Nghiên cứu quy trình tách chiết và xác định thành phần hóa học của tinh dầu cây ngải cứu (Artemisia vulgris L) ở tỉnh Phú Thọ

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

Thêm vào BST

Báo xấu

5
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong bài viết này nhóm tác giả công bố điều kiện tối ưu và xây dựng được quy trình chiết tách tinh dầu cây ngải cứu để so sánh với các nghiên cứu tinh dầu ngải cứu khác làm tiền đề cho việc mở rộng trồng cây ngải cứu và sản xuất tinh dầu ngải cứu ở Phú Thọ.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu quy trình tách chiết và xác định thành phần hóa học của tinh dầu cây ngải cứu (Artemisia vulgris L) ở tỉnh Phú Thọ

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH TÁCH CHIẾT VÀ XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA TINH DẦU CÂY NGẢI CỨU (ARTEMISIA VULGRIS L) Ở TỈNH PHÚ THỌ Phan Minh Tân*, Quách Thị Thanh Vân, Vũ Đức Cường Khoa Công nghệ Hóa học, Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì * Email: minhtanchc@gmail.com Tóm tắt Tinh dầu lá cây ngải cứu có nhiều tác dụng dược lý đặc biệt là khả năng kháng viêm, kháng virus. Nghiên cứu này với mục đích tối ưu hóa các thông số kĩ thuật để thu nhận tinh dầu từ lá ngải cứu trồng tại huyện Lâm Thao tỉnh Phú Thọ bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước. Với nguyên liệu lá ngải cứu già được cắt nhỏ kích thước cỡ 1cm, muối ăn với nồng độ 10%, thời gian chưng cất 180 phút, nguyên lệu để héo 96 giờ, tỉ lệ nguyên liệu/nước là 1/3. Tinh dầu thu được làm khan bằng natri sunfat thu nhận tinh dầu lá ngải cứu với hiệu suất (0,32%) và xác định thành phần hóa học của tinh dầu thu được bằng phương pháp sắc kí khí kết hợp khối phổ (GC-MS). Kết quả cho thấy thành phần chính trong tinh dầu là Caryophyllene (18,98%); Germacrene D (5,3%); vulgarone (8,04%), limonene (6,07%), Borneol (5,80%), Humulene (5,15%); 1,8-cineole (4,33%); Caryophylenoxide (3,96%). Các hợp chất này thuộc các nhóm monoterpen, secquiterpen, diterpen. Từ khóa: tinh dầu ngải cứu, tách chiết tinh dầu ngải cứu, thành phần hoá học ngải cứu Phú Thọ. STUDY ON THE EXTRACTION ARTEMISIA VULGRIS L. OIL IN PHU THO PROVINCE Abstract Essential oil has many pharmacological effects, especially anti-inflammatory and antivirus properties. This study aims to optimize the technical parameters to obtain essential oil from leaves Artemisia vulgaris grown in Lam Thao district, Phu Tho province by steam distillation. and determine the chemical composition of the essential oil obtained by steam distillationgas chromatography combined with mass spectrometry (GC-MS).The results showed that the raw materials were old leaves, chopped to 1cm in size, added to table salt at a concentration of 10%, distillation time 180 minutes, raw materials to wither 96 hours, the ratio of ingredients/water is 1/3. The essential oils were dried over anhydrous sodium sulphate for leaf oil collection is optimal (0.32%). The isolated essential oilwas analyzed by using Gas chromatography-Mass spectrometry (GC-MS), and the major insecticidal compounds were identified as Caryophyllene (18.98%), Germacrene D (5.3%), vulgarone (8.04%), limonene (6.07%), Borneol (5.80%), Humulene (5.15%), 1,8–cineole (4.33%), Caryophylen oxide (3,96%). Keywords: Artemisia vulgaris oil, extrsction artemisia vulgaris, chemical composition of artemisia vulgaris oil Phu Tho. 102
1. MỞ ĐẦU Ngải cứu còn có tên khác thuốc cứu, ngải diệp, nhả ngải là một vị thuốc thông dụng trong đông y đồng thời cũng được dùng phổ biến rộng rãi trong dân gian cả nước, phòng và chữa nhiều chứng bệnh như đau đầu, đau nhức xương khớp làm thuốc điều kinh, rong kinh, động thai, sẩy thai, tăng sức khỏe cho cơ thể, thiếu máu, ho, viêm họng, huyết áp thấp, giải cảm, đau nhức xương khớp. Cây ngải cứu là một loài cây thân thảo có tên khoa học là Artemisia vulgaris L. Cây được trồng rộng rãi ở các nước nhiệt đới như Trung Quốc, Ấn Độ, Philippin... trong đó có Việt Nam [1,2]. Những nghiên cứu gần đây cho thấy, trong cây ngải cứu có chứa các thành phần caryophylen, caryophylen oxit, thymol, camphor, … và colein có hoạt tính rất mạnh đối với các loại vi khuẩn, virus có hại ở các bộ phận trong cơ thể như họng, mũi, miệng và đường ruột [2-5]. Các nghiên cứu về tinh dầu ngải cứu cho thấy thành phần hóa học chính của tinh dầu ngải cứu ở mỗi nơi là khá khác nhau. Tinh dầu ở các nước Châu Âu có thành phần hóa học chính là camphor (2-47%), myrcene (9-70%), 1,8-cineol (1-23%), tecpinen – 4 – ol (1-19%) [6- 9]. Tinh dầu ngải cứu được nghiên cứu tại Cuba thì cấu tử chính là caryophylen oxit chiếm tỉ lệ cao (31%) [10]. Theo một nghiên cứu tinh dầu ở Ấn Độ thành phần hóa học chính camphor (26.99%), α-humulene (0.72%), β-caryophyllene (0.81%) và β- caryophyllene oxide (15.87%). Mặt khác, nghiên cứu này còn chỉ ra rằng thành phần hóa học chính của tinh dầu có khả năng ức chế tốt virus do tác động lên chuỗi protein NB3 của virus gây bệnh cúm [11]. Ở Việt Nam, cũng có một số nghiên cứu về tinh dầu ngải cứu, trong đó N.T.P Thao và cộng sự đã công bố thành phần hóa học tinh dầu ngải cứu bằng phương pháp GC/MS, xác định được 45 hợp chất, thành phần chính là β- aryophyllene (24,1%), humulene (5,8%), caryophyllene oxit (1,3%) [12]. Trong một công bố khác đã nghiên cứu chiết tách tinh dầu ngải cứu bằng chưng cất lôi cuốn hơi nước đạt hiệu suất 0,32- 1,14%, kết quả đo GC-MS cho thấy có 43 hợp chất, tỉ lệ % các chất đạt từ 81,3-93%. Thành phần chính của tinh dầu gồm camphor (10,9-14,1%), 1,8- cineol (9,9-24,3%), germacrene-D (0,9-2,1%), β-caryophyllene (1,4-2,5%), caryophyllene oxit(1,4-2,5%), humulen (0,6-1,4%)[13]. Trong bài báo này nhóm tác giả công bố điều kiện tối ưu và xây dựng được quy trình chiết tách tinh dầu cây ngải cứu để so sánh với các nghiên cứu tinh dầu ngải cứu khác làm tiền đề cho việc mở rộng trồng cây ngải cứu và sản xuất tinh dầu ngải cứu ở Phú Thọ. 2. THỰC NGHIỆM 2.1. Nguyên liệu Nguyên liệu là phần lá của cây ngải cứu được thu hái tại huyện Lâm Thao – Phú Thọ vào tháng 7- 8 năm 2020. Lá tươi, không dập nát hay thối hỏng. Sau khi vận chuyển đến phòng thí nghiệm, lá ngải cứu được chọn lựa sơ bộ, rửa sạch, cắt nhỏ. 103
2.2. Thiết bị - Bộ chưng cất tinh dầu Clevenger (Đức) - Máy cô quay chân không STRIKE 300 (Trung Quốc) – Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì - Cân phân tích TE214S (Đức) – Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì - Máy khối phổ GC-MS – Viện hoá học hợp chất thiên nhiên – Viện Hàn lâm Khoa học và Nghệ Việt Nam 2.3. Phương pháp nghiên cứu 2.3.1. Chưng cất lôi cuốn hơi nước Tiến hành tách chiết tinh dầu bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước trực tiếp với bộ chưng cất tinh dầu Clevenger, hỗn hợp được ra nhiệt bằng bếp điện. Hứng lấy phần dịch ngưng, sau đó tách lấy lớp tinh dầu ở trên, làm khan bằng Na2SO4 thu tinh dầu tinh khiết, đọc khối lượng tinh dầu thu được. 2.3.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả chưng cất tinh dầu Khảo sát các yếu tố là: Thời gian chưng cất; tỉ lệ nước/ nguyên liệu; kích thước nguyên liệu; thời gian để héo; nồng độ muối. Sau khi đã chọn được giá trị thích hợp của các yếu tố đã nghiên cứu, giá trị này được cố định trong các thí nghiệm tiếp theo để khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố còn lại. Các điều kiện khảo sát: thời gian chưng cất là 1 giờ; 2 giờ; 3 giờ; 4 giờ. tỷ lệ dung môi/nguyên liệu là 2/1; 3/1; 4/1 (lít/kg); kích thước nguyên liệu là xay nhỏ, cắt 1cm, cắt 2cm, cắt 3cm; thời gian để héo là 24 giờ, 48 giờ 72 giờ, 96 giờ; nồng độ muối 5%; 10%, 15% . 2.3.3. Phân tích thành phần hóa học Xác định các chỉ tiêu hóa lý của tinh dầu ngải cứu theo các tiêu chuẩn: Chỉ số Tiêu chuẩn xác định Màu sắc Cảm quan Mùi Cảm quan Tỷ trọng ISO 278:1998 chỉ số khúc xạ ISO 280:1998 Độ uay cực ở 25 oC ISO 592:1998 Chỉ số axit (IA) TCVN 8450:2010 Chỉ số xà phòng (IS) TCVN 8451:2010 Chỉ số este (IE) TCVN 8451:2010 Phân tích thành phần hóa học Thành phần hóa học của tinh dầu ngải cứu được kiểm tra bằng phương pháp sắc ký khí ghép khối phổ GC- MS (Gas Chromatography - Mass Spectrometry) tại Viện Hóa học Các hợp chất Thiên nhiên- Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 104
3.1. Ảnh hưởng của các yếu tố đến uá trình chưng cất tinh dầu ngải cứu Sau khi khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chưng cất và kết quả đánh giá được tóm tắt trong bảng sau: Bảng 1. Các thông số tối ưu của quá trình chưng cất tinh dầu ngải cứu Thời gian Tỷ lệ Kích thước Thời gian Nồng độ chưng cất Nước/nguyên liệu nguyên liệu để héo muối (giờ) (ml/g) (cm) (giờ) (%) 3 giờ 3/1 1 96 10 3.2. Quy trình chiết tách tinh dầu ngải cứu Từ khảo sát các yếu tố ảnh hưởng ở trên, chúng tôi xây dựng quy trình tối ưu chưng cất lôi cuốn hơi nước tinh dầu ngải cứu như sau: Nguyên liệu Xử lý nguyên liệu Nguyên liệu sạch Chưng cất lôi cuốn hơi nước Tinh dầu thô + Nước ngưng Chiết Tinh dầu thô Nước ngưng Làm khan Na2SO4 Tinh dầu Hình 1. Sơ đồ chưng cất lôi cuốn hơi nước thu tinh dầu ngải cứu Cân khoảng 200 g lá cây ngải cứu cắt kích thước khoảng 1cm để héo trong 96 giờ, cho vào bình cầu dung tích 1000ml, tiếp theo thêm vào 600 ml nước có hòa tan vào 70g muối ăn. Tiến hành tách chiết tinh dầu bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước trực tiếp, với bộ chưng cất tinh dầu Clevenger. Hỗn hợp được ra nhiệt bằng bếp điện. Thời gian cất trong 3 giờ. Hứng lấy phần dịch ngưng, sau đó tách lấy lớp tinh dầu ở trên, làm khan bằng Na2SO4 thu tinh dầu tinh khiết. 3.2. Đánh giá tính chất của tinh dầu ngải cứu 3.2.1. Các chỉ tiêu cảm quan, lý hóa cơ bản Mẫu tinh dầu thu được sau khi làm khan, được đem đi xác định các chỉ tiêu hóa lý tóm tắt trong bảng 2 105
Bảng 2. Chỉ số hóa lý của tinh dầu ngải cứu Chỉ số Mẫu tinh dầu đề tài Mẫu Tinh dầu của Vietessence [14] Màu sắc Chất lỏng màu vàng nhạt Chất lỏng màu vàng nhạt Mùi Mùi thơm đặc trưng của lá Mùi thơm đặc trưng của lá cây ngải cứu, vị đắng, tính cây ngải cứu, vị đắng, tính ấm. ấm Tỷ trọng 0,9300 g/ml 0,91-0,96 chỉ số khúc xạ 1,4892 1,4600-1,4900 Độ uay cực ở 25oC 0,00 o Chỉ số axit (IA) 10,5 10-120 Chỉ số xà phòng 58,5 56-237 (IS) Chỉ số este (IE) 47,9 46-117 3.2.2. Thành phần hóa học của tinh dầu Mẫu tinh dầu sạch được đem phân tích thành phần hóa học trên máy ghép khối phổ GC-MS, kết quả thu được trên hình 2 và bảng 3. Hình 2. Phổ GC-MS của tinh dầu cây ngải cứu Bảng 3. Thành phần hóa học của tinh dầu ngải cứu Hàm lượng Thời gian STT Tên chất Công thức (%) lưu 1 Pinene C10H16 1.11 10.53 2 Camphene C10H16 0.48 11.03 3 Octen-3-ol C8H16O 0.71 11.67 4 Sabinene C10H16 0.20 11 72 5 Pinene C10H16 0.38 11.91 6 Octanone C8H16O 0.38 11.94 7 Myrcene C10H16 0.22 12.13 8 Octanol C8H17OH 0.36 12.20 9 Cymene C10H14 0.51 13.39 10 Limonene C10H16 6.07 13.55 11 Cineole 1,8 C10H18O 4.33 13.68 12 Artemisia ketone C10H18O 0.63 14.51 106
13 Terpinene C10H16 0.14 14.56 14 Linalool C10H18O 0.14 15.85 15 Nonanal C9H18O 0.19 15.99 16 Thujone (= Thujone ) C10H16O 1.85 16.29 Thujone (= Thujone ) 18 Sabinol C10H16O 0.65 17.53 19 Camphor C10H16O 1.75 17.76 20 Isoborneol C10H18O 0.20 18.27 21 Pinocarvone C10H14O 0.44 18.36 22 Borneol (=Endo-Borneol) C10H18O 5.80 18.47 23 Terpinen-4-ol C10H18O 1.16 18.82 24 Terpineol C10H18O 0.96 19.25 25 Myrtenol C10H16O 1.11 19.49 26 Myrtenal C10H14O 0.49 19.5 27 Carveol C10H16O 0.67 20.1 28 Citronellol C10H20O 0.36 20.3 29 Carvone C10H14O 0.39 21.1 30 Geraniol C10H18O 0.39 21.25 31 Bornyl acetate C12H20O2 0.89 22.59 32 Undecanal C11H22O 0.24 23.07 33 Elemene C15H24 0.26 24.38 34 Citronellyl acetate C12H22O2 0.24 24.55 35 Terpinyl acetate C12H22O2 0.16 24.65 36 Geranyl acetate C12H20O2 0.67 25.56 37 Copaene C15H24 0.55 25.75 38 Bourbonene C15H24 0.18 26.10 39 Elemene C15H24 2.50 26.20 40 Dodecanal C12H24O 0.67 26.42 Caryophyllene 18.98 27.28 41 C15H24 (=Caryophyllene ) 42 Farnesene C15H24 1.82 27.99 43 Humulene C15H24 5.15 28.35 44 Caryophyllene C15H24 0.27 28.59 45 Curcumene C15H22 0.60 28.96 46 Germacrene D C15H24 5.30 29.19 47 Selinene C15H24 0.31 29.37 48 Farnesene C15H24 0.45 29.57 49 Bicyclogermacrene C15H24 1.40 29.65 50 Cadinene C15H24 0.22 30.12 51 Sesquiphellandrene C15H24 0.74 30.25 52 Cadinene C15H24 0.82 30.33 53 Elemol C15H26O 0.51 31.10 54 Nerolidol C15H26O 0.76 31.29 55 Turmerol C15H26O 0.29 31.88 56 Scapanol C15H24O 0.40 32.03 57 Spathulenol C15H24O 1.71 32.12 107
58 Caryophyllene oxide C15H24O 3.96 32.36 59 Guaiol (=Champacol) C15H26O 1.88 32.60 60 Vulgarone A C15H22O 0.26 32.82 61 Humulene Epoxide II C15H24O 1.03 33.11 62 unknown (159, 220, Rl 1646) 1.24 33.52 63 Cadinol C15H26O 1.78 34.26 64 Vulgarone B C15H22O 8.04 34.32 65 Farnesol C15H26O 0.15 35.78 66 Hepta-l,3,5-triyne (1-phenyl) C13H8 0.21 36.13 67 unknown (82, 278, Rl 2117) 1.32 45.43 Total 98.19 Theo kết quả phân tích GC –MS, mẫu tinh dầu ngải cứu thu được có 67 chất trong số đó định danh được 65 chất. Tổng phần trăm các hợp chất thu được chiếm 98.19%. So sánh với các kết quả tinh dầu ngải cứu trong nước thì thành phần hóa học của tinh dầu thu được nhiều cấu tử hơn so với các nghiên cứu trước đây của Việt Nam như 43 hợp chất hóa học [12], 45 hợp chất hóa học [13], 63 hợp chất hóa học của tinh dầu Ấn Độ [11]. Tiến hành so sánh thành phần hóa học chính của tinh dầu ngải cứu thu được: Caryophyllene (18,98%); Germacrene D(5,3%); vulgarone (8,04%); limonene (6,07%); Borneol 5,80%); Humulene (5,15%); 1,8-cineole(4,33%); Caryophylen oxide (3,96%)..với các kết quả nghiên cứu khác. Ta thấy thành phần hóa học chính là như nhau nhưng tỉ lệ các cấu tử có sự lệch nhau đáng kể 1,8 –cineole (9,9-21,4%), germacrene-D (0,9-2,1%), β-caryophyllene (1,4-2,5%), caryophyllene oxit(1,4-2,5%), humulen (0,6-1,4%)[13]. Với tinh dầu Ấn Độ thành phần chính là camphor (26,99%) Caryophylen oxide (15,87%) không có tác dụng ức chế vius cúm. Trong đó thành phần Humulen (5,15%) của tinh dầu ngải cứu thu được có tác dụng ức chế virus cúm là cao hơn nhiều so với tinh dầu Ấn Độ Humulen (0,72%). Kết quả cho thấy, thành phần hóa học của tinh dầu sẽ khác nhau nếu phương pháp chưng cất khác nhau, vị trí địa lý và điêu kiện thổ nhưỡng khác nhau. 4. KẾT LUẬN Đã khảo sát điều kiện thích hợp chưng cất lôi cuốn hơi nước thu tinh dầu ngải cứu từ lá ngải cứu già để héo trong 96 giờ, kích thước 1cm với thời gian chưng cất 3 giờ, tỉ lệ khối lượng lá/thể tích nước 1:3 (g/ml), nồng độ muối ăn là 10%. Đã xây dựng thành công quy trình chiết tách tinh dầu ngải cứu bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước với hiệu suất đạt 0,32% Xác định được chỉ tiêu hóa lý của tinh dầu: tỷ trọng 0,9300 g/ml; Chỉ số khúc xạ 1,4892; Độ quay cực ở 25oC là 0,00o; Chỉ số axit (IA) 10,5; Chỉ số xà phòng (IS) 58,5; Chỉ số este (IE) 47,9. Xác định thành phần hóa học của tinh dầu ngải cứu trong đó thành phần chính trong tinh dầu ngải cứu là Caryophyllene (18,98%); Germacrene D(5,3%);vulgarone (8,04%) 108
limonene (6,07%); Borneol 5,80%); Humulene (5,15%); 1,8 -cineole(4,33%); Caryophylen oxide (3,96%). TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Đỗ Tất Lợi, (2014), Những cây thuốc và vị thuốc Việt Nam, Nhà xuất bản Y học 2. Đỗ Huy Bích, (2004), Cây thuốc và động vật làm thuốc ở Việt Nam, Nhà Xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, tập II. 3. E.Mastrangelo; M.Milani; M.Bollati; B. Selisko; F. Peyrane; V. Pandini; G Sorrentino.; B. Canard; P.V. Konarev.; D.I. Svergun; X.de Lamballerie; B.Coutard.; A. A. Khromykh; M. Bolognesi, (2007), “Crystal structure and activity of Kunjin virus NS3 helicase; protease and helicase domain assembly in the full length NS3 protein”, J. Mol. Biol., 372, 444-455 4. Zhu, J.; Zeng, X.; Liu, T.; Qian, K.; Han, Y.; Xue, S.; Tucker, B.; Schultz, G.; Coats, J.; Rowley, W.; Zhang, A. , (2006) “Adult repellency and larvicidal activity of five plant essential oils against mosquitoes”, J. Am. Mosq. Control Assoc, 515-522. (22). 5. M. Mucclarelli, R. CaramiGlIo, M. Mallei and F. Chiafva (1995), “Essential oils from some Artemisia species growing spontaneously In north-west Italy”, Flav. Fragr. J., 10, 25-32 6. G.M. Nano, C. Bicchi, C. Frattim and M. Galllno (1976), “On the composition of some oils from Artemisia vulgaris”, Planta Med., 30. 211-215 7. M. Hurabielle, M. Malsot and M. Paris (1981) “Contribution a I'etude chtmique do deux huiles d'Artemisia: Artemisia herba-alba Asso et Artemisia vulgaris L. inter&t ctvmiotaxonomique”, XXV* Journees de lAromatique, Lourmann, 16/5/8U Rivista Italiana EPPOS, 6, 296-299. 8. K. Michaelis, O. Vostronsky, H. Paullnl. R. Zinifand and K. Knoblock (1962), “Das atherische Ole aus Bluten von Artemisia vulgaris”, L Z. Naturforsch, 37C, 152-158 9. A.J. Pino, A, Rosado and V. Fuentas (1999),“Composition of the essential oil of Artemisia vulgaris L herb from Cuba”, J. Essent. Oil R e s , 11,477-478. 10. Sundararajan Balasubramani, Gopal Sabapathi, Anil Kumar Moola, Rajadurai Vijay Solomon, Ponnambalam Venuvanalingam, and Ranjitha Kumari Bollipo Diana (2018), “Evaluation of the Leaf Essential Oil from Artemisia vulgaris and Its Larvicidal and Repellent Activity against Dengue Fever Vector Aedes aegypti-An Experimental and Molecular Docking Investigation”, ACS Omega, 3, 15657-15665. 11. N.X. Dung, V.V Nam, H.T. Huong and P A. Leclercq., (1992), “Chemical Composition of the Essential Oil of Artemisia vutgans L var. indica Maxim, from Vietnam”, J, Essent. Oil Res., 4, 433-434. 12. N.T.P Thao, N.T. Thúy, Tr. M. Hoi and Tr. H. Thai (2004) “Artemisia vulgaris L. from Vietnam: Chemical Variability and Composition of the Oil Along the Vegetative Life of the Plant”, J Esent. Oil Res.,16, 358-361. 13. https://vietessence.com/san-pham/tinh-dau-ngai-cuu/ 109