Nghiên cứu chiết tách và xác định thành phần hoá học tinh dầu củ riềng ở Hội An, Quảng Nam

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 5(40).2010 46 NGHIÊN CỨU CHIẾT TÁCH VÀ XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HOÁ HỌC TINH DẦU CỦ RIỀNG Ở HỘI AN, QUẢNG NAM A STUDY ON THE EXTRACTION AND DETERMINATION OF CHEMICAL CONSTITUENTS OF GALANGAL ROOT OIL COLLECTED IN HOI AN, QUANG NAM Võ Kim Thành, Đỗ Thị Triệu Hải Trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng TÓM TẮT Tinh dầu từ củ riềng thu được bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước. Các chỉ tiêu hoá - lý của tinh dầu được xác định bằng phương pháp phân tích hoá học. Thành phần và cấu trúc của một số cấu tử chính được xác định bằng phương pháp phân tích sắc ký - khối phổ (GC-MS). Kết quả thu được cho thấy, hàm lượng một số cấu chính trong tinh dầu là Santolina triene (2,5-dimethyl-3-vinylhexa-1,4-diene), 7-(propan-2-ylidene) bicyclo[4.1.0]heptane, (E)-dec- 7-en-2-one, (1Z,5E)-9-(propan-2-ylidene) cycloundeca-1,5-diene, (Z)-4,11,11-trimethyl-8- methylenebicyclo [7.2.0] undec-4-ene, α-Caryophyllene ((1E,4E,8E)-2,6,6,9- tetramethylcycloundeca-1,4,8-triene), Caryophyllene oxide, hexadec-7-yn-1-ol, α-bisabolol (6- methyl-2-(3-methylcyclohex-3-enyl) hept-5-en-2-ol), (2E,6E)-3,7,11-trimethyldodeca-2,6,10- trienyl acetate, nerolidyl acetate ((Z)-3,7,11-trimethyldodeca-1,6,10-trien-3-yl acetate), 2-((2- ethylhexyloxy) carbonyl) benzoic axit, (E)-Nerolidol. ABSTRACT The root essential oil of Alpinia officinarum Hance, collected in Hoian, Quangnam, was extracted by means of hydrodistillation. The chemical constituents of essential oil were analysed by the GC-MS method. The obtained results showed that the major components were Santolina triene (2,5-dimethyl-3-vinylhexa-1,4-diene), 7-(propan-2-ylidene) bicyclo[4.1.0]heptane, (E)-dec- 7-en-2-one, (1Z,5E)-9-(propan-2-ylidene) cycloundeca-1,5-diene, (Z)-4,11,11-trimethyl-8- methylenebicyclo [7.2.0] undec-4-ene, α-Caryophyllene ((1E,4E,8E)-2,6,6,9- tetramethylcycloundeca-1,4,8-triene), Caryophyllene oxide, hexadec-7-yn-1-ol, α-bisabolol (6- methyl-2-(3-methylcyclohex-3-enyl) hept-5-en-2-ol), (2E,6E)-3,7,11-trimethyldodeca-2,6,10- trienyl acetate, nerolidyl acetate ((Z)-3,7,11-trimethyldodeca-1,6,10-trien-3-yl acetate), 2-(2- ethylhexyloxy) carbonyl) benzoic axit, (E)-Nerolidol. 1. Mở đầu Riềng có tên khoa học là Alpinia officinarum Hance, thuộc họ Gừng (Zingiberaceae); là cây thảo, sống lâu năm mọc thẳng, cao 0,8-1,5m, thân rễ phát triển ngang, chia thành nhiều khúc không đều, hình trụ, đường kính 1,2-2 cm, màu đỏ nâu, có phủ nhiều vảy. Ở Việt Nam cây riềng mọc hoang và được trồng ở nhiều nơi để lấy “củ” làm gia vị và làm thuốc. Riềng có vị cay, tính ấm, có tác dụng tán hàn, làm tiêu đàm, ấm bụng, hỗ trợ và kích thích tiêu hoá, làm mạnh tỳ vị, sát trùng đường tiêu hoá và giảm đau, được chấp TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 5(40).2010 47 thuận làm thuốc trị khó tiêu và giúp kích thích thèm ăn, có hoạt tính chống nôn mửa, hoạt tính kháng viêm, kháng sinh, có tác dụng ngừa ung thư, làm hạ Cholesterol và hạ triglyceride, cường dương Đã có một số công trình nghiên cứu về thành phần hóa học của tinh dầu riềng thuộc các địa bàn khác nhau. Trong bài báo này, chúng tôi trình bày kết quả nghiên cứu chiết tách và xác định thành phần hoá học của tinh dầu riềng ở Hội An Quảng Nam, nhằm góp phần làm sáng tỏ ý nghĩa giá trị thực tiễn của tinh dầu riềng, cũng như củ riềng. 2. Thực nghiệm 2.1. Nguyên liệu Nguyên liệu nghiên cứu là củ riềng Alpinia officinarum Hance được lấy ở Hội An, Quảng Nam (độ ẩm 81,93%), thu hái vào tháng 4 trong khoảng thời gian 6 - 8 giờ sáng, sử dụng trong vòng 24 giờ sau khi thu hái. 2.2. Chiết tách tinh dầu riềng, xác định các chỉ số hoá lý Tinh dầu từ củ riềng được tách chiết bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước. Hiệu suất tinh dầu được tính dựa theo phương pháp dược điển Việt Nam bằng thể tích tinh dầu thu được trên khối lượng của nguyên liệu tươi. Hình 2.1. Quy trình nghiên cứu chiết tách tinh dầu Thuyết minh qui trình: Củ riềng sau khi rửa sạch, thái lát mỏng, được xay nhỏ, ngâm trong dung dịch NaCl. Sau đó tiến hành chưng cất lôi cuốn theo hơi nước. Mẫu tinh dầu riềng sau khi chiết tách và làm khô bằng Na2SO4 khan và xác định các chỉ số khúc xạ, tỷ trọng, chỉ số axit, chỉ số este và chỉ số xà phòng hoá. 2.3. Phân tích thành phần hóa học Xác định thành phần hóa học và định danh các cấu tử trong tinh dầu riềng theo Na2SO4 khan Làm khan Tinh dầu Phân tích tính chất Định danh thành phần Phân ly Củ riềng Xay Ngâm Chưng cất lôi cuốn hơi nước Ngưng tụ Dd NaCl Tinh dầu thô TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 5(40).2010 48 phương pháp phân tích sắc kí khí-khối phổ (GC-MS) trên máy GC-MS tại Trung tâm Phân tích phân loại hàng hoá xuất khẩu nhập khẩu Miền Trung, số 10 Ngô Quyền, Thành Phố Đà Nẵng. 3. Kết quả và thảo luận 3.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến lượng tinh dầu Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến lượng tinh dầu thu được như tỉ lệ khối lượng rắn/lỏng, thời gian chưng cất, nồng độ NaCl, độ ẩm nguyên liệu, thời gian thu hoạch, 3.1.1 Khảo sát tỉ lệ khối lượng rắn/lỏng 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 200 250 300 350 400 Hình 3.1. Biểu đồ ảnh hưởng của tỉ lệ rắn/lỏng đến lượng tinh dầu thu được Khi gia nhiệt hỗn hợp nguyên liệu và nước, hơi nước thẩm thấu vào trong các lớp tế bào, làm phá vỡ túi tinh dầu và bị lôi cuốn theo hơi nước, hơi nước thẩm thấu vào trong tế bào, làm phá vỡ túi tinh dầu và tinh dầu bị lôi cuốn theo hơi nước. Tỷ lệ khối lượng nguyên liệu/nước nhỏ hơn hay lớn hơn lượng nước tối ưu đều làm giảm lượng tinh dầu. Lượng nước quá nhiều một số thành phần tinh dầu có tính phân cực sẽ tan vào nước, lượng nước quá ít thì không đủ hòa tan các chất keo, muối bao bọc xung quanh túi tinh dầu. Tỉ lệ nguyên liệu/nước tối ưu là 100g/300ml. 3.1.1 Khảo sát thời gian chưng cất tối ưu 0.25 0.35 0.45 0.55 0.65 1 2 3 4 5 6 Hình 3.2. Biểu đồ ảnh hưởng của thời gian đến lượng tinh dầu thu được Thời gian chưng cất tối ưu đối với phương pháp chưng cất hơi nước là: 3giờ, sau đó lượng tinh dầu tăng không đáng kể. 3.2. Hàm lượng và các chỉ số hóa lý của tinh dầu riềng Tinh dầu được chiết tách từ củ riềng có màu vàng nhạt, trong suốt, vị cay, đắng, mùi thơm đặc trưng mùi thơm. TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 5(40).2010 49 Thực hiện chưng cất lôi cuốn hơi nước ở điều kiện tối ưu đã xác định (tỉ lệ 200g nguyên liệu/600 ml trong vòng 3 giờ) hàm lượng tinh dầu riềng trung bình là 0,317% với các chỉ số theo bảng 3.1 Bảng 3.1. Các chỉ số hoá lý của tinh dầu riềng Chỉ số khúc xạ Tỷ trọng Chỉ số axit Chỉ số este Chỉ số xà phòng hoá 1,4769 0,9209 1,24 41,00 42,23 Bảng 3.1 cho thấy tinh dầu riềng có tỷ trong nhẹ hơn nước, chỉ số khúc xạ, chỉ số axit của tinh dầu thấp. Như vậy, tinh dầu riềng kém bền với nhiệt độ, nên bảo quản tinh dầu ở nhiệt độ thấp. Hàm lượng tinh dầu thu được khá thấp. Tỉ trọng 0,9<d<1 phù hợp với tinh dầu chứa nhiều hợp chất có nhóm –OH của chức rượu. Chỉ số axit thấp chứng tỏ tinh dầu khá bền và khó bị nhựa hóa, khó bị biến chất. 3.2. Thành phần hoá học của tinh dầu riềng Phổ GC-MS của tinh dầu riềng được trình bày ở hình 3.3. Hình 3.3. Sắc kí đồ biểu thị hàm lượng các thành phần hoá học của tinh dầu riềng Từ các kết quả phân tích phổ GC-MS, một số cấu tử chính có trong tinh dầu riềng được trình bày ở bảng 3.2 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 5(40).2010 50 Bảng 3.2. Một số cấu tử chính của tinh dầu rễ riềng S T T Thời gian lưu CTPT CTCT 1 9,59 2,5-dimethyl-3-vinylhexa- 1,4-diene 2 10,96 7-(propan-2- ylidene)bicyclo[4.1.0]heptane 3 12,76 (E)-dec-7-en-2-one O 4 22,96 (1Z,5E)-9-(propan-2- ylidene)cycloundeca-1,5- diene 5 23,79 (Z)-4,11,11-trimethyl-8- methylenebicyclo[7.2.0] undec-4-ene 6 24,74 (1E,4E,8E)-2,6,6,9- tetramethylcycloundeca- 1,4,8-triene 7 27,54 (E)-Nerolidol OH 8 30,45 Caryophyllene oxide O 9 30,76 hexadec-7-yn-1-ol OH TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 5(40).2010 51 10 31,32 6-methyl-2-(3- methylcyclohex-3-enyl)hept- 5-en-2-ol (α-bisabolol) OH 11 32,77 (2E,6E)-3,7,11- trimethyldodeca-2,6,10- trienyl acetate O O 12 35,73 nerolidyl acetate O O 13 40,09 2-((2- ethylhexyloxy)carbonyl) benzoic axit O OHO O Từ hình 3.3 và bảng 3.2 ta đã xác định được thành phần các hợp chất có trong tinh dầu riềng gồm trên 30 hợp chất trong đó chủ yếu: Santolina triene (2,5-dimethyl-3-vinylhexa-1,4- diene), 7-(propan-2-ylidene) bicyclo[4.1.0]heptane, (E)-dec-7-en-2-one, (1Z,5E)-9-(propan-2- ylidene) cycloundeca-1,5-diene, (Z)-4,11,11-trimethyl-8-methylenebicyclo[7.2.0]undec-4-ene, α- Caryophyllene((1E,4E,8E)-2,6,6,9-tetramethylcycloundeca-1,4,8-triene), Caryophyllene oxide , hexadec-7-yn-1-ol, α-bisabolol (6-methyl-2-(3-methylcyclohex-3-enyl) hept-5-en-2-ol), (2E,6E)- 3,7,11-trimethyldodeca-2,6,10-trienyl acetate, nerolidyl acetate ((Z)-3,7,11-trimethyldodeca- 1,6,10-trien-3-yl acetate), 2-((2-ethylhexyloxy) carbonyl) benzoic axit, (E)-Nerolidol. 4. Kết luận Qua nghiên cứu chúng tôi thu được một số kết quả sau: 1. Bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước đã thu được tinh dầu riềng với hàm lượng 0,317% ở điều kiện tối ưu là tỉ lệ rắn/ lỏng: 1/3 (g/ml) trong thời gian 3 giờ. 2. Tinh dầu riềng thu được có màu vàng nhạt, nhẹ hơn nước, có mùi thơm đặc trưng. Đã xác định được các chỉ số vật lí, hoá học của tinh dầu riềng. 3. Bằng phương pháp sắc ký khí ghép khối phổ đã xác định được một số cấu tử chính trong tinh dầu riềng: Santolina triene (2,5-dimethyl-3-vinylhexa-1,4-diene), 7- (propan-2-ylidene) bicyclo[4.1.0]heptane, (E)-dec-7-en-2-one, (1Z,5E)-9-(propan-2- ylidene) cycloundeca-1,5-diene, (Z)-4,11,11-trimethyl-8-methylenebicyclo [7.2.0] undec-4-ene, α-Caryophyllene ((1E,4E,8E)-2,6,6,9-tetramethylcycloundeca-1,4,8- TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 5(40).2010 52 triene), Caryophyllene oxide, hexadec-7-yn-1-ol, α-bisabolol (6-methyl-2-(3- methylcyclohex-3-enyl) hept-5-en-2-ol), (2E,6E)-3,7,11-trimethyldodeca-2,6,10-trienyl acetate, nerolidyl acetate ((Z)-3,7,11-trimethyldodeca-1,6,10-trien-3-yl acetate), 2-((2- ethylhexyloxy) carbonyl) benzoic axit, (E)-Nerolidol. Kết quả này khẳng định hoạt tính sinh học, tính kháng khuẩn cao của tinh dầu riềng. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Đỗ Tất Lợi , Những cây thuốc và vị thuốc Việt Nam, NXB Y học, 2001. [2]. Đỗ Chung Võ cùng cộng sự, Những cây tinh dầu Việt Nam, khai thác, chế biến, ứng dụng, NXB KHKT HN, 1996. [3]. Cordell G.A, Biodiversity and drug discovery symbiotic relationship, Phytochemistry 55, 2005. [4]. George A. Burdock, Fenaroli's handbook of flavor ingredients 5 edition, CRC Press, 2004. [5]. Glen O. brenchbill, An essential Oil guide, Fragrance Books INC, New Jersey, USA, 2009 [6].