TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM ĐÀ NẴNG
KHOA HÓA HỌC
----------

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Ngành: Sƣ phạm Hóa học

Đề tài
Nghiên cứu chiết tách và xác định thành phần
hóa học chính trong tinh dầu cây gai xanh

Giảng viên hƣớng dẫn : TRẦN ĐỨC MẠNH
Sinh viên thực hiện

: LÊ HUYỀN MY

Đà Nẵng, tháng 4 năm 2018


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐHSP
KHOA HÓA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên:
Lớp:

LÊ HUYỀN MY

*****
Được sự phân công của khoa Hóa học trường đại học Sư phạm Đà Nẵng và sự
đồng ý của thầy giáo hướng dẫn ThS. Trần Đức Mạnh, tôi đã thực hiện đề tài “Nghiên
cứu phân lập một số hợp chất hóa học chính trong tinh dầu cây gai xanh”.
Để hoàn thành khóa luận này tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo đã tận
tình hướng dẫn, giảng dạy trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và rèn luyện ở
trường đại học Sư phạm Đà Nẵng. Xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn ThS.
Trần Đức Mạnh đã tận tình, chu đáo hướng dẫn tôi thực hiện khóa luận này.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng để thực hiện đề tài một cách hoàn chỉnh nhất, song
do buổi đầu mới làm quen với công tác nghiên cứu khoa học, tiếp cận với thực tế sản
xuất cũng như hạn chế về kiến thức và kinh nghiệm nên không thể tránh khỏi những
thiếu sót nhất định mà bản thân chưa thấy được. Tôi rất mong được sự góp ý của quý
thầy, cô giáo và các bạn đồng nghiệp để khóa luận được hoàn chỉnh hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện
LÊ HUYỀN MY


MỤC LỤC
Trang phụ bìa
Mục lục
Danh mục các bảng
Danh mục các hình, đồ thị
MỞ ĐẦU
LỜI CẢM ƠN
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI ............................................................................................. 1
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU......................................................................................1
3. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU ......................................................... 1
4. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................................................2
4.1. Nghiên cứu lý thuyết: .............................................................................................. 2

2.1. Ép ........................................................................................................................... 15
2.2. Phƣơng pháp chiết Soxhlet ..................................................................................17
2.3. Phƣơng pháp chƣng cất lôi cuốn hơi nƣớc ........................................................ 19
2.4. Ly trích bằng chiếu xạ vi sóng .............................................................................22
2.5. Các phƣơng pháp xác định chất lƣợng tinh dầu ...............................................23
2.5.1. Đánh giá cảm quan ............................................................................................ 23
2.5.2. Các phƣơng pháp xác định chỉ tiêu lý học ...................................................... 24
2.5.2.1. Xác định nƣớc trong tinh dầu .......................................................................24
2.5.2.2. Xác định độ ẩm ............................................................................................... 25
2.5.2.3. Xác định tỉ trọng ............................................................................................. 25
2.5.2.4. Xác định chỉ số khúc xạ..................................................................................26
2.5.2.5. Xác định góc quay cực ...................................................................................27
2.5.2.6. Nhiệt độ sôi ......................................................................................................28
2.5.2.7. Xác định nhiệt độ đông đặc ...........................................................................28
2.5.3. Các phƣơng pháp xác định chỉ số hóa học. .....................................................28
2.5.3.1. Chỉ số axit (AX) ............................................................................................... 28
2.5.3.2. Chỉ số xà phòng hóa (XP) ...............................................................................29
2.5.3.3. Chỉ số este (ES) ................................................................................................ 30
2.5.4. Phƣơng pháp sắc ký khí ghép khối phổ (GC-MS) dùng để xác định thành
phần hóa học tinh dầu .................................................................................................30
2.5.4.1. Phƣơng pháp phân tích sắc ký khí (GC) ...................................................... 30
2.5.4.2. Phƣơng pháp khối phổ (MS) .........................................................................32
2.5.4.3. Phƣơng pháp sắc ký khí – khối phổ (GC – MS) ..........................................33
CHƢƠNG 3 ..................................................................................................................36


KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ........................................................................................ 36
3.1. Nguyên liệu nghiên cứu ........................................................................................ 36
3.2. Cách tiến hành ......................................................................................................36
3.3. Kết quả chiết tách từ dung môi nƣớc .................................................................37

1. Kết luận ....................................................................................................................48
2. Kiến nghị ..................................................................................................................48
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 50


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Sự xuất hiện và biến đổi liên tục các cấu tử của tinh dầu mùi theo
hướng phát triển của cây ........................................................................................ 14
Bảng 3.1. Sự phụ thuộc giữa thể tích dung môi và khối lượng sản phẩm chiết ....37
Bảng 3.2. Sự phụ thuộc giữa thời gian và khối lượng sản phẩm chiết...................38
Bảng 3.3. Hàm lượng % của các chất trong mẫu lá cây gai xanh theo thời gian
lưu ........................................................................................................................... 39
Bảng 3.4. Hàm lương tinh dầu lá cây gai xanh khi chưng cất ............................... 43
Bảng 3.5. Tỷ trọng của mẫu tinh dầu lá cây gai xanh ............................................44
Bảng 3.6. Chỉ số khúc xạ của mẫu tinh dầu lá cây gai xanh. .................................44
Bảng 3.7. Chỉ số axit của tinh dầu lá cây gai xanh ................................................44
Bảng 3.8. Chỉ số este của tinh dầu lá cây gai xanh ................................................45
Bảng 3.9 . Chỉ số xà phòng hóa của tinh dầu lá cây gai xanh ............................... 45


DANH MỤC CÁC HÌNH, ĐỒ THỊ

Hình 2.1. Bộ chiết Soxhlet ........................................................................................ 17
Hình 2.2. Bộ chiết Soxhlet .......................................................................................... 17
Hình 2.3. Máy sắc ký ..................................................................................................31
Hình 2.4. Hình ảnh sắc ký đồ .....................................................................................31
Hình 2.5. Sơ đồ thiết bị sắc ký khí ghép khối phổ ...................................................... 34
Hình 3.1. Đồ thị biểu di n sự phụ thuộc giữa thể tích dung môi và khối lượng sản
phẩm chiết. .................................................................................................................38
Hình 3.2. Đồ thị biểu di n sự phụ thuộc giữa thời gian chiết và khối lượng sản phẩm

tổng hợp để từ đó nâng cao hiệu quả sử dụng của chúng.
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
- Tìm hiểu, nghiên cứu quy trình chiết tách tinh dầu trong lá cây gai xanh.
- Xác định thành phần hóa học trong tinh dầu chiết tách.
3. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
- Đối tượng: Cây gai xanh, phần rắn và dịch chiết từ cây bằng các dung môi khác nhau
1


ở khu vực Sơn Trà – Đà Nẵng.
- Phạm vi nghiên cứu: Quy trình chiết tách, xác định thành phần và cấu trúc một số
hợp chất trong tinh dầu cây gai xanh. Quá trình thực nghiệm được tiến hành ở phòng
thí nghiệm Hóa học, trường Đại học Sư phạm Đà Nẵng.
4. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
4.1. Nghiên cứu lý thuyết:
Tổng quan tài liệu về tinh dầu, tìm hiểu thực tế về cây gai xanh.
4.2. Nghiên cứu thực nghiệm
Phương pháp vật lý
- Thu gom và xử lý mẫu lá cây gai xanh thô.
Phương pháp hóa học
- Khảo sát thời gian chiết tối ưu và ảnh hưởng của thời gian thu hoạch đến lượng tinh
dầu.
- Chiết Soxhlet với các loại dung môi: phân cực, không phân cực.
- Chưng cất lôi cuốn hơi nước.
- Xác định thành phần hóa học của dịch chiết dựa vào các phổ: hồng ngoại, GC-MS.
- Xác định các chỉ số hóa lí: tỉ trọng; chỉ số khúc xạ; chỉ số axit, chỉ số este, chỉ số xà
phòng hóa.
5. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
5.1. Nghiên cứu lý thuyết
5.1.1. Cây gai xanh

- Cung cấp các tư liệu về ứng dụng của tinh dầu gai xanh, giải thích một số công dụng
của tinh dầu gai xanh trong thực tế.

3


CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu về cây gai xanh
Tên khác: Tầm xoọng, quýt gai, cam trời, độc lực, mền tên, tửu bính lặc.
Tên khoa học: Severina Monophylla, thuộc họ cam Rutaceae.
Phân bố: Cây mọc phổ biến ở miền Bắc và dọc theo duyên hải các tỉnh miền Trung
nước ta.
Đặc điểm hình thái: Cây bụi nhỏ, nhiều cành, cao khoảng 0,8 – 1,5m. Thân có gai
dài, lá tựa như lá chanh nhưng dày hơn, mọc so le và chứa nhiều tinh dầu. Hoa màu
trắng mọc thành chùm, dài 4cm. Qủa hình cầu giống như quả quýt nhỏ, đường kính 12,5cm, khi chín có màu đen.Toàn cây có tinh dầu thơm mùi quýt. Quả xanh chứa chất
nhầy. Các bộ phận khác có vị đắng, the, mùi thơm, tính ấm, không độc.
Công dụng: Ở nông thôn mỗi khi luộc ốc, người ta dùng gai của cây này để khêu ruột
ốc. Vì loại gai này dài sắc và có độ cứng thích hợp. Toàn cây được dùng làm thuốc.
Theo y học cổ truyền, cây gai xanh là một cây thuốc nam với nhiều tác dụng quý như
điều trị: ho hen, viêm nhiễm và đặc biệt nó là 1 vị thuốc trong bài thuốc 4 vị điều trị
bệnh thận hư.
Theo kinh nghiệm, cây này dùng tươi tốt hơn dùng khô. Có thể dùng riêng hoặc
phối hợp cùng những vị khác thành bài. Hãy cùng khám phá 10 tác dụng của cây
gai xanh đối với sức khỏe người sử dụng:
Rễ: thu hái quanh năm, tốt nhất là vào mùa thu, rửa sạch, rễ nhỏ để nguyên, rễ to
chỉ lấy vỏ.
- Chữa phong thấp, đau xương, đau mình: rễ quýt gai 16g, phối hợp với thổ phục
linh 12g, ngưu tất 12g, thiên niên kiện 8g. Tất cả thái nhỏ, phơi khô, ngâm với rượu
trong nhiều ngày, càng lâu càng tốt. Ngày uống 2 lần, mỗi lần 1 chén nhỏ. Có thể nấu

Tinh dầu là một hỗn hợp nhiều chất dễ bay hơi, có mùi đặc trưng tùy thuộc vào
nguồn nguyên liệu cung cấp tinh dầu. Phần lớn tinh dầu có nguồn gốc từ thực vật và số
ít từ động vật ( cầy hương, chồn hôi, cá voi, long diên hương…) Tinh dầu được ví như
là nhựa sống của cây, vì vậy đã mang sức sống, năng lượng và mạnh hơn 100 lần các
loại thảo dược sấy khô. Khác với hương liệu hóa học tổng hợp, tinh dầu thiên nhiên
thường mau bay mùi và dễ dàng bị phân hủy bởi ánh sáng hoặc nhiệt độ do đó tinh dầu
thường được đựng trong các chai màu tối ( thủy tinh trung tính hoặc chai nhựa HDPE).
Tinh dầu được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp như công nghiệp dược phẩm để
làm thuốc, công nghiệp hóa mỹ phẩm như để làm nước hoa, mỹ phẩm, sữa tắm…,
thêm hương liệu cho đồ uống và thực phẩm, sát trùng. Ngoài ra tinh dầu còn là nguyên
liệu để tách hoặc chuyển hóa hoặc tổng hợp nhiều chất thơm quan trọng được ứng
dụng rộng rãi trong công nghiệp.
5


1.2.2. Phân loại tinh dầu
Tinh dầu có hai loại: tinh dầu nguyên chất và tinh dầu không nguyên chất.
- Tinh dầu nguyên chất: hoàn toàn không có độc tố, không có chất bảo quản hóa
học nên rất an toàn cho người sử dụng và mang lại kết quả nhanh khi điều trị.
- Tinh dầu không nguyên chất: là tinh dầu được pha trộn với các loại dầu hoặc
tinh dầu khác, các chất dẫn hương hoặc trong tinh dầu có lẫn các tạp chất.
1.2.3. Tính chất vật lý
- Trạng thái tồn tại: Tinh dầu thường ở thể lỏng ở nhiệt độ thường. Ngoài ra tinh
dầu rất dễ bay hơi nên tạo ra mùi đặc trưng.
- Màu sắc: Hầu hết các loại tinh dầu đều trong, ngoại trừ một vài loại tinh dầu
như dầu cây hoắc hương, dầu cam… thì có màu vàng hoặc hổ phách.Nếu để tinh dầu
tiếp xúc với không khí trong thời gian dài có thể làm tinh dầu đổi màu do bị oxi hoá.
- Tỉ trọng: Tinh dầu thường nhẹ hơn nước nhưng vẫn có một vài loại nặng hơn
nước như tinh dầu quế, đinh hương,…
- Tính tan: Tinh dầu thường không tan trong nước (thực ra là tan rất ít), tan tốt

thông,…), ở vỏ cây (quế), ở rễ (gừng, nghệ, hương bài,…)
Trong cây, tinh dầu có thể ở dạng có sẵn hoặc chỉ tạo thành trong một điều kiện
nhất định nào đó. Khi đó, tinh dầu không phải là những bộ phận bình thường trong cây
mà chỉ xuất hiện trong những điều kiện nhất định khi một số bộ phận bị chết. Ví dụ
tinh dầu trong nhân hạt mơ, hạt đào, hạt cải và củ tỏi. Tinh dầu hạt mơ, hạt đào
(andehit benzoic) xuất hiện do tác dụng của men emulsin trên một heterozit gọi là
amygdalin. Tinh dầu hạt cải (bạch đới tử) xuất hiện do tác dụng của men myrosin trên
một heterozit gọi là grozit. Tinh dầu củ tỏi xuất hiện do tác dụng của men alliinnaza
trên một chất không phải heterozit mà là một axit amin chứa sunfua là anillin cho một
sunfoxyt gọi là allixin để cho chất đisunfua allyl.
1.2.6. Qúa trình tích lũy
Trong thực vật tinh dầu được tạo ra và tích lũy trong các mô. Hình dạng các mô
này thay đổi tùy theo vị trí của chúng trong cây. Những mô này có thể hiện diện ở tất
cả các bộ phận của cây như rễ, thân, lá, hoa và cả trái…với những tên gọi khác nhau
như:
- Tế bào tiết: tinh dầu được tiết ra rồi chúng được giữ trong tế bào (mô tiết) ví dụ
trong cánh hoa hồng, trong củ gừng…
- Lông tiết: cũng là tế bào tiết nhưng nằm nhô ra ngoài thực vật, thường bắt gặp ở
các loài hoa môi, cúc, cà…
- Túi tiết: tế bào tiết ra tinh dầu nhưng không chứa lại bên trong mà dồn chung
chứa vào một xoan trống, tạo ra bởi cơ chế ly bào hay tiêu bào. Túi tiết thường nằm

7


bên dưới lớp biểu bì. Thường có ở các giống Citrus (Cam), eucalyptus (Khuynh
Diệp)…
- Ống tiết: cách tạo ra tinh dầu cũng giống như túi tiết nhưng nằm sâu trong phần
gỗ và chạy dài theo sớ gỗ, thường bắt gặp trong các giống Dipterocarpus(Chi Dầu),
Artemisia (Chi Ngải)…

Myrcene

α – ocimene

β – ocimene
8


Các dẫn xuất thường gặp của chúng là linalol, geranilol, Citronelol, Citral.

Linalol

Geranilol

Citronelol

Citral

Linalol có trong tinh dầu hoa lan, hoa bưởi, hoa quýt… nó được dùng trong kỹ
nghệ nước hoa dưới dạng nguyên hay dạng este axetat.
Geranilol, Citronelol, Citral có trong tinh dầu hoa hồng, hoa bưởi, hoa chanh,
trong tinh dầu sả cũng chứa nhiều Geranilol, Citronelol, Citral.
b. Monotecpen một vòng
Đa số monotecpen một vòng có bộ khung Cacbon dạng 1-metyl-4- izopropyl
xiclohexan.
7

1

2

dầu Bạc hà…
c. Monotecpen 2 vòng
Với loại này chúng ta thường gặp: Pinene, camphene, camphor, borneol, cineol.

α – pinene

Camphor

β – pinene

Borneol

Camphene

1,8 – cineol

Pinene có trong nhiều loại tinh dầu, đặc biệt có nhiều trong tinh dầu thông.
Pinene tồn tại hai dạng đồng phân α và β.
Camphene có nhiều trong tinh dầu họ cam, quýt, họ hoa trắc bạch và nhiều loại
khác.
Borneol là một ancol bậc (II) có nhiều trong tinh dầu long não. Khi oxi hóa ta thu
được camphor.
Camphor là một xeton có nhiều trong tinh dầu thảo mộc.
1.2.7.2. Hợp chất Secquitecpen
Secquitecpen có thể xem là hợp chất do 3 đơn vị isopren tạo thành. Secquitecpen
có hai loại mạch hở và mạch vòng.
a. Secquitecpen mạch hở
Secquitecpen mạch hở tiêu biểu là Farnesene.

10

Eudesmane

11


- Ba vòng

α – Cedrene

β - Cedrene

1.2.7.3. Hợp chất chứa nhân thơm
Trong tinh dầu có chứa các hợp chất chứa nhân thơm như: Safrol, Thymol, Eugenol,
Estragol, Andehit cuminic, Cumarin…

Safrol

Thymol

Estragol

Andehit cuminic

Eugenol

Cumarin

1.2.7.4. Các thành phần khác
Ngoài các thành phần kể trên trong tinh dầu còn chứa nhiều chất khác như: các
aminoaxit (axit anthranilic), các hợp chất có lưu huỳnh (anlyl isosulfocyanate), hợp

b. Phương pháp chế biến
Tùy thuộc vào phương pháp chế biến mà hàm lượng và thành phần tinh dầu cũng
khác nhau.
Tinh dầu nhận được bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước nghèo cấu tử
so với tinh dầu trích ly bằng dung môi bay hơi vì khi chưng cất ở nhiệt độ cao, một số
cấu tử bị phân hủy hoặc biến đổi, mặt khác một số cấu tử không bay hơi với hơi nước
(sáp, nhựa thơm, chất béo) bị giữ lại. Ngoài ra còn một số cấu tử hòa tan vào nước
chưng.
Ví dụ : Tinh dầu hoa hồng nhận được bằng phương pháp chưng cất 1% rượu
phenyl etylic còn tinh dầu hoa hồng trích ly chứa 45% phenyl etylic.

13


Tinh dầu hoa nhài trích ly hiệu suất tách thấp hơn 8 lần so với tách bằng phương
pháp hấp thụ. Trong tinh dầu hấp thụ còn có indol và methyl anthranylate mà tinh dầu
trích ly không có.
c. Hướng phát triển của cây
Trong thời gian cây sinh trưởng thành phần tinh dầu chịu hàng loạt những biến
đổi và chuyển hóa này có thể xác định một cách đúng đắn thời kỳ mà cây tích tụ được
nhiều tinh dầu nhất và tinh dầu có chất lượng cao nhất để thu hoạch và chế biến.
Quan sát và theo dõi sự phát triển của cây thấy rằng sự biến đổi và chu kỳ chuyển
hóa hóa học của tinh dầu xảy ra trong những hướng phát triển của cây đều tuân theo
những quy luật nhất định.
Tinh dầu tạo thành trong cây không phải có một lượng cố định mà biến đổi liên
tục theo hướng phát triển của cây. Sự biến đổi này có xu hướng là càng ngày càng tích
tụ nhiều những hợp chất có chứa oxi.
Trong các bộ phận khác nhau của cây, tinh dầu tạo thành và tích lũy không giống
nhau mà luôn luôn chuyển hóa lẫn nhau.
Ví dụ : Sự xuất hiện và biến đổi liên tục các cấu tử của tinh dầu mùi theo hướng

* Phương pháp kết hợp: khai thác tinh dầu bằng cách kết hợp giữa quá trình hóa
lý và quá trình cơ học, hoặc sinh hóa (lên men) và cơ học, hoặc sinh hóa và hóa lý. Ví
dụ, trong quả vani, tinh dầu ở dạng liên kết glucozit nên dùng enzym để thủy phân,
phá hủy liên kết này rồi sau đó dùng phương pháp chưng cất (hóa lý) để lấy tinh dầu.
Sau đây ta sẽ cùng tìm hiểu một vài phương pháp phổ biến ly trích tinh dầu.
2.1. Ép
a. Nguyên tắc:
Phương pháp ép thường dành cho những nguồn giàu tinh dầu và dễ lấy. Ví dụ lớp
ngoài quả họ citrus: vỏ cam, chanh, quýt, bưởi, tắc.Tinh dầu họ loài này nhiều và chứa
trong các túi (tế bào lớn).
b. Quy trình:

15


Tinh
dầu loại
1

Vỏ
tươi

Nước (làm
mát)

ép

Làm khan

Huyền phù