399 TRÍCH LY TINH DẦU GỪNG VÀ ỨNG DỤNG TRONG THỰC PHẨM Nguyễn Thị Thanh Quyên, Bùi Thị Tuyết Nhung, Võ Ngọc Lan Trinh Viện Khoa học Ứng dụng HUTECH, Trường Đại học Công nghệ TP Hồ Chí Minh GVHD ThS Ng[.]
TRÍCH LY TINH DẦU GỪNG VÀ ỨNG DỤNG TRONG THỰC PHẨM Nguyễn Thị Thanh Quyên, Bùi Thị Tuyết Nhung, Võ Ngọc Lan Trinh Viện Khoa học Ứng dụng HUTECH, Trường Đại học Cơng nghệ TP Hồ Chí Minh GVHD: ThS Nguyễn Thị Thơ TÓM TẮT Hiện nay, gừng (Zingiber officinale Roscoe) trồng phổ biến giới, mang lại giá trị kinh tế cao Gừng sử dụng rộng rãi chế biến thực phẩm dược phẩm Tinh dầu gừng với khả kháng khuẩn, chống ôxy hoá nhiều chức sinh học khác ứng dụng nhiều vào thực phẩm với mong muốn bảo quản thực phẩm giúp hạn chế phát triển vi sinh vật, kéo dài thời gian bảo quản thực phẩm Hiệu trích ly tinh dầu gừng phụ thuộc nhiều vào yếu tố nguyên liệu, thiết bị điều kiện trích ly Đã có nhiều nghiên cứu phương pháp trích ly tinh dầu gừng cơng bố, trích ly phương pháp CO2 siêu tới hạn cho hiệu suất chất lượng tinh dầu tối ưu Bài tổng quan nhằm mục đ ch tổng quan việc trích ly tinh dầu gừng ứng dụng bảo quản thực phẩm Từ khóa: CO2 tới hạn, kháng ơxy hóa, kháng khuẩn, kháng viêm, tinh dầu gừng GIỚI THIỆU Gừng (tên khoa học: Zingiber officinale Roscoe thuộc giới Plantae, ngành Magnoliophyta, lớp Liliopsida, Zingiberales, họ Zingiberaceae, chi Zingiber, loài Zingiber officinale) lồi thực vật có vị cay nồng chứa khoảng 2-3% hàm lượng tinh dầu thường dùng làm gia vị, thuốc trồng từ lâu đời [9] Tinh dầu gừng trích ly từ củ gừng tươi, nguyên liệu lấy trực tiếp từ vườn, củ gừng già có màu vàng nhiều rễ, củ gừng tươi 6-7 tháng tuổi, không dập nát hay hư hỏng [3] Gừng loài dược liệu sử dụng phổ biến để điều trị bệnh viêm thấp khớp, bong gân, viêm họng, đau bụng, khó tiêu, nơn mửa, tăng huyết áp, sốt, (Ali et al., 2008) 6 Trên giới có nhiều nghiên cứu thành phần hóa học củ gừng, có hợp chất 6gingerol (Nguyễn Thị Hà Duyên, 2011), nghiên cứu cơng bố có hoạt tính sinh học đáng q như: kháng ơxy hóa, kháng viêm, chống buồn nơn, bật hoạt tính gây độc tế bào ung thư, đặc biệt với tế bào ung thư ruột (Jeong CH et al., 2009), mô vú (Lee H et al., 2008) 5 TRÍCH LY TINH DẦU GỪNG Tinh dầu nói chung tinh dầu gừng nói riêng chiết xuất từ nhiều nguyên liệu thực vật số phương pháp phổ biến, gồm phương pháp chưng cất với nước, phương pháp trích ly, phương pháp ngâm, phương pháp hấp thụ, phương pháp siêu tới hạn CO2,… Trong số 399 phương pháp trên, phương pháp carbon dioxide (CO2) lỏng siêu tới hạn phương pháp tiên tiến, thân thiện với môi trường đồng thời tạo sản phẩm có giá trị cao cơng nghiệp thực phẩm dược phẩm [6] Bảng 1: Ưu nhược điểm phương pháp trích ly [1] Phương pháp CO2 siêu tới hạn Phương pháp chưng cất nước Có chọn lọc hồ tan, khơng hồ tan kim loại dễ điều chỉnh chất có khả hồ tan tốt, chất tan hữu thể rắn lỏng, đồng thời hoà tan lẫn chất thơm dễ ay thơng số trạng thái để lựa chọn dung mơi khác Tuy nhiên, khó hịa tan chất phân cực mạnh hợp chất ion Dung môi có chọn lọc lớn nhóm chất khác Khả kiểm sốt độ hồ tan Dễ dàng kiểm sốt thơng qua áp suất nhiệt độ Khó kiểm sốt Khả ảo tồn hoạt chất bền Đa số hoạt chất bảo tồn toàn vẹn kể enzyme Đa số chất bền với nhiệt, dễ phân huỷ khó bảo tồn sản phẩm Sản xuất quy mô lớn Dễ dạng áp dụng tự động hố Tùy phương pháp Tính kinh tế Giá dung môi rẻ, nguồn cung dồi dào; Tiết kiệm tài nguyên – lượng Tiêu hao nước dung môi nhiều q trình sản xuất, số dung mơi giá thành cao Tính an tồn, thân thiện mơi trường Không độc, không cháy nổ Gây độc, dễ ay hơi, dễ cháy nổ, gây ô nhiễm Ảnh hưởng tới sản phẩm Ít ảnh hưởng đến sản phẩm Ảnh hưởng nhiều đến cảm quang, cấu trúc thành phần sản phẩm Ưu điểm dung môi Trơ hầu hết điều kiện, khơng ăn mịn thiết bị, khơng phản ứng cảm quang, tốc độ khuếch tán phản ứng lớn; Vô trùng ngăn ngừa phát triển vi sinh vật; Không tồn dư, không ảnh hưởng màu, gây mùi cho sản phẩm Dễ dàng phản ứng với chất sản phẩm; Khó loại khỏi sản phẩm Yêu cầu thiết bị Thiết bị chuyên dụng, đắt tiền; cần nghiên cứu tối ưu hoá điều kiện chiết mẫu Thường không yêu cầu cao thiết bị Đa số có quy trình chuẩn Tiêu chí Lượng chất tan tính chọn lọc 400 Theo nghiên cứu Wang Hong-Wu, củ gừng tháng tuổi thu hoạch, lưu trữ ngày chưng cất có hỗ trợ vi sóng với công suất 300 W thời gian 16 hay 80 phút thu dịch trích tinh dầu gừng nhận có hiệu suất chất lượng tối ưu Mặc dù, dầu chưng cất có hỗ trợ vi sóng gia nhiệt nhanh, tiết kiệm thời gian hiệu suất trích ly kém, cụ thể hiệu suất trình chưng cất tinh dầu 0,43432% so với chưng cất có hỗ trợ vi sóng 0,2874% [10] Phương pháp ‚lơi nước‛ cho thấy phương pháp lấy triệt để tinh dầu nguyên liệu lại hạn chế khó áp dụng có tinh dầu thuộc thành phần khó bay nhựa sáp tinh dầu có thành phần hóa học không bền nhiệt độ cao Khi áp dụng phương pháp ‚CO2 lỏng siêu tới hạn‛ hạn chế khắc phục, thành phần không bền chiết xuất với phân hủy thấp, thời gian chiết xuất nhanh, điều chỉnh nhiệt độ áp suất để trích ly thành phần hóa học khác theo ý muốn [4] Việc trích ly tinh dầu gừng sử dụng phương pháp CO2 siêu tới hạn có nhiều thành tựu vượt trội hàm lượng chất lượng tinh dầu thu so với sử dụng phương pháp chưng cất phổ thông Kết cho thấy sử dụng phương pháp CO2 siêu tới hạn điều kiện 293.15K, áp suất 10MPa, chiết thời gian 180 phút hàm lượng chất có tinh dầu gừng chiết tương đối cao Đặc biệt Alpha – Zingiberene Beta – Sesquiphellandrene với giá trị tương ứng 18.18 11.00 (g/100g) hẳn hàm lượng chiết từ phương pháp chưng cất có 1.64 0.74 (g/100g) Từ nghiên cứu tổng hợp chứng minh việc trích ly sử dụng CO2 siêu tới hạn khác biệt hàm lượng chất lượng hợp chất cần chiết xuất [4] HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA TINH DẦU GỪNG 3.1 Hoạt tính kháng ơxy hóa Trong nghiên cứu gần Zia-ur-Rehman cộng sự, hoạt tính chống ơxy hóa dịch trích dichloromethane từ củ gừng sản phẩm dầu hướng dương tinh luyện đánh giá sau tháng bảo quản 25 oC 45 oC Kết cho thấy sau tháng bảo quản 45 oC, hai mẫu dầu có bổ sung dịch trích dichloromethane nồng độ 1600 2400 ppm có hàm lượng axit béo tự FFA (lần lượt 0.083 0.080%) số peroxide POVs (24,5 24,0 meqkg/1) thấp so với mẫu khơng có bổ sung dịch trích (FFA 0.380%, POV 198,0 meqk/1) Trong đó, mẫu dầu bổ sung 200 ppm butylated hydrôxyanisole (BHA) butylated hydrôxytoluene (BHT) có FFA 0.089 0.072%; POVs 26,5 24,7 meqkg/1 Điều chứng tỏ dịch gừng trích ly có hoạt tính chống ơxy hóa nồng độ khác gần tương đương với chất chống ơxy hóa tổng hợp BHA BHT [11] 3.2 Hoạt tính kháng khuẩn Đánh giá hoạt động kháng khuẩn gừng sử dụng CO2 siêu tới hạn làm dung môi Việc chiết suất CO2 thực quy mơ phịng thí nghiệm áp suất 10,0 MPa, 17,5 MPa 25,0 MPa 293,15 K, 313,15 K 333,15 K Các điều kiện hoạt động thử nghiệm đạt suất tối đa 2,62% trọng lượng cho chiết suất CO2, 1,79% trọng lượng cho q trình thủy hóa Các chất 401 chiết xuất thu có tác dụng kháng khuẩn chống lại vi khuẩn gram dương Còn vi khuẩn gram âm hoạt động ức chế thấp Đặc biệt, hợp chất 6- gingerol có chức kháng vi khuẩn gram dương Staphylococcus aureus Do đó, khai thác tiềm vào thực phẩm có hoạt độ nước cao nhằm để ức chế vi khuẩn mà không cần sử dụng đến chất tổng hợp [4] 3.3 Hoạt tính kháng viêm Tinh dầu gừng có tác dụng tương đương Aspirin với hoạt t nh chống viêm, giảm đau ngăn cản phóng th ch chất gây viêm Prostaglandin, Leukotriene Gừng có chất tác dụng giống thuốc kháng sinh tác dụng chúng rõ rệt chứng viêm nhiễm vi khuẩn Salmonella gây nên [2] ỨNG DỤNG TINH DẦU GỪNG TRONG THỰC PHẨM Ngày nay, việc khai thác thành phần có nguồn gốc tự nhiên đảm bảo an tồn, có khả kháng khuẩn chống ôxy hoá cao từ gừng, riềng để thay hố chất khơng an tồn q trình bảo quản thuỷ hải sản (trong có tơm thẻ) hướng cần thiết Việt Nam Trong trình bảo quản, đánh giá chất lượng tôm thẻ thông qua tiêu hoá lý (pH, NH3), tiêu vi sinh vật cảm quan, cho thấy hiệu rõ rệt dịch chiết gừng, riềng việc kéo dài thời gian bảo quản mà đảm bảo tiêu chất lượng an toàn thực phẩm 7 Chiết xuất dichloromethane từ gừng đánh giá tháng bảo quản dầu hướng dương tinh chế Chiết xuất gừng cho thấy ổn định nhiệt tốt ức chế 85,2% peroxide hố acid linoleic làm nóng nhiệt độ 185oC 120 phút Do việc sử dụng chiết xuất tinh dầu gừng thực phẩm khuyến cáo chất chống ơxy hố tự nhiên để ức chế q trình ơxy hố lipid 11 Bên cạnh đó, việc kết hợp Montmorillionite (MMT) tinh dầu gừng nano nhũ tương (GEO) dựa gelatin để sản xuất màng kích hoạt có tính chất vật lý cải thiện, có tiềm cho ứng dụng đóng gói thực phẩm, giúp làm tăng độ dày màng bao giảm độ hồ tan nước, độ ẩm tính kỵ nước bề mặt màng 2 Ngồi cịn có lớp phủ casein natri ăn dựa Nanoemuls (tạm gọi chất nhũ tương dạng nano) có chứa tinh dầu gừng (GEO) (3 6%wt) áp dụng philê ức gà để kéo dài thời hạn sử dụng Các lớp phủ ăn làm giảm đáng kể tổng số vi khuẩn hiếu khí đơng lạnh 12 ngày giúp kéo dài độ bền phile ức gà 8 KẾT LUẬN Tinh dầu gừng với hoạt tính chức khai thác ứng dụng rộng rãi Đặc biệt công nghệ thực phẩm, tinh dầu gừng giúp ngăn ngừa, hạn chế q trình ơxy hố ức chế số vi khuẩn có hại, kéo dài thời gian bảo quản thực phẩm Bên cạnh phương pháp chiết xuất tinh dầu gừng CO2 siêu tới hạn đạt hiệu tách chiết cao hơn, an toàn giá thành rẻ so với phương pháp thông thường khác Sử dụng tinh dầu gừng thay cho loại dầu hay gia vị tổng hợp khác để đảm bảo an toàn sức khoẻ tránh tình trạng ơxy hố mạnh Việc sử dụng tinh dầu gừng theo nhiều cách giúp cải thiện sức khoẻ cần quan tâm giai đoạn 402 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] E.J Beckman (2004) Supercritical and near-critical CO2 in green chemical synthesis and processing, The Journal of Supercritical Fluids, 28 pp 121-191 [2] Elisabete Maria Cruz Alexandre, Rodrigo Vinícious Lourenco, Ana Mơnica Quintar Barbosa Bittante, Izabel Cristina Frietas Moraes, Paulo José Amaral Sobra (2016) Gelatin-based films reinforced with montmorillonite and activated with nanoemulsion of ginger essential oil for food packaging applications [3] Hồ Thị Nguyệt Linh Lê Văn Mười (3/2015) Khảo sát thành phần hoá học tinh dầu củ gừng (Zingiber officinale roscoe) trồng thành phố Bạc Liêu, số 17 [4] Michele C Mesomo, Marcos L Corazza , Papa M Ndiaye, Osmar R Dalla Santa , Lúcio Cardozo, Agnes de Paula Scheer (2013) Supercritical CO2 extracts and essential oil of ginger (Zingiber officinale R): Chemical composition and antibacterial activity [5] Nguyễn Lập Đức , Lê Nguyễn Việt Hoàng , Trần Trung Tín , Nguyễn Văn Phú Vinh , Lê Thị Bạch Bùi Thị Bửu Huê (2015) Nghiên cứu quy trình tách chiết khảo sát hoạt tính sinh học 6-gingerol từ củ gừng (Zingiber officinale-rosc) [6] Phan Nhật Minh, Mai Thành Chí, Phùng Văn Trung, Bùi Trọng Đạt Nguyễn Ngọc Hạnh (2006) Khảo sát thành phần hóa học tinh dầu tiêu ( Piper nigrum L) chiết xuất Cacbon dioxite lỏng siêu tới hạn Trường ĐH Cần Thơ Tạp chí nghiên cứu khoa học 2006, tr 97 – 102 [7] Phan Thanh Tâm Nguyễn mạnh Cường (2019) Nghiên cứu ứng dụng dịch chiết có hoạt tính sinh học từ gừng (Zingiber officinale), riềng (Alpinia officinarum) để bảo quản tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei) [8] Soheila Noori, Fariba Zeynali, Hadi Almasi (February 2018) Antimicrobial and antioxidant efficiency of nanoemulsion-based edible coating containing ginger (Zingiber docinale) essential oil and its effect on safety and quality attributes of chicken breast fillets, Volume 84 [9] Võ Thị Bạch Huệ, Đặng Phan Văn Hoài, Văn Hồ Nam (2010) So sánh thành phần tinh dầu gừng dại gừng trâu thuộc chi Zingiber, họ Gừng (Gingiberaceae) phương pháp GC – MS Tạp chí Y học Thành phố Hồ Chí Minh, 14 1, tr 16 – 21 [10] Wang Hong-Wu, Liu Yan-Qing, Wei Shou-Lian, Yan Zi-Jun and Kuan Lu (2010) Comparison of Microwave-Assisted and Conventional Hydrodistillation in the Extraction of Essential Oils from Mango (Mangifera indica L.) Flowers Molecules, 15, pp.7715-7723 [11] Zia-ur-Rehman, AM Salariya and Farzana Habib (2003) Antioxidant activity of ginger extract in sunflower oil 403 ... Prostaglandin, Leukotriene Gừng có chất tác dụng giống thuốc kháng sinh tác dụng chúng rõ rệt chứng viêm nhiễm vi khuẩn Salmonella gây nên [2] ỨNG DỤNG TINH DẦU GỪNG TRONG THỰC PHẨM Ngày nay, việc khai... để trích ly thành phần hóa học khác theo ý muốn [4] Việc trích ly tinh dầu gừng sử dụng phương pháp CO2 siêu tới hạn có nhiều thành tựu vượt trội hàm lượng chất lượng tinh dầu thu so với sử dụng. .. giúp kéo dài độ bền phile ức gà 8 KẾT LUẬN Tinh dầu gừng với hoạt tính chức khai thác ứng dụng rộng rãi Đặc biệt công nghệ thực phẩm, tinh dầu gừng giúp ngăn ngừa, hạn chế q trình ơxy hố ức