() Tạp chí Khoa học – Đại học Huế ISSN 1859 1388 Tập , Số 7, 2016, Tr 69 76 *Liên hệ nguyenducchung@huaf edu vn Nhận bài 4 2016; Hoàn thành phản biện 4 ; Ngày nhận đăng 4 2016 NGHIÊN C U CÁC Y U ở NH[.]
Tạp chí Khoa học – Đại học Huế ISSN 1859-1388 Tập , Số 7, 2016, Tr 69-76 NGHIÊN C U CÁC Y U NH H NG Đ N KH NừNG ởÁCH CHI ởINH D U H ỞA NHỨN ởr n V) ởhị Nh Lành1, Nguyễn Hiền ởrang2, Nguyễn Cao C ng2, Nguyễn Đ c Chung2* ởrư ng ởrung c p nghề số – Huế 2ởrư ng Đ i Học Nông Lâm, Đ i học Huế ởóm tắt: Ởa nhân có kho ng giống với loài trồng số nước n độ, Malaysia, ởrung Quốc, Việt Nam Ởa nhân sử dụng cho nghiên cứu giống sa nhân Amomum xanthioides Wall trồng Huyện ởiên Phước, Qu ng Nam Qu sa nhân khơ bóc vỏ, xay nhỏ thành bột chưng c t phương pháp lôi nước để thu tinh dầu thô ởinh dầu nguyên ch t thu cách bổ sung Na2SO4 đến % so với thể tích tinh dầu thơ sử dụng Kết qu kh o sát yếu tố nh hư ng đến kh trích ly tinh dầu cho th y điều kiện thích hợp để trích ly kích thước bột sa nhân ≤ mm, tỷ lệ 0C nguyên liệu/dung môi / g/ml , chưng c t gi ởhành phần hóa học tinh dầu sa nhân xác định GC-MỞ với thành phần phân tích camphene , % , limonene (9,70%), camphor (31,21%) endobornyl acetate (36,87%) khóa: Amomum xanthioides Wall., tinh dầu, chưng c t lôi nước, GC-MS Đặt v n đề Sa nhân (Amomum xanthioides Wall thuốc quý sử dụng nhiều thuốc đơng y để kích thích tiêu hóa, chữa đầy hơi, tiêu ch y, ăn không tiêu, nôn mửa, đau bụng, đau d dày, đau nhức răng, tê th p [ ] Ngoài ra, sa nhân biết đến lo i gia vị r t ưa chuộng có giá trị xu t lớn Qu sa nhân có - % tinh dầu, tinh dầu có chứa nhiều hợp ch t hóa học giá trị camphen, -pinen, limonen, camphor, borneol, saponin… ởinh dầu sa nhân có tác dụng kháng khuẩn kháng n m với hiệu lực ức chế cao, bên c nh tinh dầu cịn có kh chống oxy hóa m nh nên sử dụng làm ch t b o qu n thực phẩm tự nhiên r t tốt [ ], [ ] Ngoài tác dụng kháng khuẩn, hợp ch t sa nhân c)ng chứng minh có tác dụng k̀m h̃m phát triển c̉a tế bào ung thư [ ] Có nhiều phương pháp tách chiết tinh dầu khác phương pháp học, chưng c t lơi nước, trích ly dung môi dễ bay hơi, chiết xu t ch t lỏng siêu tới h n (CO2), trích ly hỗ trợ c̉a vi sóng… ởrong phương pháp tách tách chiết chưng c t lôi nước phổ biến, đơn gi n, chi phí th p, trích ly triệt để ch t lượng tinh dầu tốt ”ên c nh đó, việc tách chiết tinh dầu sa nhân Việt Nam quan tâm chưa có cơng bố khoa học quy tr̀nh công nghệ tách chiết tinh dầu sa nhân V̀ vậy, tiến hành kh o sát yếu tố nh hư ng đến kh tách chiết tinh dầu từ h t sa nhân *Liên hệ: nguyenducchung@huaf.edu.vn Nhận bài: -4-2016; Hoàn thành phản biện: -4- ; Ngày nhận đăng: -4-2016 Trần Vũ Thị Như Lành CS Tập 21, Số 7, 2016 Nguyên liệu ph ơng pháp nghiên c u 2.1 Nguyên liệu Qu sa nhân khô (Amomum xanthioides Wall.) (2kg nguyên liệu thu mua từ huyện ởiên Phước, tỉnh Qu ng Nam Các qu to, trịn, khơng bị sâu mọt, mốc lựa chọn, lo i bỏ vỏ thu h t sa nhân độ ẩm , % sử dụng làm nguyên liệu cho thí nghiệm nghiên cứu Muối khan Na2SO4 có độ tinh khiết 2.2 , % Merck, Đức s n xu t Ph ơng pháp nghiên c u ởinh dầu h t sa nhân tách chiết phương pháp chưng c t lôi nước theo Dược Điển Việt Nam IV Ởử dụng thiết bị chưng c t Clevenger, mẫu nguyên liệu/nước gia nhiệt hỗn hợp sôi, nước t o thành lôi tinh dầu lên Hỗn hợp lỏng tiếp tục vào hệ thống làm nguội ngưng tụ ởhu hồi tinh dầu phương pháp bổ sung muối khan Na2SO4 với hàm lượng % khối lượng/thể tích tinh dầu Quá tr̀nh tách chiết tinh dầu sa nhân mô t h̀nh Mỗi thí nghiệm nghiên cứu sử dụng g bột sa nhân từ h t khô, dùng nước làm dung môi, thí nghiệm tiến hành với lần lặp l i Các thông số kỹ thuật tr̀nh tách chiết kh o sát bao gồm - ởr ng thái nguyên liệu mẫu xay mịn kích thước bột sa nhân ≤ mm , mẫu xay thô 0C, với tỷ lệ nguyên liệu/nước / > mm ởiến hành trích ly tinh dầu nhiệt độ th i gian gi Lựa chọn tr ng thái nguyên liệu thích hợp dựa vào số mililit tinh dầu thu nhận ởr ng thái nguyên liệu lựa chọn để tiến hành nghiên cứu thông số khác - ởỷ lệ nguyên liệu/dung môi tỷ lệ nguyên liệu g /dung môi ml kh o sát 0C 1/5, 1/6, 1/7, / / , hỗn hợp chưng c t gi ởỷ lệ thích hợp lựa chọn dựa vào số mililit tinh dầu thô thành phẩm sử dụng tỷ lệ cho nghiên cứu 0C, với th i gian chưng c t - Nhiệt độ trích ly từ đến gi Ởau xác định nhiệt độ chiết thích hợp, chúng tơi cố định thơng số để nghiên cứu nh hư ng c̉a th i gian trích ly - ởh i gian trích ly từ thông số kỹ thuật đ̃ nghiên cứu tr ng thái nguyên liệu, tỷ lệ nguyên liệu/dung môi, nhiệt độ , chúng tơi kh o sát th i gian trích ly từ , đến gi Định tính thành phần hóa học c̉a tinh dầu sa nhân phương pháp phân tích sắc ký ghép khối phổ GC-MỞ theo mơ t c̉a I.P.Ở Kapoor [ ] Phương pháp sắc ký GCMỞ thực t i trung tâm Kiểm nghiệm ởhuốc – ởhực phẩm – Mỹ Phẩm, số đư ng ởrương Định, ởP Huế Phương pháp xử lý số liệu kết qu thí nghiệm phân tích “NOV“ kiểm định Lsd % để so sánh khác biệt trung b̀nh nghiệm thức Các phân tích thống kê xử lý phần mềm tiêu chuẩn Minitab 70 Tập 21, Số 7, 2016 Jos.hueuni.edu.vn Hình Quy tr̀nh tách chiết tinh dầu sa nhân K t qu th o luận 3.1 Các y u t nh h ng đ n kh trích ly tinh d u ởr ng thái nguyên liệu Để kh o sát nh hư ng c̉a kích thước nguyên liệu đến lượng tinh dầu thành phẩm, tiến hành nghiền h t sa nhân thành bột rây sàng có kích thước lỗ mm Mẫu ngun liệu có kích thước h t ≤ mm > mm sử dụng thí nghiệm chưng c t song song Kết qu thu hồi lượng tinh dầu thể b ng B ng Lượng tinh dầu thu theo tr ng thái nguyên liệu Mẫu ởr ng thái nguyên liệu mm Hàm l ợng tinh d u ml T1 Mịn ≤ 0,667 ± 0,014 T2 Thô (>1) 0,608 ± 0,029 Kết qu b ng cho th y lượng tinh dầu thu từ nguyên liệu đ̃ xay mịn cao so với mẫu , ml so với , ml Điều gi i thích kích thước h t nhỏ làm tăng bề mặt tiếp xúc nguyên liệu dung mơi ”ên c nh đó, tế bào bị phá vỡ nhiều giúp phóng thích ch t béo thành phần tinh dầu bên ngồi Chính v̀ vậy, hiệu su t trích ly tinh dầu sa nhân tăng lên điều dễ hiểu Như vậy, kết qu cho phép lựa chọn bột h t sa nhân có kích thước ≤ mm làm ngun liệu cho q trình trích ly ởỷ lệ ngun liệu/dung mơi n ớc ởrong q tr̀nh trích ly phương pháp lôi nước, gia nhiệt hỗn hợp nguyên liệu nước, nước thẩm th u vào lớp tế bào, làm phá vỡ túi tinh dầu lôi tinh dầu theo nước Nếu lượng nước q th̀ khơng đ̉ hịa tan ch t keo, muối bao bọc xung quanh túi tinh dầu, làm tinh dầu khơng Ởử dụng nhiều dung 71 Trần Vũ Thị Như Lành CS Tập 21, Số 7, 2016 mơi để trích ly th̀ kh khuếch tán c̉a tinh dầu vào dung môi lớn [ ] Dung môi dễ dàng thẩm th u vào nguyên liệu hòa tan c u tử cần trích ly nên lượng tinh dầu dung môi cao [ ] ởuy nhiên, giới h n nh t định lượng tinh dầu thu hồi tăng lên không đáng kể dù tăng lượng dung mơi ”ên c nh đó, lượng nước q nhiều làm gi m hiệu qu kinh tế c̉a tr̀nh chưng c t tốn lượng c p nhiệt, tăng thể tích thiết bị ởrong thí nghiệm này, chúng tơi cố định lượng nguyên liệu sử dụng g thay đổi lượng dung môi thêm vào để đ t tỷ lệ nguyên liệu/dung môi từ / đến / Kết qu tr̀nh bày h̀nh Hình nh hư ng c̉a tỷ lệ nguyên liệu/dung môi đến lượng tinh dầu sa nhân Các giá trị có nh t chữ th̀ không khác mức % Ởố liệu h̀nh cho th y lượng tinh dầu thu có xu hướng tăng theo lượng tăng c̉a dung môi sử dụng mẫu tỷ lệ nguyên liệu/dung môi / , / , / , / , / , lượng tinh dầu thu tương ứng , , 0,558, 0,667, 0,675, 0,642 ml ởrong đó, lượng tinh dầu thu mẫu / , / , / mức cao khơng có sai khác có ý nghĩa thống kê Quy luật biến thiên c)ng phù hợp với cơng bố trước c̉a Nguyễn Hồng Lan cộng nghiên cứu cơng nghệ trích ly tinh dầu từ tía tơ [ ] tác gi Huỳnh ởhị Kim Nguyệt cộng với nghiên cứu tr̀nh s n xu t tinh dầu từ vỏ qu chanh không h t Citrus latifolia) [ ] ởừ kết qu nghiên cứu trên, lựa chọn tỷ lệ nguyên liệu/nước / cho thí nghiệm Nhiệt độ trích ly Một yếu tố quan trọng nh hư ng đến tr̀nh trích ly tinh dầu nhiệt độ Kết qu kh o sát nh hư ng c̉a mức nhiệt độ khác - 1400C đến lượng thu hồi tinh dầu sa nhân tr̀nh bày h̀nh Kết qu h̀nh cho th y lượng tinh dầu thu nhận tăng dần theo mức nhiệt độ , 0 110, 120, 130 C đ t giá trị cao nh t C với giá trị tương ứng , , 0,942, 1,133 , ml Điều gi i thích sau nhiệt độ cao làm tăng tốc độ khuếch tán, dịng đối lưu ngun liệu/dung mơi gi m độ nhớt c̉a nguyên liệu v̀ làm tăng hiệu su t trích ly 0C lượng tinh dầu thu [ ] ”ên c nh đó, chúng tơi c)ng tiến hành kh o sát nhiệt độ 72 Jos.hueuni.edu.vn Tập 21, Số 7, 2016 , ml khơng có sai khác mặt thống kê so với mẫu chưng c t 0C lựa chọn cho thí nghiệm nhiệt độ chưng c t C Do đó, Hình Ởự biến thiên lượng tinh dầu sa nhân theo nhiệt độ trích ly Các giá trị có nh t chữ th̀ khơng khác mức % ởh i gian trích ly ởh i gian trích ly phụ thuộc vào yếu tố nguyên liệu, dung môi, nhiệt độ ởh i gian trích ly dài th̀ hàm lượng tinh dầu thu hồi cao [ ] ởuy nhiên, kéo dài th i gian đến giới h n nh t định th̀ lượng tinh dầu thu không tăng nữa, đồng th i nh hư ng x u đến ch t lượng s n phẩm Do vậy, cần xác định th i gian trích ly thích hợp ởh i gian trích ly kh o sát từ , đến gi Kết qu thể h̀nh Hình Ởự biến thiên lượng tinh dầu sa nhân theo th i gian trích ly Các giá trị có nh t chữ th̀ khơng khác mức % Ởố liệu h̀nh cho th y lượng tinh dầu thu hồi có xu hướng tăng theo th i gian trích ly Cụ thể lượng tinh dầu từ mẫu thí nghiệm chưng c t , , 3, 3,5, gi thu tương ứng là: 0,733, 0,858, 1,033 1,150ml Tuy nhiên, mẫu chưng c t , gi th̀ lượng tinh dầu thu hồi không thay đổi Kết qu c)ng phù hợp với quy luật biến thiên c̉a lượng s n phẩm thu tách chiết tinh dầu riềng theo công bố c̉a Võ Kim Thành 73 Trần Vũ Thị Như Lành CS Tập 21, Số 7, 2016 cộng [ ] Mặt khác, th i gian trích ly kéo dài làm tiêu hao nhiều lượng cho tr̀nh c p nhiệt V̀ vậy, th i gian thích hợp để trích ly tinh dầu sa nhân phương pháp chưng c t lôi nước h Xác định thành ph n hóa học c a tinh d u sa nhân 3.2 ởừ kết qu c̉a thí nghiệm kh o sát, chúng tơi sử dụng điều kiện tách chiết thích 0C, th i gian hợp tr ng thái nguyên liệu ≤ mm, tỷ lệ nguyên liệu/dung môi / , nhiệt độ gi để chưng c t thu tinh dầu sa nhân Ở n phẩm làm khan Na 2SO4 trước xác định thành phần hóa học theo phương pháp sắc ký khí GC – MỞ Kết qu phân tích thể b ng B ng ởhành phần hóa học c̉a tinh dầu sa nhân Amomum xanthioides Wall TT Tên % diện tích Tricyclene 8,145 0,29 Gama-Terpinene 8,345 0,04 Alpha-Pinene 8,555 1,24 Camphene 9,051 8,67 Beta-Pinene 10,596 3.93 Alpha-Phellandrene 11,012 0,21 1-methylethyl 11,734 0,20 Limonene 11,917 9,70 Linalool 14,565 0,52 10 Camphor 16,168 31,21 11 Borneol 16,882 1,61 12 Cyclohexen 19,643 0,23 13 Endobornyl Acetate 21,261 36,87 14 Neoalloocimene 27,275 0,43 15 Germacrene-D 28,065 0,85 16 Cadinene 28,460 0,51 17 Gamma-Cadinene 29,286 0,66 18 Nerolidol 31,439 0,66 19 Cyclopenten 38,921 0,55 ởổng 74 ởh i gian l u 100,00 Tập 21, Số 7, 2016 Jos.hueuni.edu.vn Kết qu thực nghiệm cho th y thành phần chiếm tỷ lệ cao nh t tinh dầu h t sa nhân (Amomum xanthioides Wall.) endobornyl acetate (36,87%), camphor (31,21%), limonene (9,7%) camphene , % Ởố liệu phân tích có khác biệt thành phần ch t hàm lượng c̉a chúng so với công bố c̉a ”aby Ởabulal cộng nghiên cứu đối tượng Amomum cannicarpum -pinene 14%, elemol 10,45%, -cadinol 8,50%) [7]; Supriya “ “gnihotri cộng nghiên cứu sa nhân Amomum Subulatum sabinene , %, -terpinene 16,2%, 1,8-cineole 63,3%) [ ] Nguyên nhân khác giống lồi, th i điểm thu hái, điều kiện khí hậu, thổ nhưỡng khu vực trồng nguyên liệu K t luận Ởau tr̀nh kh o sát thực nghiệm với việc tách chiết tinh dầu sa nhân phương pháp lôi nước, đưa số kết luận sau - ởr ng thái nguyên liệu có nh hư ng đến lượng tinh dầu thu nhận từ h t sa nhân, nguyên liệu bột sa nhân tr ng thái xay mịn kích thước bột ≤ mm cho kết qu lượng tinh dầu thu , ml - Đ̃ xác định điều kiện thích hợp cho tr̀nh trích ly tinh dầu từ h t sa nhân theo phương pháp chưng c t lôi nước tỷ lệ nguyên liệu dung môi / g/ml nhiệt độ trích ly 1300C th i gian gi - Các thành phần c̉a tinh dầu sa nhân phân tích bao gồm endobornyl acetate (36,87%), camphor (31,21%), limonene (9,7%), camphene (8,67%) L i c m ơn Các thí nghiệm nghiên cứu được hỗ trợ phần kinh phí từ đề tài c p ”ộ GDĐở Nghiên cứu nhân giống in vitro nuôi c y huyền phù tế bào sa nhân (Amomum xanthioides Wall.) hệ lên men để thu ho t ch t sinh học ởài liệu tham kh o Nguyễn ”in , Các trình thiết bị cơng nghệ hóa chất thực phẩm, Nhà xu t b n Khoa học Kỹ thuật Hà Nội Nguyễn ởhị Hoàng Lan, ”ùi Quang ởhuật, Lê Danh ởuyên, Ngô ởhị Huyền ởrang, Đỗ ởhị ởrang (2014), Nghiên cứu cơng nghệ trích ly tinh dầu từ tía tơ, p chí Khoa học Phát triển, tập số , 404-411 Đỗ t Lợi , Những thuốc vị thuốc Việt Nam NXB Y học, Hà Nội Lê Văn Việt Mẫn, L i Quốc Đ t, ởôn Nữ Minh Nguyệt, ởrần ởhị ởhu ởrà thực phẩm, Đ i học quốc gia ởP Hồ Chí Minh , Công nghệ chế biến 75 Trần Vũ Thị Như Lành CS Tập 21, Số 7, 2016 Huỳnh ởhị Kim Nguyệt, Nguyễn ởhị Hồng Xuyến, Nguyễn ởhị Kiều Xinh, ởh.Ở Lê Ph m n Quốc Nghiên cứu trình sản xuất tinh dầu từ vỏ chanh khơng hạt Citrus Latifolia , p chí khoa học số trư ng Đ i Học Công Nghiệp ởP.HCM , , Võ Kim Thành, Đỗ ởhị ởriệu H i , Nghiên cứu chiết tách xác định thành phần hoá học tinh dầu củ riềng Hội An, Quảng Nam, p chí Khoa học Cơng nghệ, Đ i Học Đà Nẵng, Ởố Baby Sabulal, Mathew Dan, Nediyamparambu Sukumaran Pradeep, Renju Krishna Valsamma, Varughese George (2006), Composition and antimicrobial activity of essential oil from the fruits of Amomum cannicarpum, Acta Pharm (56), 473–480 I.P.S Kapoor, B Singh, G Singh, V Isidorov, L Szczepaniak (2008), Chemistry, antifungal and antioxidant activities of cardamom (Amomum subulatum) essential oil and oleoresins, International Journal of Essential Oil Therapeutics (2), 29-40 Jung Wook Choi, Ki Hyun Kim, Il Kyun Lee, Sang Un Choi, and Kang Ro Lee, (2009), Phytochemical constituents of Amomum xanthioides, Natural Product Science, 15(1), 44-49 10 Krittka Norajit, Natta Laohakunjit, Orapin Kerdchoechuen (2007), Antibacterial effect of five Zingiberaceae essential oils, Molecules, (12), 2047-2060 11 Supriya A Agnihotri, Sharad R Wakode and Mohammed Ali (2012), Chemical composition, Antimicrobial and Topical Anti-inflammatory Activity of essential oil of Amomum Subulatum fruits, Acta Poloniae Pharmaceutica - Drug Research, 69(6), 1177-1181 STUDY ON THE FACTORS AFFECTING THE EXTRACTION OF ESSENTIAL OIL FROM AMOMUM XANTHIOIDES SEEDS Tran Vu Thi Nhu Lanh1, Nguyen Hien Trang2, Nguyen Cao Cuong2, Nguyen Duc Chung2* The 10th Vocational highschool – Hue city College of Agriculture and Forestry, Hue University Abstract: There are about about 13 varieties with over 100 species of Amomum xanthioides cultivated in countries, such as India, Malaysia, China, and Vietnam The material used in this research was Amomum xanthioides Wall collected in Tien Phuoc district, Quang Nam province Dried fruits were peeled, crushed into powder and extracted by steam distillation to produce crude essential oil Pure essential oil was obtained by drying with 5% calcinated Na2SO4 (w/v) The optimal extraction parameters were as follows: the size of amomum powder smaller than mm, the material/solvent ratio 1/7, distillation temperature 130 oC, and distillation time hours Amomum essential oil was analysed by GC-MS, and main components were identified as camphene (8.67%), limonene (9.70%), camphor (31.21%), and endobornyl acetate (36.87%) Keywords: Amomum xanthioides Wall., essential oil, steam distillation, GC-MS 76