Luận Văn Thạc Sĩ: Nghiên Cứu Tinh Dầu Tràm Trà Và Ứng Dụng Trong Dược Phẩm

Luận văn thạc sĩ công nghệ hóa học khám phá tinh dầu tràm trà, ứng dụng tiềm năng trong ngành dược phẩm, mang lại giá trị y học cao.

• Tác giả: Nguyễn Thị Lệ Uyên
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thị Lan Phi
• Trường học: Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ hóa học
• Đề tài: Nghiên cứu tinh dầu tràm trà và ứng dụng trong dược phẩm
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Giới thiệu về tinh dầu tràm trà và ứng dụng trong dược phẩm

Tinh dầu tràm trà (TTO) được chiết xuất từ lá cây Melaleuca alternifolia, một loại cây có nguồn gốc từ Úc. TTO là hỗn hợp của hơn 50 hợp chất, chủ yếu là monoterpenes, sesquiterpenes, và các dẫn xuất của rượu. Thành phần chính bao gồm terpinen-4-ol, γ-terpinene, α-terpinene, và 1,8-cineole. Terpinen-4-ol là hoạt chất quan trọng nhất, chiếm từ 30,79% đến 43,85%, có hoạt tính kháng khuẩn mạnh. TTO được ứng dụng rộng rãi trong dược phẩm và mỹ phẩm nhờ các đặc tính kháng khuẩn, chống oxy hóa và kháng nấm.

1.1. Thành phần hóa học của tinh dầu tràm trà

Theo tiêu chuẩn ISO 4730, TTO thương mại phải chứa tối thiểu 30% terpinen-4-ol và tối đa 15% 1,8-cineole. Các thành phần khác như α-pinene, limonene, và γ-terpinene cũng đóng vai trò quan trọng trong hoạt tính sinh học của TTO. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng terpinen-4-ol là hoạt chất chính có khả năng ức chế vi khuẩn và nấm, đặc biệt là Bacillus anthracis, Streptococcus spp, và Candida albicans.

1.2. Ứng dụng của tinh dầu tràm trà trong dược phẩm

TTO được sử dụng trong các sản phẩm nước súc miệng nhờ khả năng kháng khuẩn mạnh. Nghiên cứu đã chứng minh rằng TTO có thể ức chế các vi khuẩn gây bệnh răng miệng như Streptococcus spp và Candida albicans ở nồng độ thấp 0,10%. Ngoài ra, TTO còn được ứng dụng trong các sản phẩm chăm sóc da, điều trị mụn trứng cá, và các bệnh ngoài da khác.

II. Phương pháp nghiên cứu và chiết xuất tinh dầu tràm trà

Nghiên cứu này tập trung vào việc chiết xuất tinh dầu tràm trà từ lá cây Melaleuca alternifolia tại các vùng Tiền Giang, Long An và so sánh với mẫu từ Úc. Phương pháp chưng cất hơi nước được sử dụng để thu tinh dầu, sau đó phân tích thành phần hóa học bằng sắc ký khí (GC). Các hoạt tính sinh học của TTO, bao gồm hoạt tính chống oxy hóa và kháng vi sinh vật, được đánh giá thông qua các phương pháp DPPH và khuếch tán.

2.1. Phương pháp chiết xuất tinh dầu

Quá trình chiết xuất tinh dầu được thực hiện bằng phương pháp chưng cất hơi nước, một kỹ thuật truyền thống và hiệu quả để thu tinh dầu từ thực vật. Các mẫu lá tràm trà được thu thập từ các vùng khác nhau, sau đó được xử lý và chưng cất để thu tinh dầu. Kết quả cho thấy hàm lượng tinh dầu trong lá tràm trà dao động từ 1,72% đến 2,00%.

2.2. Phân tích thành phần hóa học

Thành phần hóa học của TTO được phân tích bằng sắc ký khí (GC). Kết quả cho thấy các mẫu từ Tiền Giang và Long An có hàm lượng terpinen-4-ol cao, tương đương với mẫu từ Úc. Điều này khẳng định tiềm năng sản xuất TTO chất lượng cao tại Việt Nam.

III. Hoạt tính sinh học của tinh dầu tràm trà

Nghiên cứu đã đánh giá hoạt tính chống oxy hóa và kháng vi sinh vật của TTO. Kết quả cho thấy TTO có khả năng ức chế gốc tự do DPPH với hiệu suất cao, đặc biệt là mẫu từ Úc (9,250 µl TTO/ml methanol). Ngoài ra, TTO cũng thể hiện hoạt tính kháng khuẩn mạnh đối với các vi khuẩn như Bacillus anthracis, Streptococcus spp, và Candida albicans.

3.1. Hoạt tính chống oxy hóa

Hoạt tính chống oxy hóa của TTO được đánh giá bằng phương pháp DPPH. Kết quả cho thấy TTO từ Tiền Giang, Long An và Úc đều có khả năng ức chế gốc tự do DPPH với hiệu suất lần lượt là 10,441 µl TTO/ml methanol, 28,933 µl TTO/ml methanol và 9,250 µl TTO/ml methanol.

3.2. Hoạt tính kháng vi sinh vật

TTO có khả năng ức chế các vi khuẩn và nấm gây bệnh như Bacillus anthracis, Streptococcus spp, Salmonella, Shigella spp và Candida albicans ở nồng độ thấp 0,10%. Điều này khẳng định tiềm năng ứng dụng của TTO trong các sản phẩm dược phẩm và chăm sóc sức khỏe.

IV. Ứng dụng tinh dầu tràm trà trong sản xuất dược phẩm

Nghiên cứu đã triển khai ứng dụng TTO trong sản xuất nước súc miệng diệt khuẩn. Sản phẩm được phối chế với các thành phần như ethanol, chất hoạt động bề mặt, và TTO. Kết quả đánh giá cho thấy sản phẩm có khả năng diệt khuẩn hiệu quả, đặc biệt là đối với các vi khuẩn gây bệnh răng miệng.

4.1. Phối chế sản phẩm nước súc miệng

Sản phẩm nước súc miệng được phối chế với thành phần chính là TTO, kết hợp với ethanol và chất hoạt động bề mặt. Kết quả đánh giá cho thấy sản phẩm có khả năng diệt khuẩn mạnh, đặc biệt là đối với Streptococcus spp và Candida albicans.

4.2. Đánh giá hiệu quả sản phẩm

Sản phẩm nước súc miệng chứa TTO được đánh giá về khả năng diệt khuẩn và cảm quan. Kết quả cho thấy sản phẩm đạt hiệu quả cao trong việc ức chế vi khuẩn và nấm, đồng thời có mùi thơm dễ chịu, phù hợp với người sử dụng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Những năm gần đây, thế giới rất ƣa chuộng các sản phẩm hóa dƣợc cũng nhƣ mỹ phẩm đƣợc sản xuất từ các nguyên liệu có nguồn gốc từ thiên nhiên vì chúng ít độc hại và an toàn khi sử dụng. Ở nƣớc ta, với nguồn nguyên liệu thảo dƣợc phong phú và đa dạng lại có sẵn nền y học cổ truyền lâu đời thì việc nghiên cứu sử dụng các dƣợc liệu kết hợp với nền y học hiện đại rất thuận lợi. Nƣớc ta là quốc gia nằm ở vùng nhiệt đới, gió mùa nên có nhiều điều kiện thuận lợi (nhiệt độ, ánh sáng, đất đai,.) cho sự phát triển của nhiều loài thực vật. Trong đó, nhiều loài thực vật có chứa tinh dầu.

Tràm trà – một loại cây di thực từ Úc (1986) – là một trong những dƣợc liệu quý. Tuy mới đƣợc trồng ở nƣớc ta khoảng 25 năm nhƣng nó đóng vai trò rất quan trọng trong mỹ phẩm và dƣợc phẩm. Vì tinh dầu tràm trà có hoạt tính sinh học khá rộng ngƣời ta dùng nó để chữa trị các chứng ngoài da nhƣ ngứa ngáy, mề đay, gàu, lở loét, mụn trứng cá, rận rệp, đau nhức, nức nẻ, viêm lợi… Bên cạnh đó, mối quan tâm về các chất chống oxy hóa thứ cấp từ thực vật nhƣ là nguồn bổ sung cho các hệ thống bảo vệ chống lại sự oxy hóa có hại tồn tại sẵn có trong cơ thể. Các chất chống oxy hóa từ thực vật đã góp phần hỗ trợ cho hệ thống bảo vệ của cơ thể, ngăn chặn oxy hóa không mong muốn nhƣ các carotenoid, flavonoid, vitamin C, E… đã và đang đƣợc quan tâm nghiên cứu.

Đó chính là những lý do mà có rất nhiều công trình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc về tràm trà. Tràm trà khi mới du nhập đƣợc trồng ở Hà Nội, Hà Tây, Quảng Bình, Phú Yên… để phủ xanh đồi trọc, chống xói món, xâm thực,. nhƣng sau đó đƣợc trồng rộng rãi tại các vùng ngập nƣớc nhƣ Đồng Tháp Mƣời, vùng khô hạn nhƣ Đông Nam Bộ, vùng khô hạn nhƣng có nƣớc tƣới nhƣ Tây Ninh, vì giá trị kinh tế của tinh dầu tràm trà cho lợi nhuận cao. Ở nƣớc ta, nghiên cứu về tinh dầu tràm trà bắt đầu từ những năm 90 và hiện nay có nguồn nguyên liệu dồi dào ở một số tỉnh trong cả nƣớc.

Hơn nữa, đề tài này -16- cũng đƣợc sự hỗ trợ của JICA ( Tổ chức hợp tác quốc tế Nhật bản) trong việc trồng và xây dựng xƣởng thực nghiệm sản xuất tinh dầu tràm trà ở Tiền Giang. Để tiếp tục chuỗi nghiên cứu này, đồng thời nghiên cứu sâu hơn những ƣu điểm của tinh dầu tràm trà – góp phần nâng cao giá trị sử dụng và giá trị kinh tế của sản phẩm. Nên trong luận văn này tập trung “Nghiên cứu tinh dầu tràm trà và ứng dụng trong dƣợc phẩm” hƣớng vào các phần chính sau: 1. Phân tích, so sánh thành phần tinh dầu tràm trà ở Tiền Giang, Long An và tràm trà ở Úc.

Nghiên cứu hoạt tính sinh học của các loại tinh dầu tràm trà bao gồm hoạt tính chống oxy hóa (theo phƣơng pháp quét gốc tự do DPPH) và hoạt tính kháng vi sinh vật (Bacillus anthracis, Streptococcus spp, Salmonelle, Shigella spp và Candida albicans). Phối chế tinh dầu tràm trà vào nƣớc súc miệng diệt khuẩn hằng ngày. -17- CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Giới thiệu cây tràm trà 1.

Tên gọi – Tên khoa học: Melaleuca alternifolia (M. alternifolia) – Tên thông thƣờng: tràm trà, tràm Úc, tràm lá kim. Đặc điểm Là cây thân gỗ đƣờng kính 10 - 15cm, khá to và cao khoảng 4-5m (với cây trồng đựơc 5 tuổi) và to. Gốc phân nhánh, tán lá rộng hình tháp, mọc so le, phiến lá hình mác nhỏ hẹp dài 1 - 2,5cm, rộng 0,1 - 0,2cm.

Gân lá song song nhƣng không nổi rõ. Mùi thơm đặc biệt. Cây cho hoa và quả khi hơn 5 tuổi.1: Cây tràm trà ở Mộc Hóa – Long An (Melaleuca alternifolia) -18- Hình 1.2: Lá tràm trà ở Mộc Hóa - Long An (Melaleuca alternifolia ) Hình 1.3: Tuyến dầu trên lá tràm trà (ảnh của A. Cây tràm trà Ở Úc, tràm trà phân bố chủ yếu ở các vùng ven biển phía Bắc New South Wales (NSW) và ở phía Nam Queensland [18].

Chúng có khả năng thích nghi rất rộng nhƣ những vùng đất có độ pH = 4,5 - 5,5 (đo trong nƣớc) hay loại đất trong các kênh rạch và các khu vực nằm thấp ở phía Bắc NSW thƣờng là những vùng -19- đầm lầy thì M. alternifolia thích nghi tốt (Colton và Murtagh, 1990) cũng nhƣ những vùng đất mùn cát, đất sét nặng đến đất sét mùn (Small, 1981).4: Thu hoạch tràm trà (ảnh của R.Colton) Ở Việt Nam, M. alternifolia đƣợc du nhập vào nƣớc ta vào năm 1986 còn đƣợc gọi là tràm trà, tràm lá kim, tràm dầu… 1. Sự phân bố Tràm trà lúc mới du nhập đƣợc trồng tại một số tỉnh nhƣ: Hà Nội, Hà Tây, Quảng Bình, Phú Yên… nhƣng trồng với số lƣợng ít.

Đến năm 1995, bác sĩ Nguyễn Hoàng Tâm kết hợp với Úc đã trồng với quy mô lớn hơn tại xã Lộc Thành – Huyện Lộc Ninh – Tỉnh Bình Phƣớc, bƣớc đầu khai thác tinh dầu với lƣợng lớn và xuất khẩu. [10, 15, 17] Hiện nay, tràm trà đƣợc trồng tại các vùng ngập nƣớc nhƣ Đồng Tháp Mƣời, vùng khô hạn nhƣ Đông Nam Bộ, vùng khô hạn nhƣng có nƣớc tƣới nhƣ Tây Ninh. Điều này chứng tỏ, tràm trà có khả năng thích nghi rất rộng. Và đặc biệt, hàm lƣợng tinh dầu trong lá cao từ 1,72 – 2,00%, chất lƣợng tinh dầu chứa terpinen-4-ol cao 40,00% – 46,60 % và chứa ít cineol (5,05%).

Sự tăng trưởng Sau khi trồng đƣợc một năm tuổi, tốc độ tăng trƣởng chiều cao của cây đƣợc trồng từ cành chiết nhanh hơn cây đƣợc trồng từ hạt. Từ năm thứ hai trở đi thì cả hai -20- loại có sự tăng trƣởng tƣơng đƣơng nhau cả về chiều cao và đƣờng kính tán. Sau 3 năm, cả hai loại cây trồng giảm tốc độ tăng trƣởng về chiều cao.[15] Các yếu tố ảnh hƣởng đến sự tăng trƣởng Các tháng trong năm sẽ ảnh hƣởng đến sự sinh trƣởng của cây nhƣ theo nghiên cứu về sự sinh trƣởng của cây đƣợc trồng từ phƣơng pháp chiết năm 1996 thì vào những tháng trong mùa xuân và hè (tháng 1 - 6) thì cây sinh trƣởng mạnh hơn vào những tháng mùa thu và đông. [10, 15] Ảnh hƣởng thu hái trong năm tới năng suất cành mang lá: hàng năm nên thu hái hai lần vào tháng 1 - 2 và tháng 7 - 8 là hợp lý nhất.

Thu hái Cây tràm trà sau khi trồng đƣợc 6 tháng tuổi có thể thu hoạch lấy tinh dầu. Nhƣng hàm lƣợng tinh dầu ổn định và nhiều khi cây đƣợc một năm tuổi. [10, 15] Theo số liệu nghiên cứu về tràm trà [10], thu hoạch lá 2 lần/năm, năng suất lá 1 lần cắt 3 - 4 kg/cây, tƣơng đƣơng 6 - 10 tấn/ha. Từ năm thứ 4 trở đi, thu hoạch tinh dầu đạt 150 - 200 kg/ha.

Chất lƣợng tinh dầu tràm trà ở Việt Nam chứa 36,00 – 47,00% terpinen-4-ol. Nếu cây trồng từ hạt nên thu hoạch sau 3 năm trồng. Nếu trồng bằng cành chiết thì có thể thu hoạch sau 2 năm trồng. Giới thiệu tinh dầu tràm trà 1.

Khái niệm tinh dầu Là một hỗn hợp nhiều hợp chất dễ bay hơi, có mùi đặc trƣng tùy thuộc vào nguồn gốc nguyên liệu cung cấp tinh dầu. Tính chất vật lý tinh dầu tràm trà Tinh dầu tràm trà là chất lỏng trong suốt không màu hoặc vàng nhạt, linh động, mùi đặc biệt, vị đắng chát, ít kích ứng da, ít tan trong nƣớc nhƣng tan nhiều trong dung môi không phân cực.1: Các thông số vật lý và hóa học của TTO Các hằng số vật lý Các chỉ số hóa học - Tỷ trọng ở 20oC: 0,9074 - Chỉ số acid: 2,35 - Khối lƣợng riêng ở 20oC: 0,9059 g/ml - Chỉ số xà phòng hóa: 24,27 - Chỉ số khúc xạ ở 20oC: 1,4810 - Chỉ số ester: 21,92 - Góc quay cực riêng ở 25oC: 8,93 - Chỉ số acetyl: 24,06 1. Thành phần hóa học TTO chủ yếu đƣợc chiết xuất bằng chƣng cất hơi nƣớc từ lá M. alternifolia bao gồm hơn 50 hợp chất, chủ yếu là monoterpenes, sesquiterpenes, và các dẫn xuất của rƣợu, trong đó thành phần chính bao gồm terpinen-4-ol; 1,8-cineole; γ- terpinene; α-terpinene; α-terpineol; α-terpinolene,… [1, 2, 17, 20, 21, 22, 27].

Tiêu chuẩn quốc tế ISO 4730 yêu cầu TTO thƣơng mại có hàm lƣợng terpinen-4-ol tối thiểu là 30,00% và 1,8-cineole tối đa 15,00% .2: Thành phần hóa học tinh dầu tràm trà theo tiêu chuẩn ISO 4730 (2004) Thành phần % min % max α - pinene 1,00 6,00 sabinene 0,20 3,50 α - terpinene 5,00 13,00 limomene 0,90 4,00 p-cymene 0,50 12,00 1,8-cineole 0,50 15,00 γ -terpinene 10,00 28,00 terpinolene 1,50 28,00 α – terpineol 1,50 8,00 terpinen-4-ol 30,00 57,90 aromadendrene 1,10 7,00 δ-cadinene 0,80 8,00 globulol 0,20 0,40 viridifloral 0,20 0,30 Giới thiệu một số thành phần chính trong TTO [α-pinene] – Công thức phân tử: C10H16 (M = 136,23). – IUPAC: 2,6,6-trimethylbicyclo-[3,1,1]-hept-2-ene – Chất lỏng không màu, mùi dầu thông. – Tỉ trọng: 0,858 g/ml ở 20oC. – Nhiệt độ đông đặc: -64oC.

– Nhiệt độ sôi: T760 = 155oC. -23- – Chỉ số khúc xạ: n20D = 1,4664. – Tan rất ít trong nƣớc. [β-myrcene] – IUPAC: 7-Methyl-3-methylene-1 ,6-octadiene – Công thức phân tử: C10H16 (M = 136,23 g/mol) – Chất lỏng không màu, có mùi dễ chịu – Tỉ trọng: d204 = 0,768 g/ml.

– Nhiệt độ sôi: 166 - 168oC. – Chỉ số khúc xạ: n20D = 1,466 – 1,471. – Công thức phân tử: C10H16 (M =136,23). – Chất lỏng không màu, mùi chanh nhẹ.

– Tỉ trọng: d204 = 0,8375 g/ml. – Nhiệt độ sôi: 173,5 - 174,8oC. – Chỉ số khúc xạ: n20D = 1,4765. – IUPAC: 1-methyl-4-(1-methylethyl)benzene.

– Nhiệt độ đông đặc: -68oC. – Nhiệt độ sôi: T760 = 176 - 178oC. – Tỉ trọng: d204 = 0,8583 g/ml. – Không tan trong nƣớc, tan trong ethanol và ether.

– Hoạt tính sinh học: kháng khuẩn, kháng virus. – IUPAC: 1-Methyl-4-prop-1-en-2-yl-cyclohexene. – Chất lỏng không màu, mùi cam. – Tỉ trọng: d204= 0,8411 g/ml.

– Nhiệt độ đông đặc: -92,5oC. – Nhiệt độ sôi: T760 = 176oC. – IUPAC: 1,3,3-trimethyl-2-oxabicyclo[2,2,2]octane – Chất lỏng không màu. – Nhiệt độ sôi: T760= 176 - 177oC.

– Nhiệt độ đông đặc: 1,5oC. – Chỉ số khúc xạ: 1,448. – Công thức phân tử: C10H16 (M = 136,23 ). – Chất lỏng không màu.

– Tỉ trọng: d204 = 0,853 g/ml. – Nhiệt độ đông đặc: 1 - 1,5oC. – Nhiệt độ sôi: 183oC. – Chỉ số khúc xạ: n20D = 1,448.

– Hoạt tính sinh học: kháng khuẩn. -25- – IUPAC: 1-methyl-4-isopropyliden-1-cyclohexen. – Chất lỏng không màu, mùi gần giống mùi lilac nhẹ. – Tỉ trọng: d204 = 0,8628 g/ml.

– Nhiệt độ sôi: 185 - 187oC. – Chỉ số khúc xạ: n20D = 1,4809. – IUPAC: 1-metyl-4-isopropyl-1-cyclohexen-4-ol. – Chất lỏng không màu.

– Nhiệt độ sôi: T760= 209 - 212oC. – Chỉ số khúc xạ: n20D= 1,4765.