TÁCH CHIẾT và ỨNG DỤNG TINH dầu NGŨ sắc từ cây cỏ hôi

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA SINH HỌC – CƠNG NGHỆ SINH HỌC

HỢP CHẤT TỰ NHIÊN CĨ HOẠT TÍNH SINH HỌC

ĐỀ TÀI

TÁCH CHIẾT, ỨNG DỤNG
TINH DẦU NGŨ SẮC TỪ CÂY CỎ HƠI
Gvhd: PGS. TS. Ngơ Đại Nghiệp

Họ và tên:

MSSV

1


MỤC LỤC
I.

Tổng quan về cây cỏ hôi.....................................................................................................................................1
1.

Nguồn gốc và phân bố....................................................................................................................................1

2.

Đặc tính sinh thái............................................................................................................................................1

3.
II.

2.1.

Tên gọi....................................................................................................................................................1

2.2.

Phân loại khoa học..................................................................................................................................1

2.3.

Hình thái đặc điểm..................................................................................................................................1

2.4.

Hoạt tính sinh học của cây cỏ hơi..........................................................................................................3

Giá trị thực tiễn...............................................................................................................................................4
Tinh dầu thực vật và tinh dầu ngũ sắc chiết xuất từ cây cỏ hơi:........................................................................4

1.

2.
III.
1.

Tinh dầu thực vật:...........................................................................................................................................5

1.1.

Q trình hình thành và phát triển của tinh dầu thực vật:.....................................................................5

1.2.

Nguồn gốc của tinh dầu thực vật:..........................................................................................................6

1.3.

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tách chiết tinh dầu:......................................................................6

Tinh dầu ngũ sắc chiết xuất từ cây cỏ hôi:.....................................................................................................7
Tách chiết tinh dầu ngũ sắc từ cây cỏ hơi:...................................................................................................10
Ngun liệu, dụng cụ, hố chất:...................................................................................................................10
1.1.

Ngun liệu...........................................................................................................................................10

1.2.

Xử lý nguyên liệu.................................................................................................................................10

1.3.

Thiết bị, dụng cụ, hoá chất...................................................................................................................11

2.

Sơ đồ thao tác:..............................................................................................................................................11

3.

Phương pháp tách chiết tinh dầu ngũ sắc: Các phương pháp tách chiết hiện nay:.....................................11

IV.
1.

3.1.

Phương pháp thẩm tách:.......................................................................................................................11

3.2.

Phương pháp trích ly sử dụng dung môi hữu cơ:................................................................................12

3.3.

Phương pháp chưng cất trực tiếp bằng nước:......................................................................................13

3.4.

Phương pháp ép lạnh:...........................................................................................................................14

3.5.

Phương pháp trích ly bằng dung môi siêu tới hạn:..............................................................................15

3.6.

Phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước:.........................................................................................16

Định tính & Đinh lượng...............................................................................................................................17
Định tính.......................................................................................................................................................17
1.1.

Xác định chỉ tiêu lý học........................................................................................................................17

1.2.

Xác định chỉ tiêu hóa học.....................................................................................................................19

2.

Định lượng....................................................................................................................................................20

3.

Phương pháp sắc ký khí ghép khối phổ (GC-MS) dùng xác định thành phần hóa học tinh dầu...............20

II.

3.1.

Sắc ký khí.............................................................................................................................................20

3.2.

Phương pháp khối phổ (MS)................................................................................................................21

3.3.

Phương pháp sắc ký khí ghép khối phổ (GC – MS)............................................................................22

Bảo quản...........................................................................................................................................................23
1.

Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng tinh dầu khi bảo quản.....................................................................23


2.

3.

1.1.

Khơng khí.............................................................................................................................................23

1.2.

Nhiệt độ.................................................................................................................................................23

1.3.

Ánh sáng...............................................................................................................................................23

1.4.

Thời hạn sử dụng của tinh dầu.............................................................................................................23

Bảo quản tinh dầu.........................................................................................................................................23
2.1.

Chọn chai lọ đựng đúng quy cách........................................................................................................24

2.2.

Bảo quản ở nhiệt độ phòng...................................................................................................................24

2.3.

Bảo quản trong tủ lạnh.........................................................................................................................24

2.4.

Sử dụng chai lọ nhỏ..............................................................................................................................25

2.5.

Chọn nắp nhỏ giọt thay cho ống nhỏ giọt cao su.................................................................................25

2.6.

Chọn nơi bảo quản tránh ánh sáng mặt trời.........................................................................................25

2.7.

Bảo quản trong hộp kín........................................................................................................................25

2.8.

Tránh những bề mặt dễ bị hư hại.........................................................................................................25

Thời hạn sử dụng..........................................................................................................................................25

III.

Ứng dụng......................................................................................................................................................25

IV.

Tài liệu tham khảo........................................................................................................................................26


I.

Tổng quan về cây cỏ hôi
Việt Nam là một nước nhiệt đới, vì vậy nguồn dược liệu vơ cùng phong phú và đa
dạng. Chúng được phân bố trải khắp mọi nơi, một trong những cây phân bố dày và trải
rộng là cây cỏ hôi hay cây cỏ hôi (Ageratum conyzoides) với nhiều ứng dụng được sử
dụng trên lâm sàng. Cây cỏ hôi được dùng để điều trị các bệnh thông thường như: sốt,
cảm lạnh, nhiễm khuẩn, đau bụng,... Ngoài ra, gần đây cịn có những nghiên cứu về
tác dụng chống ung thư, tác dụng kích thích lên q trình phát triển của một số lồi
cơn trùng hay thu hút cơn trùng từ dịch chiết của cây cỏ hôi.[1]

1.

Nguồn gốc và phân bố
Cây có nguồn gốc từ vùng nhiệt đới châu Mỹ, phát tán tự nhiên vào nước ta, mọc
hoang dại khắp nơi. Thu hái toàn cây bỏ rễ, rửa sạch, dùng tươi hay phơi khơ, nhưng

thường hay dùng tươi.

2.

Đặc tính sinh thái

1.1.

Tên gọi

Cây cỏ hơi trong dân gian cịn gọi là cây hoa ngũ vị, cây hoa ngũ sắc, cây bù xít,
thắng hồng kế, cây cỏ hơi là một lồi cây thuộc họ Cúc. Tên khoa học là Ageratum
conyzoides, cây thường được dùng như một loài cây thuốc.
1.2.

Phân loại khoa học
Tên khoa học: Ageratum conyzoides
Chi: Ageratum
Họ: Asteraceae
Phân họ: Asteroideae
Bộ: Asterales
Lớp: Ngọc Lan (Magnoliopsida)
Danh pháp đồng nghĩa: Ageratum obtusifolium
Lam, -Cacalia mentrasto Vell

1.3.

Hình thái đặc điểm

Cỏ tất niên, là một cây nhỏ, thẳng mềm, có lơng đa bào mềm, nhiều hay ít phận

nhánh, có mùi thơm, nhuộm màu đỏ nhất là ở bên dưới, cao khoảng 30-60cm, mang
một cụm hoa ở ngọn.
Lá, đơn, mọc cách trên một thân, hình bầu dục, cuống lá dài khoảng từ 1-3cm,
phiến lá mềm như nhung, bao phủ bởi một lớp lông mịn cho cả 2 mặt, đáy tà hay
trịn, đỉnh nhọn, bìa lá có răng đều, kích thước khoảng 2-10cm chiều dài và 1,567cm chiều rộng, gân lá rõ.
Hoa hợp thành nhóm với những hoa nhỏ khoảng 8-15 hoa đầu, đường kính
khoảng - 4mm, hợp lại như bó hoa ở chót thân, hoa đầu màu hơn tím, tổng bao gồm
hàng lá bắc thn dài nhọn, với những lơng ngắn gần bìa, gân rõ rệt, khơng đĩa,
cuống hoa ngắn 0,5-2cm, vành hoa hình ống cao, lúc đầu có màu xanh hơi tím tím
sau đó màu trắng, nuốm 2 rất dài.
1


Trái, bế quả không lông, mang ở đầu 5 váy thon nhọn, màu trắng kem, khoảng
2mm chiều dài, bìa có răng, màu đen khi trưởng thành.
Nhân giống bằng hạt, phát tán nhờ gió và nước, hạt có thể nảy mầm liền sau khi
phát tán.
-

Đặc điểm chi Ageratum

Ageratum là một chi thực vật có hoa thuộc họ Cúc (Asteraceae). Chi này có
khoảng 40 lồi, phổ biến rộng rãi
-

Một số lồi trong chi:
Ageratum albidum
Ageratum anisochroma
Ageratum áclepiadea
Ageratum ballotifolium

Ageratum chrtianum
Ageratum conyzoides
Ageratum cordatum
Ageratum echioides
Ageratum gaumeri
Ageratum hondurense

Một số loài dùng thuốc ở địa phương
Hoa xuyến chi

Cỏ mực

2


1.4.

Hoạt tính sinh học của cây cỏ hơi

Tồn cây chứa tinh dầu (0,16% so với dược liệu khô). Lá và hoa chứa 0,02% tinh
dầu với mùi nồng khó chịu, tinh dầu này chứa phenol (eugenol) 5% một phenol ester
mùi dễ chịu. Thành phần chủ yếu của tinh dầu là g-cadinen, caryo-phyllen,
ageratocromen (1), demethoxy-ageratocromen và một số thành phần khác. Lá chứa
stigmast 7-en--02, quercetin, kaempferol, acid fumaric, acid cafeic. Cây cỏ hơi ở Việt
Nam chứa 0,7-2% tinh dầu, carotenoid, ít phytosterol, tanin, đường khử, saponin, hợp
chất uronic. Hàm lượng saponin thô trong thân và lá (tính theo dược liệu khơ kiệt) là
4,7%. Tinh dầu cây cỏ hôi hơi sánh đặc, màu vàng nhạt đến vàng nghệ, mùi thơm dễ
chịu có thành phần chủ yếu là ageratocromen và demethoxyagertocromen.
Bộ phận dùng: phần trên mặt đất
Thành phần hóa học ở bộ phận dùng: Tinh dầu 0,16%, hoa có tinh dầu 0,2% trong

tinh dầu hoa và lá đều có Cadinen, Caryophyllen, Geratocromen,
Demetoxygeratocromen và một số thành phần khác Alcaloid, saponin.

Bảng 1: Thành phần hóa học có trong lá, cành, rễ và hoa của cây cỏ hôi Bảng

3


Bảng 2: Thành phần dinh dưỡng có trong lá, cành, rễ và hoa của cây cỏ hôi

Bảng 3: Thành phần amino acid có trong lá, cành, rễ và hoa trong cây cỏ hôi
3.

Giá trị thực tiễn

 Một số công dụng thực tiễn của cây cỏ hôi
 Điều trị các bệnh ngoài da, các vết thương (cầm máu cũng như sát trùng) và mụn nhọt.
 Nước sắc được dùng để hạ sốt, chữa đau bụng, tiêu chảy và xuất huyết.
 Nước sắc từ rễ cây dùng để điều trị ho.
 Các hợp chất tách từ cây cỏ hơi cịn được dùng làm thuốc trừ sâu thảo mộc.
II. Tinh dầu thực vật và tinh dầu ngũ sắc chiết xuất từ cây cỏ hôi:
1.

Tinh dầu thực vật:
4


1.1.

Quá trình hình thành và phát triển của tinh dầu thực vật:

Phương Đông được cho là cái nôi của nền văn minh nhân loại. Đồng thời, cũng là
nơi khơi nguồn lịch sử hình thành và phát triển tinh dầu. Từ xa xưa, các quốc gia cổ
đại như Ai Cập, Ba Tư và Ấn Độ đã có những bước đầu hình thành và sử dụng kỹ
thuật chưng cất – được coi là cơ sở kỹ thuật của ngành công nghiệp tinh dầu.
Giai đoạn trước công nguyên và công nguyên, các dữ liệu về phương pháp, mục
tiêu, kết quả chưng cất từ xa xưa vơ cùng khan hiếm và mơ hồ. Có vẻ như, thứ duy
nhất liên quan đến tinh dầu mà người ta quan tâm tại thời điểm đó là chế phẩm nhựa
thông thu được từ phương pháp chưng cất hơi thô. Thật vậy, nhà sử học Hy Lạp cổ đại
Herodotus (484 – 425 AC), cùng nhà sử học về lịch sử tự nhiên người La Mã Pliny
(23 – 79) và cộng sự của ông, Dioscorides – tác giả cuốn chuyên luận “De Materia
Medisa”, đã thống kê phương pháp trị liệu sử dụng tinh dầu nhựa thơng cho hơn 1500
năm. Ngồi ra, họ khơng đề cập đến bất kì loại tinh dầu nào khác. Chứng tỏ, các
phương pháp chưng cất tinh dầu chưa thực sự hình thành rõ nét và phát triển ở giai
đoạn trước công nguyên và công nguyên.
Cho đến đầu thời Trung Cổ, nghệ thuật chưng cất được sử dụng chủ yếu để thu
nhận nước cất. Quá trình này dẫn đến sự kết tinh các loại tinh dầu. Tại thời điểm đó,
một giao dịch rộng rãi về các loại dầu và thuốc mỡ có mùi được thực hiện ở các quốc
gia cổ đại phương Đông, Hy Lạp và La Mã cổ đại. Họ thu nhận tinh dầu bằng cách đặt
hoa, rễ... của thực vật vào một loại dầu béo có chất lượng tốt nhất. Sau đó, đặt các chai
thuỷ tinh chứa các hỗn hợp này dưới năng lượng mặt trời và cuối cùng tách hợp chất
thơm từ các thành phần rắn. Những bước tiến trong thời Trung Cổ ở các nước phương
Đơng đã mở ra hướng đi hồn tồn mới cho một trong những loại hợp chất xa xỉ nhất
hiện nay – tinh dầu.
Tuy nhiên, đến giữa thể kỉ XVI mới có những tài liệu đầu tiên mơ tả chi tiết về các
kỹ thuật chưng cất tinh dầu. Vào năm 1500 – 1507, bác sĩ Hieronymus Brunschwig đã
xuất bản tập sách nổi tiếng bao quát toàn bộ lĩnh vực kỹ thuật chưng cất, “Liber De
Arte Distillandi”. Tuy nhiên, ông chỉ mới đề cập đến bốn loại tinh dầu, cụ thể là tinh
dầu nhựa thông – vốn đã được biết đến từ thời cổ đại, tinh dầu của cây bách xù, tinh
dầu cây hương thảo và cành. Ấn phẩm quan trọng nhất về tinh dầu trong thời kì đó

xuất phát từ nhà khoa học Giovanni Battistia Della Porta (1537 – 1615). Trong cuốn
“De Destillatione Libri IX” được viết vào năm 1563, ông không chỉ phân biệt rõ ràng
giữa chất béo và các loại tinh dầu thiết yếu, mà cịn mơ tả được sự chuẩn bị, cách tách
các chất dễ bay hơi dầu từ nước và các thiết bị cần được sử dụng cho mục đích này.
Cuối thế kỉ XVIII, cuộc cách mạng khoa học hoá học đã mở ra một cách tiếp cận mới
và rõ ràng hơn để tìm hiểu về bản chất của tinh dầu. Thời điểm này, J.J Houton De La
Billardiere đã phân tích cơ bản về tinh dầu nhựa thơng.
Có thể thấy, những bước tiến khoa học trong thế kỉ XVI – XVIII đã tạo ra một địn
bẩy vơ cùng lớn để phát triển ngành cơng nghiệp chưng cất tinh dầu như hiện nay.
1.2.
)

Nguồn gốc của tinh dầu thực vật:
Tinh dầu thực vật:

Tinh dầu là hợp chất dễ bay hơi được phân lập bởi các quá trình vật lý từ một loại
thực vật có mùi thơm đặc trưng. Cụ thể hơn, tinh dầu được sản xuất từ các tuyến
5


chuyên biệt trên cây nhờ vào năng lượng ánh sáng mặt trời và các ngun liệu từ đất,
nước, khơng khí... Và có thể được tìm thấy trong hạt, vỏ, thân cây, hoa, rễ, quả... của
thực vật. Thực tế, các loại tinh dầu có mùi hương rất khác nhau, thậm chí một số
trường hợp cùng một loài nhưng mùi và lượng tinh dầu vẫn có sự khác biệt, do khơng
có sự tương đồng về thổ nhưỡng, khí hậu, điều kiện chăm sóc và thời điểm thu
hoạch...Cây phát triển càng thuận lợi thì chất lượng và hàm lượng tinh dầu trong cây
càng cao. Tinh dầu tổn tại ở dạng cô đặc, thông thường lượng tinh dầu trong một cây
chiếm chưa đến 1% khối lượng của cây.
Từ xưa đến nay, tinh dầu đóng góp nhiều vai trị quan trọng trong việc giữ gìn và
bảo vệ sức khoẻ con người: chống viêm, chống oxi hoá, chống ung thư, kháng nấm,

kháng khuẩn. Dựa vào đặc tính sinh học và các cơng dụng chữa bệnh mà tinh dầu
được cho là một trong những sản phẩm tự nhiên quan trọng nhất có nguồn gốc thực
vật.
)

Tính chất hố lý của tinh dầu thực vật:
Như chúng ta đã biết, tinh dầu thực vật là một hỗn hợp phức tạp của nhiều chất
hữu cơ như hidrocacbon, ancol, este, ete, andehid...nhưng chiếm phẩn lớn và quan
trọng hơn cả là terpen và dẫn xuất oxi của chúng – terpenoit. Hai loại hợp chất này là
sản phẩm của quá trình trao đổi chất thứ cấp trong thực vật và cũng là nguyên nhân
tạo mùi thơm cho tinh dầu.
Terpen là tên gọi của nhóm hydrocacbon khơng no có cơng thức (C 5H8)n với n>=1.
Terpen có nhiều trong tinh dầu thảo mộc như tinh dầu thông, sả, quế, cam, chanh, tinh dầu
ngũ sắc. Các terpenoit như xetol, ancol, andehid terpen hay cacboxylic, este terpen có mùi
hấp dẫn hơn terpen cùng loại.
Hiện nay, nhiều phương pháp kĩ thuật được áp dụng để đánh giá các tính chất vật
lý của tinh dầu như: trọng lượng riêng, góc quay quang học và xác định các chỉ số
khúc xạ. Từ đó xác định được chỉ số khúc xạ của tinh dầu dao động từ 1.45 – 1.56;
tinh dầu thường có tỷ trọng nhẹ hơn nước, tuy nhiên, có một vài ngoại lệ như tinh dầu
quế, đinh hương. Chúng thường tan rất ít trong nước, tan tốt trong dung mơi hữu cơ,
nhưng dễ bay hơi cùng nước. Dựa vào tính chất này mà người ta tiến hành tách chiết
tinh dầu bằng các phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước, phương pháp tách chiết
dung môi.

1.3.

Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình tách chiết tinh dầu:

Như đã đề cập, có rất nhiều yếu tố ngoại cảnh ảnh hưởng đến chất lượng cây trồng,
gián tiếp tác động đến chất lượng tinh dầu như điều kiện khí hậu, thỗ nhưỡng, quy

trình canh tác... Ngoài ra, các yếu tố trực tiếp tác động đến chất lượng và hàm lượng
tinh dầu cần kể đến như:
-

Độ chín: ngun liệu tách chiết cần có độ chín phù hợp, dấu hiệu nhận biết là
sự chuyển màu ở là hoặc độ phát triển của củ, quả, nhằm thu được lượng tinh
dầu ổn định nhất.

-

Độ tươi: nguyên liệu bị khô, dập cũng ảnh hưởng đến hàm lượng và chất lượng
tinh dầu. Vì vậy, cần phơi héo nguyên liệu trong điều kiện nhiệt độ thích hợp
(dưới 40ºC) nhằm tránh sự bay hơi của một số thành phần quan trọng trong tinh
dầu. Đồng thời, tránh để nguyên liệu héo trong một thời gian dài để không làm
6


giảm khối lượng tinh dầu và khiến một số thành phần khơng bền trong tinh dầu
phân huỷ. Do đó, trước khi ly trích tinh dầu, cần khảo sát hiệu suất và thành
phẩn hoá học của tinh dầu theo thời gian nhằm tránh các thực trạng trên.
2.

Độ sạch: nguyên liệu càng sạch thì chất lượng tinh dầu càng cao. Do đó, trước
khi ly trích cần làm sạch, loại bỏ tạp chất.

Tinh dầu ngũ sắc chiết xuất từ cây cỏ hôi:
Theo thông tin trích dẫn từ bài bảo “Essential oil of Ageratum conyzoides L. from
Ghana” của tác giả M.Mensah, tinh dầu ngũ sắc được chiết xuất cây cỏ hôi (A.
Conyzoides L.) được nghiên cứu bằng kĩ thuật phân tích cacbonhydrat GC và GC/MS
cho thấy 47 hợp chất được cấu tạo bởi 96.35% dầu, thành phẩn chính bao gồm 6 –

demothoxyageratochromene (precocene I) và caryophyllence (7.04%). Còn tại Việt
Nam, nghiên cứu được thực hiện bởi nhóm tác giả Nguyễn Xuân Dũng, P.T.T. Tho...
mang tên “Chemical composition of the Oil of Ageratum conyzoides L. from
Vietnam”, thành phần chính trong tinh dầu cỏ hơi tại Việt Nam là ageratochromene
(precocene II), 6 – demethoxyageratochromene (precocene I),  - caryophyllence,
chiếm khoảng 77% hàm lượng tinh dầu.
Cho thấy, trong cây cỏ hôi chứa hàm lượng tinh dầu ngũ sắc và các chất có hoạt
tính dược liệu trong tinh dầu là rất lớn. Và đó là lý do nhóm nghiên cứu chọn thực
hiện đề tài “Tách chiết, tinh chế và ứng dụng tinh dầu ngũ sắc chiết xuất từ cây cỏ
hơi”.

Hình: Thành phần hố học của tinh dầu ngũ sắc chiết xuất từ cây cỏ hơi

- Thành phần hóa học của tinh dầu ngũ sắc Tinh dầu: (0,13 – 2,0%)

Có khoảng 51 thành phần đã được xác định gồm:
-

20 dẫn chất monoterpen: 13 loại dẫn chất khơng có oxy (5,0%) và loại
có oxy (1,4%).

-

20 dẫn chất sesquiterpen:16 dẫn chất chưa oxy (4,3%) và 4 chất dẫn
không chứa oxy (0,8%).

-

3 chất phenylpropanoid và chất dẫn có nhân thơm (2,33%).
7

-

6 chất chromen (85,2%).

-

2 chất chroman (0,9%)

Phenulpropanoid và dẫn chất có nhân thơm

Chromen

Các chất chroman

8


Các dẫn chất sesquiterpen: một số dẫn chất không chứa oxy

Các dẫn chất sesquiterpen: 4 dẫn chất không chứa oxy

Các dẫn chất monoterpen: 13 dẫn chất khơng có oxy
9


Các dẫn chất monoterpen: 7 dẫn chất có oxy

III. Tách chiết tinh dầu ngũ sắc từ cây cỏ hôi:

1.

Nguyên liệu, dụng cụ, hoá chất:

1.1.

Nguyên liệu
Bộ phận trên mặt đất của cây cỏ hôi bao gồm: cành, hoa, lá.

1.2.

Xử lý nguyên liệu
Nguyên liệu sau khi được làm sạch, đem cắt nhỏ, phơi khơ, bảo quản trong túi
nilơng kín.
Chú ý: Thu hoạch cây cỏ hôi lúc sáng sớm, lúc tan sương để có nhiều tinh dầu
và tinh dầu chất lượng nhất.

1.3.

Thiết bị, dụng cụ, hố chất
Bộ máy tách chiết lơi cuốn hơi nước:

2.

-

Nồi hơi điện

-

Buồng tách chiết

-

Tản nhiệt

-

Bộ tách lỏng - lỏng

Sơ đồ thao tác:

10


3.
3.1.

Phương pháp tách chiết tinh dầu ngũ sắc: Các phương pháp tách chiết hiện nay:
Phương pháp thẩm tách:
Sử dụng mỡ động vật nóng hoặc lạnh để giữ lại tinh dầu có trong hoa.

11


 Ưu điểm: phương pháp này thu được tinh dầu có chất lượng rất cao.
 Nhược điểm: Phương pháp này có giá thành cao, khó thực hiện trên quy mơ
lớn vì cần nhiều nhân cơng và khó thực hiện.
3.2.

Phương pháp trích ly sử dụng dung mơi hữu cơ:
Phân tách được tinh dầu dựa vào tính chất tinh dầu tan tốt trong các dung môi
không phân cực

12


 Ưu điểm: Phương pháp này sử dụng ở điều kiện nhiệt độ phịng, do đó tinh
dầu sẽ khơng bị biến tính.
 Nhược điểm: Do sử dụng dung mơi hữu cơ nên cần thêm một bước loại dung
môi ở điều kiện chân khơng nên tăng chi phí về mặt thiết bị. Nếu q trình sau
khơng loại hết dung mơi ra khỏi sản phẩm thì sẽ ảnh hưởng rất nhiều tới chất
lượng sản phẩm và một số loại dung môi độc đối với người sử dụng và ảnh
hưởng tới môi trường.
3.3.

Phương pháp chưng cất trực tiếp bằng nước:
Nguyên lý cơ bản là hỗn hợp nhiều cấu tử khơng tan lẫn thì có nhiệt độ sơi thấp
hơn nhiệt độ sơi của các cấu tử thành phần.

13


 Ưu điểm: Thiết bị đơn giản, dễ chế tạo, dễ vận hành, giá thành rẻ. Nguồn nhiệt
có thể sử dụng nhiều loại, trực tiếp hay gián tiếp đều được.
 Nhược điểm: Khơng thích hợp cho tinh dầu biến tính ở nhiệt độ cao, tiêu tốn
nhiều năng lượng đốt. Thời gian dài (4h-6h)
3.4.

Phương pháp ép lạnh:

Ép và thu lại dịch lỏng của nguyên liệu. Dùng với các loại nguyên liệu có chứa
túi tinh dầu, hàm lượng cao và dễ ép.

14


 Ưu điểm: Cho ra tinh dầu nguyên chất, giá thành rẻ.
 Nhược điểm: Bị lẫn màu và mùi của thành phần không phải tinh dầu trong
nguyên liệu, không thực hiện được với các loại tinh dầu trong gỗ, hoa, ... .
Khơng thích hợp dùng với các loại ngun liệu khơng đảm bảo an tồn vì mọi
chất tan đều được thu nhận
3.5.

Phương pháp trích ly bằng dung mơi siêu tới hạn:
Đây là phương pháp tiến tiến nhất hiện nay, nó cho tinh dầu chất lượng cao,
loại bỏ được nhiều tạp chất, và thường sử dụng CO2 siêu tới hạn

15


 Ưu điểm: tinh dầu khơng bị biến tính, dễ dàng tách ra khỏi dung mơi hồn tồn
 Nhược điểm: Hệ thống phức tạp, giá thành tinh dầu gấp rất nhiều lần các loại
tinh dầu được chiết xuất bằng các phương pháp khác. Theo các thực nghiệm
bằng phương pháp này các chất như nhựa, sáp béo cũng bị lôi cuốn theo chứ
khơng riêng chỉ có tinh dầu.
3.6.

Phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước:
-

-

Với tinh dầu ngũ sắc chiết xuất từ cây cỏ hôi tại Việt Nam, hầu hết các sản
phẩm trên thị trường đều được sản xuất bằng phương pháp lơi cuốn hơi nước
do có mức đầu tư ban đầu cho thiết bị thấp, phù hợp với điều kiện sản xuất cho
quy mô nhỏ lẻ tại Việt Nam.
Với nguyên lý tương tự như chưng cất trực tiếp bằng nước. Có nguồn hơi
riêng và hơi nước tiếp xúc với nguyên liệu lôi cuốn tinh dầu đi theo và chuyển
sang dạng lỏng bên bộ phận ngưng tụ và làm lạnh.

16


 Ưu điểm: Thiết bị đơn giản, dễ chế tạo, dễ vận hành, giá thành rẻ. Nguồn nhiệt
có thể sử dụng nhiều loại, trực tiếp hay gián tiếp đều được.
 Nhược điểm: Khơng thích hợp cho tinh dầu biến tính ở nhiệt độ cao, tiêu tốn
nhiều năng lượng đốt. Thời gian dài (4h-6h). Chỉ dùng được với các nguyên
liệu có nồng độ tinh dầu cao.[3]
IV. Định tính & Đinh lượng
1.
1.1.

Định tính
Xác định chỉ tiêu lý học
a) Xác định tinh dầu
-

Dùng ống hút lấy 29 ml mẫu cho vào ống nghiệm khô, sạch, trong suốt. Dùng mắt
quan sát độ trong và màu sắc của tinh dầu. Nếu tinh dầu còn vẩn đục khơng trong
suốt chứng tỏ cịn lẫn tạp chất và nước.

-

Xác định mùi: nhỏ vài giọt tinh dầu lên giấy lọc. Dùng mũi xác định mùi của tinh
dầu, cứ 15 phút xác định một lần, khoảng 4-5 lần. Nhận xét cường độ mùi sau mỗi
lần ngửi.

-

Xác định vị: (không quá cần thiết) cân khoảng 1g đường kính cho vào chén thử khô,
sạch. Nhỏ vài giọt tinh dầu vào chén, trộn đều, dùng lưỡi xác định vị của hỗn hợp
đó. Ghi nhật xét về bản chất (độ ngọt, đắng) và cường độ vị sau mỗi lần nếm.
17


b) Xác định độ ẩm
Nguyên tắc: dựa trên nguyên tắc sấy đến khối lượng không đổi
Cơ sở: nguyên liệu ẩm có thểm xem như hỗn hợp cơ học gồm chất khô tuyệt đối
và nước tự do: m=m0+w
Công thức:
Độ ẩm của mỗi mẫu:
Độ ẩm trung bình:

Trong đó:
m: Khối lượng chung của nguyên liệu (g)
m0: Khối lượng sả sau khi sấy (g)
w: Khối lượng của nước chưa trong nguyên liệu (g)
n: Số lần xác định W(%)
c) Xác định tỉ trọng
Tỉ trọng của tinh dầu là tỉ số của khối lượng tinh dầu của 20oC với khối lược của

cùng một thể tích nước cất cũng ở 20oC.
Tỉ trọng của tinh dầu là một trong những chỉ tiêu quan trọng để biết được phẩm
chất và độ tinh khiết của tinh dầu, giúp ta phán đốn về thành phần hóa học của tinh
dầu.
Tỉ trọng cũng tinh dầu thường dao động trong khoảng từ 0,7 – 1,2
-

Dụng cụ đo tỉ trong là bình đo picnomet.
Cách đo: Ban đầu ta cân chính xác picnomet khơ trên cân phân tích, rồi cân khi có
nước và khi có tinh dầu cần đo. Tỉ lệ giữa khối lượng tinh dầu và nước chính là tỉ
trọng d cần xác định.

Trong đó:
m0: khối lượng của bình
m1: khối lượng của bình có tinh dầu
m2: khối lượng của bình có nước cất
Lưu ý thể tích của tinh dầu và nước khi xác định phải ở cùng một nhiệt độ. Kết quả
đo 2 lần không sai lệch nhau quá 0,001g, lấy kết quả trung bình của những lần đo tiếp
theo.
d) Xác định chỉ số khúc xạ
18


Chỉ số khúc xạ tương đối giữa hai môi trường la tỉ số vận tốc ánh sáng trong chân
không và vận tốc ánh sáng trong môi trường đang xét. Chỉ số khúc xạ tương đối bằng
sin của góc tới chia cho sin của góc khúc xạ:

Trong đó:
α: góc tới
β: góc khúc xạ

C1: tốc độ ánh sáng trong môi trường chứa tia tới (khơng khí)
C2: tốc độ ánh sáng trong mơi trường chứa tia khúc xạ (tinh dầu)
Chỉ số khúc xạ phụ thuộc vào thành phần hóa học của mơi trường, trạng thái của
nó (nhiệt độ, áp suất...) và tần số ánh sáng.
Chỉ số khục xa cho biết độ tinh khiết của sản phẩm, dụng cụ để đo chỉ số khúc xạ
là máy đo khúc xạ kế ATAGO 1T.
Chỉ số khúc xạ phụ được đo ở nhiệt độ xác định được tính theo cơng thức:
n25D = ntD + (t-25). 0,00045
Trong đó:
ntD: chỉ số khúc xạ ở nhiệt độ lúc đo
t: nhiệt độ lúc đo
0,00045: hệ số điều chỉnh khi nhiệt độ tăng hay giảm 1oC
e) Xác định độ hòa tan trong ethanol
-

Độ hịa tan của tinh dầu là số thể tích dung dịch etanol-nước vừa đủ để hịa tan một
thể tích tinh dầu thành dung dịch trong suốt ở nhiệt độ 20 oC.

-

Đối với etanol có nồng độ thấp chỉ hịa tan được tinh dầu có chứa nhiều hợp chất oxi
mà khơng hoa tan hay hịa tan rất ít trong tinh dầu có chứa nhiều hợp chất tecpen.

-

Cho etanol vào buret, sau đó ta nhỏ etanol vào bình tam giác có chứa sẵn 1ml tinh
dầu cho đến khi tinh dầu hòa tan hoàn toàn. Thực hiện 3 lần với cùng một nồng độ
etanol sau đó ta thực hiện tương tự nhưng với etanol 90,80,70

-

Độ hòa tan của tinh dầu trong etanol (I) được xác định bằng thể tích etanil có nồng
độ nhất định hịa tan hồn tồn 1ml tinh dầu.

 Ý nghĩa của hằng số này là dùng để xác định chất lượng tinh dầu và phát hiện những tạp
chất có chứa trong tinh dầu.
1.1.

Xác định chỉ tiêu hóa học
a) Chỉ số axit (Ax)
- Đại lượng biểu diễn số mg KOH dùng để trung hòa 1g chất béo. Chỉ số axit nói lên sự có mặt nhiều hay ít axit tự do trong chất béo.
- Chỉ số axit dựa vào phản ứng trung hịa giữa các axit tự do có trong tinh dầu và dung
dịch KOH pha trong rượu:
Phản ứng: RCOOH + KOH  RCOOK + H2O
19


-

Từ lượng KOH đã dùng trong phản ứng ta tính được chỉ số axit bằng cách chuẩn độ
một lượng tinh dầu nhất định hòa tan trong hỗn hợp cồn với este với dung dịch chỉ
thị là phenolphthalein.
- Chỉ số axit phụ thuộc vào phương pháp khai thác và mực độ tươi của nguyên liệu,
nguyên liệu được bảo quản lâu thì chỉ số axit sẽ tăng lên do bị oxi hóa và ete trong
tinh dầu bị phân giải. Biết được chỉ số axit sẽ biết được lượng axit tự do có trong
tinh dầu.
b) Chỉ số este (Es)
- Là số mg KOH cần thiết để xà phịng hóa những este trung tính trong chất béo dầu
hoặc sáp.
- Chỉ số este được xác định tương tự như chỉ số axit. Dựa vào phản ứng xà phịng hóa

este:
Phản ứng: RCOOR + KOH  RCOOK + ROH
- Bằng cách chuẩn độ một lượng mẫu thử nhất định hòa tan trong cồn bằng dung dịch
KOH trong cồn, với chỉ thị là phenolphthalein.
c) Chỉ số xà phòng hóa (Xp)
- Là một chỉ tiêu chất béo, được biểu diễn bằng số mg KOH dùng để xà phịng hóa
hồn tồn 1g chất béo. Chỉ số xà phịng hóa xác định được thành phần tổng cộng của
các axit béo.
- Chỉ số xà phịng hóa lớn chứng tỏ trong chất béo có các axit phân tử khối nhỏ và
ngược lại.
- Được xác định bằng phương pháp chuẩn độ ngược. Cho một lượng du dung dịch
KOH pha trộn trong rượu ở nhiệt độ các thủy sơi phản ứng với một lượng chính xác
dung dịch mẫu. Sau đó xác định lượng thừa KOH bằng dung dịch chuẩn HCl, từ đó
tính được lượng KOH đã phản ứng với mẫu phân tích.
Xp = Ax + Es
2.

Định lượng

Theo phương pháp dược điển Việt Nam, hàm lượng tinh dầu được tính theo cơng thức:

3.
3.1.

Phương pháp sắc ký khí ghép khối phổ (GC-MS) dùng xác định thành phần hóa học
tinh dầu
Sắc ký khí
Sắc ký khí là một trong những phương pháp quan trọng nhất hiện nay dùng để tách,
định lượng, xác định cấu trúc các chất, đặc biệt có ý nghĩa quan trọng trong nghiên cứu
các hợp chất hữu cơ.

Pha động trong GC là chất khí nên chất phân tích cũng phải được hóa hơi để đưa
vào cột sắc ký, thường hóa hơi dưới 250oC.
Pha tĩnh có thể là chất rắn được nhồi vào cột hay 1 màng film mỏng bám lên trên bề
mặt chất mang trơ, hoặc có thể tạo thành một màng mỏng bám lên mặt trong của thành
cột (cột mao quản).
Tùy thuộc vào bản chất pha tĩnh chia thành hai loại sắc ký khí:
20


Sắc ký khí rắn (gas solid chromatography - GSC): Chất phân tích được
hấp phụ trực tiếp trên pha tĩnh là các tiểu phân rắn
Sắc ký khí lỏng (gas liquid chromatography – GLC): Pha tĩnh là một chất
lỏng không bay hơi.
Phương pháp này chỉ được giới hạn với chất có thể bốc hơi mà không bị phân hủy hay là
trong khi phân hủy cho sản phẩm phân hủy xác định dưới thể hơi.
Có 2 loại kĩ thuật phân tích:
Giữ cho nhiệt độ khơng đổi trong suốt q trình phân tích, phương pháp
này khó tách hồn tồn.
Thay đổi nhiệt độ trong q trình phân tích, phương pháp này tuy tốn thời
gian nhưng triệt để.
Máy sắc ký
-

Ngun tắc hoạt động:

Nhờ có khí mang trong chứa trong bơm khí (hoặc máy phát khí), mẫu từ buồng
bay hơi được dẫn vào cột tách nằm trong buồng điều nhiệt. Quá trình sắc ký xảy ra tại
đây. Sau khi rời khỏi cột tạch tại các thời điểm khác nhau, các cấu tử lần lượt đivào
detector, tại đó chúng được chuyển thành tín hiệu điện. Tín hiệu này được khuếch đại
rồi chuyển sang bộ ghi, tích phân kế hoặc máy vi tính. Các tín hiệu được xử lỉ ở đó rồi

chuyển sang bộ phận in và lưu kết quả. Trên sắc ký đồ nhận được sẽ có tín hiệu ứng với
các cấu tử được tách gọi là peak. Thời gina lưu của peak là đại lượng đặc trưng cho
chất cần phân tích. Diện tích peak là thước đo định lượng cho từng chất trong hỗn hợp
cần nghiên cứu.
Sắc ký đồ là tập hợp tất cả các peak, mỗi peak đại diện cho mỗi chất. Dựa vào
thời gian lưu ta có thể xác định được tên chất và đo diện tích mỗi peak ta xác định được
thành phần mỗi chất trong hỗn hợp.
 Ứng dụng: Dùng để phân tách hỗn hợp hóa chất thành 1 mạch theo từng chất tinh khiết.
3.2.
-

Phương pháp khối phổ (MS)
Nguyên tắc:
Là dựa vào chất nghiên cứu được ion hóa trong pha khí hoặc pha ngưng tụ dưới
chân khơng bằng những phương pháp thích hợp thành những ion (ion phân tử, ion
mảnh...) có số khối khác nhau, sau đó những ion này được phân tách thành những dãy
ion theo cùng số khối m (chính xác là theo cùng tỷ số khối trên điện tích ion, m/e) và
xác suất có mặt của mỗi dãy ion có cùng tỉ số m/e được ghi lại trên đồ thị có trục tung là
xác suất có mặt (hay cường độ), trục hoành là tỉ số m/e gọi là khối phổ đồ.
Phổ khối lượng được ghi lại dưới dạng phổ vạch hay bảng, trong đó cường độ
các bạch được đo bằng phần trăm so với đỉnh có cường độ cao nhất. Đỉnh ion phân tử
thường là đỉnh cao nhất, tương đương với khối lượng phân tử của hợp chất khảo sát.

-

Ứng dụng:
Phở khối lượng khơng những cho phép xác định chính xác phân tử lượng, mà căn
cứ vào các mảng phân tử tạo thành, tả cũng suy ra được cấu trúc phân tử. Xác suất tạo
21

thành mảng phụ thuộc vào cường độ liên kết trong phân tử cũng như vào khả năng bền
hóa các mảng trạo thành nhờ các hiệu ứng khác nhau. Các mảnh có độ bền lớn sẽ ưu
tiên tạo thành, các liên kết yếu nhất dễ bị đứt nhất. Có những mảnh có khối lượng đặc
trưng gọi là mảnh chìa khóa, chúng cho phép phân tích các phổ khối lượng dễ dàng.
3.3.

Phương pháp sắc ký khí ghép khối phổ (GC – MS)
Hệ thống sắc ký khí khối phổ là một detector khối phổ được ghép nối với thiết bị
sắc ký khí nối với nhau qua bộ kết nối với mục đích loại bỏ khí mang N2, He để giảm áp
suất của dịng áp suất của dịng khí mang và phân tử mẫu chất đi vào buồng ion hóa của
khối phổ. Phần thiết bị sắc ký dùng mao quản, phần khối phổ sử dùng buồng ion hóa
với bộ tách từ cực và detector khối phổ.
GC – MS bao gồm:
Sắc ký khí (GC): sắc ký khí là phương pháp phân tách, phân ly, phân tích,
các chất dựa vào sự phân bố khác nhau của chúng giữa hai pha động và pha tĩnh.
Khối phổ (MS): khối phổ là phương pháp phân tích mà trong đó hợp chất
xét nghiệm được ion hóa và phá thành các mảnh trong thể khí dưới chân khơng cao
(10 – 6mmHg). Sau q trình ion hóa, các hạt có điện tích đó được gia tốc trong một
điện trường, được tách trong một từ trường theo tương quan giữa khối lượng và điện
tích của chúng và được ghi nhận theo cường độ của các hạt đó. Dùng để xác định
định tính và định lượng.
Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động:
Cửa tiêm mẫu (injection port): 1 microliter dung môi chứa hỗn hợp các chất sẽ
được tiêm vào hệ thống ở cửa này. Mẫu sau đó được dẫn qua hệ thống bởi khí trơ,
thường là helium. Nhiệt độ ở cửa tiêm mẫu được nâng lên 300oC để mẫu trở thành dạng
khí.
- Vỏ ngồi (oven): phần vỏ của hệ thống GC chính là lị nung đặc biệt. Nhiệt độ của
lò này dao động từ 40 – 320oC.
- Cột (column): Bên trong hệ thống GC là một cuộn ống nhỏ hình trụ có chiều dài

30m với mặt trong được tráng bằng một loại polymer đặc biệt. Các chất trong hỗn hợp
được phân tách bằng cách chạy dọc theo cột này.
Sau đó đi qua cột sắc ký khí, các hóa chất tiếp tục đi vào pha khối phổ. ở đây chúng
bị ion hóa. Sau khi khối phổ, chúng sẽ tới bộ phận lọc dựa trên khối lượng, bộ lọc lựa
chọn chỉ cho phép các hạt có khối lượng nằm trong một giới hạn nhất định đi qua. Thiết
bị cảm biến có nhiệm vụ đếm số lượng các hạt có cùng khối lượng. Thơng tin này sau
đó được chuyển đến máy tính và xuất ra kết qua gọi là khối phổ. Khối phổ là một biểu
đồ phản ánh số lượng các ion với các khối lượng khác nhau đã đi qua bộ lọc.
- Máy tính: bộ phận chịu trách nhiệm tính tốn các tín hiệu do bộ cảm biến cung
cấp và đưa ra kết quả khối phổ.
Ứng dụng của phương pháp sắc ký khí khối phổ:
- Xác định công thức phân tử, dựa vào cường độ tương đối của ion phân tử đồng vị
xuất hiện trong phổ đồ.
22