BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC – THỰC PHẨM TIỂU LUẬN MÔN HÓA SINH 2 Đề t ài CÁC BIỆN PHÁP KHAI THÁC TINH DẦU VÀ NHỰA TỪ THỰC VẬT GVHD Nguyễn Thị Mai H[.]
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH VIỆN CƠNG NGHỆ SINH HỌC – THỰC PHẨM TIỂU LUẬN MƠN: HĨA SINH Đề tài: CÁC BIỆN PHÁP KHAI THÁC TINH DẦU VÀ NHỰA TỪ THỰC VẬT GVHD: Nguyễn Thị Mai Hương SVTH: Nguyễn Trần Ngọc Phước Nguyễn Ngọc Long MSSV: 12139351 MSSV: 12146061 I GIỚI THIỆU Các chất mùi thường gặp tự nhiên tinh dầu nhựa từ thực vật Tinh dầu nhựa từ thực vật thuộc nhóm hợp chất izoprenoit, tức dẫn xuất izopren Chúng có đặc tính chung không tan nước mà tan dung môi hửu rượu Tinh dầu nhựa tạo thành thoát quan đặc biệt cây: tuyến lông vẩy tinh dầu ống nhựa nhựa Tinh dầu nhựa thường có mùi thơm định mùi cây, hoa,quả Từ mùi thơm chúng ứng dụng trong việc làm chất tạo mùi quan trọng Vì việc khai thác tinh dầu nhựa từ thực vật việc làm cần thiết Cấu tạo phân loại tinh dầu Thành phần cấu tạo tinh dầu phức tạp, có nhiều cách phân loại khác Căn vào cấu tạo phân tử chia tinh dầu thành nhóm chính: Tinh dầu có thành phần hợp chất aliphatic * Chuỗi nguyên tử carbon hợp chất aliphatic mạch thẳng, mạch nhánh, số liên kết nguyên tử carbon khơng no Các hydrocarbon, aliphatic thường có nhiều hoa quả, góp phần nhỏ định mùi, vị chúng - Những hydrocarbon không no cao 1,3-trans-5-trans-undecatrien 1,3-trans-5-cis-undecatrien 1,3-trans-5-cis-undecatrien 1,3-trans-5-trans-undecatrien có vai trị quan trọng tạo mùi thơm tinh dầu galbanum (Ferula galbaniflua(Boiss.et Buhse) - Mùi thơm nhẹ alcol aliphatic giữ vai trò đáng kể phận cấu thành cấu trúc thơm Một số alcol khơng bão hồ có giá trị Cis-3-hexen-1-ol có mùi đặc trưng tươi mát dễ chịu gặp Chè (Camelia sinensis) vàmột vài loài dâu tằm (Morus spp.) Các đồng phân chúng có dạngcis-2-hexen-1-ol thường gặp nhiều loại với hương dịu Back to Top - Các aldehyt alphatic thành phần quan trọng hương liệu nước hoa - Trong tinh dầu loài thuộc chi Cam quýt (Citrus spp.) có chứa nhiều hợp chất n-octanol, n-nonanal, n-decanal n-undecanal - Các ceton aliphatic 3-hydroxy-2-butanon diacetyl (2,3-butanedion) thường gặp tự nhiên hợp chất tạo nên hương vị thơm số thực phẩm Các ester aliphatic chất thơm thường sử dụng công nghiệp thực phẩm (Một số hợp chất aliphatic thơm) Tinh dầu có thành phần terpen dẫn chất chúng Nhiều tinh dầu có thành phần terpen (C5H8)n dẫn chất terpen Người ta thường chia thành nhóm nhỏ monoterpen (C5H8)2 = C10H16, secquiterpen (C5H8)3 = C15H24, diterpen (C5H8)4 = C20H32 Các monoterpen (ascaridol, borneol, camphor, carvon, 1,8cineol, citral, citronellal, elsholtziaceton, geraniol, limonen, linalool, menthofuran,menthol borneol (t inh dầu từ Đại bi Blumea bal- samifera DC.) ascaridol (tinh dầu giun -Chenopodium ambrosioidesL.) camphor (Lon g não Cinnamo mum carvon (tinh dầu tiểu hồi -Foeniculum vulcamphora (L.) J.S.Presl camphor type; tinh dầu từ gare) Đại bi - Blumea balsamifera DC.) 1,8cit cine ral ol (tin h ( Lo dầu ng từ não - lá, Màng tang -Litsea cubeba (Lour.) Cin Persoon), namo mu m camphora (L.) J.S.Presl cineol type; tinh dầu từ Tràm (Melaleuca cajuputiPwell) elsholtziace ton (tinh dầu tía tơ Perilla frutescens (L.) Britton) citronellal (tinh dầu Sả Cymbopogon Back to Top geraniol l imo nen (V ỏ Ca m chanh - Citrus sinensis (L.) Osbeck; vỏ Chanh -Citrus aurantifolia (Christm.& Panzer) Swingle) linalo ol (L ong não Cin namomum camphora (L.) J.S.Presl linalool type; Thiên niên kiện -Homalomena aromatica Schott) menthol (Bạc hà Men tha ar- men thofuran Myrcen vensisL., M piperita L.) nerol ocimen Back to Top perilen α phellandren sp.) Mentha piperitaL.) αpinen (tinh dầu thôn gPin us β-pinen (tinh dầu thông -Pinus sp.) pulegon(t inh dầu Nepetacataria; isopule gon α terpin en, α elaleuca alternifolia Cheel.) Back to Top Các secquiterpen β-farnesen, zingiberen, terpineol (tinh dầu Tràm hẹpM curcumen, Back to Top caryophylen, β-caryophylen (tinh dầu lốt - Piper lolot ) nerolidol (Hoa bưởi - Citrus maxima (Burm.) Merr.; Long não - Cinnamomum camphora (L.) J.S.Presl secquiterpen type), farnesol Thuộc nhóm cịn có hợp chất Azulen guajazulen, vetivazulen, camazulen Các hợp chất sesquiterpenlacton tinh dầu tiền chất azulen nên xếp vào nhóm Ví dụ: sausurea lacton, santonin, artemisinin 3.Tinh dầu có thành phần dẫn chất có nhân thơm: aldehyd cinnamic (tinh dầu quế Cinnamomum trans-anethol (tinh dầu Đại hồi Illicium verum Hook.f.), (Hồi nước Limnophila rugosa (Roth.) Merr p.cymen carvacrol (tinh dầu Húng chanh Coleus aromaticus Lour.; Nhân trần Adenosma caeruleum R Br) heli otropi n eugenol tinh dầu Hương nhu -Ocimum gratissimum L.; É lớn tròng - Hyptis suaveolens (L.) Poit methyleugenol Methyl chavicol tinh dầu húng quế (Ocimum basilicum L var basilicum, Thổ hoắc hương - Agastache rugosa (Fisch, et Mey) Zuntze methyl salicilat safrol (tinh dầu Vù hương - Cinnamomum parthenoxylon Meissn., Hồi núi - Illicium ) vanilin (Vanilla thymol (tinh dầu Men rượu - Mosla chinen- Andrews) sis (Maxim) Kudo planifolia Jacks.ex Back to Top Tinh dầu có thành phần pha tạp alicin (Tỏi - Allium sativumL.) methyl anthranilat ( khế chua Averrhoa carambola L.) Các dẫn chất isothiocyanat, Alkyl isothiocyanat Alkenyl isothiocyanat Một số hệ thống phân loại người ta chia thành nhóm: Các monoterpen mạch thẳng Các monoterpen vòng Các monoterpen hai vòng Các dẫn chất sesquiterpen Các dẫn chất có nhân thơm Tùy thuộc loại nguyên liệu trạng thái tinh dầu nguyên liệu (tự kết hợp) mà người ta dùng phương pháp khác để tách chúng Các phương pháp tách tinh dầu cần phải đạt yêu cầu sau: * Giữ cho tinh dầu thu có mùi vị tự nhiên ban đầu, * Qui trình chế biến phải phù hợp, thuận lợi nhanh chóng, * Phải tách triệt để tinh dầu nguyên liệu, tổn thất tinh dầu trình chế biến hàm lượng tinh dầu nguyên liệu sau chế biến (bã) thấp tốt, * Chi phí đầu tư vào sản xuất Dựa vào yêu cầu nêu trên, người ta thường dùng phương pháp khai thác tinh dầu sau: * Phương pháp hóa lý: chưng cất trích ly ( trích ly dùng dung môi bay dung môi không bay hơi) * Phương pháp học: dùng trình học để khai thác tinh dầu ép, bào nạo * Phương pháp kết hợp: khai thác tinh dầu cách kết hợp q trình hóa lý q trình học, sinh hóa (lên men) học, sinh hóa hóa lý Ví dụ, vani, tinh dầu dạng liên kết glucozit nên dùng enzym để thủy phân, phá hủy liên kết sau dùng phương pháp chưng cất (hóa lý) để lấy tinh dầu 10 Lọc ly tâm Lắng Đun Tách, gạn Lôi nước Tinh dầu thô II Làm khan Tinh dầu thô I Nhận xét Phương pháp có nhiều ưu điểm nhược điểm như: Ưu điểm: Tinh dầu giữ nguyên mùi vị tự nhiên ban đầu, thành phần tinh dầu bi biên đổi Nhược điểm: Phương pháp làm cho sản phẩm bị lẩn nhiều tạp chất, chủ yếu hợp chất hữu hòa tan từ vật liệu đem ép III PHƯƠNG PHÁP CHƯNG CẤT LÔI CUỐN NƯỚC Nguyên tắc chung Phương pháp chân cất lôi tinh dầu băng nước dựa nguyên lý trình chưng cất hỗn hợp không tan lẫn vào nước tinh dầu Khi hỗn hợp đem gia nhiệt, hai hợp chất hỗn hợp bay Nếu áp suất nước công với áp suất tinh dầu bàng với áp suất mơi trường hỗn hợp sôi, tinh dầu lấy cung với nước Phương pháp có ưu điểm mặt lượng nhiệt độ sôi hỗn hợp thấp 0 nhiệt độ sôi nước (100 C) nhiệt độ sôi tinh dầu (>100 C) áp suất Chưng cất lôi nước trực tiếp Nguyên liệu nước đưa vào thiết bị, nguyên liệu nước tiếp xúc trực tiếp với nhau, sau đun sơi, nước bay lôi theo tinh dầu, sau làm lạnh ngưng tụ hỗn hợp hơi, ta thu tinh dầu sau phân ly tách nước khỏi hỗn hợp chứa tinh dầu nước Phương pháp có ưu nhược điểm sau: Về ưu điểm: Thiết bị sử dụng cho phương pháp đơn giản, rẽ tiền, phù hợp với khu sản suất nhỏ lẽ địa phương, nơi bắt đàu vào cơng việc khai thác tinh dầu, chưa có đủ điều kiện đầu tư vào sản xuất Về nhược điểm: - Chất lượng sản phẩm tinh dầu không cao - Khi thiết nước nguyên liệu dễ bị cháy khét,bị dính vào thành thiết bị - Khó điều chỉnh thông số kỉ thuật nhiệt độ, áp suất - Thời gian chưng cất kéo dài, tiêu tốn nhiều lương Chưng cất cách thủy Đối với phương pháp chưng cất cách thủy, nguyên liệu nước cho vào thiết bị nguyên liệu không tiếp xúc trực tiếp với nước, mà ngăn lớp vỉ (nguyên liệu nằm phía vỉ, nước nằm phía vỉ tiêp xúc với thiết bị) Khi đun nóng nước từ phía qua lớp vỉ, sau vào lớp nguyên liệu kép theo tinh dầu thiết bị làm lạnh ngưng tụ Phương pháp có ưu nhược điểm sau: Ưu điểm: Nguyên liệu bớt cháy khét không tiếp súc trực tiếp với nồi đốt Nhược điểm: Phẩm chất tinh dầu việc điều khiển thông số kỹ thuật chưa cải thiện đáng kể, phương pháp địi hỏi nhiều cơng lao động Chưng cất lôi nước gián tiếp Phương pháp chưng cất gián tiếp sử dụng nồi bốc riêng sử dụng chung hệ thống nước từ lò chung cho thiết bị khác Do phận chưng cất không bị gia nhiệt trực tiếp nên phương pháp khắc phục tình trạng cháy khét nguyên liệu, màu sắt chất lượng nguyên liệu thu tốt Do nước cấp từ benh vào nên dễ dàng khống chế điều chỉnh yếu tố lưu lượng, áp suất cho phù hợp với loại nguyên liệu, giúp nâng cao hiệu suất chất lương tinh dầu thu Sao đem tinh dầu thu đem chưng cất phân đoạn áp suất thấp để nâng cao hàm lượng cấu tử cần thiết Ưu nhược điểm phương pháp chưng cất lôi nước Ưu điểm: - Quy trình tiến hành đơn giản so với thiết bi tách chiết tinh dầu khác - Thiết bị gọn nhẹ, dễ chhes tạo - Có thể nâng cao hàm lượng hoạt tách chiết cấu tử hỗn hợp - Khonng sử dụng nhiều vật liệu phụ phương pháp trích ly hoăc hấp thụ - Thời gian chưng cất tương đối nhanh Với thiết bị chưng gián đoạn cần 5-10h/lần, với thiết bị cần 30’-1h/1 đơn vị nguyên liệu - Có thể tiến hành sử dụng cấu tử có nhiệt độ sơi 100 C Nhược điểm: - Chỉ dùng nguyên liệu có hàm lượng tinh dầu cao, không sử dụng loại có hàm lượng tinh dầu thấp - Một số cấu tử có thành phần tinh dầu bị phá hủy trình chưng cất - Khơng thể tách loại nhựa có nghun liệu - Lượng dầu hòa tan nước la lơn, nên việc tách riêng khó - Trong việc ngưng tụ cần phải tiêu tốn lương nước lớn IV PHƯƠNG PHÁP TRÍCH LY BẰNG DUNG MÔI DỄ BAY HƠI Nguyên tắc Phương pháp dựa nguyên tắc sử dụng dung mơi thích hợp để hịa tan cấu tử mang hương thơm nguyên liệu xử lý thành dạng thích hợp nhiệt độ phịng Dung mơi chiết ngấm qua thành tế bào nguyên liệu, hợp chất tế bào hòa tan vào dung mơi, sau xuất q trình thẩm thấu dịch chiết bên với dung mơi bên ngồi chênh lệch nồng độ Sau trích ly, phải thực q trình tách dung mơi áp suất thấp để hấp thu tinh dầu Yêu cầu dung mơi Chất lượng tinh dầu, hiệu trích ly, điều kiện kỹ thuật phương pháp phụ thuộc chủ yếu vào dung mơi trích, dung mơi sử dụng phải đáp ứng nhu cầu: Có nhiệt độ sôi thấp, không thấp để hạn chế tổn thất dung môi thuận lợi việc ngưng tụ dung mơi Khơng tương tác hóa với tinh dầu Có khả thu hồi tái sử dụng Độ nhớt thấp để không làm giảm tốc độ khuếch tán Có khả hịa tan tinh dầu lớn, hịa tan hợp chất khơng hịa tan nước để tránh làm lỗng dung mơi hạn chế khả hòa tan tinh dầu dung môi Dung môi phải tinh khiết, không ăn mịn thiết bị, khơng gây mùi tinh dầu độc hại với người Khi bay dung mơi khơng để lại cặn cặn cịn lại từ dung mơi ảnh hưởng xấu phá hủy mùi thơm tinh dầu Dung môi phải rẻ tiền dễ kiếm a Quy trình NGUYÊN LIỆU XỬ LÝ SƠ BỘ DUNG MƠI TRÍCH LÝ XỬ LÝ TÁCH BÃ TÁCH NƯỚC NA2SO4 KHAN LÀM KHAN LỌC LOẠI BỎ DUNG MÔI CỒN CAO ĐỘ 10-15°C BÃ NA2SO4 THU HỒI SẢN PHẨM THÔ TINH DẦU, NHỰA, SÁP CHẤT NGÂM KÉO DÀI VÀI NGÀY(LẶP LẠI VÀI LẦN) LÀM LẠNH GẠN LỌC CHƯNG CẤT PHÂN ĐOẠN P TINH DẦU TINH DẦU b Nhận xét DỊCH NƯỚC NHỰA VÀ CÁC CHẤT RẮN Hiện chưa có dung mơi đáp ứng yêu cầu Tùy vài trường hợp cụ thể mà người ta chọn dung mơi thích hợp dung môi thường dung để tách tinh dầu eter dầu hỏa, hexan, benzene, diethyle ete, clorofom, rượu ethylic,… Trong chiết dung mơi tỷ lệ hay dung 1:8 đến 1:12 Chiết động: bỏ vào khuấy mạnh, thời gian chiết ngắn lại có nhược điểm có O2 vào dung dịch nên có Oxy hóa hợp chất dễ bị oxy hóa Chiết tĩnh (ngâm): khuấy nhẹ để yên ngâm, thời gian kéo dài hạn chế oxy hóa Lưu ý: chiết động thường hay dùng cho hợp chất khó qua thành tế bào V PHƯƠNG PHÁP TRÍCH LY BẰNG DUNG MƠI KHƠNG BAY HƠI VÀ CÁC CHẤT HẤP PHỤ RẮN PHƯƠNG PHÁP TRÍCH LY VỚI DUNG MÔI KHÔNG BAY HƠI a Nguyên tắc Dựa vào tính chất hịa tan chất béo động vật thực vật tinh dầu, người ta ngâm nguyên liệu vào dầu động vật thực vật, tinh dầu khuếch tán qua màng tế bào, hòa tan vào dầu, sau tách riêng dầu dể thu tinh dầu Ngâm nguyên liệu dầu thực chất phương pháp trung gian hấp thụ trích ly Phương pháp ngâm chủ yếu sử dụng loại nguyên liệu dễ hỏng hoa b Yêu cầu dung mơi Kết q trình tách tinh dầu phụ thuộc nhiều vào chất lượng dầu béo dầu béo phải đáp ứng yêu cầu sau: Không mùi Độ nhớt tương đối thấp để tăng cường tiếp xúc với nguyên liệu Không tương tác với nguyên liệu Dễ tách lấy tinh dầu từ hoa Dung môi phải dùng chất béo động vật hay thực vật như: mỡ bò, mỡ cừu, mỡ lợn vaselin, paraffin, dầu ooliu, dầu hạnh nhân… thực nghiệm chứng minh phần mỡ bò hai phần mỡ lợn tinh chế thích hợp cho trình b Quy trình NGUYÊN LIỆU CHỌN LỰA CHO VÀO TÚI VẢI DUNG MÔI NGÂM 50-70°C/ 48H VỚT RA 25 LẦN DUNG MƠI BẢO HỊA TINH DẦU TÁCH NƯỚC NA2SO4 KHAN LÀM KHAN TINH DẦU + DUNG MÔI LOẠI DUNG MÔI/ CỒN C/c ÁP SUẤT THÂP SẢN PHẨM c Nhận xét Pương pháp ngâm dung môi không bay có nhiều ưu diểm phương pháp trích ly dung môi dễ bay chỗ thu tinh dầu hợp chắt Tuy nhiên phương pháp thủ cơng, khó giới hóa có nhược điểm lớn chất béo dung làm dung môi khó bảo quản chế biến, giá thành cao Chính mà phương pháp sử dụng 20 ... chúng - Những hydrocarbon không no cao 1,3-trans-5-trans-undecatrien 1,3-trans-5-cis-undecatrien 1,3-trans-5-cis-undecatrien 1,3-trans-5-trans-undecatrien có vai trị quan trọng tạo mùi thơm tinh dầu. .. việc khai thác tinh dầu nhựa từ thực vật việc làm cần thiết Cấu tạo phân loại tinh dầu Thành phần cấu tạo tinh dầu phức tạp, có nhiều cách phân loại khác Căn vào cấu tạo phân tử chia tinh dầu. .. nước hoa - Trong tinh dầu lồi thuộc chi Cam qt (Citrus spp.) có chứa nhiều hợp chất n-octanol, n-nonanal, n-decanal n-undecanal - Các ceton aliphatic 3-hydroxy-2-butanon diacetyl (2,3-butanedion)