Nghiên Cứu Đặc Điểm Thực Vật Học và Tinh Dầu Các Loài Họ Cúc Asteraceae Tại Thanh Hóa

Luận văn nghiên cứu đặc điểm thực vật học và tinh dầu của một số loài họ cúc Asteraceae tại Thanh Hóa, cung cấp thông tin quý giá cho nghiên cứu sinh học.

• Tác giả: Đoàn Thanh Văn
• Người hướng dẫn: TS. Hoàng Văn Chính
• Trường học: Trường Đại Học Hồng Đức
• Chuyên ngành: Thực vật học
• Đề tài: Đặc Điểm Thực Vật Học và Tinh Dầu Họ Cúc Asteraceae Tại Thanh Hóa
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Thanh Hóa

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỤC LỤC
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Tổng quan về họ cúc
• 1.1.1. Các nghiên cứu về đặc điểm thực vật và tinh dầu họ cúc
• 1.1.1.1. Trên thế giới
• 1.1.1.2. Ở Việt Nam
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng, địa điểm và thời gian nghiên cứu
• 2.2. Đối tượng nghiên cứu
• 2.3. Địa điểm nghiên cứu
• 2.4. Thời gian nghiên cứu
• 2.5. Nội dung nghiên cứu
• 2.6. Phương pháp nghiên cứu
• 2.6.1. Phương pháp kế thừa
• 2.6.2. Phương pháp điều tra, thu mẫu
• 2.6.3. Phương pháp nghiên cứu tinh dầu
• 2.6.4. Phương pháp xử lí số liệu
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Đặc điểm sinh học, sinh thái
• 3.1.1. Đặc điểm sinh học, sinh thái loài Đơn buốt (Bidens pilosa L.)
• 3.1.2. Đặc điểm sinh học, sinh thái loài Đại bi (Blumea balsamifera (L.))
• 3.1.3. Đặc điểm sinh học, sinh thái loài Nhọ nồi (Eclipta alba Hassk)
• 3.2. Tinh dầu của 3 loài Đơn buốt (Bidens pilosa L.), Đại bi (Blumea balsamifera (L.)) và Nhọ nồi (Eclipta alba Hassk)
• 3.2.1. Hàm lượng tinh dầu của 3 loài Đơn buốt (Bidens pilosa L.), Đại bi (Blumea balsamifera (L.)) và Nhọ nồi (Eclipta alba Hassk)
• 3.2.2. Thành phần hóa học tinh dầu loài Đơn buốt (Bidens pilosa L.)
• 3.2.3. Hoạt tính sinh học tinh dầu loài Đơn buốt (Bidens pilosa L.)
• 3.3. Kiến nghị
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu về họ Cúc Asteraceae

Họ Cúc (Asteraceae) là một trong những họ thực vật lớn nhất, với khoảng 23.000 loài và 1.550 chi, phân bố rộng khắp trên toàn thế giới. Tại Việt Nam, họ này có khoảng 275 loài, trong đó có nhiều loài chứa tinh dầu có giá trị sử dụng cao. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng họ Cúc không chỉ đa dạng về số lượng mà còn phong phú về thành phần hóa học của tinh dầu. Các chi tiêu biểu như Ageratum, Artemisia, và Blumea thường được nghiên cứu nhiều nhất. "Họ Cúc có vai trò quan trọng trong hệ sinh thái và kinh tế, đặc biệt là trong y học và công nghiệp thực phẩm."

1.1 Đặc điểm sinh học và sinh thái

Họ Cúc có sự phân bố rộng rãi trong các môi trường sinh thái khác nhau từ nơi ẩm ướt đến nơi khô hạn. Điều này cho phép các loài trong họ phát triển đa dạng về hình thái và chức năng sinh học. "Đặc điểm này không chỉ tạo ra sự đa dạng về loài mà còn làm phong phú thêm nguồn tài nguyên thiên nhiên của Việt Nam."

II. Đặc điểm thực vật học và tinh dầu của một số loài họ Cúc tại Thanh Hóa

Nghiên cứu đã tập trung vào ba loài chính: Đơn buốt (Bidens pilosa L.), Đại bi (Blumea balsamifera (L.)), và Nhọ nồi (Eclipta alba Hassk). Các loài này đều có đặc điểm sinh học và sinh thái riêng biệt, phù hợp với điều kiện khí hậu và đất đai của Thanh Hóa. "Việc nghiên cứu đặc điểm thực vật học không chỉ giúp nhận diện loài mà còn hỗ trợ trong việc bảo tồn và phát triển nguồn gen quý giá của thực vật Việt Nam."

2.1 Tinh dầu và thành phần hóa học

Tinh dầu từ các loài này đã được phân tích để xác định thành phần hóa học và hoạt tính sinh học. Kết quả cho thấy rằng mỗi loài có một tỷ lệ và thành phần hóa học khác nhau, ảnh hưởng đến tính chất và ứng dụng của tinh dầu. "Tinh dầu từ Đơn buốt có chứa nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học, điều này mở ra tiềm năng sử dụng trong y học và công nghiệp thực phẩm."

III. Ứng dụng thực tiễn và giá trị kinh tế

Nghiên cứu về họ Cúc không chỉ có giá trị khoa học mà còn có ý nghĩa thực tiễn cao trong việc phát triển kinh tế địa phương. Các loài thực vật chứa tinh dầu có thể được khai thác để sản xuất dược phẩm, mỹ phẩm, và thực phẩm. "Sự phát triển bền vững của các loài này sẽ góp phần bảo tồn đa dạng sinh học và phát triển kinh tế cho cộng đồng."

3.1 Khả năng phát triển bền vững

Việc khai thác và sử dụng các loài thực vật trong họ Cúc cần được thực hiện một cách bền vững để đảm bảo không làm tổn hại đến hệ sinh thái. "Chính sách bảo tồn và phát triển bền vững sẽ giúp duy trì nguồn tài nguyên quý giá này cho các thế hệ tương lai."

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Họ Cúc (Asteraceae) là một trong những họ thực vật có số lượng chi và loài lớn nhất trên thế giới, với khoảng 23.000 loài và 1.550 chi, phân bố rộng khắp các vùng sinh thái khác nhau. Tại Việt Nam, họ Cúc có khoảng 275 loài, trong đó có 181 loài có giá trị sử dụng đa dạng như làm thực phẩm, thuốc, cảnh quan và khai thác tinh dầu. Đặc biệt, các loài chứa tinh dầu trong họ Cúc đóng vai trò quan trọng trong các ngành dược phẩm, mỹ phẩm và thực phẩm nhờ các hợp chất thiên nhiên có hoạt tính sinh học cao.

Nhu cầu nghiên cứu và khai thác các loài thực vật chứa tinh dầu ngày càng tăng, nhất là trong bối cảnh phát triển bền vững và bảo vệ môi trường. Tuy nhiên, nhiều loài trong họ Cúc tại Việt Nam vẫn chưa được nghiên cứu đầy đủ về đặc điểm thực vật học, thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của tinh dầu. Luận văn tập trung nghiên cứu đặc điểm thực vật học và tinh dầu của ba loài tiêu biểu tại Thanh Hóa gồm Đơn buốt (Bidens pilosa L.), Đại bi (Blumea balsamifera (L.)) và Nhọ nồi (Eclipta alba Hassk). Nghiên cứu được thực hiện trong khoảng thời gian từ tháng 8/2022 đến tháng 5/2023, tại thành phố Thanh Hóa và các phòng thí nghiệm chuyên sâu.

Mục tiêu chính của nghiên cứu là mô tả đặc điểm sinh học, sinh thái của ba loài, xác định hàm lượng tinh dầu, phân tích thành phần hóa học và đánh giá hoạt tính sinh học của tinh dầu loài Đơn buốt. Kết quả nghiên cứu góp phần làm rõ tiềm năng khai thác nguồn tài nguyên thực vật chứa tinh dầu tại Thanh Hóa, đồng thời cung cấp cơ sở khoa học cho việc phát triển các sản phẩm từ tinh dầu phục vụ y học và công nghiệp.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình về thực vật học, hóa học tinh dầu và hoạt tính sinh học của các hợp chất thiên nhiên. Hai khung lý thuyết chính được áp dụng gồm:

1. Lý thuyết về đặc điểm sinh học và sinh thái học thực vật: Giúp mô tả hình thái, cấu tạo, sinh trưởng và phân bố của các loài thực vật trong họ Cúc, từ đó xác định điều kiện sinh thái phù hợp cho sự phát triển và tích lũy tinh dầu.

2. Mô hình phân tích thành phần hóa học tinh dầu bằng sắc ký khí và sắc ký khí khối phổ (GC và GC-MS): Đây là phương pháp chuẩn để xác định thành phần các hợp chất trong tinh dầu, dựa trên chỉ số lưu giữ và phổ khối, giúp phân tích định tính và định lượng các hợp chất chính và phụ.

Các khái niệm chuyên ngành quan trọng bao gồm: tinh dầu (essential oil), hoạt tính sinh học (biological activity), MIC (Minimum Inhibitory Concentration - nồng độ ức chế tối thiểu), hợp chất monoterpenoit, sesquiterpenoit, và các hợp chất chính như β-ocimene, β-caryophyllene, α-pinene.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính bao gồm mẫu thực vật thu thập tại thành phố Thanh Hóa, gồm thân, lá, hoa của ba loài Đơn buốt, Đại bi và Nhọ nồi. Mẫu được thu thập từ tháng 8/2022 đến tháng 5/2023, với mỗi loài lấy 0,5-3 kg mẫu tươi.

Phương pháp phân tích gồm:

• Thu mẫu và mô tả đặc điểm sinh học, sinh thái: Quan sát trực tiếp ngoài thực địa, thu mẫu tiêu bản theo phương pháp chuẩn, ghi chép chi tiết đặc điểm hình thái và sinh thái.

• Tách chiết tinh dầu: Sử dụng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước trong thiết bị Clevenger, thời gian 2-4 giờ, theo tiêu chuẩn Dược điển Việt Nam IV và V.

• Xác định hàm lượng tinh dầu: Tính theo thể tích tinh dầu thu được trên khối lượng mẫu tươi, áp dụng công thức chuẩn của Dược điển Việt Nam.

• Phân tích thành phần hóa học tinh dầu: Thực hiện bằng sắc ký khí (GC) và sắc ký khí khối phổ (GC-MS) trên hệ thống Agilent Technologies, sử dụng cột mao quản HP-5MS, khí mang hydro hoặc heli. Các hợp chất được xác định dựa trên chỉ số lưu giữ Kovats và so sánh phổ khối với thư viện NIST, Wiley.

• Đánh giá hoạt tính sinh học: Thử nghiệm hoạt tính kháng vi sinh vật trên các chủng vi khuẩn Gram dương, Gram âm và nấm mốc bằng phương pháp khuếch tán trên đĩa thạch và xác định MIC theo phương pháp vi lượng trên phiến 96 giếng.

Cỡ mẫu nghiên cứu gồm 3 loài, mỗi loài thu 2-3 mẫu tiêu bản và mẫu tươi để phân tích. Phương pháp chọn mẫu theo phương pháp thuận tiện và đại diện cho điều kiện sinh thái tại Thanh Hóa. Số liệu được xử lý bằng phần mềm Microsoft Excel 2016 để phân tích thống kê mô tả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Đặc điểm sinh học và sinh thái: Ba loài nghiên cứu đều có giới hạn sinh thái rộng, thích nghi tốt với nhiều điều kiện khí hậu và đất đai tại Thanh Hóa. Đơn buốt cao 0,5-1,5 m, ưa sáng, sinh trưởng mạnh vào mùa xuân và thu. Đại bi thân thảo cao 1-2 m, ưa ẩm vừa phải, phân bố rộng ở đồng bằng và trung du. Nhọ nồi thân cỏ cao 25-40 cm, ưa sáng và ẩm, phân bố phổ biến ở nhiều vùng đất khác nhau.

2. Hàm lượng tinh dầu: Hàm lượng tinh dầu dao động từ 0,12% đến 0,38% trọng lượng tươi. Loài Đơn buốt có hàm lượng tinh dầu cao nhất ở giai đoạn nở hoa (0,38%), tiếp theo là Đại bi (0,34%) và thấp nhất là Nhọ nồi (0,12%) ở giai đoạn trước ra hoa. Hàm lượng tinh dầu ở giai đoạn nở hoa đều cao hơn giai đoạn trước ra hoa, cho thấy sự tích lũy tinh dầu tăng theo giai đoạn sinh trưởng.

3. Thành phần hóa học tinh dầu Đơn buốt: Phân tích xác định 38 hợp chất chiếm 93,3% tổng hàm lượng tinh dầu. Các hợp chất chính gồm β-ocimene (15,5%), β-caryophyllene (14,3%), α-pinene (8,8%), cadinene (6,1%) và Megastigmatrienone (5,3%). So sánh với nghiên cứu tại Cameroon cho thấy sự khác biệt về thành phần và tỷ lệ các hợp chất, phản ánh ảnh hưởng của điều kiện sinh thái và địa lý.

4. Hoạt tính sinh học tinh dầu Đơn buốt: Tinh dầu có khả năng ức chế vi khuẩn Escherichia coli và nấm mốc Aspergillus niger với MIC = 50 μg/mL. Tinh dầu không có hoạt tính với các chủng vi khuẩn Gram âm khác và một số nấm men thử nghiệm. Kết quả này mở ra tiềm năng ứng dụng trong phòng trừ các bệnh do vi khuẩn và nấm gây ra, cũng như bảo quản thực phẩm.

Thảo luận kết quả

Sự khác biệt về hàm lượng và thành phần tinh dầu giữa các loài và giai đoạn sinh trưởng phù hợp với các nghiên cứu quốc tế cho thấy tinh dầu tích lũy phụ thuộc vào điều kiện sinh thái và thời điểm thu hái. Việc xác định thời điểm thu hái tối ưu giúp khai thác hiệu quả nguồn nguyên liệu tinh dầu.

So sánh với các nghiên cứu trước, thành phần hóa học tinh dầu Đơn buốt tại Thanh Hóa có sự khác biệt rõ rệt với các vùng khác như Cameroon, thể hiện tính đa dạng sinh học và ảnh hưởng của môi trường địa phương. Hoạt tính kháng sinh của tinh dầu Đơn buốt đối với E. coli và Aspergillus niger phù hợp với các báo cáo về khả năng kháng khuẩn và kháng nấm của tinh dầu họ Cúc, đồng thời bổ sung dữ liệu mới về tiềm năng ứng dụng tại Việt Nam.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ cột so sánh hàm lượng tinh dầu giữa các loài và giai đoạn, bảng thành phần hóa học chi tiết và biểu đồ vùng ức chế vi sinh vật để minh họa hoạt tính sinh học.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Thu hái nguyên liệu vào giai đoạn nở hoa nhằm tối ưu hàm lượng tinh dầu, nâng cao hiệu quả khai thác nguồn nguyên liệu dược liệu tại Thanh Hóa. Thời gian thực hiện: ngay trong mùa sinh trưởng hàng năm. Chủ thể: các cơ sở thu hái và chế biến dược liệu.

2. Phát triển quy trình chiết xuất tinh dầu quy mô công nghiệp dựa trên phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước đã được nghiên cứu, nhằm đảm bảo chất lượng và hiệu quả kinh tế. Thời gian: 1-2 năm. Chủ thể: doanh nghiệp dược liệu và viện nghiên cứu.

3. Nghiên cứu sâu hơn về hoạt tính sinh học của tinh dầu các loài khác trong họ Cúc tại Thanh Hóa, mở rộng phạm vi nghiên cứu để khai thác tiềm năng đa dạng sinh học. Thời gian: 2-3 năm. Chủ thể: các trường đại học, viện nghiên cứu.

4. Ứng dụng tinh dầu Đơn buốt trong sản xuất sản phẩm kháng khuẩn và bảo quản thực phẩm, tận dụng hoạt tính kháng vi sinh vật đã được chứng minh. Thời gian: 1-2 năm. Chủ thể: doanh nghiệp sản xuất dược phẩm, thực phẩm chức năng.

5. Tăng cường đào tạo và chuyển giao công nghệ cho cộng đồng nông dân và doanh nghiệp địa phương về kỹ thuật thu hái, bảo quản và chiết xuất tinh dầu, góp phần phát triển kinh tế bền vững. Thời gian: liên tục. Chủ thể: các cơ quan quản lý, trường đại học.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà nghiên cứu thực vật học và dược liệu: Luận văn cung cấp dữ liệu chi tiết về đặc điểm sinh học, sinh thái và thành phần tinh dầu của ba loài họ Cúc tại Thanh Hóa, hỗ trợ nghiên cứu chuyên sâu và phát triển tài liệu khoa học.

2. Doanh nghiệp sản xuất dược phẩm và mỹ phẩm thiên nhiên: Thông tin về hàm lượng, thành phần và hoạt tính sinh học tinh dầu giúp doanh nghiệp phát triển sản phẩm mới, nâng cao chất lượng và giá trị cạnh tranh.

3. Cơ quan quản lý tài nguyên thiên nhiên và phát triển nông nghiệp: Kết quả nghiên cứu hỗ trợ hoạch định chính sách bảo tồn, khai thác bền vững nguồn tài nguyên thực vật chứa tinh dầu tại địa phương.

4. Sinh viên và học viên cao học ngành thực vật học, hóa học thiên nhiên: Luận văn là tài liệu tham khảo quý giá về phương pháp nghiên cứu, phân tích tinh dầu và đánh giá hoạt tính sinh học trong lĩnh vực thực vật học.

Câu hỏi thường gặp

1. Tinh dầu của ba loài nghiên cứu có hàm lượng như thế nào?
   Hàm lượng tinh dầu dao động từ 0,12% đến 0,38% trọng lượng tươi, cao nhất là Đơn buốt (0,38%) ở giai đoạn nở hoa, thấp nhất là Nhọ nồi (0,12%) ở giai đoạn trước ra hoa.

2. Phương pháp nào được sử dụng để phân tích thành phần tinh dầu?
   Phân tích thành phần hóa học được thực hiện bằng sắc ký khí (GC) và sắc ký khí khối phổ (GC-MS), dựa trên chỉ số lưu giữ Kovats và so sánh phổ khối với thư viện chuẩn.

3. Tinh dầu Đơn buốt có hoạt tính sinh học như thế nào?
   Tinh dầu Đơn buốt có khả năng ức chế vi khuẩn Escherichia coli và nấm mốc Aspergillus niger với nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) là 50 μg/mL, cho thấy tiềm năng ứng dụng trong kháng khuẩn và bảo quản.

4. Có sự khác biệt về thành phần tinh dầu giữa các vùng không?
   Có, nghiên cứu so sánh với dữ liệu từ Cameroon cho thấy thành phần và tỷ lệ các hợp chất chính trong tinh dầu Đơn buốt khác nhau do ảnh hưởng của điều kiện sinh thái và địa lý.

5. Thời điểm thu hái nguyên liệu tốt nhất để khai thác tinh dầu?
   Giai đoạn nở hoa là thời điểm thu hái tối ưu vì hàm lượng tinh dầu cao hơn so với giai đoạn trước ra hoa, giúp nâng cao hiệu quả khai thác và chất lượng sản phẩm.

Kết luận

• Nghiên cứu đã mô tả chi tiết đặc điểm sinh học, sinh thái và hàm lượng tinh dầu của ba loài Đơn buốt, Đại bi và Nhọ nồi tại Thanh Hóa.
• Hàm lượng tinh dầu cao nhất đạt 0,38% trọng lượng tươi ở loài Đơn buốt giai đoạn nở hoa.
• Phân tích thành phần hóa học tinh dầu Đơn buốt xác định 38 hợp chất chính, với β-ocimene và β-caryophyllene chiếm tỷ lệ lớn.
• Tinh dầu Đơn buốt có hoạt tính kháng vi sinh vật đối với Escherichia coli và Aspergillus niger, mở ra tiềm năng ứng dụng trong y học và bảo quản thực phẩm.
• Đề xuất thu hái nguyên liệu vào giai đoạn nở hoa và phát triển quy trình chiết xuất tinh dầu quy mô công nghiệp nhằm khai thác hiệu quả nguồn tài nguyên thực vật tại Thanh Hóa.

Tiếp theo, cần triển khai nghiên cứu mở rộng về hoạt tính sinh học của các loài khác trong họ Cúc và ứng dụng tinh dầu trong sản xuất sản phẩm thực tế. Các cơ quan, doanh nghiệp và nhà nghiên cứu được khuyến khích phối hợp để phát huy giá trị tài nguyên này.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU 1. Đ t v n đề Nằm tại Khu vực nhiệt đới nóng ẩm, gió mùa, lại rất đa dạng về địa hình, kiểu đất, cảnh quan, có các vùng tiểu khí hậu khác nhau giữa các miền, đặc điểm đó là điều kiện rất thuận lợi để giới thực vật trong tự nhiên phát triển đa dạng về thành phần loài, phong phú về số lƣợng cá thể. Việt Nam đƣợc xếp hạng thứ 16 trên thế giới về sự đa dạng tài nguyên sinh vật. Trong tác phẩm “Thực vật chí đại cƣơng Đông Dƣơng” và các tập bổ sung tiếp theo Lecomte H.

và cộng sự đã mô tả và ghi nhận Việt Nam có khoảng trên 240 họ với khoảng trên 7.000 loài thực vật bậc cao có mạch [25]. Những năm gần đây, nhiều nhà thực vật đã dự đoán con số đó có thể lên tới 15.000 loài, hiện nay đã ghi nhận đƣợc khoảng 13.000 loài thực vật bậc cao có mạch [14], trong đó số có 660 loài thực vật (chiếm khoảng 6,3% tổng số loài đã biết) là những cây cho tinh dầu. Các họ giàu chi và loài chứa tinh dầu là: Cúc (Asteraceae), Gừng (Zingiberaceae), Cam (Rutaceae), Bạc hà (Lamiaceae), Long não (Lauraceae), Hoa tán (Apiaceae), Sim (Myrtaceae)… [14]. Xã hội phát triển, nhu cầu tìm hiểu và sử dụng các các loài thực vật chứa hợp chất thiên nhiên có hoạt tính sinh học ngày càng cao.

Trong số các nhóm cây tài nguyên thực vật thì những cây chứa tinh dầu chiếm vị trí quan trọng. Đây là nguồn nguyên liệu thiết yếu không chỉ phục vụ đời sống hằng ngày mà còn của nhiều ngành công nghiệp nhƣ dƣợc phẩm, mỹ phẩm, thực phẩm. Đây là một họ quan trọng của hệ thực vật thế giới cũng nhƣ của hệ thực vật Việt Nam. Trên thế giới, họ Cúc có khoảng 1550 chi với hơn 23.

Việt Nam có 126 chi, 374 loài, 5 taxon dƣới loài [3]. 1 Họ Cúc là một họ có nhiều chi và loài chứa tinh dầu. Nghiên cứu về tinh dầu họ này chủ yếu các tập trung vào các chi Ageratum, Artemisia, Blumea, Chromolena, Wedelia, Xanthium,…. Việt Nam, nghiên cứu về đặc điểm thực vật học và tinh dầu của các loài trong họ Cúc (Asteraceae) đã có một số công trình.

Tuy nhiên, vẫn còn nhiều loài trong họ Cúc (Asteraceae) có giá trị sử dụng cao nhƣng lại chƣa đƣợc nghiên cứu đầy đủ về đặc điểm thực vật, thành phần hóa học và hoạt tính sinh học tinh dầu. Xuất phát từ thực tế trên, chúng tôi chọn Nghiên cứu đặc điểm thực vật học và tinh dầu một số loài họ Cúc (Asteraceae) tại Thanh Hóa làm đề tài luận văn của mình. Mục tiêu nghiên cứu - Nghiên cứu, mô tả đƣợc một số đặc điểm sinh học, sinh thái của 3 loài Đơn buốt (Bidens pilosa L.), Đại bi (Blumea balsamifera (L.) và Nhọ nồi (Eclipta alba Hassk); - Xác định đƣợc tinh dầu 3 loài Đơn buốt (Bidens pilosa L.), Đại bi (Blumea balsamifera (L.) và Nhọ nồi (Eclipta alba Hassk). -Thử thành phần hóa học và hoạt tính sinh học tinh dầu loài Đơn buốt (Bidens pilosa L.

- 2 HƢƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LI U 1. Tổng quan về họ cúc Họ Cúc (Asteraceae) là họ thực vật tiến hóa nhất của lớp hai lá mầm và đây cũng là một trong những họ có số lƣợng loài, số lƣợng chi lớn nhất của ngành hạt kín. Họ Cúc (Asteraceae) thống kê trên thế giới có khoảng 23000 loài, 1550 chi và phân bố rộng khắp trên thế giới nhƣ Trung Quốc, Nhật Bản, Ấn Độ, Lào, Campuchia, Thái Lan, Philippin. Họ Cúc không chỉ có số lƣợng chi và loài nhiều, mà chúng còn có khu phân bố rất rộng, ở khắp nơi, trong các môi trƣờng sinh thái khác nhau nhƣ nơi ẩm ƣớt, nơi khô hạn, đất phù sa, đất chua phèn, đất sét, đất cát… với các sinh cảnh rất đa dạng nhƣ trảng cỏ, trong rừng, ven rừng, vách núi, đồng ruộng, ven đƣờng… [3] Việt Nam, họ Asteraceae có khoảng hơn 275 loài, trong đó có 181 loài có giá trị sử dụng khác nhau nhƣ trồng để làm thực phẩm (hƣớng dƣơng, diếp xoăn…); Dùng làm thuốc (Đại bi, Đơn buốt, Cỏ cứt lợn.); Dùng làm cảnh, làm phân xanh, khai thác tinh dầu … [3] Họ Cúc là một họ có nhiều chi và loài chứa tinh dầu, tập trung vào các chi Ageratum, Artemisia, Blumea, Chromolena, Wedelia, Xanthium,….

Các nghiên cứu về đ c điểm thực vật và tinh dầu họ Cúc 1. Trên thế giới Họ Cúc là họ có nhiều loài chứa tinh dầu, vì vậy đã có khá nhiều các công trình nghiên cứu về điểm thực vật và tinh dầu họ Cúc. Các công trình nghiên cứu này chủ yếu tập trung vào các chi Ageratum, Artemisia, Blumea, Chromolena, Wedelia, Xanthium,…. Nghiên cứu sự thay đổi thành phần hóa học tinh dầu thu thập trong 3 năm liên tục (2009-2011) của loài Thủy song nha (Bidens tripartita L.) tại Litva của các tác giả Vilma Kaskoniene, Paulius Kaskonas, Audrius Maruska, 3 Ona Ragazinskiene [40] cho thấy thành phần hóa học đặc trƣng của tinh dầu thay đổi định lƣợng và định tính.

Hàm lƣợng tinh dầu thu đƣợc trong năm 2010 cao hơn năm 2009 (22%) và 2011 (35%). Thành phần chính trong tinh dầu của loài này gồm α-pinen (3,7–12,1%), p-cymen (2,8–8,0%), β-ocimen (40,5–45,9%), β-elemen (9,9–15,6%), iso và α-caryophyllen (4,3–6,8% và 5,2–8,2%) và α-bergamoten (3,3–9,4%). Ain Raal và CS (2011) đã công bố hàm lƣợng và thành phần tinh dầu một số loài Cúc. Trong công trình này tác giả đã xác định hàm lƣợng và thành phần hóa học tinh dầu của 5 loài họ Cúc.

Về hàm lƣợng tinh dầu dao động từ dấu vết lên đến 0,2%. Thành phần chính tinh dầu của các loài Asteraceae đƣợc nghiên cứu nhƣ sau: Chamomilla recutita: bisabolol oxide A (39.9%), (Z)-en-yne-dicycloether (11.7%); Chamomilla suaveolens: (Z)-en-yne-dicycloether (37.6%); Anthemis tinctoria: α-eudesmol (10.0%); Matricaria perforata: (Z,Z)-matricaria ester (77.5%), matricaria ester isomer (3.5%), and matricaria lactone (3.0%); and Leucanthemum vulgare: (E)-β-farnesene (7. Bằng phƣơng pháp chƣng cất lôi cuốn hơi nƣớc và phƣơng pháp Sắc ký khí/khối phổ, năm 2014, các tác giả A. Bilia, Francesca Santomauro, Cristiana Sacco, Maria Camilla Bergonzi và Rosa Donato đã tiến hành phân tích các thành phần hóa học của tinh dầu và nƣớc thơm của loài Artemisia annua L ở các giai đoạn phát triển khác nhau.

Phân tích hóa học thành phần của tinh dầu cho thấy sự có mặt chủ yếu của các hợp chất monoterpenoit và sesquiterpenoit và cho thấy sự khác nhau lớn của 03 hợp chất chính artemisin 4 keton; 1,8-cineol và camphor tùy thuộc vào nguồn gốc địa lý. Tinh dầu có thể chia thành các nhóm sau: Tinh dầu Artemisia Việt Nam với 3,3-21,8% camphor và 0,3-18,9% germacren D. Tinh dầu Artemisia Trung Quốc với hàm lƣợng artemisia keton cao (64%). Tinh dầu Artemisia Ấn Độ với 11,5- 58,8% artemisia keton.

Tinh dầu Pháp với 2,8-55% artemisia keton; 1,2- 11,6% 1,8 cineol và 15% germacren D. Tinh dầu Bắc Mỹ với 35,7-68% artemisia keton và 22,8-31,5% 1,8-cineol. Tinh dầu Iran với 48% camphor và 9,4% 1,8-cineol. Sự có mặt của tinh dầu còn tìm thấy ở hạt và rễ.

Các sesquiterpen đƣợc thấy rất phong phú trong tinh dầu hạt, đặc biệt là caryophyllen oxit (9,0%), caryophyllen (6,9%), (E)-β-farnesen (8,2%) và germacren D (4,0%). Tuy nhiên, chỉ 52% của tổng số thành phần đƣợc xác định. Việc chƣng cất tinh dầu rễ khô Artemisia annua, giống Jwarharti, tinh dầu thu đƣợc đạt hàm lƣợng 0,25%. Tinh dầu giàu sesquiterpen và sesquiterpen oxit và có rƣợu cis-arteannuic (25,9%); (E)-β-farnesen (6,7%); β-maalien (6,3%); β-caryophyllen (5,5%); caryophyllen oxit (4,4%) và 2- phenylbenzaldehyt (3,5%) đƣợc coi là các thành phần chủ yếu.

Gần đây, những phân tích nƣớc thơm thu đƣợc ở thời kỳ hoa nở rộ, cho thấy trong số các hợp chất thu đƣợc, sự có mặt của camphor (27,7%); 1,8-cineol (14%), artemisia keton (10,1%); α-terpineol (6,1%); trans-pinocarveol (5,4%) và rƣợu artemisia (2%). Từ cây trƣớc thời kỳ nở hoa, nƣớc thơm cho camphor (30,7%); 1,8-cineol (12,8%); rƣợu artemisia (11,4%); artemisia keton (9,5%); α-terpineol (5,8%) và trans-pinocarveol (3,0%) là các thành phần chính. Tinh dầu của Artemisia annua là đối tƣợng chính của nhiều công trình thử hoạt tính kháng khuẩn và kháng nấm. Việc thử hoạt tính sinh học đƣợc thử với toàn bộ tinh dầu và với các thành phần chủ yếu nhƣ camphor; 1,8-cineol; α-pinen và artemisia keton.

Các vi khuẩn Gram + đƣợc thử với tinh dầu Artemisia annua là Staphylococcus aureus; Enterococcus hirae; Enterococcus faecalis; Steptococcus pnemoniae; Micrococcus luteus; Bacillus cereus; Sarcina lutea; Bacillus subtilis; Bacillus thuringiensis; Bacillus spp. và Listeria innocua. 5 Các Gram – Escherichia coli; Escherichia coli UPEC-Uropathogenic; Scherichia coli ETEC-enterotoxigenic; Escherichia coli EIEC- Enteroinvasive; Scherichia coli sản xuất STEC-Shiga-toxin; Shigella sp.; Salmonella enteritidis; Klebsiella pneumonia; Haemophilus infuenzae và Pseudomonas aeruginosa cũng đƣợc thử. Một số dòng Nấm gồm Candida albicans; Candida krusei và Saccharomyces cerevisiae và một số Nấm mốc nhƣ Aspergillus fumigatus cũng đã đƣợc thử.

Verma và CS (2016) [35], nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của loài Đơn buốt (Bidens pilosa) tại Ấn Độ cho thấy các hợp chất chính trong loài này là flavonoit và polyacetylen. Rễ tƣơi của loài này đƣợc thu ở vùng núi thấp của dãy Himalaya và chƣng cất bằng lôi cuốn hơi nƣớc cho hàm lƣợng tinh dầu 0,04  0,01%. Tinh dầu đƣợc cho chạy trong máy GC-FID (Cột mao quản DB-5, 30 m,0,25 mm id, phim dày 0,25 m, nhiệt độ 60 – 2300C, chƣơng trình nhiệt 30C/phut) và phân tích bằng Sắc ký khí/khối phổ (GC/MS) (năng lƣợng ion hóa 70 eV, khoảng cách mass scan 4- 450 amu). Đã xác định đƣợc 89,6  6,03% tổng lƣợng tinh dầu.

Thành phần chính của tinh dầu là octadecadienol là 32,8  4,45%; bornyl acetat 19,4  3,11%; n-hexadecanol 7,7  0,60%; 7-phenylhept-2-en-4,6-diynyl acetat 3,2  2,53%; α-pinen 2,8  1,66%; camphen 2,5  1,57%; α-copaen 2,4  0,82%; cis-chrysanthenyl acetat 2,4  0,15%; eugenol isobutyrat 1,8  1,18%; octadecadienyl acetat 1,7  chiếm 0,3% và isoborneol 1,6  0,66%. Tinh dầu đƣợc thử với 9 dòng tế bào vi khuẩn (4 dòng gram+: Staphylococcus aureus (MTCC 2940), Staphylococcus aureus (MTCC 96), Streptococcus mutans (MTCC 890), Bacillus subtilis (MTCC 121) và 5 dòng Gram-: Klebsiella pneumonia (MTCC 109), Escherichia coli (DH-5), Pseudomonas aeruginosa (MTCC 741) và Salmonella typhimurium (MTCC 98). Tinh dầu thể hiện ức chế chậm đối với Staphylococcus aureus (MTCC 2940), Staphylococcus aureus (MTCC 96) với vùng ức chế tƣơng ứng là 7.0 mm và 5,0 mm. Tinh 6 dầu này cho ức chế thấp với Streptococcus mutans (MTCC 890) với khoảng ức chế là 3.

Tuy nhiên, tinh dầu không có hoạt tính ức chế với các dòng Gram-. Trong các nghiên cứu trƣớc đây, tinh dầu rễ loài Bidens pilosa thu từ các địa điểm khác nhau cho thấy các thành phần khác nhau: 1-Phenylhepta- 1,3-diyn-5-en-7-ol acetat là thành phần chính của tinh dầu rễ Bidens pilosa. Tuy nhiên, bornyl acetat (24,1%), octadecadienol (23,8%), 7-phenylhept-2- en-4,6-diynyl acetat (22,5%) và n-hexadecanol (7,1%) đƣợc cho là các thành phần chính của tinh dầu rễ Bidens pilosa. Nghiên cứu hoạt tính sinh học của loài Đơn buốt (Bidens pilosa) và loài Hy thiêm (Sigesbekia orientalis) tại Papua New Guinea của các tác giả M.

Dịch chiết etanol và tất cả các phân đoạn cho phổ hoạt tính kháng khuẩn rộng. Không có hoạt tính kháng các dòng nấm thí nghiệm.