Ảnh hưởng của phương thức canh tác đến thành phần hóa học và hoạt tính kháng khuẩn của tinh dầu bạc hà chocolate mint (Mentha piperita L.)

Chia sẻ: Mộ Dung Vân Thư | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:9

Thêm vào BST

Báo xấu

4
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nghiên cứu "Ảnh hưởng của phương thức canh tác đến thành phần hóa học và hoạt tính kháng khuẩn của tinh dầu bạc hà chocolate mint (Mentha piperita L.)" nhằm tìm ra điều kiện canh tác thích hợp giúp rút ngắn thời gian canh tác, tiết kiệm chi phí, cải thiện thành phần hóa học, hoạt tính sinh học, định hướng ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác nhau như dược liệu, thực phẩm, mỹ phẩm,... Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Ảnh hưởng của phương thức canh tác đến thành phần hóa học và hoạt tính kháng khuẩn của tinh dầu bạc hà chocolate mint (Mentha piperita L.)

ẢNH HƯỞNG CỦA PHƯƠNG THỨC CANH TÁC ĐẾN THÀNH PHẦN HOÁ HỌC VÀ HOẠT TÍNH KHÁNG KHUẨN CỦA TINH DẦU BẠC HÀ CHOCOLATE MINT (MENTHA PIPERITA L.). Trần Đình Trung*, Quách Thanh Thanh Viện Khoa học Ứng dụng HUTECH, Trường Đại học Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh GVHD: TS. Trịnh Thị Lan Anh TÓM TẮT Hiện nay, xu hướng và nhu cầu sử dụng các hợp chất từ thiên nhiên ngày càng tăng cao, đặc biệt là tinh dầu. Trong đó, nguồn tinh dầu thu được bằng trích ly lôi cuốn hơi nước cho chất lượng tinh dầu cao nhất. Một trong các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng và hàm lượng tinh dầu chính là các yếu tố trong quá trình tăng trưởng của cây. Vì vậy, chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu phương thức canh tác, nồng độ dinh dưỡng trong canh tác thuỷ canh và thời gian thu hoạch đã được khảo sát trên Chocolate mint (Mentha piperita L.). Nhằm tìm ra điều kiện canh tác thích hợp giúp rút ngắn thời gian canh tác, tiết kiệm chi phí, cải thiện thành phần hoá học, hoạt tính sinh học, định hướng ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác nhau như dược liệu, thực phẩm, mỹ phẩm,… Kết quả cho thấy hàm lượng tinh dầu Bạc hà Chocolate trong canh tác thuỷ canh cho năng suất cao hơn 40%, thời gian canh tác ngắn hơn 55 ngày so với canh tác trên đất. Các thành phần hoá học trong tinh dầu qua phân tích GC – MS cho kết quả gồm 22 hợp chất trong đó có những chất chính sau: (-)-Menthol 50,523%; (-)-Menthone 18,851%; Pulegone 9,398%; … trong đó Pulegone 9,398% cao hơn 3-4 lần so với các nghiên cứu khác[1]. Khả năng diệt khuẩn đến 99,99% trên các chủng thử nghiệm như: Candida albicans, Bacillus subtilis subsp. Spizizenii, Staphylococcus aureus, Escherichia coli. Từ khóa: Kháng khuẩn, Pulegone, Tinh dầu Chocolate mint (Mentha piperita L.),Thuỷ canh. 1. GIỚI THIỆU Bạc hà Chocolate có tên khoa học là Mentha piperita L. thuộc họ Hoa môi (Lamiaceae), là một họ thực vật có hoa. Thân cây nói chung có tiết diện hình vuông ở một số loài. Lá của chúng mọc chéo chữ thập, nghĩa là lá sau mọc vuông góc với lá trước, hay mọc vòng. Hoa của chúng đối cứng hai bên với 5 cánh hoa hợp, 5 lá đài hợp. Chúng thường là lưỡng tính và mọc vòng (cụm hoa trông giống như một vòng hoa nhưng thực tế bao gồm 2 cụm chụm lại)[2]. Chi Bạc hà (Mentha) là một chi cây có hoa trong họ Lamiaceae và phân bố ở khắp châu Âu, châu Phi, châu Á, Australia, và Bắc Mỹ[3]. Bạc hà là cây thân thảo, thân rễ, cao từ 30 – 90 cm, thân nhẵn, mặt cắt vuông.Thân chứa tinh dầu với hàm lượng thấp[4]. Lá bạc hà là nguyên liệu chính để chưng cất tinh dầu, chiếm 40 – 50 % khối lượng, tùy loài, lượng tinh dầu dao động từ 2 – 6 %. Tinh dầu Bạc hà là chất lỏng, trong, không màu hoặc màu vàng nhạt, có mùi thơm đặt biệt thanh mát và có vị cay mát. Tinh dầu rất dễ tan trong ethanol, 601
chloroform và ether, tan trong 2 – 3 thể tích ethanol 70%[5]. Bạc hà có hàm lượng tinh dầu cao và thành phần chủ yếu trong tinh dầu bạc hà là methol và menthone. Tinh dầu cũng chứa các este methone và carboxyl, đặt biệt là menthyl acetate[2]. Bạc hà khô thường có 0,3 – 0,4% dầu dễ bay hơi chứa tinh dầu bạc hà (7 – 48%), menthone (20 – 46%), menthyl acetate (3 – 10%), menthofuran (1 – 17%) và 1,8- cineol (3 – 6%). Tinh dầu bạc hà cũng chứa một lượng nhỏ nhiều hợp chất bổ sung, bao gồm limonene, pulegone, caryophyllene và pinene[3]. 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 2.1. Vật liệu Đối tượng thí nghiệm Nguyên liệu: giống Bạc hà Chocolate mint canh tác thuỷ canh và trên đất. Mẫu dùng để chiết xuất tinh dầu: bao gồm thân và lá cây Bạc hà Chocolate mint trồng đất; thân và lá cây Bạc hà sau 25 – 30 ngày trồng thuỷ canh hồi lưu. 2.2. Phương pháp Sử dụng bộ chưng cất lôi cuốn hơi nước trực tiếp Clevenger để thu nhận tinh dầu. Cách thức sơ chế nguyên liệu: nguyên liệu Chocolate mint được dùng là thân và lá tươi; sau khi thu hoạch tiến hành đo độ ẩm nguyên liệu, khảo sát các thông số kỹ thuật nhằm tối ưu hóa quá trình chưng cất thu nhận tinh dầu. Đối với các thí nghiệm xay nguyên liệu thì sử dụng máy xay khô công nghiệp DK300. Tiến hành trích ly tinh dầu và khảo sát các yếu tố ảnh hưởng của phương thức canh tác đến quá trình trích ly tinh dầu Bạc hà bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước 2.2.1. Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của phương thức canh tác đến hàm lượng tinh dầu Bạc hà Chocolate mint Cố định 6 yếu tố: khối lượng mẫu là 220g, độ ẩm mẫu là 83,73%, kích thức mẫu cắt nhỏ + xay, 500 ml dung dịch với nồng độ NaCl 10% và thời gian chưng cất tinh dầu là 60 phút. Có 2 nghiệm thức canh tác là Bạc hà trồng đất và Bạc hà trồng thuỷ canh hồi lưu. Tiến hành trích ly tinh dầu 2 mẫu Bạc hà này và so sánh tìm ra mẫu nào tối ưu. 2.2.2. Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ dinh dưỡng đến hàm lượng tinh dầu Bạc hà Chocolate mint Cố định 6 yếu tố: 220g mẫu, độ ẩm mẫu là 83,73%, kích thước mẫu cắt nhỏ + xay, 500 ml dung dịch với nồng độ NaCl 10% và thời gian chưng cất là 60 phút. Thay đổi nồng độ môi trường dinh dưỡng trong canh tác như sau: 1000 ppm, 1200 ppm, 1400 ppm, 1600 ppm. 2.2.3. Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian thu hoạch đến hàm lượng tinh dầu Bạc hà Chocolate mint 602
Cố định 7 yếu tố: 220g mẫu, độ ẩm mẫu là 83,73%,, kích thước mẫu cắt nhỏ + xay, 500 ml dung dịch với nồng độ NaCl 10%, thời gian chưng cất 60 phút và nồng độ môi trường dinh dưỡng trong canh. Thay đổi thời gian thu hoạch ở 25 ngảy, 30 ngày, 35 ngày, 40 ngày. 2.2.4. Xác định hàm lượng tinh dầu Theo (TCVN 8444:2010) hàm lượng tinh dầu được tính theo công thức: % tinh dầu = 2.2.5. Xác định chỉ số vật lý và hóa học Xác định tỷ trọng bằng phương pháp thủ công, dùng ống tiêm y tế 1 (mL), độ hòa tan tinh dầu trong ethanol, chỉ số acid (IA) (TCVN 8450:2010), chỉ số ester (IE) (TCVN 8451:2010), chỉ số savon hóa (IS). 2.2.6. Xác định thành phần hóa học của tinh dầu bằng phương pháp sắc ký ghép khối phổ GC – MS Mẫu tinh dầu Bạc hà sau khi thu nhận tiến hành phân tích sắc ký khí ghép khối phổ được thực hiện bởi máy sắc ký Thermo Fisher Science Trace 1310 kết hợp với máy quang phổ khối TSQ 9000. Khí mang sử dụng ở đây là Helium với tốc độ 1,2 µL/phút và tỷ lệ chia 1:250. Khoảng nhiệt độ trong lò được chia làm hai giai đoạn: gia nhiệt lên 50℃ trong 30 giây; gia nhiệt từ 50℃ lên 160℃ với tốc độ tối thiểu 5℃/phút, gia nhiệt từ 160℃ đến 260℃ với tốc độ tối thiểu 10℃/phút và giữ trong 8 phút. Các hợp chất trong tinh dầu Bạc hà được định danh bởi phổ khối của chúng bằng thư viện NIST 2.2. 2.2.7. Khảo sát khả năng kháng nấm, kháng khuẩn của tinh dầu Tiến hành khảo sát trên các chủng sau: Candida albicans ATCC 10231, Bacillus subtilis subsp. spizizenii ATCC 6633, Staphylococcus aureus ATCC 25923, Escherichia coli ATCC 25922. 2.2.8. Thống kê và xử lý số liệu Các kết quả thực nghiệm được phân tích bằng phần mềm Statgraphics Centurion19. Sự sai khác giữa các nghiệm thức thí nghiệm được xác định bằng phân tích phương sai ANOVA. Thí nghiệm được bố trí theo kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên với 3 lần lặp lại mỗi nghiệm thức thí nghiệm. 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Ảnh hưởng của các yếu tố đến hàm lượng tinh dầu Bạc hà Chocolate mint thu được bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước trực tiếp Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng của phương thức canh tác đến hàm lượng tinh dầu Bạc hà Chocolate mint 603
Hình 1. Ảnh hưởng của phương thức canh tác đến hàm lượng tinh dầu Bạc hà Chocolate mint Phương pháp canh tác thuỷ canh tốt hơn, cho lượng tinh dầu cao hơn 40% so với canh tác trồng đất, đồng thời cho thời gian thu hoạch ngắn hơn 55 ngày. Hàm lượng tinh dầu được duy trì ổn định do kiểm soát được yếu tố dinh dưỡng. Vì vậy, các thí nghiệm sau sử dụng nguyên liệu là Bạc hà canh tác thuỷ canh. Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng của nồng độ dinh dưỡng đến hàm lượng tinh dầu Bạc hà Chocolate mint Hình 2. Ảnh hưởng của nồng độ dinh dưỡng đến hàm lượng tinh dầu Bạc hà Chocolate mint Nồng độ dinh dưỡng ảnh hưởng lớn đến hàm lượng tinh dầu, có xu hướng tăng khi nồng độ dinh dưỡng tăng. Nồng độ tối ưu ở mức 1400 ppm và đạt mức cao nhất thu được 0,9 ml tinh dầu với hàm lượng 0,43%. Thí nghiệm 3: Ảnh hưởng của thời gian thu hoạch đến hàm lượng tinh dầu Bạc hà Chocolate mint 604
Hình 3. Ảnh hưởng của thời gian thu hoạch đến hàm lượng tinh dầu Bạc hà Chocolate mint Thời gian thu hoạch 35 ngày cho hàm lượng tinh dầu cao nhất là 1 ml ứng với hàm lượng tinh dầu 0,45%. Vì vậy với nồng độ dinh dưỡng 1400 ppm và thời gian canh tác 35 ngày sẽ cho lượng tinh dầu cao. 3.2. Kết quả chỉ tiêu hoá lý của tinh dầu Bạc hà Chocolate mint 3.2.1. Định lượng tinh dầu Chocolate mint Bảng 1. Kết quả định lượng tinh dầu Bạc hà Chocolate mint Số lần Khối lượng nguyên Thể tích tinh dầu (ml) Hàm lượng tinh liệu (g) dầu(%) 1 220 1,00 0,45 2 220 0,80 0,36 3 220 0,90 0,41 Hàm lượng tinh 0,41 dầu trung bình (%) 3.2.2. Tỷ trọng tinh dầu Chocolate mint 605
Bảng 2. Kết quả xác định tỷ trọng tinh dầu Chocolate mint Số lần G G1 G2 D 1 2,39 3,40 3,31 0,91 2 2,39 3,39 3,30 0,91 3 2,39 3,40 3,32 0,92 Trung bình 2,39 3,40 3,31 0,91 Theo kết quả ở bảng 2, tỷ trọng trung bình của tinh dầu Bạc hà Chocolate mint thu được là nhẹ hơn so với tỷ trọng của nước nên khi chưng cất thu được lượng tinh dầu ở trên và lớp nước chưng ở dưới. 3.3. Kết quả xác định thành phần hoá học của tinh dầu Bạc hà Chocolate mint Để xác định thành phần hoá học tinh dầu thì sử dụng phương pháp sắc ký ghép khối phổ (GC – MS). Kết quả được trình bày như ở bảng 3. Bảng 3: Thành phần hoá học và hàm lượng tương đối của các hợp chất thu được bằng phương pháp sắc ký khí ghép khối phổ (GC – MS) Độ Độ tươn tươn Hàm Hàm g T g TT Rt Tên chất lượn Mass Rt Tên chất lượng Mass hợp T hợp g (%) (%) khối khối phổ phổ 0,75 50,52 1 4.069 α-Pinene 136 951 12 8.956 (-)-Menthol 156 949 5 3 0,39 2 4.664 Sabinene 136 941 13 9.018 Isopulegone 1,379 152 891 5 0,74 3 4.762 β-Pinene 136 930 14 9.305 α-Terpineol 0,163 154 920 3 0,53 4 4.868 β-Myrcene 136 945 15 10.542 Pulegone 9,398 152 925 6 0,49 Piperitone 5 4.909 3-Octanol 130 915 16 10.900 4,135 168 827 1 oxide 606
D- 3,12 Menthyl 6 5.651 136 941 17 11.837 3,118 198 951 Limonene 8 acetate trans-β- 0,53 7 5.728 136 871 18 13.078 Pulespenone 0,375 150 959 Ocimene 8 0,17 Humulene 8 7.052 Linalool 154 876 19 13.693 0,384 220 751 4 oxide II 0,44 9 8.223 Isopulegol 154 949 20 15.699 Piperitone 0,785 152 816 0 (Z)-4- Chloro-2,3- (-)- 18,8 10 8.450 154 938 21 16.355 dimethyl- 0,156 144 658 Menthone 51 1,3- hexadiene 2,92 Germacrene 11 8.679 Isomenthol 156 820 22 16.605 0,602 204 934 9 D Để đánh giá chất lượng nguyên liệu Bạc hà Chocolate mint trồng trong hệ thống thủy canh tại TP. HCM, ngoài chỉ số hàm lượng tinh dầu thu được thì thành phần hóa học của tinh dầu là một trong những căn cứ quan trọng nhất. Sau khi tách chiết, các mẫu tinh dầu Bạc hà Chocolate mint được tiến hành phân tích thành hóa học bằng phương pháp sắc ký khí ghép khối phổ (GC – MS). Kết quả phân tích thành phần hóa học của các mẫu tinh dầu được thể hiện ở bảng 1 cho thấy thành phần hóa học của tinh dầu Bạc hà Chocolate mint trồng trong hệ thống thủy canh tại TP. HCM Việt Nam đều đáp ứng tiêu chuẩn quốc tế ISO 9776:1996 về tinh dầu Bạc hà và đã nhận diện được 22 hợp chất. Kết quả thu được cho thấy tinh dầu Bạc hà Chocolate mint có 22 hợp chất, trong đó thành phần chiếm hàm lượng cao nhất là (-)-Menthol (50,523%) tiếp theo là các chất có hàm lượng tương đối cao như (- )-Menthone (18,851%), Pulegone (9,398%), Piperitone oxide (4,135%), Menthyl acetate (3,118%), Isomenthol (2,929%). Các nghiên cứu khác về thành phần hóa học ở loài Bạc hà Á (Mentha arvensis L.) trồng tại Thái Bình, Bình Thuận và An Giang cũng cho kết quả hàm lượng Menthol là cao nhất. Menthol và menthone được xác định là 2 thành phần chính trong tinh dầu Bạc hà, tương ứng chiếm khoảng 53,62 – 62,61% và 18,81 – 21,06% (Trần Bảo Trâm và cộng sự, 2021). Kết quả nghiên cứu của chúng tôi cũng tương tự, tuy nhiên thành phần của hai chất này có thấp hơn một ít, điều này cũng hợp lý vì chúng thuộc 2 loài Bạc hà khác nhau, điều kiện canh tác, khí hậu, thổ nhưỡng,… khác nhau. Menthol và menthone cùng với một số thành phần hóa học khác có thể thay đổi theo sự phát triển của cây, vùng địa lý và điều kiện xử lý sau thu hoạch (Albayrak el at., 2010). Tinh dầu cây Bạc hà thu được tại Ấn Độ và Mỹ có hàm lượng menthol đạt 67 – 78% (Pandey et al., 2003; Zheljazkov et al., 607
2010). Trong khi, các mẫu tinh dầu chiết xuất từ hoa, lá và toàn bộ cây Bạc hà (Mentha arvensis L.) trồng ở khu vực đông nam của Macedonia có hàm lượng menthol chiếm tỷ lệ tương ứng là 35,64%, 32,47% và 52,53% (Mihajlov et al., 2019). 3.4. Kết quả khả năng kháng khuẩn, kháng nấm của tinh dầu Bạc hà Chocolate mint Bảng 4: Kết quả khả năng kháng khuẩn, kháng nấm của tinh dầu Bạc hà Chocolate mint CHỈ TIÊU THỬ PHƯƠNG PHÁP PHÂN ĐƠN VỊ STT/ KẾT QUẢ/ NGHIỆM/ TÍCH/ TÍNH/ No. RESULT PARAMETERS TESTING METHOD UNIT Dược điển Việt Nam 1 Độ diệt khuẩn BS EN 1040 : 2005 Xem bảng - AOAC 966.04 Sau khi tiếp xúc 3 phút Nồng độ vi sinh vật thử Vi sinh vật Vi sinh vật thử nghiệm nghiệm (CFU/mL) Độ diệt khuẩn còn sống (%) (CFU/mL) Candida albicans 2 3,2x106
Điều kiện canh tác: hàm lượng tinh dầu Bạc hà Chocolate mint thu được bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như: điều kiện canh tác, thời gian canh tác, môi trường dinh dưỡng,… Nghiên cứu cho thấy hàm lượng tinh dầu Bạc hà Chocolate mint canh tác trong hệ thống thuỷ canh cho năng suất cao hơn 40%, thời gian canh tác ngắn hơn 55 ngày so với trồng đất. Hàm lượng tinh dầu sau mỗi lần thu hoạch cũng ổn định hơn. Thành phần hoá học trong tinh dầu Bạc hà Chocolate khi phân tích GC – MS cho thấy gồm 22 hợp chất hóa học, trong đó có những chất chính như (-)-Menthol 50,523%. (-)-Menthone 18,851%. Pulegone 9,398%. Piperitone oxide 4,135%. Menthyl acetate 3,118%... trong đó Pulegone 9,398% cao hơn 3 – 4 lần so với các nghiên cứu khác[6]. Khả năng diệt khuẩn đến 99,99% trên các chủng thử nghiệm như: Candida albicans, Bacillus subtilis subsp. Spizizenii, Staphylococcus aureus, Escherichia coli. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. K. Ashok, S. Ravindra, S Priyanka, K. Amit, K. Nawal (2009), “Use of essential oil from Mentha arvensis L. to control storage moulds and insects in stored chickpea”, Journal of the Science of Food and Agriculture, 89(15):2643-2640. 2. https://vi.wikipedia.org/wiki/H%E1%BB%8D_Hoa_m%C3%B4i 3. https://vi.wikipedia.org/wiki/Chi_B%E1%BA%A1c_h%C3%A0#:~:text= Chi%20B%E1%BA%A1c%20h%C3%A0%20(danh%20ph%C3%A1p,%2C%20Australia%2C%20v %C3%A0%20B%E1%BA%AFc%20M%E1%BB%B9 4. [Alexandre de Sousa B., Selene Maia de Morais, Pablito A.T.F., Ícaro G.P.V., Afrânio A.C., Raquel Oliveira dos Santos F., Jane Eire Silva Alencar de Menezes, Francisco Walber Ferreira da Silva, Halisson Araújo de Sousa (2015). Chemical composition and functional properties of essential oils from Mentha species. Industrial Crops and Products. 76: 557-564. 5. http://nacentech.vn/cay-tinh-dau-va-trien-vong-phat-trien-tai-viet-nam.html 6. https://www.semanticscholar.org/paper/Essential-Oil-Composition-of-Menthol-Mint-(-Mentha- Verma-Rahman/d314cbf93e359d0bd93c8443f842f9c2bb015248/figure/2 609