MỞ ĐẦU Đã từ rất lâu hợp chất tự nhiên đóng một vai trò hết sức quan trọng trong cuộc sống cũng như sự phát triển của xã hội. Ngày nay hợp chất tự nhiên được ứng dụng ngày càng nhiều vào trong thực phẩm, mỹ phẩm, dược phẩm. Nhu cầu về hợp chất tự nhiên sẽ ngày một tăng. Nhắc đến Việt Nam người ta sẽ nghĩ đến cà phê, cà phê là một cây trồng chủ lực của nông nghiệp Việt Nam là bạn của người nông dân.
Tuy nhiên chỉ có hạt cà phê mới mang lại lịch ích về mặt kinh tế, thân cây cà phê khi già cỗi sẽ bị chặt bỏ hoặc làm than làm củi. Các nghiên cứu về cây cà phê chủ yếu tập trung ở hạt cà phê, chưa có nghiên cứu nào về thân cây cà phê. Nhằm mục đích phát huy tối đa lợi ích mang lại từ cây cà phê, và đóng góp một phần nhỏ công sức vào hóa học các hợp chất tự nhiên xa hơn nữa có thể thử hoạt tính sinh học các chất tìm được và hy vọng những chất tìm được có thể ứng dụng vào trong cuộc sống. Với những lí do trên tôi đã chọn đề tài “Khảo sát thành phần hóa học phân đoạn H4 của cao hexane điều chế từ thân cây cà phê Robusta” 1 do an CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Tổng quan về cà phê Cà phê thuộc lớp: Magnoliopsida; bộ: Rubiales; họ: Rubiaceae; giống: Coffea Tên tiếng Việt: Cà phê Nguồn gốc cây cà phê Cây cà phê được tìm thấy và phát hiện ở Ê-thi-ô-pi-a.
Sau đó được chuyển rất nhanh sang khu vực Trung Đông cụ thể là Ả Rập. Cuối cùng lan rộng ra khắp Châu Âu. Đồn điền cà phê đầu tiên được lập ở Việt Nam là do người Pháp khởi sự ở gần Kẻ Sở, Bắc Kỳ vào năm 1888. Giống cà phê arabica (tức cà phê chè) được trồng ở ven sông.
Sau này việc canh tác cà phê lan xuống vùng Phủ Lý, Ninh Bình, Thanh Hóa, Nghệ An, Kon Tum và Di Linh. Các vùng trồng cà phê ở Việt Nam Miền Bắc: Tuyên Quang, Lạng Sơn, Ninh Bình Miền Trung: Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Trị Chiếm sản lượng lớn nhất là ở Tây Nguyên Phân loại Có bốn loại cà phê được trồng ở Việt Nam: - Coffea arabica - Coffea canephora - Coffea liberica - Coffea stenophylla Phổ biến nhất với ba loại cà phê sau: Chỉ có hai loài cà phê có ý nghĩa kinh tế. Loài thứ nhất có tên thông thường trong tiếng Việt là cà phê chè (tên khoa học: Coffea 2 do an arabica), đại diện cho khoảng 61 % các sản phẩm cà phê trên thế giới. Loài thứ hai là cà phê vối (tên khoa học: Coffea canephora hay Coffea robusta), chiếm gần 39 % các sản phẩm cà phê.
Ngoài ra còn có Coffea liberica và Coffea excelsa (ở Việt Nam gọi là cà phê mít) với sản lượng không đáng kể.2 Đặc điểm và hình thái của cây cà phê Robusta Rễ cây cà phê Cây cà phê có hệ thống rễ lớn được chia làm 4 loại: Rễ cọc, rễ trụ, rễ ngang và rễ tơ. Mỗi loại đều đảm nhiệm một vai trò quan trọng. Rễ cọc và rễ trụ có khả năng ăn sâu vào đất, hút nước ở tầng sâu. Cây có thể ăn sâu từ 1- 2.5 m và giữ nhiệm vụ giúp cây trụ vững.
Rễ ngang được mọc ra từ rễ trụ và có tác dụng ăn sâu vào đất để lấy chất dinh dưỡng nuôi cây. Từ rễ ngang sẽ có rễ tơ đảm nhiệm vai trò chính là hút nước và dinh dưỡng. Hầu hết rễ tơ đều nằm trong phạm vi từ 0 – 30 cm. Thân cây cà phê Thân cây cà phê mọc ngoài tự nhiên có thể cao từ 6 đến 8m.
Nhưng dưới sự chăm sóc của con người để đạt năng suất cao nhất và thuận tiện cho việc thu hoạch người ta thường ngắt ngọn để duy trì độ cao của cây từ 2 đến 3m. Thân cây khi lớn lên sẽ có rất nhiều cục nu sần sùi bao quanh thân. Lá cây cà phê Lá cây có hình ovan chiều dài từ 10 – 15 cm chiều rộng từ 6 – 8 cm. Lá màu xanh đậm, mặt dưới mà xanh nhạt gân lá nổi rõ lên khỏi bề mặt lá.
Hoa cây cà phê Hoa cà phê có màu trắng, năm cánh. Hoa thường nở thành chùm đôi hoặc chùm ba, mùi thơm nhẹ. 3 do an Quả cây cà phê Quả cà phê có hình bầy dục, quả mọc thành chùm, cuống quả ngắn. Quả có màu xanh khi chín chuyển sang mà đỏ, vị ngọt có thể ăn được.
Nếu chín lâu quả sẽ chuyển dần sang màu đỏ thâm đen. Thông thường một quả cà phê thường có hai hạt. Chúng được bao bọc bởi lớp thịt quả bọc ở bên ngoài. Hai hạt nằm sát vào nhau.
Hai mặt nằm sát nhau theo hình phẳng. Còn lớp thịt bên ngoài mọc theo đường vòng cung. [2] Cấu tạo quả được chia thành nhiều lớp. Từ trong ra ngoài gồm có nhân, vỏ lụa, vỏ hạt, vỏ thịt, vỏ quả và cuống quá.
Quả cà phê bao gồm khoảng 68 % vỏ bọc bên ngoài, 6 % lớp màng bao phủ nhân cà phê, 26 % hạt cà phê sạch.1 Cà phê Robusta 4 do an 1.3 Thành phần hóa học của cây cà phê Vỏ cà phê tươi chứa 2,61 % nitơ, 0,81 % P2O5, 2,38 % kali và 0,57% canxi được sử dụng làm phân bón hữu cơ cho chính cây cà phê. Thành phần chính trong cà phê có tác dụng tốt là caffeine (1), một chất kích thích hệ thống thần kinh trung ương. [4] Caffeine (1) Các hợp chất có trong cà phê không chỉ có caffeine mà còn có các hợp chất khác nhau của phenol đóng vai trò quan trọng như phenolic acid (2), các dẫn xuất của nó là flavonoid. Hạt cà phê chưa qua chế biến có chứa caffeine (1), chlorogenic acid (3), caffeic acid (4), protein, lipid, muối khoáng và các chất khác.
Thành phần các chất còn phụ thuộc vào phương pháp thu hoạch, chế biến và điều kiện khí hậu. Chlorogenic acid (3) chiếm lượng nhiều nhất khoảng 4,5−11,1 % trọng lượng trong cà phê chưa rang. Trong quá trình rang trung bình hàm lượng chlorogenic acid (3) giảm 30 %. Power và Chestnut đã tìm thấy 0,82 % caffeine (1) trong lá cà phê sấy khô trong không khí, nhưng chỉ 0,087 % alkaloid trong cuốn lá được tách ra khỏi lá cây cà phê.
8 do an Acid của cà phê thường được gọi là " caffeic acid ". Đã có rất nhiều nghiên cứu nỗ lực để xác định cấu trúc hóa học của axit này. Một số nghiên cứu nổi bật là của Allen người đưa ra được công thức thực nghiệm C14H16O7 (34); Hlasiwetz đưa ra công thức là C15H18O8 (35); Richter là C30H18O16 (36); Griebel là C18H24O10 (37), và Cazeneuve và Haddon là C21H28O14 (38). Nó được cho là tồn tại trong cà phê dưới dạng muối kali, canxi hoặc magiê.
Thorpe mô tả nó như một loại bột vô định hình, và Howard mô tả là một khối màu nâu, giống như xi-rô, có mùi axit nhẹ. Đầu năm 1961, Navellier đã tìm ra một số thành phần trong hạt cà phê glucides (58 %), lignine (2 %), lipids (13 %), proteins (13 %), axit không bay hơi (8 %), trigonelline (1 %), caffeine (1) (1 %).[3] Viesturs Kreicbergs và cộng sự vào năm 2011 đã nghiên cứu về các chất có hoạt tính sinh học trong cà phê. Nghiên cứu khảo sát hàm lượng của tổng các phenols, flavonoids và caffeine trong một số cà phê mua trên thị trường và khảo sát sự thay đổi hàm lượng của những hợp chất này có tùy thuộc vào nhãn hiệu hay không. Phương pháp xác định caffeine (1) và polyphenols (gallic acid (39), catechin (40), caffeic acid (4), vanillin (41), chlorogenic acid (3), epicatechin (42) và ferulic acid (43)) được xác định bằng phương pháp HPLC.
Kết quả thu được trong 100g cà phê có chứa tổng các phenol nằm trong khoảng từ 1300 đến 3700 mg đương lượng gallic acid (39) (GAE), tổng các flavonoid là 15 đến 103 mg đương lượng quercetin (QE), hàm lượng caffeine (1) nằm trong khoảng 0,7 đến 1,5g. Hàm lượng tổng polyphenols cũng khác nhau trong một khoảng thay đổi rộng: gallic acid là 2,5 mg đến 80 mg, catechin (40) là 30 đến 80 mg, caffeic acid (4) từ 1200 đến 2500 mg, vanillin (41) từ 100 đến 150 mg, chlorogenic acid (3) từ 1,4 đến 2,8 g, epicatechin (42) từ 11 đến 30 mg. Hàm lượng của caffeine (1), catechin (40), caffeic acid (4) và ferulic acid (43) trong các mẫu cà phê có tỉ lệ cà phê Robusta nhiều và hàm lượng tổng phenol và flavonoid không khác nhau nhiều giữa các loại cà phê.[4] Năm 1991, nhóm tác giả gồm Blank, A. Grosch đã nghiên cứu so sánh hợp chất hương trong cà phê Arabica và Robusta và tiến hành định danh và định lượng một số hợp chất đó.
Kết quả thu được là chất 3,5-dimethyl-2-ethylpyrazine (44) xuất hiện ở 9 do an cà hai loại cà phê Arabica và Robusta. Các hợp chất tạo hương thơm trong cà phê Arabica chiếm ưu thế là 3-marcapto-3-methylbutylformate (45), sotolon (46), abhexon (47), 3-mercapto-3-furanthiol phenylacetaldehy (48), 2,3- methylbutanoic acid (49), linalool (50). Những chất này tạo ra cho cà phê Arabica mùi caramel và dịu ngọt. Trong khi đó các hợp chất chính tạo hương trong Robusta là 2,3-diethyl-5- methylpyrazine (51), 4-ethylguaiacol (52), 3-methyl-2-buten-1-thiol (53) có mùi hơi cay và mùi đất.
[6] Chỉ có một nghiên cứu ở trong nước về thành phần hóa học của lá cà phê chè của Nguyễn Quốc Nam Hải năm 2009, cô lập được 6 chất: Hexantriacontanol (C36H74O) (54), β-sitosterol (55), stigmast-5,22-dien-24R-3β-ol (56), 3β-sitosteryl-1-O-β-D- glucopyranosid (57), acid lup-3β-hydroxy-12-en-28-oic (58) và caffeine (1) (57) (58) 10 do an CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Phƣơng pháp nghiên cứu 2.1 Nghiên cứu lý thuyết Đọc, tìm hiểu, nghiên cứu các tài liệu liên quan, sách các bài báo khoa học trong nước cũng như nước ngoài. Từ đó so sánh, tổng hợp và rút ra những vấn đề có liên quan đến đề tài nghiên cứu. Kết hợp với những nghiên cứu và tìm hiểu thực tế về đặc điểm hình thái thực vật, thành phần hóa học và những công dụng liên quan đến cây cà phê. Tìm hiểu quy trình trích ly và cô lập hợp chất hữu cơ.2 Nghiên cứu thực nghiệm Phương pháp lấy mẫu, thu gom và xử lý mẫu.
Phương pháp trích ly. [7] Phương pháp cô quay áp suất thấp. Phương pháp sắc ký. Phương pháp hiện vết trên sắc ký lớp mỏng.
[8] Phương pháp phổ nghiệm phân tích các hợp chất hữu cơ.2 Hóa chất và dụng cụ 2.