Nghiên cứu chiết tách, xác định thành phần hóa học trong tinh dầu và một số dịch chiết từ củ nghệ đen tỉnh gia lai.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

VÕ THỊ THANH BÌNH

NGHIÊN CỨU CHIẾT TÁCH, XÁC ĐỊNH

THÀNH PHẦN HÓA HỌC TRONG TINH DẦU

VÀ MỘT SỐ DỊCH CHIẾT TỪ CỦ NGHỆ ĐEN

TỈNH GIA LAI

Chuyên ngành: HÓA HỮU CƠ

Mã số: 60 44 01 14

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

ĐàNẵng - Năm 2015

Công trình được hoàn thành tại

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

Người hướng dẫn khoa học: GS.TS. ĐÀO HÙNG CƯỜNG

Phản biện 1: TS. Nguyễn Đình Anh

Phản biện 2: PGS.TS. Trần Thị Xô

Luận văn đã được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt

nghiệp thạc sĩ Khoa học họp tại Đại học Đà Nẵng vào ngày 26

tháng 07 năm 2015

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng

Thư viện trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng

1

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài

Nghiên cứu chiết tách các chất có hoạt tính sinh học từ thực

vật đang được các nhà khoa học trong nước cũng như trên thế giới

quan tâm nghiên cứu. Cho đến nay, ở Việt Nam, nhiều công trình

nghiên cứu về chiết tách, xác định thành phần, cấu trúc các hợp chất

từ thực vật đã được công bố. Trong đó, nhiều hợp chất có hoạt tính

sinh học quý đã được phát hiện, phân lập và đưa vào ứng dụng trong

thực tế. Nằm trong vùng nhiệt đới, hệ thực vật ở Việt Nam vô cùng

phong phú và đa dạng với nhiều chủng loại khác nhau. Vì vậy,

hướng nghiên cứu chiết tách các hợp chất thiên nhiên trong nước dù

nhiều, nhưng cần phải được tiếp tục nghiên cứu sâu, rộng hơn để đáp

ứng cho nhu cầu dược phẩm thiên nhiên ngày càng tăng của thị

trường. Trong số các công trình nghiên cứu liên quan đến hợp chất

thiên nhiên hiện nay, nghiên cứu chiết tách, phân lập các hợp chất có

hoạt tính sinh học từ nghệ đen là một trong những hướng mang lại

nhiều ý nghĩa thực tiễn và có tính giá trị y học cao.

Nghệ đen hay còn có tên gọi khác là nga truật, ngải tím, tam

nại (Curcuma zedoaria) là cây thân thảo thuộc họ Gừng, phân bố

nhiều ở vùng rừng núi Việt Nam và nhiều nước khác trên thế giới.

Nghệ đen được biết đến trong dân gian là loài thảo dược lành tính,

có vị thuốc và hương vị độc đáo nên đã trở thành cây trồng phổ biến

dùng làm thuốc cũng như gia vị trong chế biến thực phẩm.

Hiện nay, với các trang thiết bị nghiên cứu hiện đại, các nhà

khoa học đã xác định được thành phần hóa học của nghệ đen, bao

gồm: tinh bột (82.6%), tinh dầu (1-1.5%), khá nhiều chất tương tự có

trong thành phần của nghệ vàng và một số khoáng vi lượng. Đặc biệt

2

nhất trong nghệ đen là hoạt chất Curcumin có tác dụng ngăn chặn sự

phát triển của các tế bào ung thư da và kiềm chế quá trình di căn của

ung thư vú sang phổi. Nhiều công trình nghiên cứu thử nghiệm ở các

nước trên thế giới đã khẳng định từ lâu rằng hoạt chất Curcumin có

tác dụng hủy diệt tế bào ung thư vào loại mạnh. Tại Mỹ, Đài Loan,

người ta đã tiến hành thử lâm sàng dùng Curcumin điều trị ung thư

và kết luận: Curcumin có thể kìm hãm sự phát tán của tế bào ung thư

da, dạ dày, ruột, vòm họng, dạ con, bàng quang. Curcumin còn là

chất bổ cho dạ dày, ruột, gan, mật, lọc máu, làm sạch máu, điều trị

vết thương, chống viêm khớp, dị ứng, nấm, chống vi khuẩn có hiệu

lực. Từ năm 1993, các nhà khoa học thuộc ĐH Harvarrd (Mỹ) đã

công bố 3 chất có tác dụng kìm hãm tế bào HIV-1, HIV-1-RT và 1

trong 3 chất đó là Curcumin.

Ở tỉnh Gia Lai, nghệ đen mọc hoang rất nhiều trong rừng. Tuy

nhiên, do nạn phá rừng làm rẫy nên diện tích phân bố của cây thuốc

quý này ngày càng hẹp. Vì vậy, việc nghiên cứu xác định thành phần

và kiểm tra các hoạt tính sinh học của nghệ đen sinh trưởng tại địa

bàn tỉnh Gia Lai là cần thiết, góp phần hiểu biết thêm về hoạt tính của

nghệ đen, từ đó có chính sách phát triển, bảo vệ và khai thác có hiệu

quả nguồn dược liệu quý của thiên nhiên. Chính vì lẽ đó, tôi đề xuất

thực hiện đề tài: “Nghiên cứu chiết tách, xác định thành phần hóa

học trong tinh dầu và một số dịch chiết từ củ nghệ đen tỉnh Gia

Lai” để làm luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ chuyên ngành Hoá hữu cơ.

2. Mục tiêu nghiên cứu

- Xác định một số chỉ tiêu vật lý, hóa học trong củ nghệ đen.

- Xây dựng quy trình chiết tách hiệu quả các hợp chất hóa học

có trong củ nghệ đen.

- Xác định thành phần hóa học, hàm lượng các chất có trong

3

tinh dầu và một số dịch chiết của các dung môi: n-hexane,

dichloromethane, ethyl axetate, methanol từ củ nghệ đen ở tỉnh Gia Lai.

- Khảo sát thăm dò hoạt tính sinh học của tinh dầu chiết từ củ

nghệ đen .

3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu

3.1. Đối tƣợng nghiên cứu

Củ nghệ đen (Curcuma zedoaria) ở tỉnh Gia Lai.

3.2. Phạm vi nghiên cứu

Thành phần hóa học trong tinh dầu và một số dịch chiết hữu cơ

từ củ nghệ đen tỉnh Gia Lai.

4. Phƣơng pháp nghiên cứu

4.1. Nghiên cứu tổng quan lý thuyết

- Thu thập, tổng hợp các tài liệu, tư liệu về nguồn nguyên liệu,

phương pháp nghiên cứu các hợp chất tự nhiên, thành phần hóa học

và ứng dụng của củ nghệ đen có liên quan trực tiếp đến hướng

nghiên cứu của đề tài.

4.2. Nghiên cứu thực nghiệm

- Lấy mẫu, xử lý, sơ chế mẫu;

- Xác định độ ẩm, hàm lượng tro bằng phương pháp trọng lượng;

- Xác định hàm lượng kim loại nặng bằng phương pháp quang

phổ hấp thụ nguyên tử AAS;

- Phương pháp chưng cất lối cuốn hơi nước để tách tinh dầu;

- Phương pháp chiết soxhlet bằng các dung môi hữu cơ để tách

các cấu tử hữu cơ;

- Định danh thành phần hóa học của tinh dầu và một số dịch

chiết hữu cơ bằng phương pháp sắc kí lỏng (GC/MS);

- Khảo sát thăm dò hoạt tính sinh học của tinh dầu chiết từ củ

nghệ đen.

4

5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

5.1. Ý nghĩa khoa học

Những kết quả nghiên cứu về quy trình chiết tách, xác định

thành phần hóa học trong tinh dầu và một số dịch chiết hữu cơ từ củ

nghệ đen, sẽ đóng góp thêm thông tin vào kho tàng các hợp chất

thiên nhiên.

5.2. Ý nghĩa thực tiễn

Tạo cơ sở khoa học cho việc sử dụng nguồn thực vật và qua đó

góp phần nâng cao giá trị ứng dụng của chúng trong ngành dược liệu.

6. Bố cục luận văn

Luận văn bao gồm 83 trang, trong đó có 28 Bảng, 12 Hình,

phần mở đầu 04 trang, kết luận và kiến nghị 02 trang. Nội dung luận

văn chia làm 03 chương:

Chương 1: Tổng quan về nghệ đen, 17 trang.

Chương 2: Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu, 18 trang.

Chương 3: Kết quả và bàn luận, 42 trang.

CHƢƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ NGHỆ ĐEN

1.1. VÀI NÉT VỀ ĐẶC ĐIỂM THỰC VẬT CÁC CÂY HỌ

GỪNG

1.2. ĐẶC ĐIỂM CỦA CHI CURCUMA

1.2.1. Đặc điểm thực vật và phân loại

a. Tên gọi

b. Phân loại

c. Đặc điểm thực vật

1.2.2. Thành phần hóa học

5

1.3. CÂY NGHỆ ĐEN

1.3.1. Tên gọi

1.3.2. Đặc điểm thực vật học

1.3.3. Đặc điểm sinh thái

1.3.4. Thành phần hóa học

1.3.5. Công dụng

a. Công dụng cổ truyền

b. Y học hiện đại

1.4. MỘT SỐ CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU VỀ NGHỆ ĐEN

1.4.1. Các công trình nghiên cứu tại Việt Nam

1.4.2. Các công trình nghiên cứu trên thế giới

CHƢƠNG 2

NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. NGUYÊN LIỆU, DỤNG CỤ, HÓA CHẤT

2.1.1. Nguyên liệu

Nguyên liệu nghiên cứu là củ nghệ đen được thu hái tại Gia

Lai vào tháng 11/2014.

2.1.2. Xử lý nguyên liệu

Củ nghệ đen được thu hái về, rửa sạch xắt lát rồi phơi khô, sau

đó xay thành bột mịn và bảo quản trong bình kín.

2.1.3. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị nghiên cứu

a. Hóa chất

b. Dụng cụ, thiết bị nghiên cứu

2.2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.2.1. Phƣơng pháp xác định các thông số hóa lý

a. Phương pháp trọng lượng

6

b. Phương pháp vật lý

2.2.2. Phƣơng pháp chiết mẫu thực vật

a. Chiết tách tinh dầu bằng chưng cất lôi cuốn hơi nước

b. Chiết bằng dung môi hữu cơ

2.2.3. Phƣơng pháp phân tích và định danh thành phần

hóa học của các dịch chiết

2.2.4. Phƣơng pháp thử hoạt tính sinh học

2.3. CÁC NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM

2.3.1. Xác định các thông số hóa lí của nguyên liệu

a. Xác định độ ẩm

b. Xác định hàm lượng tro

c. Xác định hàm lượng một số kim loại nặng

2.3.2. Nghiên cứu chiết tách tinh dầu trong củ nghệ đen

a. Quy trình chiết tách tinh dầu

Quá trình thực nghiệm được mô tả theo sơ đồ thể hiện ở Hình 2.1

Hình 2.1. Quy trình chiết tách tinh dầu từ củ nghệ đen

7

b. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến lượng tinh dầu

c. Định lượng tinh dầu, xác định các chỉ số lý hóa của tinh dầu

d. Định danh xác định thành phần hóa học trong tinh dầu

2.3.3. Nghiên cứu chiết tách một số hợp chất hóa học trong

củ nghệ đen bằng các dung môi hữu cơ

a. Quy trình chiết tách

Quá trình thực nghiệm được mô tả theo sơ đồ thể hiện ở Hình 2.2.

Hình 2.2. Sơ đồ chiết tách một số hợp chất hóa học trong củ nghệ

đen bằng dung môi hữu cơ

b. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến quá trình chiết tách

c. Định danh xác định thành phần hóa học trong dịch chiết

8

CHƢƠNG 3

KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

3.1. KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ HÓA LÝ

3.1.1. Độ ẩm

Độ ẩm trung bình của nghệ đen tươi là 74.017 %, nghệ đen

khô là 9.042%.

3.1.2. Hàm lƣợng tro

Hàm lượng tro trung bình trong củ nghệ đen tươi là 1.558% và

trong củ nghệ đen khô là 5.847% .

3.1.3. Hàm lƣợng kim loại

Hàm lượng các kim loại nặng Cu, Pb, Zn, Hg, As nằm trong

khoảng cho phép theo quyết định số 46/2007/QĐ-BYT của Bộ Y Tế

ngày 19 tháng 2 năm 2007 về “giới hạn tối đa ô nhiễm sinh học và

hóa học trong thực phẩm”.

3.2. KẾT QUẢ CHIẾT TÁCH TINH DẦU TRONG CỦ NGHỆ

ĐEN

3.2.1. Kết quả khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến chiết tách

tinh dầu

a. Tỉ lệ rắn-lỏng

Cân 200 g củ nghệ đen tươi đã giã nhỏ, tiến hành chiết với lần

lượt với các lượng nước là 400 ml, 500 ml, 600 ml, 700 ml, 800 ml

trong thời gian 3 giờ. Hình biểu thị ảnh hưởng của tỷ lệ rắn lỏng đến

hàm lượng tinh dầu thu được ở Hình 3.1.

9

Hình 3.1. Đồ thị biểu diễn kết quả khảo sát tỉ lệ rắn-lỏng

♦ Nhận xét: Kết quả trên đồ thị cho thấy tỉ lệ R/L là 1/3 (g/ml)

thì hàm lượng tinh dầu thu được là lớn nhất.

b. Thời gian chiết tách

Cân 200 g củ nghệ tươi đã giã nhỏ, tiến hành chưng chất

600ml nước. Tiến hành quan sát lượng tinh dầu thu được theo thời

gian. Hình 3.2 biểu thị ảnh hưởng thời gian chiết đến lượng tinh dầu

thu được.

Hình 3.2. Đồ thị biểu diễn kết quả khảo sát

thời gian chiết tinh dầu

♦ Nhận xét: Kết quả trên đồ thị cho thấy thời gian chiết cho

10

hàm lượng tinh dầu tốt nhất là 5 giờ.

3.2.2. Kết quả định lƣợng hàm lƣợng tinh dầu từ củ nghệ đen

Hàm lượng tinh dầu có trong củ nghệ đen thu được bằng

phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước là 0.533%. Kết quả này

tương đối phù hợp với các kết quả đã công bố của các công trình

nghiên cứu.

3.2.3. Kết quả xác định các chỉ số lý hóa của tinh dầu

a.Cảm quan

Tinh dầu thu được từ quá trình chưng cất củ nghệ đen là chất

lỏng, có màu vàng sậm, mùi rất nồng, có vị đắng và cay.

b.Tỉ trọng

Tỷ trọng của tinh dầu nghệ đen là 0.975, nhẹ hơn nước, do vậy

khi chưng cất tinh dầu nghệ đen thu được nằm ở trên, nước nằm ở

dưới. Với d=0.975 có thể dự đoán trong tinh dầu có chứa những hợp

chất thuộc dãy rượu, andehyt, xeton.

c. Chỉ số khúc xạ

Tinh dầu nghệ đen có chỉ số khúc xạ cao là 1.514. Điều này có

thể giải thích là do trong tinh dầu hàm lượng hợp chất có chứa oxi và

nối đôi nhiều.

d. Độ hòa tan trong ethanol

Độ hòa tan của tinh dầu trong ethanol được thể hiện ở Bảng 3.1.

Bảng 3.1. Kết quả xác định độ hòa tan trong ethanol của tinh dầu

nghệ đen

V tinh dầu

(ml)

V ethanol

960

(ml)

V ethanol

900

(ml)

V ethanol

800

(ml)

V ethanol

700

(ml)

TB 10.5 15.0 27.5 55.0

♦ Nhận xét: Khi độ rượu càng cao thì hàm lượng etanol trong