Nội dung

1 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA -------  ------- Nghiên cứu chiết tách và xác định thành phần hóa học trong hạt tiêu đen (Piper nigrum L.) ở huyện Đăk Đoa, tỉnh Gia Lai KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Ngành cử nhân hóa dược SVTH: Nguyễn Thị Triên Ly Lớp: 08CHD GVHD: ThS. Đỗ Thị Thúy Vân. 2 MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Ngày nay việc nghiên cứu, sàng lọc các hợp chất thiên nhiên có tác dụng dược lý đang là hướng đi được nhiều nhà khoa học trong và ngoài nước quan tâm. Từ đó có định hướng cho việc chiết xuất để tìm ra các loại thuốc mới trong việc điều trị bệnh. Chính vì vậy việc nghiên cứu thành phần hóa học từ những cây cỏ thiên nhiên có một ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao. Hồ tiêu là cây thương mại được trồng ở nhiều nước nhiệt đới. Ở Việt Nam, cây được trồng nhiều ở các tỉnh miền Trung, Tây Nguyên và Nam Bộ. Trong đó hạt tiêu đen là loại gia vị phổ biến, đóng vai trò quan trọng trong lịch sử và được đánh giá cao. Từ lâu nhân dân ta đã sử dụng hạt tiêu đen để chữa một số bệnh như lợi tiểu, giảm đầy hơi trong đường ruột, cải thiện tiêu hóa, … Trong y học cổ đại của Ấn Độ, hạt tiêu đen được tất cả các trường phái y học từ Ayurveda, Siddha đến Unani sử dụng làm thuốc chữa nhiều bệnh như hen suyễn, đau nhức, đau họng, trĩ, rối loạn đường tiết niệu, tả, sốt định kỳ, khó tiêu, … Và hiện nay, theo nhiều công trình nghiên cứu cho thấy, hạt tiêu đen có thể làm giảm đau, giảm viêm, chữa viêm khớp, chống bệnh cao huyết áp, tiểu đường, bệnh tim mạch và đặc biệt điều trị bệnh bạch biến và ung thư vú. Thành phần hóa học của hạt tiêu đen có chứa một số alkaloid như piperine (59%), piperidine, piperettine và piperanine, chavixin, tinh dầu dễ bay hơi (1-2,5%), chất hăng nhựa (6,0%), và tinh bột (khoảng 30%). Năm 1821, vị cay của hạt tiêu đen đã được tìm thấy là do piperine. Nước ta có diện tích gieo trồng hồ tiêu lớn, ước tính đạt khoảng 52.000 ha vào năm 2003, sản lượng xuất khuẩu hạt tiêu đen hàng năm khoảng 85.000 tấn, rất thuận lợi trong việc đảm bảo nguồn nguyên liệu. Nhưng do còn nhiều hạn chế về trình độ khoa học nên cho đến nay nước ta chưa có nhiều công trình nghiên cứu về thành phần, tính chất, khả năng ứng dụng, công nghệ khai thác các hợp chất hoá học có trong hạt tiêu đen. Vì vậy, tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu chiết tách và xác định thành phần hóa học trong hạt tiêu đen (Piper nigrum L.) ở huyện Đăk Đoa, tỉnh Gia Lai” nhằm xây dựng qui trình chiết tách, từ đó xác định thành phần các 3 hợp chất trong hạt tiêu đen để đóng góp một phần nhỏ trong việc đánh giá tài nguyên thiên nhiên và sử dụng chúng một cách có hiệu quả, khoa học hơn. 2. Mục tiêu của đề tài - Nghiên cứu quy trình chiết tách các hợp chất hóa học có trong hạt tiêu đen. - Xác định thành phần hóa học, công thức cấu tạo của các hợp chất có trong hạt tiêu đen. 3. Đ i t ng, phạm vi nghiên cứu - Đối tượng: Hạt tiêu đen ở huyện Đăk Đoa, tỉnh Gia Lai - Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu quy trình chiết tách, xác định thành phần và cấu trúc một số hợp chất trong hạt tiêu đen. 4. Ph ng pháp nghiên cứu 4.1. Nghiên cứu lý thuyết: Tổng quan tài liệu, các tư liệu, sách báo trong và ngoài nước kết hợp tìm hiểu thực tế về đặc điểm hình thái thực vật, thành phần hoá học, công dụng của hạt tiêu đen. 4.2. Nghiên cứu thực nghiệm - Phương pháp lấy mẫu, thu gom và xử lý mẫu - Phương pháp phân tích trọng lượng: xác định độ ẩm, hàm lượng tro - Phương pháp phân hủy mẫu phân tích: tro hóa mẫu - Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS: xác định hàm lượng kim loại nặng - Phương pháp chiết Soxhlet - Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS: khảo sát các điều kiện chiết tối ưu - Phương pháp định tính alkaloid - Phương pháp sắc kí khí ghép khối phổ GC-MS: xác định thành phần hóa học của hạt tiêu đen - Phương pháp thử hoạt tính sinh học. 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài - Ý nghĩa khoa học: Cung cấp các thông tin khoa học về các chỉ tiêu hóa lý, thành phần hóa học và cấu tạo của một số hợp chất có trong hạt tiêu đen. 4 - Ý nghĩa thực tiễn: Giải thích một cách khoa học các kinh nghiệm dân gian, thuận tiện cho việc nghiên cứu, ứng dụng vào ngành công nghiệp dược phẩm 6. B cục của khóa luận Khóa luận gồm 44 trang trong đó có 10 bảng và 27 hình. Phần mở đầu (3 trang), kết luận và kiến nghị (1 trang), tài liệu tham khảo (2 trang). Nội dung của đề tài chia làm 3 chương: Chương 1- Tổng quan tài liệu (15 trang) Chương 2- Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu (12 trang) Chương 3- Kết quả và bàn luận (11 trang) 5 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. S l c về họ Hồ tiêu [17], [18] Họ Hồ tiêu (Piperaceae) là một họ thực vật có hoa chứa trên 3610 loài được nhóm thành 9 chi: Macropiper, Peperomia, Piper, Sarcohachis, Trianaeopiper, Zippelia, Lepianthes, Potomorphe, Ottonia. Họ này gồm các loại cây thân gỗ nhỏ, cây bụi hay dây leo được phân bố rộng khắp ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới. Đặc điểm chung của họ là lá có vị cay nồng, hoa nhiều nhưng không có lá đài và cánh hoa. Chi Hồ tiêu (Piper) là một chi quan trọng về kinh tế cũng như sinh thái học của họ Hồ tiêu, gồm có 1000-2000 loài. Sự đa dạng của chi này thích hợp cho sự nghiên cứu lịch sử tự nhiên, hóa học các sản phẩm tự nhiên, sinh học tiến hóa, sinh thái cộng đồng. Có thể kể đến một số loài như: Piper lolot C. DC. (Lá lốt), Piper nigrum L. (Hồ tiêu), Piper longum (Hồ tiêu dài), Piper belte (Trầu không), … (Hình 1.1) Piper lolot C. DC. Piper longum Piper belte Hình 1.1. Một số loài trong chi Hồ Tiêu 1.2. Giới thiệu về cây hồ tiêu [3], [5], [7], [16], [17], [19], [20] 1.2.1. Tên gọi Tên thường gọi : Hồ tiêu (Hình 1.2) Tên khác : Cổ nguyệt, Hắc cổ nguyệt, Hắc xuyên, Mạy lòi (Tày) Tên nước ngoài : Black pepper (Anh), Poivrier commun (Pháp) Tên khoa học : Piper Nigrum L. 6 1.2.2. Phân loại khoa học Giới : Plantae Ngành : Magnoliophyta Lớp : Magnoliopsida Phân lớp : Magnoliidae Bộ : Piperales Họ : Piperaceae Chi : Piper Loài : Piper Nigrum L. 1.2.3. Đặc tính sinh thái Hình 1.2. Cây hồ tiêu 1.2.3.1. Nguồn gốc Hồ tiêu có nguồn gốc ở vùng Tây Ghats, Kerala, Ấn Độ, nơi có nhiều giống tiêu hoang dại, mọc rất lâu đời. Hồ tiêu đã được tìm thấy cách đây hơn 4000 năm và được trồng từ 1000 năm trước Công nguyên. Sau đó, tiêu được người Hindu mang tới Java (Indonesia) vào khoảng 600 năm sau công nguyên. Cuối thế kỷ 12, tiêu có mặt ở Malaysia. Đến thế kỷ 18, tiêu được canh tác ở Srilanka và Campuchia. Vào đầu thế kỷ 20, tiêu được trồng nhiều ở các nước nhiệt đới như Châu Phi với Mandagasca, Nigieria, Congo và Châu Mỹ với Brazil, Mexico, … Tiêu du nhập vào Đông Dương từ thế kỷ 17 nhưng mãi đến thế kỷ 18 mới bắt đầu phát triển mạnh khi một số người Trung Hoa di dân vào Campuchia ở vùng dọc bờ biển vịnh Thái Lan như Konpong, Trach, Kep, Kampot. Tiêu vào Đồng bằng Sông Cửu Long qua ngõ Hà Tiên của tỉnh Kiên Giang, rồi sau đó lan dần đến các tỉnh khác ở miền Trung như Thừa Thiên – Huế, Quảng Trị, … 1.2.3.2. Phân bố Cây hồ tiêu được trồng ở nhiều nước nhiệt đới như Thái Lan, Malaysia, Indonesia, Ấn Độ, Campuchia. Ở nước ta, cây được trồng từ lâu, chủ yếu ở các tỉnh miền Đông Nam Bộ, nhiều nhất là ở Phú Quốc, Hà Tiên, Kiên Giang, Bà Rịa Vũng Tàu, ở các vùng đất bazan như Tây Nguyên, và còn được trồng ra tới Quảng Trị, Nghệ An, Hà Tĩnh nhưng diện tích ít hơn. Theo Phan Hữu Trinh (1988), cây tiêu được đưa vào canh tác tương đối quy mô ở vùng Hà Tiên vào đầu thế kỷ thứ 7 19, sau đó được trồng nhiều ở vùng Đông Nam Bộ và Bắc Trung Bộ. Vùng hồ tiêu chủ yếu ở Quảng Trị là những vùng có độ cao dưới 100 m so với mực nước biển. Trong những năm qua, nghề trồng hồ tiêu đã có những bước nhảy vọt, lượng tiêu sản xuất và xuất khẩu mỗi năm tăng 20-30%. Năm 2000, Việt Nam xuất khẩu được 55.000 tấn tiêu, năm 2002 đạt gần 70.000 tấn, đưa Việt Nam trở thành nước đứng thứ 2 về diện tích trồng (sau Ấn Độ) và là nước đứng đầu thế giới về sản xuất và xuất khẩu hạt tiêu đen với các chủng loại nổi tiếng trong và ngoài nước như: tiêu Phú Quốc, tiêu Cù và tiêu Hồ Xá (Quảng Trị), tiêu Tiên Sơn (Gia Lai), tiêu Đất Đỏ (Bà Rịa), tiêu Di Linh (Lâm Đồng), … Các loại tiêu này được xuất khẩu sang nhiều nước và được đánh giá cao vì có độ thơm và vị cay nồng đặc trưng. 1.2.3.3. Điều kiện sống Cây hồ tiêu thích hợp với khí hậu vùng xích đạo và nhiệt đới. Môi trường sinh trưởng tự nhiên là rừng xích đạo nóng ẩm quanh năm. Cây ưa lặng gió, che bóng, nhiệt độ thích hợp trung bình 22-280C. Hồ tiêu yêu cầu lượng mưa cao từ 20003000mm/năm, phân bổ đều trong 7-8 tháng và cần 3-5 tháng không mưa ở cuối giai đoạn thu hoạch để phân hóa mầm hoa tốt, ra hoa tập trung. Độ ẩm không khí thích hợp cho sự thụ phấn của hoa tiêu là 75– 90%. Hồ tiêu có thể trồng được trên nhiều vùng đất nhưng đất thích hợp phải là đất tơi xốp, nhiều mùn, pH 5,5-7, dốc thoải nhiều màu, thoát nước tốt. 1.2.4. Đặc tính thực vật Hồ tiêu là một loại dây leo sống nhiều năm. Dây leo nhờ thân quấn chia thành nhiều đoạn và gấp khúc ở các mấu, mấu phù to, màu nâu xám, mang nhiều rễ móc để thân bám vào giá tựa. Thân dài, nhẵn không mang lông, có nhiều nhánh, tròn, phân đốt, là loại thân tăng trưởng nhanh. Cấu tạo thân tiêu gồm nhiều bó mạch libe mộc có kích thước lớn có khả năng vận chuyển lượng nước và muối khoáng từ đất lên thân. Khi còn non thân Hình 1.3. Thân hồ tiêu 8 tiêu màu xanh, nhẵn, khi già thân chuyển thành màu xám, có nốt sần. Toàn cây có mùi thơm. (Hình 1.3) Lá đơn, mọc cách, có cuống, phiến lá hình trái xoan nhọn, màu xanh lục, đậm ở mặt trên hơn mặt dưới, bìa phiến nguyên, dài 11-15 cm, rộng 5-9 cm, nhìn giống như lá trầu không, nhưng dài và thuôn hơn. Gân lá lông chim nổi rõ 2 mặt, mặt dưới lồi nhiều hơn mặt trên, gân phụ cong hình cung. Cuống lá màu xanh, có rãnh lòng máng, hơi phình ở gốc nơi đính vào thân và có 2 đường dọc màu đen nứt nẻ nhiều là vết tích của lá bắc, dài 1- Hình 1.4. Lá hồ tiêu 1,6 cm. (Hình 1.4) Đối diện với lá là cụm hoa hình đuôi sóc thõng xuống, mọc từng gié trên cành quả. Gié dài 7-12 cm, trung bình có từ 20-60 hoa, sắp xếp theo hình xoắn ốc. Hoa lưỡng tính, không có bao hoa nhưng bao bởi nhiều lá bắc. Hoa tiêu thường có màu vàng hoặc xanh nhạt gồm 3 cánh hoa, 2-4 nhụy đực, bao phấn có 2 ngăn. Hạt phấn tròn và rất nhỏ. Bầu nhụy gồm một bầu noãn có một ngăn và chứa một số túi noãn nhưng quả tiêu thì Hình 1.5. Hoa hồ tiêu chỉ có một hạt. (Hình 1.5) Quả hình cầu nhỏ, chừng 20-30 quả trên một chùm, lúc đầu màu xanh lục, sau có màu vàng, khi chín có màu đỏ. Thời gian từ lúc hoa nở đến quả chín kéo dài 7-10 tháng. Mùa hoa quả tháng 5-8. Quả có một hạt duy nhất. (Hình 1.6) Hạt trong cứng có mùi thơm và vị cay, cấu tạo bởi 2 lớp. Bên ngoài gồm vỏ hạt, bên trong chứa phôi nhũ và các phôi. Hình 1.6. Quả hồ tiêu 9 1.2.5. Thu hái và chế biến Hồ tiêu được thu hoạch mỗi năm một lần. Thu hoạch vào cuối mùa hè. Tùy theo cách thu hái và chế biến mà ta có các loại tiêu khác nhau. Tiêu trắng: Hái quả chín có màu đỏ (tốt nhất trên 20% quả chín), loại bỏ lớp vỏ ngoài rồi phơi khô, thu được hồ tiêu sọ có màu trắng ngà, xám, ít nhăn nheo, ít thơm nhưng cay hơn. (Hình 1.7) Tiêu đen: Hái quả còn xanh, vào lúc xuất hiện một số quả chín trên chùm (tốt nhất có trên 5% quả chín có màu vàng, đỏ) về phơi hoặc sấy khô ở 40-500C; các quả sau khi phơi vỏ quả sẽ săn lại, ngả màu đen ta có hồ tiêu đen. (Hình 1.8) Hình 1.7. Tiêu trắng Hình 1.8. Tiêu đen Tiêu đỏ: Là loại hồ tiêu chín cây hoặc được thu hái khi rất già rồi ủ chín. Màu đỏ của quả tiêu được giữ lại bằng cách ngâm vào dung dịch nước muối cùng với chất bảo quản thực phẩm, sau đó được khử nước. (Hình 1.9) Tiêu xanh: Các quả được hái khi còn xanh, bảo quản trong nước muối, giấm hoặc axit citric để giữ lại màu xanh tự nhiên và hương vị của hạt tiêu tươi. (Hình 1.9) Tiêu đỏ Tiêu xanh Hình 1.9. Tiêu đỏ và tiêu xanh 10 Dầu tiêu: là tinh dầu được bay hơi, được chiết xuất từ quả tiêu bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước. Đó là một hỗn hợp lỏng tự nhiên, trong suốt, có màu xanh vàng đến hơi xanh lá cây. (Hình 1.10) Oleoresin tiêu: Hay còn gọi là dầu nhựa tiêu, là hỗn hợp tinh dầu, nhựa và các hợp chất như piperine. Dầu nhựa tiêu có đầy đủ các đặc trưng về hương vị thơm cay của hạt tiêu, được sản xuất bằng sự chiết xuất bởi các dung môi cổ truyền hoặc chiết xuất ở nhiệt độ cao. (Hình 1.10) Tiêu bột: Hạt tiêu khô được nghiền ở các kích cỡ khác nhau tùy theo yêu cầu của người tiêu thụ. Gần đây sử dụng công nghệ xay tiêu bột ở nhiệt độ thấp để tránh sự mất mát của các chất thơm có khả năng bay hơi và loại bỏ vi khuẩn, nấm mốc. (Hình 1.10) Dầu tiêu Oleoresin tiêu Tiêu bột Hình 1.10. Một số sản phẩm chế biến từ hạt tiêu Ngoài ra còn có các sản phẩm khác như trà tiêu, kẹo tiêu, dầu thơm tiêu, tiêu dùng cho hương liệu mỹ phẩm. 1.3. Tổng quan về hạt tiêu đen [1], [2], [3], [5], [7], [11], [12], [13], [14], [15] 1.3.1. Hình dạng ngoài Hạt tiêu đen có dạng quả hình cầu, đường kính 3,5-5 mm. Mặt ngoài màu nâu đen có nhiều vết nhăn hình vân lưới nổi lên, gốc quả có vết sẹo của cuống quả. Vỏ quả ngoài có thể bóc ra được, vỏ quả trong màu trắng tro hoặc màu vàng nhạt, mặt cắt ngang màu trắng vàng. Quả có chất bột, trong có lỗ hổng nhỏ là vị trí của nội nhũ. Mùi thơm vị cay.