1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH NGUYỄN THỊ HIỀN NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC, THÀNH PHẦN HỐ HỌC TINH DẦU CỦA MỘT SỐ LỒI THUỘC CHI CINNAMOMUM VÀ LITSEA TRONG HỌ LONG NÃO (LAURACEAE) Ở VƯỜN QUỐC GIA VŨ QUANG, HÀ TĨNH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC SINH HỌC (Chuyên ngành: Thực vật) Vinh – 2010 Mở đầu Lý chọn đề tài Trong họ nước ta giới, họ Long não (Lauraceae) họ lớn thực vật hạt kín Chúng tập trung chủ yếu vùng nhiệt đới, đặc biệt vùng Đông Nam Á Xu hướng nhà khoa học giới tập trung nghiên cứu không sinh học, sinh thái mà đặc biệt tìm kiếm hợp chất thiên nhiên có hoạt tính sinh học ứng dụng lĩnh vực y dược thực phẩm Việt Nam trung tâm thực vật Châu Á giới có nguồn tài nguyên thực vật phong phú đa dạng Kinh nghiệm dân gian cho thấy nhiều loài họ Long não bà dân tộc sử dụng phận khác làm thuốc Do vậy, nghiên cứu họ Long não để có sở khoa học nhằm khai thác sử dụng bền vững nguồn tài nguyên thực vật mối quan tâm nhiều nhà khoa học ngồi nước Trong số nhóm tài ngun thực vật nhóm chứa tinh dầu chiếm vị trí quan trọng Đây nguồn nguyên liệu thiết yếu nhiều ngành công nghiệp mỹ phẩm, thực phẩm dược phẩm Hiện nay, hầu hết loài chi Long não (Cinnamomum) số loài chi Màng tang (Litsea) có khả sinh tổng hợp tích luỹ hợp chất tự nhiên chứa tinh dầu Vì vậy, việc nghiên cứu sở khoa học cho việc sử dụng khai thác chúng vấn đề quan tâm cần đặt Vườn Quốc gia Vũ Quang thành lập năm 2002, nơi có nhiều lồi sinh vật đặc hữu có Việt Nam đánh giá có tính đa dạng sinh học cao với 478 loài thực vật bậc cao có mạch [13] Đây nguồn tài ngun vơ phong phú đa dạng Việc thu thập liệu đặc điểm sinh học, sinh thái hóa tinh dầu số lồi chi Long não (Cinnamomum) chi Màng tang (Litsea) họ Long não (Lauraceae) nhằm tìm hiểu khả ứng dụng cơng việc có ý nghĩa khoa học thực tiễn Xuất phát từ mục tiêu trên, chọn đề tài “Nghiên cứu đặc điểm sinh học, thành phần hoá học tinh dầu số loài thuộc chi Cinnamomum Litsea họ Long não (Lauraceae) Vườn Quốc gia Vũ Quang, Hà Tĩnh” Mục tiêu nghiên cứu 2.1 Nghiên cứu thành phần loài, đặc điểm sinh học phân bố loài thực vật thuộc chi Cinnamomum chi Litsea họ Long não (Lauraceae) Vườn Quốc gia Vũ Quang, Hà Tĩnh 2.2 Nghiên cứu thành phần hoá học tinh dầu số đại diện thuộc hai chi nói Chương TỔNG QUAN 1.1 Tình hình nghiên cứu thực vật giới Giới thực vật phát khơng 300.000 lồi Chúng khơng đa dạng thành phần lồi mà cịn đa dạng hình thái, sinh thái cơng dụng Có tri thức phân loại học q trình tiến hố thực vật ngày với lý luận chứng tương đối xác thực nhờ công lao nhiều nhà thực vật học kế thừa phát triển xây dựng lên Những nghiên cứu thực vật có Ai Cập (3.000 năm TCN) Trung Quốc (2.200 năm TCN) Théophraste (371-268 TCN) người đề xướng phương pháp phân loại học thực vật tác phẩm “Lịch sử thực vật” “Cơ sở thực vật”, ơng mơ tả 445 lồi [theo 38] Tiếp đến Plinus (79-24 TCN) viết “Lịch sử tự nhiên” mơ tả gần 1.000 lồi [theo 11] Phân loại học phát triển mạnh vào (thế kỷ XV- XVI) là: Sự phát sinh tập bách thảo (herbier) vào kỷ XVI thành lập vườn bách thảo (thế kỷ XV- XVI) biên soạn “Bách khoa toàn thư” thực vật Người mệnh danh “Ông tổ” phân loại học phải kể đến nhà thực vật học Thụy Điển Linnee (1707-1778) Trong tác phẩm “Hệ thống tự nhiên” ơng mơ tả gần 10.000 loài cây, xếp chúng vào hệ thống gồm 24 lớp, thực vật có hoa 23 lớp (lớp nhị, lớp nhị ), lớp 24 bao gồm Tảo, Nấm, Địa y, Rêu, Dương xỉ Hạt trần Cơ sở hệ thống ông dựa vào nhị, nhụy để phân loại, đồng thời ơng đề xuất cách gọi tên lồi chữ la tinh [theo 11] Sau Linnee hệ thống phân loại Bernard Jussieu (1699 - 1777) Antoine Laurent de Jussieu (1748 - 1836) xếp thực vật từ thấp đến cao [theo 38] Decandol (1778 - 1841) mô tả 161 họ đưa phân loại trở thành môn khoa học [theo 11] Robert Brown (1773 - 1858) tách rời hai nhóm hạt trần hạt kín [theo 38] Gophmeister phân chia thực vật có hoa khơng có hoa xác định vị trí hạt trần nằm thực vật hạt kín [theo 38] Đến năm 1993, Walters Hamilten thống kê hai tác phẩm hai kỉ qua có 1,4 triệu lồi sinh vật mơ tả đặt tên Trong có tới triệu lồi có lẽ 30 triệu lồi lưu giữ danh lục [theo 38] Cho đến nay, vùng nhiệt đới xác định khoảng 90.000 lồi, vùng ơn đới Bắc Mỹ Âu, Á có 50.000 lồi xác định, điều chứng tỏ hệ thống thực vật nhiệt đới vơ phong phú thành phần loài [theo 39] Cho đến kỷ XIX việc nghiên cứu hệ thực vật thực phát triển mạnh mẽ với nhiều cơng trình có giá trị cơng bố như: Thực vật chí Hồng Cơng, thực vật chí Anh (1869), thực vật chí Ấn Độ tập (1872-1897), thực vật Vân Nam (1977), thực vật chí Malayxia, thực vật chí Trung Quốc, thực vật chí Liên Xơ, thực vật Australia, thực vật chí Thái Lan, 1.2 Tình hình nghiên cứu thực vật Việt Nam Ngoài tác phẩm cổ điển Loureiro (1790), Pierre (1879 1907), từ năm đầu kỷ XX xuất công trình tiếng, tảng cho việc đánh giá tính đa dạng thực vật Việt Nam, thực vật chí Đơng Dương Lecomte H chủ biên (1907 - 1951) Trong cơng trình này, tác giả người Pháp thu mẫu định tên, lập khoá mơ tả lồi thực vật có mạch tồn lãnh thổ Đông Dương [theo 38] Trên sở thực vật chí Đơng Dương, Thái Văn Trừng (1978) thống kê hệ thực vật Việt Nam có 7.004 lồi, 1.850 chi 289 họ [40] Ngành Hạt kín có 3.366 lồi (90,9%), 1.727 chi (93,4%) 239 họ (82,7%) Ngành Dương Xỉ họ hàng Dương Xỉ có 599 loài (8,6%), 205 chi (5,57%) 42 họ (14,5%) Ngành Hạt trần có 39 lồi (0,5%), 18 chi (0,9%) họ (2,8%) Về sau Humbert (1938 - 1950) bổ sung, chỉnh lý để hoàn thiện việc đánh giá thành phần loài cho toàn vùng gần phải kể đến Thực vật chí Campuchia, Lào Việt Nam Aubréville khởi xướng chủ biên (1960 - 1997) với nhiều tác giả khác Đến công bố 29 tập nhỏ gồm 74 họ có mạch, nghĩa chưa đầy 20% tổng số họ có [theo 38] Trên sở cơng trình có, năm 1965 Pócs Tamás thống kê Miền Bắc có 5.190 lồi [theo 38] năm 1969 Phan Kế Lộc thống kê bổ sung nâng số loài miền Bắc lên 5.609 loài, 1.660 chi 140 họ (xếp theo hệ thống Engler), có 5.069 lồi thực vật Hạt kín 540 lồi thuộc ngành cịn lại [theo 38] Song song với thống kê Miền Bắc từ 1969 1976, nhà xuất Khoa học kỹ thuật cho xuất sách "Cây cỏ thường thấy Việt Nam" gồm tập Lê Khả Kế chủ biên [22] Miền Nam, Phạm Hồng Hộ cơng bố hai tập “Cây cỏ Miền Nam Việt Nam” giới thiệu 5.326 lồi, có 60 lồi thực vật bậc thấp 20 lồi Rêu, cịn lại 5.246 lồi thực vật có mạch [16] Để phục vụ cơng tác khai thác tài nguyên, Viện Điều tra Quy hoạch Rừng công bố tập “Cây gỗ rừng Việt Nam” (1971 - 1988) giới thiệu chi tiết với hình vẽ minh hoạ [41] Trần Đình Lý tập thể (1993) cơng bố “1.900 lồi có ích Việt Nam” [28] Để phục vụ cho công tác bảo tồn nguồn gen thực vật, năm 1996 nhà thực vật Việt Nam cho xuất "Sách đỏ Việt Nam", phần thực vật mơ tả 356 lồi thực vật quý Việt Nam có nguy tuyệt chủng bổ sung tái năm 2007 [5]; Võ Văn Chi (1997) công bố” Từ điển thuốc Việt Nam” [10] Đáng ý phải kể đến “Cây cỏ Việt Nam” Phạm Hoàng Hộ (1991 - 1993) xuất Canada tái có bổ sung Việt Nam năm gần [18], [19] Đây danh sách đầy đủ dễ sử dụng góp phần đáng kể cho khoa học thực vật Việt Nam Bên cạnh đó, số họ riêng biệt cơng bố họ Thầu dầu (Euphorbiaceae) Nguyễn Nghĩa Thìn (2006) [65], Annonaceae Nguyễn Tiến Bân (2000), Myrsinaceae Trần Thị Kim Liên (2002) Đây tài liệu quan trọng làm sở cho việc đánh giá đa dạng phân loại thực vật Việt Nam Bên cạnh cơng trình mang tính chất chung cho nước hay nửa đất nước, có nhiều cơng trình nghiên cứu khu hệ thực vật vùng cơng bố thức “Danh lục thực vật Tây Ngun” cơng bố 3.754 lồi thực vật có mạch Nguyễn Tiến Bân, Trần Đình Đại, Phan Kế Lộc chủ biên (1984) [3]; Phan Kế Lộc, Lê Trọng Cúc (1997) công bố “Danh lục thực vật Sông Đà” [26], “Danh lục thực vật Phú Quốc” Phạm Hồng Hộ (1985) cơng bố 793 lồi thực vật có mạch diện tích 592 km2 [17]; Lê Trần Chấn, Phan Kế Lộc, Nguyễn Nghĩa Thìn, Nơng Văn Tiếp (1994) nghiên cứu hệ thực vật Lâm Sơn, Lương Sơn (Hồ Bình) [9]; Nguyễn Nghĩa Thìn Nguyễn Thị Thời (1998) giới thiệu 2.024 loài thực vật bậc cao, 771 chi, 200 họ thuộc ngành vùng núi cao Sa Pa - Phan Si Pan [39] Gần tập thể nhà thực vật Việt Nam cơng bố “Danh lục lồi thực vật Việt Nam” từ bậc thấp đến bậc cao Có thể nói cơng trình tổng hợp đầy đủ từ trước tới tài liệu cập nhật Cuốn sách giới thiệu 368 loài Vi khuẩn lam, 2.200 loài Nấm, 2.176 loài Tảo, 461 loài Rêu, lồi Quyết thơng, 53 lồi thơng đất, loài Cỏ tháp bút, 691 loài Dương xỉ, 69 lồi Hạt trần, 13.000 thực vật Hạt kín, đưa tổng số loài thực vật Việt Nam lên 20.000 loài [2] 1.3 Nghiên cứu họ Long não Họ Long Não (Lauraceae) nhiều nhà khoa học giới quan tâm nghiên cứu tính đa dạng, phong phú Người nghiên cứu họ Long não Jussieu (1789-1824) Họ Long não giới có khoảng 55 chi 2.500 loài, phân bố chủ yếu vùng nhiệt đới cận nhiệt đới, đặc biệt vùng Đông Nam Á Braxin [62] Chi Long não (Cinnamomum) có khoảng 250 lồi chi Màng tang (Litsea) có khoảng 400 lồi, gỗ hay bụi, phân bố vùng nhiệt đới nhiệt đới Châu Á Australia [62] Ở Việt Nam có nhiều cơng trình nghiên cứu đề cập đến họ Long não Lê Khả Kế (1969 - 1976) [22]; Võ Văn Chi, Dương Đức Tiến (1978) [11]; Nguyễn Tiến Bân cộng (1984) [3], Phạm Hoàng Hộ (1991) tái (1999) vẽ hình mơ tả lồi thuộc họ Long não với 243 loài thuộc 18 chi [19] Nguyễn Nghĩa Thìn, Nguyễn Thanh Nhàn (2004), nghiên cứu hệ thực vật Pù Mát cơng bố 18 lồi thuộc chi Cinnamomum 21 loài thuộc chi Litsea [36] Đỗ Ngọc Đài (2010) công bố Xuân Liên với 10 loài chi Cinnamomum 10 loài chi Litsea [14] Viện điều tra quy hoạch rừng điều tra đa dạng hệ thực vật Bến En (2000), xác định loài thuộc chi Cinnamomum loài thuộc chi Litsea [42] Nguyễn Nghĩa Thìn, Mai Văn Phơ (2003), nghiên cứu đa dạng hệ thực vật Bạch Mã thống kê 14 loài thuộc chi Cinnamomum 15 loài thuộc chi Litsea [37] Phùng Ngọc Lan cộng (1996), nghiên cứu hệ thực vật Cúc Phương cơng bố lồi thuộc chi Cinnamomum 12 lồi thuộc chi Litsea [24] Nguyễn Nghĩa Thìn (2006), nghiên cứu hệ thực vật Na Hang thống kê loài thuộc chi Cinnamomum loài thuộc chi Litsea [35] Trong nghiên cứu hệ thực vật Ở Sa Pa - Phan xi Pan (1998), tác giả thống kê loài thuộc chi Cinnamomum loài thuộc chi Litsea [39] Khi nghiên cứu hệ thực vật Sông Đà (1997), Lê Trần Chấn cộng thống kê 15 loài Cinnamomum 12 loài thuộc chi Litsea [26] Nghiên cứu đầy đủ họ Long não cơng trình Nguyễn Kim Đào (2003), tác giả nghiên cứu thực vật, phân bố loài họ Long não khu vực khác nước tổng hợp thống kê thành phần đầy đủ "Danh lục loài thực vật Việt Nam" với 265 lồi thuộc 21 chi, chi Cinnamomum có 45 lồi chi Litsea có 55 lồi [15] Họ Long não họ thực vật có nhiều lồi có giá trị làm thuốc, cho tinh dầu, lấy gỗ, - Nhóm làm thuốc có loài đại diện sau: Quế (Cinnamomum cassia Presl), Quế rừng (Cinnamomum iners Reinw ex Blume), Bộp xoan ngược (Actinodaphne obovata (Ness) Blume), Bời lời chanh (Litsea cubeba), … - Nhóm cho gỗ: Quế bời lời (Cinamomum polydelphum (Lour.) Kost), Bời lời trung (Litsea griffithi var annamensis Liou), Quế (Cinnamomum cassia Presl), Re hương (Cinnamomum balansae) - Nhóm cho tinh dầu phong phú gồm số đại diện như: Re cuống dài (Cinamomum longepetiolatum Kosterm apud Phamh.), Quế (Cinnamomum cassia Presl), Long não (Cinnamomum camphora), Bời lời nhớt (Litsea glutinosa (Lour.) C B Rob.), Bời lời đắng (Litsea umbellata (Lour.) Merr.), Re trắng mũi mác (Phoebe lanceolata (Wall ex Nees) Nees), Re hương (Cinnamomum balansae), 1.4 Nghiên cứu đặc tính tinh dầu chi Cinnamomum chi Litsea giới nước Tinh dầu hỗn hợp hợp chất hữu có cấu tạo phức tạp khác đặc tính lý học hóa học Chúng có số đặc tính chung có mùi thơm, có khả bay hơi, dễ tan dung mơi hữu Tinh dầu có tác dụng sinh lý rõ rệt thể, tinh dầu cịn có tính sát trùng kháng khuẩn, chúng giữ vai trị quan trọng cơng nghiệp chế biến thực phẩm, mỹ phẩm Tinh dầu phân bố phận khác lá, hoa, quả, vỏ thân, rễ Nhiều đơn chất tách từ tinh dầu nguyên liệu ban đầu để chuyển hóa tổng hợp hợp chất khác Trong hệ thực vật Việt Nam có khoảng gần 657 lồi có tinh dầu gồm 357 chi 114 họ [29] Chi Long não (Cinnamomum): Trong 250 loài chi Long não (Cinnamomum) giới có 100 loài nghiên cứu Ở Việt Nam, chi Long não có 45 lồi (theo Nguyễn Kim Đào, 2003) Hầu hết loài chi Long não chứa tinh dầu, nhiên hàm lượng thành phần hóa học tinh dầu loài thường khác Một số loài thành phần chủ yếu tinh dầu cinnamaldehyd, lồi khác thành phần lại hợp chất 10 eugenol, camphor hay safrol Trong số lồi nghiên cứu sâu như: loài Long não (Cinnamomum camphora) Trung Quốc xác định thành phần hóa học tinh dầu camphor (83,87%), với lồi Xá xị (Cinnamomum parthenoxylum) có thành phần -pinen (22,41%), sabinen (12,71%) terpinen-4-ol (21,21%) Ở Malayxia, thành phần chủ yếu eugenol (45%) safrol (20%) Từ loài Cinnamomum platyphyllum cấu tử trans-methyl iso-eugenol (94,04%) Lồi Cinnamomum septentrionale trans-methyl iso-eugenol (85,71%) [69] Vỏ loài Quế đơn (C cassia) chứa tinh dầu với thành phần tương tự Hàm lượng tinh dầu vỏ cao thay đổi từ 1,0% đến 4,0%; thường thấp, khoảng 0,3-0,8% Tinh dầu từ vỏ Quế đơn chứa tới 70-95% (E)-cinnamaldehyd, ngồi cịn khoảng gần 90 hợp chất khác nữa, đáng lưu ý benzaldehyd, coumarin, cinnamyl acetat, 2-methoxycinnamaldehyd, 2-methoxybenzaldehyd, 2-phenylethyl acetat, (Z)-cinnamic aldehyd, salicylaldehyd, benzyl benzoate, phenylpropanal ; thường không chứa eugenol không đáng kể Thành phần chủ yếu tinh dầu quế đơn (E)-cinnamaldehyd (70-90%), ngồi cịn có khoảng 20 hợp chất khác, có 2methoxycinnamaldehyd; benzaldehyd; salicylaldehyd; phenylpropanal; (E)cinnamal acetat; coumarin Chồi búp Quế đơn chứa tới 1,9% tinh dầu với thành phần chủ yếu aldehyd (80%) [68], [69] Nhưng tinh dầu vỏ Quế đơn (C cassia) sản xuất từ Australia thành phần hóa học lại gồm khoảng 40 hợp chất, chủ yếu cinnamic aldehyd (87,0%), tiếp đến benzaldehyd (4,7%), 2-phenylethanol (2,5%), 3- phenylpropanal (2,0%), 1,8-cineol (0,7%), 4-ethylguaiacol (0,5%), ethyl cinnamat (0,4%), cuminaldehyd (0,4%), chavicol (0,3%) counarin (0,3%); thành phần cịn lại có hàm lượng không đáng kể vết (Senanayake, 1997) [theo 29] ... Nghiên cứu thành phần loài, đặc điểm sinh học phân bố loài thực vật thuộc chi Cinnamomum chi Litsea họ Long não (Lauraceae) Vườn Quốc gia Vũ Quang, Hà Tĩnh 2.2 Nghiên cứu thành phần hoá học tinh dầu. .. trên, chọn đề tài ? ?Nghiên cứu đặc điểm sinh học, thành phần hố học tinh dầu số lồi thuộc chi Cinnamomum Litsea họ Long não (Lauraceae) Vườn Quốc gia Vũ Quang, Hà Tĩnh? ?? Mục tiêu nghiên cứu 2.1 Nghiên. .. thập liệu đặc điểm sinh học, sinh thái hóa tinh dầu số loài chi Long não (Cinnamomum) chi Màng tang (Litsea) họ Long não (Lauraceae) nhằm tìm hiểu khả ứng dụng cơng việc có ý nghĩa khoa học thực