớc ta một hệ thực vật phong phú và đa dạng. Theo số liệu thống kê gần đây hệ thực vật Việt Nam có trên 10.000 loài, trong đó có khoảng 3200 loài cây đợc sử dụng trong y học dân tộc và 600 loài cây cho tinh dầu. Đây là nguồn tài nguyên thiên nhiên rất quý báu của đất nớc. Các hợp chất thiên nhiên có hoạt tính sinh học đang đóng một vai trò hết sức quan trọng trong đời sống con ngời. Chúng đợc dùng để sản xuất thuốc chữa bệnh, thuốc bảo vệ thực vật, nguyên liệu cho công nghiệp thực phẩm, hơng liệu và mỹ phẩm . Ngày nay, với những thành tựu của khoa học công nghệ rất nhiều hợp chất tách ra từ tinh dầu đã là nguyên liệu khởi đầu để chuyển hoá, tổng hợp thành hàng loạt các chất thơm khác nhau. Công nghệ tách chiết các chất có trong tinh dầu đã nâng cao thêm giá trị và khả năng ứng dụng ngày càng rộng rãi của tinh dầu trong kinh tế và đời sống xã hội. Trên thế giới, cũng nh ở nớc ta các nhà khoa học đã đi sâu vào nghiên cứu tinh dầu của nhiều loài thực vật. Tuy nhiên vẫn còn ít công trình nghiên cứu về thành phần hoá học của rau cần tây. Chính vì vậy tôi chọn đề tài "Tách và xác định thành phần hoá học của tinh dầu rau cần tây (Apium graveolens L.) ở Nghệ An và Thanh Hoá". 2. Nhiệm vụ nghiên cứu: - Xác định hàm lợng tinh dầu rau cần tây. - Xác định thành phần hoá học của tinh dầu rau cần tây. - Phát hiện những hợp chất có giá trị để giới thiệu chúng với t cách là nguồn nguyên liệu cho hoá học, hoá mỹ phẩm, hơng dợc liệu . 1.3. Đối tợng nghiên cứu: Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc ánh 5 Luận văn tốt nghiệp đại học Chuyên ngành Hữu cơ Đối tợng nghiên cứu là thành phần hoá học của tinh dầu phần trên mặt đất của rau cần tây (Apium graveolens L.) thuộc họ Hoa tán (Apiaceae hay Umbelliferae ) ở Thanh Hoá và Nghệ An. Chơng I: Tổng quan I.1. Vài nét chung về mặt thực vật và hoá học của họ hoa tán. I.1.1. Thực vật học: Họ Hoa tán (Apiaceae hay Umbelliferae ) gồm những cây thảo, rất ít khi là cây bụi nhỏ mọc sát đất. Lá mọc cách, không có lá kèm và cuống lá ở dới trải rộng ra làm thành bẹ lá ôm lấy phần dới của mỗi đốt. Phiếu lá rất ít khi nguyên, ít Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc ánh 6 Luận văn tốt nghiệp đại học Chuyên ngành Hữu cơ khi có răng ca hay chia thuỳ mà thờng chẻ lông chim 1; 2 hay nhiều lần. Phần trên của thân cây ( trên mặt đất) thờng chia thành mấu và dóng rõ ràng, ở giữa các dóng thờng rỗng do nhu mô tuỷ phân hoá sớm. Mặt ngoài của dóng thờng có những khe lõm dọc nông hay sâu. Yếu tố mạch thủng lỗ đơn hoặc lỗ gần tròn. Hoa thờng nhỏ, luôn luôn tập hợp thành cụm hoa, thờng là tán kép (Coriandrum, Daucus, Selinum . ) nhng cũng có khi là tán đơn (Centella, Hydro cotyle) hay hình đầu (Eryngium). ở gốc của tán có những lá bắc nhỏ mọc vòng làm thành tổng bao. Tổng bao có thể có cả ở gốc của các tán kép lẫn tán đơn; khi đó, để phân biệt, ta gọi là tổng bao lớn (tổng bao chung) hay tổng bao nhỏ (tổng bao riêng). Tán đơn hay tán kép mọc trên đỉnh của thân hay cả ở đỉnh lẫn nách lá. Hoa lỡng tính hay đa tính, cùng gốc. Hoa về căn bản là hoa đều, nhng có khi trong một tản có những hoa ở vòng ngoài có cánh hoa quay ra ngoài phát triển mạnh làm cho hoa trở thành không đều, đối xứng hai bên. Đài gồm 5 lá đài màu lục, thờng nhỏ, hình vảy nhng có khi hoàn toàn không có. Cánh hoa năm, rời nhau, nhỏ, có màu trắng, hồng, vàng lục.v.v . Nhị năm, xếp xen kẽ với các cánh hoa, có chỉ nhị dài. Bao phấn hai ô, đính lng. Màng hạt phấn thờng có 3 rãnh lỗ. Bộ nhuỵ gồm hai lá noãn dính lại với nhau ở mặt trong; 2 vòi nhuỵ tự do, dạng sợi, đầu nhuỵ hơi phồng, gốc của vòi nhuỵ xoè rộng ra thành chân vòi phủ lên trên đỉnh của bầu. Quả là một quả bể đôi hình cầu hay hình bầu dục, mang theo bầu nhuỵ và thùy đài. Quà chín tách thành hai phân quả nằm đầu hai nhánh của cán quả thờng chẻ đôi. Mỗi phân quả có một mặt mép phẳng và một mặt lng lồi mang những cạnh lồi có biến thể khác nhau. Hạt dính chặt vào vỏ quả, phôi nhỏ nằm trong nôi nhũ rừng có nhiều dầu. [2]. Theo Võ Văn Chi [ 2], họ hoa tán có khoảng 300 chi và hơn 3000 loài phân bố ở hầu hết mọi nơi trên mặt đất, nhng chủ yếu ở vùng ôn đới và một số ít ở vùng núi nhiệt đới. ở nớc ta, đã biết 16 chi và 26 loài. Nhiều cây trong họp này là cây làm rau ăn và cây thuốc. Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc ánh 7 Luận văn tốt nghiệp đại học Chuyên ngành Hữu cơ Một số chi thờng gặp: Chi Hydrocotyle: Là chi có nhiều loài nhất (có 8 loài ở Việt Nam), gồm những cây thảo mọc bò với lá có lá kèm. Hoa có cuống xếp thành tán đơn, lá bắc của tổng bao thờng nhỏ hoặc không có. Quả có 5 cạnh, không có vân mang. Các loài thờng gặp nhất là: rau má mỡ (H. Sibthorpioidos Lam) phân bố ở nhiều nơi; có thứ batrachium (Hance) Hand - Mazz mọc ở Hà Nội. Loài rau má lá to (H.nopalensis Hook) mọc ở chỗ ẩm ớt ven rừng, ở nhiều nơi trên miền Bắc, dùng để giuốc cá. Chi Centalla: Có loài quen thuộc là cây rau má (C.astatica (L.) Urb.) khác với chi trên ở chỗ: không có lá kèm, cuống lá có bẹ. Quả có 9 cạnh lồi, có vân mạng. Chi Eryngium cũng chỉ có một loại quen thuộc là cây mùi tàu hay ngò tàu (E.foetidum L.). Nó là cây thảo mọc đứng có cụm hoa thành tán hình đầu và lá bắc có gai. Hoa không cuống. Quà có vảy. Chi Coriandrum: Với một loài, là cây mùi hay ngò (C.Sativum L.), rất quen thuộc trong đời hàng ngày của nhân dân ta. Mùi là cây thảo mọc đứng, có cụm hoa thành tán kép ở ngọn hay ở bên. Lá xẻ nhiều kiểu khác nhau. Quả không có gai và mụn sần sùi mà có cạnh lỗi dạng sợi và có cạnh lồi bậc hai, phân quả không tách ra khi chín. Chi Oenanthe: (có 3 loài) đều là cây thảo, lá có nhiều kiểu nhng các lá gốc và lá ngọn lại giống nhau. Cụm hoa gồm những tán kép, phía dới có vài lá bắc la tha. Quả hình trụ, có cạnh lồi bên, không có cuống quả. Thờng gặp và đợc sử dụng là cây rau cần (Oe. javanica (Blume) Stolonifera (Roxb) Wall). Chi Cnidium: Khác với chi trên ở chỗ không có cuống quả và thờng không có tổng bao. ở nớc ta chỉ có một loài là cây giần sàng (C.monnieri (L.) Cuss), có quả làm thuốc ( sà sàng tử) chữa bệnh mẩn ngứa, khí h và làm thuốc điều kinh. Còn nhiều loài khác vẫn đợc sử dụng làm gia vị hay làm rau ăn trong đời sống hàng ngày nh: Cây thìa là (Anethum graveolens L.); rau cần tây (Apium graveolens L.); cây cà rốt (Daucus carota L.).v.v . Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc ánh 8 Luận văn tốt nghiệp đại học Chuyên ngành Hữu cơ ở nớc ta còn nhập trồng nhiều cây thuốc trong họ này nh: tiền hồ (Foeniculum vulgare Gaertn); Xuyên bạch chỉ (Angelica anomala Ave - Lall); Bạch chỉ hàng châu (A. dahvrica (Fisch). Benth. et Hook.f exFranch. et savat.).v.v . Theo Đỗ Huy Bích và những ngời khác [1], chi Apium L. có khoảng 40 loài phân bố ở vùng ôn đới và vùng núi cao nhiệt đới. ở Việt Nam, chỉ có một loài rau cần tây (Apium garaveolens L.) là cây nhập trồng. I.1.2. Thành phần hoá học: * Cây mùi (Coriandrum Sativum L.) Gần đây nhất theo Nguyễn Thu Hơng và Trần Thị Minh [3] thì trong tinh dầu hạt mùi đợc trồng ở Việt Nam không thấy có hợp chất - terpinen nh ở các vùng khác là Iran (12% ), hay Argentina (2,2 - 5,1%) nhng lại có hai axit có hàm lợng tơng đối cao là axit tetradecanoic (5,03%) và axit hexadecanoic (2,60%). Còn các thành phần khác tơng tự nh các thành phần của tinh dầu mùi vùng khác nhng hàm lợng nhỏ hơn rất nhiều nh n - decanal (0,94%) so với Iran (2,2%), S - 3 - caren (0,23%) so với Iran (9,7%) hay - pinen (0,34%) so với Argentyna (1,0 - 6,5%). Bằng phơng pháp sắc kí khí (GC) và sắc kí khí khối phổ liên hợp (GC/MS), Hoàng Thị Thu [4] đã xác định đợc tinh dầu cây mùi non ở Nghi Lộc - Nghệ An nh ở bảng 1. Bảng 1: Thành phần % của các hợp chất trong tinh dầu toàn bộ cây mùi non ở Nghi Lộc - Nghệ An. TT Hợp chất Hàm lợng % 1. nonan 0,38 2. octanal 0,50 3. linalol 0,12 4. nonanal 0,19 5. (Z) - 4 - decenal 0,16 6. myrtenal 0,26 7. decanal 23,83 Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc ánh 9 Luận văn tốt nghiệp đại học Chuyên ngành Hữu cơ 8. carvon 0,10 9. 2 - decen - 1 - ol 0,31 10. (E) - 2 - decenal 11,91 11. (E) - 2 - decen - 1 - ol 10,75 12. decanol 5,81 13. cha xác định đợc 0,06 14. undecanal 0,75 15. 3 - dodecen - 1 - al 0,48 16. MW = 152 1,02 17. 1 - tridecanol 0,11 18. (Z) - 10 - tetradecen - 1 - olaxetat 0,33 19. dodecanal 3,95 20. cha xác định 0,24 21. 2 - dodecenal 0,31 22. 3 - dodecen - 1 - al 17,95 23. (E) - 2 - tetradecen - 1 - ol Vết 24. cha xác định Vết 25. tridecanal Vết 26. 2 - dodecen - 1 - al Vết 27. pentadecenal 1,04 28. cha xác định Vết 29. (E) - 2 - tridecenal 9,50 30. phytol 0,36 * Cây thìa là (Anethum graveolensl L.) Lần đầu tiên ở Việt Nam, Trần Thu Hơng và Trần Thị Minh (2005) [3]. Bằng phơng pháp chng cất lôi cuốn hơi nớc từ 2 kg hạt đã thu đợc tinh dầu hạt thìa là với hiệu suất khá cao (2,43%) so với nguyên liệu đầu, d 25 = 0,9640. Các cấu tử trong tinh dầu đợc nhận dạng bằng phơng pháp GC và GC/MS. Kết quả cho thấy trong tinh dầu quả thìa là có 8 cấu tử chính. Trong đó có 5 cấu tử đã đợc nhận dạng chiếm 97,28%. Kết quả ở bảng 2 sau: Bảng 2: TT Hợp chất Hàm lợng % 1. d - limonen 32,578 2. 2 - metyl - 5 - (1-metyl letenyl) Cyclohexanol 0,592 3. - metyl - 5 - (1 - metyl etenyl) Cyclohexanol - trans 3,782 4. d - cacvon 32,994 5. apiol 27,338 Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc ánh 10 . tách và xác định thành phần hoá học của tinh dầu cây cần tây (apium graveolens l. ) ở Nghệ An và thanh hoá khoá luận tốt nghiệp đại học chuyên ngành: hoá. rau cần tây. Chính vì vậy tôi chọn đề tài " ;Tách và xác định thành phần hoá học của tinh dầu rau cần tây (Apium graveolens L. ) ở Nghệ An và Thanh Hoá& quot;.