Nghiên Cứu Chiết Tách Thành Phần Terpenoid – Steroid Trong Hoa Cúc La Mã

Đồ án nghiên cứu tốt nghiệp nghiên cứu chiết tách thành phần terpenoid steroid trong hoa cúc la mã, áp dụng công nghệ tiên tiến, tối ưu giải pháp kỹ thuật cho bài toán .

• Tác giả: Trần Thị Thu Thủy
• Người hướng dẫn: Ts. Đặng Thu Thủy
• Trường học: Trường Đại Học Bà Rịa - Vũng Tàu
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học
• Đề tài: Nghiên Cứu Chiết Tách Terpenoid và Steroid Từ Hoa Cúc La Mã
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Bà Rịa - Vũng Tàu

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Giới thiệu chung về hoa cúc la mã
• 1.2. Đặc điểm hình thái, điều kiện sinh trưởng và phát triển
• 1.3. Thành phần dược liệu có trong hoa cúc La Mã
• 1.4. Đặc điểm các hợp chất Terpenoid – Steroid
• 1.5. Quá trình sinh tổng hợp terpenoid
• 1.6. Tính chất tạo hương và hoạt tính sinh học
• 1.7. Tính chất tạo hương của terpenoid
• 1.8. Hoạt tính sinh học của terpenoid – Steroid
• 1.9. Các phương pháp chiết tách Terpenoid-steroid
• 1.9.1. Phương pháp trích ly bằng dung môi dễ bay hơi (chưng ninh)
• 1.9.2. Phương pháp chưng lôi cuốn hơi nước
• 1.9.3. Phương pháp ngâm kiệt
• 1.9.4. Phương pháp chiết bằng soxhlet
• 1.9.5. Các phương pháp chiết hiện đại
• 1.9.5.1. Chiết với sự hỗ trợ của siêu âm
• 1.9.5.2. Chiết với sự hỗ trợ của vi sóng
• 1.9.5.3. Chiết bằng chất lỏng siêu tới hạn
• 1.9.5.4. Chiết dưới áp suất cao
• 1.9.6. Các phương pháp định tính thành phần terpenoid
• 1.9.6.1. Phản ứng Liebermann-Burchard để phát hiện steroid-triterpenoid
• 1.9.6.2. Phản ứng Rosenheim để phát hiện steroid-triterpenoid
• 1.9.6.3. Phản ứng Rosenthaler để phát hiện steroid-triterpenoid
• 1.9.6.4. Phản ứng Salkowski để phát hiện steroid
• 1.9.6.5. Phản ứng Noller để phát hiện Steroid-triterpenoid
• 1.9.6.6. Phản ứng Carr-Price để phát hiện Steroid-triterpenoid
• 1.9.6.7. Thuốc thử pentaclorur antimony SbCl5 để phát hiện terpenoid
• 1.9.6.8. Thuốc thử anisaldehyd-acid sulfuric để phát hiện dẫn xuất của terpenoid
• 1.9.6.9. Thuốc thử komarowsky để phát hiện terpenoid
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM
• 2.1. Nguyên liệu, hoá chất và dụng cụ
• 2.1.1. Nguyên liệu, hoá chất
• 2.1.2. Thiết bị và dụng cụ
• 2.2. Phương Pháp nghiên cứu
• 2.2.1. Nghiên cứu các phương pháp chiết tách thành phần terpenoid-steroid
• 2.2.2. Phương pháp phân tích sản phẩm
• 2.2.2.1. Phương pháp định tính thành phần terpenoid – steroid
• 2.2.2.2. Xác định các chỉ tiêu hoá học của terpenoid- steroid
• 2.2.2.3. Phương Pháp sắc ký khí ghép khối phổ
• 2.2.2.4. Thử hoạt tính sinh học
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. So sánh hiệu suất chiết terpenoid-steroid
• 3.2. Định tính terpenoid-steroid
• 3.3. Các chỉ tiêu hoá – lý của terpenoid- steroid
• 3.4. Thành phần hoá học của phân đoạn terpenoid-steroid
• 3.5. Hoạt tính sinh học của phân đoạn terpenoid-steroid có trong tinh dầu hoa cúc La Mã
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Nghiên Cứu Chiết Tách Terpenoid và Steroid

Nghiên cứu chiết tách thành phần terpenoid và steroid từ hoa cúc La Mã đang thu hút sự chú ý của nhiều nhà khoa học. Hoa cúc La Mã không chỉ nổi tiếng với hương thơm mà còn chứa nhiều hợp chất có giá trị dược lý. Việc chiết tách các hợp chất này có thể mang lại nhiều lợi ích cho y học và công nghiệp thực phẩm.

1.1. Giới Thiệu Về Hoa Cúc La Mã và Thành Phần Dược Liệu

Hoa cúc La Mã (Chamaemelum nobile) chứa khoảng 120 hoạt chất, trong đó có 28 terpenoid và steroid. Các hợp chất này có tác dụng sinh học mạnh mẽ, được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như y học và mỹ phẩm.

1.2. Đặc Điểm Hình Thái và Điều Kiện Sinh Trưởng

Hoa cúc La Mã là cây thảo dược lâu năm, dễ trồng và phát triển tốt trong điều kiện khí hậu ôn đới. Cây có thể chịu được nhiều loại đất và có khả năng phát triển mạnh mẽ trong điều kiện khắc nghiệt.

II. Vấn Đề và Thách Thức Trong Nghiên Cứu Chiết Tách

Mặc dù hoa cúc La Mã có nhiều lợi ích, nhưng việc chiết tách các hợp chất terpenoid và steroid vẫn gặp nhiều thách thức. Các phương pháp chiết tách hiện tại chưa đạt hiệu suất tối ưu và cần được cải tiến.

2.1. Những Khó Khăn Trong Việc Chiết Tách Hợp Chất

Việc chiết tách terpenoid và steroid từ hoa cúc La Mã thường gặp khó khăn do sự phân bố không đồng đều của các hợp chất trong cây. Điều này đòi hỏi các phương pháp chiết tách phải được tối ưu hóa để đạt hiệu suất cao.

2.2. Tác Động Của Môi Trường Đến Chất Lượng Chiết Xuất

Điều kiện môi trường như độ pH, nhiệt độ và độ ẩm có thể ảnh hưởng lớn đến chất lượng và hiệu suất chiết xuất. Cần có các nghiên cứu sâu hơn để xác định các yếu tố này.

III. Phương Pháp Chiết Tách Terpenoid và Steroid Hiệu Quả

Để chiết tách terpenoid và steroid từ hoa cúc La Mã, nhiều phương pháp đã được nghiên cứu và áp dụng. Mỗi phương pháp có ưu điểm và nhược điểm riêng, ảnh hưởng đến hiệu suất chiết xuất.

3.1. Phương Pháp Chiết Bằng Dung Môi Dễ Bay Hơi

Phương pháp chiết bằng dung môi dễ bay hơi (chưng ninh) là một trong những phương pháp truyền thống. Phương pháp này giúp tách chiết hiệu quả các hợp chất terpenoid và steroid từ hoa cúc La Mã.

3.2. Phương Pháp Chưng Lôi Cuốn Hơi Nước

Chưng lôi cuốn hơi nước là phương pháp hiệu quả để chiết xuất tinh dầu từ hoa cúc La Mã. Phương pháp này giúp bảo toàn các hợp chất nhạy cảm với nhiệt độ.

3.3. Phương Pháp Chiết Soxhlet

Phương pháp chiết Soxhlet cho phép chiết xuất liên tục và hiệu quả các hợp chất terpenoid và steroid. Phương pháp này thường được sử dụng trong các nghiên cứu khoa học.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Terpenoid và Steroid

Các hợp chất terpenoid và steroid chiết xuất từ hoa cúc La Mã có nhiều ứng dụng thực tiễn trong y học, thực phẩm và mỹ phẩm. Việc nghiên cứu và phát triển các sản phẩm từ những hợp chất này đang ngày càng được chú trọng.

4.1. Tác Dụng Sinh Học Của Terpenoid

Terpenoid có nhiều tác dụng sinh học như kháng viêm, kháng khuẩn và chống oxy hóa. Những tác dụng này làm cho chúng trở thành thành phần quan trọng trong các sản phẩm y tế.

4.2. Ứng Dụng Trong Ngành Thực Phẩm

Các hợp chất terpenoid và steroid được sử dụng trong ngành thực phẩm như hương liệu tự nhiên. Chúng không chỉ cải thiện hương vị mà còn tăng cường giá trị dinh dưỡng.

4.3. Vai Trò Trong Ngành Mỹ Phẩm

Terpenoid và steroid có khả năng cải thiện sức khỏe làn da, được sử dụng rộng rãi trong các sản phẩm chăm sóc sắc đẹp. Chúng giúp làm dịu và bảo vệ da khỏi các tác nhân gây hại.

V. Kết Luận và Tương Lai Của Nghiên Cứu

Nghiên cứu chiết tách terpenoid và steroid từ hoa cúc La Mã mở ra nhiều triển vọng cho các ứng dụng trong y học và công nghiệp. Cần tiếp tục nghiên cứu để tối ưu hóa các phương pháp chiết xuất và khám phá thêm nhiều ứng dụng mới.

5.1. Tương Lai Của Nghiên Cứu Chiết Tách

Nghiên cứu chiết tách terpenoid và steroid từ hoa cúc La Mã sẽ tiếp tục được mở rộng. Các phương pháp mới và công nghệ hiện đại sẽ giúp nâng cao hiệu suất chiết xuất.

5.2. Định Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo

Các nghiên cứu tiếp theo nên tập trung vào việc phát triển các sản phẩm từ terpenoid và steroid, đồng thời đánh giá tác dụng sinh học của chúng trong các lĩnh vực khác nhau.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung về hoa cúc la mã Cúc La Mã là một loại thảo dược lâu đời nổi tiếng ở Ai Cập cổ đại, Hy Lạp và La Mã. Suốt thời trung cổ mọi người xem nó như một phương thuốc trị các bệnh phổ biến như hen suyễn, đau bụng, sốt, viêm, buồn nôn, các bệnh thần kinh, bệnh ngoài da và ung thư [ 11].1 Nguồn gốc Hoa Cúc La Mã có nguồn gốc từ Nam và Đông Âu [5]. Trước đây, hoa cúc La Mã là một cây cỏ mọc hoang. Nhưng từ khi các nhà khoa học tìm ra được các thành phần dược liệu quý từ loài hoa này thì đã có nhiều nước trên thế giới quan tâm phát triển việc trồng loại cây này.

Ban đầu, hoa cúc La Mã được trồng ở Đức, Hungary, Pháp, Nga, Nam Tư và Brazil sau đó được du nhập rộng rãi đến Ấn Độ trong thời kỳ Mughal. Loài này cũng có thể được tìm thấy ở Bắc Phi, các vùng ôn đới của Châu Á,Bắc và Nam Mỹ, Australia [6]. Cúc La Mã đã được di thực vào Việt Nam từ những năm 60 và đến năm 1978 Trung tâm trồng và chế biến cây thuốc Đà Lạt đã bước đầu nghiên cứu được kỹ thuật trồng hoa cúc La Mã nhưng chưa nhân rộng được cây này vì chưa có những công trình nghiên cứu và ứng dụng [1].2 Đặc điểm hình thái, điều kiện sinh trưởng và phát triển Hoa cúc La Mã (Chamaemelum Nobille hay còn gọi là Roman Chamomile) là cây thảo dược lâu năm với rể trục mỏng, thân mọc đứng gần mặt đất và phân nhánh, lá kép dài và hẹp với các đoạn hình dải nhọn như gai, cụm hoa hình đầu nằm ở ngọn các cuống mảnh, đường kính của đầu hoa là 10-30mm, với một vòng đơn các cánh hoa hình lưỡi trắng và ở giữa rất nhiều hoa con hình ống màu vàng xếp trên mặt đế hoa phồng lên tạo dạng nón sau Đồ  án  tốt  nghiệp    2   Khoá:  2011  -­‐  2015   Khoa  hoá  học  &  CNTP                                                                                                                                                                                                                                                                                                    Trường  ĐHBRVT   khi hoa nở [5] [6]. Đặc điểm hình thái của hoa cúc La Mã được thể hiện ở hình sau: − Hoa cúc La Mã là loài hoa dễ trồng nên chúng sống được trên nhiều loại đất, đặc biệt chúng thích hợp với loại đất cát, thoát nước tốt với độ pH trong khoảng 4,8 đến 8,3 [21] và chịu nắng.

Tại Banthra trang trại của Viện Ngiên cứu Bách Thảo Quốc gia ở Ấn Độ đã nghiên cứu và trồng thành công loài cúc này trên đất có độ pH=9 [6]. − Nó có thể chịu được thời tiết lạnh với nhiệt độ từ 2oC-20oC và có thể trồng bằng hai phương pháp là gieo hạt trực tiếp từ các hạt giống hoặc cấy. − Loài cúc này không cần một lượng phân lớn nhưng cần phải kiểm tra chất đất và cần bón một ít phân NPK vào đất trước khi trồng. Bổ sung các chất hữu cơ làm tăng hàm lượng mùn của đất và do đó cải thiện hiệu suất cây trồng.

− Mặc dù hoa cúc là loài chịu hạn, nhưng nó cũng cần đủ nước để nảy mầm và cho sự phát triển của cây con. Lượng mưa trung bình hàng năm từ 400 đến 1 400 mm mỗi mùa là đủ để có một vụ mùa tốt. − Khi cây trồng phát triển, nó phát triển thành nhiều cụm, cao khoảng 30cm. Cúc La Mã ra hoa vào khoảng tháng 6-9, hoa có mùi thơm đậm và có vị chát khi được sử dụng như trà [5] 6].

Hoa được thu hoạch vào mùa hè khi đang nở rộ, thu hoạch tốt nhất trong khoảng nhiệt độ 22-25oC. Tại Nam Phi, năng suất hoa khô có thể thu hoạch được mỗi năm là từ 2-6 tấn/ha và đến năm 1995 ở thế giới là khoảng 500 tấn [21].3 Thành phần dược liệu có trong hoa cúc La Mã Theo nghiên cứu của George Nemeca, trong hoa cúc La Mã có khoảng 120 hoạt chất đã được xác định, trong đó có 28 terpenoid – steroid, 36 flavonoids và 52 hợp chất bổ sung khác đã được xác định[14],[15]. Theo Lemberkovics E và các cộng sự của công, các thành phần chính Đồ  án  tốt  nghiệp    3   Khoá:  2011  -­‐  2015   Khoa  hoá  học  &  CNTP                                                                                                                                                                                                                                                                                                    Trường  ĐHBRVT   của tinh dầu chiết xuất từ hoa cúc La Mã là terpenoids như α-Bisabolol và azulenes ôxít của nó bao gồm chamazulene và các dẫn xuất axetylen. Chamazulene và Bisabolol không ổn định và được bảo quản tốt nhất trong cồn rượu.

Tinh dầu hoa cúc La Mã có chứa ít chamazulene và chủ yếu được cấu thành từ các este của axit thiên nhiên và axit tiglic. Nó cũng chứa farnesene và α-pinen. Hoa cúc La Mã có chứa tới 0,6% sesquiterpene lactones loại germacranolide, chủ yếu là nobilin và 3-epinobilin. Cả hai α-Bisabolol, Bisabolol oxit A và B và chamazulene hoặc azulenesse, farnesene và spiro- ether lactones quiterpene, glycosides, hydroxycoumarins, flavanoids (apigenin, luteolin, patuletin, và quercetin), coumarin (herniarin và umbelliferone), terpenoid, và chất nhầy được coi là thành phần sinh học hoạt động cao [16] [17].

Thành phần chính khác của hoa bao gồm một số hợp chất phenolic, chủ yếu là các flavonoid apigenin, quercetin, patuletin như glucosides và các dẫn xuất acetyl hóa khác nhau. Trong số các chất flavonoid, apigenin là hợp chất có triển vọng nhất. Nó hiện diện với số lượng rất nhỏ như apigenin tự do, nhưng chủ yếu tồn tại ở dạng glycoside [18][ 19].2 Đặc điểm các hợp chất Terpenoid – Steroid Terpenoid là một loại hợp chất thiên nhiên quan trọng có khả năng tạo mùi thơm và có hoạt tính sinh học mạnh. Terpenoid phân bố rộng rãi trong thiên nhiên và có nhiều ở cây có tinh dầu.

Ngoài ra terpenoid cũng có mặt trong thực vật bậc thấp như tảo, nấm đến thực vật bậc cao, trong động vật và vi khuẩn. Vào năm 1818 người ta đã tìm được một số hợp chất và xác định được rằng tỉ lệ nguyên tử C:H ở tinh dầu là 5:8. Tiếp thep đó là một số hợp chất hidrocacbon không no, không vòng hoặc có vòng đã được tách ra. Chúng có công chung là (C5H8)n ,(n≥2) và được đặt tên là terpenoid.

Terpenoid được Dumas đặt tên cho tinh dầu có trong dầu turpentine vào Đồ  án  tốt  nghiệp    4   Khoá:  2011  -­‐  2015   Khoa  hoá  học  &  CNTP                                                                                                                                                                                                                                                                                                    Trường  ĐHBRVT   năm 1866. Terpenoid phân bố rộng rãi trong tự nhiên và là thành phần dễ bay hơi trong các loại dầu thực vật. Cấu trúc của terpenoid bao gồm các monomer được gọi là isoprene. Isoprenoid là tên gọi khác của terpenoid [1][2][3].

CH3 CH2 H2C Isoprene Myrcene Cấu trúc camphor được xác định bởi Bredt vào năm 1893, Pinene bời Wagner 1894, Citral bởi Tiemann năm 1895, 𝛽-carotene được tách từ carrots năm 1837 bời Wackenrodder và đến năm 1907 cấu trúc chính xác đã được xác định bởi Willstaetter. Tuỳ theo số đơn vị isoprene (n) mà người ta chia terpenoid ra thành nhiều loại khác nhau: Bảng 1.1: Phân loại terpenoid Số n Loại terpenoid Số carbon Nguồn gốc 1 Hemiterpen 5 Tinh dầu 2 Monoterpen 10 Tinh dầu 3 Sesquiterpen 15 Tinh dầu 4 Sesterpen 20 Nhựa dầu 5 Diterpen 25 (hiếm) 6 Triterpen 30 sterol, saponin 8 Tetraterpen 40 caroten >8 Politerpen >40 caosu Theo Ingold, trong các hợp chất terpenoid nói trên, các đơn vị isoprene nối với nhau theo nguyên tắc “đầu – đuôi”. Đồ  án  tốt  nghiệp    5   Khoá:  2011  -­‐  2015   Khoa  hoá  học  &  CNTP                                                                                                                                                                                                                                                                                                    Trường  ĐHBRVT   C C C C C 1 2 3 4 Đầu của đơn vị isoprene này nối với đuôi của đơn vị isoprene khác. Quy tắc “đầu – đuôi” này chỉ áp dụng đúng với monoterpen, sesquiterpen, diterpen, sesterpen, còn triterpen và tetraterpen nối C-C ở giữa dây carbon là nối “đuôi – đuôi” [1].

Trong tinh dầu chủ yếu chỉ chứa hai loại terpenoid là monoterpen và sesquiterpen.