Luận án Tiến sĩ Sinh học: Nghiên cứu thành phần loài thực vật có chứa tinh dầu ở Vườn Quốc gia Vũ Quang, tỉnh Hà Tĩnh

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:217

Thêm vào BST

Báo xấu

22
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu của Luận án nhằm đánh giá tính đa dạng các loài thực vật có chứa tinh dầu và thành phần hóa học của tinh dầu một số loài trong một số họ thực vật có chứa tinh dầu ở VQG Vũ Quang, tỉnh Hà Tĩnh. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Sinh học: Nghiên cứu thành phần loài thực vật có chứa tinh dầu ở Vườn Quốc gia Vũ Quang, tỉnh Hà Tĩnh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH LÊ DUY LINH NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN LOÀI THỰC VẬT CÓ CHỨA TINH DẦU Ở VƯỜN QUỐC GIA VŨ QUANG, TỈNH HÀ TĨNH LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC VINH, 04/2020
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH LÊ DUY LINH NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN LOÀI THỰC VẬT CÓ CHỨA TINH DẦU Ở VƯỜN QUỐC GIA VŨ QUANG, TỈNH HÀ TĨNH LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC Chuyên ngành: Thực vật học Mã số: 9420111 Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS.TS. Phạm Hồng Ban 2. PGS.TS. Trần Minh Hợi VINH, 04/2020
LỜI CÁM ƠN Luận án được hoàn thành tại Trường Đại học Vinh. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất đến PGS. TS. Phạm Hồng Ban - Viện Sư phạm Tự nhiên, Trường Đại học Vinh và PGS. TS. Trần Minh Hợi - Viện Sinh thái và Tài nguyên Sinh vật, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam là những người thầy đã tận tình hướng dẫn, tạo mọi điều kiện tốt nhất trong suốt quá trình thực hiện luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn TS. Lê Thị Hương - Trường Đại học Vinh, TS. Đỗ Ngọc Đài - Trường Đại học Kinh tế Nghệ An; TS. Isiaka A. Ogunwande, Đại học Lagos State, Nigeria đã giúp đỡ trong quá trình thực hiện Luận án. ThS. Nguyễn Việt Hùng - Cán bộ Phòng Khoa học, Vườn Quốc gia Vũ Quang; ThS. Đặng Trung Thông và ThS. Lê Hữu Tuấn đã giúp đỡ trong quá trình điều tra thực địa. Tác giả xin cảm ơn đề tài: “Nghiên cứu thành phần hóa học tinh dầu của các loài trong họ Long não (Lauraceae) ở Bắc Trung Bộ”; mã số: 106.03.2018.02. Nhân dịp này, tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến Ban Quản lý VQG Vũ Quang, Hà Tĩnh; các Trạm kiểm lâm: Sao La, Cò, Sơn Kim I, Sơn Kim II, Hương Khê đã giúp đỡ trong quá trình điều tra thực địa. Tôi xin cám ơn đến các thầy cô thuộc Bộ môn Sinh học và ứng dụng, Viện Sư phạm Tự nhiên, Phòng Đào tạo Sau Đại học, Trung tâm GDTX, Trung tâm BDNVSP, BGH Trường Đại học Vinh, các bạn đồng nghiệp, gia đình và người thân đã động viên, giúp đỡ tôi hoàn thành luận án này. Nghệ An, ngày tháng 04 năm 2020 Tác giả Lê Duy Linh
LỜI CAM ĐOAN Đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất cứ công trình nào khác. Các trích dẫn trong luận án đã chỉ rõ nguồn gốc. Nghệ An, ngày tháng 04 năm 2020 Người cam đoan NCS. Lê Duy Linh
MỤC LỤC MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1 1. Tính cấp thiết của đề tài ................................................................................ 1 2. Mục tiêu......................................................................................................... 2 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn....................................................................... 2 4. Điểm mới luận án .......................................................................................... 3 5. Bố cục luận án ............................................................................................... 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU........................................................ 4 1.1. Một số khái niệm về cây có tinh dầu và tinh dầu....................................... 4 1.1.1. Khái niệm chung về cây có tinh dầu ....................................................... 4 1.1.2. Khái niệm về tinh dầu ............................................................................. 4 1.2. Nghiên cứu về các loài thực vật có tinh dầu .............................................. 7 1.2.1. Nghiên cứu về các loài thực vật có tinh dầu trên thế giới ...................... 7 1.2.2. Nghiên cứu về các loài thực vật có tinh dầu ở Việt Nam ..................... 13 1.3. Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của VQG Vũ Quang........................ 24 1.3.1. Điều kiện tự nhiên ................................................................................. 24 1.3.2. Khí hậu, thủy văn .................................................................................. 26 1.3.3. Hệ thực vật ............................................................................................ 29 1.3.4. Điều kiện kinh tế - xã hội ...................................................................... 30 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................................................................ 32 2.1. Đối tượng nghiên cứu............................................................................... 32 2.2. Thời gian và địa điểm nghiên cứu............................................................ 32 2.3. Nội dung nghiên cứu ................................................................................ 32 2.4. Phương pháp nghiên cứu .......................................................................... 32 2.4.1. Phương pháp kế thừa tài liệu................................................................. 32 2.4.2. Phương pháp điều tra thực địa và xác định các loài thực vật có tinh dầu ... 33 2.4.3. Phương pháp thu mẫu và định loại ....................................................... 33 2.4.4. Phương pháp đánh giá tính đa dạng của hệ thực vật ............................ 35 2.4.5. Thu mẫu và chưng cất tinh dầu ............................................................. 37 2.4.6. Phương pháp định lượng tinh dầu ......................................................... 37
2.4.7. Phương pháp phân tích thành phần hoá học tinh dầu ........................... 38 2.4.8. Phương pháp xử lí số liệu ..................................................................... 38 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ................... 39 3.1. Đa dạng các loài thực vật có tinh dầu ở VQG Vũ Quang ........................ 39 3.1.1. Đa dạng về bậc ngành và lớp ................................................................ 39 3.1.2. Đa dạng về bậc họ ................................................................................. 41 3.1.3. Đa dạng bậc chi ..................................................................................... 43 3.1.4. So sánh thành phần loài thực vật có tinh dầu ở VQG Vũ Quang so với VQG Pù Mát và Việt Nam .............................................................................. 45 3.1.5. Đa dạng về dạng thân ............................................................................ 48 3.1.6. Đa dạng về giá trị sử dụng .................................................................... 50 3.1.7. Đa dạng về yếu tố địa lý........................................................................ 52 3.1.8. Đa dạng về nguồn gen quý hiếm và bảo tồn ......................................... 55 3.1.9. Mô tả một số đặc điểm nhận biết của các loài được phân tích tinh dầu..... 61 3.2. Thành phần hóa học tinh dầu các loài được phân tích ở VQG Vũ Quang .... 84 3.2.1. Họ Long não (Lauraceae)...................................................................... 84 3.2.2. Họ Ngọc lan (Magnoliaceae) .............................................................. 103 3.2.3. Họ Gừng (Zingiberaceae) ................................................................... 105 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................... 125 1. Kết luận ..................................................................................................... 125 2. Kiến nghị ................................................................................................... 126 DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN .............................................................................. 127 TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................... 129 PHỤ LỤC 1. DANH LỤC CÁC LOÀI THỰC VẬT CÓ TINH DẦU Ở VQG VŨ QUANG PHỤ LỤC 2. SẮC KÝ ĐỒ CỦA CÁC LOÀI ĐƯỢC PHÂN TÍCH TINH DẦU PHỤ LỤC 3. MỘT SỐ HÌNH ẢNH VỀ ĐIỀU TRA THỰC ĐỊA VÀ CÁC LOÀI THỰC VẬT CÓ TINH DẦU Ở VQG VŨ QUANG BẢN ĐỒ THẢM THỰC VẬT CÓ TINH DẦU Ở VQG VŨ QUANG, TỈNH HÀ TĨNH
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Trang Bảng 3.1. Phân bố các taxon có tinh dầu trong các ngành của hệ thực vật Vũ Quang .............................................................................................................. 39 Bảng 3.2. Tỷ lệ của hai lớp trong ngành Ngọc lan (Magnoliophyta) ............. 40 Bảng 3.3. Phân bố số lượng loài các họ cho tinh dầu ở VQG Vũ Quang....... 41 Bảng 3.4. Các chi có số lượng loài cho tinh dầu từ 5 loài trở lên ở VQG Vũ Quang.. 44 Bảng 3.5. So sánh các loài thực vật có tinh dầu ở Vũ Quang với Pù Mát ...... 45 Bảng 3.6. Tỷ lệ của cây tinh dầu Vũ Quang so với Việt Nam........................ 47 Bảng 3.7. Dạng thân của các loài thực vật có tinh dầu ở VQG Vũ Quang .... 48 Bảng 3.8. Giá trị sử dụng của các loài thực vật có tinh dầu ở Vũ Quang....... 50 Bảng 3.9. Yếu tố địa lý của các loài thực vật có tinh dầu ở VQG Vũ Quang 52 Bảng 3.10. Các loài thực vật có tinh dầu bị đe dọa tuyệt chủng ở Vũ Quang 55 Bảng 3.11. Danh lục các loài thực vật thuộc Nghị định 06/2019 phân bố ở VQG Vũ Quang, Hà Tĩnh ............................................................................... 57 Bảng 3.12. Thành phần hoá học của tinh dầu lá loài Ô phát (Cinnamomum sericans) ........................................................................................................... 85 Bảng 3.13. Thành phần hóa học tinh dầu lá loài Bời lời lá thuôn (Litsea elongata)87 Bảng 3.14. Thành phần hóa học tinh dầu lá loài Bời lời phiến lá thon .......... 88 Bảng 3.15. Thành phần hóa học của tinh dầu Bời lời biến thiên (Litsea variabilis).... 89 Bảng 3.16. Thành phần hoá học của tinh dầu loài Kháo vàng thơm (Machilus bonii) . 92 Bảng 3.17. Thành phần hoá học của tinh dầu loài Kháo nhậm (Machilus odoratissima)..................................................................................................... 93 Bảng 3.18. Thành phần hoá học của tinh dầu loài Nô vàng (Neolitsea aurata) .... 95 Bảng 3.19. Thành phần hoá học của tinh dầu Nô bui san (Neolitsea buisanensis) . 97 Bảng 3.20 Thành phần hoá học của tinh dầu loài Sụ henry (Phoebe tavoyana) .... 99
Bảng 3.21. Các thành phần chủ yếu trong tinh dầu ở các bộ phận khác nhau của một số loài thuộc họ Long não (Lauraceae) ở VQG Vũ Quang............. 102 Bảng 3.22. Thành phần hoá học của tinh dầu loài Vàng tâm (Manglietia dandyi) ........................................................................................................... 103 Bảng 3.23. Thành phần hoá học của tinh dầu loài Sẹ (Alpinia globosa)...... 106 Bảng 3.24. Thành phần hoá học của tinh dầu loài Riềng quảng tây............. 107 Bảng 3.25. Thành phần hoá học của tinh dầu loài Riềng meng hai (Alpinia mienghaiensis)............................................................................................... 110 Bảng 3.26. Thành phần hoá học của tinh dầu loài Riềng pinna (Alpinia pinnanensis) .................................................................................................. 113 Bảng 3.27. Thành phần hoá học của tinh dầu loài Sa nhân lông hung (Amomum velutinum) .................................................................................... 116 Bảng 3.28. Thành phần hoá học của tinh dầu loài Tiểu đậu ba thùy (Elettariopsis triloba) .................................................................................... 118 Bảng 3.29. Thành phần hoá học của tinh dầu loài Gừng lá sáng bóng (Zingiber nitens) ............................................................................................ 120 Bảng 3.30. Các thành phần chủ yếu trong tinh dầu ở các bộ phận khác nhau của một số loài thuộc họ Gừng (Zingiberaceae) ở VQG Vũ Quang ............ 122
DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 3.1. Phân bố các taxon có tinh dầu trong các ngành của Hệ thực vật VQG Vũ Quang............................................................................................... 40 Hình 3.2. Tỷ lệ % các loài thực vật có tinh dầu trong ngành Ngọc lan ở Vũ Quang .............................................................................................................. 41 Hình 3.3. Tỷ lệ của cây tinh dầu Vũ Quang so với Pù Mát ............................ 46 Hình 3.4. Tỷ lệ % cây tinh dầu ở VQG Vũ Quang so với Việt Nam ............. 48 Hình 3.5. Dạng thân của các loài thực vật có tinh dầu ở VQG Vũ Quang ..... 49 Hình 3.6. Giá trị sử dụng của các loài thực vật có tinh dầu ở VQG Vũ Quang ..... 50 Hình 3.7. Yếu tố địa lý của các loài thực vật có tinh dầu ở VQG Vũ Quang . 54
DANH MỤC CÁC ẢNH Ảnh 3.1. Giác đế tam đảo (Goniothalamus takhtajanii Ban) ......................... 58 Ảnh 3.2. Re hương (Cinnamomum parthenoxylon (Jack) Meisn.) ................ 58 Ảnh 3.3. Pơ mu (Fokienia hodginsii (Dunn) A. Henry & H. H. Thomas) ..... 58 Ảnh 3.4. Khuyết nhị hải nam (Endiandra hainanensis Merr. & Mect. ex Allen) .. 58 Ảnh 3.5. Trầm hương (Aquilaria crassna Pierre ex Lecomte) ....................... 58 Ảnh 3.6. Kim tuyến tơ (Anoectochilus setaceus Blume) ................................ 58 Ảnh 3.7. Du sam núi đất (Keteleeria evelyniana Mast).................................. 59 Ảnh 3.8. Nhọc trái khớp lá thuôn (Ecosanthellum plagioneurum (Diels) Ban)..... 59 Ảnh 3.9. Sơn dịch (Aristolochia indica L.)..................................................... 59 Ảnh 3.10. Biến hóa (Asarum caudigerum Hance) .......................................... 59 Ảnh 3.11. Mã hồ (Mahonia nepalensis DC.) .................................................. 59 Ảnh 3.12. Trám đen (Canarium tramdenum Dai & Yakovl.) ........................ 59 Ảnh 3.13. Bộp quả bầu dục (Actinodaphne ellipticibacca Kosterm.) ............ 60 Ảnh 3.14. Gù hương (Cinnamomum balansae Lecomte) ............................... 60 Ảnh 3.15. Re cam bốt (Cinnamomum cambodianum Lecomte)..................... 60 Ảnh 3.16. Vàng tâm (Manglietia dandyi (Gagnep.) Dandy in S. Nilsson) .... 60 Ảnh 3.17. Giổi lông (Michelia balansae (DC.) Dandy) ................................. 60 Ảnh 3.18. Giổi lụa (Tsoogiodendron odorum Chun.)..................................... 60 Ảnh 3.19. Gội nếp (Aglaia spectabilis (Miq.) Jain & Bennet.) ...................... 61 Ảnh 3.20. Lá khôi (Ardisia silvestris Pitard) .................................................. 61 Ảnh 3.21. Na rừng (Kadsura heteroclita (Roxb.) Craib) ............................... 61 Ảnh 3.22. Hoa om nhỏ (Limnophila rugosa (Roxb.) Merr.) .......................... 61 Ảnh 3.23. Ô phát (Cinnamomum sericans Hance) ......................................... 62 Ảnh 3.24. Bời lời lá thuôn (Litsea elongata (Wall. ex Nees) Hook.f.) .......... 63 Ảnh 3.25. Bời lời phiến lá thon (Litsea lancilimba Merr.) ............................. 65 Ảnh 3.26. Bời lời biến thiên (Litsea variabilis Hemsl.) ................................. 66 Ảnh 3.27. Kháo vàng thơm (Machilus bonii Lecomte) .................................. 67
Ảnh 3.28. Kháo nhậm (Machilus odoratissima Nees).................................... 68 Ảnh 3.29. Nô vàng (Neolitsea aurata (Hayata) Koidz.), ................................ 70 Ảnh 3.30. Nô bui san (Neolitsea buisanensis Yam. & Kam.) ........................ 71 Ảnh 3.31. Sụ trắng lá to (Phoebe tavoyana (Meisn.) Hook. f.) ...................... 73 Ảnh 3.32. Vàng tâm (Manglietia dandyi (Gagnep.) Dandy) .......................... 74 Ảnh 3.33. Sẹ (Alpinia globosa (Lour.) Horan) ............................................... 75 Ảnh 3.34. Riềng quảng tây (Alpinia kwangsiensis T.L.Wu & S. J. Chen) ..... 77 Ảnh 3.35. Riềng meng hai (Alpinia menghaiensis S.Q. Tong & Y.M. Xia) .. 78 Ảnh 3.36. Riềng pinna (Alpinia pinnanensis T. L. Wu & S. J. Chen) ........... 80 Ảnh 3.37. Sa nhân lông hung (Amomum velutinum X.E. Ye, Skornick N.H. Xia). 81 Ảnh 3.38. Tiểu đậu ba thùy (Elettariopsis triloba (Gagnep.) Loes.).............. 83 Ảnh 3.39. Gừng lá sáng bóng (Zingiber nitens M.F. Newman) ..................... 84
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VQG: Vườn Quốc gia BTTN: Bảo tồn Thiên nhiên HLTD: Hàm lượng tinh dầu
MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Nằm ở khu vực nhiệt đới gió mùa, Việt Nam được xếp hạng thứ 16 trên thế giới về sự đa dạng tài nguyên sinh vật. Trong “Thực vật chí đại cương Đông Dương” (Flore Générale de l’Indochine) và các tập bổ sung tiếp theo đã mô tả và ghi nhận có khoảng trên 240 họ với khoảng trên 7.000 loài thực vật bậc cao có mạch [136]. Những năm gần đây, nhiều nhà thực vật đã dự đoán con số đó có thể lên tới 12.000 loài. Hiện nay đã thống kê được khoảng 10.500 loài thực vật bậc cao có mạch, trong đó có khoảng 657 loài thuộc 357 chi và 114 họ chứa tinh dầu (chiếm khoảng 6,3% tổng số loài; 15,8% tổng số chi và 37,8% số họ) [48]. Xã hội ngày càng phát triển nhu cầu tìm hiểu và sử dụng các hợp chất có nguồn gốc thiên nhiên ngày càng lớn. Trong số các nhóm cây tài nguyên thực vật thì nhóm cây chứa tinh dầu chiếm vị trí quan trọng. Đây là nguồn nguyên liệu thiết yếu của nhiều ngành công nghiệp như mỹ phẩm, thực phẩm và dược phẩm...Hầu hết các loài cây chứa tinh dầu nằm trong 2 ngành Thông (Pinophyta) và ngành Ngọc lan (Magnoliophyta). Các họ có nhiều loài cây chứa tinh dầu gồm: Cúc (Asteraceae), Cam (Rutaceae), Na (Annonaceae), Long não (Lauraceae), Bạc hà (Lamiaceae), Hoa tán (Apiaceae), Hoa hồng (Rosaceae), Dầu (Dipterocarpaceae), Nhài (Oleaceae), Thông (Pinaceae), Hoàng đàn (Cupressaceae),... Như vậy, nhóm cây tinh dầu của Việt Nam có số lượng lớn và phân bố rộng trong nhiều họ. Đây là nguồn tài nguyên vô cùng quý giá, nhất là các hợp chất hóa học, nhằm phát huy thế mạnh để bảo vệ nguồn gen cũng như các hợp chất hóa học. Nhiều loài cây tinh dầu ở Việt Nam có thể sử dụng với nhiều mục đích khác nhau như: cho gỗ, làm cảnh, cho dầu, cây ăn được, cây dược liệu như: Đương quy (Angelica sinensis (Oliv.) Diels) có củ dùng làm thuốc, lá thu tinh dầu; Hoàng lan (Cananga odorata) được dùng làm cảnh, bóng mát, hoa cho tinh dầu,... 1
Trong số các nhóm tài nguyên thực vật thì cây tinh dầu có một vị trí đang được quan tâm nghiên cứu và sản xuất ở nhiều nơi trên thế giới, đặc biệt nguồn tài nguyên này rất giàu có ở các nước vùng nhiệt đới. Tinh dầu có nguồn gốc thiên nhiên của nhiều loài đã và đang được các nhà khoa học, nhà sản xuất thực phẩm ở các nước tiên tiến quan tâm, nghiên cứu và ứng dụng vào sản xuất bởi đa số chúng là những hợp chất có hoạt tính sinh học cao có khả năng chống oxy hóa, kháng khuẩn, kháng nấm, là vị thuốc kích thích tiêu hóa và được sử dụng như là một phụ gia chính trong chế biến thực phẩm bởi nó có mùi vị hấp dẫn, an toàn và còn có thể ức chế tiêu diệt các vi sinh vật gây bệnh,... VQG Vũ Quang được thành lập theo Quyết định số 102/2002/QĐ-TTg ngày 30 tháng 7 năm 2002 của Thủ tướng Chính phủ, với tổng diện tích khoảng 54.000 ha, trong đó có 76% diện tích rừng tự nhiên với 5 kiểu rừng chính được phân chia theo các đai cao khác nhau. Nơi đây là nơi sinh trưởng của nhiều loài cây gỗ quý: Cẩm lai, Lát hoa, Lim, Giổi, Trầm hương,…và nhiều cây dược liệu quý. Tại VQG Vũ Quang đã có một số công trình nghiên cứu về Đa dạng thực vật bậc cao có mạch nhưng còn thiếu vắng những nghiên cứu chuyên sâu về tài nguyên thực vật [38]. Trong lúc đó khả năng tiềm tàng của tài nguyên cây có tinh dầu ở VQG Vũ Quang rất phong phú. Chính vì vậy, tác giả chọn đề tài: “Nghiên cứu thành phần loài thực vật có chứa tinh dầu ở Vườn Quốc gia Vũ Quang, tỉnh Hà Tĩnh” làm nội dung nghiên cứu của đề tài Luận án. 2. Mục tiêu Đánh giá tính đa dạng các loài thực vật có chứa tinh dầu và thành phần hóa học của tinh dầu một số loài trong một số họ thực vật có chứa tinh dầu ở VQG Vũ Quang, tỉnh Hà Tĩnh. 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn Các kết quả nghiên cứu của đề tài luận án là những dẫn liệu điều tra, nghiên cứu cơ bản về tính đa dạng của các loài thực vật có chứa tinh dầu 2
tại VQG Vũ Quang, Hà Tĩnh, đồng thời cung cấp những dẫn liệu mới về thành phần hoá học tinh dầu của một số loài thuộc một số họ trong hệ thực vật VQG Vũ Quang. 4. Điểm mới luận án - Cung cấp dẫn liệu mới gồm 366 loài thực vâ ̣t có tinh dầ u ở VQG Vũ Quang; đây là dẫn liệu tương đối đầy đủ và có hệ thống về nguồn tài nguyên thực vật có tinh dầu ở VQG Vũ Quang, tỉnh Hà Tĩnh. - Lần đầu tiên cung cấp những dẫn liệu về tinh dầu của 9 loài (Bời lời lá thuôn (Litsea elongata (Wall. ex Nees) Hook.f.), Bời lời phiến lá thon (Litsea lancilimba Merr.), Bời lời biến thiên (Litsea variabilis Hemsl.), Kháo vàng thơm (Machilus bonii Lecomte), Kháo nhậm (Machilus odoratissima Nees), Nô vàng (Neolitsea aurata (Hayata) Koidz.), Nô bui san (Neolitsea buisanensis Yam. & Kam.), Vàng tâm (Manglietia dandyi (Gagnep.) Dandy), Sa nhân lông hung (Amomum velutinum X. E. Ye, Skprnick. & N. H. Xia) 5. Bố cục luận án Luận án gồm 128 trang, 30 bảng, 7 hình, 39 ảnh được cấu trúc thành các phần chính như sau: Mở đầu (3 trang); Chương 1: Tổng quan tài liệu (28 trang); Chương 2: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu (8 trang); Chương 3: Kết quả nghiên cứu (86 trang); Kết luận và kiến nghị (2 trang); Danh mục công trình công bố liên quan đến luận án (2 trang); Tài liệu tham khảo (14 trang) và phần phụ lục (gồm 3 phụ lục, 114 ảnh). 3
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Một số khái niệm về cây có tinh dầu và tinh dầu 1.1.1. Khái niệm chung về cây có tinh dầu Theo Nicolaev (1968): “Cây có tinh dầu là những cây khác biệt với các cây khác ở chỗ có thể thu được tinh dầu từ nó” [45]. Sau này, khi nghiên cứu cấu trúc và hoạt động chức năng các cơ quan tiết, người ta đã thấy rõ sự khác biệt về bản chất của cây tinh dầu. Từ đó có thể định nghĩa "Cây tinh dầu là những cây có chứa các cấu trúc chuyên biệt làm nhiệm vụ tiết và tích luỹ tinh dầu". 1.1.2. Khái niệm về tinh dầu Theo dược điển Pháp (1965) thì tinh dầu là các sản phẩm nhìn chung có thành phần khá phức tạp, bao gồm các chất dễ bay hơi có chứa trong thực vật và có khả năng thay đổi nhiều hay ít trong quá trình chế biến. Tiêu chuẩn Pháp (1987), đưa ra định nghĩa về tinh dầu như sau: “Sản phẩm thu được từ nguyên liệu có nguồn gốc thực vật, bằng cách cất kéo hơi nước hoặc bằng các phương pháp cơ học đối với vỏ trái cây thuộc chi Citrus. Tinh dầu được tách ra khỏi nước bằng các phương pháp vật lý”. Định nghĩa này có hạn chế là loại trừ các sản phẩm thu được bằng cách chiết xuất với dung môi cũng như các sản phẩm thu được nhờ các phương pháp khác [47]. Tinh dầu được hiểu là những hỗn hợp của hợp chất hữu cơ, có cấu tạo phân tử phức tạp và khác nhau về các đặc tính lý học cũng như hóa học. Tinh dầu có một số đặc tính sau: [47] - Tất cả tinh dầu đều là hợp chất lỏng, sánh, có hoạt tính quang học, gây hiện tượng quay cực của ánh sáng. - Đa số tinh dầu có tỷ trọng nhỏ hơn nước (d1), không tan hoặc rất ít tan trong nước, nhưng lại tan trong các dung môi hữu cơ. 4
- Có mùi thơm do thành phần tinh dầu có các cấu tử dạng tự do. - Tinh dầu có khả năng bay hơi. Căn cứ vào cấu tạo phân tử hóa học của tinh dầu được sắp xếp vào 4 nhóm chủ yếu sau: - Các hợp chất aliphatic. - Các terpen và những dẫn xuất của chúng. - Các dẫn xuất benzen. - Các thành phần khác. * Các hợp chất aliphatic Các hợp chất aliphatic là các hợp chất acyclic. Mạch cacbon có thể là mạch nhánh, thẳng và một số liên kết giữa các nguyên tử cacbon có thể không no. Các hydrocacbon aliphatic thường có nhiều trong hoa quả, song chỉ góp phần nhỏ vào mùi vị của chúng. Mùi thơm nhẹ của hầu hết các alcohol aliphatic cũng giữ vai trò đáng kể và là bộ phận cấu thành trong các cấu trúc thơm. Các aldehyt aliphatic là những thành phần quan trọng trong các loại hương liệu và nước hoa. Các ceton aliphatic thường gặp trong tự nhiên, đây là những hợp chất tạo nên hương vị của thực phẩm. Ngoài ra, các este aliphatic thường được sử dụng trong công nghệ thực phẩm. * Các terpen và dẫn xuất của chúng Đây là nhóm lớn, thường gặp trong các loài thực vật. Các terpen được cấu tạo từ isopren (C5H8)n với n = 2 (monotecpen), n=3 (sesquitecpen) ... - Các hydrocacbon terpen góp phần tạo nên một phần của mùi vị tinh dầu, nhưng các dẫn xuất oxy hóa của chúng lại là những hợp chất thơm rất quan trọng. - Các monotecpen (C10H16) có thể mạch thẳng như geraniol, 1 vòng như limonen, 2 vòng hoặc 3 vòng như cyclofenchen và tricyclen. Các monoterpen acyclic thường có các liên kết không bền, do chúng có cấu trúc không bão hòa. Các monoterpen acyclic ít tham gia thành phần của mùi hoặc sản phẩm mang hương vị ở thực phẩm, song chúng lại được sử dụng làm nguyên liệu cho quá trình sinh tổng hợp hoặc tổng hợp hóa học để tạo thành các hương 5
liệu có giá trị trong thực phẩm và mỹ phẩm như: -terpinen, limonen, - terpinen,... - Trong số các tecpen bicyclic thì -pinen, -pinen là những hợp chất có giá trị cao trong công nghệ hương liệu. - Sesquitecpen là những hợp chất được hình thành từ 3 đơn vị isopren và có công thức cấu tạo chung với 15 nguyên tử cacbon. Tuy vậy, hiện vẫn còn nhiều hợp chất sesquiterpen chưa thể xác định được về cấu trúc phân tử. Nhiều sesquiterpen là bicyclic có 2 vòng C6 hoặc 1 vòng C6 và 1 vòng C5. Các hợp chất sesquiterpen cùng với monoterpen thường gặp trong thành phần của nhiều loài thực vật. Trong tinh dầu, các sesquiterpen luôn là những thành phần quan trọng, song chúng lại có nhiệt độ sôi cao (nhiệt độ sôi thường trên 200oC) do đó thường không thu được hoặc chỉ thu được rất ít. Các hợp chất chứa oxy của các monotecpen và các sesquitecpen thường có giá trị hơn các hydrocacbon tecpen. Sự kết hợp của các thành phần chứa oxy thường tạo thành mùi thơm đặc trưng của nhiều loại tinh dầu. Các alcohol, aldehyd, ether, ceton và este là những nhóm chức quan trọng của các thành phần chứa oxy. Các alcohol monoterpen acyclic và những alcohol sesquiterpen thường góp phần tạo nên mùi đặc trưng và thường có thành phần đáng kể trong nhiều loại tinh dầu. Este của các alcohol terpen và các axít béo thấp, đặc biệt là các acetat là những chất thơm quan trọng trong công nghệ chế biến thực phẩm và hóa mỹ phẩm. Các este của alcohol terpen cyclic như α-terpinyl acetate, methyl acetate, bornyl acetate và một số alcohol sesquiterpen như guaiyl acetate, cedryl acetate,... là những hợp chất thơm có giá trị sử dụng cao trong công nghệ hương liệu. * Các dẫn xuất benzen Các dẫn xuất của benzen hoặc các benzoid là những hợp chất có chứa 1 vòng benzen đặc trưng và thường được biểu thị như 1 vòng C 6 có 3 nối đôi luân phiên với các nối đơn giữa các nguyên tử cacbon. Đây là nhóm hợp chất 6
khá đa dạng và được dùng nhiều trong công nghệ thực phẩm và hóa mỹ phẩm dưới dạng tổng hợp hay tự nhiên. Các este của các alcohol thơm và các axít aliphatic có mùi thơm đặc trưng nên được sử dụng trong công nghệ thực phẩm và mỹ phẩm. * Các thành phần khác Một vài hợp chất chứa nitrogen có những tính chất khá đặc trưng, tuy chỉ với hàm lượng rất nhỏ, thường nhỏ hơn 0,1%, nhưng lại có tác dụng nâng cao hương vị hấp dẫn của nhiều loại tinh dầu ngay cả ở dạng thô. 1.2. Nghiên cứu về các loài thực vật có tinh dầu 1.2.1. Nghiên cứu về các loài thực vật có tinh dầu trên thế giới Tinh dầu và cây có tinh dầu luôn gắn liền với đời sống hàng ngày của con người từ xa xưa. Song các tài liệu về lịch sử nghiên cứu về tinh dầu trên thế giới hiện còn chưa nhiều. Tài liệu sớm nhất hiện có được là cuốn “Những cây làm thuốc” được tìm thấy ở Nhật Bản, viết năm 890. Trong tài liệu này đã thống kê gần 100 loài cây có tinh dầu, đồng thời mô tả phương thức chế biến và sử dụng chúng [48]. Tuy vậy, các tài liệu khảo cổ thu được cho thấy từ năm 450 trước Công Nguyên người Ai Cập cổ đại đã thông thạo phương pháp chưng cất tinh dầu bằng hơi nước. Vào những năm 60 của thế kỷ này khi khai quật các ngôi mộ thời tiền Hán ở Trung Quốc (100 năm trước Công nguyên), người ta đã xác định được thành phần các chất ướp xác có hỗn hợp nhiều loại tinh dầu, trong đó chắc chắn có tinh dầu thông và bạc hà. Như vậy, rõ ràng loài người đã có kiến thức về tinh dầu và phương thức sử dụng chúng cách đây không ít hơn 2.500 năm [48]. Các công trình nghiên cứu về cây có tinh dầu và tinh dầu bắt đầu xuất hiện nhiều từ thế kỷ XVI. Thời gian này đã xuất hiện những đồn điền sản xuất cây có tinh dầu ở ngoại ô Luân Đôn và các tỉnh lân cận (Anh). Chứng tỏ người Anh đã có hiểu biết về sinh lý học của một số loài cây có tinh dầu quan trọng [48]. 7
Những nghiên cứu về cây có tinh dầu và tinh dầu đã thu hút nhiều nhà khoa học từ khoảng đầu thế kỷ XX. Đáng lưu ý trong số đó là tài liệu do Charabot và các học trò của ông công bố vào năm 1903, 1904, 1907. Sau này các công trình nghiên cứu tăng lên rất nhanh và thuộc nhiều lĩnh vực [44]. Với lịch sử phát triển hàng ngàn năm, tinh dầu được mệnh danh là báu vật của thiên nhiên, là tủ thuốc của tự nhiên được phát triển thành phương pháp trị liệu, chăm sóc sức khỏe, làm đẹp trên toàn thế giới. Giữa thế kỉ XIX, tinh dầu được tập trung nghiên cứu và trở thành một phương pháp trị liệu tổng thể và phổ cập tại nhiều nước như: Trung Quốc, Hàn Quốc, Nhật Bản, Anh, Pháp, Mỹ, Hà Lan,… Đến nay, trên 3.000 loài thuộc 120 họ thực vật bậc cao có mạch chứa tinh dầu đã được biết. Nhu cầu về tinh dầu trong các ngành công nghiệp dược phẩm, thực phẩm, hoá mỹ phẩm và trong cuộc sống hàng ngày đã tăng lên nhanh chóng. Trong những năm 60 của thế kỷ trước, khối lượng tinh dầu được sản xuất và chế biến trên toàn thế giới chỉ khoảng 25.000 - 35.000 tấn/năm, nhưng đến năm 1985 - 1995 chỉ riêng những loại tinh dầu quan trọng buôn bán trên thị trường thế giới đã đạt 50.000 - 60.000 tấn/năm và hiện nay đã lên tới 80.000 tấn/năm. Trung Quốc là nước sản xuất tinh dầu lớn nhất đạt 20.000 tấn/năm, tiếp đến là Hoa Kỳ và những nước thuộc khối thị trường chung châu Âu. Các nước công nghiệp như Anh, Đức, Hoa Kỳ, Nhật Bản, Pháp,… thường nhập tinh dầu thô và tái xuất các sản phẩm hương liệu đã qua chế biến. Giá mua bán tinh dầu trên thị trường thế giới phụ thuộc vào chất lượng, mức độ sản xuất, nhu cầu sử dụng [45], [47], [106-108], [112]. Theo Lawrence (1994, 1997, 2001) trong công trình “Essential oils” và “Progress in essential oils”, khoảng 1.000 loài thực vật chứa tinh dầu đã được phân tích thành phần hoá học trên thế giới [106-108]. Trong công trình “Essential oil plants in South-East Asia„ của Oyen L.P.A and Nguyen Xuan Dung (1999), trên 70 loài thực vật có tinh dầu ở các nước Đông Nam Á đã được phân tích về thành phần hoá học tinh dầu, trong đó khoảng 30 loài được 8