Bài giảng Tinh dầu và dược liệu chứa tinh dầu - Nguyễn Viết Kình

Tinh dầu &Dược liệu chứa tinh dầuTS. Nguyễn Viết KìnhBộ môn Dược liệu-200621. Tinh dầu là gì ? Trong tinh dầu gồm có gì ?2. Tính chất lý, hóa của tinh dầu	3. Tinh dầu thường gặp ở đâu, trong cơ quan nào ?	4. Cách chiết, tách tinh dầu từ dược liệu5. Cách định tính, định lượng được tinh dầu / dược liệu6. Cách phân tích thành phần hóa học của tinh dầu.	7. Tác dụng, công dụng của tinh dầu	8. Các dược liệu chứa tinh dầu thông dụngvấn đề . . .31. Định nghĩa và phân biệt được tinh dầu2. Tr.bày được công thức 16 thành phần chính của tinh dầu 3. Trình bày được 4 phương pháp chiết xuất tinh dầu.4. Trình bày được các phương pháp kiểm nghiệm tinh dầu, & kiểm nghiệm dược liệu chứa tinh dầu. 5. Trình bày được 16 dược liệu giàu các thành phần trên. (tên Việt nam, tên kh.học, đặc điểm thực vật-phân bố́, bộ phận dùng, thành phần hóa học, công dụng chính).mục tiêu học tậpPhần mộtĐại cương về tinh dầu5Tinh dầu là - một hỗn hợp gồm nhiều thành phần.- chủ yếu từ thực vật.- thường có mùi thơm.- không tan trong nước, tan trong dung môi hữu cơ. - bay hơi được ở nhiệt độ thường, điểm sôi thấp.- có thể điều chế từ thảo mộc bằng ph.pháp cất kéo hơi nước nhưng từng thành phần của tinh dầu lại có điểm sôi rất cao định nghĩa6A. Nhóm hợp chất cơ bản : glucid, lipid, protid.B. Nhóm hợp chất thứ cấp :phenylpropanquinonflavonoidtanninxanthonlignansteroid đơn giảnsteroid trợ timsteroid saponincyanogenoidalkaloid chứa N steroid polyphenoltriterpenditerpensesquiterpen monoterpen terpenoid TINH DẦU 7tinh dầuchất béonguồn gốc terpenoidglyceridbay hơidễrất khómùi thơmcókhônglôi cuốn theo hơi nướcđượckhôngtan / cồn, AcOHđược không***bị savon hóa / KOH không ***+tan / chloral hydrat 25%tankhôngphân biệt tinh dầu và dầu béo8Tinh dầu là một hỗn hợp gồm - các hydrocarbon terpen	(mạch hở, vòng, ∆’ có Oxy) - các ∆’ thơm ít vòng (aldehyd, phenol, phenylpropanoid) - các hợp chất có N, S 	(sulfit, isothiocyanat) - các ester mạch ngắn 	(Δ’ formic, acetic, butyric, valeric)hiện diện với tỷ lệ khác nhau  tính chất rất khác nhauTinh dầuphần lỏng (oleopten)phần đặc (stearopten)mentholborneolcamphor2. thành phần hóa học của tinh dầulàm lạnh9gồm 5 nhóm chính :	2.1. ∆’ monoterpen (10 C)	2.2. ∆’ sesquiterpen (15 C)	2.3. ∆’ vòng thơm (C6 – C3) 	2.4. ∆’ chứa N, S	2.5. các thành phần khác2. thành phần hóa học của tinh dầu102.1. các monoterpen2.1.1. monoterpen mạch hởa. không có Oxy : ít được quan tâm (ocimen, myrcen) ocimen myrcen112.1.1. monoterpen mạch hởb. có Oxy : được quan tâm nhiều	- các alcol 	(nerol, geraniol, citronellol, linalol)nerol geraniol citronellol12- các aldehyd (neral, geranial, citronellal)neral geranial citronellalmonoterpen mạch hở, có Oxycitral-b citral-a132.1. các monoterpen2.1.2. monoterpen 1 vòng-terpinen β-terpinen γ-terpinenlimonen phellandren carvon142.1. các monoterpen2.1.2. monoterpen 1 vòng-terpineol -terpineol ɣ-terpineol pulegon piperiton152.1. các monoterpen2.1.2. monoterpen 1 vòngmenthol menthon ascaridol 1,8-cineol162.1. các monoterpen2.1.3. monoterpen 2 vòng-pinen -pinen borneol camphor  -  -  - -fenchen172.2. Các Δ’ từ sesquiterpen2.2.1. sesquiterpen không chứa Oxyfarnesen zingiberen curcumen2.2.2. Các hợp chất azulenguajazulen vetivazulen chamazulen182.2.3. sesquiterpen lacton (SQL)sausurea lacton santoninCòn có artemisinin (trong Thanh hao hoa vàng, ∆ sốt rét)	 - không bay hơi ở to thường 	 - không cất kéo được bằng hơi nước. 	 - chiết xuất được bằng dung môi hữu cơ 	 - không được coi là tinh dầu chính danh2.2. Các Δ’ từ sesquiterpen192.3. Các dẫn chất có vòng thơmp-cymen thymol carvacrolvanilin eugenol Me-eugenol Me-chavicol202.3. Các dẫn chất có vòng thơm (t.t)Đại hồi Quế Long nãotransanetholaldehydcinnamicmethylsalicylat212.4. Các dẫn chất có chứa N, Salliin allicin S-propyl cystein sulfoxid S-methyl cystein sulfoxid 2.5. Thành phần khác: ester của acid hữu cơ mạch ngắn (acid formic, acetic, butyric, valeric)22- Thể chất : Lỏng (nếu lẫn chất béo → thể đặc)- Màu sắc : không màu → vàng nhạt (oxy-hóa → sậm màu)(xanh: camomille, đỏ: thymus, nâu sậm: quế, hương nhu)- Mùi vị : thơm – (tinh dầu Giun); 	 cay – (tinh dầu Quế, Hồi)- Tỷ trọng : thường 250oC	 -∆’ nhân thơm	: bp > 300oC một số tinh dầu : để lạnh → kết tinh các cấu tử thành phần (menthol, borneol, camphor, cineol, anethol ...)3. tính chất của tinh dầu24thành phầnbp oCmp oCald. cinnamic 2517.5borneol210207camphor207177cineol1761eugenol2519.2menthol21245safrol23211.2thymol233≈ 50boiling / melting point3. tính chất của tinh dầu25 Trong thực vật 	 Apiaceae 	Araceae 	 	Asteraceae Illiciaceae 	Lamiaceae 	 	Lauraceae Myrtaceae 	Pinaceae 	 	Piperaceae Rutaceae	Scrophulariaceae 	Zingiberaceae Trong động vật Hươu xạ 	Cà cuống 	 	Bọ xít4. sự phân bố tinh dầu26 Tinh dầu được chứa trong khí sinh : Lamiaceae 	 vỏ quả 	: Citrus lá 	 : Myrtaceae 	 vỏ thân 	: Quế hoa 	 : Hồng 	 	 gỗ 	: Long não nụ hoa : Đinh hương 	 nhựa 	: Thông quả : Amomum thân rễ : Zingiber Tinh dầu được tạo trongống tiết : Apiaceae	túi tiết : Rutaceae, Myrtaceaelông tiết : Lamiaceae 	tế bào tiết : Hồng, Quế, Gừngcác bộ phận chứa tinh dầu27Coleus aromaticus28Coleus aromaticusKinh-06’29 thành phần hóa học của tinh dầu trong một cây - có thể giống nhau vỏ thân và lá C. cassia : aldehyd cinnamic - có thể khác nhau vỏ thân C. zeylanicum : aldehyd cinnamic lá của C. zeylanicum : Eugenol hàm lượng tinh dầu - thường : 0.1% – 2% - đôi khi : 10% (Đại hồi); 20% (Đinh hương)305.1. Nguyên tắc Phương pháp 	: Cất lôi cuốn theo hơi nước Dụng cụ 	: Tiêu chuẩn hóa theo Dược điển Các thông số 	: Quy định tùy dược liệu cụ thể- ống dẫn hơi 	- ống sinh hàn- nhánh hồi lưu 	- ống hứng2 phần chínhBình đun (500 - 1000 ml)Bộ định lượng5.2. Dụng cụ :5. định lượng tinh dầua. PP. thể tích31BỘ ĐỊNH LƯỢNGTINH DẦUsinh hànống hứng tinh dầu(1 ml; 0.01 ml)ráp vàobình đun321 ml0 ml1 ml100 vạch = 1 mlbình đunỐNG HỨNG TINH DẦU33bình đunống dẫn hơiống hứngBỘ ĐỊNH LƯỢNG TINH DẦUsinh hànkhóa xảBd > 1AECD34BDEAỐNG HỨNG TINH DẦU355.3. Công thức tính hàm lượng tinh dầu (V/P)Tinh dầu có d 1(a  c)bX% = 100  36Nguyên tắc - Cất lôi cuốn theo hơi nước  nước no- Làm giảm độ tan của tinh dầu trong nước no- Tách tinh dầu bằng 1 d.môi có điểm sôi thấp- Bay hơi dung môi ở nhiệt độ thấp- Cân lượng tinh dầu còn lại  Hàm lượng tinh dầu (p/p)5. định lượng tinh dầub. Phương pháp cân376.1. Phương pháp cất kéo theo hơi nướcNguyên tắc - Thành phần : gồm những cấu tử không tan trong nước,- Nhiệt độ sôi : hỗn hợp sôi ở điểm hằng phị. - Tỷ lệ ngưng tụ : [tỷ lệ sau] > [tỷ lệ trước].Trong nghiên cứu : Sử dụng kết hợp lò vi ba (microwave)Chú ý : các thành phần dễ kết tinh (borneol, camphor !!!)tinh dầu thông : sôi ở # 160 oChằng phị/nước : sôi ở ≈ 95 – 96 oC6. chiết xuất tinh dầu38hơi nước sôibộ sinh hànvào bộđịnh lượng nhiệt kế + tiếp nướcbộ cung cấp hơi bình cấtdược liệuchưng cất lôi cuốn theo hơi nước39chưng cất lôi cuốn theo hơi nước(với lò vi ba)40bình đunbộ sinh hànbộ hứng1 kiểu nồi cất tinh dầu quy mô lớn411 kiểu nồi cất tinh dầu quy mô lớn421 kiểu nồi cất tinh dầu quy mô lớn43bộ ngưng tụ (quy mô lớn)44dược liệunồi cấtvan xảbộ sinh hànbộcấp nhiệtnướcbình hứng45d 1Bộ hứng và tách 2 loại tinh dầud 146Bộ phận hứng và tách tinh dầud 1XX47Chú ý : khi cất tinh dầu có hàm lượng thấp→ Tinh dầu tan / nước nóng tạo “nước thơm”Tận thu tinh dầu trong “nước thơm” bằng cách :- đưa nước thơm trở lại nồi cất- đẩy tinh dầu ra khỏi nước thơm bằng muối NaCl- cho tinh dầu / nước thơm hấp phụ vào C*, sấy, - chiết tinh dầu từ C* (chưng cất, phản hấp phụ). Sản phẩm : loại 2 !486.2. Phương pháp chiết bằng dung môi Dùng chiết xuất 1 thành phần nhất định, tinh dầu từ hoa a. Dung môi dễ bay hơi (ether petrol, xăng công nghiệp)dược liệudịch chiếttạptinh dầu / cồncồntinh dầucồnE.P.496.2. Phương pháp chiết bằng dung môi b. Dung môi không bay hơi (dầu béo, parafin)dược liệu tinh dầu / dm cồntinh dầu / cồn tinh dầucồndung môi dm 1 – 2 j506.3. Phương pháp ướpkiếngmỡlụahoamỡmỡlụakiếng30-40lớp516.4. Phương pháp épáp dụng đối với vỏ Citrus (tinh dầu / túi tiết ở vỏ ngoài)pectinđông cứng bởi nhiệt.phá = xay, acid, enzymtinh dầuưu : ít bị biến chất; nhược : lẫn nhiều tạpdược liệutinh dầu + tạpbã ly tâmsục hơi nướcép526.5. Phương pháp lên menáp dụng đối với mẫu chứa tinh dầu ở dạng kết hợpamygdalin ald. benzoic + HCN + glcaliinalicinallyl disulfitemulsinalinaseTrên thị trường, các loại tinh dầu có oxy thường được chưng cất áp suất giảm để loại các monoterpen đơn giản (dễ bị oxy-hóa) → tinh dầu có giá trị hơn, bền hơn.Hiện nay, hầu hết các tinh dầu đều đã được tổng hợp nhưng tính chất vật lý, giá trị vẫn còn kém tinh dầu tự nhiên.537.1. Xác định tinh dầu trong cây7.2. Mô tả cảm quan (thể chất, màu, mùi, vị . . .)7.3. Xác định các chỉ số vật lý (d, D, nD, độ tan . . .)7.4. Xác định các chỉ số hóa học (acid, ester, acetyl . . .)7.5. Định tính các thành phần trong tinh dầu7. kiểm nghiệm tinh dầu547.1. Xác định tinh dầu trong câyDùng phản ứng hóa mô	- tinh dầu + cồn orcanet 	 → đỏ tươi	- tinh dầu + acid osmic 	 → oxyt osmic ( đen)	- tinh dầu + → đỏ tươiDùng phương pháp chiết 	- chiết bằng dung môi (ether ethylic), 	 bốc hơi dung môi, ngửi mùi.dd. Soudan III/ chloral hydrat55tinh dầu thửtinh dầu khanvật lýhóa học màu, mùi, vị d20, n20, D, bp, độ tan, UV TLC, GC, HPLC các chỉ số, [aldehyd], ph.ứng màu, tạp chấtNa2SO4 khanDĐVNSơ đồ kiểm nghiệm tinh dầu56monoterpenhaymạch thẳngd > 0,90 D 1,47 57PHỔ UVQuan trọng trong việc định danh các thành phần của tinh dầu, lập tiêu chuẩn kiểm nghiệm cho tinh dầu. Ví dụ :- ald. cinnamic / Quế 	- anethol / Hồi- menthol 	 / Bạc hà	- cineol / Tràm- citral 	 / Sả	- eugenol / Hương nhu, Đinh hương587.5.1. Định tính bằng SKLMTinh dầu : kém phân cực → cơ chế : hấp phụ dung môi : kém phân cực (n-6, EP, Bz, Tol, Cf, DCM, EA)hiện màu : - th2 chung: 	VS, AS, H2SO4, hơi Brom, SbCl3/CHCl3, KMnO4, Gibbs, - th2 nhóm chức: DNPH, FeCl3Si-gel F 254 	 : monoterpen no → / UV 254Đa số tinh dầu : tím với VS/AS (trừ Camphor, Me salicylat)Ø59monoterpenUVmàu với thuốc thửBr22,4-DNPHH2SO4 pulegon+++vàng carvon+++hồng nhạt p-cymen+ -terpineol+xanh lá limonen+nâu cineolxanh lá -pinen+nâu geraniol+đỏ tía60’ phenolhRf với dung môimàu với th. thửBzn6-CfVSGibbs safrol7486xám anethol69hồng myristicin5071nâunâu apiol3941nâunâu thymol38hồng eugenol3031nâunâu iso-eugenol2927đỏvàng Me-eugenol42nâu đỏ Me-isoeugenol42đỏ tía61Dung môi : Tol – EA (93 : 7) hay Bz – EA (9 : 1)Hiện màu : VS / AS. 	Lớp mỏng : Si-gel F 254safrolanetholmenthyl acetatcitronelalthymoleugenolhRf878572655247Độ phân cực tương đối của các thành phần / tinh dầualdehyd cinnamiccitralcineolmentholborneolgeraniolhRf454240282422Tham khảo62LƯU Ý KHI SKLM TINH DẦUTinh dầu gồm các thành phần kém phân cực- Bản mỏng phân cực (Si-gel . . .)- Dung môi kém phân cực (n6, EP, Bz, Tol, EA, Cf , DCM...)- Hiện vết : 	AS, VS, acid sulfuric (không đặc hiệu)Nên chấm thành băng, di chuyển # 10 cm637.5.2. Định tính bằng sắc ký khí (GC)647.5.2. Định tính bằng sắc ký khí (GC)657.5.2. Định tính bằng sắc ký khí (GC)66Rtmảnh có m/z khác nhauGC-MS67GC-MSMentha piperita68KIỂM NGHIỆM TINH DẦU BẰNG SẮC KÝ KHÍc. Phương pháp tạo dẫn chất (chuyển dịch đỉnh)a. Phương pháp trực tiếpb. Phương pháp thêm chuẩn697.5.3. Định tính bằng HPLC707.5. Định tính các thành phần trong tinh dầu 7.5.1. SKLM 7.5.2. SKK 7.5.3. HPLC 7.5.4. Phản ứng hóa học 7. kiểm nghiệm tinh dầu71b. nhóm chức aldehyd và ceton tinh dầu + EtOH + DNPH → tủa màuKOH/EtOH- đỏ 	: carbonyl thơm- cam 	: 	- vàng	: carbonyl no - đỏ sậm- đỏ mận- xanh 7.5.4. Định tính hóa họca. nhóm chức alcol : Tinh dầu + CS2 + KOH hạt - nếu có màu vàng, tủa vàng 	: dương tính- nếu không có màu vàng hay tủa vàng 	: cho tiếp	ammoni molybdat 1% + H2SO4 + CHCl3 	lớp CHCl3 có màu tím : dương tính.72c. Nhóm chức aldehyd khử dung dịch Tollens (bạc nitrat/NaOH) Cho màu đỏ với thuốc thử Schiffd. Nhóm chức ester ester + (hydroxylamin kiềm) + (FeCl3/HCl) → màu mận tíae. Nhóm chức phenol ∆’ phenol + (FeCl3/EtOH) → màu (trừ eugenol, isoeugenol, vanillin)f. Phản ứng màu chung (không đặc hiệu) VS, AS, acid sulfuric, khí Brom . . .7.5.4. Định tính hóa học73Nguyên tắc : Dùng phản ứng đặc hiệu của nhóm chức. alcol (toàn phần, ester, tự do) aldehyd và ceton	- phương pháp bisulfit	- phương pháp hydroxylamin	- phương pháp 2,4-DNPH hợp chất oxyd 	(cineol) hợp chất peroxyd 	(ascaridol) hợp chất phenol7.6. Định lượng các thành phần trong tinh dầu74ROAc + ROAc + AcOH + Ac2O dư7.6.1. Định lượng nhóm alcola. alcol toàn phần : thường dùng phương pháp acetyl-hóadư OH㊀ROAcROHR–OAc + R–OHthừa Ac2OR–OActhừa kiềmsavonacid chuẩn+ Ac2OAcO㊀ + ROH + OH㊀ dư acid chuẩnH++ H+blank757.6.1. Định lượng nhóm alcolb. alcol dạng ester : phương pháp savon-hóac. alcol dạng tự do : - bằng hiệu [alcol toàn phần] – [alcol ester] - bằng 1 phương pháp khác :767.6.1. Định lượng nhóm alcolR–OHthừa Ac2OΣ ROActhừa kiềmsavonV2 acid (mẫu đo)V1 acid (mẫu trắng)V × MGTD% = × 100 (G gam)∆VV2V1ROAc777.6.2. Định lượng nhóm aldehyd và cetona. Phương pháp sulfit / bisulfitH+kết tinhph.pháp cânthường dùng định lượng các hợp chất có ∆-βcitralaldehyd cinnamic787.6.2. Định lượng nhóm aldehyd và cetonb. Phương pháp hydroxylaminđịnh lượng bằng kiềmcarbonyl / tinh dầuhydroxylamin.HClHCl tự do được giải phóngkiềm chuẩnhydroxylamin.HCl797.6.2. Định lượng nhóm aldehyd và cetonc. phương pháp 2,4 dinitrophenyl hydrazin7.6.3. Định lượng các hợp chất oxyd (cineol . . .) a. phương pháp xác định điểm đông đặc b. 	 ortho-cresol c. 	 resorcin d. 	 acid phosphoric2,4-DNPH + carbonyl hydrazon tủa (da cam)cân, so màu80Nguyên tắc [cineol] càng cao 	→ càng dễ kết tinh,[cineol] càng thấp 	→ càng khó kết tinh (phải thật lạnh)Áp dụng : Ít áp dụng, yêu cầu [cineol] > 64%7.6.3.a. Phương pháp xác định điểm đông đặc-6OC-14OC-8OC85%82%72%-11OC77%817.6.3.b. Phương pháp ortho-cresolNguyên tắc Cineol + o-cresol chất cộng hợp (điểm đông đặc tùy cineol %)Áp dụng - đơn giản (nhất là khi [cineol] > 39%) : Tra bảng.- nếu [cineol] < 39% : phải thêm chuẩn cineol82 thử nghiệm sơ bộ thử nghiệm xác địnht1tO cần xác định tO phòng tO becher (t1-5) ∆t∆tt1tO đun (t1+ 5) th.gian th.giantOC của hỗn hợptOCSơ đồ định lượng cineol bằng ortho-cresol837.6.3.c. Phương pháp resorcinNguyên tắcDùng bình Cassia, đọc phần tinh dầu không tham gia phản ứng cộng hợp  [cineol] có trong tinh dầu+ cineoldung dịch resorcin bão hòachất kết tinh, tan / resorcin thừa84resorcin+ cineolthêm resorcinvề vạch zero(tinh dầucineol)resorcin+ cineoltinh dầu bị hụt(= cineol)2 ml tinh dầu + resorcinPHƯƠNG PHÁP RESORCIN / BÌNH CASSIA857.6.3.d. Phương pháp acid phosphoricNguyên tắcnước sôi lắng gạncineol vàt.dầu khác+ H3PO4 đđphức hợp rắncineol phosphatt.dầu khácvà acid dư+0oCH3PO4CINEOL867.6.4. Định lượng các hợp chất phenol (ascaridol . . .)Nguyên tắc 	: Tạo phenolat tan trong nước.Ar–OH + NaOH Ar–ONa + H2O (tan trong nước)đọc thể tích ph.pháp cân ph.pháp so màu(bình cassia) (tạo lại Ar – OH) (tạo màu)Ar–ONa + H+ Ar–OH + Na+ tách bằng dung môi hữu cơcân871. phương pháp cân2. phương pháp hóa học3. ph.pháp cất phân đoạn4. ph.pháp dùng bình Cassia5. ph.pháp sắc ký khí, HPLCTóm lại, có thể định lượng tinh dầutheo từng thành phần hoặc từng nhóm bằng :aldehyd : Na bisulfitphenol : phenolatcineol : resorcinaldehyd : oxim (Lagneau)ascaridol : đo Iod887.7. Kiểm tạp chất & giả mạoĐối tượngPhương pháp kiểmnước lắc với muối khan (CaCl2, CuSO4)kim loại nặng tạo muối sulfid (đen) với H2Scồn  V khi lắc với nước, phản ứng Iodoform, nhỏ nước vào tinh dầu (có cồn : làm đục)glycerin + K2SO4  mùi acroleinchất béo + K2SO4  mùi acrolein hoặc tẩm giấy, hơ nóng; kiểm tra iSdầu xăng thử độ tan trong cồn 80%t.dầu Thông xác định tính không tan trong cồn 70%, SKLM, SKK.898. TÁC DỤNG SINH HỌC, CÔNG DỤNGTác dụng sinh họcCông dụng- kháng khuẩn- trị phỏng- diệt KST- xua ruồi muỗi- tim mạch trị nhiễm khuẩn hô hấp, ho cảm trợ tiêu hóa diệt giun vệ sinh tổng hợp (Na camphor sulfonat) gia vị, mỹ phẩm, hương liệu chiết xuất các thành phần (cineol, camphor, borneol, terpin ...)90Xuất xứ 	: Viện Ung thư Quốc gia Hoa Kỳ 	 (National Cancer Institute – NCI)Phương pháp : Xác định LD50 (pha loãng)Mục đích	: Tìm chất độc đ/v ấu trùng → thuốcQuy mô	: Sàng lọc lưu lượng cao	 (High Throughput Screening – HTS)Dụng cụ 	: Khay 96 giếngSinh vật thử 	: Ấu trùng Artemia salina (Brine Shrimp)Môi trường 	: Nước biển nhân tạothử nghiệm độc tính của tinh dầu91Ấu trùng Artemia salina (Brine Shrimp)92Ấu trùng Artemia salina (Brine Shrimp)93Ấu trùng Artemia salina (Brine Shrimp)