Thạc Sĩ Khảo sát tinh dầu hồ tiêu (Piper nigrum Linn.)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC
Tp. Hồ Chí Minh, Năm 2012

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT . v
DANH MỤC HÌNH, SƠ ĐỒ, ĐỒ THỊ . vi
DANH MỤC BẢNG viii
LỜI MỞ ĐẦU . 1

Phần 1 . 2
TỔNG QUAN . 2

1.1 GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ GIỐNG Piper . 3
1.1.1 Mô tả thực vật . 3
1.1.2 Nguồn gốc, phân bố và phân loại 3
1.2 GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ CÂY HỒ TIÊU 5
1.2.1 Phân loại . 5
1.2.2 Mô tả thực vật . 6
1.2.3 Nguồn gốc và phân bố . 6
1.2.4 Đặc điểm sinh thái, sinh trưởng và phát triển 6
1.2.5 Nhân giống và gây trồng . 7
1.2.6 Thu hái và năng suất . 9
1.2.7 Công dụng của hồ tiêu . 10
1.3 TINH DẦU HỒ TIÊU . 13
1.4 NHỮNG NGHIÊN CỨU VỀ TINH DẦU HỒ TIÊU . 13
1.4.1 Tinh dầu lá hồ tiêu 14
1.4.1.1 Hàm lượng tinh dầu 14
1.4.1.2 Tính chất hóa lý . 14
1.4.1.3 Thành phần hóa học . 15
1.4.1.4 Hoạt tính sinh học 19
1.4.2 Tinh dầu quả hồ tiêu 19
1.4.2.1 Hàm lượng tinh dầu 19
1.4.2.2 Tính chất hóa lý . 20
1.4.2.3 Thành phần hóa học . 23
1.4.2.4 Hoạt tính sinh học 37


Phần 2 . 39
NGHIÊN CỨU 39

2.1 THU HÁI VÀ XỬ LÝ MẪU . 40
2.2 GIẢI PHẪU HỌC TUYẾN TINH DẦU 40
2.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP LY TRÍCH TINH DẦU 41
2.3.1 Lá hồ tiêu 42
2.3.1.1 Phương pháp CHHD 42
2.3.1.2 Phương pháp MIHD 43
2.3.1.3 So sánh giữa hai phương pháp ly trích 45
2.3.2 Quả hồ tiêu . 46
2.3.2.1 Phương pháp CHHD 46
2.3.2.2 Phương pháp MIHD 47
2.3.2.3 So sánh giữa hai phương pháp ly trích 49
2.3.3 So sánh sự ly trích tinh dầu 2 bộ phận: lá, quả . 51
2.4 KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG 51
2.4.1 Thời gian lưu trữ của lá hồ tiêu . 52
2.4.2 Xử lý nguyên liệu 53
2.5 SO SÁNH HÀM LƯỢNG TINH DẦU HỒ TIÊU CỦA LUẬN VĂN VỚI CÁC NGHIÊN CỨU TRƯỚC . 55
2.6 XÁC ĐỊNH CHỈ SỐ VẬT LÝ – HÓA HỌC 56
2.6.1 Chỉ số vật lý 56
2.6.1.1 Tỷ trọng . 56
2.6.1.2 Chỉ số khúc xạ 56
2.6.1.3 Góc quay cực . 57
2.6.2 Chỉ số hóa học 57
2.6.2.1 Chỉ số acid . 57
2.6.2.2 Chỉ số savon hóa 58
2.6.2.3 Chỉ số ester 58
2.6.3. So sánh chỉ số vật lý của tinh dầu luận văn với các nghiên cứu trước . 59
2.6.4. So sánh chỉ số hóa học của tinh dầu luận văn với các nghiên cứu trước 59

2.7.1 Thành phần hóa học của tinh dầu lá hồ tiêu . 60
2.7.2 Thành phần hóa học của tinh dầu quả hồ tiêu 63
2.7.3. So sánh thành phần hóa học của tinh dầu luận văn với các nghiên cứu
trước 66
2.8 THỬ NGHIỆM HOẠT TÍNH KHÁNG KHUẨN 67
2.8.1. Hoạt tính kháng khuẩn của tinh dầu lá hồ tiêu 68
2.8.2. Hoạt tính kháng khuẩn của tinh dầu quả hồ tiêu . 69
2.8.3. So sánh hoạt tính kháng khuẩn của tinh dầu hồ tiêu . 70

Phần 3 . 71
THỰC NGHIỆM . 71

3.1 NGUYÊN LIỆU 72
3.2 GIẢI PHẪU HỌC 72
3.2.1 Dụng cụ, thiết bị, hóa chất . 72
3.2.2 Thực hành . 72
3.3 KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG 72
3.3.1 Thời gian lưu trữ . 72
3.3.2 Xử lý nguyên liệu 73
3.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP LY TRÍCH 73
3.4.1 Phương pháp CHHD . 74
3.4.2 Phương pháp MIHD 75
3.5 CÁC CHỈ SỐ VẬT LÝ 75
3.5.1 Tỷ trọng 75
3.5.1.1 Lý thuyết 75
3.5.1.2 Thực hành 76
3.5.2 Chỉ số khúc xạ 77
3.5.2.1 Lý thuyết 77
3.5.2.2 Thực hành 78
3.5.3 Góc quay cực 79
3.5.3.1 Lý thuyết 79

3.6.1 Chỉ số acid 81
3.6.2 Chỉ số savon hóa 82
3.6.3 Chỉ số ester . 83
3.7 PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN HÓA HỌC TINH DẦU 83
3.7.1. Phân tích GC/FID 83
3.7.2. Phân tích GC/MSD 84
3.8 THỬ NGHIỆM HOẠT TÍNH KHÁNG KHUẨN 85

Phần 4 . 87
KẾT LUẬN . 87

TÀI LIỆU THAM KHẢO . 90
DANH MỤC PHỤ LỤC 94
CÔNG TRÌNH TÁC GIẢ


DANH MỤC HÌNH, SƠ ĐỒ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1. Cây hồ tiêu Piper nigrum Linn. . 5
Hình 1.2. Lá hồ tiêu và quả hồ tiêu xanh . 13
Hình 2.1. Tế bào tiết tinh dầu ở lá (x40) 40
Hình 2.2. Tế bào tiết tinh dầu ở lá (x400) 40
Hình 2.3. Tế bào tiết tinh dầu ở quả (x200) . 41
Hình 2.4. Tế bào tiết tinh dầu ở quả (x500) . 41
Sơ đồ. Quy trình ly trích tinh dầu theo phương pháp chưng cất hơi nước 42
Đồ thị 2.1. Khối lượng tinh dầu lá hồ tiêu theo thời gian, phương pháp CHHD . 43
Đồ thị 2.2. Khối lượng tinh dầu lá hồ tiêu theo thời gian, phương pháp MIHD
(có nước) . 44
Đồ thị 2.3. Khối lượng tinh dầu lá hồ tiêu theo thời gian, phương pháp MIHD (không nước) 45
Đồ thị 2.4. So sánh hàm lượng và thời gian ly trích tinh dầu lá hồ tiêu của 2
phương pháp 46
Đồ thị 2.5. Khối lượng tinh dầu quả hồ tiêu theo thời gian, phương pháp
CHHD . 47
Đồ thị 2.6. Khối lượng tinh dầu quả hồ tiêu theo thời gian, phương pháp
MIHD (có nước) 48
Đồ thị 2.7. Khối lượng tinh dầu qủa hồ tiêu theo thời gian, phương pháp
MIHD (không nước) 49
Đồ thị 2.8. So sánh hàm lượng và thời gian ly trích tinh dầu quả hồ tiêu của 2
phương pháp 50
Đồ thị 2.9. So sánh sự ly trích tinh dầu lá và quả hồ tiêu . 51
Đồ thị 2.10. Khối lượng tinh dầu lá hồ tiêu theo thời gian lưu trữ 52

Đồ thị 2.11. Khối lượng tinh dầu lá hồ tiêu không xay và xay nhuyễn theo
thời gian ly trích 53
Đồ thị 2.12. Khối lượng tinh dầu quả hồ tiêu không xay và xay nhuyễn theo
thời gian ly trích 54
Hình 3.1. Bộ Clevenger 73
Hình 3.2. Máy cô quay 73
Hình 3.3. Lò vi sóng gia dụng cải tiến . 74
Hình 3.5. Khúc xạ kế 78
Hình 3.6. Triền quang kế 80
Hình 3.7. Sắc ký khí ghép khối phổ . 84

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Một số loài thuộc họ Hồ Tiêu trên thế giới . 4
Bảng 1.2. Lịch sử khám phá và gây trồng họ Hồ Tiêu . 4
Bảng 1.3. Tên hồ tiêu ở các nước 5
Bảng 1.4. Sản phẩm hồ tiêu . 9
Bảng 1.5. Thành phần tinh dầu lá hồ tiêu ở Neyyar Dam (Ấn Độ) . 15
Bảng 1.6. Thành phần tinh dầu lá hồ tiêu ở các tỉnh Đồng Nai, Kiên Giang,
Bình Dương, Cần Thơ khi tách bằng phương pháp CHHD 16
Bảng 1.7. Thành phần tinh dầu lá hồ tiêu ở các tỉnh Đồng Nai, Kiên Giang,
Bình Dương, Cần Thơ khi tách bằng phương pháp MIHD . 17
Bảng 1.8. Thành phần tinh dầu lá hồ tiêu ở Camerun 18
Bảng 1.9. Thành phần tinh dầu lá hồ tiêu ở Vellayani (Ấn Độ) . 18
Bảng 1.10. Kết quả kháng vi sinh vật của tinh dầu lá hồ tiêu . 19
Bảng 1.11. Tinh dầu hồ tiêu đen Buôn Ma Thuột 20
Bảng 1.12. Tính chất hóa lý tinh dầu quả hồ tiêu ở Pháp . 22
Bảng 1.13. Tính chất hóa lý tinh dầu hồ tiêu đen ở Việt Nam 23
Bảng 1.14. Thành phần tinh dầu hồ tiêu đen được trồng nhiều nơi ở Ấn Độ 25
Bảng 1.15. Thành phần tinh dầu hồ tiêu đen ở Ấn Độ . 25
Bảng 1.16. Thành phần tinh dầu hồ tiêu ở Sri Lanka theo thời gian thu hoạch . 26
Bảng 1.17. Thành phần hidrocarbon trong tinh dầu hồ tiêu đen ở Ấn Độ 26
Bảng 1.18. Thành phần hợp chất có oxigen trong tinh dầu hồ tiêu đen ở Ấn Độ . 27
Bảng 1.19. Thành phần tinh dầu hồ tiêu xanh và hồ tiêu đen ở Sri Lanka 27
Bảng 1.20. Thành phần tinh dầu hồ tiêu đen ở Buôn Ma Thuột, Việt Nam . 28

Bảng 1.21. Thành phần tinh dầu hồ tiêu đen ở São Tomé và Príncipe . 28
Bảng 1.22. Thành phần tinh dầu hồ tiêu xanh ở Tân Kỳ 29
Bảng 1.23. Thành phần tinh dầu hồ tiêu xanh ở Đô Lương 29
Bảng 1.24. Thành phần tinh dầu hồ tiêu đen giữa 2 phương pháp SD và scCO2 30
Bảng 1.25. Thành phần tinh dầu hồ tiêu đen ở Gia Lai, Việt Nam . 31
Bảng 1.26. Thành phần tinh dầu hồ tiêu đen ở Thổ Nhĩ Kỳ . 32
Bảng 1.27. Thành phần tinh dầu hồ tiêu trắng ở Camerun . 34
Bảng 1.28. Thành phần tinh dầu quả hồ tiêu ở Vellayani (Ấn Độ) . 34
Bảng 1.29. Thành phần tinh dầu hồ tiêu đen ở Cần Thơ (Việt Nam) . 36
Bảng 1.30. Kết quả kháng khuẩn của tinh dầu hồ tiêu đen ở Thái Lan . 37
Bảng 1.31. Kết quả kháng vi sinh vật của tinh dầu quả hồ tiêu ở Vellayani (Ấn Độ) . 38
Bảng 1.32. Kết quả kháng vi sinh vật của tinh dầu hồ tiêu trắng (Ấn Độ) . 38
Bảng 1.33. Kết quả kháng vi sinh vật của tinh dầu hồ tiêu đen ở Việt Nam . 38
Bảng 2.1. Khối lượng tinh dầu lá hồ tiêu theo thời gian, phương pháp CHHD 43
Bảng 2.2. Khối lượng tinh dầu lá hồ tiêu theo thời gian, phương pháp MIHD
(có nước) . 43
Bảng 2.3. Khối lượng tinh dầu lá hồ tiêu theo thời gian, phương pháp MIHD (không nước) . 44
Bảng 2.4. So sánh hàm lượng và thời gian ly trích tinh dầu lá hồ tiêu của 2
phương pháp 45
Bảng 2.5. Khối lượng tinh dầu quả hồ tiêu theo thời gian, phương pháp CHHD . 47

Bảng 2.6. Khối lượng tinh dầu quả hồ tiêu theo thời gian, phương pháp
MIHD (có nước) 47
Bảng 2.7. Khối lượng tinh dầu quả hồ tiêu theo thời gian, phương pháp
MIHD (không nước) 48
Bảng 2.8. So sánh hàm lượng và thời gian ly trích tinh dầu quả hồ tiêu của 2
phương pháp 49
Bảng 2.9. So sánh sự ly trích tinh dầu lá và quả hồ tiêu . 51
Bảng 2.10. Khối lượng tinh dầu lá hồ tiêu theo thời gian lưu trữ . 52
Bảng 2.11. Khối lượng tinh dầu lá hồ tiêu không xay và xay nhuyễn theo thời gian ly trích 53
Bảng 2.12. Khối lượng tinh dầu quả hồ tiêu không xay và xay nhuyễn theo
thời gian ly trích 54
Bảng 2.13. So sánh hàm lượng tinh dầu lá hồ tiêu của luận văn với các nghiên
cứu trước (phương pháp CHHD) . 55
Bảng 2.14. So sánh hàm lượng tinh dầu quả hồ tiêu của luận văn với các nghiên cứu trước (phương pháp CHHD) 55
Bảng 2.15. Tỉ trọng của tinh dầu lá và quả hồ tiêu . 56
Bảng 2.16. Chỉ số khúc xạ của tinh dầu lá và quả hồ tiêu 57
Bảng 2.17. Góc quay cực của tinh dầu lá và quả hồ tiêu 57
Bảng 2.18. Chỉ số acid của tinh dầu lá và quả hồ tiêu 58
Bảng 2.19. Chỉ số savon hóa của tinh dầu lá và quả hồ tiêu . 58
Bảng 2.20. Chỉ số ester của tinh dầu lá và quả hồ tiêu . 58
Bảng 2.21. So sánh chỉ số vật lý tinh dầu lá và quả hồ tiêu của luận văn với
các nghiên cứu trước (phương pháp CHHD) 59
Bảng 2.22. So sánh chỉ số hóa học tinh dầu lá và quả hồ tiêu của luận văn với
các nghiên cứu trước (phương pháp CHHD) 59

Bảng 2.23. Thành phần hóa học tinh dầu lá hồ tiêu, phương pháp CHHD . 60
Bảng 2.24. Thành phần hóa học tinh dầu lá hồ tiêu, phương pháp MIHD 61
Bảng 2.25. So sánh một số cấu phần chính tinh dầu lá hồ tiêu giữa 2 phương pháp . 62
Bảng 2.26. Thành phần hóa học tinh dầu quả hồ tiêu, phương pháp CHHD 63
Bảng 2.27. Thành phần hóa học tinh dầu quả hồ tiêu, phương pháp MIHD . 64
Bảng 2.28. So sánh một số cấu phần chính tinh dầu quả hồ tiêu giữa 2 phương pháp . 65
Bảng 2.29. So sánh một số cấu phần chính tinh dầu lá hồ tiêu của luận văn
với các nghiên cứu trước (phương pháp CHHD) 66
Bảng 2.30. So sánh một số cấu phần chính tinh dầu quả hồ tiêu của luận văn
với các nghiên cứu trước (phương pháp CHHD) 66
Bảng 2.31. Kết quả kháng khuẩn của tinh dầu lá hồ tiêu . 68
Bảng 2.32. Kết quả kháng khuẩn của tinh dầu quả hồ tiêu . 69
Bảng 2.33. So sánh đường kính vòng vô khuẩn của tinh dầu nguyên chất . 70
Bảng 2.34. So sánh hoạt tính kháng khuẩn tinh dầu quả hồ tiêu của luận văn
với tài liệu tham khảo (phương pháp CHHD) 70
Bảng 3.1. Tỉ trọng của tinh dầu hồ tiêu 77
Bảng 3.2. Chỉ số khúc xạ của tinh dầu hồ tiêu . 78
Bảng 3.3. Góc quay cực của tinh dầu hồ tiêu . 80
Bảng 3.4. Chỉ số acid của tinh dầu hồ tiêu . 82
Bảng 3.5. Chỉ số savon hóa của tinh dầu hồ tiêu 83



DANH MỤC PHỤ LỤC


Phụ lục 1. Kết quả thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn
Phụ lục 2. Sắc ký đồ GC/MSD của tinh dầu lá hồ tiêu, phương pháp CHHD.
Phụ lục 3. Sắc ký đồ GC/FID của tinh dầu lá hồ tiêu, phương pháp CHHD.
Phụ lục 4. Sắc ký đồ GC/MSD của tinh dầu lá hồ tiêu, phương pháp MIHD.
Phụ lục 5. Sắc ký đồ GC/FID của tinh dầu lá hồ tiêu, phương pháp MIHD.
Phụ lục 6. Sắc ký đồ GC/MSD của tinh dầu hồ tiêu xanh, phương pháp CHHD.
Phụ lục 7. Sắc ký đồ GC/FID của tinh dầu hồ tiêu xanh, phương pháp CHHD.
Phụ lục 8. Sắc ký đồ GC/MSD của tinh dầu hồ tiêu xanh, phương pháp MIHD
Phụ lục 9. Sắc ký đồ GC/FID của tinh dầu hồ tiêu xanh, phương pháp MIHD




LỜI MỞ ĐẦU


Trên thế giới, cây cỏ là nguồn nguyên liệu giúp ích rất nhiều trong cuộc sống của chúng ta. Không những chúng được sử dụng để làm thực phẩm, gia vị mà chúng còn được nghiên cứu các ứng dụng quan trọng trong các lĩnh vực như dược phẩm, mỹ phẩm

Tài nguyên thiên nhiên Việt Nam phong phú và hệ thực vật đa dạng là nguồn nguyên liệu dồi dào đóng góp cho sự phát triển của xã hội và cho các ngành khác. Trong đó có ngành công nghệ thực phẩm, hương liệu - hóa mỹ phẩm, dược phẩm, và tinh dầu là nguồn nguyên liệu không thể thiếu để phát triển và mở rộng các ngành trên.

Hiện nay trên thế giới, ngành tinh dầu có thể nói được chú trọng và phát triển mạnh mẽ. Việt Nam tuy phát triển nhưng vẫn chưa tận dụng hết nguồn tài nguyên thực vật phong phú mà thiên nhiên ban tặng. Ngày nay, cùng với sự phát triển của các ngành hương liệu, mỹ phẩm, dược phẩm dùng các chất tổng hợp thì tinh dầu trích từ cây cỏ là nguồn hương liệu quý cho các ngành hương liệu, mỹ phẩm ngoài ra, tinh dầu còn có hoạt tính sinh học nên giúp chúng ta chữa nhiều bệnh một cách trực tiếp hoặc gián tiếp.

Hồ tiêu (Piper) là một giống lớn có nhiều loài cây chứa tinh dầu, trong đó hồ tiêu (Piper nigrum Linn.) là loài có giá trị kinh tế lớn nhất được dùng làm gia vị, làm chất kích thích và làm thuốc trong y học dân gian. Từ trước đến nay, người ta chỉ trồng hồ tiêu để lấy quả và hạt, còn lá thì không sử dụng đến. Để đóng góp một phần nhỏ vào sự phát triển của ngành tinh dầu Việt Nam, chúng tôi đã chọn đề tài “Khảo sát tinh dầu hồ tiêu Piper nigrum Linn.” cho nghiên cứu của mình.