Nghiên Cứu Xác Định Thành Phần Hóa Học Trong Tinh Dầu Trầm Hương Của Một Số Loài Cây Trầm Ở Việt Nam

i

LỜI CÁM ƠN

Trong suốt quá trình thực hiện khóa luận tốt nghiệp, em đã học hỏi và tích

lũy đƣợc nhiều kinh nghiệm quý báu về mặt kiến thức cũng nhƣ những kinh

nghiệm sống. Đề hoàn thành đề tài nghiên cứu này, ngoài sự nỗ lực của bản

thân, em còn nhận đƣợc nhiều sự hỗ trợ và giúp đỡ rất tận tình của thầy cô, gia

đình và bạn bè. Em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến: GS.TS Nguyễn

Thế Nhã và thầy Bùi Văn Năng đã đồng ý làm giáo viên hƣớng dẫn Khóa luận

Tốt nghiệp, định hƣớng cho em chọn đề tài và thầy đã tạo mọi điều kiện thuận

lợi cho em phát huy tính tự giác trong nghiên cứu, theo sát em trong quá trình

thực hiện đề tài.

Cảm ơn Trung tâm phân tích môi trƣờng – Khoa Quản lý Tài nguyên rừng

và Môi trƣờng đã hỗ trợ dụng cụ thí nghiệm, thiết bị phân tích và hóa chất trong

suốt quá trình thực hiện đề tài này.

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn!.

Hà Nội, tháng 5 năm 2018

Phan Trung Đức

ii

MỤC LỤC

LỜI CÁM ƠN ........................................................................................................i

MỤC LỤC.............................................................................................................ii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .....................................................................iv

DANH MỤC BẢNG............................................................................................. v

DANH MỤC HÌNH ............................................................................................. vi

TÓM TẮT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP..........................................................vii

ĐẶT VẤN ĐỀ....................................................................................................... 1

CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU........................................ 2

1.1. Thực trạng phát triển của loài trầm hƣơng tại Việt Nam............................... 2

1.1.1. Tầm quan trọng, ý nghĩa kinh tế - xã hội của trầm hƣơng ......................... 2

1.1.2. Các loài Trầm hƣơng phân bố ở Việt Nam................................................. 5

1.2. Những kết quả nghiên cứu về thành phần hóa học trong tinh dầu trầm

hƣơng .................................................................................................................... 5

1.2.1. Nghiên cứu trong nƣớc ............................................................................... 5

1.2.2. Những kết quả nghiên cứu ngoài nƣớc ....................................................... 6

1.3. Các phƣơng pháp tách chiết và ứng dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật hiện đại

trong nghiên cứu thành phần hóa học tinh dầu hiện nay. ................................... 18

1.3.1. Phƣơng pháp chƣng cất lôi cuốn hơi nƣớc ............................................... 18

1.3.2. Công nghệ SBSE (Stir Bar Sorptive Extraction)...................................... 23

CHƢƠNG 2 MỤC TIÊU, ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU.................................................................................................... 26

2.1. Mục tiêu nghiên cứu.................................................................................. 26

2.1.1. Mục tiêu chung.......................................................................................... 26

2.1.2. Mục tiêu riêng ........................................................................................... 26

2.2. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu............................................................. 26

2.3. Nội dung nghiên cứu................................................................................. 28

2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu........................................................................... 28

2.4.1. Phƣơng pháp thu thập kế thừa tài liệu ...................................................... 28

iii

2.4.2. Phƣơng pháp thực nghiệm ........................................................................ 28

CHƢƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN............................. 34

3.1. Thực trạng phát triển của loài cây trầm hƣơng Việt Nam ........................... 34

3.1.1. Đánh giá thực trạng trồng rừng và khả năng tạo trầm trên cây gió trầm ở

một số vùng sinh thái chủ yếu............................................................................. 34

3.1.2. Chất lƣợng tinh dầu trầm và thị trƣờng tiêu thụ ....................................... 35

3.2. Kết quả phƣơng pháp tách chiết tinh dầu trầm tại trƣờng Đại học Lâm

Nghiệp Việt Nam. ............................................................................................... 36

3.3. Thành phần hóa học trong tinh dầu trầm của các mẫu nghiên cứu.............. 43

3.3.1. Kết quả nghiên cứu của mẫu lấy từ cây mộc rừng tự nhiên ở Phú Quốc,

Kiên Giang (mẫu M02). ...................................................................................... 43

3.3.2. Kết quả nghiên cứu của mẫu lấy ở Phúc Trạch, Hƣơng Khê (mẫu M03) 48

3.3.3. Kết quả nghiên cứu của mẫu trầm kiến lấy ở Quảng Nam (mẫu M04).... 52

3.4. So sánh các mẫu tinh dầu............................................................................. 57

3.4.1. Đánh giá trực quan .................................................................................... 57

3.4.2. So sánh kết quả thu đƣợc sau khi phân tích trên GC/FID......................... 58

3.5. Thành phần hóa học tinh dầu trầm hƣơng tại một số khu vực..................... 61

3.5.1.Thành phần hóa học tinh dầu trầm hƣơng tại một số khu vực Hà tĩnh...... 61

3.5.2. Thành phần hóa học tinh dầu trầm hƣơng khu vực Quảng Nam.............. 67

3.5.3. Thành phần hóa học tinh dầu trầm hƣơng khu vực mộc rừng tự nhiên ở

Phú Quốc..……………………………………………………………………...70

3.5.4. So sánh thành phần hóa học tinh dầu trầm của các khu vực .................... 73

3.6. Đề xuất quy trình tách chiết và phân tích tinh dầu trầm hƣơng................... 74

CHƢƠNG 4 KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KIẾN NGHỊ.................................... 75

4.1. Kết luận ........................................................................................................ 75

4.2. Tồn tại........................................................................................................... 76

4.3. Khuyến nghị ................................................................................................. 76

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

iv

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

SDE Simultaneous Distillation

and Extraction Method

Phƣơng pháp chƣng cất

lôi cuốn hơi nƣớc

SBSE Stir Bar Sorptive

Extraction

Tách chiết hấp phụ lên

thanh khuấy từ

IUCN The International Union

for the Conservation

Liên minh bảo tồn thiên

nhiên quốc tế

CITES Convention on

International Trade in

Endangered Species of

Wild Fauna and Flora

Công ƣớc về buôn bán

quốc tế các loài động,

thực vật hoang dã

GC/MS Gas chromatography

mass spectrometry

Máy sắc ký khí ghép nối

phổ

GC/FID Gas Chromatography

Flame Ionization

Detector

Máy sắc ký khí

Pd Phân đoạn

v

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1. Thành phần các chất trong các mẫu nghiên cứu tại Malaysia.............. 7

Bảng 1.2. Thành phần hóa học trong tinh dầu trong các mẫu nghiên cứu tại

Trung Quốc.......................................................................................................... 10

Bảng 1.3. Thành phần các chất trong các mẫu nghiên cứu tại Thái Lan............ 15

1.3.2. Phƣơng pháp SDE (Simultaneous Distillation and Extraction

Method)………………………………………………………………………...21

Bảng 3.1. Khảo sát hàm lƣợng tinh dầu thu đƣợc ở các môi trƣờng chƣng cất

trong 30h.............................................................................................................. 40

Bảng 3.2. Số liệu mẫu M02 - PĐ1 ...................................................................... 45

Bảng 3.3. Số liệu mẫu M02 - PĐ2 ...................................................................... 47

Bảng 3.4. Số liệu mẫu M03 – PĐ1...................................................................... 49

Bảng 3.5. Số liệu mẫu M03 - PĐ2,3,4 ................................................................ 51

Bảng 3.6. Số liệu mẫu M04 - PĐ1 ...................................................................... 54

Bảng 3.7. Số liệu mẫu M04 - PĐ2 ...................................................................... 56

Bảng 3.8. So sánh số liệu về diện tích Pic của các mẫu sau phân tích trên máy

GC/FID................................................................................................................ 58

Bảng 3.9. Thành phần hóa học tinh dầu trầm hƣơng khu vực thị trấn Hƣơng

Khê, Hà Tĩnh ....................................................................................................... 61

Bảng 3.10. Thành phần hóa học tinh dầu trầm hƣơng khu vực xã Phúc Trạch

Hƣơng Khê, Hà Tĩnh........................................................................................... 64

Bảng 3.11. Thành phần hóa học tinh dầu trầm hƣơng khu vực Quảng Nam ..... 67

Bảng 3.12. Thành phần hóa học tinh dầu trầm hƣơng khu vực mộc rừng tự nhiên

ở Phú Quốc.......................................................................................................... 70

Bảng 3.13. Sự xuất hiện của một số hóa chất chính trong mẫu trầm hƣơng ...... 73

vi

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1. Sơ đồ hệ thống chƣng cất tinh dầu bằng phƣơng pháp lôi cuốn hơi

nƣớc..................................................................................................................... 19

Hình 1.2. Mô hình chƣng cất tinh dầu bằng phƣơng lôi cuốn hơi nƣớc trong

phòng thí nghiệm tại trƣờng Đại học Lâm Nghiệp Việt Nam ............................ 20

Hình 1.3. Chi tiết các thành phần của phƣơng pháp SDE................................... 21

Hình 1.4. Mô hình chƣng cất theo phƣơng pháp SDE tại trƣờng Đại học Lâm

Nghiệp Việt Nam ................................................................................................ 23

Hình 1.5. Thanh khuấy từ đặt trong dung dịch ngâm chiết ................................ 24

Hình 1.6. Thanh khuấy từ có tẩm chất hấp phụ .................................................. 24

Hình 1.7. Bộ phận giải hấp phụ nhiệt.................................................................. 24

Hình 1.8. Hệ thống đầy đủ của thiết bị SBSE-GC/MS....................................... 25

Hình 2.1. Mẫu trầm thu đƣợc ở khu vực Phú Quốc............................................ 26

Hình 2.2. Mẫu trầm thu đƣợc ở khu vực Phúc trạch, Hƣơng Khê, Hà tĩnh....... 27

Hình 2.3. Mẫu trầm thu đƣợc ở khu vực Quảng Nam ........................................ 27

Hình 2.4. Sơ đồ quy trình chung sử dụng trong nghiên cứu phân tích thành phần

hóa học tinh dầu trầm.......................................................................................... 29

Hình 2.5. Sơ đồ phƣơng pháp chiết..................................................................... 30

Hình 2.7. Máy sắc ký .......................................................................................... 33

Hình 2.8. Máy sắc ký khối phổ GC/MS.............................................................. 33

Hình 3.1. Mô hình chƣng cất trong phòng thí nghiệm tại Lâm Nghiệp ............. 36

Hình 3.2. Mẫu tinh dầu trong môi trƣờng khi sử dụng 3 phƣơng pháp.............. 37

Hình 3.3. Sắc ký đồ mẫu tinh dầu M01 ngâm trong môi trƣờng trung tính phân

tích trên GC/FID.................................................................................................. 39

Hình 3.4. Sắc ký đồ mẫu tinh dầu M01 ngâm trong kiềm.................................. 39

Hình 3.6. Tinh dầu thu đƣợc từ mẫu M02 trong môi trƣờng axit....................... 44

Hình 3.7. Sắc ký đồ mẫu tinh dầu M02 ngâm trong axit phân tích trên GC/FID....... 44

Hình 3.9. Sắc ký đồ mẫu tinh dầu M03 trong axit phân tích trên GC/FID......... 48

Hình 3.10. Tinh dầu thu đƣợc từ mẫu M04 trong môi trƣờng axit..................... 53

Hình 3.11. Sắc ký đồ mẫu tinh dầu M04 trong axit phân tích trên GC/FID....... 53

vii

TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM

KHOA QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN RỪNG VÀ MÔI TRƢỜNG

TÓM TẮT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

1. Tên khóa luận

“Nghiên cứu xác định thành phần hóa học trong tinh dầu trầm hƣơng

của một số loài cây trầm ở Việt Nam”

2. Sinh viên thực hiện: Phan Trung Đức

3. Giáo viên hƣớng dẫn:

GS.TS Nguyễn Thế Nhã

Th.S Bùi Văn Năng

4. Mục tiêu nghiên cứu:

4.1 Mục tiêu chung

 Phát triển các phƣơng pháp chƣng cất, tách chiết, phân tích thành phần

hóa học trong tinh dầu trầm.

4.2 Mục tiêu cụ thể

 Tách chiết, phân tích đƣợc các thành phần có trong trầm hƣơng.

 Đề xuất đƣợc quy trình tách và phân tích đƣợc thành phần hóa học

trong tinh dầu trầm tại các trƣờng đại học ở Việt Nam hiện nay.

5. Đối tƣợng nghiên cứu

Đối tượng: Mẫu trầm hƣơng của cây trầm lấy tại 3 khu vực Hà Tĩnh,

Quảng Nam, Phú Quốc của Việt Nam.

Phạm vi nghiên cứu:Nghiên cứu một số mẫu trầm tại:

 Khu vực Hà tĩnh: mẫu lấy tại cây có trầm tự nhiên ở xã Phúc Trạch,

huyện Hƣơng Khê, tuổi cây: 12 năm; thu mẫu gỗ có trầm trên thân cây.

 Khu vực Quảng Nam: mẫu trầm kiến (trầm hình thành do có tác động

của kiến), thu thập tại cây ở xã Tiên Cảnh, huyện Tiên Phƣớc; tuổi cây: 15 năm,

 Khu vực Phú Quốc: mẫu lấy tại cây mọc tự nhiên, tuổi cây (không rõ)

đặc điểm vị trí lấy trầm trên thân cây.

viii

6. Nội dung nghiên cứu

Để thực hiện các mục tiêu trên, khóa luận lựa chọn một số nội dung

nghiên cứu sau:

 Nghiên cứu thực trạng phát triển của loài cây trầm hƣơng Việt Nam.

 Nghiên cứu phƣơng pháp tách chiết và chƣng cất tinh dầu trầm tinh

dầu trầm.

 Đánh giá thành phần hóa học trong tinh dầu trầm hƣơng trồng ở một số

khu vực của Việt Nam.

 Đề xuất quy trình chiết và phân tích thành phần hóa học của trầm

hƣơng ở trƣờng đại học ở Việt Nam

7. Phƣơng pháp nghiên cứu

 Phƣơng pháp kế thừa tài liệu

 Phƣơng pháp thực nghiệm

 Phƣơng pháp phân tích GC/FID

 Phƣơng pháp phân tích GC/MS

8. Những kết quả đạt đƣợc

Từ quá trình nghiên cứu, khóa luận đã đạt đƣợc những kết quả sau:

- Qua quá trình chƣng cất và phân tích số liệu thu đƣợc từ việc phân tích

mẫu trên thiết bị GC/FID và GC/MS khảo sát mẫu cho thấy mẫu đƣợc ngâm và

chƣng cất trong môi trƣờng axit với pH=2 cho ra lƣợng tinh dầu lớn hơn các môi

trƣờng trung tính và môi trƣờng kiềm.

- Mỗi mẫu trầm khác nhau cho ra một lƣợng tinh dầu khác nhau khi đƣợc

ngâm và chƣng cất ở một khoảng thời gian nhất định. Trong môi trƣờng axit

thời gian chƣng cất là 60h, còn trong môi trƣờng trung tính và môi trƣờng kiềm

có thời gian chƣng cất là 40h.

- Lƣợng tinh dầu thu đƣợc từ các mẫu trầm là khác nhau.

- Thành phần hóa học trong tinh dầu trầm hƣơng có sự khác nhau bởi

nhiều yếu tố:

ix

 Do sự khác nhau giữa các loài;

 Do sự khác nhau về cách thức tạo trầm trên cùng một loài;

 Do phƣơng pháp phân tích (tách chiết, phân tích).

- Tại trƣờng ĐH Lâm nghiệp Việt Nam đang áp dụng công nghệ SDE

một cách thuận lợi và có độ chính xác cao, có thể phân tích với lƣợng mẫu nhỏ

khoảng vài gam.

- Đã xác định đƣợc thành phần hóa học trong một số mẫu trầm thu thập

tại một số tỉnh Hà Tĩnh, Quang Nam, Phú Quốc. Kết quả cho thấy thành phần

tinh dầu tƣơng đối giống nhau. Tất cả các mẫu đều còn thiếu một vài chất đặc

trƣng cho tinh dầu trầm.

Hà Nội, ngày 9 tháng 5 năm 2018

Sinh viên

Phan Trung Đức