Thông tin thực vật học

Nicotiana tabacum L., thường gọi là cây thuốc lá, thuộc họ Cà – Solanaceae. Theo Plants of the World Online của Kew, đây là loài đã được chấp nhận về danh pháp, có nguồn gốc bản địa được ghi nhận ở Bolivia, sinh trưởng như cây một năm hoặc lâu năm trong vùng nhiệt đới khô theo mùa. Loài này hiện được trồng rộng rãi trên thế giới vì giá trị công nghiệp, hương liệu và vai trò lịch sử trong nhiều nền văn hóa.

Cây thuốc lá là cây thân thảo, thân có lông dính, lá lớn, mọc so le, phiến lá mềm, thường hình bầu dục đến thuôn dài. Hoa mọc thành cụm, màu hồng nhạt, đỏ nhạt hoặc trắng tùy giống. Bộ phận được nghiên cứu nhiều nhất là lá, đặc biệt là lá tươi, lá đã phơi hoặc sấy, và các sản phẩm chiết xuất từ lá.

Cần phân biệt rõ bốn dạng nguyên liệu thường gặp. Lá tươi là lá mới thu hái, còn nhiều nước và enzyme nội sinh. Lá phơi hoặc lá sấy là nguyên liệu đã qua làm khô, trong đó các phản ứng oxy hóa, phân giải sắc tố và biến đổi tiền chất hương đã xảy ra. Tinh dầu thuốc lá thường chỉ phần bay hơi thu được qua chưng cất hoặc các kỹ thuật chiết tách dễ bay hơi. Trong khi đó, tobacco absolute là sản phẩm hương liệu thu được bằng dung môi từ lá thuốc lá đã xử lý, thường dùng trong nước hoa để tạo mùi ấm, khô, mật, cỏ khô và hơi khói. Các dạng này khác nhau rõ về thành phần hóa học, hàm lượng nicotine, độ an toàn và mục đích sử dụng.

Thành phần hóa học

Thành phần hóa học của Nicotiana tabacum rất phức tạp. Các nghiên cứu hiện đại cho thấy thuốc lá chứa nhiều nhóm chất khác nhau, gồm alkaloid, terpenoid, alcohol, aldehyde, ketone, hydrocarbon thơm, acid hữu cơ, ester, hợp chất chứa nitrogen và các sản phẩm phân hủy carotenoid. Một tổng quan gần đây cho biết các nghiên cứu hóa thực vật trên Nicotiana tabacum đã ghi nhận hơn 2500 chất chuyển hóa chuyên biệt, cho thấy đây là một hệ nguyên liệu hóa học rất đa dạng.

Trong nghiên cứu của Inuwa năm 2018, tinh dầu từ lá tươi Nicotiana tabacum được phân tích bằng GC-MS. Kết quả ghi nhận 36 hợp chất, đại diện cho toàn bộ phần tinh dầu được nhận diện trong mẫu nghiên cứu. Các thành phần chính gồm 3,7,11,15-tetramethyl-2-hexadecen-1-ol chiếm 16,37%, p-xylene chiếm 12,37%, cyclohexane chiếm 8,43%, farnesol isomer a chiếm 3,08% và 1-naphthalenepropanol chiếm 3,08%

Nhóm hợp chất bay hơi liên quan carotenoid cũng là một hướng nghiên cứu đáng chú ý. Popova và cộng sự cho rằng mùi thơm của thuốc lá chịu ảnh hưởng bởi nhiều thành phần vi lượng, trong đó có các sản phẩm phân hủy carotenoid. Những hợp chất như ionone, megastigmatrienone, damascone hoặc các dẫn xuất tương tự thường được quan tâm trong ngành hương liệu vì góp phần tạo mùi khô, mật, hoa, cỏ khô và thuốc lá đã ủ. Nghiên cứu này cũng nhấn mạnh rằng nhiệt độ, pH, thời gian xử lý và điều kiện công nghệ có thể ảnh hưởng đến sự chuyển hóa carotenoid trong tinh dầu và các sản phẩm hương liệu thuốc lá.

Bên cạnh các hợp chất bay hơi, cần đặc biệt nhắc đến nicotine và các alkaloid liên quan như nornicotine, anatabine, anabasine. Nicotine là alkaloid đặc trưng của cây thuốc lá, có tác động mạnh lên hệ thần kinh, vừa tạo hiệu ứng kích thích, vừa gây lệ thuộc và độc tính. Vì vậy, khi nghiên cứu tinh dầu hoặc absolute thuốc lá, việc định lượng nicotine và alkaloid là yêu cầu an toàn quan trọng, nhất là nếu nguyên liệu được định hướng dùng trong mỹ phẩm, hương liệu hoặc nghiên cứu sinh học.

Phương pháp chiết xuất và phân tích

Các hợp chất bay hơi của Nicotiana tabacum có thể được thu nhận bằng nhiều phương pháp khác nhau. Chưng cất hơi nước hoặc thủy chưng cất thường được dùng để thu tinh dầu từ lá hoặc nụ hoa. Phương pháp này phù hợp với các cấu tử dễ bay hơi, nhưng có thể làm biến đổi một số hợp chất nhạy nhiệt. Trong nghiên cứu về nụ hoa thuốc lá sấy flue-cured, nguyên liệu được thủy chưng cất bằng thiết bị Clevenger trong 4 giờ, sau đó tinh dầu được phân tích bằng GC-MS.

Chiết dung môi thường dùng để tạo concrete, resinoid hoặc tobacco absolute trong ngành hương liệu. Quy trình này giữ được nhiều hợp chất thơm nặng hơn so với chưng cất hơi nước, nhưng sản phẩm thu được có thể chứa sáp, nhựa, sắc tố và cần tinh chế thêm. Một số tài liệu hương liệu mô tả tobacco absolute là chất thơm đậm, sẫm màu, thu từ lá thuốc lá đã xử lý bằng dung môi, chủ yếu dùng trong phối hương chứ không phải dùng như dược liệu uống hay xông trị bệnh.

Chiết siêu tới hạn CO₂ cũng được quan tâm vì có thể thu được phần hương tự nhiên ở nhiệt độ thấp hơn, hạn chế phân hủy nhiệt. Tuy nhiên, thành phần sản phẩm phụ thuộc mạnh vào áp suất, nhiệt độ, độ ẩm nguyên liệu và điều kiện tiền xử lý. Về phân tích, GC-MS là phương pháp phổ biến để định danh hợp chất bay hơi. Với nền mẫu phức tạp như tinh dầu thuốc lá, các kỹ thuật có độ phân giải cao hơn như GC×GC-TOF/MS giúp tách và định lượng nhiều cấu tử chồng lấp. Nghiên cứu trên Journal of Chromatography A năm 2005 đã ứng dụng GC×GC kết hợp TOF/MS và chuẩn nội để định lượng từng thành phần trong tinh dầu thuốc lá.

Hoạt tính sinh học đã nghiên cứu

Một số nghiên cứu in vitro và trên động vật đã khảo sát hoạt tính sinh học của tinh dầu hoặc chiết xuất từ Nicotiana tabacum. Tuy nhiên, các kết quả này cần được đọc rất thận trọng, vì hoạt tính trong phòng thí nghiệm không đồng nghĩa với hiệu quả điều trị trên người.

Về hoạt tính kháng khuẩn, nghiên cứu trên tinh dầu thuốc lá Oriental Yaka năm 2002 ghi nhận tinh dầu có tác dụng ức chế một số vi khuẩn như Escherichia coli, Staphylococcus aureus và Pseudomonas aeruginosa trong mô hình in vitro. Đây là dữ liệu gợi ý tiềm năng sinh học của một số cấu tử bay hơi, nhưng chưa đủ để xem tinh dầu thuốc lá là chất kháng khuẩn sử dụng lâm sàng.

Về chống oxy hóa và kháng khuẩn, nghiên cứu năm 2016 trên tinh dầu nụ hoa thuốc lá sấy flue-cured ghi nhận hiệu suất tinh dầu khoảng 0,57% khối lượng. Tác giả nhận diện 34 hợp chất bay hơi, trong đó các chất đáng chú ý gồm β-cembrenediol 12,24%, carotol 8,55%, isolimonene 7,37%, thunbergol 4,88% và acid 9,12-octadecadienoic 4,09%. Tinh dầu thể hiện hoạt tính rõ trên Bacillus subtilis với MIC và MBC đều ở mức 7 mg/mL, đồng thời có khả năng dọn gốc hydroxyl trong thử nghiệm chống oxy hóa.

Một nghiên cứu khác đăng trên Molecules năm 2021 đánh giá tác dụng giảm lo âu của hai loại tinh dầu thuốc lá có nguồn gốc từ Vân Nam và Zimbabwe trên chuột. Tinh dầu được dùng qua đường hít và qua da trong hai mô hình hành vi liên quan lo âu, đồng thời các thành phần được phân tích bằng GC-MS. Tác giả cũng đánh giá độc tính cấp đường uống và qua da, cho thấy đây là nghiên cứu tiền lâm sàng, không phải bằng chứng để tự ứng dụng trên người.

Nhìn chung, các hoạt tính kháng khuẩn, chống oxy hóa, chống viêm, bảo vệ thần kinh hoặc giảm lo âu được nhắc đến trong tài liệu hiện nay chủ yếu nằm ở mức in vitro hoặc tiền lâm sàng. Chúng có giá trị định hướng nghiên cứu, nhưng chưa đủ cơ sở để chuyển thành chỉ định điều trị.

Độc tính và an toàn

Vấn đề an toàn của Nicotiana tabacum tập trung chủ yếu vào nicotine và các alkaloid. Nicotine có tác động lên thụ thể nicotinic acetylcholine, ảnh hưởng đến hệ thần kinh trung ương, thần kinh tự chủ, tim mạch và hô hấp. Tài liệu độc chất học của IPCS/INchem mô tả ngộ độc nicotine cấp có thể khởi phát nhanh với buồn nôn, nôn, tăng tiết nước bọt, đau bụng, tiêu chảy, vã mồ hôi lạnh, đau đầu, chóng mặt, yếu cơ, rối loạn ý thức và trong trường hợp nặng có thể ảnh hưởng hô hấp.

NIOSH/CDC cũng xếp nicotine vào nhóm hóa chất có nguy cơ độc cấp qua tiếp xúc nghề nghiệp, với chỉ số IDLH được thiết lập cho an toàn hô hấp trong môi trường lao động. Điều này cho thấy nicotine không chỉ là thành phần gây nghiện trong thuốc hút, mà còn là độc chất cần kiểm soát khi thao tác với nguyên liệu đậm đặc, chiết xuất hoặc sản phẩm chứa alkaloid.

Vì vậy, mọi nghiên cứu hoặc ứng dụng tinh dầu thuốc lá đều cần định lượng nicotine, alkaloid phụ, dung môi tồn dư và các chất có nguy cơ độc tính. Hiện chưa có đủ cơ sở để xem tinh dầu thuốc lá là dược liệu an toàn dùng trong lâm sàng. Không nên uống, xông hít trị bệnh, bôi da tùy tiện hoặc dùng cho trẻ em, phụ nữ có thai, người có bệnh tim mạch, hô hấp, thần kinh.