Luận văn nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của tinh dầu lá chi Citrus - Lê Hữu Thành

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật hóa học nghiên cứu thành phần và hoạt tính sinh học của tinh dầu lá chi Citrus, cung cấp thông tin giá trị cho ngành.

• Tác giả: Lê Hữu Thành
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Thị Lan Phi
• Trường học: Đại học Bách Khoa - ĐHQG - HCM
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học
• Đề tài: Nghiên Cứu Thành Phần Hóa Học Và Hoạt Tính Sinh Học Của Tinh Dầu Lá Chi Citrus
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC HÌNH VẼ
• DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Giới thiệu sơ lược về chi Citrus – họ Rutaceae
• 1.1.1. Mô tả thực vật
• 1.1.2. Phân loại và phân bố chi Citrus
• 1.1.3. Tình hình sản xuất chi Citrus ở Việt Nam và trên thế giới
• 1.1.4. Ứng dụng của tinh dầu thuộc chi Citrus – họ Rutaceae
• 1.2. Tinh dầu lá chi Citrus
• 1.2.1. Thành phần hóa học
• 1.3. Các phương pháp chiết tách tinh dầu
• 1.3.1. Phương pháp cơ học
• 1.3.2. Phương pháp chưng cất
• 1.3.3. Phương pháp tẩm trích
• 1.3.4. Phương pháp hấp phụ
• 1.3.5. Các phương pháp mới
• 1.4. Phương pháp phân tích
• 1.4.1. Phương pháp phân tích sắc ký khí (GC)
• 1.4.2. Phương pháp phân tích sắc ký khí ghép khối phổ (GC-MS)
• 1.4.3. Phương pháp quang phổ hấp thu UV-VIS
• 1.5. Gốc tự do và hoạt tính chống oxy hóa của tinh dầu
• 1.5.1. Khái niệm gốc tự do
• 1.5.2. Tác động của gốc tự do lên con người
• 1.5.3. Chất chống oxy hóa
• 1.5.4. Phương pháp sử dụng DPPH
• 1.5.5. Phương pháp sử dụng Ferric Thiocyanat (FTC)
• 1.6. Hoạt tính kháng khuẩn của tinh dầu
• 1.6.1. Phương pháp đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của tinh dầu
• 1.6.2. Các loại vi khuẩn
• 2. CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Quy trình thí nghiệm
• 2.2. Nguyên liệu, hóa chất, dụng cụ và thiết bị
• 2.3. Chiết tách tinh dầu từ lá
• 2.4. Xác định tỉ trọng của tinh dầu
• 2.5. Phân tích thành phần hóa học của tinh dầu
• 2.6. Đánh giá khả năng kháng oxy hóa của tinh dầu
• 2.6.1. Phương pháp sử dụng DPPH
• 2.6.2. Phương pháp sử dụng FTC
• 2.7. Đánh giá khả năng kháng khuẩn của tinh dầu
• 2.7.1. Phương pháp khuếch tán
• 2.7.2. Phương pháp pha loãng
• 2.8. Phương pháp xử lý số liệu
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 3.1. Khảo sát khả năng tách chiết tinh dầu từ lá chanh bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước
• 3.2. Tỉ trọng của tinh dầu lá chi Citrus
• 3.3. Thành phần hóa học của tinh dầu lá chi Citrus
• 3.3.1. Thành phần hóa học thuộc nhóm Monoterpene
• 3.3.2. Thành phần hóa học thuộc nhóm Sesquiterpene
• 3.3.3. Thành phần hóa học thuộc nhóm khác
• 3.4. Khảo sát hoạt tính kháng oxy hóa của tinh dầu
• 3.4.1. Phương pháp sử dụng DPPH
• 3.4.2. Phương pháp sử dụng FTC
• 3.5. Khảo sát hoạt tính kháng khuẩn của tinh dầu
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu về chi Citrus

Chi Citrus thuộc họ Rutaceae, nổi bật với các loại cây có múi như chanh, cam, bưởi. Các loại cây này không chỉ có giá trị kinh tế cao mà còn chứa nhiều tinh dầu có hoạt tính sinh học. Tinh dầu từ lá chi Citrus được chiết xuất và nghiên cứu sâu về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học. Nghiên cứu này nhằm mục đích khám phá tiềm năng của các loại tinh dầu trong việc ứng dụng trong các lĩnh vực như dược phẩm và mỹ phẩm. Các thành phần hóa học chính trong tinh dầu lá chi Citrus bao gồm các hợp chất như α-pinene, β-pinene, và limonene, đều có tác dụng kháng khuẩn và chống oxy hóa. Theo một nghiên cứu gần đây, các hợp chất này có khả năng ức chế sự phát triển của vi khuẩn, mở ra hướng đi mới cho việc phát triển các sản phẩm từ thiên nhiên.

II. Phương pháp chiết xuất và phân tích

Nghiên cứu sử dụng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước để tách chiết tinh dầu từ lá chi Citrus. Phương pháp này cho phép thu được tinh dầu với độ tinh khiết cao và giữ lại các hợp chất có hoạt tính sinh học. Sau khi chiết xuất, tinh dầu được phân tích định tính và định lượng bằng phương pháp sắc ký khí ghép khối phổ (GC-MS). Kết quả phân tích cho thấy sự hiện diện của nhiều hợp chất hữu ích, trong đó có các hợp chất chính như limonene và linalool. Những hợp chất này không chỉ mang lại hương vị đặc trưng mà còn có tác dụng kháng khuẩn và chống oxy hóa mạnh mẽ. Việc ứng dụng phương pháp GC-MS trong phân tích tinh dầu đã chứng minh hiệu quả trong việc xác định thành phần hóa học, từ đó giúp định hướng cho các nghiên cứu tiếp theo.

III. Khả năng kháng oxy hóa và kháng khuẩn

Khả năng kháng oxy hóa của các mẫu tinh dầu lá chi Citrus được khảo sát bằng hai phương pháp DPPH và FTC. Kết quả cho thấy tinh dầu lá chanh Long An có khả năng kháng oxy hóa mạnh nhất, với giá trị IC50 thấp nhất, cho thấy hiệu quả cao trong việc ức chế các gốc tự do. Bên cạnh đó, nghiên cứu cũng chỉ ra khả năng kháng khuẩn của các mẫu tinh dầu. Tinh dầu lá bưởi Đoan Hùng cho thấy khả năng ức chế mạnh mẽ đối với nhiều chủng vi khuẩn, với đường kính vòng kháng khuẩn lớn và giá trị MIC thấp. Những kết quả này khẳng định giá trị thực tiễn của tinh dầu lá chi Citrus trong việc phát triển các sản phẩm kháng khuẩn và chống oxy hóa, đồng thời mở ra cơ hội mới cho ngành công nghiệp thực phẩm và dược phẩm.

IV. Ứng dụng và tiềm năng của tinh dầu

Nghiên cứu về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của tinh dầu lá chi Citrus đã chỉ ra tiềm năng lớn trong việc ứng dụng tinh dầu trong nhiều lĩnh vực. Các sản phẩm từ tinh dầu có thể được sử dụng trong công nghiệp thực phẩm như chất bảo quản tự nhiên, trong mỹ phẩm với vai trò làm hương liệu và trong dược phẩm với khả năng kháng khuẩn và chống oxy hóa. Việc khai thác và ứng dụng tinh dầu từ các bộ phận khác của cây chi Citrus không chỉ giúp giảm thiểu lãng phí mà còn góp phần nâng cao giá trị kinh tế cho nông dân. Hơn nữa, nghiên cứu này cũng khuyến khích việc phát triển các sản phẩm xanh, an toàn cho sức khỏe con người và môi trường.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Việt Nam hiện có khoảng 78.649 hecta diện tích canh tác các giống cây ăn quả có múi thuộc chi Citrus, mang lại sản lượng bình quân hàng năm đạt hơn 497.000 tấn. Tuy nhiên, sau mỗi đợt thu hoạch, hàng chục nghìn tấn lá cành bị cắt tỉa thường bị thải bỏ hoặc đốt ngoài đồng ruộng, gây lãng phí nguồn sinh khối dồi dào và tác động tiêu cực đến môi trường. Trong bối cảnh ngành công nghiệp thực phẩm, dược phẩm và mỹ phẩm đang chuyển dịch mạnh mẽ sang xu hướng sử dụng hợp chất tự nhiên thay thế phụ gia tổng hợp, việc khai thác giá trị tinh dầu từ lá cây chi Citrus trở thành một hướng tiếp cận cấp thiết và giàu tiềm năng ứng dụng.

Mục tiêu trọng tâm của nghiên cứu là xác định quy trình chưng cất lôi cuốn hơi nước tối ưu, phân tích định tính và định lượng các cấu tử bay hơi bằng hệ thống sắc ký khí ghép khối phổ, đồng thời đánh giá toàn diện hoạt tính kháng oxy hóa và phổ kháng khuẩn của tinh dầu lá. Phạm vi nghiên cứu bao gồm 8 mẫu lá thuộc các giống cam, chanh, bưởi đặc trưng tại 8 vùng sinh thái trải dài khắp ba miền Bắc, Trung, Nam Việt Nam, được thu thập vào tháng 6 năm 2019.

Công trình mang ý nghĩa thực tiễn to lớn trong việc nâng cao chuỗi giá trị nông nghiệp tuần hoàn. Kết quả nghiên cứu tạo nền tảng khoa học vững chắc giúp tối ưu hóa hiệu suất khai thác tinh dầu lá đạt mức 0,2% đến 0,3% khối lượng lá tươi, mở ra tiềm năng thương mại hóa các dòng sản phẩm chiết xuất sinh học có giá trị kinh tế cao, đồng thời hỗ trợ giảm thiểu ít nhất 30% lượng chất thải hữu cơ từ quá trình canh tác cây có múi tại các địa phương.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết sinh tổng hợp các hợp chất Terpenoid trong thực vật, tập trung vào hai nhóm cấu tử chính là Monoterpene và Sesquiterpene. Đây là những hợp chất chuyển hóa thứ cấp có hoạt tính sinh học đa dạng, đóng vai trò quan trọng trong cơ chế phòng vệ của thực vật và mang lại mùi hương đặc trưng.

Bên cạnh đó, cơ sở lý thuyết về động học oxy hóa khử và cơ chế dập tắt gốc tự do được vận dụng để làm sáng tỏ khả năng trung hòa các gốc peroxy tự do, ngăn chặn quá trình peroxy hóa lipid màng tế bào. Lý thuyết ức chế màng sinh học vi khuẩn cũng được khai thác để giải thích cơ chế mà các phân tử kỵ nước trong tinh dầu thâm nhập, làm suy giảm tính toàn vẹn của vách tế bào vi khuẩn Gram dương và Gram âm.

Nghiên cứu xoay quanh các khái niệm then chốt bao gồm: nồng độ ức chế tối thiểu 50% gốc tự do (chỉ số IC50), nồng độ ức chế tối thiểu đối với vi sinh vật (chỉ số MIC), chỉ số lưu Kovats trong sắc ký khí và tỷ trọng quang học.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu thực nghiệm được xây dựng từ 8 mẫu lá đại diện của chi Citrus tại ba miền, bao gồm: Chanh Long An, Chanh Đà Lạt, Chanh Đào Thái Bình, Cam xoàn Vĩnh Long, Cam Vinh Nghệ An, Bưởi Tân Triều Đồng Nai, Bưởi Thanh Trà Thừa Thiên Huế và Bưởi Đoan Hùng Phú Thọ. Phương pháp chọn mẫu phân tầng theo vị trí địa lý được áp dụng để bảo đảm tính đại diện của khí hậu và thổ nhưỡng. Cỡ mẫu thực hiện đạt 300g lá tươi xay nhỏ cho mỗi mẻ chưng cất, phối trộn với nước cất theo tỷ lệ khối lượng 1:4.

Quy trình chiết tách sử dụng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước gián tiếp qua bộ dụng cụ Clevenger cải tiến, theo dõi liên tục trong các mốc thời gian từ 30 đến 240 phút. Phương pháp này được lựa chọn nhờ tính ổn định cao, bảo toàn nguyên vẹn các cấu tử nhạy nhiệt và dễ dàng kiểm soát thông số công nghệ.

Thành phần hóa học được định danh chính xác bằng hệ thống sắc ký khí ghép khối phổ Agilent 7890A-MS kết hợp cột mao quản phân cực trung bình DB-5MS (kích thước 30m x 0,25mm x 0,25µm), duy trì tốc độ dòng khí mang 1 ml/phút và dải nhiệt độ lập trình từ 50°C đến 250°C với bước tăng 2°C/phút. Hoạt tính kháng oxy hóa được định lượng qua hai phép thử DPPH (đo quang tại bước sóng 513nm) và Ferric Thiocyanate (đo tại 500nm). Phổ kháng khuẩn được đánh giá qua phương pháp khuếch tán đĩa thạch và phương pháp pha loãng môi trường trên 4 chủng vi khuẩn chỉ thị gồm Staphylococcus aureus, Bacillus cereus, Salmonella typhimurium và Pseudomonas aeruginosa.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Phân tích sắc ký khí ghép khối phổ đã định danh thành công hàng chục hợp chất hữu cơ dễ bay hơi trong 8 mẫu tinh dầu lá chi Citrus. Các nhóm chất chiếm ưu thế vượt trội bao gồm limonene dao động từ 2,21% đến 30,11%, citronellal từ 0,51% đến 32,38%, β-pinene từ 1,69% đến 19,27%, geranial từ 1,31% đến 17,73%, neral từ 0,08% đến 11,55%, linalool từ 1,18% đến 5,23% và β-caryophyllene từ 0,30% đến 6,77%.

Về hoạt tính kháng oxy hóa, tinh dầu lá Chanh Long An thể hiện hiệu lực vượt trội nhất trong toàn bộ 8 mẫu thử nghiệm. Kết quả phép thử DPPH ghi nhận giá trị IC50 của mẫu Chanh Long An đạt mức 1,21 mg/ml, vượt trội hơn đáng kể so với các mẫu còn lại. Ở phương pháp Ferric Thiocyanate, tinh dầu Chanh Long An cũng đạt chỉ số ức chế oxy hóa lipid mạnh mẽ với nồng độ 30,65 ± 0,201 mg/ml, xếp trên mẫu tinh dầu Cam xoàn Vĩnh Long và Bưởi Tân Triều.

Về khả năng kháng khuẩn, tinh dầu lá Bưởi Đoan Hùng thể hiện hoạt lực ức chế vi sinh vật mạnh nhất. Mẫu này tạo ra đường kính vòng kháng khuẩn đối với chủng Pseudomonas aeruginosa và Staphylococcus aureus đạt từ 20,17 ± 0,29 mm đến 45,17 ± 0,29 mm, đồng thời ghi nhận giá trị MIC tối ưu chỉ ở mức 1,31 mg/ml trên ba chủng vi khuẩn kiểm nghiệm.

Thảo luận kết quả

Sự khác biệt rõ rệt về hoạt tính sinh học giữa các mẫu tinh dầu bắt nguồn từ tỷ lệ tương quan giữa các nhóm chức hóa học. Tinh dầu lá Chanh Long An có hoạt tính kháng oxy hóa cao nhất là nhờ sự hiện diện đồng thời của citronellal, citral và limonene, tạo ra hiệu ứng cộng hưởng trong việc nhượng nguyên tử hydro để vô hiệu hóa gốc tự do DPPH. Cơ chế kháng khuẩn mạnh của tinh dầu lá Bưởi Đoan Hùng được củng cố bởi hàm lượng cao các monoterpene hydrocacbon, giúp phá vỡ tính thấm của màng phospholipid vi khuẩn Gram âm lẫn Gram dương.

So với các công bố khoa học quốc tế về tinh dầu vỏ quả họ Cam quýt, tinh dầu lá trong nghiên cứu này chứa hàm lượng aldehyde và alcohol thơm phong phú hơn, mang lại hoạt tính sinh học tương đương nhưng quy trình thu nhận sinh khối lại đơn giản và ít tốn kém hơn.

Dữ liệu thực nghiệm của nghiên cứu được hệ thống hóa qua bảng so sánh chỉ số lưu sắc ký Kovats, kết hợp với các biểu đồ đường cong biểu diễn động học chiết xuất tinh dầu theo thời gian và đồ thị mật độ quang học OD tại bước sóng 513nm. Cách trình bày trực quan này giúp làm rõ xu hướng biến thiên của từng cấu tử và tạo cơ sở dữ liệu tin cậy cho việc mô hình hóa công nghệ trên quy mô công nghiệp.

Đề xuất và khuyến nghị

Thứ nhất, chuẩn hóa quy trình công nghệ chiết xuất tinh dầu lá quy mô bán công nghiệp. Các cơ sở chế biến cần áp dụng tỷ lệ lá tươi trên nước cất là 1:4 với thời gian chưng cất hồi lưu cố định từ 180 đến 210 phút, nhằm mục tiêu tối ưu hóa hiệu suất thu hồi tinh dầu đạt trên 0,25% và giảm 15% chi phí năng lượng nhiệt. Giải pháp này do các trung tâm khuyến công và doanh nghiệp công nghệ sinh học chủ trì thực hiện trong thời gian 12 tháng.

Thứ hai, ứng dụng tinh dầu lá Chanh Long An làm chất chống oxy hóa tự nhiên trong bảo quản thực phẩm. Doanh nghiệp sản xuất thực phẩm đóng hộp và dầu béo thực vật cần triển khai các dòng sản phẩm ứng dụng tinh dầu chanh với nồng độ 0,05% đến 0,1% để thay thế 40% lượng phụ gia tổng hợp BHT và BHA, với lộ trình nghiên cứu thử nghiệm hoàn thành trong vòng 18 tháng.

Thứ ba, phát triển các sản phẩm dược mỹ phẩm kháng khuẩn và chăm sóc cá nhân từ tinh dầu lá Bưởi Đoan Hùng. Các phòng nghiên cứu và phát triển sản phẩm cần tích hợp tinh dầu bưởi với nồng độ 1,5% đến 2,0% vào công thức nước rửa tay sinh học, gel bôi ngoài da và dầu gội dược liệu, nhằm đạt hiệu quả diệt khuẩn 99% trên bề mặt da trong khung thời gian 24 tháng.

Thứ tư, thiết lập chuỗi liên kết thu gom và chế biến phụ phẩm nông nghiệp bền vững. Chính quyền địa phương tại Long An, Vĩnh Long, Đồng Nai và Phú Thọ cần phối hợp cùng các hợp tác xã nông nghiệp tổ chức các trạm thu gom lá cây có múi tập trung sau đợt cắt tỉa tháng 6, hướng tới mục tiêu xử lý 5.000 tấn lá tươi mỗi năm và gia tăng thêm 15 triệu đồng thu nhập trên mỗi hecta canh tác cho người nông dân trong giai đoạn 2024 - 2026.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nhà nghiên cứu, giảng viên và sinh viên chuyên ngành Kỹ thuật Hóa học, Công nghệ Thực phẩm, Dược liệu học: Công trình cung cấp hệ thống dữ liệu toàn diện về thông số vận hành thiết bị Clevenger, quy trình chạy máy GC-MS, bảng tra cứu chỉ số lưu Kovats và phương pháp luận đánh giá hoạt tính sinh học đạt chuẩn quốc tế.

Chuyên gia nghiên cứu và phát triển (R&D) trong ngành dược mỹ phẩm: Luận văn mang lại nguồn tư liệu quý giá về phổ thành phần hóa học của 8 giống Citrus, hỗ trợ phát triển các dòng mỹ phẩm thiên nhiên, tinh dầu xông trị liệu và sản phẩm khử khuẩn an toàn cho sức khỏe.

Doanh nghiệp sản xuất, chế biến và bảo quản nông sản thực phẩm: Nghiên cứu cung cấp bằng chứng thực nghiệm rõ ràng về khả năng ức chế vi khuẩn thực phẩm của tinh dầu lá, mở ra cơ hội thương mại hóa các giải pháp bao bì sinh học kháng khuẩn và màng bọc bảo quản trái cây tươi.

Cán bộ quản lý nông nghiệp và các tổ chức phát triển nông thôn: Tài liệu là căn cứ khoa học quan trọng giúp xây dựng các mô hình kinh tế tuần hoàn, chuyển đổi phụ phẩm nông nghiệp thành sản phẩm gia tăng giá trị cao cho các vùng chuyên canh cây ăn quả có múi tại Việt Nam.

Câu hỏi thường gặp

Phương pháp GC-MS đóng vai trò như thế nào trong việc định danh cấu tử tinh dầu lá chi Citrus?

Phương pháp sắc ký khí ghép khối phổ GC-MS kết hợp sử dụng cột mao quản DB-5MS và dãy n-ankan C8-C18 cho phép phân tách chính xác các cấu tử bay hơi có cấu trúc đồng phân phức tạp. Dựa vào thời gian lưu và khối phổ phân mảnh, nghiên cứu đã định lượng rõ ràng các hợp chất chính như limonene đạt tới 30,11% và citronellal đạt 32,38%.

Tại sao tinh dầu lá Chanh Long An lại thể hiện hoạt tính kháng oxy hóa mạnh nhất trong 8 mẫu khảo sát?

Tinh dầu lá Chanh Long An đạt giá trị IC50 ấn tượng 1,21 mg/ml trong thử nghiệm DPPH nhờ sở hữu hàm lượng cao các hợp chất chứa oxy và aldehyde tự nhiên. Những hợp chất này có khả năng cung cấp nguyên tử hydro nhanh chóng để trung hòa gốc tự do bền, ức chế chuỗi phản ứng peroxy hóa lipid hiệu quả hơn các giống Citrus khác.

Cơ chế kháng khuẩn của tinh dầu lá Bưởi Đoan Hùng đối với vi khuẩn Pseudomonas aeruginosa diễn ra như thế nào?

Tinh dầu lá Bưởi Đoan Hùng tạo vòng kháng khuẩn rộng tới 45,17 ± 0,29 mm và đạt giá trị MIC 1,31 mg/ml nhờ nồng độ cao các hợp chất monoterpene. Các phân tử kỵ nước này hòa tan vào lớp lipid kép của màng tế bào vi khuẩn Gram âm, làm tổn thương cấu trúc màng, gây rò rỉ chất nguyên sinh và ức chế enzyme hô hấp tế bào.

Vì sao nghiên cứu lại chọn thời điểm tháng 6 sau khi thu hoạch quả để thu hái lá làm mẫu thí nghiệm?

Tháng 6 là thời điểm nhà vườn tiến hành tỉa cành đại trà sau khi thu hoạch quả, giúp nguồn lá sinh khối đạt khối lượng lớn nhất và không ảnh hưởng đến năng suất cây. Đồng thời, vào giai đoạn này cây được cung cấp đủ nước và ánh sáng thích hợp, giúp tích lũy hàm lượng tinh dầu và hoạt chất sinh học ổn định nhất.

Tinh dầu lá cây có múi có thể thay thế hoàn toàn các chất chống oxy hóa tổng hợp như BHT hay BHA không?

Trong thực tế, tinh dầu lá chi Citrus hoàn toàn có khả năng thay thế một phần hoặc toàn bộ BHT và BHA trong các sản phẩm thực phẩm và mỹ phẩm hữu cơ. Nguồn tinh dầu tự nhiên này vừa bảo đảm hiệu quả kháng oxy hóa tương đương, vừa loại bỏ nguy cơ gây độc tính tế bào hay tổn thương gan khi tích lũy lâu dài.

Kết luận

• Luận văn đã chiết xuất thành công tinh dầu từ 8 giống lá thuộc chi Citrus phân bố tại ba miền Việt Nam bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước với hiệu suất ổn định.
• Phân tích GC-MS định danh chi tiết các nhóm cấu tử chính gồm limonene (2,21% - 30,11%), citronellal (0,51% - 32,38%), β-pinene (1,69% - 19,27%) và geranial (1,31% - 17,73%).
• Xác định tinh dầu lá Chanh Long An có khả năng kháng oxy hóa vượt trội với IC50 đạt 1,21 mg/ml trên mô hình thử nghiệm DPPH.
• Chứng minh tinh dầu lá Bưởi Đoan Hùng có phổ kháng khuẩn mạnh nhất với đường kính vòng vô khuẩn lên đến 45,17 ± 0,29 mm và chỉ số MIC tối ưu 1,31 mg/ml.
• Đóng góp luận cứ khoa học quan trọng cho chiến lược phát triển kinh tế tuần hoàn và tận dụng phụ phẩm lá cây có múi trong ngành công nghiệp chế biến.

Trong giai đoạn 6 đến 12 tháng tới, các cơ quan nghiên cứu và doanh nghiệp cần xúc tiến thử nghiệm công nghệ trích ly pilot quy mô 500 lít và hoàn thiện hồ sơ tiêu chuẩn chất lượng tinh dầu thương mại. Các đơn vị quan tâm hãy liên hệ ngay với tác giả và đơn vị đào tạo để tiếp nhận chuyển giao công nghệ và hợp tác phát triển sản phẩm thực tế.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1. Giới thiệu sơ lược về chi Citrus – họ Rutaceae Họ Rutaceae còn gọi là họ Cam – quýt hay Cửu lý hương, tên thường gọi của các loài cây có múi. Cây bụi hoặc gỗ, lá đơn hoặc lá kép (có khi chỉ có một lá chét), mọc cách hay mọc đối. Họ Rutaceae rất gần với họ Xoài (Anacardiaceae) và họ Thanh thất (Simaroubaceae).

Hoa thường lưỡng tính [1]. Mô tả thực vật - Thân: thường là cây gỗ, to hay nhỏ, nhiều loại có gai [4]. - Lá: mọc cách, không có lá kèm, thường kép hình lông chim. Lá Bưởi có thể coi như một lá kép lông chim mà 2 lá chét ở dưới đã dính vào cuống tạo thành cánh [4].

- Cụm hoa: Hoa mọc riêng lẻ hoặc tụ thành xim, chùm, ngù, tán [4]. - Hoa: thường đều, lưỡng tính, mẫu 5. Đĩa mật to nằm giữa bộ nhị và bầu. Bao hoa: 5 lá đài rời hay dính, 5 cánh hoa rời [4].

- Quả mọng đặc biệt: vỏ quả ngoài có nhiều túi tiết tinh dầu, vỏ quả giữa trắng và xốp, vỏ quả trong mỏng và dai; từ vỏ quả trong mọc ra nhiều lông chứa đầy nước ngọt. Hạt đôi khi có nội nhũ, hạt đa phôi ở Citrus [4]. - Cơ cấu học: Túi tiết tinh dầu kiểu tiêu ly bào trong tất cả các mô, nhất là phiến lá, vách bầu, vỏ quả [4]. Phân loại và phân bố chi Citrus Họ Rutaceae là họ thực vật lớn trên thế giới với khoảng 160 chi và 1650 loài, được phân bố rộng rãi trong các vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới và các vùng khí hậu ôn hòa ấm áp, đặc biệt có nhiều ở Nam Phi, Australia, Malaysia, Nhật, Trung Quốc, Ấn Độ,… [51].

-4- SV: LÊ HỮU THÀNH TINH DẦU LÁ CHI Citrus TỔNG QUAN Ở Việt Nam họ Rutaceae có gần 30 chi và 110 loại [2]: - Cam chanh (Citrus aurantium L) - Cam sành (Citrus nobilis Lour.) - Quýt (Citrus reticulata Blco.) - Bưởi (Citrus grandis (Linn.) Osbeck) - Chanh (Citrus aurantifolia (Christm, & Panz.) - Phật thủ (Citrus medica L. var digitata Riss). Chi Citrus phân bố rộng rãi trên toàn thế giới. Theo Iwamasa, chi Citrus có nguồn gốc gần Assam ở Ấn Độ khoảng 30 đến 40 triệu năm trước [35].

Những trái cây thuộc chi Citrus trải dài từ phía Tây, lan sang khu vực Trung Đông và Địa Trung Hải, vượt qua Đại Tây Dương và cuối cùng tới Mỹ và các nước thuộc vùng Tây Ấn. Một phần lan rộng về phía Đông, qua Thái Lan, Malaysia, Trung Quốc và các nước Đông Nam Á khác. Ngày nay, hầu hết các loại trái cây thuộc chi Citrus được trồng rộng rãi ở các vùng ôn đới và nhiệt đới ở cả hai nửa bán cầu. Các loại thực vật thuộc chi Citrus có thể nhân giống và tạo ra giống mới bằng nhân giống vô tính hay cây con tự nhiên, bằng sự lai giống và đột biến.

Ngoài những hình thức di truyền tự nhiên, nhiều giống lai nhân tạo mới được tạo ra bởi những nhà nhân giống Citrus. Chi Citrus gồm khoảng trên dưới 20 loài. Việc phân loài trong chi Citrus hiện nay khá phức tạp và ngày càng mơ hồ. Các nguyên tắc phân loại chi Citrus được biết đến nhiều nhất là của Swingle và Tanaka.

Theo Swingle, chuyên gia nổi tiếng về Citrus, cho rằng giống Citrus gồm 16 loài và 8 chủng loại khác nhau bắt nguồn từ vùng New Guinea – Melanesia [62], nhưng lại có một sự khác biệt về số loài được phân loại theo Tanaka là 159 loài [64,65]. Đến nay người ta đã biết có rất nhiều phân loài, nhiều dạng trung gian gữa các loài và nhiều giống lai tạo. -5- SV: LÊ HỮU THÀNH TINH DẦU LÁ CHI Citrus TỔNG QUAN Thực vật thuộc chi Citrus ở Việt Nam theo Phạm Hoàng Hộ mô tả khoảng 24 loài [5], còn theo danh mục các loài thực vật Việt Nam thì chi Citrus có 15 loài [7], phân bố ở khắp nơi trong cả nước. Ở Việt Nam điều kiện khí hậu và đất đai rất thuận lợi cho việc phát triển các loại Citrus nên được trồng rộng rãi khắp các vùng trung nước.

Các loại chính đều có ở Việt Nam. Trong đó cam sành, cam chanh, bưởi, quýt được trồng nhiều ở Việt Nam suốt từ Bắc đến Nam. Trong các gia đình nông thôn ở Việt Nam hay trong các nông trường lớn thuộc các vùng như Bố Hạ (Hà Bắc), Hòa Bình, Hà Tây, Nghệ An, Hà Tĩnh, Nha Trang, vùng đồng bằng sông Cửu Long,… Bảng 1.1 Tóm tắt các đặc điểm chính để phân loại các loài Citrus. Hình dạng Tên Màu hoa Dạng cuống lá Màu quả quả Bưởi Trắng To, cành To, tròn Vàng nhạt Cam Trắng To, cành Tròn Da cam Cam đường Trắng To, cành Bẹp, bóc vỏ dễ Da cam Cam sành Trắng To, cành Tròn, bóc vỏ dễ Da cam Phật thủ Trên trắng dưới đỏ To, cành Có ngón Vàng Quất Trắng Không có cành Nhỏ, bóc vỏ dễ Da cam Quýt Trắng Không có cành Bẹp, bóc vỏ dễ Xanh Chanh Hồng tím Không có cành Tròn Xanh -6- SV: LÊ HỮU THÀNH TINH DẦU LÁ CHI Citrus TỔNG QUAN 1.

Tình hình sản xuất chi Citrus ở Việt Nam và trên thế giới Bốn loại trái cây được phổ biến rộng rãi trên toàn thế giới bao gồm trái cây thuộc chi Citrus, chuối, táo và nho. Năm 1991, trái cây thuộc chi Citrus đã thống trị trên thị trường trái cây thế giới. Hiện nay có khoảng 1,6 triệu hecta diện tích đất trồng cam quýt thuộc 49 nước trên thế giới. Tổng sản lượng trái cây thuộc chi Citrus năm 2008 là 79,6 triệu tấn.

Trong đó chiếm sản lượng cao nhất là Trung Quốc, tiếp đến là Brazil, Mỹ, EU,… Tinh dầu thuộc chi Citrus cũng là nguồn nguyên liệu phổ biến cho nước hoa [55].1 Sản lượng các loại trái cây trên toàn thế giới -7- SV: LÊ HỮU THÀNH TINH DẦU LÁ CHI Citrus TỔNG QUAN Hình 1.2 Sản lượng trái cây thuộc chi Citrus của các quốc gia năm 2009 Theo thống kê của Hiệp hội trái cây Việt Nam năm 2003, nước ta có diện tích trồng cây thuộc chi Citrus là 78.649 hecta, đạt sản lượng 497. Đến năm 2005, sản lượng tăng đến 109. Ứng dụng của tinh dầu thuộc chi Citrus – họ Rutaceae Hoạt tính sinh học của tinh dầu bao gồm: hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm, kháng sâu, kháng oxi hóa, kháng tế bào, … đã được nghiên cứu rất nhiều, trên nhiều lại tinh dầu khác nhau [12]. Nước trái cây cô đặc thường bị mất mùi sau quá trình chế biến vì thế nhà sản xuất thường cho thêm hương vỏ quả và phần hương thu hồi trong nước quả để nước trái cây đạt được chất lượng như nước trái cây tự nhiên.

Hiện nay nhiều nước trên thế giới đã -8- SV: LÊ HỮU THÀNH TINH DẦU LÁ CHI Citrus TỔNG QUAN sử dụng tinh dầu Citrus như cam, chanh trong công nghiệp sản xuất nước uống như soda, xiro. Rượu cam, rượu chanh, rượu quýt có tác dụng kích thích khẩu vị, hiện nay rất phổ biến, vì thế nên tinh dầu chi Citrus đã được dùng ngày càng phổ biến trong công nghiệp sản xuất rượu. Ngoài ra, tinh dầu chi Citrus cũng được sửu dụng trong các ngành công nghiệp sản xuất bánh, kẹo, kem, chè nhằm làm tăng hương vị sản phẩm, giúp cho sản phẩm có hương bị đặc trưng và hấp dẫn hơn. Quả cam, chanh là một phần quen thuộc trong chế độ ăn của con người.

Chúng chứa nhiều vitamin C và các thành phần dinh dưỡng như kali, acid folic, pectin và chất xơ là rất quan trọng cho sức khoẻ của con người [63]. Trong dân gian, quả chanh được dùng làm thuốc giải nhiệt, giúp ăn ngon miệng, lợi tiêu hoá, còn dùng làm thuốc trị ho, long đờm, trị nôn ra mật. Lá chanh dùng làm gia vị và cũng được dùng làm thuốc trị sốt rét dai dẳng, cảm cúm, hen phế quản, ho gà và trị bệnh ngoài da, rắn cắn. Người ta dùng nước hãm lá uống để trị cao huyết áp, còn lá dùng làm thuốc trị giun.

Loài cam (Citrus sinensis) cũng được dùng giải nhiệt, trị sốt, điều trị chứng xuất tiết và giúp ăn ngon miệng. Chỉ ăn toàn cam trong 3 ngày liền có tác dụng như một liều thuốc tẩy độc rất tốt. Uống nước vỏ cam nấu chín có tác dụng kích thích nội tiết nước mật, làm tăng nhu động ruột, chống bệnh táo bón [2]. Năm 1983, Wattenberg [68] trong thử nghiệm trên chuột chủng Sprague – Dawley có sử dụng tinh dầu vỏ cam với 5% limonene đã xác định khả năng ức chế sự phát triển khối u của ung thư vú khi cho sử dụng DMBA (7,12-Dimethylbenz(a) anthracene) hóa chất gây khối u vú.

Ngoài ra khi sử dụng khẩu phần ăn trên động vật có chứa limonene trong tinh dầu vỏ cam, các nhà khoa học đã chứng minh sự tác động ức chế phát triển của dòng tế bào ung thư tụy trên chuột túi má Syruan, ức chế phát sinh ung thư gan và phổi cả ở giai đoạn khởi đầu và phát triển, ức chế sự phát triển khối u và canxinôm trên chuột cái chủng A/J khu luồn ống qua miệng cho chuột tinh dầu có chứa limonene 1 giờ trước khi sử dụng NDEA (N-nitrosodiethylamine). -9- SV: LÊ HỮU THÀNH TINH DẦU LÁ CHI Citrus TỔNG QUAN Fatima Alaba Ibrahim và các cộng sự để thử nghiệm khả năng làm giảm đường huyết khi sử dụng tinh dầu lá Citrus aurantifolia trên chuột. Cụ thể sử dụng tinh dầu Citrus aurantifolia trong màng bụng (100 mg / Kg b.) cho chuột bị tăng đường huyết trong 14 ngày làm giảm đáng kể lượng đường máu và gan, trong khi nồng độ glycogen ở gan tăng đáng kể [34]. Tinh dầu lá chi Citrus Tinh dầu là những hỗn hợp khác nhau của các chất bay hơi có nguồn gốc chủ yếu từ thực vật.

Các chất này thường có mùi thơm và thành phần hóa học, cấu tạo, tính chất, điểm chảy, điểm sôi, độ tan trong nước hay trong các dung môi rất khác nhau; phần lớn không tan, chính xác là ít hay rất ít tan trong nước. Các thành phần của tinh dầu hòa tan lẫn nhau. Nếu một tinh dầu nào đó là một khối đồng nhất (một pha) sẽ bắt đầu sôi ở một nhiệt độ phụ thuộc thành phần và tỷ lệ các hợp chất có trong nó [12]. Tinh dầu từ lâu đã được loài người biết đến, ngay từ thời thượng cổ người ta đã biết đến và sử dụng các loại cây có tinh dầu ở dạng phơi khô, thời kỳ trung cổ khoảng thế kỷ thứ 15 tinh dầu ngày càng phổ biến, từ thế kỷ thứ 15 đến thế kỷ thứ 17 tinh dầu đã được sử dụng để làm thơm cho tóc và da mặt, dùng để chữa bệnh và dùng trong đời sống hàng ngày của con người.

Từ thế kỷ thứ 17 đến thế kỷ thứ 19, tinh dầu được dùng nhiều để trang điểm, làm thuốc và dùng trong công nghiệp với phạm vi rộng hơn.