Mục tiêu nghiên cứu
- Nghiên cứu quy trình chiết tách và định danh thành phần hóa học của dịch chiết thân rễ cây sâm cau
- Xác định công thức cấu tạo của cấu tử chính trong dịch chiết thân rễ cây sâm cau
- So sánh sự khác nhau trong thành phần hóa học của thân rễ cây sâm cau non và thân rễ cây sâm cau già
- Đóng góp thêm những thông tin, tư liệu khoa học về cây sâm cau, tạo cơ sở khoa học ban đầu cho các nghiên cứu về sau.
Phương pháp nghiên cứu
- Tổng quan tài liệu, tìm hiểu thực tế về cây sâm cau
- Trao đổi ý kiến với thầy cô giáo và với các anh chị học cao học
- Thu gom và xử lý mẫu thân rễ cây sâm cau
- Phương pháp phân tích trọng lượng để xác định các chỉ số hóa lý
- Dùng phổ hấp thụ nguyên tử AAS để xác định hàm lượng kim loại
- Xác định thành phần hóa học của dịch chiết dựa vào phương pháp sắc kí khí ghép khối phổ (GC-MS)
- Phương pháp chiết Soxhlet với các dung môi hexan, etylaxetat, diclometan, metanol.
Nội dung nghiên cứu
5.1 Lý thuyết tổng quan về cây sâm cau ở tỉnh Quảng Ngãi
Hợp chất thiên nhiên có nguồn gốc từ nhiều tài liệu khác nhau, và việc tìm hiểu về chúng bao gồm các phương pháp chiết tách cũng như xác định thành phần hóa học Ngoài ra, nghiên cứu về hoạt tính sinh học của các hợp chất này cũng rất quan trọng, giúp hiểu rõ hơn về ứng dụng của chúng trong y học và công nghiệp.
- Sơ lược cây sâm cau, thành phần hóa học và ứng dụng của các bộ phận cây sâm cau:
Công dụng của cây sâm cau với đời sống
5.2 Xác định tính chất vật lý của thân rễ cây sâm cau
- Xử lí nguyên liệu, xác định độ ẩm, thành phần kim loại
5.3 Xác định thành phần hóa học trong dịch chiết thân rễ non và thân rễ già
- Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất chiết các thành phần hóa học với dung môi chiết tối ưu (thời gian)
- Xác định thành phần hóa học của các dịch chiết bằng phương pháp sắc kí ghép khối phổ (GC – MS).
Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài
Bài viết cung cấp thông tin khoa học về thành phần và cấu tạo của một số hợp chất chính có trong dịch chiết từ thân rễ cây sâm cau, từ đó làm nổi bật giá trị sử dụng của cây này trong y học và đời sống.
- Ứng dụng hoạt tính sinh học các thành phần hóa học trong rễ cây sâm cau vào lĩnh vực y dược.
Cấu trúc của luận văn
Chương II: Các phương pháp nghiên cứu thực nghiện
Chương II: Kết quả và thảo luận
Kết luận và kiến nghị
TỔNG QUAN
TỔNG QUAN VỀ CÂY SÂM CAU
Sâm cau, thuộc chi Curculigo Gaertn, trước đây được xếp vào họ Thủy tiên (Amaryllidaceae) nhưng hiện nay đã được phân loại lại vào họ Tỏi voi lùn (Hypoxidaceae).
Chi Curculigo Gaertn được phân loại dựa trên hệ thống phân loại của A L Takhtajan năm 1987 về thực vật có hoa và các nhóm thực vật bậc cao có mạch, với một số điều chỉnh theo hệ thống năm 1996 của ông.
Curculigo orchioides Gaertn là loài cây phân bố rộng rãi trong chi Curculigo, được tìm thấy ở nhiều quốc gia như Ấn Độ, Trung Quốc, Nhật Bản, Thái Lan, Lào, Campuchia, Malaysia, Philippines, Indonesia và Việt Nam Trong cuốn sách "Những cây thuốc và vị thuốc Việt Nam", tác giả Đỗ Tất Lợi chỉ đề cập đến một loài duy nhất trong chi này.
Curculigo orchioides Gaertn, còn được biết đến với tên gọi sâm cau, có hình dạng đặc trưng như trong Hình 1.1 Loài cây này phân bố rộng rãi ở nhiều tỉnh thành của Việt Nam, bao gồm Sơn La, Cao Bằng, Lạng Sơn, Ba Vì, Hòa Bình, Ninh Bình, Hà Nam, Đà Nẵng, Quảng Nam, Quảng Ngãi, Kon Tum và Lâm Đồng.
Hình 1.1 Cây sâm cau ở Việt Nam
Theo Phạm Hoàng Hộ trong "Cây cỏ Việt Nam", chi Curculigo Gaertn ở Việt Nam hiện có khoảng 7 loài Võ Văn Chi cũng cho biết rằng chi Curculigo Gaertn có từ 7-8 loài, nhưng thường gặp nhất là 5 loài: C.capitulata (Lour.) Kuntze, C.disticha Gagnep, C.latifolia Dryland, C.gracilis (Kurz) Hook.f., và C.orchiodes Gaertn.
1.1.2 Đặc điểm thực vật, phân bố
Tên Việt Nam: sâm cau, ngải cau, cồ nốc lan [9], [6]
Sâm cau là một loại cây thảo lâu năm, có chiều cao từ 20-40 cm với thân rễ hình trụ dài và mọc thẳng Cây có nhiều rễ phụ và lá tập trung thành từng cụm, với 3-6 lá có hình dáng giống lá cau, dài từ 20-30 cm và rộng 2,5-3 cm Lá có gốc thuôn, đầu nhọn, với bề mặt nhẵn và màu sắc gần như đồng nhất, gân lá song song rõ ràng Cuống lá dài khoảng 6-10 cm và bẹ lá to, dài.
Cụm hoa có cấu trúc ngắn và mảnh, xuất hiện giữa các bẹ lá, với 3-5 hoa màu vàng Lá bắc có hình trái xoan nhọn, trong khi lá đài có 3 phần và lọng dài ở mặt lưng Tràng hoa gồm 3 cánh nhẵn, nhị hoa có 6 phần được sắp xếp thành hai dãy, với chỉ nhị ngắn Bầu hoa có hình thoi, phủ lông rậm và kéo dài thành mỏ, đầu nhụy hình trái xoan được chia thành 3 nhánh mập.
[6] Quả nang, thuôn, dài 1,2-1,5cm chứa 1-4 hạt Cây sinh trưởng tốt trong mùa mưa ẩm, ra hoa quả hàng năm, mùa hoa là tháng 5-7
Bộ phận dùng: thân rễ
Cây phân bố chủ yếu ở những vùng núi cao từ 1600m trở lên tại các quốc gia như Trung Quốc (phía Nam và Tây Nam), Campuchia, Ấn Độ, Indonesia, Nhật Bản, Lào, Myanmar, Philippines, Thái Lan và Việt Nam Tại Việt Nam, cây thường mọc trên các đồi cỏ ẩm mát ở các tỉnh vùng núi như Lai Châu, Tuyên Quang và Cao Bằng.
Nghiên cứu về thành phần hóa học của sâm cau đã chỉ ra sự hiện diện của nhiều hợp chất quan trọng như phenolic glycoside, lignin, aliphatic hydroxyl ketones, saponin thuộc nhóm cycloartan và ursan, flavones, và alkaloid Ngoài ra, cây còn chứa các thành phần khác như steroids, đường tự do (glucose, manose, xylose), mucilage, hemicelluloses, polysaccharide và glucoronic acid Các thành phần hóa học trong thân rễ cây sâm cau được tổng hợp trong Bảng 1.1.
Nghiên cứu trong nước về thành phần hóa học của loài Curculigo orchioidesGaertn là rất ít Cho đến nay chỉ thấy nghiên cứu của Nguyễn
Duy Thuần và Nguyễn Thị Phương Lan (2001) đã phát hiện loài sâm cau mọc hoang tại Sơn Dương, Hà Giang, và kết luận rằng rễ sâm cau Việt Nam chứa các hợp chất như phytosterol, đường khử, saponin, chất béo, carotene Họ đã phân lập thành công hợp chất 4-hydroxy-3-methoxubenzoic acid từ dịch chiết aceton-nước Ngoài ra, từ sâm cau, các nhà nghiên cứu cũng đã phân lập được ba steroid gồm sitosterol, stigmasterol và yuccagenin, cùng với sáu triterpenes, trong đó có một triterpene thuộc nhóm ursane axit 31-metyl-3-oxo-20-ursen-28-oic và một số hợp chất khác thuộc nhóm cycloartene như cycloartenol và curculigol.
Bảng 1.1 Một số thành phần hóa học trong thân rễ cây sâm cau
STT Tên hợp chất Công thức cấu tạo
Các nghiên cứu toàn cầu cho thấy nhóm phenolic trong cây thường tồn tại dưới dạng glycoside, kết hợp với nhiều loại đường như glucose, manose, xylose và acid glucuronic Nhóm hợp chất này được xem là thành phần chính trong sâm cau.
Các hợp chất aliphatic hydroxycetones phân lập được trong thân rễ
C.orchioides là: 3 – (2 – methoxypropyl) – 4 – methylnonacosan – 2 – on [29]; 4-acetyl – 2 – methoxy – 5 – methyltriacontane [28]; 27 – hydroxytriacontan – 6 – on [32]; 23 – hydroxytriacontan – 2 – on [32]; 21 – hydroxytetracontan – 20 – on [30]; 4 – methylheptadecanoic acid [30]
Trong thân rễ sâm cau, chủ yếu chứa các triterpen thuộc nhóm cycloartene, bên cạnh đó có một triterpen duy nhất thuộc nhóm ursan, được biết đến với tên gọi 31-methyl-3-oxo-20-ursen-28-oic acid.
In addition to the aforementioned compounds, a significant amount of fatty acids has been isolated from the oil extract of the roots of C orchioides, including palmitic, oleic, linoleic, arachidic, and behenic acids Furthermore, three steroid compounds have been identified from the rhizome of this species.
C.orchioides là: sitosterol, stigmasterol, yuccagenin [23], [33] và một hợp chất lignin [18]
Theo Dược điển Trung Quốc (2010), Curculigo orchioides có độc tính với liều lâm sàng khuyến cáo cho người trưởng thành từ 3g đến 9g mỗi ngày Liều LD50 của cao chiết ethanol là 215,9 g/kg, gấp 1439 lần liều khuyến cáo Trong thử nghiệm độc tính kéo dài, khi sử dụng liều 120 g/kg trong 6 tháng trên chuột cống, đã ghi nhận tổn thương ở gan, thận và cơ quan sinh sản Tuy nhiên, khi dùng liều 30 g/kg hoặc 60 g/kg trong thời gian dài, không phát hiện bất kỳ độc tính nào.
Uống sâm cau theo liều khuyến cáo thường không gây tác dụng phụ hay độc tính Tuy nhiên, khi sử dụng liều cao trong thời gian dài, có thể xuất hiện triệu chứng như ra mồ hôi lạnh và tê cóng tay chân Do đó, cần tuân thủ liều lượng an toàn Sâm cau chống chỉ định cho những người thiếu âm, nội nhiệt, hoặc bị nhiễm lạnh do tác nhân bên ngoài Nghiên cứu của Jiao và cộng sự chỉ ra rằng độc tính đối với gan có thể liên quan đến thành phần triterpenoid ketone trong dịch chiết ethanol.
MỘT SỐ BÀI THUỐC TỪ SÂM CAU
Trị sốt xuất huyết: Sâm cau 20g (sao đen), cỏ nhọ nồi 12g, trắc bách diệp (sao đen) 10g, quả dành dành (sao đen) 8g, sắc uống ngày 1 thang, chia 2 – 3 lần
Chữa tê thấp, đau mình mẩy: Rễ sâm cau 20g, hà thủ ô 20g, hy thiêm
20g Tất cả thái nhỏ ngâm trong 500ml rượu trắng sau 7 – 10 ngày là được (càng lâu càng tốt) Ngày uống 2 lần, mỗi lần 30ml
Chữa liệt dương do rối loạn thần kinh chức năng có thể sử dụng bài thuốc từ các thảo dược như sâm cau 10g, sâm bố chính, trâu cổ, câu kỷ tử, ngưu tất, tục đoạn, thạch hộc, hoài sơn, cáp giới, cam thảo nam và ngũ gia bì, mỗi loại 12g (trừ cam thảo nam 8g và ngũ gia bì 8g) Tất cả nguyên liệu cần được thái nhỏ, phơi khô và sắc uống mỗi ngày một thang, chia làm 2-3 lần Một phương pháp khác là dùng sâm cau 20g kết hợp với ba kích, phá cố chỉ, hồ đào nhục, thục địa mỗi thứ 16g, và hồi hương 4g, cũng sắc uống mỗi ngày một thang, chia làm 2-3 lần.
Để chữa cao huyết áp trong giai đoạn tiền mãn kinh, phương pháp “Nhị tiên thang” được khuyến nghị, bao gồm các thành phần như sâm cau, ba kích, dâm dương hoắc, tri mẫu, hoàng bá và đương quy, mỗi loại 12g Hỗn hợp này cần được sắc uống hàng ngày, chia thành 2 đến 3 lần.
Rượu bồi bổ tráng dương được chế biến từ 1 con bìm bịp và 2 – 3 con tắc kè, sau khi làm sạch, ngâm trong 1.500ml rượu nếp cùng với 50g sâm cau Thời gian ngâm tối thiểu là 3 tháng, càng lâu càng tốt để đạt hiệu quả tối ưu Mỗi ngày, nên uống 2 – 3 lần, khai vị trước bữa ăn và tối trước khi đi ngủ, mỗi lần khoảng 30ml Sản phẩm này có tác dụng bổ thận và tráng dương hiệu quả.
Trị nam tinh lạnh, liệt dương, nữ lạnh tử cung: Sâm cau 6g, thục địa
8g, ba kích 8g, phá cố chỉ 8, hồ đào nhục 8g, hồi hương 4g, sắc uống ngày 1 thang, chia 2 – 3 lần trong ngày
Chữa phong thấp, lưng lạnh đau, thần kinh suy nhược: Sâm cau 50g, ngâm trong 150ml rượu trong vòng 7 – 10 ngày là sử dụng được Ngày uống
2 lần, mỗi lần 1 – 2 ly nhỏ (chừng 25 – 30ml) trong hai bữa ăn chính
Bồi bổ cho người già, phụ nữ sau sinh: Sâm cau thái nhỏ sao vàng 12g, sắc với 200ml nước còn 50ml uống 1 lần trong ngày
Sâm cau là một vị thuốc có tính độc, vì vậy cần thận trọng khi sử dụng, tránh quá liều để không gây ngộ độc, dẫn đến sưng lưỡi, đau đớn và tiểu tiện khó khăn Để giảm độc tố, trước khi dùng, nên ngâm sâm cau trong nước vo gạo hoặc nước sạch, thay nước nhiều lần cho đến khi nước trong, sau đó phơi hoặc sấy khô Ngoài ra, phương pháp “cửu chưng cử sái” cũng được áp dụng, tức là hấp và phơi khô 9 lần để loại bỏ độc tố, rồi bảo quản trong đường cát.
CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU VỀ CÂY SÂM CAU
1.3.1 Công trình nghiên cứu trong nước
Năm 2001, Nguyễn Duy Thuần và Nguyễn Thị Phương Lan đã nhận dạng và nghiên cứu về loài sâm cau mọc hoang ở Sơn Dương, Hà Giang[9]
1.3.2 Công trình nghiên cứu trên thế giới
Năm 1976, Tiwari và Mirsa tìm thấy trong thân rễ loài C.orchioides hai hợp chất flavonoid, chúng đều thuộc nhóm flavon [32]
Năm 1978, có 1 alcaloid duy nhất được Rao và cộng sự phân lập được từ thân rễ sâm cau là lycorine Tuy nhiên, hàm lượng alcaloid này ở chi
Curculigo vẫn chưa được nghiên cứu kỹ Ngoài ra còn có các hợp chất chứa nito khác cũng đã được tìm thấy ở loài C.orchioides[37]
Năm 1983, Kubo Michinor cùng các cộng sự đã phân lập từ thân rễ sâm cau một phenolic glucosid mới đặt tên là curculigoside A [27]
Năm 1989, từ thân rễ Curculigo orchioides Gaertn., Gupta cùng cộng sự đã tìm ra một phenolglycoside mới đặt tên là corchioside A [23]
Năm 1990, Misra Triguna N đã phân lập được curculigo từ thân rễ
C.orchioides Gaertn.và xác định cấu trúc của hợp chất này là: 24- methylcycloart-7-en-3β, 20-diol[31]
Năm 1992, Xu Junping và Xu Resheng đã phát hiện cấu trúc của glycol mới mang tên curculigenin A, B, C Kể từ đó, 13 curculigosaponin được phát hiện và được phân loại từ A đến M, trong đó curculigosaponin A đến J có khung chung với curculigenin A, còn curculigosaponin K đến M có phần genin là curculigenin B.
Năm 2004, Fu Daxu và cộng sự đã phân tích thân rễ sâm cau có chứa curculigoside C, curculigoside A, curculigoside B và 2,6-dimethoxylbenzoic acid [22]
Năm 2006, Jiao W và cộng sự đã tiến hành nghiên cứu và phân lập từ cây sâm cau bốn hợp chất phenolic, bao gồm hai hợp chất cũ là curculigoside A và curculigoside B, cùng với hai hợp chất mới là curculigoside C và curculigoside D.
Dall’ Acqua và cộng sự cũng đã phân lập và xác định được cấu trúc của hai phenolic glycoside trong thân rễ của loài C.orchioides thu tại tỉnh
Nawalparasi (Nepal), là curculigoside E và orchioides D[20]
Xu J.P và cộng sự đã xác định được cấu trúc của curculigine B: 2,4- dicloro-3-methyl-5-methoxyphenol-O-β-D-apiofuranosyl và curculigine C: 2,4,6-tricloro -3- methyl-5- methoxyphenol-O-β-D –xylopyranosyl - β-D- glucopyanoside [42]
Vào năm 2013, Zhen-Hui Wang cùng các nhà nghiên cứu Trung Quốc đã chiết xuất từ phân đoạn ethyl acetat và phân lập thành công 5 dẫn chất chlorophenolic glucosides, bao gồm curculigine E, F, G, I, H, cùng với một phenolic glycoside mới mang tên orcinoside H.
KỸ THUẬT NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HÓA HỌC CÁC HỢP CHẤT THIÊN NHIÊN
Bộ dụng cụ chiết soxhlet, như mô tả trong Hình 2.4, bao gồm hai bộ phận có thể tháo rời tại các vị trí nút mài (1) và (2) Thiết bị này có một bình cầu A, được đặt trên bếp đun có thể điều chỉnh nhiệt độ, và có nhiều kích cỡ khác nhau, từ 250 ml đến 15 lít Bộ phận chứa mẫu bột gồm ba ống: ống D với đường kính lớn để chứa bột nguyên liệu, ống B dẫn dung môi từ bình A lên ống D, và ống E dẫn dung môi từ ống D quay trở lại bình cầu Ống C ở vị trí cao nhất là ống ngưng hơi Bột rễ cây sâm cau xay thô được gói trong giấy lọc và đặt trong ống.
Để dễ dàng lấy bột củ nghệ đen ra khỏi máy, cần đặt vài viên bi thủy tinh dưới đáy ống D nhằm tránh nghẹt lối ra vào của ống thông nhau E Lượng bột rễ cây sâm cau trong ống D không được vượt quá mức cong của ống thông nhau E Khi rót dung môi vào bình cầu, hãy tháo hệ thống ở chỗ nút mài số (2) để dung môi thấm ướt bột rễ cây sâm cau trước khi chạy xuống bình cầu qua ống thông nhau E Lưu ý rằng thể tích dung môi trong bình cầu không được vượt quá hai phần ba thể tích của bình cầu.
Hình 1.3 Mô hình thiết bị chiết soxhlet
Kiểm tra hệ thống kín và mở để nước chảy trong ống ngưng hơi Đun nóng dung môi trong bình cầu đến khi sôi nhẹ, dung môi bốc hơi từng phần và được ngưng tụ vào chất chiết trong túi giấy lọc Dung môi tinh khiết bốc hơi lên cao qua ống B, sau đó ngưng tụ thành lỏng khi gặp ống ngưng hơi và rơi vào ống D chứa bột rễ cây sâm cau Dung môi thấm vào bột rễ, chiết xuất các chất hữu cơ hòa tan Khi dung môi rơi vào ống D, mức dung môi tăng lên trong cả ống D và ống E do chúng thông nhau Khi đạt đến mức cao nhất trong ống E, dung môi sẽ bị hút trở lại bình cầu A, rút hết lượng dung môi trong ống.
D Bếp vẫn tiếp tục đun và một quy trình mới vận chuyển dung môi theo như mô tả lúc đầu Các hợp chất được hút xuống bình cầu và nằm lại tại đó, chỉ có dung môi tinh khiết là được bốc hơi bay lên để tiếp tục quá trình chiết.Tiếp tục đến khi chiết kiệt chất trong bột rễ cây sâm cau Kiểm tra sự chiết kiệt bằng cách tăt máy để nguội và mở hệ thống chỗ nút mài (2), rút lấy một giọt dung môi và thử trên miếng kiếng, nếu thấy không còn vết gì trên kiếng là đã chiết kiệt Sau khi hoàn tất, lấy dung môi chiết ra khỏi bình cầu A, đuổi dung môi, thu được cao chiết
Dụng cụ ống xi-phông được đặt bên cạnh để đảm bảo dung dịch chiết chỉ chảy vào bình khi mức chất lỏng trong ống chiết đạt đến khuỷu trên của ống xi-phông.
Ưu điểm của kỹ thuật
- Tiết kiệm dung môi, chỉ một lượng ít dung môi mà chiết kiệt được mẫu cây Không phải tốn công lọc và châm dung môi mới
Máy chiết này không yêu cầu các thao tác lọc và thêm dung môi như những kỹ thuật khác, chỉ cần cắm điện và mở nước hoàn lưu, máy sẽ tự động thực hiện quá trình chiết.
- Chiết kiệt hợp chất trong bột cây vì bột cây luôn được liên tục chiết bằng dung môi tinh khiết
Nhược điểm của kỹ thuật
- Kích thước của Soxhlet làm giới hạn lượng bột cây cần chiết
Trong quá trình chiết xuất, các hợp chất từ bột cây được lưu giữ trong bình cầu và luôn bị đun nóng ở nhiệt độ sôi của dung môi, dẫn đến việc các hợp chất kém bền nhiệt dễ bị hư hại.
Máy được làm hoàn toàn bằng thủy tinh và gia công thủ công, dẫn đến giá thành cao Tuy nhiên, do tính chất dễ vỡ của thủy tinh, nếu một bộ phận, đặc biệt là các nút mài, bị hỏng, toàn bộ thiết bị sẽ phải thay thế.
1.4.2 Phương pháp GC – MS xác định thành phần các hợp chất từ dịch chiết thân rễ sâm cau
Sắc ký khí là một phương pháp tách biệt, trong đó pha động là khí mang, thường là heli, và pha tĩnh là chất rắn hoặc lỏng được phủ trên bề mặt chất mang trơ Phương pháp này có thể được phân loại thành hai loại khác nhau dựa trên bản chất của pha tĩnh.
+ Sắc kí khí – rắn (GSC): Chất phân tích được hấp thụ trực tiếp trên pha tĩnh là các tiểu phân rắn
+ Sắc kí khí – lỏng (GLC): Pha tĩnh là một chất lỏng không bay hơi Với sắc kí khí, có hai loại kỹ thuật phân tích:
+ Giữ cho nhiệt độ không đổi trong suốt quá trình tách, phương pháp này khó tách hoàn toàn
+ Thay đổi nhiệt độ trong quá trình tách, phương pháp này tuy tốn thời gian nhưng tách hoàn toàn
Phương pháp khối phổ là một kỹ thuật nghiên cứu chất thông qua việc đo và phân tích chính xác khối lượng phân tử của chúng Phương pháp này dựa vào sự chuyển động của các hạt mang điện hoặc ion trong một điện trường hoặc từ trường cụ thể.
Máy khối phổ là thiết bị dùng cho phương pháp phổ khối, cho ra phổ khối lượng của một mẫu, để tìm ra thành phần của nó
Theo tính năng của bộ ghi, người ta chia các máy khối phổ thành hai loại:
+ Máy khối phổ kí ghi bằng kính ảnh: Tín hiệu phổ được ghi bằng kính ảnh ở dạng vạch có độ đen khác nhau
Máy khối phổ kế ghi nhận tín hiệu từ chùm ion dưới dạng xung điện thông qua các dao động ký điện tử đa kênh hoặc chuyển tiếp vào máy tính điện tử Tín hiệu này sau đó được hiển thị dưới dạng bản đồ hoặc đồ thị phù hợp.
Ngày nay trong phương pháp khối phổ người ta dùng các máy khối phổ kế
Máy khối phổ hoạt động bằng cách chuyển mẫu chất cần phân tích thành trạng thái hơi trước khi tiến hành đo phổ Để xác định các đặc tính của phân tử, máy sẽ ion hóa chúng, sau đó phân tách các ion này bằng cách gia tốc và tập trung thành một dòng tia Dòng tia ion sẽ bị uốn cong bởi từ trường ngoài, và cuối cùng được thu nhận bởi đầu dò điện tử Thông tin thu được sẽ được phân tích và lưu trữ trong máy vi tính.
Phương pháp Sắc ký khí kết hợp với khối phổ (GC-MS) là một kỹ thuật phân tích tiên tiến, kết hợp giữa máy sắc ký và khối phổ Với độ nhạy cao, GC-MS thường được sử dụng để nghiên cứu thành phần các chất có trong không khí.
Công dụng máy sắc kí khí kết hợp khối phổ GC-MS:
GC-MS có khả năng phân tách các hỗn hợp hóa chất phức tạp trong không khí và nước Tốc độ phân tách phụ thuộc vào tính bay hơi của các chất, trong đó các chất có tính bay hơi cao sẽ di chuyển nhanh hơn so với các chất có tính bay hơi thấp.
GC-MS có khả năng định lượng một chất thông qua việc so sánh với mẫu chuẩn, là chất đã được biết trước và định lượng chính xác bằng phương pháp GC-MS.
NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM
NGUYÊN LIỆU, DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT
Nguyên liệu chính được sử dụng trong nghiên cứu là thân rễ cây sâm cau từ tỉnh Quảng Ngãi, nơi cây sâm cau phát triển mạnh mẽ ở vùng núi Cây sâm cau tại đây có hình dạng đặc trưng như thể hiện trong Hình 2.1 Nguyên liệu được phân loại thành hai loại chính: rễ non và rễ già.
Hình 2.1 Cây sâm cau ở tỉnh Quảng Ngãi
2.1.2 Dụng cụ và hóa chất
- Máy đo sắc ký ghép khối phổ GC – MS (Trung tâm kỹ thuật tiêu chuẩn đo lường chất lượng II, số 2 – Ngô Quyền – Đà Nẵng)
- Máy đo điểm chảy, máy quang phổ
- Tủ sấy, lò nung, cân phân tích, cốc thủy tinh, bình tam giác, ống nghiệm, bếp điện, cốc sứ, các loại pipet, bình định mức…
2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM
2.2.1 Phương pháp xử lý mẫu
Rễ cây sâm cau sau khi được đào và rửa sạch có hình dạng đặc trưng Sau khi thu hoạch, những phần thân rễ hư sẽ được loại bỏ để đảm bảo chất lượng sản phẩm.
Hình 2.2 Rễ cây sâm cau
Rễ sâm cau sau khi được chia thành rễ non và rễ già sẽ được cắt lát Một phần rễ tươi được sử dụng để nghiên cứu các thông số hóa lý, trong khi phần còn lại được phơi khô dưới ánh nắng mặt trời Sau khi phơi khô, rễ sâm cau sẽ được sấy ở nhiệt độ 50 độ C trong ít nhất 12 giờ và sau đó xay nhỏ thành bột, được bảo quản trong bình thủy tinh kín Chất lượng thành phần của nguyên liệu phụ thuộc vào nhiều yếu tố môi trường như đất, nước, nhiệt độ và độ ẩm.
Hình 2.3 Mẫu rễ cây sâm cau được nghiền nhỏ
2.2.2 Phương pháp xác định độ ẩm
Sử dụng nhiệt độ để làm bay hơi hoàn toàn hơi nước trong mẫu Sau đó, cân trọng lượng của mẫu trước và sau khi sấy khô để tính toán phần trăm nước có trong mẫu.
Dụng cụ và thiết bị
Tủ điều chỉnh nhiệt độ (100 0 C – 105 0 C)
Cân phân tích, bình hút ẩm phía dưới để chất hút ẩm (silicagel)
Chén sứ có nắp kín, đũa thuỷ tinh
Cân khối lượng m0 của chén sứ và sau đó cân 5 mẫu bột rễ, mỗi mẫu có khối lượng m1 là 5g, cho vào 5 chén sứ Sử dụng đũa thủy tinh để dàn đều bột thành lớp mỏng Đặt tất cả vào tủ sấy ở nhiệt độ 100 – 103 độ C và sấy trong khoảng 5 giờ Sau khi sấy xong, lấy mẫu ra khỏi tủ và để nguội trong bình hút ẩm trong khoảng 20 – 25 phút, sau đó cân và ghi lại khối lượng.
Đặt mẫu vào tủ sấy ở nhiệt độ 100 – 103 °C trong 1 giờ Tiến hành lặp lại quy trình cho đến khi sự chênh lệch khối lượng giữa hai lần cân liên tiếp không vượt quá 0,005g Sau đó, cân cả mẫu và chén, và ghi lại khối lượng m2.
Tính toán kết quả Độ ẩm phần trăm được tính theo công thức:
Trong nghiên cứu này, các ký hiệu được sử dụng bao gồm: m₀ là khối lượng chén sứ (g), m₁ là khối lượng bột thân rễ sâm cau già hoặc non (g), và m₂ là khối lượng chén sứ cùng với bột thân rễ sâm cau sau khi đã sấy (g) Độ ẩm của mỗi mẫu được biểu thị bằng W(%).
WTB(%): độ ẩm trung bình
2.2.3 Phương pháp xác định hàm lượng tro
Phá huỷ hợp chất hữu cơ bằng cách nung ở nhiệt độ 525 0 C ± 25 0 C đến khối lượng không đổi
Dụng cụ và thiết bị
- Bình hút ẩm phía dưới để chất hút ẩm (silicagel)
Cân 5g thân rễ sâm cau già hoặc non vào 5 chén sứ, sau đó cho vào lò nung ở nhiệt độ 525°C ± 25°C và nung trong khoảng 5 giờ Sau khi nung xong, lấy mẫu ra khỏi lò và để nguội trong bình hút ẩm trong khoảng 20 – 25 phút Cuối cùng, cân và ghi lại khối lượng của mẫu.
Cho lại vào lò và nung ở 525 0 C ± 25 0 C trong 1 giờ Lặp lại cho đến khi khối lượng giữa 2 lần cân liên tiếp không quá 0,001g
Trong nghiên cứu này, khối lượng chén sứ được ký hiệu là m₀ (g), trong khi m₁ là khối lượng chén sứ cùng với bột thân rễ sâm cau già hoặc non trước khi tiến hành quá trình tro hóa (g) Sau khi tro hóa, khối lượng chén sứ và bột thân rễ sâm cau sẽ được ký hiệu là m₂ (g) Hàm lượng tro được tính bằng H(%).
HTB(%): hàm lượng tro trung bình
2.2.4 Phương pháp xác định hàm lượng kim loại
Mẫu được vô cơ hoá và đo trên máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS
Dụng cụ và thiết bị
- Lò nung, máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS
- Bình định mức, pipet, chén nung…
Cân khoảng 6g thân rễ sâm cau già hoặc non với độ chính xác 0.001g và cho vào chén nung Đặt chén mẫu vào lò nung, bắt đầu ở nhiệt độ dưới 100 độ C, sau đó tăng dần nhiệt độ lên 450 độ C và duy trì ở mức này trong khoảng 6-8 giờ.
Sau khi lấy chén nung ra khỏi lò, để nguội đến nhiệt độ phòng Nếu tro chưa đạt màu trắng, hãy thêm 1-2ml dung dịch HNO3 0.1M vào mẫu, sau đó đưa chén nung trở lại lò và tiếp tục nung cho đến khi tro chuyển sang màu trắng.
Để phân tích mẫu, hòa tan cặn bằng 15ml HNO3 0,1M, sau đó chuyển vào bình định mức 25ml và định mức đến vạch bằng dung dịch HNO3 0,1M Dung dịch này sẽ được sử dụng để đo trên máy AAS.
X: hàm lượng kim loại trong mẫu (mg/kg) (μg/kg)
C: hàm lượng kim loại đo được trên thiết bị (mg/L) (μg/L)
V: thể tích định mức (ml)
K: hệ số pha loãng nếu có
Rễ cây sâm cau được nghiền nhỏ và chiết xuất bằng phương pháp soxhlet với các dung môi có độ phân cực khác nhau, bao gồm n-hexan, diclometan, etyl axetat và metanol Để thực hiện, cần cân chính xác lượng mẫu, gói vào giấy lọc, và đặt vào bộ chiết soxhlet, bao gồm bình cầu, thiết bị chiết và sinh hàn hồi lưu như minh họa trong Hình 2.5.
Hình 2.4 Bộ chiết soxhlet thực tế
2.2.6 Khảo sát thời gian chiết
Khảo sát thời gian chiết tốt nhất với dung môi n-hexan
Lấy 5 mẫu bột thân rễ sâm cau già/non (khoảng 10 gam/1 mẫu), cân chính xác lượng mẫu bột lấy được Khối lượng mẫu bột này là m Sau đó, cho mẫu bột đã được cân chính xác này vào bộ chiết soxhlet với 150ml n-hexan Tiến hành chiết ở nhiệt độ sôi của dung môi trong các khoảng thời gian khác nhau: 8 giờ, 10 giờ, 12 giờ, 14 giờ, 16 giờ
Cô quay chân không các dịch chiết đến khi còn lại nhỏ hơn 50 ml dịch chiết
Cân khối lượng của bình tỉ khối m1 Cho dịch chiết vừa thu được vào rồi thêm dung môi đến vạch 50ml, đem cân được khối lượng m2
Sau khi đổ dịch chiết ra và cân khối lượng m3, tính tỉ số phần trăm cao chiết bằng công thức: % cao chiết = (m2 - m3) : m của dịch chiết Tiếp theo, so sánh các kết quả để xác định thời gian chiết tối ưu.
Khảo sát thời gian chiết tốt nhất với dung môi diclometan
