TỔNG QUAN
Tổng quan về thực vật
1.1.1Tổng quan họ hoa môi ( Lamiaceae)
Họ hoa môi (Lamiaceae = Labiatae).còn được gọi bằng nhiều tên khác như họ Húng, họ Bạc hà.[22]
Họ Hoa môi là một họ thực vật lớn với khoảng 3500 loài, thường là cây thân thảo có hương thơm đặc trưng Nhiều loài trong họ này như Húng quế, Bạc hà, Hương thảo, và Oải hương được trồng rộng rãi vì dễ chăm sóc và có nhiều công dụng trong đời sống Chúng không chỉ được sử dụng làm gia vị và cây cảnh mà còn được chiết xuất tinh dầu cho mỹ phẩm và dược phẩm Ngoài ra, một số loài như cây Chia còn được trồng để lấy hạt làm thực phẩm.
Tên gọi là Labiatae, do hoa của chúng thường có các cánh hoa hợp thành
Họ Lamiaceae, còn được biết đến với tên gọi "môi" (bao gồm môi trên và môi dưới), là một nhóm thực vật có thân cây thường có tiết diện hình vuông Tuy nhiên, đặc điểm này không phải là quy tắc chung cho tất cả các loài trong họ này, và tiết diện hình vuông cũng có thể xuất hiện ở các họ thực vật khác.
Lá đơn của cây mọc đối chéo theo hình chữ thập, với lá sau mọc vuông góc so với lá mấu trước Mép lá có răng cưa và được bao phủ bởi nhiều lông che trở cùng lông tiết.
Cụm hoa gồm các vòng 6 hoa (thực tế gồm 2 cụm xim co, mỗi xim 3 hoa) ở kẽ lá hoặc ngọn thân
Hoa đối xứng hai bên (không đều)
Đài hoa có 5 lá đài liền nhau, không đồng đều, tạo thành nhiều kiểu dáng khác nhau Thường gặp là hình dạng 2 môi, nhưng cũng có trường hợp chỉ có 1 môi Các lá đài có thể có thùy hoặc răng không đều, và đôi khi 2 môi này bao quanh quả.
Tràng hoa có 5 cánh, được hàn liền và chia thành 2 môi: môi trên thường có 2 thùy, đôi khi dính thành 1 thùy; trong khi đó, môi dưới có 3 thùy, và thùy giữa có thể chia thành 2 thùy con, tạo thành môi dưới với tổng cộng 4 thùy.
Bộ nhị, thường 4 nhị 2 cái dài, 2 cái ngắn tạo thành bộ nhị 2 trội, đính trên ống tràng bao phấn 2 ô, các ô thường choãi ra, nứt dọc
Bộ nhụy gồm 2 lá noãn tạo bầu trên có 4 ô,mỗi ô 1 noãn, vòi mọc lên từ gốc từ gốc bầu, chia 2 thùy Có đĩa tuyến mật
Quả khi chín gồm 4 quả bế/đóng (quả bế tư) Hạt có phôi thẳng, thường không có nội nhu hoặc nội nhu kém phát triển
Các loài thực vật thuộc họ Hoa môi thường có lông che chở và lông tiết, với cấu trúc chân đơn bào và đầu đa bào Những đặc điểm này hiện diện ở mọi bộ phận của cây, khiến chúng thường chứa tinh dầu và phát ra mùi thơm đặc trưng.
Toàn thân (thân, lá, cụm hoa, hoa, quả, ) đều có lông che chở và lông tiết tinh dầu [31]
1.1.1.2 Phân loại họ hoa môi :
Có khoảng 200 chi , với 3500 loài
Vào năm 2004 (https://www.wikizero.com), họ Lamiaceae được chia thành 7 phân họ với 10 chi độc lập Mười chi độc lập gồm: Tectona, Callicarpa,
Hymenopyramis, Petraeovitex, Peronema, Garrettia, Cymaria, Acrymia, Holocheila, và Ombrocharis [31]
- Có 325 loài được chấp nhận
Ascocarydion G Taylor; Burnatastrum Briq.; Capitanya Gurke; Coleus Lour ; Dielsia Kudo ; Englerastrum Briq.; Germanea Lam.; Holostylon
Robyns & Lebrun; Isodictyophorus Briq.; Leocus A.Chev.; Neomuellera Briq.; Perierastrum Guillaumin; Symphostemon Hiern.[27]
1.1.1.4 Sự phân bố của họ Hoa môi
Họ Lamiaceae phân bố rộng rãi trên toàn cầu, chủ yếu ở vùng Địa Trung Hải, với đa dạng hình thái từ cây thân thảo, cây bụi đến cây gỗ, và hiếm hơn là cây dây leo Tại Việt Nam, có khoảng 40 chi và 130 loài thuộc họ này, bao gồm các loại cây thân thảo có lá chứa tinh dầu, mang lại mùi hương đặc trưng Chúng được sử dụng phổ biến trong y học cổ truyền và ẩm thực, với những ví dụ điển hình như húng quế, bạc hà và húng láng.
Húng chanh, Kinh giới, Tía tô, Hương nhu, Hạ khô thảo, Hoắc hương, Ích mẫu, Râu mèo,Thiên thảo
Hiện nay nhiều cây trong họ đã được trồng với diện tích lớn để phục vụ cho việc chưng cất tinh dầu
1.1.1.5 Công dụng của các cây thuốc họ hoa môi (Lamiaceae)
Họ Hoa môi là một trong những họ thực vật có nhiều công dụng trong thực tế đời sống
Nhiều cây thuộc họ hoa môi, như Húng, Tía tô và Kinh giới, chứa tinh dầu thơm và thường được sử dụng tươi sống làm gia vị Chúng không chỉ giúp món ăn thêm ngon miệng mà còn kích thích tiêu hóa, giảm dị ứng khi tiêu thụ hải sản và chống đầy hơi.
Trong Y học cổ truyền, nhóm cây thuốc họ Hoa môi có 23 loài thường dùng làm thuốc, trong đó có 11 loài dùng phổ biến trong chữa những chứng bệnh sau :
Nhóm thảo dược bao gồm Bạc hà, Hương nhu, Hoắc hương, Kinh giới, Râu mèo và Tía tô có tác dụng hiệu quả trong việc trị cảm sốt, nghẹt mũi, nhức đầu, nổi mề đay, cũng như hỗ trợ tiêu hóa, chữa kém ăn và đau bụng đi ngoài Các thành phần này có thể được sử dụng dưới dạng lá tươi hoặc toàn cây phơi khô, và có thể chế biến thành thuốc sắc, xông hoặc tắm để đạt hiệu quả tốt nhất.
- Nhóm chữa bệnh phụ nữ, điền kinh an thai ( Đan sâm, Ích mẫu, Thiến thảo, Tía tô, Hoàng cầm)
- Chữa một số bệnh khác như lợi tiểu ( Râu mèo), ho ( Húng chanh, Hoàng cầm)
Ngày nay, với sự phát triển của khoa học công nghệ và sự mở cửa thị trường, các đặc tính quý báu của cây họ Hoa môi đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực Ngoài việc sử dụng truyền thống như gia vị và trong Y học cổ truyền, công nghệ hiện đại đã giúp chuyển giao những đặc tính này vào các sản phẩm chế biến, đảm bảo hiệu quả sử dụng, dễ dàng bảo quản và vận chuyển, đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng mọi lúc, mọi nơi.
- Các loại thực phẩm có sử dụng hương liệu từ tinh dầu cây họ Hoa môi
- Sản phẩm mỹ phẩm có sử dụng thành phần cây họ Hoa môi
- Sản phẩm thực phẩm chức năng có thành phần cây họ Hoa Môi
- Sản phẩm thuốc dạng bào chế hiện đại có thành phần cây họ Hoa môi
- Sản phẩm thực phẩm từ cây họ Hoa môi ( Chia)
-Cây Húng chanh (hình 1.1) hay còn gọi là cây Rau tần, Rau thơm lông, Tần dầy lá, Dương tử tô, Rau thơm lùn
-Tên khoa học:Plectranthus amboinicus (Lour.) Spreng(Coleus aromaticus Benth, Coleus crassifolius Benth.) Họ Lamiaceae [4]
Ngành: Ngọc lan (Magnoliophyta) Lớp: Ngọc lan (Magnoliopsida) Phân lớp: Hoa môi (Lamiidae)
Bộ : Hoa môi (Lamiales) Họ: Hoa môi (Lamiaceae) Chi: Plectranthus
Loài: Plectranthus amboinicus ( Lour.) Spreng [42]
Húng chanh là một loại cỏ, gốc hóa gỗ có thể cao 25-75cm, phân nhiều nhánh
Thân mọc đứng, cành non vuông, thân già tròn, mập có lông
Lá đơn có cuống, mọc đối, có hình bầu dục, dày và mọng nước, với kích thước dài từ 7-10cm và rộng 4-6cm Mép lá khía tai bèo, mặt trên lá có lông đơn, trong và bóng, trong khi mặt dưới lá nhiều lông tiết hơn và gân nổi rõ.
Hoa màu tía, nhỏ, mọc thành chùm với 20-30 bông hoa xếp sít nhau, có cấu trúc đối xứng hai bên Hoa lưỡng tính, thuộc mẫu 5, với các lá đài và cánh hoa hợp thành ống có hai môi: môi trên có 2 răng và môi dưới có 3 răng Trong hoa có 4 nhị.
Trên ống tràng, có 2 phần dài và 2 phần ngắn hoặc bằng nhau, được sắp xếp xen kẽ với thùy tràng Bầu trên có 4 ô, tách biệt thành 4 thùy rõ ràng Vòi phát triển từ giữa 4 thùy bầu và gắn ở gốc bầu.
Hình 1.2: Lá và hoa Húng chanh [33]
Quả gồm 4 hạch nhỏ (tứ bế quả), hình cầu, màu nâu [4] ở đáy có các đài tồn tại, mỗ hạch có 1-2 hạt
1.1.2.4 Phân bố, cách trồng, thu hái và chế biến
Cây Húng chanh, có nguồn gốc từ đảo Moluques (đông Indonesia), hiện được trồng rộng rãi ở nhiều quốc gia như Ấn Độ, Indonesia, và Philippines, và đã có mặt trên toàn thế giới, đặc biệt là ở các nước nhiệt đới Tại Việt Nam, Húng chanh được trồng khắp cả nước và được đưa vào danh mục thuốc thiết yếu, là một trong 70 loại cây thuốc chữa trị 8 chứng bệnh thông thường cần trồng làm mẫu tại các Trạm y tế.
Cây rau húng có thể trồng quanh năm, nhưng trong những tháng mùa đông, nhiệt độ thấp khiến cây phát triển chậm và thân lá kém phát triển Do đó, vào mùa đông, nông dân chủ yếu tập trung vào việc giữ giống.
Tổng quan về tinh dầu
Tinh dầu là hỗn hợp các thành phần có mùi thơm, không hòa tan trong nước nhưng tan trong dung môi hữu cơ Chúng có khả năng bay hơi ở nhiệt độ thường và thường được chiết xuất từ thảo mộc thông qua phương pháp cất kéo hơi nước.
1.2.2 Nguồn gốc và sự phát triển của tinh dầu
Tinh dầu đã được nhân loại biết đến và sử dụng từ thời cổ đại, khi con người khai thác các loại cây có tinh dầu dưới dạng phơi khô.
Cuối thế kỷ 10 và đầu thế kỷ 11, Avicenna (Abu Ali Sina Balkh, khoảng 980 - 1037) là một học giả người Turk và thầy thuốc nổi bật, được biết đến như một người tiên phong trong việc chữa bệnh bằng xoa bóp Ông đã có những đóng góp quan trọng trong lĩnh vực y học thông qua việc phát minh ra phương pháp chưng cất hơi nước và chiết tách tinh dầu.
Từ thế kỷ 15, tinh dầu đã được sử dụng rộng rãi trong làm đẹp và y học Ngày nay, với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, ngành công nghiệp tinh dầu đã trở nên phát triển mạnh mẽ, trở thành sản phẩm thiết yếu trong cuộc sống con người Tinh dầu được ứng dụng đa dạng trong các lĩnh vực như hương liệu, thực phẩm, mỹ phẩm và dược phẩm.
Tinh dầu tập trung chủ yếu trong một số họ thực vật như họ Hoa Môi, Hoa Tán, Cúc, Long Não, Sim, Cam và Gừng Chúng thường được tìm thấy trong các mô tiết của cây, bao gồm tế bào tiết ở họ Long Não, Hồ Tiêu và Gừng; lông tiết ở họ Hoa Môi và Cúc; biểu bì tiết ở họ Hoa Hồng; túi tiết ở họ Cam; và ống tiết ở họ Hoa Tán Các mô tiết này xuất hiện ở nhiều bộ phận của cây như cánh hoa, lá, cành, rễ, thân, vỏ trái, hạt và vỏ cây.
- Lá: Bạc Hà, Tràm, Bạch Đàn, Hương Nhu, Khuynh Diệp, Húng Chanh, Tía Tô, Cúc Tần, Lá Tràm, Lá Sả, Long Não, Cam, Chanh, Quýt…
- Bộ phận trên mặt đất: Bạc Hà, Hương Nhu…
- Hoa: hoa Hồng, hoa Nhài, hoa Bưởi, hoa Hồi, hoa Đinh Hương
- Quả: Sa Nhân, Hồi, Bưởi, Cam, Chanh, Quất, Xuyên Tiêu, Thảo Quả
- Vỏ quả: Cam, Chanh, Bưởi, Quýt
- Gỗ: Long Não, Trầm Hương…
Thân rễ như gừng, nghệ, hành, xuyên khung, bạch chỉ, và đương quy chứa hàm lượng tinh dầu phụ thuộc vào nhiều yếu tố như giống cây, di truyền, đất trồng, phân bón, thời tiết, ánh sáng và thời điểm thu hoạch Tinh dầu là sản phẩm cuối cùng của quá trình trao đổi chất và không được sử dụng lại cho hoạt động sống của cây.
1.2.3 Tính chất vật lý và các thành phần hóa học trong tinh dầu:
1.2.3.1Tính chất vật lý của tinh dầu
Tinh dầu thường ở dạng lỏng, có mùi thơm và ít màu sắc, ngoại trừ tinh dầu chứa azulen có màu xanh Tỉ trọng của tinh dầu thấp hơn nước và có chỉ số khúc xạ cao Chúng dễ bay hơi ở nhiệt độ thường, ít tan trong nước nhưng có khả năng tạo hương cho nước Tinh dầu là hỗn hợp các thành phần, do đó không có nhiệt độ sôi cố định, và có thể được tách riêng từng thành phần qua quá trình chưng cất phân đoạn Tinh dầu tan trong cồn, ete, dung môi hữu cơ và chất béo.
* Năng suất quay cực cao, tả tuyền hoặc hữu tuyền
* Rất dễ oxy hoá, sự oxy hoá thường xảy ra cùng với sự trùng hiệp hoá, tinh dầu sẽ chuyển thành chất nhựa
Một số thành phần chính trong tinh dầu có khả năng tham gia vào các phản ứng đặc hiệu của nhóm chức, dẫn đến sự hình thành các sản phẩm kết tinh hoặc tạo màu Dựa vào đặc tính này, chúng ta có thể định tính và định lượng các thành phần quan trọng trong tinh dầu.
1.2.3.2Thành phần hóa học và phân loại tinh dầu
Tinh dầu là chất lỏng tinh chế, thường được chiết xuất từ lá, vỏ, thân, hoa và các bộ phận khác của thực vật thông qua phương pháp chưng cất bằng hơi hoặc nước Hầu hết tinh dầu đều trong suốt, ngoại trừ một số loại như dầu cây hoắc hương, dầu cam và lemongrass có màu vàng hoặc hổ phách Mỗi loại tinh dầu đều chứa các thành phần chính như Monoterpenes, Sesquiterpenes, Phenol, alcohol, ceton, ether, ester, aldehyde và acid.
1.2.3.2.2 Phân loại: có thể chia thành 4 nhóm chính:
(1) Các dẫn chất của monoterpen
Dẫn chất không chứa oxy như myrcen, limonen, pinen…
Dẫn chất chứa oxy như linalol, camphor, menthol
(2) Các dẫn chất của sesquiterpen
(3) Các dẫn chất có nhân thơm
(4) Các hợp chất có chứa nitơ (N) và lưu huỳnh (S) như alicin:
CH2 = CH - CH2 - S - S - CH2 - CH = CH2 [7]
1.2.4 Các phương pháp chế tạo tinh dầu
Có rất nhiều phương pháp điều chế tinh dầu nhưng dù có sử dụng phương pháp nào thì quy trình sản xuất đều có những điểm chung sau đây:
- Tinh dầu thu được phải có mùi thơm tự nhiên như nguyên liệu
- Quy trình khai thác phải phù hợp với đặc tính của nguyên liệu
Để chiết xuất tinh dầu hiệu quả, cần đảm bảo rằng tinh dầu được thu hồi triệt để từ nguyên liệu với chi phí tối ưu Các phương pháp chiết xuất tinh dầu đều dựa vào những đặc tính riêng biệt của chúng.
+ Dễ bay hơi ở nhiệt độ thường
+ Lôi cuốn theo hơi nước ở nhiệt độ dưới 100 0 C
+ Hòa tan dễ dàng trong dung môi hữu cơ
+ Dễ bị hấp thu khi ở thể khí [7]
1.2.4.1 Phương pháp cất kéo hơi nước
Nguyên tắc cất hỗn hợp hai chất lỏng không hòa tan, như nước và tinh dầu, dựa trên việc khi áp suất hơi bão hòa đạt bằng áp suất khí quyển, hỗn hợp sẽ bắt đầu sôi Trong quá trình này, hơi nước sẽ kéo theo hơi tinh dầu, giúp tách biệt hai thành phần một cách hiệu quả.
Hơi nước có thể đưa từ bên ngoài do các nồi hơi cung cấp hoặc tự tạo trong nồi cất
Nồi cất công nghiệp sử dụng hệ thống ống dẫn hơi để đưa hơi nước vào, trong khi ở quy mô thủ công, nước được chứa sẵn trong nồi và dược liệu được đặt trên một tẩm vỉ để tránh tiếp xúc với đáy nồi.
1.2.4.2 Phương pháp dùng dung môi
Dung môi không bay hơi như dầu béo hoặc dầu paraphin được sử dụng để ngâm dược liệu, thường là hoa, trong điều kiện nhiệt độ từ 60 – 70 độ C Quá trình ngâm kéo dài từ 12 đến 48 giờ tùy thuộc vào từng loại hoa, và cần thực hiện nhiều lần cho đến khi dung môi bão hòa với tinh dầu.
(10 – 15 lần) Dùng alcol để tách riêng tinh dầu khỏi dầu béo và cất thu hồi alcol dưới áp lực giảm sẽ thu được tinh dầu
Dung môi dễ bay hơi là phương pháp thường được sử dụng để chiết xuất tinh dầu từ hoa hoặc một thành phần cụ thể Các dung môi phổ biến như ether, dầu hỏa và xăng công nghiệp được áp dụng Sau quá trình chiết xuất, dung môi được thu hồi dưới áp lực giảm, tạo ra tinh dầu có lẫn sáp và tạp chất, thường ở thể đặc Tinh dầu thu được từ phương pháp này thường có hương thơm mạnh mẽ, giá thành cao, và được sử dụng trong sản xuất mỹ phẩm và nước hoa cao cấp Ví dụ, tinh dầu hoa cam đắng (Neroli oil) có thể được chiết xuất bằng phương pháp cất, trong đó một phần tinh dầu hòa tan trong nước dưới dạng nhũ dịch và không thể tách ra, do đó cần sử dụng dung môi để thu hồi tinh dầu.
Phương pháp chiết xuất tinh dầu hiệu quả nhất hiện nay là sử dụng dung môi kết hợp với khí CO2 lỏng, mang lại hiệu suất cao và tiêu tốn ít dung môi Phương pháp này sản xuất tinh dầu chất lượng tốt, thường được áp dụng cho các loại tinh dầu hoa và tinh dầu quý hiếm Tuy nhiên, nhược điểm lớn của phương pháp này là yêu cầu thiết bị đắt tiền, dẫn đến việc chưa được ứng dụng rộng rãi.
ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Đối tượng nghiên cứu
Cây Húng chanh (Plectranthus ambonicus) được thu hái từ tháng 10 đến tháng 12 năm 2019 tại huyện Xuân Trường, tỉnh Nam Định, đảm bảo chất lượng tươi ngon, không bị dập nát hay thối hỏng Sau khi được vận chuyển đến phòng thí nghiệm, lá húng chanh được lựa chọn sơ bộ và rửa sạch để phục vụ cho các nghiên cứu tiếp theo.
-Tinh dầu Húng chanh được chiết suất từ lá húng chanh thu hái tại Nam Định.
Thiết bị
- Bộ chưng cất CLEVENGER 1 lít cho tinh dầu nhẹ
- Máy sắc kí khí ghép phối phổ GC-MS (Gas chromatography – mass spectrometry)
- Nồi cất 10kg công ty Năng lượng mới
Hóa chất
Phương pháp thực hiện
2.4.1 Phương pháp mô tả đặc điểm thực vật
2.4.1.1 Mô tả đặc điểm hình thái
Phương pháp nghiên cứu đặc điểm hình thái bao gồm quan sát, so sánh và phân tích dữ liệu thu thập được để rút ra kết luận Quá trình này được thực hiện thông qua việc quan sát và so sánh cấu trúc của thực vật trong điều kiện tự nhiên cũng như môi trường thực nghiệm.
Các đối tượng nghiên cứu ở mức độ kính hiển vi cần được thực hiện qua các phương pháp như cắt mỏng mẫu vật, ngâm mủn tế bào, nhuộm màu và vi phân tích.
2.4.2 Xác định hàm lượng nước trong nguyên liệu đưa đi chiết suất để xác định hàm lượng
Lấy một lượng cân thích hợp (2 g) mẫu lá tươi, xác định hàm lượng mất nước trên cân sấy ẩm Làm ít nhất 3 mẫu để lấy kết quả trung bình
2.4.3 Xác định hàm lượng tinh dầu Húng chanh
Nguyên liệu và nước được cho vào thiết bị chưng cất Clevenger, sau đó hỗn hợp được gia nhiệt bằng bếp điện Khi hỗn hợp sôi, hơi nước sẽ mang theo tinh dầu lên hệ thống ngưng tụ Tinh dầu, do nhẹ hơn nước, sẽ nổi lên trên, trong khi nước nặng hơn sẽ nằm ở lớp dưới.
Xác định hàm lượng tinh dầu theo công thức:
Trong đó: X: Hàm lượng tinh dầu thu được (%) m1: Khối lượng tinh dầu thu được m2: Khối lượng khô của nguyên liệu (g)
Hình 2.1: Bộ chiết suất tinh dầu clevenger 1000ml
2.4.4 Thăm dò hiệu suất chiết tinh dầu ở qui mô nồi cất 10kg
Dựa trên kết quả khảo sát chiết suất tinh dầu, chúng tôi đã xác định các chỉ số tối ưu cho hiệu suất chiết tinh dầu cao nhất dựa vào kích cỡ và hàm ẩm của nguyên liệu Những chỉ số này sẽ được áp dụng để chiết tinh dầu từ khối lượng mẫu Húng chanh lớn, nhằm so sánh và khám phá hiệu suất chiết.
Hình 2.2 Hệ thống chưng cất trực tiếp với hơi nước
2.4.5 Khảo sát thành phần hóa học của tinh dầu Húng chanh bằng phương pháp sắc kí khí khối phổ
Phương pháp khối phổ là phương pháp đưa ra phổ lượng của tinh dầu Húng chanh để tìm ra thành phần và hàm lượng của thành phần đó
THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
Thực nghiệm
3.1.1 Mô tả đặc điểm thực vật
3.1.1.1 Mô tả đặc điểm hình thái
-Lấy mẫu: Quan sát và mô tả đặc điểm hình thái thực vật về dạng sống: Thân, lá (hình dạng gốc, lá, kích thước )
-Làm tiêu bản mẫu cây khô và lưu bản tại Phòng thí nghiệm bộ môn Thực vật-Dược liệu, khoa Dược-Đại học Phenikaa
-Mô tả đặc điểm hình thái cấu tạo các mẫu nghiên cứu bằng phương pháp phân tích hình thái thực vật
Toàn bộ cây Húng chanh, bao gồm lá, cuống lá và thân, đã được mang đi giải phẫu tại phòng thí nghiệm Thực vật học thuộc Bộ môn Dược liệu, Khoa Dược của Trường Đại học Phenikaa.
Vị trí và hình dạng của bộ phận chứa tinh dầu được quan sát dưới kính hiển vi cần phải được tinh sạch trước khi tiến hành Điều này đảm bảo rằng hình ảnh thu được sẽ rõ nét và chính xác.
- Lấy khoanh khoai lang làm thớt
Sử dụng lưỡi lam để cắt mẫu lá, cuống lá và thân Húng chanh thành những lát mỏng, với cạnh lưỡi lam vuông góc với mẫu Sau đó, ngâm các mẫu này trong Javel nguyên chất khoảng 15-20 phút để tẩy trắng.
- Sau thời gian 20 phút, mẫu được rửa bằng nước cất (khoảng 6 – 7 lần) cho hết mùi Javel
- Kế tiếp, mẫu được ngâm trong dung dịch acid acetic 0.5% khoảng 15 -
20 phút cho thật sự hết mùi Javel và giữ cho vách tế bào vững
- Sau đó rửa lại bằng nước cất để loại hết acid acetic
- Ngâm mẫu trong Xanh Methylen loãng 3-5 giây, sau đó rửa mẫu bằng nước cất
- Ngâm mẫu trong son phèn khoảng 5-10 phút, vớt mẫu và rửa sạch bằng nước cất
- Khi mẫu đã ăn màu thì chọn những mẫu đẹp nhất đặt lên kính quan sát và chụp lại mẫu
3.1.2 Xác định hàm lượng nước trong nguyên liệu
Tiến hành làm 3 mẫu lá Húng chanh tươi khoảng 2 g, xác định hàm lượng nước trên cân sấy ẩm để lấy kết quả trung bình
3.1.3 Xác định hàm lượng tinh dầu Húng chanh:
Để xác định hàm lượng tinh dầu Húng chanh, lấy 250 g nguyên liệu đã qua xử lý, cân xác định hàm ẩm và thái nhỏ cho vào bình cầu của bộ chiết suất Clevenger Thêm khoảng 500ml nước cất, lắp ống sinh hàn và nhánh hứng có thiết bị hồi lưu nước Gia nhiệt hỗn hợp bằng bếp điện, khi sôi, hơi nước sẽ cuốn theo tinh dầu lên hệ thống ngưng tụ Tinh dầu nhẹ hơn nước sẽ nổi lên trên, trong khi nước nặng hơn sẽ phân lớp bên dưới Hứng tinh dầu và cân để xác định khối lượng thu được, thực hiện quá trình này 5 lần để tính kết quả trung bình.
3.1.4 Thăm dò hiệu suất chiết tinh dầu ở qui mô 10kg:
Tiến hành thử nghiệm để xác định hàm lượng ẩm và kích cỡ nguyên liệu là bước quan trọng nhằm đưa ra lựa chọn tối ưu cho các đề xuất ở quy mô ngoài phòng thí nghiệm.
3.1.4.1 Thăm dò về sự thay đổi kích cỡ nguyên liệu ở quy mô 10kg:
Để đạt hiệu suất chiết tinh dầu cao nhất, hãy chuẩn bị 10kg nguyên liệu tươi, cắt nhỏ hoặc xay nhuyễn, sau đó cho vào nồi chiết 10kg Thêm nước cất và tiến hành chưng cất trong 3 giờ Kích cỡ nguyên liệu là yếu tố quan trọng cần được xác định để tối ưu hóa quá trình chiết xuất.
3.1.4.2 Thăm dò hiệu suất chiết tinh dầu ở qui mô nồi cất 10kg
Sau khi thăm dò hiệu suất chiết suất tinh dầu Húng chanh dựa trên kích cỡ, chúng tôi đã xác định được kích cỡ tối ưu để tiếp tục nghiên cứu hiệu suất liên quan đến hàm lượng nước trong lá Húng chanh Quy trình cất tinh dầu được thực hiện qua 3 lần cất để đảm bảo chất lượng và hiệu quả tối đa.
Lần 1: Cất 10.000g lá Húng chanh tươi đã được say nhuyễn, có độ ẩm W= 91.85%, tương ứng với 815g khối lượng khô
Lần 2: Cất 10.000g lá Húng chanh sau khi đã phơi âm can đem đi say nhuyễn, có độ ẩm W= 86.47% tương ứng với 1353g khối lượng khôsay ngh
Lần3: Cất 10.000g lá Húng chanh sau khi đã phơi âm can đem đi say nhuyễn, có độ ẩm W= 72.86% tương ứng với 2714 g khối lượng khô
3.1.5 Khảo sát thành phần hóa học của tinh dầu Húng chanh
Sau khi chiết xuất tinh dầu, chúng tôi đã gửi hai mẫu Húng chanh đến Viện Dược liệu để thực hiện phân tích sắc ký khí khối phổ, nhằm xác định các thành phần hóa học có trong tinh dầu Húng chanh.
Kết quả
3.2.1.1 Đặc điểm hình thái (hình 3.1-3.8)
- Cây Húng chanh thuộc cây thân thảo mọng nước mềm và dễ gẫy Húng chanh thuộc cây bụi nhỏ, có thể leo hoặc bò và có rễ chùm
- Thân: Thân cỏ nhiều năm, mọc đứng, cao 30-70 cm, phân nhánh nhiều, cành no vuông, có nhiều lông, thân già tròn, mập
Lá cây có hình dạng đơn, mọc đối chéo chữ thập với phiến lá dày và mọng nước, có hình trứng rộng hoặc gần tròn, kích thước khoảng 4-8x3-6 cm Đỉnh lá có thể nhọn hoặc tù, gốc lá tròn hoặc cụt, và mép lá có răng cưa to, không nhọn Cả hai mặt lá đều có lông ngắn, với gân chính lớn và gân bên nhỏ, có 4-5 đôi gân và gân hình mạng nổi rõ ở mặt dưới Lá có mùi chanh đặc trưng và vị chua, cuống lá dài từ 2-4 cm, có hình lòng máng và cũng có lông.
Hình 3.2: Lá Húng chanh đơn
Lá đơn, mọc đối chéo chữ thập Đỉnh lá nhọn
Mép lá có răng cưa
Hình 3.3: Chiều rộng lá Húng chanh Hình 3.4: Chiều dài lá Húng chanh
Hình 3.5: Mặt trên lá Húng chanh Hình 3.6: Mặt dưới lá Húng chanh
Hình 3.7: Tiêu bản ép ngọn Hình 3.8: Tiêu ban ép cành cây Húng chanh Húng chanh
Thân cây có hình dạng vuông hoặc hơi tròn, với biểu bì được cấu tạo từ lớp tế bào hình chữ nhật hoặc đa giác có 5-6 cạnh đều nhau, và lớp cutin mỏng Lông che chở đa bào có từ 3-9 tế bào, thường lồi ở chân lông Lông tiết hình tròn hoặc bầu dục chứa nhiều chất tiết màu vàng xanh, với chân và đầu có 1-2 tế bào Libe được sắp xếp thành từng cụm, tạo thành vòng liên tục bên trong các bó mô cứng, trong đó những bó lớn hơn tập trung ở các vị trí nhất định.
Bên trong libe, các bó gỗ được sắp xếp thành vòng liên tục, với các bó lớn hơn ở bốn góc Những bó ở góc chứa từ 10-13 lớp tế bào mô mềm gỗ xếp theo hướng xuyên tâm Các mạch gỗ nối tiếp nhau tạo thành dãy xuyên tâm, trong khi tia tủy bao gồm 1-2 dãy tế bào có kích thước hẹp Mô mềm tủy khuyết có hình dạng đa giác với kích thước không đều.
Hình 3.9 : Vi phẫu thân ở độ phóng đại 4x của kính hiển vi
1.Lông che chở; 2 Lông tiết; 3 Mô cứng; 4 Biêu bì; 5 Libe cấp 2; 6 Gỗ cấp 2; 7 Mô mềm
Hình 3.10 : Một phần vi phẫu thân ở độ phóng đại 10x của kính hiển vi
Hình 3.11 : Một phần vi phẫu thân ở độ phóng đại 10x của kính hiển vi
Cuống lá có cấu trúc tế bào biểu bì dẹt và nhỏ với lớp cutin mỏng Nó có lông tiết và lông che chở tương tự như ở thân cây Mô dày góc bao gồm 2-4 lớp, tạo thành hình vòng liên tục, với sự phát triển nhiều ở 2 góc lồi Mô mềm chứa các tế bào đa giác gần tròn, không đều, và chứa tinh thể calci oxalate có hình dạng kim và khối.
Hình 3.12: Vi phẫu cuống lá ở độ phóng đại 10x của kính hiển vi
1.Lông che chở; 2.Libe; 3 Gỗ; 4 Biểu bì; 5 Lông tiết; 6 Mô mềm
Hình 3.13: Vi phẫu cuống lá ở độ póng đại 10x của kính hiển vi
Lá có gân giữa lồi ở bề mặt dưới, với biểu bì trên và dưới được bao phủ bởi lông che chở đa bào và lông tiết, cùng với cu tin mỏng Mô dày góc nằm sát biểu bì trên và dưới, trong khi tế bào mô mềm có hình dạng gần tròn và không đều Cung libe nằm ở phía ngoài, còn gỗ nằm ở phía trong, với các bó mạch phía trên nhỏ hơn và các bó phía dưới lớn hơn.
Bó libe gỗ đối xứng
Hình 3.14 : Vi phẫu cuống lá ở độ phóng đại 4x của kính hiển vi
1.Biểu bì trên; 2 Gỗ; 3 Lông che chở; 4 Lông tiết; 5.Biểu bì dưới; 6 Libe
Hình 3.15 : Một phần vi phẫu gân lá ở độ phóng đại 10x của kính hiển vi
1.Lông che chở; 2.Lông tiết; 3 Mô mềm; 4 Libe; 5 Gỗ
Hình 3.16:Một phần vi phẫu phiến lá ở độ phóng đại 10x của kính hiển vi
Lông tiết có chức năng che chở và tạo ra tinh dầu, được tích lũy trên bề mặt lá, cuống và thân cây Tinh dầu này phân bố thưa thớt trên bề mặt thân.
Lông tiết non bao gồm một hoặc nhiều chân và chứa các tế bào tiết ở bề mặt Khi lông tiết trưởng thành, chất tiết sẽ thoát ra ngoài và nằm dưới lớp cuticula, tạo hình dạng giống như bóng đèn tròn.
Với kết quả khảo sát trên, chúng tôi chọn lá và cuống lá Húng chanh làm nguyên liệu để tiến hành các bước thí nghiệm tiếp theo
3.2.2 Xác định hàm lượng nước trong nguyên liệu
Thực hiện trên máy đo độ ẩm Kết quả hàm lượng nước trong mẫu nguyên liệu là: 93.68%
3.2.3 Xác định hàm lượng tinh dầu Húng chanh:
Sử dụng mẫu Húng chanh tươi có hàm ẩm tương đương nhau lần lượt làm
3 thí nghiệm Cho 250 g Húng chanh xay nhỏ cho vào bình cầu của bộ chiết suất Clevenger Thêm khoảng 500 ml nước cất lần lượt tiến hành chưng cất trong 3
51 giờ Sau khi chưng cất 5 mẫu Húng chanh ta có kết quả hàm lượng tinh dầu trung bình
Bảng 3.1: Xác định hàm lượng tinh dầu Húng chanh
Khối lượng Húng chanh khô (g)
Nhận xét: Qua 5 lần thí nghiệm đưa ra kết quả hàm lương tinh dầu Húng chanh trung bình là 0.062%
3.2.4 Thăm dò hiệu suất chiết tinh dầu ở qui mô nồi cất 10kg
3.2.4.1 Thăm dò về sự thay đổi kích cỡ nguyên liệu:
Sử dụng 10kg nguyên liệu tươi với độ ẩm tương đương 90.36%, 90.30% và 90.23%, có kích cỡ khoảng 20mm và 10mm, xay nhuyễn và cho vào nồi cất 10kg Tiến hành chưng cất trong 3 giờ để thu được sản phẩm mong muốn.
Bảng 3.2: Kết quả chưng cất tinh dầu khảo sát theo kích cỡ nguyên liệu
Khối lượng nguyên liệu tươi (g) 10.000 10.000 10.000
Khối lượng nguyên liệu khô (g) 964 970 977
Kích cỡ nguyên liệu 20 mm 10 mm xay nhuyễn
Nguyên liệu được xay nhuyễn mang lại hiệu suất tinh dầu tối ưu nhất vì tăng diện tích tiếp xúc giữa nguyên liệu và nước.
52 liệu được xay nhuyễn sẽ được lựa chọn để sản xuất, chiết suất tinh dầu để đưa lại hiệu suất cao nhất
3.2.4.2 Thăm dò về sự thay đổi hàm ẩm của nguyên liệu
Sau khi khảo sát hiệu suất chiết xuất tinh dầu húng chanh dựa trên sự thay đổi kích cỡ, chúng tôi đã xác định và lựa chọn kích cỡ tối ưu Tiếp theo, chúng tôi tiến hành thăm dò hiệu suất chiết xuất tinh dầu theo sự biến đổi của hàm lượng nước trong lá húng chanh.
Chúng tôi thực hiện quy trình cất tinh dầu với 3 lần cất như sau:
Lần 1: Cất 10.000 g lá Húng chanh tươi đã được say nhuyễn, có độ ẩm W= 91.85%, tương ứng với 815 g khối lượng khô
Lần 2: Cất 10.000 g lá Húng chanh sau khi đã phơi âm can đem đi say nhuyễn, có độ ẩm W= 86.47% tương ứng với 1353 g khối lượng khô
Lần3: Cất 10.000g lá Húng chanh sau khi đã phơi âm can đem đi say nhuyễn, có độ ẩm W= 72.86% tương ứng với 2714g khối lượng khô
Bảng 3.3: Thăm dò hàm lượng và hiệu suất Húng chanh theo qui mô10kg
Khối lượng nguyên liệu tươi (g)
Khối lượng nguyên liệu khô (g)
Kết quả từ bảng trên cho thấy, trong ba lần cất dược liệu, dược liệu cất tươi đạt độ ẩm 91.85%, mang lại lượng tinh dầu nhiều nhất và hiệu suất tinh dầu cao nhất là 98% Tuy nhiên, để tối ưu hóa năng suất, có thể thực hiện cất tinh dầu từ lá.
Húng chanh có độ ẩm thấp để chiết khối lượng nhiều giúp tiết kiệm thời gian và nguyên liệu khác
3.2.5 Khảo sát thành phần hóa học của tinh dầu Húng chanh
Chưng cất bằng hơi nước là phương pháp phổ biến để tách tinh dầu khỏi hỗn hợp không tan, như nước và tinh dầu Qua khảo sát và chiết suất tinh dầu từ hai mẫu Húng chanh, kết quả phân tích GC-MS cho thấy hiệu quả rõ rệt trong việc thu được tinh dầu.
Mẫu phân tích: Tinh dầu Húng chanh mẫu 1
Người gửi mẫu: Nguyễn Thị Thùy Dung
Nơi phân tích mẫu: Viện dược liệu Trung ương
Hình 3.17: Kết quả chạy sắc kí khí khối phổ tinh dầu Húng chanh (mẫu 1)
Bảng 3.4: Kết quả phân tích tinh dầu Húng chanh mẫu 1
Stt Thành phần hóa học Hàm lượng (%) Thời gín lưu (phút)
Mẫu phân tích: Tinh dầu Húng chanh mẫu 2
Người gửi mẫu: Nguyễn Thị Thùy Dung
Nơi phân tích mẫu: Viện dược liệu Trung ương
Hình 3.18: Kết quả chạy sắc kí khí khối phổ tinh dầu Húng chanh (mẫu 2)
Bảng 3.5: Kết quả phân tích tinh dầu Húng chanh mẫu 2
Stt Thành phần hóa học Hàm lượng (%) Thời gian lưu (phút)
Theo kết quả thu được ta thấy thành phần chính của tinh dầu húng chanh thu hái tại Nam Định là: DELTA.3-carene, Carvacrol, Camphor, Gama-Terpinene.
Bàn luận
3.3.1 Về đặc điểm thực vật
Cây Húng chanh trồng tại Nam Định cho thấy sự tương đồng rõ rệt về đặc điểm hình thái với tiêu chuẩn dược điển, dựa trên quá trình quan sát và phân tích sơ bộ cùng các nghiên cứu khoa học đã được thực hiện.
Qua quá trình giải phẫu thực vật cây Húng chanh, nghiên cứu đã xác định rõ ràng bộ phận chứa tinh dầu, chủ yếu nằm trong lông tiết trên bề mặt lá và cuống Tinh dầu Húng chanh được tạo ra và tích lũy tại những vị trí này, trong khi trên thân cây, sự phân bố tinh dầu khá thưa thớt Do đó, để tối ưu hóa quy trình sản xuất và chiết xuất tinh dầu, khuyến nghị nên sử dụng lá và cuống lá thay vì thân hay các bộ phận khác.
3.3.2 Về thành phần hóa học của tinh dầu
Qua các kết quả khảo sát tinh dầu Húng chanh Plectranthus amboinicus (Lour.) Spreng Chúng tôi đã thu được một số kết quả như sau:
Hàm lượng tinh dầu trong cây húng chanh được khảo sát là khoảng 0.062%, cao hơn so với mức 0.03% mà tác giả Đỗ Huy Bích và cộng sự đã công bố So với nghiên cứu của tác giả Lê Ngọc Thạch (0.05%) và Trương Thị Đẹp (0.002-0.003%), hàm lượng tinh dầu này cũng vượt trội Nó nằm trong khoảng 0.03-0.12% theo bài viết của tác giả Lê Thị Mộng Thy.
Tinh dầu có mùi thơm tự nhiên, rất dễ chịu và có khả năng ức chế nhiều loại vi khuẩn gây bệnh
Thành phần hóa học chính của tinh dầu húng chanh là: DELTA.3-Carene (23.25%-24.53%),Carvacrol (19.76-21.65%), Camphor (13.45%-13.95%), Gamma-Terpin (11.93%-12.50%)
Bảng 3.6: Thành phần chính trong tinh dầu Húng chanh
Thành phần hóa học Tỉ lệ % Công thức
DELTA.3-Carene là một hợp chất có mùi hương cay nồng, thường được ngành công nghiệp mỹ phẩm sử dụng trong sản xuất nước hoa và làm thuốc chống côn trùng ở cấp độ công nghiệp Hợp chất này được cho là có khả năng thúc đẩy sự tập trung tinh thần và chống viêm, giúp ngăn ngừa các bệnh về xương, mang lại lợi ích cho những người bị viêm khớp, đau cơ xơ và thậm chí là bệnh Alzheimer.
Carvacrol, một hợp chất phenolic, có khả năng ức chế nhiều loại vi khuẩn gây bệnh, điều này lý giải cho hoạt tính kháng khuẩn mạnh mẽ của tinh dầu húng chanh.
Gamma-Terpin là một hợp chất tạo mùi với hương chanh đặc trưng, thường được ứng dụng trong ngành dược phẩm và sản xuất nước hoa Ngoài vai trò tạo hương, Gamma-Terpin còn được biết đến như một chất chống oxy hóa hiệu quả.
Camphor: có tác dụng chống ngứa ngoài da, được sử dụng như một chất chống nhiễn trùng
So sánh vớ i các nghiên cứu trước đây thì thành phần hóa học và hàm lượng có sự chênh lệch đáng kể Trong đó:
• Theo Phạm Ngọc Thạch tinh dầu Húng chanh gồm 8 thành phần trong đó thành phần chính là Cavacrol (66%), ɣ-Terpinene chỉ chiếm 7.5%
• Theo Mai Anh Tú tinh dầu Húng chanh tại Cần Thơ gồm 14 thành phần được xác định trong đó thành phần chính là Cavacrol (51.468%), ɣ-Terpinene chỉ chiếm 5.332%
• Theo Phạm Ngọc Thạch tinh dầu Húng chanh gồm 8 thành phần trong đó thành phần chính là Cavacrol (66%), ɣ-Terpinene chỉ chiếm 7.5%
• Tinh dầu Húng chanh trồng tại Hà Lan có 20 thành phần (Cavacrol
60.1%, ɣ-Terpinene chỉ chiếm 4.3%) Tinh dầu Húng chanh được trồng tại Iran có 12 thành phần (Trans-carveol 28.98%).Tinh dầu Húng chanh ở Ấn Độ gồm
3.3.3 Hiệu suất chiết tinh dầu ở qui mô nồi cất 10kg
Nguyên liệu được xay nhuyễn cho hiệu suất tinh dầu cao nhất, do lúc này bề mặt tiếp xúc giữa nguyên liệu và nước tăng lên
Nguyên liệu khi cất tươi có độ ẩm 91.85% mang lại lượng tinh dầu tối đa và hiệu suất cao nhất lên đến 98% Tuy nhiên, để tối ưu hóa năng suất, có thể cất tinh dầu từ lá Húng chanh với độ ẩm thấp, giúp chiết xuất khối lượng lớn hơn và tiết kiệm thời gian cùng các nguyên liệu khác.