Luận án nghiên cứu thu nhận tinh dầu và nhựa dầu từ chi gừng (zingiber) thuộc họ gừng (zingiberaceae) và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm

1 MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Việt Nam nước nằm vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, ẩm ướt quanh năm Đây điều kiện thuận lợi cho thảm thực vật phát triển phong phú đa dạng Trong đó, có nhiều lồi thực vật khơng có ý nghĩa hệ sinh thái, mơi trường, nơng lâm nghiệp mà cịn có đặc tính dược lý quí báu sử dụng mục đích khác phục vụ đời sống nhân dân ta Nhiều cơng trình khoa học chứng minh chất thơm hợp chất thiên nhiên có nhiều tính chất quý khả chống oxy hóa, kháng khuẩn, chống ung thư, v.v Với kết này, việc nghiên cứu ứng dụng chất thơm sản phẩm thiên nhiên cho thực phẩm, thực phẩm chức đầu tư quan tâm, trở thành xu hướng xã hội văn minh, đại Trong tài nguyên thực vật Việt Nam, gừng loại quen thuộc, xem nguồn nguyên liệu có giá trị để làm gia vị chế biến thực phẩm làm thuốc chữa bệnh Trong ngành thực vật hạt kín họ Gừng (Zingiberaceae) khơng phải họ lớn, có khoảng 50 chi, 1.300 lồi lại họ có số lượng lớn lồi có giá trị sử dụng nhiều lĩnh vực: y học, dược phẩm, công nghệ thực phẩm [159] Các loài họ Gừng phân bố chủ yếu vùng nhiệt đới, đặc biệt vùng Đông Nam Á, v.v Việt Nam nước nằm khu vực nhiệt đới gió mùa, có nguồn tài nguyên họ gừng đa dạng, biết 19 chi, 141 loài thứ [17] Trong số 19 chi, 144 loài thứ có khoảng 14 chi, 64 lồi khai thác sử dụng nhiều lĩnh vực từ phận khác (thân, rễ, hạt, hoa, quả) [17], [30], [9], [92], [73] Ở Việt Nam tác giả Nguyễn Quốc Bình nghiên cứu đầy đủ có tính hệ thống họ Gừng (2011), công bố Việt Nam có 19 chi với 144 lồi thứ Nhiều nghiên cứu thành phần hóa học chất thơm hoạt tính giới cơng bố lồi thuộc chi Amomum, Zingiber, Alpinia, Hedychium,v.v Tuy nhiên, Việt Nam công trình cơng bố hợp chất thơm ứng dụng từ họ khơng đáng kể Xuất phát từ thực tế nghiên cứu cấp thiết trên, lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu thu nhận tinh dầu nhựa dầu từ chi Gừng (Zingiber) thuộc họ Gừng (Zingiberaceae) ứng dụng công nghệ thực phẩm” Đối tƣợng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu luận án loài gừng thu hái khu vực Bắc Trung Bộ (từ Nghệ An đến Quảng Bình), Việt Nam: Lồi Zingiber cochinchinensis Gagnep; Loài Zingiber gramineum Noronha ex Blume; Loài Zingiber rufopilosum Gagnep.; Loài Zingiber zerumbet (L.) Smith; Loài Zingiber rubens Roxb.; Loài Zingiber collinsii Mood & Theilade; Loài Zingiber officinale Roscoe Mục tiêu nghiên cứu Xây dựng sở liệu thành phần hóa học giá trị sử dụng tinh dầu nhựa dầu gừng số loài thuộc chi gừng (Zingiber); Đưa quy trình cơng nghệ tối ưu thu nhận tinh dầu nhựa dầu từ gừng; đưa số giải pháp công nghệ định hướng sử dụng bán thành phẩm vào sản xuất số loại thực phẩm đề xuất giải pháp công nghệ sử dụng bã thải thành số sản phẩm hữu ích, góp phần bảo vệ mơi trường Nội dung nghiên cứu Nghiên cứu xác định chất lượng ngun liệu, tính chất hóa lý thành phần hóa học tinh dầu nhựa dầu từ củ loài gừng (Z cochinchinensis, Z gramineum, Z collinsii, Z rufopilosium, Z officinale, Z rubens, Z zerumbet) tự nhiên khu vực Bắc Trung Bộ (Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Bình), Việt Nam; Xây dựng quy trình thu nhận tinh dầu, nhựa dầu gừng, xác định hoạt tính sinh học tinh dầu nhựa dầu, công thức cấu tạo số hợp chất nhựa dầu từ củ gừng loài Z collinsii tự nhiên khu vực Bắc Trung Bộ, Việt Nam; Nghiên cứu quy trình cơng nghệ sử dụng tinh dầu, nhựa dầu gừng vào số sản phẩm thực phẩm; Đề xuất giải pháp cơng nghệ sử dụng phụ phẩm từ q trình thu nhận chất thơm (tinh dầu nhựa dầu) vào số lĩnh vực khác: sản xuất tinh bột làm giá thể trồng nấm Những đóng góp sở khoa học luận án Nghiên cứu cách có hệ thống khảo sát chất lượng nguyên liệu gừng tinh dầu gừng, nhựa dầu gừng loài gừng hoang dại khu vực Bắc Trung Bộ, Việt Nam; Tối ưu hóa quy trình cơng nghệ thu nhận tồn chất thơm từ củ gừng bao gồm thành phần tạo mùi (tinh dầu) thành phần tạo vị (nhựa dầu); Nghiên cứu khai thác gừng củ theo quy trình khép kín: thu nhận tinh dầu nhựa dầu từ củ gừng; ứng dụng hương liệu tinh dầu, nhựa dầu gừng sản phẩm công nghệ thực phẩm: rượu gừng, trà gừng; định hướng ứng dụng bã quy trình sản xuất tinh dầu nhựa dầu gừng để tách tinh bột từ bã gừng trồng nấm Ý nghĩa khoa học luận án 6.1 Ý nghĩa khoa học - Kết nghiên cứu chất lượng nguyên liệu, tính chất hóa lý, thành phần hóa học tinh dầu nhựa dầu loài gừng (Z cochinchinensis, Z collinsii, Z gramineum, Z rubens, Z zerumbet, Z rufopilosium, Z officinale) chi gừng (Zingiber) thuộc họ gừng (Zingiberaceae) đóng góp khoa học có độ tin cậy cao, góp phần làm phong phú thêm sở liệu chất lượng ngun liệu, tính chất hóa lý, thành phần hóa học tinh dầu gừng nhựa dầu gừng loài nghiên cứu - Đã xây dựng phương trình tối ưu quy trình chưng cất tinh dầu trích ly nhựa dầu, có biện pháp nâng cao lượng tinh dầu thu được, xác định khả chống oxy hóa kháng khuẩn tinh dầu nhựa dầu loài gừng Z collinsii Đã xác định số hợp chất có nhựa dầu gừng có ý nghĩa việc tạo vị cay nhựa dầu - Đã xác định tỷ lệ bổ sung hương liệu tinh dầu nhựa dầu vào số sản phẩm thực phẩm với mức độ yêu thích cao, tỷ lệ tạo bột hương liệu tinh dầu gừng β-cyclodextrin phù hợp 6.2 Ý nghĩa thực tiễn - Kết phân tích chất lượng nguyên liệu số loài gừng hoang dại khu vực Bắc Trung Bộ sở khoa học góp phần cho việc định hướng phát triển chọn giống gừng nhằm tạo sản phẩm hương liệu cho thị trường, đa dạng thị trường hương liệu, mang lại hương liệu từ gừng có giá trị kinh tế cao - Các kết nghiên cứu đề tài tài liệu tham khảo khoa học có giá trị việc tận dụng phụ phẩm quy trình sản xuất thực phẩm vào sản phẩm khác, góp phần tăng giá trị, tận dụng triệt để nguồn nguyên liệu bảo vệ môi trường Cấu trúc luận án Luận án bao gồm 150 trang với 50 bảng số liệu, 49 hình 17 sơ đồ với 167 tài liệu tham khảo Kết cấu luận án gồm: mở đầu (3 trang), tổng quan (28 trang), phương pháp thực nghiệm (27 trang), kết thảo luận (76 trang), kết luận (2 trang), danh mục cơng trình cơng bố (1 trang), tài liệu tham khảo (13 trang), phụ lục (46 trang) CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan chi gừng 1.1.1 Đặc điểm thực vật, phân bố, phân loại 1.1.1.1 Đặc điểm thực vật Bộ gừng (danh pháp khoa học Zingiberales) thực vật có hoa bao gồm nhiều lồi thực vật tương tự gừng, đậu khấu, nghệ, chuối hoàng tinh Trong hệ thống Cronquist năm 1981 chứa tám họ coi thuộc phân lớp gừng (Zingiberidae), phân lớp lại thuộc lớp thực vật mầm (Liliopsida) Phân lớp gừng chứa dứa (Bromeliales), bao gồm họ họ dứa (Bromeliaceae), họ mà APG II đưa vào hòa thảo (Poales) Họ gừng (Zingiberaceae) gồm thân thảo sống nhiều năm, mọc nơi đất ẩm, nơi sáng, tán rừng hay vách đá ẩm Một số loài mọc đất lẫn sỏi đá, bãi đất trống rừng thứ sinh, rừng thưa lên tới độ cao 3000 m so với mặt nước biển [10] Thân tạo thành bẹ ôm chặt lấy tạo thành thân giả, cao 1-3-4(-5) m hay mảnh, cao m ngắn hay khơng có bẹ rời đến gốc (Distichochlamys, Kaempferia, v.v…), thân giả khơng phân nhánh Rễ nhỏ, hình sợi, đơi đầu dễ phình to thành dạng củ (Curcuma, Kaempfria, Stahlianthus, v.v…), số loài, rễ thẳng, cứng, đâm sâu xuống đất, phần lộ mặt đất Thân rễ (thường gọi củ) to, nạc, nằm ngang mặt đất Thân rễ loại thuộc chi gừng phát triển nhanh Từ chồi giống ban đầu, chúng phân nhánh, đâm chồi, tăng sinh khối phát triển thành bụi lớn vài năm Cây thường có chứa mùi thơm, đơi mùi hắc số lồi chi gừng (Zingiber) Nhiều loài loại cảnh, gia vị, hay thuốc quan trọng Các thành viên quan trọng họ bao gồm gừng, nghệ, riềng, đậu khấu sa nhân Các thuộc họ gừng (Zingiberaceae) thảo sống lâu năm, có thân rễ lớn, thường phân nhánh, chứa nhiều chất dự trữ [14], [16] Lá gồm phần: bẹ lá, cuống lá, lưỡi phiến Hoa lưỡng tính, bầu hạ, đối xứng hai bên, có màu sắc, kích thước trung bình lớn Quả nang chẻ ơ, đơi mọng, nạc, thường hình cầu, bầu dục, đường kính từ 0,2 cm đến ÷ 3(4) cm [16] 1.1.1.2 Phân bố Nước ta có khí hậu nhiệt đới gió mùa, thảm thực vật đa dạng phong phú đặc biệt tinh dầu thuốc Đông Nam Á trung tâm phong phú đa dạng chi gừng Trong số loài gừng trồng lồi Z officinale trồng phổ biến Loài gừng Z officinale trồng rộng rãi từ lâu đời nước nhiệt đới châu Á Đến chưa thấy loài gừng mọc dại khu vực giới Một số giả thiết cho gừng có nguồn gốc Ấn Độ, từ đưa đến nước châu Âu, nước Đông Phi thương nhân Ả Rập Trong năm gần phát thêm lồi gừng có tên gừng mơi tím đốm (Z penisulare) Hiện gừng Z officinale đưa trồng hầu khắp nước vùng khí hậu nhiệt đới ẩm Ở Việt Nam gừng Z officinale trồng khắp địa phương từ Bắc vào Nam, đặc biệt tỉnh miền núi hải đảo [14], [17] 1.1.1.3 Phân loại Năm 1998, K Larsen cs tổng hợp chi loài họ Gừng giới [91] Bằng phương pháp phân tích AND kết hợp với phân tích đặc điểm truyền thống J Kress cs (2002), công bố đầy đủ họ gừng gồm 53 chi xếp phân họ là: Siphonochiloideae, Tamijoideae, Alpinioideae Zingiberoideae [87] Nghiên cứu đầy đủ có tính hệ thống họ Gừng Việt Nam có cơng trình nghiên cứu Nguyễn Quốc Bình (2011), tác giả cơng bố Việt Nam có 19 chi với 144 loài thứ [17] Trong 19 chi có 14 chi với 64 lồi sử dụng lĩnh vực làm thuốc, làm gia vị, làm cảnh cho tinh dầu [4] Bảng 1.1 Phân loại phân bố loài chi gừng Việt Nam TT Tên khoa học Tên Việt Nam Phân bố Z officinale Roscoe Gừng Phân bố rộng Z acuminatum Valeton Gừng nhọn Tây Nguyên, Trung Bộ Z cochinchinesis Gagn Gừng Nam Bộ Bà Rịa - Vũng Tàu Z eberhardtii Gagn Gừng Eberhardt Lâm Đồng Z gramineum Bl Gừng lúa, Ngải Trặc Biên Hòa Z monophyllum Gagn Gừng Ninh Bình Z pellitum Gagn Gừng bọc da Bà Rịa - Vũng Tàu Z purpureum Roscoe Gừng tía (gừng dại) Phân bố rộng Z rubens Roxb Gừng đỏ Lâm Đồng 10 Z rufopilosum Gagn Gừng lơng Ba Vì, Vĩnh Phúc 11 Z zerumbet (L.) J E Sm Gừng gió Phân bố rộng 12 Z penisulare I Theilade Gừng mơi tím đốm Sơ Pai, Kban, Gia Lai 13 Z collinsii Mood & Theilade Gừng colin Bắc Trung Bộ Trong ngành thực vật hạt kín họ Gừng (Zingiberaceae Lindl.) khơng phải họ lớn, có khoảng 50 chi, 1.300 lồi lại họ có số lượng lớn lồi có giá trị sử dụng nhiều lĩnh vực: y học, dược phẩm, công nghệ thực phẩm [146] Các loài họ Gừng phân bố chủ yếu vùng nhiệt đới, đặc biệt vùng Đông Nam Á, v.v Việt Nam nước nằm khu vực nhiệt đới gió mùa, có nguồn tài nguyên họ gừng đa dạng, biết 19 chi, 141 loài thứ [1] Trong số 19 chi, 144 loài thứ có khoảng 14 chi, 64 lồi khai thác sử dụng nhiều lĩnh vực từ phận khác (thân, rễ, hạt, hoa, quả) [1], [10], [14], [51] Do vậy, nghiên cứu họ Gừng (Zingiberaceae Lindl.) để có sở khoa học nhằm khai thác sử dụng bền vững nguồn tài nguyên thực vật mối quan tâm lớn nhà khoa học Trong số nhóm tài ngun thực vật nhóm cho tinh dầu chiếm vị trí quan trọng Đây nguồn nguyên liệu thiết yếu nhiều ngành công nghiệp mỹ phẩm, thực phẩm dược phẩm, v.v Ở Việt Nam họ gừng có khoảng 38/141 lồi có tinh dầu thuộc 11/19 chi Khu vực Bắc Trung Bộ đánh giá trung tâm đa dạng sinh học loài thuộc chi Gừng Việt Nam Chúng lồi thân thảo sống nhiều năm thích nghi nơi đất ẩm, nơi sáng, tán rừng hay vách đá ẩm, mọc đất lẫn sỏi đá, bãi đất trống tạo nên nguồn nguyên liệu dồi cho nghiên cứu, sản xuất ứng dụng thực phẩm, dược phẩm 1.1.2 Thành phần hóa học Mặc dù lồi khác chi có phần tương đồng hình thái, chúng khác tính chất dược lý thành phần hóa học [66] Nói chung thành phần hóa học củ gừng tùy thuộc vào loại giống, khí hậu đất đai, chế độ chăm bón thời điểm thu hoạch, v.v Gừng tươi thường chứa 80% ẩm, 2,3% protein, 0,9% chất béo, 1,2% chất khoáng, 2,4% chất xơ, 12,3% hợp chất carbohydrate thành phần vi lượng chất khoáng (sắt, calcium, phosphorus), vitamin (thiamine, riboflavin, niacin, acid ascorbic ), v.v Chất thơm chất có khả bay hơi, hay bay phần khơng khí Các chất thơm dạng đơn hay hỗn hợp chất, chất rắn hay chất lỏng khí Đến người ta xác định khoảng 7000 chất bay thực phẩm, chất chủ yếu thuộc nhóm chất aldehyde, ketone, acid hữu cơ, ester, v.v Chất thơm hỗn hợp nhiều thành phần alcohol hình thành chlorophoit, hay ester phản ứng ester hoá acid với alcohol chloroplast terpene alcohol đồng phân hố [12] Qua phân tích đại có tới 400 hoạt chất gừng Người ta chia làm loại Chất nhựa: Chiếm 10% gừng tươi, gồm khoảng 30 hoạt chất có chất gingerol shoagol có vị cay Gừng tươi nhiều gingerol phơi nước dần chuyển thành shoagol gừng khơ cay Tinh dầu: Chiếm 3% gừng khô, màu vàng sáng nhạt có mùi thơm đặc biệt gồm 200 chất mà thành phần chủ yếu α-camphene, β-phelandrene, phenol (cineol, citral, borneol, geraniol, linalol, zingiberol) Ngoài cịn có 3,7% lipid, tinh bột 5% nhựa dầu có chất cay zingerone, zingerol shogaol Chất khống: Vi lượng có k m (Zn), selenium (Se), cobalt (Co) Đa lượng có calcium (Ca), postasium (K), magnesium (Mg), sắt (Fe), phospho (P), manganese (Mn) Vitamin: Có B1, B2, B6, C Người ta vừa phát có chất men có gừng zingibain (có khoảng 2% gừng tươi) có tác dụng phân giải protein (proteolytic) tương tự chất papain (trong đu đủ) chất bromelain (trong dứa), g chất zingibain có khả làm mềm 10 kg thịt b Ngoài số hoạt chất có nhiều nghệ curcumin, ớt capsaicin, chanh limonene, hạt cà phê acid caffeic, hạt đậu lecithin có gừng Trong gừng gió có nhiều tinh dầu, dầu béo nhựa Tinh dầu có 13% monoterpene nhiều sesquiterpene, humulene chiếm 27%, monocylic sesquiterpene ketone, zerumbon 37,5% Các monoterpene gồm pinene, camphene, limonene, cineol campho Thành phần hóa học củ gừng tùy thuộc vào giống, môi trường sinh trưởng, điều kiện sinh dưỡng thời điểm thu hoạch, v.v Gừng tươi thường chứa hàm ẩm cao, thành phần dinh dưỡng (protein, chất béo, chất khoáng, chất xơ, hợp chất carbohydrate, chất khoáng, vitamin ) xác định có gừng Thành phần tạo hương gừng tinh dầu tạo vị nhựa dầu 1.2 Tinh dầu gừng nhựa dầu gừng 1.2.1 Tinh dầu gừng 1.2.1.1 Thành phần hóa học Gừng chứa ÷ 3% tinh dầu với thành phần chủ yếu hợp chất hydrocarbon sesquiterpeneic: β-zingiberene (35%), ar-curcumenene (17%), β-farnesene (10%) lượng nhỏ hợp chất alcohol monoterpeneic geraniol, linalol, borneol [8] Mùi thơm gừng phụ thuộc chủ yếu vào tinh dầu dễ bay nó, suất dao động từ ÷ 5% Hơn 50 thành phần tinh dầu đặc trưng chủ yếu monoterpeneoid [phellandrene, (+)-camphene, cineole, geraniol, curcumene, citral, terpineol, borneol] sesquiterpeneoid [-zingiberene (30÷70%), -sequiphellandrene (15 ÷ 20%), -bisabolene (10 ÷ 15%), (E-E)--farnesene, ar-curcumene, zingiberol] Một số thành phần tinh dầu chuyển đổi thành mùi xác định hợp chất làm khô [82] Hàm lượng thành phần tinh dầu khác lồi Zingiber khác nhau, theo yếu tố khác phương pháp chiết xuất, điều kiện địa lý phát triển, thời gian thu hoạch, v.v [93], [141], [147], [16] Kết cho thấy α-zingiberene hợp chất dồi tất tinh dầu nghiên cứu từ 17,4 đến 25,4%, arcurcumene (14,1-16,4%), β-bisabolene (9,9-12,5%) β-sesquiphellandrene (9,7 ÷ 13,4%) [158] Các kết phù hợp với kết thu từ tinh dầu thân khô, cho thấy thành phần α-zingiberene (29,5%) sesquiphellandrene (18,4%) [115] Một lần nữa, α-zingiberene báo cáo thành phần (28,62%) tìm thấy tinh dầu từ thân Z officinale, camphene (9,32%), ar-curcumene (9,09%) βphellandrene (7,97%) [137] Thành phần tinh dầu thay đổi khơng giống gừng khác nhau, mà theo phận nghiên cứu, Sivasothy et al [138], người cho thấy thành phần tinh dầu thu thân rễ Z officinale var Rubrum Theilade khác Trong thực tế, β-caryophyllene (31,7%) hợp chất tìm thấy lá, thân rễ chủ yếu chứa nhiều monoterpenoids, camphene (14,5%), geranial (14,3%) geranylacetate (13,7%) Tinh dầu gừng giàu βsesquiphellandrene (27,16%), caryophyllene (15,29%), α-zingiberene (13,97%), αfarnesene (10,52%) ar-curcumene (6,62%) cho thấy hoạt tính kháng khuẩn chống oxy hoá cao [64] Tinh dầu Z officinale giàu ar-curcumene (59%), β-myrcene (14%), 1,8cineol (8%), citral (7,5%) α-zingiberene (7,5%) có hiệu ứng kháng viêm [59] Tinh dầu gừng có chứa geranial (25,9%), α-zingiberene (9,5%), E, E -α-farnesene (7,6%), neral (7,4%) ar-curcumene (6,6%) thành phần kháng khuẩn kháng nấm, chất chống oxy hoá mạnh butylated hydroxyanisole [136] α-zingiberene, thành phần quan trọng tinh dầu gừng, tìm thấy số lượng thấp (1,64%) nghiên cứu thực Mesomo et al [104] Ngồi lồi gừng thơng thường (Z officinalis), nhiều loài khác chi nghiên cứu khắp giới [59] Thành phần hoá học lồi có nguồn gốc Thái Lan, Zingiber cassumunar Roxb, cho thấy hợp chất sabinen (36,71-53,50%), γ-terpinene (5.27-7.25%), terpinen-4-ol (21.85-29.96%) (E) -1- (3,4-dimetoxyphenyl) butadiene (0,95-16,16%) Hàm lượng tinh dầu dao động từ 1,26% đến 1,37% [147] Các kết phù hợp với kết gần tinh dầu thân Z cassumunar, thành phần chủ yếu terpinen-4-ol (40,5 ± 6,6%) sabinene (17,4 ± 1,4%) [53] Thành phần hóa học tinh dầu Z cassumunar từ Malysia cho thấy 6,9,9-tetrametyl-2,6,10cycloundecatrien-1-one (60,77%) α-caryophyllene (23,92%) [84] Gừng nâu (Zingiber corallinum Hance), Trung Quốc nghiên cứu tinh dầu thân có hợp chất sabinene (53,38%), α-terpinene (3,23%), γ-terpinene (2,16%), terpinen-4-ol (22,66%), β-sesquiphellandrene (1,41%) 1,4-bis (methoxy) riquinacene (9,64%) [165] Thành phần hoá học tinh dầu Zingiber zerumbet (L.) Sm var Darcyi thu cách thủy phân từ thân rễ cho thấy thành phần chủ yếu zerumbone (69,9%), αhumulene (12,9%), epoxit humulene II (2,5%), caryophyllene oxide (1,1%) camphene (1,9%) [124] Zingiber nimmonii (J Graham) Dalzell loài đặc hữu Tây Nam Ấn Độ Các thành phần tinh dầu thân rễ có thành phần myrcene (5,1%), βcaryophyllene (26,9%), α-humulene (19,6%) α-cadinol (5,2%) [69] Những kết phù hợp với Sabulal et al [128] cho thấy tinh dầu Z nimmonii nguồn tự nhiên phong phú giàu caryophyllene Zingiber moran loại gừng địa phương đặc hữu cho vùng Đông Bắc Ấn Độ, giàu camphene, citral, linalool [59] Zingiber wrayi var Halabala C.K Lim, loài gừng địa phương từ rừng Bala tỉnh Narathiwat (Thái Lan), điều tra thành phần tinh dầu có bốn hợp chất bao gồm trans-anethole (96,5%), estragol, camphor m-phenylphenol [52] Ở Việt Nam từ lồi Gừng (Z officinale) có cơng trình điển hình như: Nguyễn Xn Dũng cộng sự, 2005 cơng bố với thành phần camphene (11,7%), βphelandrene (11,4%) geranyl acetate (23,4%) [23] Đỗ Đình Rãng cộng cơng bố lồi Hưng Yên, từ rễ zingiberene (10,1%), camphene (9,3%), 1,8-cineol (8,1%); từ chủ yếu β-cariophyllene (28,7%), geraniol (14,4%) caryophyllene oxide (10,9%) [3] Gần đây, nghiên cứu tách chiết phân tích thiết bị GC, GC/MS loài Z rubens Z zerumbet Nghệ An Hà Tĩnh, kết cho thấy, tinh dầu chủ yếu hợp chất (Z)-citral (30,1%), camphene (9,7%), β-phellandrene (7,5%), 1,8cineole (7,0%) zingiberene (5,3%) Nghiên cứu thành phần hóa học tinh dầu lồi Gừng tía (Z montanum) Indonesia, Taroeno cs (1991) công bố, mẫu với thành phần chủ yếu terpinene-4-ol (10,2%), sabinene (10,1%), trans-1-(3,4-dimethoxyphenyl) butadiene (9,8%), trans-1-(3,4-dimethoxyphenyl) but-1-ene (7,4%); mẫu trans-1-(3,4dimethoxyphenyl) butadiene (8,7%), sabinene (8,1%), terpinene-4-ol (7,8%) Ở Bangladesh, Mohammad N I B cs (2008), cho thấy thành phần chủ yếu từ sabinene (15,0%), β-pinene (14,3%), caryophyllene oxide (13,9%) caryophyllene (9,5%) Từ rễ 1,4-bis (methoxy) (26,5%), (Z)-ocimene (22,0%) terpinene-4-ol (18,5%) [106] Ở Thái Lan với thành phần sabinene, terpinene-4-ol (E)-1(3, 4-dimethylphenyl) butadiene, thử hoạt tính sinh học cho thấy, tinh dầu có khả kháng khuẩn mạnh [130] Khi nghiên cứu in vitro gây độc tế bào sử dụng dòng tế bào HeLa, Archana Das cộng (2013) cho thấy, hợp chất camphene, citral linalool có khả gây độc tế bào [58] Trong tinh dầu rễ loài Z zerumbet Ấn Độ với hợp chất xác định zerumbone (69,9%) α-humulene (12,9%), humulene epoxide II (2,5%), caryophyllene oxide (1,1%) camphene (1,9%) [124] 1.2.1.2 Công dụng tinh dầu Tinh dầu Zingiber sử dụng để bảo quản thực phẩm khác chống lại oxy hóa tự nhiên hư hỏng vi khuẩn tính chất chống oxy hóa chống vi khuẩn [47], [64], [136] Nhiều nghiên cứu invitro cho thấy khả kháng khuẩn dịch chiết từ loài Zingiber vi khuẩn Gram dương (Bacillus cereus, Staphylococcus aureus) vi khuẩn Gram âm (Escherichia coli, Salmonella typhi, Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella pneumonia) [88] Các kết cho thấy tinh dầu loài Zingiber sử dụng điều trị nhiều bệnh vi khuẩn nấm bảo quản thực phẩm chất bảo quản tự nhiên [47], [66] 10 Theo nghiên cứu màu tinh dầu Z officinale thay đổi từ màu vàng nhạt đến hổ phách nhạt hiệu suất thu từ 1,5% đến 3% [61] Các nghiên cứu khác ghi nhận hoạt tính sinh học chúng kháng sinh, chất chống oxy hoá, độc tố tế bào, thuốc trừ sâu [43], [123], tác dụng chống viêm [113] đặc tính bảo quản thực phẩm [150] Các tính chất thành phần hố học tinh dầu Z officinale, chủ yếu monoterpene sesquiterpene hydrocarbon [123] Gừng có chứa khoảng 4% lượng dầu dễ bay hơi, mùi thơm gừng chứa thành phần zingiberene bisabolene, có vị cay nồng riêng Nhờ đặc tính quý giá nên tinh dầu gừng sử dụng phòng trị bệnh chăm sóc sắc đẹp cơng hiệu Chất cay gừng tiếp xúc với niêm mạc không gây phồng rộp [32], [33] Thành phần hóa học tinh dầu gừng đa dạng Tùy thuộc vào phận, vùng địa lý mà có thành phần khác có tính chất, cơng dụng khác 1.2.2 Nhựa dầu gừng Nhựa dầu (Oleoresin) sản phẩm thu cách trích ly nguyên liệu thực vật với dung môi hữu dễ bay hơi, sau tách dung môi, tinh chế thu sản phẩm nhựa dầu Nhựa dầu hỗn hợp bao gồm hợp chất dễ bay có mùi thơm chất không bay mang vị định, chất màu, sáp, số khoáng vi lượng Thành phần hóa học nhựa dầu gừng Nhựa dầu gừng gồm có 15 ÷ 20% hợp chất bay hơi, 20 30% hợp chất cay Các hợp chất phong phú α-zingiberene, chất tạo hương vị đặc biệt hương thơm, geranial, ar-curcumene, β-bisabolene, β-sesquiphellandrene neral [110], [136], [158] Các thành phần cay khác tìm thấy số lượng thấp shogaol [93] Ngoài cịn có chất màu, resin số nhóm chất khác Người ta tìm thấy khoảng 100 chất có nhựa dầu gừng [39], [54], [68], [126] Các hợp chất dễ bay hơi: Nhiều tài liệu xác nhận hợp chất dễ bay có sản phẩm nhựa dầu gừng vùng khác giới, tựu chung lại thành phần sau: zingiberene, zingiberol, d-β-phellandrene, n-decylaldehyde, n-nonyl-aldehyde, dcamphene, d-borneol, ar-curcumene, v.v [81], [116] Zingiberene Zingiberol d-β-Phelandrene 32 Phụ lục 6: Ảnh mẫu SEM bột hƣơng liệu tinh dầu gừng với β-cyclodextrin kích thƣớc khác Hình 6.1 Ảnh SEM mẫu kích thước 1µm Hình 6.2 Ảnh SEM mẫu kích thước 2µm Hình 6.3 Ảnh SEM mẫu kích thước 5µm Hình 6.4 Ảnh SEM mẫu kích thước 10 µm Hình 6.5 Ảnh SEM mẫu kích thước 20 µm 33 Phụ lục 7: Phân tích ANOVA rƣợu gừng Bảng phân tích ANOVA xác định lượng bột hương liệu tinh dầu bổ sung vào rượu Mùi Màu sắc Vị Ngoại hình Tổng bình phương 6,427 83,467 89,893 19,400 93,433 112,833 8,467 89,533 98,000 17,507 108,233 125,740 df 145 149 145 149 145 149 145 149 Giá trị trung bình 1,607 0,576 F Mức ý nghĩa 2,791 0,029 4,850 0,644 7,527 0,001 2,117 0,617 3,428 0,010 4,377 0,746 5,863 0,001 ONEWAY Mui Mausac Vi Ngoaihinh BY Mau /MISSING ANALYSIS Oneway Notes Output Created 08-FEB-2018 01:54:12 Comments Data Input C:\Users\Lenovo\Documents\Untitled1ruougun g.sav Active Dataset DataSet1 Filter Weight Split File N of Rows in Working Data 161 File Definition of Missing Missing Value Handling User-defined missing values are treated as missing Statistics for each analysis are based on cases Cases Used with no missing data for any variable in the analysis ONEWAY Mui Mausac Vi Ngoaihinh BY Mau Syntax Resources /MISSING ANALYSIS Processor Time 00:00:00.02 Elapsed Time 00:00:00.01 [DataSet1] C:\Users\Lenovo\Documents\Untitled1ruougung.sav 34 ANOVA Sum of Squares Between Groups Mui Mausac 1.607 Within Groups 83.467 145 576 Total 89.893 149 Between Groups 19.400 4.850 Within Groups 93.433 145 644 112.833 149 8.467 2.117 Within Groups 89.533 145 617 Total 98.000 149 Between Groups 17.507 4.377 Within Groups 108.233 145 746 Total 125.740 149 Between Groups Ngoaihinh Mean Square 6.427 Total Vi df F Sig 2.791 029 7.527 000 3.428 010 5.863 000 GET FILE='C:\Users\Lenovo\Documents\Untitledtragung.sav' DATASET NAME DataSet2 WINDOW=FRONT ONEWAY Mausac Mui Vi BY Mau /MISSING ANALYSIS /POSTHOC=LSD ALPHA(0.05) Oneway Notes Output Created 08-FEB-2018 02:34:53 Comments Data Input C:\Users\Lenovo\Documents\Untitledtragung sav Active Dataset DataSet2 Filter Weight Split File N of Rows in Working Data 70 File Definition of Missing Missing Value Handling User-defined missing values are treated as missing Statistics for each analysis are based on Cases Used cases with no missing data for any variable in the analysis ONEWAY Mausac Mui Vi BY Mau Syntax /MISSING ANALYSIS /POSTHOC=LSD ALPHA(0.05) Resources Processor Time 00:00:00.02 35 Elapsed Time 00:00:00.02 [DataSet2] C:\Users\Lenovo\Documents\Untitledtragung.sav ANOVA Sum of Squares Between Groups Mausac Mui Vi df Mean Square 1.886 314 Within Groups 51.900 63 824 Total 53.786 69 Between Groups 14.686 2.448 Within Groups 43.100 63 684 Total 57.786 69 Between Groups 13.486 2.248 Within Groups 59.500 63 944 Total 72.986 69 F Sig .382 888 3.578 004 2.380 039 Post Hoc Tests Multiple Comparisons LSD Dependent Variable (I) Mau Mau1 Mausac Mau2 Mau3 (J) Mau Mean Difference Std (I-J) Error Sig 95% Confidence Interval Lower Bound Mau2 10000 40591 806 -.7111 Mau3 -.20000 40591 624 -1.0111 Mau4 -.30000 40591 463 -1.1111 Mau5 00000 40591 1.000 -.8111 Mau6 10000 40591 806 -.7111 Mau7 20000 40591 624 -.6111 Mau1 -.10000 40591 806 -.9111 Mau3 -.30000 40591 463 -1.1111 Mau4 -.40000 40591 328 -1.2111 Mau5 -.10000 40591 806 -.9111 Mau6 00000 40591 1.000 -.8111 Mau7 10000 40591 806 -.7111 Mau1 20000 40591 624 -.6111 Mau2 30000 40591 463 -.5111 Mau4 -.10000 40591 806 -.9111 Mau5 20000 40591 624 -.6111 Mau6 30000 40591 463 -.5111 Mau7 40000 40591 328 -.4111 36 Mau4 Mau5 Mau6 Mau1 30000 40591 463 -.5111 Mau2 40000 40591 328 -.4111 Mau3 10000 40591 806 -.7111 Mau5 30000 40591 463 -.5111 Mau6 40000 40591 328 -.4111 Mau7 50000 40591 223 -.3111 Mau1 00000 40591 1.000 -.8111 Mau2 10000 40591 806 -.7111 Mau3 -.20000 40591 624 -1.0111 Mau4 -.30000 40591 463 -1.1111 Mau6 10000 40591 806 -.7111 Mau7 20000 40591 624 -.6111 Mau1 -.10000 40591 806 -.9111 Mau2 00000 40591 1.000 -.8111 Mau3 -.30000 40591 463 -1.1111 Multiple Comparisons LSD Dependent Variable (I) Mau (J) Mau 95% Confidence Interval Upper Bound Mau1 Mausac Mau2 Mau3 Mau4 Mau2 9111 Mau3 6111 Mau4 5111 Mau5 8111 Mau6 9111 Mau7 1.0111 Mau1 7111 Mau3 5111 Mau4 4111 Mau5 7111 Mau6 8111 Mau7 9111 Mau1 1.0111 Mau2 1.1111 Mau4 7111 Mau5 1.0111 Mau6 1.1111 Mau7 1.2111 Mau1 1.1111 37 Mau5 Mau6 Mau2 1.2111 Mau3 9111 Mau5 1.1111 Mau6 1.2111 Mau7 1.3111 Mau1 8111 Mau2 9111 Mau3 6111 Mau4 5111 Mau6 9111 Mau7 1.0111 Mau1 7111 Mau2 8111 Mau3 5111 Multiple Comparisons LSD Dependent Variable (I) Mau (J) Mau Mean Difference Std Error Sig (I-J) 95% Confidence Interval Lower Bound Mausac Mau6 Mau7 Mau1 Mui Mau2 Mau4 -.40000 40591 328 -1.2111 Mau5 -.10000 40591 806 -.9111 Mau7 10000 40591 806 -.7111 Mau1 -.20000 40591 624 -1.0111 Mau2 -.10000 40591 806 -.9111 Mau3 -.40000 40591 328 -1.2111 Mau4 -.50000 40591 223 -1.3111 Mau5 -.20000 40591 624 -1.0111 Mau6 -.10000 40591 806 -.9111 Mau2 70000 36990 063 -.0392 Mau3 70000 36990 063 -.0392 Mau4 10000 36990 788 -.6392 Mau5 80000 36990 034 0608 Mau6 1.20000 36990 002 4608 Mau7 1.30000 36990 001 5608 Mau1 -.70000 36990 063 -1.4392 Mau3 00000 36990 1.000 -.7392 Mau4 -.60000 36990 110 -1.3392 38 Mau3 Mau4 Mau5 10000 36990 788 -.6392 Mau6 50000 36990 181 -.2392 Mau7 60000 36990 110 -.1392 Mau1 -.70000 36990 063 -1.4392 Mau2 00000 36990 1.000 -.7392 Mau4 -.60000 36990 110 -1.3392 Mau5 10000 36990 788 -.6392 Mau6 50000 36990 181 -.2392 Mau7 60000 36990 110 -.1392 Mau1 -.10000 36990 788 -.8392 Mau2 60000 36990 110 -.1392 Mau3 60000 36990 110 -.1392 Mau5 70000 36990 063 -.0392 Mau6 1.10000 36990 004 3608 Mau7 1.20000 36990 002 4608 Multiple Comparisons LSD Dependent Variable (I) Mau (J) Mau 95% Confidence Interval Upper Bound Mausac Mau6 Mau7 Mau1 Mui Mau2 Mau4 4111 Mau5 7111 Mau7 9111 Mau1 6111 Mau2 7111 Mau3 4111 Mau4 3111 Mau5 6111 Mau6 7111 Mau2 1.4392 Mau3 1.4392 Mau4 8392 Mau5 1.5392 Mau6 1.9392 Mau7 2.0392 Mau1 0392 Mau3 7392 Mau4 1392 Mau5 8392 Mau6 1.2392 Mau7 1.3392 39 Mau3 Mau4 Mau1 0392 Mau2 7392 Mau4 1392 Mau5 8392 Mau6 1.2392 Mau7 1.3392 Mau1 6392 Mau2 1.3392 Mau3 1.3392 Mau5 1.4392 Mau6 1.8392 Mau7 1.9392 Multiple Comparisons LSD Dependent Variable (I) Mau (J) Mau Mean Difference Std Error Sig (I-J) 95% Confidence Interval Lower Bound Mui Mau5 Mau6 Mau7 Vi Mau1 Mau1 -.80000 36990 034 -1.5392 Mau2 -.10000 36990 788 -.8392 Mau3 -.10000 36990 788 -.8392 Mau4 -.70000 36990 063 -1.4392 Mau6 40000 36990 284 -.3392 Mau7 50000 36990 181 -.2392 Mau1 -1.20000 36990 002 -1.9392 Mau2 -.50000 36990 181 -1.2392 Mau3 -.50000 36990 181 -1.2392 Mau4 -1.10000 36990 004 -1.8392 Mau5 -.40000 36990 284 -1.1392 Mau7 10000 36990 788 -.6392 Mau1 -1.30000 36990 001 -2.0392 Mau2 -.60000 36990 110 -1.3392 Mau3 -.60000 36990 110 -1.3392 Mau4 -1.20000 36990 002 -1.9392 Mau5 -.50000 36990 181 -1.2392 Mau6 -.10000 36990 788 -.8392 Mau2 -.90000 43461 042 -1.7685 Mau3 -1.10000 43461 014 -1.9685 40 Mau2 Mau3 Mau4 00000 43461 1.000 -.8685 Mau5 -.10000 43461 819 -.9685 Mau6 00000 43461 1.000 -.8685 Mau7 -.10000 43461 819 -.9685 Mau1 90000 43461 042 0315 Mau3 -.20000 43461 647 -1.0685 Mau4 90000 43461 042 0315 Mau5 80000 43461 070 -.0685 Mau6 90000 43461 042 0315 Mau7 80000 43461 070 -.0685 Mau1 1.10000 43461 014 2315 Mau2 20000 43461 647 -.6685 Mau4 1.10000 43461 014 2315 Multiple Comparisons LSD Dependent Variable (I) Mau (J) Mau 95% Confidence Interval Upper Bound Mui Mau5 Mau6 Mau7 Vi Mau1 Mau1 -.0608 Mau2 6392 Mau3 6392 Mau4 0392 Mau6 1.1392 Mau7 1.2392 Mau1 -.4608 Mau2 2392 Mau3 2392 Mau4 -.3608 Mau5 3392 Mau7 8392 Mau1 -.5608 Mau2 1392 Mau3 1392 Mau4 -.4608 Mau5 2392 Mau6 6392 Mau2 -.0315 Mau3 -.2315 Mau4 8685 Mau5 7685 Mau6 8685 41 Mau2 Mau3 Mau7 7685 Mau1 1.7685 Mau3 6685 Mau4 1.7685 Mau5 1.6685 Mau6 1.7685 Mau7 1.6685 Mau1 1.9685 Mau2 1.0685 Mau4 1.9685 Multiple Comparisons LSD Dependent Variable (I) Mau (J) Mau Mean Difference Std Error Sig (I-J) 95% Confidence Interval Lower Bound Vi Mau3 Mau4 Mau5 Mau6 Mau5 1.00000 43461 025 1315 Mau6 1.10000 43461 014 2315 Mau7 1.00000 43461 025 1315 Mau1 00000 43461 1.000 -.8685 Mau2 -.90000 43461 042 -1.7685 Mau3 -1.10000 43461 014 -1.9685 Mau5 -.10000 43461 819 -.9685 Mau6 00000 43461 1.000 -.8685 Mau7 -.10000 43461 819 -.9685 Mau1 10000 43461 819 -.7685 Mau2 -.80000 43461 070 -1.6685 Mau3 -1.00000 43461 025 -1.8685 Mau4 10000 43461 819 -.7685 Mau6 10000 43461 819 -.7685 Mau7 00000 43461 1.000 -.8685 Mau1 00000 43461 1.000 -.8685 Mau2 -.90000 43461 042 -1.7685 Mau3 -1.10000 43461 014 -1.9685 Mau4 00000 43461 1.000 -.8685 Mau5 -.10000 43461 819 -.9685 Mau7 -.10000 43461 819 -.9685 42 Mau7 Mau1 10000 43461 819 -.7685 Mau2 -.80000 43461 070 -1.6685 Mau3 -1.00000 43461 025 -1.8685 Mau4 10000 43461 819 -.7685 Mau5 00000 43461 1.000 -.8685 Mau6 10000 43461 819 -.7685 Multiple Comparisons LSD Dependent Variable (I) Mau (J) Mau 95% Confidence Interval Upper Bound Vi Mau3 Mau4 Mau5 Mau6 Mau7 Mau5 1.8685 Mau6 1.9685 Mau7 1.8685 Mau1 8685 Mau2 -.0315 Mau3 -.2315 Mau5 7685 Mau6 8685 Mau7 7685 Mau1 9685 Mau2 0685 Mau3 -.1315 Mau4 9685 Mau6 9685 Mau7 8685 Mau1 8685 Mau2 -.0315 Mau3 -.2315 Mau4 8685 Mau5 7685 Mau7 7685 Mau1 9685 Mau2 0685 Mau3 -.1315 43 Mau4 9685 Mau5 8685 Mau6 9685 * The mean difference is significant at the 0.05 level DATASET CLOSE DataSet2 Phụ lục 8: Phân tích ANOVA chè đen nhựa dầu gừng Bảng phân tích ANOVA xác định lượng lượng nhựa dầu bổ sung vào chè đen Màu sắc Mùi Vị Tổng bình phương 1,886 51,900 53,786 14,686 43,100 57,786 13,486 59,500 72,986 df 63 69 63 69 63 69 Giá trị trung bình 0,314 0,824 F Mức ý nghĩa 0,382 0,888 2,448 0,684 3,578 0,004 2,248 0,944 2,380 0,39 ONEWAY Mausac Mui Vi BY Mau /MISSING ANALYSIS /POSTHOC=SNK ALPHA(0.05) Oneway Notes Output Created 15-DEC-2017 16:34:39 Comments Data Input C:\Users\Lenovo\Documents\Untitledtragung.sa v Active Dataset DataSet1 Filter Weight Split File N of Rows in Working Data 70 File Definition of Missing Missing Value Handling User-defined missing values are treated as missing Statistics for each analysis are based on cases Cases Used with no missing data for any variable in the analysis ONEWAY Mausac Mui Vi BY Mau Syntax /MISSING ANALYSIS /POSTHOC=SNK ALPHA(0.05) 44 Resources Processor Time 00:00:00.00 Elapsed Time 00:00:00.02 [DataSet1] C:\Users\Lenovo\Documents\Untitledtragung.sav ANOVA Sum of Squares Between Groups Mausac Mui Vi df 1.886 314 Within Groups 51.900 63 824 Total 53.786 69 Between Groups 14.686 2.448 Within Groups 43.100 63 684 Total 57.786 69 Between Groups 13.486 2.248 Within Groups 59.500 63 944 Total 72.986 69 Post Hoc Tests Homogeneous Subsets Mausac Student-Newman-Keuls Mau N Subset for alpha = 0.05 Mau7 10 4.0000 Mau2 10 4.1000 Mau6 10 4.1000 Mau1 10 4.2000 Mau5 10 4.2000 Mau3 10 4.4000 Mau4 10 4.5000 Sig Mean Square 879 Means for groups in homogeneous subsets are displayed a Uses Harmonic Mean Sample Size = 10.000 F Sig .382 888 3.578 004 2.380 039 45 Mui Student-Newman-Keuls Mau N Subset for alpha = 0.05 Mau7 10 2.6000 Mau6 10 2.7000 Mau5 10 3.1000 3.1000 Mau2 10 3.2000 3.2000 Mau3 10 3.2000 3.2000 Mau4 10 3.8000 Mau1 10 3.9000 Sig .489 207 Means for groups in homogeneous subsets are displayed a Uses Harmonic Mean Sample Size = 10.000 Vi Student-Newman-Keuls Mau N Subset for alpha = 0.05 Mau1 10 2.7000 Mau4 10 2.7000 Mau6 10 2.7000 Mau5 10 2.8000 Mau7 10 2.8000 Mau2 10 3.6000 Mau3 10 3.8000 Sig Means for groups in homogeneous subsets are displayed a Uses Harmonic Mean Sample Size = 10.000 .166 46 Phụ lục Đồ thị so sánh điểm trung bình mức độ ƣa thích Hình 8.1 Điểm trung bình mức độ ưa thích tính chất cảm quan chè Hình 8.2 Điểm trung bình mức độ ưa thích mẫu rượu ... Nam; Nghiên cứu quy trình cơng nghệ sử dụng tinh dầu, nhựa dầu gừng vào số sản phẩm thực phẩm; Đề xuất giải pháp công nghệ sử dụng phụ phẩm từ trình thu nhận chất thơm (tinh dầu nhựa dầu) vào... củ gừng; ứng dụng hương liệu tinh dầu, nhựa dầu gừng sản phẩm công nghệ thực phẩm: rượu gừng, trà gừng; định hướng ứng dụng bã quy trình sản xuất tinh dầu nhựa dầu gừng để tách tinh bột từ bã gừng. .. tiêu nghiên cứu Xây dựng sở liệu thành phần hóa học giá trị sử dụng tinh dầu nhựa dầu gừng số loài thu? ??c chi gừng (Zingiber); Đưa quy trình cơng nghệ tối ưu thu nhận tinh dầu nhựa dầu từ gừng;