TỔNG QUAN
Vị trí phân loại chi Zingiber
Theo một số tài liệu phân loại thực vật bậc cao [5], [28], chi Zingiber có vị trí phân loại như sau:
Đặc điểm thực vật và phân bố họ Zingiberaceae
Cây thảo là loại cây sống lâu năm với thân khỏe, nạc, có thể bò hoặc phát triển thành đốt ngắn Rễ của cây có khả năng phình to thành củ Lá cây có hình dạng mũi mác hoặc hình thuẫn, với các gân phụ song song Lá xếp sít nhau tạo thành thân giả, và lá chẻ theo một đường dọc, đối diện với phiến lá, không dài, tạo thành lưỡi nhỏ Lưỡi nhỏ có thể nguyên hoặc có thùy, cuộn theo phiến lá, trong khi cuống lá ngắn.
Cụm hoa thường xuất hiện ở gốc hoặc ngọn của thân, với bông hoa có thể dày hoặc thưa Hoa thường có mùi hương và màu sắc đa dạng, đôi khi lớn và đẹp, nhưng cũng có thể không đều Hoa có cấu trúc đối xứng hai bên, lưỡng tính, với đài hoa dính nhau tạo thành hình ống và chia ở phần trên.
3 thùy Tràng hoa hình ống, có 3 thùy, thùy giữa thường lớn hơn 2 thùy bên
Nhị l p 2 có bao phấn duy nhất nằm dưới thùy sau của tràng hoa, gồm 2 ngăn với nhị nạc hình lòng máng Ba nhị thoái hóa dính nhau tạo thành cánh môi lớn, trong khi trung đới rất nổi bật Bộ nhụy gồm 3 lá noãn dính nhau tạo thành bầu dưới với 3 ô, đính noãn trung trục, mỗi ô chứa nhiều noãn Noãn đảo không cuống hoặc gần như không cuống, và vòi nhụy độc nhất hình sợi mang núm nhụy hình phu, xuyên qua khe giữa các ô của bao phấn.
Quả nang hoặc quả nạc Hạt có áo hạt bao bọc, có cả nội nhũ và ngoại nhũ [7 , [14
Phân bố: họ Zingiberaceae phân bố vùng nhiệt đới châu gồm 17 chi, Đông Dương có 13 chi với gần 100 loài bao gồm [12 :
Đặc điểm thực vật và phân bố chi Zingiber
Cây thảo yếu, thân r khỏe nằm ngang có nhiều mấu Lá hình mũi mác h p, có nhiều múi, nguyên hoặc có hai thùy [14
Cụm hoa mọc từ gốc mang trên một trục nhẵn có vẩy, không có lá [14
Lá bắc lớn, thường có màu sắc sặc sỡ như đỏ hoặc vàng, có thể thay đổi theo sự phát triển của từng loài Chúng dày đặc và xếp chồng lên nhau, với hoa mọc ở mỗi trục của lá bắc Lá bắc con mỏng và hẹp hơn, đối diện với lá bắc chính Đài hoa mỏng, hình ống, trong khi tràng có 3 thùy thuôn dài, với thùy lưng rộng hơn các thùy bên Bao phấn dài, hình ống, bao quanh vòi nhụy, và nhị lắp gắn liền với cánh môi tạo thành hai thùy bên có màu sắc khác nhau Cánh môi có hình trứng hoặc hình khiên, và noãn có 3 ngăn.
Quả nang hay nạc, không mở [14 Hạt màu đen hoặc màu nâu đậm, bao phủ hoàn toàn bởi một lớp áo hạt mỏng, màu trắng [28]
Chi Zingiber chủ yếu phân bố ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới, đặc biệt là tại Châu Á, với khoảng 150 loài, trong đó có 34 loài từ Trung Quốc và 24 loài từ Ấn Độ Các trung tâm đa dạng chính bao gồm Nam Trung Quốc, Malaysia, Đông Bắc Ấn Độ, Myanmar, và khu vực Java-Sumatra của Indonesia Ngoài Zingiber officinale Rosc được sử dụng phổ biến, một số loài như Z zerumbet (L) Sm và Z cassumunnar Roxb cũng được biết đến trong y học bản địa Đặc biệt, Z mioga (Thunb.) Roscoe không chỉ được sử dụng như gia vị mà còn có nhu cầu cao tại Nhật Bản với nụ hoa được xem như một loại rau quý.
According to various authors, the Zingiber genus comprises approximately 45 species worldwide, with Vietnam hosting 11 distinct species These include Ginger (Zingiber officinale Rosc.), Wind Ginger (Zingiber zerumbet (L) Sm.), Sharp Ginger (Zingiber acuminatum Valeton), Southern Ginger (Zingiber cochinchinensis Gagnep.), Eberhard's Ginger (Zingiber eberhardtii Gagnep.), Rice Ginger (Zingiber gramineum Noronha), Purple Ginger (Zingiber purpureum Rosc.), Red Ginger (Zingiber rubens Roxb.), One-leaf Ginger (Zingiber monophyllum Gagnep.), Skin-wrapped Ginger (Zingiber pellitum Gagnep.), and Fuzzy Ginger (Zingiber rufopilosum Gagnep.).
Đặc điểm thực vật cây Gừng
Gừng trồng hiện nay có nhiều giống khác nhau, mỗi giống có đặc điểm sinh thái riêng tùy thuộc vào điều kiện vùng trồng Tuy nhiên, điểm chung của các giống gừng là cây ưa ẩm, thích ánh sáng và có khả năng chịu bóng nhẹ.
Gừng trâu, với thân r lớn, chủ yếu được trồng ở các vùng núi thấp như Cao Bằng, Lạng Sơn, Thái Nguyên, Bắc Cạn và Tuyên Quang, thường được sử dụng để làm mứt Trong khi đó, gừng gi, với thân r nhỏ hơn và vị cay hơn, lại được ưa chuộng trong y học nhờ vào hương thơm đặc trưng của nó.
Gừng thuộc cây thảo, sống lâu năm, cao 0,6 – 1m [18 , [21 R Gừng có hai loại dạng sợi và dạng nạc [28 Thân r nạc, mọc phình lên thành củ, có nhiều nhánh [8 , [20
Lá cây mọc so le, xếp thành hai dãy, có hình mũi mác, không cuống, bề mặt nhẵn, dài khoảng 20cm và rộng 2cm, với màu xanh sẫm bóng ở mặt trên và nhạt hơn ở mặt dưới Gân giữa lá hơi trắng nhạt và khi vò có mùi thơm Cây thường ra hoa vào năm thứ hai, với cụm hoa mọc từ gốc trên một cán dài khoảng 20cm, tạo thành cụm hoa hình bông dài 5cm Cánh hoa có màu vàng xanh, nhị hoa màu tím, lá bắc hình trứng màu lục nhạt, mặt lưng màu vàng, và đài hoa hình ống dài khoảng 1cm với 3 răng ngắn.
Chưa thấy cây có quả và hạt Toàn cây, nhất là thân r , có mùi thơm, vị cay nóng [23]
Gừng nếu không được thu hoạch sau một năm sẽ bắt đầu tàn lụi phần trên mặt đất vào mùa đông Thời gian sinh trưởng mạnh mẽ của cây gừng thường diễn ra trong mùa hè và thu với thời tiết nóng ẩm.
Thành phần h a học
Gừng chứa 2-3% tinh dầu, 5% chất nhựa dầu, 3,7% chất b o, và 56-63% tinh bột, cùng với các hợp chất cay như Gingerol, Zingeron và Shogaol Ngoài ra, gừng còn cung cấp một lượng vitamin A, B1, C, E, protein và các nguyên tố vô cơ Đặc biệt, gừng tươi có hàm lượng nước cao, từ 80-88%.
Tinh dầu Gừng Việt Nam được chiết xuất từ thân rễ phơi khô và đã được nghiên cứu bằng các phương pháp GC, GC/MS và 13C-NMR bởi Van Beek et al vào năm 1987 Thành phần của tinh dầu Gừng bao gồm 28% hydrocacbon monoterpen, 37% oxy monoterpen, 25% sesquiterpen, 8% oxy sesquiterpen và 2% các hợp chất nonterpenoid Hàm lượng các thành phần này có sự khác biệt giữa các quốc gia và vùng miền.
Tinh dầu gừng có màu vàng nhạt, trong, có mùi thơm đặc trưng của gừng, vị cay, nóng, d chịu nhưng không chứa các hợp chất cay [22]
The primary components of the essential oil include hydrocarbon compounds known as sesquiterpenes, with β-zingiberen making up 35%, ar-curcumen at 17%, and farnesen at 10% Additionally, there are trace amounts of monoterpenic alcohols such as geraniol, linalool, and borneol.
Hình 1.1 Công thức một số hợp chất sesquiterpen chính trong tinh dầu Gừng
Tinh dầu có t trọng 0,878, tả tuyền, năng suất quay cực -25 ở -5 C, độ sôi 155 – 300°C [5], [18], [19]
Trong nhựa dầu Gừng có chứa 20-25 tinh dầu và 20-30 các chất cay [21], [23]
Thành phần chủ yếu của nhóm chất cay là zingeron, Shogaol và Gingerol, trong đó Gingerol chiếm t lệ cao nhất [6 , [23]
Gingerol là một hỗn hợp của nhiều chất, khác nhau về số lượng carbon trong công thức, trong đó thành phần chính là 6-Gingerol
Gingerol là một chất lỏng sánh màu vàng, có vị cay và hăng, đồng thời có thể chuyển thành tinh thể rắn với nhiệt độ nóng chảy từ 30 - 32°C Khi sôi cùng Ba(OH)2, gingerol phân giải thành các aldehyd bay hơi, zingeron (C11H14O3) và shogaol, một chất ở thể dầu có độ sôi từ 201 - 203°C.
Chất lượng của nhựa dầu Gừng phụ thuộc tương đối vào hàm lượng của Gingerol [28]
Zingeron là một chất lỏng có tinh thể, với độ sôi từ 40 đến 41°C, có màu vàng, ít cay và mùi thơm ngọt Chất này tan trong cồn 50, ether, CHCl3, benzen và tan một phần trong ether dầu hỏa nóng.
Công thức của các chất cay chính [8 , [10
+ R = -CH=CH-(CH2)4 – CH3 : Shogaol
+ R = -CH(OH)-(CH2)n- CH3 : Gingerol (n = 1, 2, 3, 4, 6, 8)
Tác dụng và công dụng
Gừng có những tác dụng dược lý như sau:
Gingerol có tác dụng ức chế thần kinh trung ương, làm giảm vận động tự nhiên và tăng thời gian gây ngủ của thuốc ngủ barbituric Khi tiêm Gingerol vào tĩnh mạch thỏ, thần kinh trung ương vận động sẽ bị tê liệt.
- Giảm đau và giảm ho [23]
- Ngăn buồn nôn, ói mửa do mang thai, say tàu xe, say sóng [26]
- Chống lo t đường tiêu hóa [23]
- Kích thích tiết nước bọt, kích thích tiêu hóa [23], [28]
- Tác dụng chống viêm [23] Tác dụng này được cho là do ức chế cyclooxygenase và 5-lipoxygenase, kết quả là làm giảm tổng hợp prostaglandin leukotrien [28]
- 6-Gingerol và 6-Shogaol thể hiện phản ứng hạ huyết áp [28]
- Các chất chống oxy hóa có trong Gừng giúp tăng cường cơ tim, giảm cholesterol trong máu [10
- Dầu Gừng có hoạt tính kháng nấm, kháng khuẩn Phổ hoạt tính kháng nấm tương đối h p [10]
- Hai thành phần có vị cay của Gừng là 6-Gingerol và 6-Shogaol, đều ức chế co bóp dạ dày Sự co bóp do 6-Shogaol mạnh hơn [26]
1.6.2 Công dụng : Trong y học cổ truyền, có 2 vị thuốc từ Gừng được sử dụng là Sinh khương Gừng tươi và Can khương Gừng khô Sinh khương vị cay, tính hơn ôn vào 3 kinh phế, tỳ và vị Can khương vị cay đắng, tính đại nhiệt, vào sáu kinh tâm, phế, tỳ, vị, thận và đại tràng [7
Sinh khương có tác dụng hiệu quả trong việc điều trị cảm mạo phong hàn, giúp giảm nhức đầu, ngạt mũi, ho có đờm, nôn mửa, và tình trạng bụng đầy trướng Ngoài ra, nó còn được sử dụng như một thuốc kích thích tiêu hóa, hỗ trợ cải thiện khả năng tiêu hóa và ăn uống.
- Sinh khương dùng giải độc bán hạ, cua cá, đờm ẩm sinh ho [7 , [8
- Cồn Gừng dùng ngoài làm thuốc xoa bóp và đắp ngoài chữa sưng phù [8]
- Can khương chữa đau bụng lạnh, lạnh da, đi ngoài [3]
- Can khương chữa đau bụng lạnh, đầy trướng, không tiêu, thổ tả, chân tay giá lạnh, ho [7], [8]
- Vỏ Gừng chữa phù thũng [3]
- Điều tiết lượng đường trong máu cho các bệnh nhân tiểu đường [7
- Bệnh nhân bị viêm khớp và loãng xương có thể dùng Gừng để giúp giảm đau và khó chịu [25]
- Điều trị cao huyết áp [25]
Hiện nay, hợp chất Gingerol đang thu hút sự chú ý đặc biệt do những giá trị sinh học mà nó mang lại Gingerol được phát hiện vào năm 1938 bởi nhà hóa sinh người Hungary Albert Szent Gyorgyi.
Hỗn hợp này bao gồm 6 chất với sự khác biệt về số lượng carbon trong dãy alkyl, được công nhận là một chất oxy hóa mạnh Đây là thành phần chính trong gừng tươi, mang lại nhiều tác dụng hữu ích cho sức khỏe.
- Trên một mô hình thí nghiệm ở động vật, Gingerol có v như có hiệu quả đối với viêm khớp dạng thấp [30]
Để giảm triệu chứng buồn nôn và ói mửa do ốm đau hoặc thai kỳ, có thể ngăn chặn các thụ thể serotonin trong dạ dày Phương pháp này cũng có khả năng làm giảm cơn đau nửa đầu.
- Hoạt chất Gingerol của gừng có tác dụng ức chế men cyclooxygenase [26]
- 6-Gingerol gây hạ thân nhiệt ở chuột thông qua một tác dụng ức chế về tốc độ trao đổi chất [30]
Gingerol có tác dụng tăng cường hệ miễn dịch và đã được nghiên cứu về ảnh hưởng của nó đối với các loại ung thư như ung thư ruột, ung thư vú, ung thư buồng trứng và ung thư tuyến tụy với kết quả tích cực Cụ thể, 6-Gingerol đã cho thấy khả năng ức chế sự phát triển của tế bào ung thư trong ung thư đại trực tràng và ngăn chặn sự di căn của tế bào ung thư vú MDA-MB-231.
Hiện tại, chưa có khuyến cáo chính thức về việc sử dụng Gingerol ở người Tuy nhiên, một số nguồn cho rằng trẻ em dưới 2 tuổi nên hoàn toàn tránh Gingerol Đối với trẻ em từ 2 đến 17 tuổi, liều lượng tối đa khuyến nghị là 1,3g mỗi ngày, trong khi người lớn từ 18 tuổi trở lên không nên tiêu thụ quá 4g mỗi ngày.
Một ố bài thuốc c Gừng
Chữa nhức đầu, lạnh bụng, nôn ọe, có đờm: [18], [20]
Sắc còn 100ml, chia nhiều lần uống trong ngày
Thấy đ thì bớt uống đi
Tía tô 12g Gừng 8g Bạch chỉ 6g Bách bộ 12g
Sả 10g Húng chanh 10g Sắc uống ngày một thang trong 5 ngày liền
Chữa cảm mạo phong hàn: [20], [21]
Tía tô 10g Kinh giới 10g Bạc hà 10g Bạch chỉ 6g Địa liền 6g
Vỏ quýt 6g Gừng tươi 3 lát Sắc uống ngày một thang trong 3 ngày
Chữa đau đầu, hoa mắt, chóng mặt, buồn nôn, mặt đỏ, mắt đỏ, miệng khô, tiểu vàng: [20
Thổ phục linh 12g Trần bì 8g
Sắc uống ngày một thang
Chữa nôn mửa, nấc: Gừng sống, nhai nuốt từng ít một cho đến khi khỏi
Chữa ỉa ra máu: Gừng sống, ngải cứu với lượng bằng nhau Sắc uống
Chữa ho lâu ngày và ợ: Gừng sống giã lấy nước cốt 1 thìa trộn mật ong 1 thìa Đun nóng, uống dần ít một [23]
Chữa hoàng đản, tiểu tiện không lợi: [23]
ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Nguyên liệu là thân r các mẫu Gừng (Zingiber officinale Rosc.) thu thập ở các địa phương khác nhau
Thời gian thu mẫu: tháng 2/2011
Các địa phương thu mẫu: 10 mẫu được đánh số từ 1 đến 10
- Mẫu số 1: Huyện Can Lộc, tỉnh Hà Tĩnh
- Mẫu số 2: Huyện Hương Sơn, tỉnh Hà Tĩnh
- Mẫu số 3: Huyện Anh Sơn, tỉnh Nghệ An
- Mẫu số 4: Huyện Thanh Chương, tỉnh Nghệ An
- Mẫu số 5: Huyện Ngọc Lặc, tỉnh Thanh Hóa
- Mẫu số 6: Huyện Gia Lâm, Thành phố Hà Nội
- Mẫu số 7: Huyện Hoài Đức, Thành phố Hà Nội
- Mẫu số 8: Huyện Mỹ Hào, tỉnh Hưng Yên
- Mẫu số 9: Huyện Bình Giang, tỉnh Hải Dương
- Mẫu số 10: Huyện Kỳ Sơn, tỉnh Hòa Bình
Thu một mẫu Gừng củ to nhân dân thường gọi là Gừng Trung Quốc để so sánh:
- Mẫu số 11: Giống Gừng củ to thu mẫu tại Hà Nội
Dược liệu sau khi thu mẫu được rửa sạch, bảo quản nơi khô ráo a b c d d d d e f d g h d d d i d d d k d d d j d d d
Hình 2.1 trình bày các mẫu dược liệu đã được thu thập, bao gồm 11 mẫu với các ký hiệu từ a đến k Các mẫu này sẽ cung cấp thông tin quý giá cho nghiên cứu và ứng dụng trong lĩnh vực dược phẩm.
2.1.2.1 Dung môi, hóa chất Đạt tiêu chuẩn chuẩn phân tích:
Aceton ( CH3COCH3) Acid acetic băng CH3COOH) Acid sulfuric (H2SO4) Acid acetic (CH3COOH)
Chloroform (CHCl3) Diethylether (C2H5-O-C2H5) Ethanol (CH3CH2OH) Ether dầu hỏa
Ethylacetat (CH3COOC2H5) Methanol (CH3OH) n-hexan (CH3-(CH2)4-CH3) Toluen (C6H5-CH3)
Để chuẩn bị thuốc thử vanillin, hòa tan khoảng 0,5g vanilin trong 20ml ethanol 96% để tạo dung dịch bão hòa Sau đó, từ từ thêm khoảng 2ml acid sulfuric đặc vào dung dịch cho đến khi có ánh vàng Nên pha chế dung dịch này ngay trước khi sử dụng để đảm bảo hiệu quả.
- Thuốc thử 2,4-dinitro phenylhydrazin (2,4-DNPH)
- Tủ sấy dược liệu SHELLAB
- Máy xác định độ ẩm SATORIUS
- Bộ dụng cụ chiết tinh dầu
- Máy chấm sắc kí Linomat 5.0 CAMAG
- Hệ thống sắc kí khí GC-8000 TOP SERIES với sự hỗ trợ của phần mềm Chrom-Card
- Máy quang phổ UV-Vis Spectro UVD 3000
2.2.1 Nghiên cứu về tinh dầu
- Xác định hàm lượng tinh dầu trong dược liệu
- Phân tích thành phần tinh dầu bằng sắc kí lớp mỏng và sắc kí khí
2.2.2 Nghiên cứu về nhựa dầu
- Xác định hàm lượng nhựa dầu trong dược liệu
- Phân tích thành phần nhựa dầu bằng sắc kí lớp mỏng
- Định lượng thành phần Gingerol bằng đo phổ tử ngoại, so sánh với chất chuẩn 6-Gingerol
Có nhiều phương pháp để cất tinh dầu đã đươc sử dụng, trong đó phổ biến nhất là sử dụng phương pháp cất k o hơi nước
Trong nghiên cứu này, chúng tôi áp dụng bộ định lượng tinh dầu cải tiến do PGS.TS Nguyễn Thị Tâm phát triển vào năm 1985, dựa trên bộ dụng cụ theo quy định của Dược điển Việt Nam I, 1971.
2.3.2 Chiết xuất nhựa dầu Gừng
Các dung môi như aceton, n-hexan, methanol, ethanol, ethylacetat, dichloroethan được xem là những dung môi thích hợp cho việc chiết xuất nhựa dầu Gừng [13]
Hiệu suất chiết xuất bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, bao gồm điều kiện chiết, tình trạng của thân rễ (tươi hay khô), nguồn nước, các vùng miền khác nhau trong cùng một quốc gia, và thời điểm thu hoạch.
Nghiên cứu về giống Gừng thu hái ở Lạng Sơn cho thấy methanol là dung môi mang lại hiệu suất chiết cao nhất với 51,74%, tiếp theo là ethanol với 49,48% Trong khi đó, n-hexan có hiệu suất chiết thấp nhất, chỉ đạt 28,37%.
Mặc dù methanol mang lại hiệu suất chiết xuất cao nhất, nhưng do tính độc hại của nó, ethanol được xem là dung môi phù hợp nhất cho quá trình chiết xuất nhựa dầu Gừng.
Do vậy, lựa chọn ethanol là dung môi để tiến hành chiết xuất nhựa dầu Gừng
Chiết xuất bằng bộ dụng cụ Soxhlet
2.3.3 Định lượng bằng phương pháp quang phổ hấp thụ
Cơ sở lý thuyết của phương pháp này là dựa trên nguyên tắc của định luật Lambert – Beer Biểu thức của định luật:
Trong đó: L là bề dày của dung dịch mà ánh sáng đi qua
C là nồng độ của chất hấp thụ ánh sáng trong dung dịch, trong khi ε là hệ số hấp thụ quang phân tử, phụ thuộc vào bản chất của chất hấp thụ và bước sóng của ánh sáng tới, với mối quan hệ ε = f(λ).
Như vậy, độ hấp thụ quang A là một hàm của các đại lượng: bước sóng, bề dày dung dịch và nồng độ chất hấp thụ ánh sáng [16
Khi đo độ hấp thụ quang A tại bước sóng λ với cuvet có bề dày L xác định, A sẽ phụ thuộc vào nồng độ C của mẫu, thể hiện qua mối quan hệ A = f(C) Đường biểu diễn A = f(C) có dạng y = a.x, cho thấy nồng độ C của mẫu thử và mẫu chuẩn tỉ lệ thuận với độ hấp thụ quang A của chúng.
Khi xác định độ hấp thụ quang A của dung dịch 6-Gingerol chuẩn với nồng độ cụ thể tại một bước sóng nhất định, ta có thể đo A của các dung dịch thử tại cùng bước sóng đó Từ kết quả này, chúng ta sẽ tính toán được nồng độ của Gingerol trong các mẫu thử.
Sắc kí lớp mỏng SKLM Thin Layer Chromatography - TLC là một kỹ thuật phân tích dùng để tách các chất trong một hỗn hợp [6]
Phương pháp SKLM sử dụng pha tĩnh là lớp mỏng chất hấp phụ như silicagel, aluminium oxid hoặc cellulose được phủ trên bề mặt chất trơ, trong khi pha động là dung dịch chất cần phân tích hòa tan trong dung môi thích hợp Dưới tác dụng của lực mao dẫn, pha động sẽ di chuyển qua pha tĩnh.
Các chất phân tích di chuyển với tốc độ khác nhau tùy thuộc vào độ phân cực của chúng, dẫn đến việc chúng được tách biệt và xuất hiện ở các vị trí khác nhau trên bản mỏng.
Cơ chế tách có thể bao gồm phân bố, hấp phụ, trao đổi ion, sàng lọc phân tử, hoặc kết hợp nhiều cơ chế khác nhau Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng bản mỏng tráng sẵn Silicagel 60F254 để thực hiện quá trình tách.
MECRK sử dụng máy chấm sắc ký Linomat 5.0 để thực hiện quá trình chấm sắc ký Quá trình này được khai triển trong bình thủy tinh có nắp bằng thép không gỉ kích thước 20 x 20 cm Sắc ký đồ được chụp ảnh bằng máy ảnh kỹ thuật số, và thuốc thử được phun lên mẫu bằng bình phun đầu ống nghiệm chứa khoảng 15ml thuốc thử.
Sắc kí khí SKK gas chromatography – GC) là một phương pháp hiệu quả được sử dụng khá phổ biến trong việc phân tích các hợp chất d bay hơi
Phương pháp tách dựa trên quá trình hấp phụ và phản hấp phụ diễn ra liên tục giữa hai pha: pha tĩnh là rắn hoặc lỏng và pha động là khí Nếu pha tĩnh là chất hấp phụ rắn, kỹ thuật phân tích được gọi là sắc ký khí – rắn Ngược lại, khi pha tĩnh là chất lỏng gắn lên bề mặt chất mang trơ hoặc phủ dưới dạng lớp phim mỏng trên cột mao quản, kỹ thuật này được gọi là sắc ký khí – lỏng.
Trong SKK, mẫu được tách biệt nhờ vào sự phân bố giữa pha tĩnh và pha động, thông qua cơ chế hấp phụ, phân bố hoặc kết hợp cả hai cơ chế này.
SKK được ứng dụng trong việc định tính dựa vào thời gian lưu hay định lượng dựa vào chiều cao hoặc diện tích peak) [1]
Trong nội dung luận văn này chỉ sử dụng SKK với mục đích định tính dựa trên thời gian lưu.
THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
3.1 Định tính, định lƣợng tinh dầu Gừng
3.1.1 Xác định hàm lượng tinh dầu Gừng
Tiến hành cất tinh dầu: sử dụng bộ dụng cụ định lượng tinh dầu cải tiến
- Lấy khoảng 150g dược liệu, thái nhỏ
- Giã nát bằng cối sứ
- Cho vào bình cầu cổ mài dung tích 500ml Thêm 300ml nước cất
- Lắp bộ dụng cụ đúng quy định
- Cất trong vòng 3h, trực tiếp trên bếp điện
- Ngừng cất Sau 15 phút tháo d dụng cụ
- Lấy riêng phần ống hứng tinh dầu
Để điều chỉnh tinh dầu ở phần chia vạch một cách dễ dàng, hãy sử dụng giấy thấm đặt ở nhánh hồi lưu nhánh nhỏ Điều này giúp bạn đọc được thể tích tinh dầu cất một cách chính xác nhất.
Tiến hành lần lượt với 11 mẫu Gừng
Lưu mẫu tinh dầu vào các bình lưu mẫu tương ứng được đánh số từ 1 đến 11
Sấy và xác định độ ẩm tuyệt đối của các mẫu Gừng
Từ đó xác định được hàm lượng tinh dầu trong dược liệu tươi và dược liệu khô tuyệt đối theo công thức:
TD/DL tươi = x 100 %TD/DL khô = x 100
Trong đó: Vtd: thể tích tinh dầu cất được mdl: khối lượng Gừng tươi sử dụng
TD/DL tươi: hàm lượng tinh dầu tính trên dược liệu tươi
TD/DL khô: hàm lượng tinh dầu tính trên dược liệu khô tuyệt đối a: hàm ẩm của dược liệu tươi
Kết quả xác định hàm lượng tinh dầu trong các mẫu Gừng được trình bày ở bảng 3.1
Bảng 3.1 Hàm lượng tinh dầu trong các mẫu STT Mẫu mdl (g) Vtd (ml) TD/DL tươi %TD/DL khô
Nhận x t: - Hàm lượng tinh dầu tính trên dược liệu tươi dao động từ 0,15 mẫu số 11 đến 0,27 mẫu số 2, mẫu số 8)
- Hàm lượng tinh dầu tính trên dược liệu khô tuyệt đối dao động từ 1,50 mẫu số 5 đến 2,80 mẫu số 9
- Giống Gừng củ to có hàm lượng tinh dầu gần như thấp nhất tính trên cả dược liệu tươi 0,15 và dược liệu khô tuyệt đối 1,52
3.1.2 Sắc kí lớp mỏng tinh dầu Gừng
Tiến hành sắc kí lớp mỏng các mẫu tinh dầu Gừng với các hệ dung môi khác nhau:
Hệ 1: n-hexan : Aceton: Acid formic (75: 20 : 2)
Hệ 3: Ether dầu hỏa : ethylacetat(8 : 2)
Hệ 7: Cloroform : Methanol : Acid acetic 9 : 1 : 1
- Hoạt hóa bản mỏng ở nhiệt độ 110 C trong 1h
- Cắt bản mỏng có kích thước 20cm x 14cm
Chuẩn bị bình chạy sắc kí bằng cách làm khô và pha dung môi theo tỉ lệ thích hợp Để bão hòa dung môi, hãy lót một tờ giấy lọc vào thành bình.
- Chấm các mẫu tinh dầu lên bản mỏng theo thứ tự
- Khai triển sắc kí trong bình chạy sắc kí đã bão hòa dung môi
- Bay hơi dung môi, hiện sắc kí đồ bằng đèn UV ở bước sóng 254nm và 366nm, chụp ảnh thu kết quả
Phun thuốc thử lên bản mỏng ở nhiệt độ 110 độ C trong thời gian thích hợp sẽ đảm bảo sự thấm đều của hỗn hợp vanillin, cồn 96% và acid sulfuric đặc Sau khi phun, hãy chụp ảnh để ghi lại kết quả.
Dựa trên kết quả triển khai sắc kí, hệ dung môi Ether dầu hỏa và Ethylacetat theo tỷ lệ 8:2 đã tách được các vết tốt nhất, vì vậy hệ dung môi này được lựa chọn để triển khai sắc kí cho tất cả các mẫu tinh dầu.
Kết quả hình ảnh sắc kí đồ 11 mẫu tinh dầu được thể hiện ở các hình: Hình 3.1, hình 3.2, hình 3.3
Hình 3.1 Sắc kí đồ các mẫu TD khi quan sát ở ánh sáng tử ngoại có bước sóng 254nm
Hình 3.2 Sắc kí đồ các mẫu TD sau khi phun TT vanillin/cồn 96%/acid sulfuric đặc
Hình 3.3 Sắc kí đồ các mẫu TD sau khi phun TT 2,4-DNPH
Nhận x t: - Tại bước sóng 254nm: tất cả các mẫu đều xuất hiện ít nhất 3 vết
Vết 1: Rf = 0,25 Vết 2: R f = 0,41 Vết 3: Rf = 0,62
- Sau khi phun thuốc thử vanilin/cồn 96 /acid sulfuric đặc: tất cả các mẫu đều xuất hiện 6 vết:
- Sau khi phun thuốc thử 2,4-DNPH: tất cả các mẫu tinh dầu đều xuất hiện 2 vết:
3.1.3 Sắc kí khí tinh dầu Gừng
Chương trình nhiệt độ lựa chọn cho sắc kí khí tinh dầu Gừng:
- Nhiệt độ lò: nhiệt độ ban đầu: 60 C
- Khởi động hệ thống máy sắc kí khí GC-8000 TOP SERIES và phần mềm Chrom - Card
- Cài đặt các thông số của chương trình nhiệt độ
- Bơm mẫu sau khi hệ thống khí và chương trình nhiệt độ đạt đến theo yêu cầu
- Tiến hành chạy chương trình
Lưu ý: Sau khi chạy xong một mẫu cần phải đợi nhiệt độ của cột trở về nhiệt độ ban đầu 60 C rồi mới tiến hành bơm mẫu tiếp theo
Kết quả sắc kí khí của 3 mẫu tinh dầu được thể hiện ở PL1
3.1.4 Nhận định kết quả phân tích SKLM và SKK
Qua phân tích tinh dầu gừng bằng sắc kí lớp mỏng và sắc kí khí, nhận thấy các mẫu gừng có sự tương đồng về mặt định tính, thể hiện qua số lượng vết và giá trị Rf trong sắc kí lớp mỏng, cũng như số lượng peak và giá trị thời gian lưu trong sắc kí khí Sự khác biệt chủ yếu nằm ở mặt định lượng, được thể hiện qua độ đậm đặc của các vết trong sắc kí lớp mỏng và chiều cao, diện tích của các peak trong sắc kí khí.
3.2 Định tính, định lƣợng nhựa dầu Gừng
3.2.1 Xác định hàm lượng nhựa dầu Gừng
Chiết xuất nhựa dầu Gừng: sử dụng bộ dụng cụ chiết Soxhlet
- Dược liệu được rửa sạch, cắt nhỏ và sấy khô ở 60 C
- Cân khoảng 15g bột dược liệu
- Lắp bộ dụng cụ chiết bằng bình chiết Soxhlet
- Đổ ngập Ethanol 96° lần 1 để dung môi chảy xuống bình cầu Lần 2 đổ khoảng 2/3 lượng dược liệu
- Chiết ở 120 C, cách thủy Thỉnh thoảng bổ sung dung môi để đảm bảo dịch chiết trong bình cầu không quá đặc
- Chiết đến lúc dịch chiết không màu
- Ngừng chiết, tháo bộ dụng cụ, đổ dịch chiết ra cốc có mỏ
- Bốc hơi dung môi hoàn toàn để thu được nhựa dầu Gừng cắn 1
Tiến hành tương tự để chiết xuất nhựa dầu Gừng với toàn bộ 11 mẫu dược liệu
Đánh số thứ tự từ 1 đến 11 cho các mẫu tương ứng
Tóm tắt quy trình chiết xuất nhựa dầu Gừng:
Hình 3.4 Quy trình chiết xuất nhựa dầu Gừng
Hàm lượng nhựa dầu trong các mẫu được tính theo công thức:
Trong đó: mnd: khối lượng cắn 1 mdl: khối lượng bột dược liệu sử dụng để chiết a: hàm ẩm của bột dược liệu
ND: hàm lượng nhựa dầu
Chiết soxhlet đến khi dịch chiết hết màu
Kết quả tính hàm lượng nhựa dầu trong các mẫu Gừng được trình bày ở bảng 3.2
Bảng 3.2 Hàm lượng nhựa dầu trong các mẫu
STT Mẫu mdl (g) mnd (g) %ND
Nhận x t: - Hàm lượng nhựa dầu dao động từ 9,28 mẫu số 2 đến 13,10 mẫu số 11)
- Giống Gừng củ to có hàm lượng nhựa dầu cao hơn so với các giống Gừng ta (13,10%)
3.2.2 Sắc kí lớp mỏng nhựa dầu Gừng
- Cắn 1 được hòa tan bằng ethanol để chấm sắc kí
- Tiến hành sắc kí lớp mỏng 11 mẫu nhựa dầu Gừng với các hệ dung môi khác nhau:
Hệ 3: n-hexan: Aceton: Acid acetic băng 7,5:2,5:4 giọt
- Hoạt hóa bản mỏng ở nhiệt độ 110 C trong 1h
- Cắt bản mỏng có kích thước 12cm x 8cm
Chuẩn bị bình chạy sắc ký bằng cách làm khô và pha dung môi theo tỉ lệ thích hợp Để bão hòa dung môi, hãy lót một tờ giấy lọc vào thành bình.
- Chấm các mẫu nhựa dầu lên bản mỏng theo thứ tự
- Khai triển sắc kí trong bình chạy sắc kí đã bão hòa dung môi
- Bay hơi dung môi, hiện sắc kí đồ bằng đèn UV ở bước sóng 254nm và 366nm, chụp ảnh thu kết quả
Phun thuốc thử lên bản mỏng ở nhiệt độ 110 độ C trong thời gian thích hợp với hỗn hợp vanillin, cồn 96% và acid sulfuric đặc sẽ giúp đảm bảo sự thấm đều của thuốc thử Sau khi thực hiện, chụp ảnh để ghi lại kết quả.
Dựa trên kết quả triển khai sắc kí, hệ dung môi Chloroform : Methanol 15:1 được lựa chọn vì nó tách được các vết tốt nhất cho các mẫu nhựa dầu.
Kết quả hình ảnh sắc kí đồ 11 mẫu nhựa dầu Gừng được trình bày ở các hình: Hình 3.5, hình 3.6
Hình 3.5 Sắc kí đồ các mẫu ND khi quan sát ở ánh sáng tử ngoại có bước sóng 366nm
Hình 3.6 Sắc kí đồ các mẫu ND sau khi phun TT vanilin/cồn 96% /acid sulfuric đặc.
Nhận xét: - Ở bước sóng 366nm: tất cả các mẫu đều có ít nhất 4 vết:
Vết 1: màu vàng nhạt, Rf = 0,25 Vết 2: màu vàng nhạt, Rf = 0,50 Vết 3: màu xanh ngọc, R f = 0,68 Vết 4: màu xanh dương, Rf = 0,76
- Sau khi phun thuốc thử Vanillin/cồn 96 /acid sulfuric đặc: tất cả các mẫu đều xuất hiện 6 vết:
Vết 1: màu hồng nhạt, Rf = 0,1 Vết 2: màu hồng nhạt, Rf = 0,18 Vết 3: màu hồng nhạt, Rf = 0,21 Vết 4: màu hồng đậm, Rf = 0,35 Vết 5: màu vàng, Rf = 0,68 Vết 6: màu tím, Rf = 0,76
Kết luận: Kết quả sắc ký đồ cho thấy các mẫu Gừng có thành phần định tính tương đối giống nhau, được thể hiện qua số lượng vết và giá trị Rf Sự khác biệt chủ yếu nằm ở mặt định lượng, thể hiện qua độ đậm nhạt của các vết trên sắc ký đồ.
3.2.3 Khảo sát sự có mặt của Gingerol trong nhựa dầu gừng bằng sắc ký lớp mỏng
Dùng methanol làm dung môi hòa tan 6-Gingerol chuẩn và các mẫu nhựa gừng để tiến hành sắc kí
Sử dụng hệ dung môi Chloroform : Methanol 15:1 để khai triển sắc kí
Kết quả sắc kí đồ được thể hiện ở hình 3.7
Hình 3.7 Sắc kí đồ các mẫu ND và 6-Ginerol chuẩn khi quan sát dưới ánh sáng tử ngoại ở bước sóng 254nm
Nhận x t: - 6-Gingerol chuẩn không có huỳnh quang ở bước sóng 366nm
Khi quan sát dưới ánh sáng tử ngoại với bước sóng 254nm, một vết có Rf = 0,56 xuất hiện, tương ứng với các mẫu thử Điều này chứng minh rằng trong nhựa dầu gừng, tất cả các mẫu thử đều chứa Gingerol.
3.2.4 Khảo sát định tính phổ tử ngoại của 6-Gingerol chuẩn và nhựa dầu của các mẫu Gừng
- 6-Gingerol chuẩn được hòa tan trong methanol và đo phổ tử ngoại
- Lấy một lượng nhỏ cắn 1 của các mẫu nhựa dầu Gừng cho vào các ống được đánh số tương ứng, hòa tan cắn bằng methanol
- Đo phổ tử ngoại của các dung dịch thử
Nhận xét : - Phổ tử ngoại của 6-Gingerol chuẩn có đỉnh hấp thụ ở bước sóng 280nm
Trong các dung dịch thử nghiệm, đỉnh hấp thụ của 6-Gingerol chuẩn ở 278nm và 279nm cho thấy sự sai khác Sự khác biệt này có thể nằm trong phạm vi sai số của thiết bị đo, hoặc do ảnh hưởng của các nhóm alkyl trong công thức của Gingerols Có thể rằng Gingerol trong các mẫu gừng khảo sát có số carbon trong chuỗi alkyl khác với 6-Gingerol chuẩn.
Như vậy đỉnh hấp thụ của Gingerol trong nhựa dầu Gừng của các mẫu thử gần như tương dương với đỉnh hấp thụ của 6-Gingerol chuẩn
Trong khoảng bước sóng từ 300 đến 400nm, không có đỉnh hấp thụ nào cản trở sự hấp thụ của Gingerol, điều này cho phép định lượng Gingerol bằng phương pháp phổ tử ngoại.
3.2.5 Định lượng Gingerol trong nhựa dầu Gừng
3.2.3.1 Xác định 6-Gingerol bằng phổ tử ngoại
- Hòa tan 5mg 6-Gingerol trong 10ml methanol Dung dịch A
- Lấy 1ml dung dịch A cho vào bình định mức 10ml, thêm methanol vừa đủ đến vạch Dung dịch B
- Lấy 1ml dung dịch B cho vào bình định mức 10ml, thêm methanol vừa đủ đến vạch Dung dịch C
- Đo phổ tử ngoại của dung dịch C
- Nồng độ của dung dịch chuẩn:
Kết quả đo phổ tử ngoại của dung dịch C được thể hiện ở PL2
Dung dịch 6-Gingerol chuẩn cho phổ tử ngoại có đỉnh hấp phụ ở bước sóng 280nm với giá trị Achuẩn = 0,49128
3.2.3.2 Khảo sát phổ tử ngoại của Gingerol trong Gừng
- Cân chính xác khoảng 100mg dược liệu, cho vào bình định mức 100ml
- Cho methanol vừa đủ đến vạch
- Ngâm dược liệu trong vòng 48h, thỉnh thoảng lắc đều
- Bổ sung dung môi lại vừa đủ 100ml, lọc loại bỏ bã dược liệu
- Đo phổ tử ngoại của dịch lọc
Tiến hành tương tự với 11 mẫu dược liệu
Kết quả đo phổ tử ngoại của các dung dịch thử được thể hiện ở PL3
3.2.3.3 Xây dựng phương pháp định lượng bằng phổ tử ngoại
Xác định độ hấp thụ của 6-Gingerol chuẩn, được tiến hành theo mục 3.2.3.1
Xác định độ hấp thụ của 11 dung dịch mẫu thử, được tiến hành theo mục 3.2.3.2
Ghi giá trị A của các mẫu thử ở đỉnh của peak với bước sóng λ 280nm, từ đó tính nồng độ của Gingerol trong các mẫu thử theo công thức:
Cthử = Athử Trong đó: Cthử, Cchuẩn : nồng độ Gingerol trong mẫu thử, mẫu chuẩn
Athử, Achuẩn : độ hấp thụ quang của mẫu thử, mẫu chuẩn Với Cchuẩn = 0,005 mg/ml ; Achuẩn = 0,49128 mục 3.2.3.1
Công thức tính hàm lượng Gingerol trong các mẫu Gừng
%Gingerol = x 100 Trong đó: C thử : nồng độ của Gingerol trong mẫu thử
V:thể tích dung dịch a: độ ẩm dược liệu mthử: khối lượng bột dược liệu
Kết quả định lượng Gingerol trong 11 mẫu nhựa dầu Gừng được trình bày ở bảng 3.3
Bảng 3.3 Kết quả định lượng Gingerol trong nhựa dầu Gừng
STT Mẫu m(mg) A CGingerol (mg/ml) %Gingerol
Nhận x t: - Hàm lượng Gingerol trong các mẫu có sự dao động lớn, từ 0,43 mẫu số 3 đến 1 mẫu số 9
- Giống Gừng củ to có hàm lượng Gingerol ở mức khá cao 0,67
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT
Quá trình thực hiện đề tài đã tiến hành:
- Trực tiếp thu mua, thu hái các mẫu Gừng ở các địa phương khác nhau
Nghiên cứu được thực hiện nhằm xác định hàm lượng tinh dầu và nhựa dầu gừng trong các mẫu Các thành phần trong tinh dầu được định tính bằng các phương pháp sắc ký lớp mỏng và sắc ký khí Đồng thời, thành phần Gingerol được định lượng thông qua phương pháp phổ tử ngoại và so sánh với chất chuẩn.
Hàm lượng tinh dầu trong các mẫu khảo sát dao động từ 1,5 đến 2,8, với mẫu số 3 (Anh Sơn) có hàm lượng tinh dầu thấp nhất và mẫu số 9 (Hải Dương) có hàm lượng cao nhất.
- Về hàm lượng nhựa dầu, các mẫu khảo sát có hàm lượng dao động từ
9,28% đến 13,10 ; trong đó hàm lượng nhựa dầu thấp nhất là mẫu số 2 Hương Sơn và cao nhất là mẫu 11 giống Gừng củ to
Phương pháp phổ tử ngoại được sử dụng để định lượng Gingerol trong các mẫu Gừng, cho thấy hàm lượng Gingerol dao động từ 0,43 đến 1 Mẫu số 3 từ Anh Sơn có hàm lượng thấp nhất, trong khi mẫu số 9 từ Hải Dương đạt hàm lượng cao nhất.
Kết quả phân tích bằng sắc ký lớp mỏng và sắc ký khí cho thấy thành phần tinh dầu và nhựa dầu của các mẫu gừng không khác nhau về mặt định tính, chỉ khác nhau về mặt định lượng Đây là những nghiên cứu bước đầu khảo sát chất lượng gừng thông qua việc xác định hàm lượng tinh dầu và hàm lượng Gingerol Chúng tôi đề xuất tiếp tục nghiên cứu để đánh giá sâu hơn về chất lượng của gừng.
- Hoàn thiện và chuẩn hóa phương pháp định lượng bằng phổ tử ngoại
Nghiên cứu tiếp tục được thực hiện nhằm áp dụng phương pháp sắc ký khí để định lượng các thành phần có trong tinh dầu gừng, dựa trên diện tích và chiều cao của peak.
Nghiên cứu về thành phần hóa học của tinh dầu và nhựa dầu gừng Việt Nam là cần thiết để đánh giá chính xác hàm lượng Gingerols và các hợp chất khác trong nhựa dầu gừng.
