nghiên cứu quá trình ly trích tinh dầu từ củ gừng zingiber oficinale roscoe trồng tại hai địa phương bình dương và phú yên

KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ SỐ HÓA HỌC VÀ VẬT LÍ CỦA TINH DẦU GỪNG TRỒNG TẠI BÌNH DƯƠNG ĐƯỢC CHIẾT XUẤT BẰNG PHƯƠNG PHÁP CHƯNG CẤT LÔI CUỐN HƠI NƯỚC.. So sánh thành phần hóa học của 2 loại

BÁO CÁO KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Tên đề tài:

NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH LY TRÍCH TINH DẦU TỪ CỦ

GỪNG (ZINGIBER OFICINALE ROSCOE) TRỒNG TẠI HAI

ĐỊA PHƯƠNG BÌNH DƯƠNG VÀ PHÚ YÊN

KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Y DƯỢC

CBHD: ThS Nguyễn Minh Hoàng SVTH: Lê Thị Trà My

MSSV: 1553010112 Khóa: 2015-2019

Tp Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2019

nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của nhà trường, quý thầy cô, anh chị, gia đình và bạn bè

Em xin được gửi lời cảm ơn đến Thầy Nguyễn Minh Hoàng với lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất Cảm ơn thầy đã dìu dắt, chỉ bảo tận tình cho em từ những ngày đầu em bước vào phòng thí nghiệm Trong quá trình thực hiện đề tài thầy luôn hết lòng hướng dẫn, giúp đỡ, chỉ dạy em để em có thể hoàn thành tốt đề tài này

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến Ban giám hiệu nhà trường, cùng quý Thầy, Cô ở Khoa Công nghệ sinh học-Trường Đại học Mở Thành phố Hồ Chí Minh đã hết lòng giảng dạy và truyền đạt những kiến thức vô cùng quý báu làm nền tảng vững chắc để em có thể hoàn thành tốt công việc của mình

Em xin chân thành cảm ơn các bạn, các em trong phòng thí nghiệm đã hỗ trợ em suốt trong quá trình em thực hiện đề tài này

Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân đã luôn động viên, nhắc nhở, luôn tạo điều kiện tốt nhất để em có thể học tập và hoàn thành tốt đề tài của mình Em xin được gửi đến quý thầy cô, các anh chị, các bạn và gia đình sức khỏe dồi dào, hạnh phúc và gặt hái nhiều thành công trong cuộc sống

Hình 1.1: Củ gừng 3

Hình 1.2: Cây gừng 5

Hình 2.1: Thiết bị chưng cất hỗ trợ vi sóng 16

Hình 2.2: Nhánh gạn có phân lớp nước và tinh dầu 17

Hình 2.3: Hệ thống chưng cất lôi cuốn hơi nước 18

Hình 2.4: Sơ đồ quy trình chưng cất tinh dầu bằng phương pháp lôi cuốn hơi nước 20

Hình 2.5: Sơ đồ quy trình chế biến trà 29

Hình 3.1: Đồ thị biểu diễn hàm lượng tinh dầu theo tỉ lệ nguyên liệu:dung môi (nước) 32

Hình 3.32 Đồ thị biểu diễn hàm lượng tinh dầu theo thời gian 34

Hình 3.3: Tinh dầu gừng nguyên chất 35

Hình 3.4: Mẫu xác định chỉ số acid sau khi chuẩn độ 36

Hình 3.5: Mẫu xác định chỉ số xà phòng hóa sau khi chuẩn độ (mẫu thật) 37

Hình 3.6:Mẫu xác định chỉ số xà phòng sau khi chuẩn độ (mẫu trắng) 38

Hình 3.7: Bột trà trước khi sao 50

Hình 3.9: Bột trà sau khi sao 50

Bảng 2.1: Bố trí thí nghiệm theo thời gian và nhiệt độ khảo sát quá trình sao 26

Bảng 2.2: Chỉ tiêu cảm quan bột trà thành phẩm 27

Bảng 2.3: Chỉ tiêu cảm quan dịch trà thành phẩm 27

Bảng 3.1: Kết quả khảo sát nguyên liệu xay và nguyên liệu không xay 30

Bảng 3.2: Kết quả khảo sát tỉ lệ nguyên liệu: dung môi (nước) tối ưu 31

Bảng 3.3: Kết quả khảo sát tỉ lệ thời gian chiết 33

Bảng 3.4: Kết quả đánh giá cảm quan tinh dầu 35

Bảng 3.5: Kết quả xác định chỉ số acid 36

Bảng 3.6: Kết quả xác định chỉ số xà phòng hóa 38

Bảng 3.7: So sánh hàm lượng tinh dầu thu được ở hai phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước và chưng cất có hỗ trợ vi sóng 39

Bảng 3.8: Thành phần hóa học của tinh dầu gừng trồng tại Bình Dương 40

Bảng 3.9: Thành phần hóa học của tinh dầu gừng trồng tại Phú Yên 42

Bảng 3.10: So sánh thành phần hóa học của tinh dầu gừng thực nghiệm so với tinh dầu gừng trong các nghiên cứu khác 45

Bảng 3.11: Kết quả đánh giá cảm quan bột trà thành phẩm 48

Bảng 3.12: Kết quả đánh giá cảm quan dịch trà thành phẩm 51

MỤC LỤC

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

PHẦN 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

1.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ CÂY GỪNG 3

1.2.3 Trạng thái tự nhiên của tinh dầu 7

1.2.4 Tính chất vật lí của tinh dầu 8

1.2.5 Thành phần hóa học của tinh dầu 9

1.2.6 Bảo quản tinh dầu 9

1.2.7 Vai trò của tinh dầu 10

1.2.7.1 Vai trò sinh thái học 10

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CHÍNH 16

2.2.1 Tách chiết tinh dầu gừng 16

2.2.2 Đánh giá cảm quan 21

2.2.2.1 Màu sắc và độ trong suốt 21

2.2.2.2 Mùi 21

2.2.2.3 Trạng thái 21

2.2.3 Xác định các chỉ tiêu lí hóa của tinh dầu 22

2.2.3.1 Phương pháp xác định hàm lượng tinh dầu 22

2.2.3.2 Xác định chỉ số acid ( IA) 22

2.2.3.3 Xác định chỉ số xà phòng hóa ( IS ) 23

2.2.3.4 Xác định chỉ số ester ( IE) 24

2.2.4 Phương pháp xác định các thành phần hóa học của tinh dầu 25

2.2.5 Quy trình chế biến trà túi lọc 25

PHẦN 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 30

3.1 KẾT QUẢ KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HÀM LƯỢNG TINH DẦU GỪNG TRỒNG TẠI BÌNH DƯƠNG ĐƯỢC CHIẾT XUẤT BẰNG PHƯƠNG PHÁP CHƯNG CẤT LÔI CUỐN HƠI NƯỚC 30

3.1.1 Khảo sát nguyên liệu xay và không xay 30

3.1.2 Xác định độ ẩm toàn phần có trong củ gừng 30

3.1.3 Khảo sát tỉ lệ dung môi so với nguyên liệu 31

3.1.4 Khảo sát thời gian chiết tinh dầu tối ưu 33

3.1.5 Đánh giá cảm quan 35

3.2 KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ SỐ HÓA HỌC VÀ VẬT LÍ CỦA TINH DẦU GỪNG TRỒNG TẠI BÌNH DƯƠNG ĐƯỢC CHIẾT XUẤT BẰNG PHƯƠNG

PHÁP CHƯNG CẤT LÔI CUỐN HƠI NƯỚC 36

3.4.1 Kết quả phân tích thành phần hóa học có trong tinh dầu gừng được trồng tại Bình Dương 40

3.4.2 Kết quả phân tích thành phần hóa học có trong tinh dầu gừng được trồng tại Phú Yên 42

3.4.3 So sánh thành phần hóa học của 2 loại tinh dầu gừng thu được so với các loại tinh dầu gừng được trồng tại các địa phương khác 45

TÀI LIỆU THAM KHẢO 53

Tài liệu tiếng Việt 53

Tài liệu tiếng Anh 54

PHỤ LỤC 55

ĐẶT VẤN ĐỀ

Hiện nay, đất nước ta đang bước vào thời kì công nghiệp hóa-hiện đại hóa Vì vậy chất lượng cuộc sống của con người cũng đang được cải thiện và nâng cao Phần lớn các loại thực phẩm, dược phẩm có nguồn gốc từ cây cỏ thiên nhiên đang được con người vô cùng ưa chuộng Trong đó tinh dầu hiện nay được con người đặc biệt chú ý và sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như: thực phẩm, mĩ phẩm, dược phẩm,

Việt Nam là nước có nền khí hậu nhiệt đới nóng ẩm rất thuận lợi cho việc hình thành và phát triển các loại thực vật, trong đó các loại cây có chứa tinh dầu được khẳng định là vô cùng đa dạng và độc đáo Bên cạnh đó, đây cũng là điều kiện thuận lợi cho việc phát triển những loài cây có củ như: nghệ, gừng, hành, tỏi, Trong đó, cây gừng được trồng rộng rãi ở vùng Đông Nam Á trong đó có Việt Nam Ở nước ta, cây gừng được trồng phổ biến với nhiều chủng loại vô cùng đa dạng và phong phú

Nhiều công trình nghiên cứu đã cho thấy gừng không chỉ được sử dụng khá phổ biến như một loại gia vị trong món ăn mà còn được bổ sung vào món ăn để chữa bệnh buồn nôn, chống say tàu xe (Chrubasik et al., 2005); chống oxi hóa và kháng viêm Chính vì những đặc điểm trên mà dịch trích cũng như tinh dầu từ củ gừng được dùng phổ biến trong chế biến thực phẩm hay trong dược phẩm Dịch trích từ củ gừng chứa các hợp chất bay hơi và chất tan tạo ra mùi hương đặc trưng và vị cay của củ gừng Trong đó, hai hợp chất 6-gingerol và 6-shogaol tạo ra vị cay đặc trưng hơn các hợp chất khác có trong tinh dầu gừng (Zancan, 2002) Ngoài ra, hai hợp chất này còn có hoạt tính kháng khuẩn và được sử dụng rộng rãi trong điều trị suy giảm miễn dịch (Hiserodt et al., 1998) Bên cạnh đó, tinh dầu gừng là một hỗn hợp chứa các hợp chất dễ bay hơi và α-zingiberene là thành phần chính tạo ra mùi hương của gừng, chính vì vậy tinh dầu gừng thường được sử dụng trong dược phẩm, mĩ phẩm hay trong thực phẩm cụ thể trong các thức uống, kẹo, gia vị, Qua đó cho thấy những nghiên cứu này đều nhằm mục đích đi sâu vào khám phá những lợi ích từ tinh dầu gừng; và nghiên cứu này cũng nhằm mục đích như vậy

Nghiên cứu này nhằm mục đích khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ly trích tinh dầu từ củ gừng để hiệu suất ly trích đạt mức cao nhất bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước cổ điển Ngoài ra còn áp dụng ly trích tinh dầu gừng bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước có hỗ trợ vi sóng (phương pháp hiện đại) Sở dĩ thực hiện cả hai phương pháp này nhằm so sánh hiệu suất, thời gian ly trích tinh dầu và so sánh ưu, khuyết điểm của cả hai phương pháp này Bên cạnh đó còn phân tích thành phần hóa học của tinh dầu gừng và so sánh với tinh dầu gừng được trồng ở các vùng miền khác nhau Đồng thời, thực hiện quy trình chế biến trà túi lọc từ củ gừng có tác dụng chống nôn, ói Đây chính là tiền đề cho những nghiên cứu chuyên sâu sau này Dựa

trên cơ sở lí thuyết và xuất phát từ nhu cầu thực tế tôi đã quyết định thực hiện đề tài: “

Nghiên cứu quy trình ly trích tinh dầu từ củ gừng (Zingiber officiale Roscoe) trồng

tại hai địa phương Bình Dương và Phú Yên” MỤC TIÊU:

Thực hiện khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ly trích tinh dầu gừng bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước cổ điển

Thực hiện ly trích tinh dầu gừng bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước có hỗ trợ vi sóng

Xác định thành phần hóa học và so sánh thành phần hóa học của hai loại tinh dầu gừng được trồng tại Phú Yên và Bình Dương

Thực hiện quy trình chế biến trà gừng túi lọc

PHẦN 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ CÂY GỪNG

1.1.1 Phân loại thực vật

Tên khoa học: Zingiber oficinale Roscoe

Bộ: Zingiberales Họ: Zingiberaceae

Chi: Zingiber

Tên gọi khác: can khương, sinh khương, ginger, ginger root, zingiber (tên tiếng Anh),

Hình 1.1: Củ gừng

1.1.2 Phân bố

Trên thế giới: cây gừng chủ yếu phân bố ở vùng có khí hậu nhiệt đới và cận nhiệt đới, từ Đông Á đến Đông Nam Á và Nam Á Trung Quốc, Ấn Độ, Nhật Bản là những nước trồng gừng lớn nhất thế giới

Ở Việt Nam: cây gừng được trồng ở khắp các địa phương, từ vùng núi cao đến đồng bằng và ngoài các hải đảo

1.1.3 Đặc điểm hình thái

Cây thân thảo, sống lâu năm, cao 0,6 – 1 m

Thân gừng cao khoảng 50 – 100 cm, có nơi cây gừng cao đến 150 cm Thân gừng phát triển theo hình ống, nó bao gồm nhiều bẹ lá ôm sát vào nhau

Lá gừng thuộc loại lá đơn, mọc so le, lá có hình mũi mác thuôn dài về phía ngọn Mặt lá nhẵn bóng màu xanh đậm, gân lá có màu xanh nhạt Lá gừng có mùi thơm

Củ gừng phát triền ngầm dưới đốt củ có nhiều đốt, mỗi đốt có một vài mầm non, nếu gặp điều kiện thuận lợi những mầm đó sẽ phát triền thành chồi rồi thành thân mới Củ gừng có vỏ màu xanh nhạt, thân củ gừng có rất nhiều sợi dọc Củ gừng có vị cay nồng và có thể dùng vào nhiều việc

Hoa gừng không mọc ra từ thân mà mọc ra từ củ Cuống hoa dài khoảng 20cm, các bông hoa mọc sát nhau Bông hoa dài khoảng 5 cm, rộng 2 – 3 cm, đài hoa dài 1 cm Hoa có 3 cánh màu vàng nhạt, mép cánh hoa có màu tím Nếu người ta thu hoạch sớm thì gừng sẽ không ra hoa

Hình 1.2: Cây gừng (Zingiber officinale Roscoe)

1.1.4 Thành phần hóa học

Tinh dầu (1% đến 3%) bao gồm zingiberene, sesquiphellandrene và β-isabolene Chất cay 1% đến 2,5% gingerols và shogaols, phần lớn trong số đó là 6-gingerol Các thành phần β-sesquiphellandrene và (-)-zingiberene cao nhất trong gừng tươi và phân hủy khi sấy, lưu trữ Điều này lí giải vì sao y học cổ truyền Trung Quốc ưu tiên dùng thân rễ tươi trong điều trị cảm lạnh thông thường Các gingerols dần dần phân hủy thành shogaols

1.1.5 Công dụng

Tác dụng phòng chữa sỏi mật: Nghiên cứu mới đây của các nhà khoa học Nhật Bản cho biết: Đã phát hiện thấy thành phần các chất có trong vị cay của gừng tươi như 5-zingiberol, gingeroil và 4 chất khác phân tách ra được đều có tác dụng ức chế hợp thành Prostaglana – chất gây ra sỏi mật Khi lượng Prostagadin (PG) trong cơ thể phân tiết quá

muxin có thể kết hợp với các ion canxi và bilirubin trong dịch mật tạo thành các hạt sỏi trong mật Trong gừng, các loại tinh dầu thơm có tác dụng ức chế sự hợp thành prostagladin, do đó làm giảm bớt hàm lượng muxin trong dịch mật và có thể phòng ngừa bệnh sỏi mật

Có tác dụng chữa đau bụng kinh

Chống di ứng: gừng tác động giống chất kháng histamine và giúp trị các chứng bệnh dị ứng người có cơ địa viêm mũi dị ứng, thường bị hắt hơi dữ dội khi trời lạnh Khi bị hắt hơi hoặc có triệu chứng, các hoạt chất bay hơi của gừng tươi có tác dụng kháng histamin tức thì sẽ cắt cơn hắt hơi rất nhanh (gấp 15 lần cetirizin, 60 lần fexxofenadin) Đặc biệt, gừng an toàn cho người bệnh, không có tác dụng phụ (khô miệng, chóng mặt, nhức đầu mệt mỏi) như các loại tân dược chống dị ứng trên

Chống oxi hóa và kháng viêm (Shogi et al., 1982)

Chữa bệnh buồn nôn, chống say tàu xe (Chrubasik et al., 2005)

Giúp giải tỏa stress nhờ chứa chất cineole nên gừng có thể giúp giải tỏa stress, trị bệnh nhức nửa đầu, giúp cho giấc ngủ ngon và sảng khoái Gừng còn làm dịu cơn đau răng và sự khó chịu gây ra bởi nhiễm khuẩn trên của đường hô hấp nhờ vào tính chất kháng khuẩn và chống nấm của nó

Giảm đau dạ dày

Giảm cân: gừng chứa một nhà máy sinh nhiệt giúp cơ thể chúng ta đốt cháy chất béo Nó cũng được cho là làm tăng tỷ lệ trao đổi chất lên 20% Ngoài ra, người ta cũng phát hiện ra rằng thức uống chứa gừng nóng dùng kèm trong bữa ăn giúp giảm sự thèm ăn

1.2 TỔNG QUAN VỀ TINH DẦU 1.2.1 Khái niệm

Tinh dầu là hỗn hợp của nhiều hợp chất thiên nhiên, có mùi đặc trưng gặp nhiều trong thực vật và một số ít trong động vật, bay hơi ngoài không khí ở nhiệt độ thường, không để lại vết tích trên giấy, có thể điều chế từ thảo mộc bằng phương pháp cất kéo hơi nước Tinh dầu ít tan trong nước, tan tốt trong dầu béo và các loại hữu cơ (Đỗ Tất Lợi, 1985)

1.2.2 Quá trình tích lũy

Tong thực vật tinh dầu 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, quả, với những tên gọi khác nhau

Tế bào tiết: tinh dầu được tiết ra và được lưu giữ lại trong các tế bào (mô tiết) Lông tiết: cũng là tế bào tiết nhưng nằm nhô ra ngoài thực vật

Túi tiết: tế bào tiết ra tinh dầu nhưng không chứa lại bên trong mà dồn chúng chứa vào một xoang trống, tạo ra bởi cơ chế tiêu bào

Ống tiết: cách tạo ra tinh dầu cũng giống như túi tiết nhưng nằm sâu trong phần gỗ và chạy dài theo sớ gỗ (Vũ Ngọc Lộ và cs., 1996)

1.2.3 Trạng thái tự nhiên của tinh dầu

Trong thiên nhiên rất nhiều tinh dầu ở trạng thái tự do, chỉ có một số ít ở trạng thái tiềm tàng Ở trạng thái tiềm tàng, tinh dầu không có sẵn trong nguyên liệu mà chỉ xuất hiện trong các điều kiện gia công nhất định trước khi tiến hành trích ly Còn ở trạng thái tự do, tinh dầu hiện diện sẵn trong nguyên liệu, có thể trực tiếp dưới những điều kiện trích ly bình thường (Lê Ngọc Thạch, 2003)

Tinh dầu được phân bố rộng rãi trong hệ thực vật, đặc biệt tập trung ở một số họ như hoa tán, hoa cúc, họ hoa môi, họ long não, họ hoa sim, họ cam, họ gừng, tinh dầu được chiết từ bộ phận của cây như cành hoa, lá, rễ, vỏ trái, cuống hạt, vỏ cây,

Vị trí tinh dầu trong dược liệu:

Lá: húng quế, bạc hà, tràm, bạch đàn, hương nhu, tía tô, chanh,

Hoa: hoa hồng, hoa nhài, hoa sữa, Quả: sa nhân, thảo quả, hồi, Vỏ quả: cam, chanh, bưởi, Vỏ thân: quế

Thân: gừng, nghệ, hành, tỏi,

1.2.4 Tính chất vật lí của tinh dầu

Tinh dầu là chất lỏng ở nhiệt độ thường, một số thành phần ở thể rắn (menthol, camphor, vanilin)

Tinh dầu thường không màu hoặc có màu màu vàng nhạt Trong quá trình bảo quản do hiện tượng oxy hóa nên tinh dầu có thể có sẫm màu Có mùi đặc biệt, đa số là mùi thơm dễ chịu, một số có mùi hắc khó chịu (tinh dầu giun, tỏi) Một số có vị cay, vị ngọt (tinh dầu quế, hồi)

Tinh dầu bay hơi ở nhiệt độ thường Có tỉ trọng đa số nhỏ hơn 1 Một số lớn hơn 1 (quế, đinh hương, hương nhu) Tỉ lệ các thành phần chính có tỉ trọng lớn hơn 1 (aldehyde cinnamic, eugenol, methyl salicylate, ) quyết định tỉ trọng tinh dầu Nếu hàm lượng các thành phần chính thấp, những tinh dầu này có thể nhẹ hơn nước

Tinh dầu không tan, hay tan ít trong nước, tan trong alcol và các dung môi hữu cơ khác Độ sôi phụ thuộc vào thành phần cấu tạo, có thể dùng phương pháp chưng cất phân đoạn để tách riêng từng thành phần trong tinh dầu

Một số thành phần chính trong tinh dầu cho các phản ứng đặc hiệu của nhóm chức, tạo thành các sản phẩm kết tinh hay cho màu, dựa vào đặc tính màu để định tính và định lượng các thành phần chính trong tinh dầu

1.2.5 Thành phần hóa học của tinh dầu

Thành phần hóa học của tinh dầu ở các bộ phận khác của cây thường không giống nhau Ví dụ: loại quế Srilanca, vỏ cây chứa aldehyde còn rễ cây thì chứa camphor (có mùi long não)

Theo thành phần hóa học, tinh dầu là một hỗn hợp phức tạp bao gồm hầu hết các loại hợp chất hữu cơ thuộc mạch thẳng hay mạch vòng Những cấu tử của tinh dầu mà ta thường gặp là các hidrocarbon, rượu tự do hay ether, phenol, aldehyde, ketone, trong đó quan trọng cả là hidrocarbon, còn các thành phần rượu, aldehyde đều là dẫn xuất của hidrocarbon mà ra Hidrocarbon có trong tinh dầu chủ yếu là hợp chất terpen

1.2.6 Bảo quản tinh dầu

Đa số tinh dầu dễ bị oxy hóa thành chất nhựa (resine), hoặc các ester trong tinh dầu dễ bị hơi nước thủy phân, hoặc các gốc trong tinh dầu sẽ kết hợp với nhau làm giảm chất lượng tinh dầu

Những hiện tượng trên thường xảy ra ở nhiệt độ cao, có nhiều không khí, hơi nước, ánh sáng Do đó, để bảo quản tinh dầu người ta thường dùng:

- Loại hết nước có trong tinh dầu (sử dụng Na2SO4 khan để hút nước)

- Bảo quản ở nơi thoáng mát, tránh tiếp xúc với ánh sáng: đựng trong những chai lọ, bình có thể tích vừa phải, miệng nhỏ, thủy tinh có màu sẫm

- Vì tinh dầu có thể hòa tan cao nên tuyệt đối không dùng nút cao su để đậy lọ tinh dầu (Đỗ Tất Lợi, 1985)

1.2.7 Vai trò của tinh dầu

1.2.7.1 Vai trò sinh thái học

- Dẫn dụ: thông thường sự thụ phấn của các loài hoa được thực hiện chủ yếu bởi các côn trùng (ong, bướm, kiến, ) Đây là một công cụ gián tiếp của chúng, gây ra do động tác lấy mật hoặc sáp hoa của côn trùng Côn trùng tìm đến hoa là do hương thơm của hoa tỏa ra Ở một số loài hoa, tinh dầu của nó có khả năng dẫn dụ côn trùng đến thụ phấn cho hoa

- Bảo vệ: Người ta nhận thấy trong một số loài cây, tinh dầu của chúng góp phần bảo vệ cây chống lại các loài ăn cỏ (loài vật và côn trùng)

- Một số tinh dầu khác bảo vệ cây chủ bằng khả năng xua đuổi loài vật ăn cỏ Ngoài ra, những loài côn trùng khi đến ăn lá cây hoặc hút nhựa các loài cây có chưa tinh dầu ở các lông tiết, chúng sẽ phải chạm vào các lông này và bị đẩy lùi bởi những hợp chất monoterpen và sesquiterpen có trong tinh dầu

1.2.7.2 Hoạt tính sinh học

hiểu như là khả năng ức chế sự phát triển của vi khuẩn trong điều kiện in vitro, thông qua việc đo đường kính vòng vô trùng Đường kính vòng vô trùng càng to nghĩa là khả năng ức chế vi khuẩn tương ứng của tinh dầu chọn thử nghiệm càng cao (Giri A.K and Chaudhuri K., 2008)

- Diệt côn trùng: Hoạt tính diệt côn trùng của tinh dầu có thể biểu hiện dưới nhiều dạng: dẫn dụ côn trùng đến và sa vào bẫy, tiêu diệt trực tiếp như một chất độc đối với côn trùng, tiêu diệt gián tiếp thông qua việc ngăn chặn một giai đoạn phát triển của côn trùng Ngoài ra một số tinh dầu còn có hoạt tính xua đuổi côn trùng (Hanen N.et al., 1996)

đinh hương, tỏi,

- Dược phẩm: Tinh dầu là loại dược phẩm được sử dụng nhiều nhất trong y học cổ truyền, nhờ có chứa tinh dầu mà một số thảo dược có mùi thơm đặc trưng Tinh dầu có nhiều tác dụng điều trị khác nhau, có loại tác dụng lên hệ thần kinh trung ương, có loại lại kích thích dịch tiêu hóa, dịch dạ dày, dịch ruột và dịch mật làm ta ăn ngon, chúng có thể giúp tiêu hóa tốt và điều hòa các chức phận của ruột Mỗi tinh dầu có thành phần hóa học và cấu phần chính khác nhau nên có những hoạt tính trị bệnh khác nhau.

1.3 TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP CHIẾT TINH DẦU

Dựa trên cách thực hành người ta chia các phương pháp chiết tinh dầu bằng bốn loại: co học, tẩm trích, hấp phụ và chưng cất hơi nước

Nhưng dù tiến hành theo bất cứ phương pháp nào, quy trình sản xuất đều phải đạt theo những yêu cầu cơ bản như sau:

- Giữ cho tinh dầu thu được mùi vị tự nhiên ban đầu

- Quy trình khai thác phải phù hợp, thuận lợi và nhanh chóng

- Phải tách được triệt để tinh dầu ra khỏi nguyên liệu với chi phí thấp nhất Nguyên tắc ly trích của tất cả các phương pháp nói trên đều dựa theo những đặc tính của tinh dầu như:

- Dễ bay hơi

- Lôi cuốn hơi nước ở nhiệt độ dưới 1000C

- Hòa tan dễ dàng trong dung môi hữu cơ (Lê Ngọc Thạch, 2003)

1.3.1 Phương pháp cơ học

Phương pháp cơ học chủ yếu áp dụng để ly trích tinh dầu vỏ các loại trái thuộc họ Rutaaceae như: cam, chanh, bưởi, vì trong trường hợp này các túi tinh dầu nằm sát mặt ngoài vỏ và hàm lượng tinh dầu thường rất cao Có nhiều cách tiến hành ly trích hoặc bằng tay hoặc bằng máy

Bao gồm: vắt, nạo xát, ép

1.3.2 Phương pháp tẩm trích

Phương pháp tẩm trích này thường được sử dụng để ly trích tinh dầu từ các loài hoa hoặc từ các loại nguyên liệu thực vật dùng làm gia vị

- Tẩm trích bằng dung môi khó bay hơi

Ưu điểm là tinh dầu chứa ít tạp chất, hiệu suất ly trích cao tuy nhiên nhược điểm là các chất béo thường rất khó bảo quản, dễ bị oxy hóa ảnh hưởng tới mùi của tinh dầu Phương pháp này thủ công, giá thành cao hiện nay ít được sử dụng

- Tẩm trích bằng dung môi dễ bay hơi

Có ưu điểm là sản phẩm có mùi thơm tự nhiên hiệu suất cao Nhược điểm là các yêu cầu cao về thiết bị, thất thoát dung môi và quy trình phức tạp

1.3.3 Phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước

Phương pháp này dựa trên sự thẩm thấu, hòa tan, khuếch tán và lôi cuốn theo hơi nước của những hợp chất hữu cơ trong tinh dầu chứa các mô khi tiếp xúc với hơi nước ở nhiệt độ cao Sự khuếch tán sẽ dễ dàng khi tế bào chứa tinh dầu trương phồng do nguyên liệu tiếp xúc với hơi nước bão hòa trong một thời gian nhất định Trường hợp mô thực vật có chứa sáp, nhựa, acid béo chi phương dây dài thì phải dùng nhiều hơi nước hơn và sự chưng cất phải được thực hiện trong một thời gian dài vì những hợp chất này làm giảm áp suất hơi chung của hệ thống và làm cho sự khuếch tán trở nên khó khăn

Ưu điểm:

- Có thể tách các cấu tử trong tinh dầu thành từng thành phần riêng biệt tinh khiết hơn dựa vào tính bay hơi của chúng

phương pháp tẩm trích, hấp phụ

Nhược điểm:

Nguyên lí hoạt động: Dưới tác dụng của vi sóng, nước trong tế bào thực vật bị nóng lên, áp suất bên trong tăng đột ngột làm các mô chứa tinh dầu bị vỡ ra, tinh dầu thoát ra bên ngoài, lôi cuốn hơi nước theo ngưng tụ

Việc trích ly tinh dầu có thể được thực hiện trong điều kiện có thêm nước hay không thêm nước vào nguyên liệu (trường hợp nguyên liệu chứa nhiều nước), ngoài ra nước có thể thêm một lần hoặc thêm liên tục cho đến khi sự ly trích kết thúc

Phương pháp này thu được tinh dầu có mùi thơm tự nhiên, ít tốn năng lượng, ít tốn thời gian

1.4 TỔNG QUAN VỀ TRÀ 1.4.1 Lịch sử về trà

Uống trà là một nét văn hóa lâu đời của người Việt Nam Trước đây trà chỉ phổ biến ở một số nước Châu Á như Ấn Độ, Srilanca chỗ nào cũng trồng trà để cung cấp cho người bản địa và cho xuất khẩu Sau này lan rộng ra các nước Trung Á như một số nước thuộc khối “Uđơbêch” của các nước thuộc Cộng hòa Liên Xô cũ, đặc biệt những ngước này không trồng trà nhưng chỗ nào cũng uống trà Trên “con đường tơ lụa” trà dần dần có mặt ở các nước Châu Âu

Ở Việt Nam, có thể nói trà có mặt trong mọi hoạt động xã hội, từ trong gia đình ra ngoài phố, từ nhà hàng, quán chợ cho đến những nơi tiếp khách sang trọng từ lễ cưới, sinh nhật, ma chay, cúng giỗ,

1.4.2 Giới thiệu về trà

Trà là sản phẩm lá hay búp của cây trà hay từ các loại thảo mộc đã được làm khô, dịch trích thu được khi ngâm trong nước nóng được gọi là nước trà Đây là một loại thức uống đứng thứ hai thế giới sau nước lọc Nước trà có hương thơm đặc trưng, vị chát, hơi đắng nhưng hậu vị ngọt Uống nước trà giúp tăng cường hoạt động của hệ thần kinh, gây hưng phấn, sảng khoái và sản phẩm có chứa các chất có hoạt tính chống oxy hóa (Lê Văn Việt Mẫn,2010)

1.4.3 Phân loại trà

Trà được phân loại dựa vào giống cây, địa phương trồng, nguyên liệu, hình dạng sản phẩm và mức độ oxy hóa của các polyphenol trong các quy trình sản xuất - Dựa vào mức độ lên men oxy hóa của các polyphenol trong nguyên liệu, sản phẩm

trà được chia làm trà trắng, trà xanh, trà đen, trà đỏ và trà vàng

- Dựa vào hình dạng của sản phẩm, trà sẽ được phân loại thành trà bột, trà rời và trà đóng bánh Đối với trà rời được phân thành trà cánh, trà mành, trà dẹp, trà tròn, trà sợi

- Dựa vào mùi hương, trà được phân thành trà không ướp hương và trà ướp hương gọi là trà hương Tên gọi của trà hương phụ thuộc vào hương liệu dùng để ướp trà như trà sen, trà lài, trà ngâu, (Lê Văn Việt Mẫn, 2010)

PHẦN 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 2.1 VẬT LIỆU

Lấy nguyên liệu đã được gọt vỏ, rửa sạch, xay nhuyễn và cho vào bình cầu đáy tròn Thêm nước vào bình Sau đó lắp hệ thống chưng cất lôi cuốn hơi nước, đun sôi Kiểm tra hệ thống đảm bảo độ kín để tinh dầu không bị thất thoát ra ngoài Tinh dầu cùng hơi nước bay lên ngưng tụ bởi hệ thống sinh hàn rồi chảy xuống nhánh hứng Tinh dầu gừng không tan trong nước, nhẹ hơn nước nên nổi lên trên mặt nước Sau một thời gian khảo sát, tắt bếp để nguội hoàn toàn bộ tách tinh dầu khoảng 15 phút

Bước 2: Thu tinh dầu thô

Tách lấy lớp tinh dầu phía trên, bỏ lớp nước bên dưới

Hình 2.2: Nhánh gạn có phân lớp nước và tinh dầu Bước 3: Làm khan nước

Thêm Na2SO4 khan cho đến khi tinh dầu trở nên trong suốt và các hạt tinh thể muối rời ra không vón cục nữa, trong lúc làm khan lắc nhẹ khoảng 5 phút

Bước 4: Thu tinh dầu nguyên chất

Gạn bỏ Na2SO4 ngậm nước, chỉ lấy tinh dầu cho vào chai bi Cân và tính hàm lượng tinh dầu thu được

Hình 2.3: Hệ thống chưng cất lôi cuốn hơi nước

- Khảo sát nguyên liệu xay và nguyên liệu không xay

Thực hiện chiết 300 g củ gừng với 600 ml nước trong 4 giờ Sau đó tiến hành thao tác như trên để thu tinh dầu gừng, cân và tính hàm lượng tinh dầu thu được

- Khảo sát tỉ lệ nguyên liệu và dung môi

Thực hiện chiết 300 g củ gừng với các thể tích nước như sau: 300, 600, 9000, 1200 ml trong thời gian 4 giờ Sau đó tiến hành thao tác như trên để thu tinh dầu gừng, cân và tính hàm lượng tinh dầu thu được

- Khảo sát thơi gian chiết

Thực hiện chiết 300 g củ gừng với thể tích nước đã được khảo sát tối ưu ở trên trong 4, 5, 6, 7 và 8 giờ Tiến hành thao tác như trên để thu tinh dầu Cân và tính hàm lượng tinh dầu thu được

- Khảo sát độ ẩm có trong củ gừng

Thực hiện chiết 300 g củ gừng với tỉ lệ nước:nguyên liệu và thời gian đã được khảo sát ở các thực nghiệm trên Sau đó tiến hành các thao tác như trên để thu tinh dầu gừng, cân và tính hàm lượng tinh dầu gừng thu được

Công thức xác định độ ẩm:

Hình 2.4: Sơ đồ quy trình chưng cất tinh dầu bằng phương pháp lôi cuốn hơi nước Nguyên liệu

(củ gừng)

Làm sạch, Nghiền nát

Tinh dầu thô Nước

Sản phẩm Làm khan bằng

Nước

Chưng cất

Ngưng tụ (tách thành 2 lớp)

2.2.2.1 Màu sắc và độ trong suốt

Xác định màu sắc và độ trong suốt của tinh dầu bằng cách cho tinh dầu vào một ống thủy tinh trong suốt, thỉnh thoảng lắc và quan sát rồi ghi nhận xét về tính chất, cường độ của màu và độ trong suốt (ví dụ: vàng nhạt, nâu sẫm, ) Nếu tinh dầu vẫn còn vẩn đục và không trong suốt chứng tỏ còn tạp chất và nước (Lê Ngọc Thạch, 2003)

2.2.2.2 Mùi

Mùi là một trong những biểu hiện bên ngoài quan trọng của tinh dầu Mỗi một loại tinh dầu sẽ có một mùi vị đặc trưng Dựa vào mùi có thể biết được tính chất và mục đích sử dụng của tinh dầu

Để xác định được mùi, nhỏ một giọt tinh dầu lên tờ giấy lọc rồi ngửi cách chỗ có tinh dầu 20-30 mm, cứ 15 phút ngửi 1 lần trong 1 giờ Ghi nhận xét về bản chất và cường độ mùi (thơm, dịu, hăng, ) (Lê Ngọc Thạch, 2003)

2.2.2.3 Trạng thái

Tinh dầu là chất lỏng dễ bay hơi và có nhiều thành phần khác nhau vì vậy tùy từng loại tinh dầu mà mức độ lỏng sẽ khác nhau Quan sát mức độ liên kết để rút ra nhận xét (Lê Ngọc Thạch, 2003)

2.2.3 Xác định các chỉ tiêu lí hóa của tinh dầu

2.2.3.1 Phương pháp xác định hàm lượng tinh dầu

Tinh dầu sau khi thu được để cho dung môi bay hơi hoàn toàn trong khoảng 2-3 giờ, ghi nhận khối lượng tinh dầu

Khối lượng tinh dầu Hàm lượng tinh dầu (%)= x100 Khối lượng mẫu

2.2.3.2 Xác định chỉ số acid ( IA)

Chỉ số acid: là số mg KOH cần dùng để trung hòa các acid tự do trong 1 g mẫu Phương pháp xác định là dựa vào phản ứng trung hòa acid tự do trong tinh dầu bằng dung dịch KOH pha trong cồn:

Từ lượng kiềm đã dùng ta xác định chỉ số acid

Chỉ số acid phụ thuộc vào phương pháp khai thác múc độ tươi và thời gian bảo quản của tinh dầu Khi bảo quản lâu chỉ số acid của tinh dầu sẽ tăng lên do bị oxi hóa và ester trong tinh dầu bị phân giải

Chỉ số acid được tính theo công thức:

Cách tiến hành:

Cân 0,5 g tinh dầu cho vào erlen 250ml, cho thêm 20 ml ethanol 96% và 20 ml dung dịch KOH 0,5N pha trong ethanol 96% Lắp ống sinh hàn và đun cách thủy trong vòng 1 giờ để tinh dầu thủy phân hoàn toàn Đun xong để nguội, thêm 3 giọt phenolphtalein, lắc đều rồi chuẩn độ với HCl 0,5N cho đến khi màu hồng biến mất Tiến hành cùng lúc với mẫu trắng thay tinh dầu bằng lượng nước cất tương ứng

56,1 x N x V IA =

m

(V2-V1)x N x 56,1 IS =

Chỉ số ester được xác định bằng công thức:

IE = IS – IA

Trong đó:

IS: là chỉ số xà phòng hóa IA: là chỉ số acid

2.2.4 Phương pháp xác định các thành phần hóa học của tinh dầu

Xác định các thành phần hóa học chính của tinh dầu bằng phương pháp sắc kí khí ghép khối phổ (GC/MS)

GC/MS là một trong những phương pháp sắc kí hiện đại nhất hiện nay với độ nhạy và độ đặc hiệu cao, được sử dụng trong các nghiên cứu và phân tích kết hợp Thiết bị GC/MS được cấu tạo thành 2 phần: phần sắc kí khí (GC) dùng để phân tách hỗn hợp các chất, phần khối phổ (MS) nhận danh các hợp phần riêng lẻ bằng cách mô tả số khối Bằng sự kết hợp 2 kĩ thuật này, các nhà hóa học có thể đánh giá, phân tích định tính, định lượng đối với một số hóa chất Ngày nay, người ta ứng dụng kĩ thuật GC/MS rất nhiều và sử dụng rộng rãi trong các ngành y học, môi trường, nông sản, kiểm nghiệm thực phẩm,

Thành phần tinh dầu được xác định như sau: xác định thời gian lưu của các chất trên GC giống với thời gian lưu của những chất đã biết trước Đối chiếu phổ khối lượng thu được với phổ gốc trong thư viện phổ NIST, từ đó định danh các cấu tử trong tinh dầu

Xác định thành phần hóa học của tinh dầu gừng bằng phổ GC/MS đo tại Trung tâm thiết bị khoa học và Phân tích Hóa lý, Viện Khoa học Vật liệu ứng dụng, số 1 Mạc Đĩnh Chi, Phường Bến Nghé, Quận 1, Tp.Hồ Chí Minh

2.2.5 Quy trình chế biến trà túi lọc Cách thực hiện:

- Bước 1: Phân loại, xử lí, làm sạch

Nguyên liệu (củ gừng) sau khi thu hái về tiến hành loại bỏ những củ dập nát, những củ già, gọt sạch vỏ và làm sạch bằng nước

- Bước 2: Thái lát

Nguyên liệu sau khi làm sạch sẽ được thái thành các lát mỏng để qua trình sấy sơ bộ được thực hiện nhanh hơn

Nguyên liệu được mang đi sấy trong thời gian ngắn để loại bỏ bớt nước để quá trình xay, nghiền được thực hiện dễ dàng hơn

- Bước 4: Xay, nghiền

Nguyên liệu được tiến hành xay nhuyễn bằng máy xay, giúp kích thước nguyên liệu nhỏ lại để làm tăng hiệu suất trích ly trong quá trình pha trà sau này

- Bước 5: Sấy hoàn thiện

Sau đó nguyên liệu được tiến hành sấy hoàn thiện để loại bỏ nước hoàn toàn ra khỏi nguyên liệu để hàm lượng ẩm đạt mức an toàn Giúp cho quá trình bảo quản đạt hiệu suất cao

- Bước 6: Sao

Trà bán thành phẩm sau khi được sấy hoàn thiện sẽ được sao khô Nhằm tạo màu sắc, tăng hương vị cho trà Đồng thời làm giảm hàm lượng ẩm đạt mức an toàn nhất giúp làm tăng hiệu suất trích ly và quá trình bảo quản về sau

- Bước 7: Định lượng, đóng gói

Nguyên liệu sau đó cân và cho vào các túi lọc Thu được sản phẩm - Khảo sát quá trình sao ảnh hưởng đến chất lượng trà:

Nguyên liệu sau khi được làm sạch và sấy hoàn thiện thì tiến hành sao ở các khoảng thời gian khác nhau theo nhiệt độ:

Bảng 2.1: Bố trí thí nghiệm thời gian và nhiệt độ khảo sát quá tình sao

Nhiệt độ (N)

Thời gian (phút) (T)

6 N1T3 N2T3 N3T3

CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ:

Điểm đánh giá cảm quan của trà thành phẩm trước và sau khi trích ly theo phương pháp cho điểm với thang điểm như bảng

Bảng 2.2: Chỉ tiêu cảm quan của bột trà thành phẩm

Bảng 2.3: Chỉ tiêu cảm quan dịch trà thành phẩm

hậu vị chát nhẹ và thơm

hậu vị chát nhẹ và thơm

sánh cao, thoảng mùi thơm nhẹ, hậu vị khá nhẹ hay hậu vị khác lạ

mùi cháy khét, không để lại hậu vị

Ghi nhận kết quả cảm quan gồm 15 người, dùng phần mềm Statgraphic plus 3.0 để xử lí thống kê Biện luận kết quả để chọn được mẫu có nhiệt độ và thời gian tối ưu nhất

Hình 2.5 : Sơ đồ quy trình chế biến trà Nguyên liệu

Túi lọc 900C, 60

phút

1210C, 120 phút

Khảo sát