MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN i DANG MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ii DANH MỤC BẢNG ii DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ ĐỒ THỊ iii LỜI MỞ ĐẦU 1 Chương I. TỔNG QUAN 2 1.1. Giới thiệu chung về cây Quất 2 1.1.1. Nguồn gốc và phân bố 2 1.1.2. Các vùng ở Việt Nam trồng nhiều Quất 2 1.1.3. Đặc điểm thực vật 2 1.1.4. Công dụng của cây Quất 3 1.2. Tổng quan về tinh dầu 4 1.2.1. Khái niệm về tinh dầu 4 1.2.2. Phân loại các thành phần có trong tinh dầu 4 1.2.3. Tính chất vật lý và hóa học chung của tinh dầu 7 1.2.4. Vai trò của tinh dầu trong đời sống thực vật 7 1.2.5. Sinh tổng hợp tinh dầu trong cơ thể thực vật 10 1.2.6. Ứng dụng của tinh dầu 13 1.3. Các phương pháp sản xuất tinh dầu 13 1.3.1. Phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước 14 1.3.2. Các phương pháp khác 17 1.3.2.1. Phương pháp chiết 17 1.3.2.2. Phương pháp ướp 18 1.3.2.3. Phương pháp ngâm 18 1.3.2.4. Phương pháp ép 19 1.4. Các dạng sản phẩm trong quá trình tách chiết tinh dầu 19 1.5. Tình hình nghiên cứu về tinh dầu họ Citrus 20 1.5.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới 20 1.5.2. Tình hình nghiên cứu trong nước 21 Chương 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22 2.1. Đối tượng nghiên cứu 22 2.1.1. Nguyên liệu chính 22 2.1.2. Dụng cụ - thiết bị - hóa chất 22 2.2. Phương pháp nghiên cứu 23 2.2.1. Chuẩn bị nguyên liệu 23 2.2.2. Phương pháp chưng cất 23 2.2.3. Dự kiến quy trình tách chiết tinh dầu từ lá Quất 24 2.2.4. Bố trí thí nghiệm 26 2.2.4.1. Thí nghiệm xác định hàm lượng NaCl bổ sung trong nước ngâm, chiết 26 2.2.4.2. Thí nghiệm xác định tỉ lệ nước/nguyên liệu 27 2.2.4.3. Thí nghiệm xác định thời gian ngâm muối 28 2.2.4.4. Thí nghiệm xác định thời gian chưng cất 30 2.2.5. Phương pháp xác định hàm lượng ẩm trong nguyên liệu Quất 31 2.2.6. Phương pháp xác định các chỉ số hóa-lý và định danh các cấu tử thành phần của tinh dầu 31 2.2.7. Phương pháp xác định tỉ lệ khối lượng tinh dầu 32 2.2.8. Phương pháp xử lý số liệu 32 Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 33 3.1. Kết quả xác định hàm lượng NaCl trong nước ngâm, chiết 33 3.2. Kết quả xác định tỉ lệ nước/nguyên liệu (v/w) thích hợp 34 3.3. Kết quả xác định thời gian ngâm nước thích hợp 36 3.4. Kết quả xác định thời gian chưng cất thích hợp 37 3.5. Quy trình hoàn thiện tách chiết tinh dầu từ lá Quất 38 3.6. Kết quả xác định hàm lượng ẩm trong nguyên liệu lá Quất 40 3.7. Kết quả xác định tỉ lệ khối lượng tinh dầu 41 3.8. Kết quả đánh giá tính chất cảm quan và xác định các chỉ số lý- hóa của sản phẩm 41 3.8.1. Mô tả tính chất cảm quan sản phẩm 41 3.8.2. Kết quả xác định các chỉ số hóa- lý của sản phẩm 42 3.9. Kết quả xác định thành phần hóa học của tinh dầu 43 3.10. Tính toán sơ bộ giá thành sản phẩm trong phòng thí nghiệm 46 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 47 1. Kết luận 47 2. Kiến nghị 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO 48 -i- LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến quý thầy cô trong Khoa Công Nghệ Thực Phẩm đã hết lòng giảng dạy, truyền đạt cho em những kiến thức cơ bản về lĩnh vực công nghệ thực phẩm – là hành trang giúp em trở thành kỉ sư làm việc trong lĩnh vực công nghệ thực phẩm. Em vô cùng biết ơn sự giúp đỡ nhiệt tình của quý thầy cô phụ trách Bộ môn Hóa, phòng thí nghiệm Hóa Cơ bản. Em xin chân thành cảm ơn TS. Hoàng Thị Huệ An, TS. Vũ Duy Đô đã tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho em trong suốt quá trình thực hiện đề tài NCKH và thầy Vũ Duy Đô trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp. Qua đây, em cũng gởi lời cảm ơn chân thành tới các anh chị - chuyên viên ở Trung tâm Phân tích thí nghiệm thực hành, Đường số 2 Nguyễn Văn Thủ, Q.1, TP. Hồ Chí Minh. Xin cảm ơn gia đình và bạn bè em đã luôn động viên, giúp đỡ và đóng góp nhiều ý kiến quý báu, giúp em hoàn thiện tốt hơn đề tài tốt nghiệp này. Nha Trang, ngày 20 tháng 6 năm 2012 Sinh viên thực hiện PHAN ANH QUỐC -ii- DANG MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VIẾT TẮT TIẾNG ANH TIẾNG VIỆT GC Gas chromatography Sắc ký khí GC-MS Gas chromatography-Spectroscopy Sắc ký khí ghép khối phổ Min Minute Phút v/w Volume/weight Thể tích/khối lượng w/v Weight/volume Khối lượng/thể tích IA Acide Index Chỉ số acide IS Saponification Index Chỉ số xà phòng IE Esters Index Chỉ số este DANH MỤC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 3.1. Kết quả xác định hàm lượng ẩm trong nguyên liệu lá Quất. 40 Bảng 3.2. Tỉ lệ khối lượng tinh dầu tách chiết từ lá Quất. 41 Bảng 3.3. Bảng mô tả tính chất cảm quan của tinh dầu lá Quất. 41 Bảng 3.4. Kết quả xác định các chỉ số hóa lí của tinh dầu lá Quất. 42 Bảng 3.5. Kết quả phân tích GC/MS của tinh dầu lá Quất. 43 Bảng 3.6. Ước tính chi phí nguyên vật liệu để tách tinh dầu từ 10kg lá Quất. 46 -iii- DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ ĐỒ THỊ HÌNH TRANG Hình 1.1. Hình ảnh cây Quất. 3 Hình 1.2. Hình hoa Quất. 3 Hình 1.3. Cấu trúc phân tử isopren và bộ khung cơ bản của các terpenoid 4 Hình 1.4. Công thức hóa học của một số hợp chất thường có trong tinh dầu. 6 Hình 1.5. Hình ảnh sự tập trung của tinh dầu trong lá. 12 Hình 1.6. Thiết bị chưng cất lôi cuốn hơi nước cổ điển. 14 Hình 2.1. Lá Quất. 22 Hình 2.2. Sơ đồ quy trình dự kiến tách chiết tinh dầu từ lá Quất. 25 Hình 2.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỉ lệ nuối bổ sung trong nước ngâm, chiết. 26 Hình 2.4. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỉ lệ nước bổ sung. 28 Hình 2.5. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thời gian ngâm nguyên liệu. 29 Hình 2.6. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thời gian chưng cất. 30 Hình 3.5. Quy trình hoàn thiện tách chiết tinh dầu từ lá Quất. 38 ĐỒ THỊ TRANG Đồ thị 3.1. Ảnh hưởng của tỉ lệ nước/lá Quất đến thể tích và tỉ lệ khối lượng tinh dầu lá thu được. 33 Đồ thị 3.2. Thể tích và tỉ lệ khối lượng tinh dầu lá thu được khi dùng muối ở các nồng độ khác nhau. 34 Đồ thị 3.3. Ảnh hưởng của thời gian ngâm nước đến thể tích và tỉ lệ khối lượng tinh dầu lá thu được. 36 Đồ thị 3.4. Tỉ lệ khối lượng tinh dầu lá thu được trong các thời gian chưng cất khác nhau. 37 -1- LỜI MỞ ĐẦU Tinh dầu thiên nhiên hiện nay là một sản phẩm khá thông dụng trên thị trường. Nó được ứng dụng tương đối phổ biến trong nhiều lĩnh vực như thực phẩm, dược phẩm, y học, mỹ phẩm và một số lĩnh vực khác… Hiện nay, có nhiều phương pháp để chiết rút tinh dầu từ thực vật, trong đó có phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước đơn giản, dễ thực hiện và cho hiệu xuất thu hồi tinh dầu tương đối cao. Tinh dầu Citrus được sử dụng phổ biến do nó có mùi thơm dễ chịu, có tác dụng trị cảm, giảm stress và thanh nhiệt…Quất thuộc họ Citrus nhưng chưa có công trình nào được nghiên cứu sâu về nó, đồng thời tận dụng nguồn nguyên liệu rẻ tiền để sản xuất tinh dầu có giá trị kinh tế cao. Được sự đồng ý của Khoa Công Nghệ Thực Phẩm, dưới sự hướng dẫn của TS. Vũ Duy Đô, em đã nghiên cứu và thực hiện đề tài:“Nghiên cứu tách chiết tinh dầu từ lá Quất”. Mục đích nghiên cứu của đề tài là xây dựng quy trình công nghệ thích hợp cho việc chiết xuất tinh dầu từ lá Quất bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước đồng thời đánh giá chất lượng và khả năng ứng dụng làm hương liệu của nó. Kết quả nghiên cứu của đề tài có thể xem là cơ sở khoa học ban đầu của việc xây dựng quy trình sản xuất tinh dầu từ lá Quất trên quy mô công nghiệp cũng như cung cấp những dẫn liệu khoa học về thành phần hóa học và tính chất lý-hóa cơ bản của tinh dầu lá Quất. Do kiến thức và kinh nghiệm nghiên cứu còn hạn chế cũng như khó khăn về điều kiện thực nghiệm, nguồn kinh phí eo hẹp nên mặc dù đã rất cố gắng song đề tài này không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong được sự chỉ bảo của quý thầy cô cũng như sự góp ý kiến từ các bạn sinh viên để đề tài này được hoàn thiện hơn. Nha Trang, ngày 20 tháng 6 năm 2012 Sinh viên thực hiện PHAN ANH QUỐC -2- Chương I. TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu chung về cây Quất [19] Quất ở Miền Nam Việt Nam gọi là tắc, danh pháp hai phần: Citrus japonica (Japonica) là một giống Kim Quất, và là giống hay được trồng nhất trong các giống Kim Quất. 1.1.1. Nguồn gốc và phân bố [19] Cây có nguồn gốc từ Trung Quốc, Nhật Bản và chủ yếu được trồng trong chậu để làm cảnh trong dịp tết cổ truyền của một số nước Châu Á như: Việt Nam, Trung Quốc, Nhật Bản… 1.1.2. Các vùng ở Việt Nam trồng nhiều Quất Việt Nam có khí hậu nhiệt đới gió mùa, nên thích hợp cho cây Quất phát triển. Cây Quất được trồng với mục đích là làm cây cảnh trong ngày Tết cổ truyền của VIệt Nam. Nó tượng trưng cho sự no ấm, đầy đủ, thịnh vượng nên được nhiều người mua về làm cảnh trong những ngày Tết. Có thể nói cây Quất được trồng phổ biến khắp cả nước Chẳng hạn: - Các tỉnh ở phía Bắc: Hà Nội, Hưng Yên, Nam Định, Hải Phòng, Quãng Ninh… - Các tỉnh miền Nam Trung Bộ: Bình Định, Khánh Hòa, Phú Yên… - Các tỉnh ở Tây Nam Bộ: TP.Hồ Chí Minh, Long An, Tiền Giang… 1.1.3. Đặc điểm thực vật [18] - Cây gỗ nhỏ, phân cành nhiều,có thể tạo dáng dễ dàng. - Lá đơn, hình tròn hay ovan, nhẵn bóng, hình nêm ở gốc, có thu hẹp hay lõm ở đỉnh nguyên. - Thân hình tròn, thường không có gai, hoa mọc đơn hay mọc chùm, màu trắng, nhị hoa nhiều dính nhau ở gốc và ngắn hơn cảnh hoa. - Quả hình cầu hay hình trứng, có thể lõm ở đáy quả. Quả có màu xanh khi còn non và màu vàng sáng khi chín. Quả có 3-7 múi có 2-3 hạt, hạt đa phôi hay đơn phôi. -3- - Rễ cọc nếu được gieo từ hạt; rễ chùm nếu được chiết hay giâm. Rễ quất thường ăn nông. 1.1.4. Công dụng của cây Quất [17] Quất là cây cảnh có dáng đẹp, tán lá xanh thẩm, quả màu vàng da cam sáng rực, nên được nhiều người ưa chuộng trong ngày Tết. Không những vậy, sau khi chơi Tết xong các bộ phận của cây Quất còn có tác dụng chữa bệnh rất hữu ích. Sau đây là các công dụng của cây Quất. - Hoa Quất: Có tính ôn, vị cay, ngọt, đắng, có tác dụng lưu thông khí huyết. - Trái Quất: Theo đông y trái quất có vị chua ngọt tính ấm vào hai kinh tỳ và vị có tác dụng xúc tiến chức năng tiêu hóa chống đầy tức, dùng chữa các chứng ho do phong hàn, vùng thượng vị đầy tức, đau dạ dày, bụng chướng nổi hòn cục, nôn mửa, chán ăn, phụ nữ sau khi sinh bị đau bụng, giải độc, giải rượu… - Hạt Quất: Có vị chua cay tính bình, dung chữa các bệnh về mắt, viêm họng, tiêu hạch… - Lá Quất: Có vị đắng tính lạnh, vào các kinh, can tỳ và phế có tác dụng điều hòa cải thiện chức năng gan, kích thích tiêu hóa, chống nôn, tiêu hạch… - Rễ Quất: Có vị chua cay tính ấm có tác dụng chữa đau dạ dày nôn ra thức ăn, nấc nghẹn, mụn nhọt… Hình 1.1. Cây Quất Hình 1.2. Hoa Quất -4- 1.2. Tổng quan về tinh dầu [2 ,5, 8, 14, 15] 1.2.1. Khái niệm về tinh dầu Tinh dầu là những chất thơm hay chất mùi có trong một số bộ phận của cây cỏ (như hạt, rễ, củ, vỏ cây, hoa, lá, quả, dầu, nhựa cây) hay động vật (túi tinh dầu). Tinh dầu có trong các nguồn nguyên liệu trên với nồng độ rất khác nhau, có thể thay đổi từ phần triệu đến phần trăm. Khối lượng phân tử của các hợp chất có trong tinh dầu vào khoảng 300 amu. Khác với các loại dầu không bay hơi (glycerid, acid béo), tinh dầu tương đối dễ bay hơi. Đa số thành phần chính của các loại tinh dầu đều là các hợp chất terpenoid được cấu tạo từ các đơn vị isopren (C 5 H 8 ) nối với nhau theo quy tắc “đầu nối với đuôi”. Terpenoid đơn giản nhất được cấu tạo từ 2 đơn vị isopren được gọi là monoterpenoid. Nếu có nhiều hơn 2 đơn vị isopren thì được gọi là sesquiterpenoid (ứng với 3 đơn vị isopren), diterpenoid (ứng với 4 đơn vị isopren), triterpenoid (ứng với 6 đơn vị isopren ). b) Bộ khung terpenoid cơ bản a) Phân tử isopren Hình 1.3. Cấu trúc phân tử isopren và bộ khung cơ bản của các terpenoid 1.2.2. Phân loại các thành phần có trong tinh dầu Thành phần tinh dầu được phân loại theo các cách sau: 1.2.2.1. Phân loại theo hàm lượng [5] Theo cách phân loại này các thành phần trong tinh dầu được chia thành 3 nhóm: [...]... tính sinh học của tinh dầu và chưa nghiên cứu đầy đủ các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu suất chiết tinh dầu để làm cơ sở khoa học cho việc sản xuất trên quy mô công nghiệp Vì vậy, trong đề tài này, tôi sẽ nghiên cứu các vấn đề sau: - Xác lập điều kiện tối ưu cho việc tách chiết tinh dầu từ lá Quất bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước - Áp dụng quy trình để thu nhận tinh dầu từ lá Quất Đánh giá hiệu... 2.2.3 Dự kiến quy trình tách chiết tinh dầu từ lá Quất -25- Lá Quất Xử lý Xay (2 phút) Nghiên cứu tỷ lệ nước ngâm nguyên liệu Ngâm Nghiên cứu nồng độ NaCl, thời gian ngâm Chưng cất lôi cuốn hơi nước Nghiên cứu thời gian chưng cất Ngưng tụ Phân ly Tinh dầu thô Làm khan Na2SO4 khan Lắng, gạn Tinh dầu Hình 2.2 Sơ đồ quy trình dự kiến tách chiết tinh dầu từ lá Quất -26- 2.2.4 Bố trí thí nghiệm 2.2.4.1 Thí... 1.5 Tình hình nghiên cứu về tinh dầu họ Citrus 1.5.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới [7, 8, 10, 14] Tinh dầu từ vỏ quả, lá và hoa của các cây thuộc họ Citrus là một chất tạo mùi và hương thơm tự nhiên và được sản xuất hàng nghìn tấn khối mỗi năm Các nghiên cứu về tinh chất vật lý, thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của tinh dầu họ Citrus thu nhận được bằng các kỹ thuật tách chiết hiện đại... thành phần hóa học của sản phẩm Từ đó, đánh giá chất lượng tinh dầu thu nhận được -22- Chương 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu 2.1.1 Nguyên liệu chính Nguyên liệu sử dụng tách tinh dầu trong nghiên cứu này là: lá Quất (Citrus japonica Thumb) có nguồn gốc từ các tỉnh phía Nam và được thu mua từ TP.HCM Nguyên liệu tươi, không bị nấm mốc và lá xanh tươi, đạt độ trưởng thành... Thái Lan (2006) đã nghiên cứu về tinh dầu Bưởi bằng phương pháp ép lạnh; AttiSantos, Serafini, Moyna và cs (2005) đã nghiên cứu xác định điều kiện tối ưu cho việc chiết tinh dầu chanh bằng phương pháp chưng cất hơi nước (HD) và chiết bằng CO 2 siêu tới hạn (CO 2 -SFC); M M Ahmad, Salim-ur-rehman, F M -21- Anjum, E E Bajwa (2006) đã nghiên cứu tinh chất lý học của tinh dầu chiết từ vỏ của các loại... tinh dầu thấp - Chất lượng tinh dầu có thể bị ảnh hưởng nếu trong tinh dầu có những cấu phần dễ bị phân hủy - Không lấy được các loại nhựa và sáp có trong nguyên liệu (đó là những chất định hương thiên nhiên rất có giá trị) - Trong nước chưng luôn luôn còn một lượng tinh dầu tương đối lớn - Những tinh dầu có nhiệt độ sôi cao thường cho hiệu suất rất kém 2.2.3 Dự kiến quy trình tách chiết tinh dầu từ. .. vàng nhạt Một số ít tinh dầu có màu (ví dụ: tinh dầu ngải cứu có màu xanh lơ, tinh dầu quế có màu nâu sẫm) là do sự có mặt của các hợp chất có màu được lôi kéo theo tinh dầu trong quá trình chiết xuất (ví dụ: màu xanh do có chlorophyll, màu vàng do có carotenoid,…) Còn mùi và vị của tinh dầu chủ yếu gây ra do các cấu tử bị oxy hóa 1.2.3.2 Tính chất hóa học Các thành phần trong tinh dầu là các hợp chất... loại Citrus khác nhau 1.5.2 Tình hình nghiên cứu trong nước [2, 3, 5, 6] Công trình nghiên cứu “Khảo sát tinh dầu vỏ trái giống Citrus họ Rutaceae” của Nguyễn Minh Hoàng (2006) hay Tách tinh dầu và alkaloid từ quả Quất (Citrus japonica Thumb.)” của Nguyễn Thị Lý và cộng sự… Trịnh Hoàng Hiếu, Nguyễn Thị Thảo Trân, Lê Ngọc Thạch (2009) “Khảo sát tinh dầu vỏ trái và lá tắc (Fortunella japonica “) - Trường... các loại dược liệu có hàm lượng tinh dầu cao và tế bào chứa tinh dầu ở phần vỏ thuộc chi Citrus Nguyên liệu chiết được trích tinh dầu bằng cách ép ở nhiệt độ thường sử dụng các loại máy ép trục vít vô tận hoặc cối ép dùng nêm (giống như ép các loại dầu béo) Phần thu được là một hỗn hợp gồm tinh dầu và dịch cùi có thể dễ dàng tách bằng cách cho thêm nước muối bão hòa, tinh dầu sẽ nổi lên trên có kéo theo... cũng có một vài tinh dầu có khối lượng riêng lớn hơn nước (như tinh dầu quế, tinh dầu đinh hương…) Tinh dầu không tan hoặc rất ít tan trong nước nhưng chúng hòa tan tốt trong đa số các dung môi hữu cơ như eter, cồn Mặc dù thành phần hóa học của mỗi loại tinh dầu là khác nhau, nhưng nhìn chung chúng có nhiệt độ sôi khoảng 100 0C – 200 0C, dễ bay hơi và có mùi thơm Về màu sắc, tinh dầu thường không . đã nghiên cứu và thực hiện đề tài: Nghiên cứu tách chiết tinh dầu từ lá Quất . Mục đích nghiên cứu của đề tài là xây dựng quy trình công nghệ thích hợp cho việc chiết xuất tinh dầu từ lá Quất. chỉ số hóa lí của tinh dầu lá Quất. 42 Bảng 3.5. Kết quả phân tích GC/MS của tinh dầu lá Quất. 43 Bảng 3.6. Ước tính chi phí nguyên vật liệu để tách tinh dầu từ 10kg lá Quất. 46 -iii-. hàm lượng ẩm trong nguyên liệu lá Quất. 40 Bảng 3.2. Tỉ lệ khối lượng tinh dầu tách chiết từ lá Quất. 41 Bảng 3.3. Bảng mô tả tính chất cảm quan của tinh dầu lá Quất. 41 Bảng 3.4. Kết quả xác