ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN PHẠM THỊ GIA MINH KHẢO SÁT TINH DẦU HỒ TIÊU (Piper nigrum Linn.) Chuyên ngành: Hóa học Hữu cơ Mã số chuyên ngành: 604427 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS. TS. LÊ NGỌC THẠCH . Tp. Hồ Chí Minh, Năm 2012 LỜI CẢM ƠN Với tất cả lòng thành kính sâu sắc nhất, em xin gửi lời tri ân đến Thầy Lê Ngọc Thạch, Thầy đã chỉ bảo, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi trong suốt thời gian thực hiện đề tài. Xin cảm ơn Cô Nguyễn Thị Thảo Trân đã tận tình hướng dẫn, động viên và hỗ trợ em hoàn thành luận văn. Em cũng xin cảm ơn thầy cô trường Đạ i học Khoa học Tự nhiên TP. HCM, những người đã từng bước truyền đạt những kiến thức quý báu trong thời gian qua. Con xin gởi lời tri ân đến Ba Mẹ, Bố Mẹ và anh chị em của đại gia đình đã hy sinh rất nhiều để con học tập và thực hiện đề tài. Cảm ơn con gái đã ra đời giúp cho mẹ có thêm niềm tin và nghị lực. Bên cạnh đó, tôi xin chân thành cảm ơn em Lê Nguyễn Hoa Tiên, em H ứa Trà My và các bạn học viên cao học Hữu cơ K17 đã nhiệt tình giúp đỡ tôi suốt quá trình học tập. Mặc dù đã cố gắng hoàn thiện đề tài với tất cả nỗ lực, nhưng chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót. Em kính mong quý Thầy Cô tận tình chỉ bảo và giúp đỡ cho em ngày càng hoàn thiện hơn. Cuối cùng, tự đáy lòng mình tôi xin gởi lời cảm ơn đến Chồng, người đ ã tận tâm chia sẻ, gánh vác cho tôi mọi việc trong thời gian học tập và thực hiện đề tài. i MỤC LỤC 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 ii 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 trước59 iii 2.7 THÀNH PHẦN HÓA HỌC 60 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 iv 3.5.3.2 Thực hành 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 v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT AI (Acid Index): Chỉ số acid CHHD (Convertional Heating Hydrodistillation): Phương pháp chưng cất hơi nước đun nóng truyền thống EI (Esterfication Index): Chỉ số ester hóa GC (Gas Chromatography): Sắc ký khí GC/MSD (Gas Chromatography – Mass Spectrometry Detector): Sắc ký khí ghép khối phổ GC/FID (Gas Chromatography – Flame Ionization Detector): Sắc ký khí đầu dò ion hóa ngọn lửa LRI (Linear Retention Index): Chỉ số lưu tuyến tính MIHD (Microwave-assisted Hydrodistillation): Phương pháp chưng cất hơi nước chiếu xạ vi sóng MIC (Minimum Inhibiting Concentration): nồng độ ức chế tối thiểu MS (Mass Spectrometry): Khối phổ RTL (Retention Time Locking): Khóa thời gian lưu SI (Saponnification Index): Chỉ số savon hóa vi 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 vii 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 viii 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 [...]...  Tinh dầu lá hồ tiêu: Nguyên liệu cho tinh dầu là lá hồ tiêu (Oil of pepper leaves, Piper nigrum leaf oil).[19] 13 Phần 1: Tổng quan  Tinh dầu hồ tiêu đen: Nguyên liệu cho tinh dầu gồm quả khô cả vỏ còn gọi là quả hoặc trái hồ tiêu (Peppercorn oil, Piper nigrum fruit oil, black pepper oil).[5],[19],[34]  Tinh dầu hồ tiêu trắng hay tinh dầu hột hoặc hạt hồ tiêu: Nguyên liệu cho tinh dầu là hồ tiêu. .. tinh dầu hồ tiêu trắng ở Camerun 34 Bảng 1.28 Thành phần tinh dầu quả hồ tiêu ở Vellayani (Ấn Đ ) 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 Đ ) 38 Bảng 1.32 Kết quả kháng vi sinh vật của tinh dầu hồ tiêu. .. hơn (vì lớp vỏ chứa tinh dầu đã mất) nhưng cay hơn (vì quả đã chín) Trung bình 100 kg hồ tiêu tươi thu được khoảng 25 kg hồ tiêu trắng Hồ tiêu trắng cho hàm lượng tinh dầu khoảng 1,5% và 7% nhựa dầu nhưng ít được dùng để chưng cất lấy tinh dầu vì giá thành cao và lớp vỏ chứa nhiều tinh dầu đã bị loại bỏ.[1],[11],[38] - Tinh dầu hồ tiêu: là tinh dầu bay hơi, đuợc chiết xuất từ quả hồ tiêu bằng phương pháp...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... 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... vị cay Trong hồ tiêu còn có 8% chất béo, 36% tinh bột và 4% tro Trong cây hồ tiêu, bộ phận cho tinh dầu là lá và quả, song các thành phần của tinh dầu cũng rất đa dạng.[5], [33] 1.4 NHỮNG NGHIÊN CỨU VỀ TINH DẦU HỒ TIÊU Khái niệm chung Ở cây hồ tiêu, tinh dầu phân bố trên toàn cây, mỗi bộ phận của cây đều có chứa tinh dầu và thành phần hóa học của các tinh dầu này đều khác nhau Do đó, tinh dầu được tách... Oleoresin hồ tiêu: còn gọi là nhựa dầu hồ tiêu, ly trích bằng các dung môi ở nhiệt độ cao Oleoresin là một hỗn hợp tinh dầu, nhựa và các alkaloid Nhựa dầu hồ tiêu có đầy đủ các đặc trưng về hương vị thơm cay của hồ tiêu - Hồ tiêu bột: hạt hồ tiêu khô được nghiền ở các kích cỡ khác nhau tùy theo yêu cầu của người tiêu thụ - Hồ tiêu xanh ngâm nước muối: được chế biến từ quả hồ tiêu chưa chín Các quả hồ tiêu. .. 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... Sản phẩm hồ tiêu Sản phẩm Hồ tiêu ngâm nước muối/đóng hộp Hồ tiêu xanh khử nước (vẫn giữ màu xanh) Tinh dầu và nhựa dầu hồ tiêu Hồ tiêu bột Hồ tiêu đen Hồ tiêu trắng Hồ tiêu đỏ Độ chín khi thu hoạch Đang xanh và còn chưa cứng hạt (vào khoảng 4-5 tháng sau khi ra hoa 10-15 ngày trước khi chín hoàn toàn 15-20 ngày trước khi chín Chín hoàn toàn với hạt tiêu đã cứng chắc Chín hoàn toàn với hạt tiêu đã cứng... chỉ để lại hột hoặc hạt (Piper nigrum seed oil, white pepper oil).[5],[19],[34]  Tinh dầu hồ tiêu xanh: Nguyên liệu cho tinh dầu là quả hoặc trái hồ tiêu còn xanh (Green pepper oil).[5],[34] 1.4.1 Tinh dầu lá hồ tiêu 1.4.1.1 Hàm lượng tinh dầu - Theo tài liệu [5], trong lá chứa tinh dầu với hàm lượng rất nhỏ 0.05-0.12% - 1988, Bandyopadhyay và Variyar công bố hàm lượng tinh dầu ở lá là 0.12%, ở thân . phần tinh dầu lá hồ tiêu ở Camerun 18 Bảng 1.9. Thành phần tinh dầu lá hồ tiêu ở Vellayani (Ấn Đ ) 18 Bảng 1.10. Kết quả kháng vi sinh vật của tinh dầu lá hồ tiêu 19 Bảng 1.11. Tinh dầu hồ tiêu. 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. 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