Tải bản đầy đủ

Nghiên cứu chiết tách và xác định thành phần hóa học của hợp chất Polyphenol nhóm Tanin

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 3(44).2011


142
NGHIÊN CỨU CHIẾT TÁCH VÀ XÁC ĐINH THÀNH PHẦN HÓA HỌC
CỦA HỢP CHẤT POLYPHENOL NHÓM TANIN
TỪ VỎ KEO LÁ TRÀM
A STUDY ON THE EXTRACTION AND DETERMINATION
OF CHEMICAL CONSTITUENTS OF POLYPHENOL TANNIN FROM
ACACIA AURICULIFORMIS BARK

Lê Tự Hải, Nguyễn Thị Lan Anh, Lưu Vũ Diễm Hằng
Trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng

TÓM TẮT
Ảnh hưởng của các yếu tố đến quá trình chiết tách polyphenol nhóm tanin trong vỏ keo
lá tràm đã được nghiên cứu. Các nhóm chức trong tanin được xác định bằng phương pháp
quang phổ hồng ngoại (IR). Thành phần hóa học và cấu tạo của một số cấu tử chính trong
tanin được phân tích bằng phương pháp sắc ký lỏng cao áp kết nối khối phổ (HPLC-MS). Kết
quả nghiên cứu đã tìm được điều kiện tối ưu cho quá trình chi
ết tách polyphenol nhóm tanin

trong vỏ keo lá tràm: kích thước nguyên liệu dạng bột, tỷ lệ nước: etanol 50 : 50, nhiệt độ
80
0
C, thời gian chiết 75 phút, tỷ lệ rắn: lỏng 2g : 70ml. và hiệu suất tách tanin là 21,60%. so với
nguyên liệu vỏ khô. Polyphenol trong vỏ keo lá tràm có chứa tanin ngưng tụ và tanin thủy phân.
ABSTRACT
The influence of some factors on the extraction yield of polyphenol tannin from Acacia
Auriculiformis bark was investigated. The function groups of tannin were determined by the
infrared spectroscopy (IR). The chemical components and the structure of main compounds of
tannin were determined by high pressure liquid chromatography with mass spectroscopy
(HPLC-MS). The optimum conditions for the extraction of polyphenol tannin from Acacia
Auriculiformis bark were powder, size of bark, ratio of water: ethanol (%V) 50 : 50, temperature:
80
o
C, extraction time 75 mins, ratio of material : solvent 2g : 70 ml and the yield of
tannin extraction was 21.60%. The polyphenol tannin from Acacia Auriculiformis bark was
hydrolysable - condensed type.

1. Đặt vấn đề
Ngày nay, các vật liệu kết dính mới có nguồn gốc từ thực vật đang được các nhà
khoa học quan tâm nghiên cứu [1]. Đặc biệt, đối với ngành sản xuất ván gỗ nhân tạo thì
nhu cầu sử dụng các chất kết dính là rất lớn. Trong quá trình sản xuất ván gỗ nhân tạo,
người ta thường sử dụng các loại keo như phenol formaldehyde (PF), phenolresorcin
formaldehyde (PRF),... Tuy nhiên, việc sử dụng các loại keo dán bắt nguồn từ các hóa
chất của công nghiệp dầu mỏ thường có giá thành đắt và gây độc hại với môi trường.
Do vậy, xu hướng nghiên cứu tìm các chất không độc hại để thay thế một phần hoặc
toàn bộ nguyên liệu gốc dầu mỏ bằng các nguyên liệu tái tạo có nguồn gốc thực vật là
công nghệ hấp dẫn về mặt kinh tế và môi trường đang được các nhà khoa học trên thế
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 3(44).2011


143
giới quan tâm. Một trong số đó là các hợp chất polyphenol nhóm tanin được tách ra từ
các loài thực vật như keo lá tràm, keo đen, keo tai tượng, đước, thông được sử dụng
cho tổng hợp keo polyphenol formaldehyde [2, 3, 4, 5].
Ở nước ta cây keo lá tràm hay còn gọi là Tràm bông vàng (Acacia
auriculiformis) được trồng với một diện tích lớn trên khắp mọi miền tổ quốc nhằm phục
vụ cho công nghiệp gỗ, công nghiệp sản xuất bột giấy. Từ đó, một lượng rất lớn phần
vỏ chứa polyphenol bị bỏ đi hoặc làm củi đốt. Do vậy, việc nghiên cứu chiết tách và xác
định thành phần hóa học của hợp chất polyphenol nhóm tanin từ vỏ keo lá tràm sẽ có ý
nghĩa quan trọng về mặt khoa học và thực tiễn trong việc nghiên cứu tổng hợp một loại
keo dán gỗ thân thiện môi trường.
2. Phương pháp thực nghiệm
2.1. Nguyên liệu
Nguyên liệu là vỏ keo lá tràm ở các khu rừng Quảng Nam – Đà Nẵng và được
rửa sạch, thái nhỏ bằng dao kim loại không gỉ, sấy ở 50
o
C đến khô.
2.2. Nghiên cứu ảnh hưởng các yếu tố đến quá trình chiết tách polyphenol nhóm
tanin
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết tách polyphenol nhóm tanin như: kích
thước nguyên liệu, tỉ lệ dung môi – nguyên liệu, thời gian, nhiệt độ, tỉ lệ dung môi nước
– etanol.
Định lượng tanin thu được trong dịch chiết bằng phương pháp Lowenthal: oxi
hoá bằng KMnO4 với chất chỉ thị inđigocacmin [6].
2.3. Định tính phân biệt polyphenol nhóm tanin ngưng tụ và tanin thủy phân
Dùng phương pháp Stiasny để xác định sự có mặt của polyphenol nhóm tanin
ngưng tụ và tanin thủy phân có trong dịch chiết vỏ keo lá tràm [7].
2.4. Xác định thành phần hóa học và cấu trúc của các hợp chất polyphenol nhóm
tanin
Thành phần hóa học và cấu trúc của các hợp chất polyphenol nhóm tanin trong
vỏ keo lá tràm được xác định bằng phương pháp quang phổ hồng ngoại (IR), sắc ký
lỏng cao áp kết nối khối phổ (HPLC-MS) tại Viện Hóa học các hợp chất thiên nhiên –
Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
3. Kết quả và thảo luận
3.1. Định tính polyphenol nhóm tanin
Dịch chiết vỏ keo lá tràm cho phản ứng dương tính với dung dịch FeCl
3
5% (có
màu xanh đen) nên trong dịch chiết có mặt polyphenol nhóm tanin.
Tiến hành phản ứng Stiasny của dịch chiết với HCHO trong môi trường axit HCl
thấy có xuất hiện nhiều kết tủa vón màu đỏ gạch chứng tỏ có polyphenol nhóm tanin
ngưng tụ.
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 3(44).2011


144
Dịch lọc sau khi loại bỏ kết tủa cho màu xanh rêu khi cho vào dung dịch
CH
3
COONa dư với vài giọt dung dịch FeCl
3
, chứng tỏ có polyphenol nhóm tanin thủy
phân.
3.2. Ảnh hưởng của các yếu tố đến quá trình chiết tách polyphenol nhóm tanin từ vỏ
keo lá tràm
3.2.1. Ảnh hưởng của thời gian
Ảnh hưởng của thời gian đến
quá trình chiết tách tanin được tiến
hành như sau: Lấy 2g vỏ keo lá tràm
thái nhỏ có kích thước 3 – 5 cm cho
vào 100ml nước đun ở nhiệt độ 70
o
C
trong các khoảng thời gian khác
nhau. Kết quả thu được trình bày ở
hình 1.
Hình 1 cho thấy, khi thời gian
đun càng tăng thì lượng tanin tách ra
càng nhiều và đến 75 phút thì lượng
tanin tách ra đạt giá trị ổn định. Như
vậy thời gian tách tối ưu là 75 phút.
4.5
5
5.5
6
6.5
7
7.5
8
8.5
30 45 60 75 90 105
t(min)
X(%)

Hình 1. Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất chiết tách
3.2.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ chất rắn và dung môi chiết
Ảnh hưởng của tỷ lệ chất rắn và
dung môi đến hiệu suất chiết tách
tanin được thực hiện như 3.2.1 trong
thời gian 75 phút và thể tích của dung
môi từ 30ml đến 80ml. Kết quả thu
được trình bày ở hình 2.
Hình 2 cho thấy, tỷ lệ chất rắn
và dung môi tối ưu cho quá trình
chiết tách tanin từ vỏ keo lá tràm là
70ml cho 2g vỏ keo lá tràm. Nguyên
nhân là do khi lượng dung môi tăng
lên thì khả năng tiếp xúc với nguyên
liệu càng lớn và lượng tanin tách ra
càng nhiều, nhưng dùng lượng dung
môi quá lớn thì tanin cũng không tách
thêm vì lúc đó tanin có trong vỏ keo
lá tràm hầu như đã được tách hoàn
toàn.
5
5.5
6
6.5
7
7.5
8
8.5
30 40 50 60 70 80
V(ml)
X(%)

Hình 2. Ảnh hưởng của tỷ lệ chất rắn và dung môi
đến hiệu suất chiết tách tanin
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 3(44).2011


145
3.2.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ
Ảnh hưởng của nhiệt độ đến
hiệu suất chiết tách tanin được tiến
hành như 3.2.2 tại các nhiệt độ khác
nhau: 40, 50, 60, 70, 80, 90
o
C. Kết
quả thu được trình bày ở hình 3.
Như vậy, nhiệt độ tăng thì hiệu
suất chiết tách tanin tăng và đạt tối ưu
tại 80
o
C. Điều này có thể giải thích là
do khi nhiệt độ tăng thì thuận lợi cho
việc phá hủy màng tế bào thực vật và
tăng độ hòa tan tanin, dẫn đến tăng
hiệu quả chiết tách.

4.5
5.5
6.5
7.5
8.5
9.5
10.5
11.5
12.5
40 50 60 70 80 90
nhiệt độ (oC)
X(%)

Hình 3. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất chiết
tách tanin
3.2.4. Ảnh hưởng của kích thước vỏ keo lá tràm
Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng
của kích thước vỏ keo lá tràm đến
hiệu suất chiết tách tanin được trình
bày ở hình 4.
Kết quả cho thấy, khi kích thước
nguyên liệu càng nhỏ thì hiệu suất
chiết tách tanin tăng; nguyên nhân là
do tăng khả năng tiếp xúc giữa
nguyên liệu và dung môi, tạo điều
kiện thuận lợi cho quá trình tách tanin
từ vỏ keo lá tràm.
8
10
12
14
16
18
20
3
-5c
m
2
-3c
m
1-1,5cm
2
-3mm
dang bot
kich thuoc
X(%)

Hình 4. Ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu
đến hiệu suất chiết tách tanin
3.2.5. Ảnh hưởng của tỷ lệ nước : etanol
Ảnh hưởng của tỷ lệ nước: etanol được tiến hành như sau: Lấy 5g vỏ keo vào
70ml dung môi với tỉ lệ nước/etanol khác nhau đun ở 80
o
C trong thời gian 75 phút. Kết
quả thu được trình bày ở hình 5.
Từ hình 5 cho thấy, tỷ lệ % nước : etanol tối ưu là 50 : 50. Sau tỷ lệ này thì hiệu
quả chiết tách bị giảm đi; nguyên nhân có thể là do tanin tan tốt trong etanol hơn nước
nên khi tăng thể tích etanol thì tanin tách ra càng tăng. Tuy nhiên, trong vỏ keo có một
số hợp chất cũng tan tốt trong etanol nên tách ra cùng với quá trình tách tanin, do đó khi
lượng etanol quá lớn thì các chất này tách ra càng nhiều và giảm hiệu quả của quá trình
tách tanin.
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 3(44).2011


146
Như vậy, điều kiện tối ưu cho quá
trình chiết tách tanin từ vỏ keo lá tràm
là: nguyên liệu dạng bột, tỷ lệ nước:
etanol 50 : 50 tại nhiệt độ 80
0
C, thời
gian tối ưu là 75 phút, tỷ lệ rắn: lỏng
2g : 70ml. Với điều kiện này thì lượng
tanin tách được là 21,60%. so với
nguyên liệu vỏ khô.
3.3. Tách tanin rắn và xác định chỉ số
Stiasny
Sau khi xử lý vỏ tràm bằng
dung môi chiết thì ngoài tanin ra còn có một số tạp chất khác phải loại bỏ. Để loại bỏ
tạp chất, dịch chiết sẽ được xử lý qua cloroform. Tách tướng cloroform thì thu được
dịch chiết tanin. Cô cạn dịch chiết ở 70
o
C thu được tanin dạng bột.
Chỉ số Stiasny của tanin rắn được xác định như [7] và có giá trị là 69,05.
3.4. Phân tích sản phẩm tanin
3.4.1. Phổ hồng ngoại của mẫu tanin rắn
Phổ hồng ngoại mẫu tanin tách từ dung môi rượu- nước được trình bày ở
hình 6.

Hình 6. Phổ hồng ngoại của tanin tách ra từ dung môi rượu – nước
Phổ đồ cho thấy trong tanin vỏ keo lá tràm có chứa các nhóm chức đặc trưng
như: -OH (3380 cm
-1
), C=O (1610cm
-1
), C=C thơm (1515 cm
-1
, 1448 cm
-1
), = C – O –
C (1204 cm
-1
), - C – O – C (1095 cm
-1
), CH benzen thế para (845 cm
-1
), CH thơm (722
cm
-1
).
3.4.2. Phân tích sắc kí lỏng kết nối khối phổ (HPLC-MS)
Tiến hành phân tích HPLC-MS mẫu tanin trong dung môi metanol-nước tại
14
15
16
17
18
19
20
21
22
100/0
0
80/20
6
0/
4
0
5
0
/5
0
4
0
/6
0
20/80
0
0/
1
00
V/V (%)
X(%)
Hình 5. Ảnh hưởng của tỷ lệ nước: etanol đến
hiệu suất chiết tách tanin

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×

×