Nghiên cứu điều kiện chiết tách tinh dầu và naringin từ vỏ bưởi da xanh ở huyện hoài ân, tỉnh bình định

Trang 1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN HỒ THANH NAM NGHIÊN CỨU ĐIỀU KIỆN CHIẾT TÁCH TINH DẦU VÀ NARINGIN TỪ VỎ BƯỞI DA XANH Ở HUYỆN HỒI ÂN, TỈNH BÌNH ĐỊNH Ngành: Hóa lý t

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN

HỒ THANH NAM

NGHIÊN CỨU ĐIỀU KIỆN CHIẾT TÁCH TINH DẦU VÀ NARINGIN TỪ VỎ BƯỞI DA XANH

Ở HUYỆN HOÀI ÂN, TỈNH BÌNH ĐỊNH

Ngành: Hóa lý thuyết và Hóa lý

Mã số: 8440119

Người hướng dẫn: PGS.TS Cao Văn Hoàng

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan công trình này là kết quả nghiên cứu của riêng tôi Các

số liệu và kết quả nghiên cứu trong đề tài là trung thực và chưa được công bố trong bất kì một công trình nào

Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung đã trình bày trong đề án này

Tác giả đề án

Hồ Thanh Nam

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành tốt Đề án này, đầu tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và chân thành nhất đến PGS.TS Cao Văn Hoàng, người đã tận tụy hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu

Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Ban chủ nhiệm Khoa Khoa học Tự Nhiên đã giúp đỡ tạo mọi điều kiện cho tôi từ những ngày đầu đến khi hoàn thành Đề án này

Tôi xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Trường Đại học Quy Nhơn, Phòng Đào tạo sau đại học đã tạo điều kiện thuận lợi để tôi được tham dự

và hoàn thành khoá học Thạc sĩ chuyên ngành Hoá lý thuyết và Hoá lý này

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến các bạn lớp Hóa lý thuyết và Hoá

lý khóa 24B (2021-2023) đã tận tình giúp đỡ tôi rất nhiều

Với thời gian nghiên cứu cũng như kiến thức còn hạn chế, kinh nghiệm nghiên cứu chưa nhiều nên không tránh khỏi những thiếu sót Tôi rất mong được sự thông cảm và sự góp ý quý báu chân thành từ quý thầy giáo, cô giáo để Đề án được hoàn thiện hơn

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Tác giả đề án

Hồ Thanh Nam

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC BẢNG BIỂU

DANH MỤC HÌNH VẼ

MỞ ĐẦU 1

1 Lí do chọn đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 4

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 4

4 Nội dung nghiên cứu 4

5 Phương pháp nghiên cứu 5

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 5

7 Cấu trúc đề án 5

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 6

1.1 Giới thiệu thực vật 6

1.1.1 Nguồn gốc, phân loại và thành phần của bưởi 9

1.1.2 Thành phần hoá học của tinh dầu bưởi 12

1.1.3 Công dụng của bưởi và tinh dầu bưởi 13

1.2 Tổng quan về naringin 14

1.2.1 Đặc điểm, tính chất về naringin 15

1.2.2 Các nghiên cứu cô lập naringin ngoài nước 17

1.2.3 Các thuốc thử định tính naringin 19

1.2.4 Ứng dụng của naringin 19

1.2.5 Một số kỹ thuật tách naringin 20

1.3 Tình hình nghiên cứu về tinh dầu bưởi 21

1.3.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 21

1.3.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 25

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM 27

2.1 Phương pháp nghiên cứu 27

2.1.1 Phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước 27

2.1.2 Phương pháp sắt ký khí ghép khối phổ (GC-MS) 27

2.1.3 Phương pháp kết tinh 34

2.1.4 Phương pháp xác định cấu trúc 34

2.2 Hoá chất và thiết bị 39

2.2.1 Hoá chất 39

2.2.2 Thiết bị 39

2.3 Thực nghiệm 40

2.3.1 Nguyên liệu 40

2.3.2 Quy trình trích ly tinh dầu bưởi 42

2.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả trích ly tinh dầu từ vỏ bưởi 42

2.3.4 Nghiên cứu tách chiết naringin từ vỏ bưởi da xanh ở huyện Hoài Ân 46

2.3.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả tách naringin từ vỏ bưởi 47

2.3.6 Xác định cấu trúc của naringin 49

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 50

3.1 Nghiên cứu trích ly tinh dầu hương bưởi từ vỏ bưởi 50

3.1.1 Kết quả xác định thành phần khối lượng của quả bưởi da xanh ở huyện Hoài Ân 50

3.1.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của kích thước vỏ bưởi đến quá trình trích ly tinh dầu 52

3.1.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian đến quá trình trích ly tinh dầu 53

3.1.4 Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ áo dầu gia nhiệt đến hiệu suất trích ly tinh dầu 54

3.1.5 Nghiên cứu ảnh hưởng của tỉ lệ vỏ bưởi với nước 56

3.1.6 Nghiên cứu nồng độ muối NaCl đến hiệu suất tách tinh dầu 58

3.1.7 Nghiên cứu thời gian ngâm muối NaCl tối ưu 59

3.1.8 Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian rung siêu âm đến hiệu

suất tách tinh dầu 60

3.1.9 Nghiên cứu ảnh hưởng tầng số rung siêu âm đến hiệu suất tách tinh dầu 61

3.1.10 Kết quả phân tích tinh dầu bưởi 62

3.2 Nghiên cứu chiết tách naringin từ vỏ bưởi 69

3.2.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của dung môi chiết naringin 69

3.2.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của tỉ lệ mẫu và dung môi chiết naringin 69

3.2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian đến quá trình chiết naringin 70

3.2.4 Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình chiết naringin 71

3.2.5 Xác định công thức naringin bằng phương pháp phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân và phổ hồng ngoại 72

KẾT LUẬN 78

TÀI LIỆU THAM KHẢO 79

PHỤ LỤC 87 QUYẾT ĐỊNH GIAO TÊN ĐỀ TÀI (BẢN SAO)

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

13 C-NMR Carbon (13) Nuclear Magnetic Resonance

1 H-NMR Proton Nuclear Magnetic Resonance

HPLC High-performance liquid chromatography

UV – Vis Ultraviolet - Visible

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Tần số đặc trưng nhóm của một số nhóm nguyên tử 35

Bảng 2.2 Tần số hấp thụ của một số liên kết thường gặp 36

Bảng 2.3 Hiệu suất thu hồi tinh dầu theo các kích thước nguyên liệu khác nhau 43

Bảng 2.4 Hiệu suất thu hồi tinh dầu theo thời gian chưng cất khác nhau 43

Bảng 2.5: Hiệu suất thu hồi tinh dầu theo nhiệt độ áo dầu chưng cất khác nhau 43

Bảng 2.6 Hiệu suất thu hồi tinh dầu theo tỉ lệ nguyên liệu/ nước khác nhau 44

Bảng 2.7 Hiệu suất thu hồi tinh dầu theo nồng độ NaCl khác nhau 44

Bảng 2.8 Hiệu suất thu hồi tinh dầu thu được ở các thời gian ngâm NaCl khác nhau 45

Bảng 2.9 Ảnh hưởng của thời gian rung siêu âm đến hiệu suất tách tinh dầu 45

Bảng 2.10 Ảnh hưởng của tần số rung siêu âm đến hiệu suất tách tinh dầu 46

Bảng 2.11 Ảnh hưởng của nồng độ dung môi chiết đến hiệu quả tách naringin 47

Bảng 2.12 Nồng độ các mẫu dịch chiết với tỉ lệ mẫu – dung môi khác nhau 48

Bảng 2.13 Thời gian tối ưu cho quá trình chiết naringin 48

Bảng 2.14 Nhiệt độ tối ưu cho quá trình chiết naringin 49

Bảng 3.1 Trọng lượng các mẫu bưởi da xanh Hoài Ân 51

Bảng 3.2 Trọng lượng các bộ phận của bưởi da xanh Hoài Ân 51

Bảng 3.3 Ảnh hưởng của kích thước vỏ bưởi đến quá trình trích ly tinh dầu 52

Bảng 3.4 Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình trích ly tinh dầu 53

Bảng 3.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ áo dầu gia nhiệt đến hiệu suất trích ly tinh dầu 55 Bảng 3.6 Ảnh hưởng của tỉ lệ vỏ bưởi với nước 57

Bảng 3.7 Ảnh hưởng của nồng độ NaCl đến hiệu suất tách tinh dầu 58

Bảng 3.8 Thể tích tinh dầu thu được ở các thời gian ngâm NaCl khác nhau 60

Bảng 3.9 Ảnh hưởng của thời gian rung siêu âm đến hiệu suất tách tinh dầu 61

Bảng 3.10 Ảnh hưởng tần số rung siêu âm đến hiệu suất tách tinh dầu 62

Bảng 3.11 Kết quả định danh một số cấu tử chính trong tinh dầu vỏ bưởi Hoài Ân 63

Bảng 3.12 Ảnh hưởng của nồng độ dung môi chiết đến hiệu quả tách naringin 69

Bảng 3.13 Nồng độ các mẫu dịch chiết với tỉ lệ mẫu – dung môi khác nhau 69

Bảng 3.14 Thời gian tối ưu cho quá trình chiết naringin 70 Bảng 3.15 Nhiệt độ tối ưu cho quá trình chiết naringin 71

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Quả bưởi ở Việt Nam 8

Hình 1.2 Bưởi da xanh ở huyện Hoài Ân Bình Định 9

Hình 1.3 Giải phẫu cấu tạo bên trong quả bưởi 12

Hình 1.4 Công thức cấu tạo của một số hợp chất hữu cơ có trong bưởi 13

Hình 1.5 Công thức cấu tạo của Naringin 15

Hình 1.6 Quy trình chiết thành phần các chất từ bưởi 25

Hình 2.1 Sơ đồ cấu tạo của thiết bị GC 28

Hình 2.2 Sơ đồ cấu tạo của detector khối phổ MS/MS 29

Hình 2.3 Mass-spectrum 33

Hình 2.4: Mô tả kết quả của phân tích qua hệ thống sắc ký khí khối phổ 3D 34

Hình 2.5 Hệ thiết bị chưng cất tinh dầu bưởi 39

Hình 2.6 Hệ thiết bị rung siêu âm 39

Hình 2.7 Thiết bị đo GC/MS 40

Hình 2.8 Thiết bị đo phổ NMR 40

Hình 2.9 Thiết bị đo phổ hồng ngoại IR 40

Hình 2.10 Nguyên liệu bưởi 41

Hình 2.11 Sơ đồ trích ly tinh dầu từ vỏ bưởi 42

Hình 3.1 Bưởi da xanh Hoài Ân –Bình Định 50

Hình 3.2 Ảnh hưởng của kích thước vỏ bưởi đến quá trình trích ly tinh dầu 52

Hình 3.3 Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình trích ly tinh dầu 54

Hình 3.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ áo dầu gia nhiệt đến hiệu suất trích ly tinh dầu 55 Hình 3.5 Ảnh hưởng của tỉ lệ vỏ bưởi với nước 57

Hình 3.6 Tinh dầu được chiết tách từ vỏ bưởi da xanh huyện Hoài Ân 62

Hình 3.7 Sắc kí đồ GC của tinh dầu vỏ bưởi da xanh Hoài Ân (RT = 0 – 29 min) 63 Hình 3.8 Sắc kí đồ GC của tinh dầu vỏ bưởi da xanh Hoài Ân (RT = 29 – 38 min) 64

Hình 3.9 Sắc kí đồ GC của tinh dầu vỏ bưởi da xanh Hoài Ân (RT = 38–60 min) 64 Hình 3.10 Phổ MS của α pinen 65

Hình 3.11 Phổ MS của Limonene 66

Hình 3.12 Phổ MS của β-Myrcenen 66

Hình 3.13 Phổ MS của α -Phellandrene 67

Hình 3.14 Phổ MS của β -Phellandrene 67

Hình 3.15 Kết quả phân tích GC/MS của các chất trong tinh dầu bưởi 68

Hình 3.16 Nồng độ các mẫu dịch chiết với tỉ lệ mẫu – dung môi khác nhau 70

Hình 3.17 Naringin được chiết tách từ vỏ bưởi da xanh ở huyện Hoài Ân 72

Hình 3.18 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1 H 73

Hình 3.19 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13 C 74

Hình 3.20 Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 13 C –DEPT 75

Hình 3.21 Phổ hồng ngoại của Naringin 76

Hình 3.22 Công thức cấu tạo của Naringin 77

Hình 3.23 Phổ sắc ký lỏng cao áp hiệu năng cao của Naringin 77

MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

Ngày nay, xã hội không ngừng phát triển, vấn đề an toàn thực phẩm và

sự độc hại của các loại hóa chất tổng hợp làm cho nhu cầu nghiên cứu chế biến và tách chiết các hợp chất có nguồn gốc tự nhiên để ứng dụng ngày càng tăng Từ xa xưa, các chất chiết xuất từ thực vật đã được sử dụng và cho đến nay tinh dầu thực vật đã thu hút được nhiều sự quan tâm do tính an toàn và dược lý của trái cây có múi nói chung, hay bưởi nói riêng đều rất giàu khoáng chất, vitamin C và các hợp chất polyphenolic, góp phần vào hoạt động chống oxy hóa và tăng cường chức năng gan thông qua việc giảm tích tụ chất béo Ở nước ta, bưởi có giá trị kinh tế cao, sức sống mạnh, khả năng thích nghi cao với điều kiện và thổ nhưỡng của vùng nhiệt đới ẩm

Cây bưởi được trồng nhiều ở Việt Nam Bưởi là một loại cây ăn trái quen thuộc với người Việt Nam Quả bưởi là món ăn tráng miệng giàu vitamin Hương hoa bưởi thơm ngát Đặc biệt là khả năng chữa bệnh của cây bưởi, từ

lá đến hoa, từ múi bưởi tới vỏ ngoài của quả bưởi Bưởi là cây ăn trái giàu dinh dưỡng với các loại đường khác nhau, đạm, chất béo, đặc biệt là chứa rất nhiều vitamin B1, B2, C Theo nghiên cứu của y học hiện đại cho thấy, trong

100 gram bưởi thô có 30 kcal năng lượng, 0,04 gram chất béo, 0,76 gram protein, 0,027 milligrams riboflavin, 0,034 miligams thiamine, 0,22 milligrams niacin, 0,036 milligrams vitamin B6 Ngoài ra, còn có các chất dinh dưỡng khác như 9,62 gram carbohydrate, 1 gram chất xơ, 6 miligams magnesium, 61 miligams vitamin C, 17 miligams phosphorus, 1 miligams sodium, 216 miligams potassium Theo nghiên cứu của Quỹ George Mateljan, một nửa quả bưởi trung bình cung cấp 59% nhu cầu vitamin C hàng ngày cho cơ thể mỗi người Vitamin C có vai trò trong khả năng miễn dịch và giúp trung hòa các gốc tự do trong cơ thể chúng ta Những người có nồng độ

vitamin C cao nhất trong huyết tương thậm chí còn giảm tỷ lệ mắc bệnh tim Với hàm lượng chất xơ cao, bưởi rất tuyệt vời đối với nhu động ruột của cơ thể Do đó ngăn chặn các vấn đề về tiêu hóa như táo bón… Hơn thế nữa trong thành phần của bưởi có chứa một lượng potassium cao giúp thư giãn các mạch máu và thúc đẩy sự lưu thông máu dễ dàng hơn Bên cạnh đó, Potassium là một tác nhân tuyệt vời giúp giảm căng thẳng trong hệ tuần hoàn giúp máu và tim hoạt động tối ưu, giảm nguy cơ đau tim và đột quỵ Điều khá thú vị là potassium trong bưởi có thể giúp xương chắc khoẻ giảm nguy cơ bị loãng xương Mặt khác trong bưởi có chứa một số hoạt chất chống oxy hóa nên phòng vệ được sự gây tổn thương tế bào do các gốc tự do sinh ra khiến da

dễ lão hoá nhanh hơn Theo một nghiên cứu được công bố trên Tạp chí Điều dưỡng Cộng đồng Anh thì vitamin C rất cần thiết trong suốt quá trình chữa lành vết thương do chúng góp phần vào sự tổng hợp và phát triển collagen Vitamin P trong quả bưởi có thể tăng cường chức năng của các lỗ chân lông trong da, giúp mau lành những viết thương ở ngoài da, có tác dụng làm đẹp

da Hơn nữa, vitamin A được biết là thúc đẩy sự phát triển mô khỏe mạnh, bao gồm cả trong da và hàm lượng nước cao trong bưởi giúp giữ ẩm và làm đẹp cho da Mặt khác trong bưởi có chứa một loại enzyme carnitine palmitoyltransferase, giúp loại bỏ chất béo Ngoài ra, chất xơ tự nhiên trong bưởi góp phần tạo cảm giác no có thể ngăn ngừa ăn quá nhiều Nên đây là giải pháp giúp người béo phì giảm cân hiệu quả

Các hợp chất mạnh mẽ này hoạt động như chất chống vi khuẩn và chất chống oxy hóa, không chỉ tiêu diệt các vi khuẩn nguy hiểm mà còn bảo vệ các

mô của cơ thể chống lại việc sản xuất quá mức các loại oxy phản ứng xảy ra khi những mầm bệnh này lây nhiễm sang các mô Chiết xuất hạt bưởi (GSE) cũng được sử dụng như một chất bảo quản và kháng khuẩn trong các sản

phẩm chăm sóc cá nhân tự nhiên cũng như trong ngành công nghiệp thực phẩm để bảo quản thực phẩm

Đặt biệt trong vỏ bưởi được coi là nguồn cung cấp các thành phần chức năng có giá trị, chẳng hạn như flavonoid, chất xơ và tinh dầu Trong đó, tinh dầu nằm trong các tuyến ở lớp ngoài của vỏ bưởi và là sản phẩm phụ quan trọng nhất thu được từ vỏ Các nghiên cứu đã cho thấy tinh dầu bưởi có nhiều hoạt tính sinh học Nó được chứng minh là có khả năng ức chế sự phát triển của vi khuẩn làm hỏng thực phẩm và các chủng gây bệnh Tinh dầu thu được

từ vỏ bưởi bằng phương pháp chưng cất có tác dụng ức chế vi khuẩn và nấm đồng thời có thể được nghiên cứu phát triển thêm để điều trị một số bệnh Tinh dầu của bưởi cũng đã cho thấy hoạt động chống oxy hóa rất quan trọng trong việc bảo quản thực phẩm và ngăn ngừa bệnh tật Do có nguồn có tự nhiên và an toàn nên chúng được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như thực phẩm (đồ uống, kem, bánh ngọt), mỹ phẩm và công nghiệp dược phẩm Bình Định nói chung và huyện Hoài Ân nói riêng trong những năm qua

đã phát triển mô hình trồng bưởi với quy mô công nghiệp trên một diện tích rộng lớn khoảng hơn 400 Ha Nhằm tạo ra một thương hiệu bưởi riêng cho Bình Định trong quá trình quảng bá du khách và tiến đến xuất khẩu Tuy nhiên nếu chỉ dừng lại ở khâu thu hái quả để bán thì nguy cơ rủi ro về giá cả rất bấp bênh do phụ thuộc rất nhiều vào thương lái và sự lãng phí những phần còn lại của quả bưởi vì người dùng chỉ biết đến cơm bưởi bên trong còn hạt bưởi và vỏ bưởi lại bỏ đi, nhưng theo những nghiên cứu gần đây cho thấy hạt bưởi và vỏ bưởi mới chính là phần quan trọng mang lại giái trị cao cho bưởi

Để khắc phục những hạn chế nêu trên, chúng tôi đề xuất “Nghiên cứu điều kiện chiết tách tinh dầu và naringin từ vỏ bưởi da xanh ở huyện Hoài Ân, tỉnh Bình Định”

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Xác định các thông số hóa lý cho quy trình trích ly tinh dầu bưởi từ vỏ bưởi

- Xác định các điều kiện cho quá trình tách chiết naringin từ vỏ bưởi

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là vỏ bưởi da xanh ở huyện Hoài Ân, tỉnh Bình

Định

3.2 Phạm vi nghiên cứu

Tinh dầu và naringin ở vỏ bưởi da xanh ở huyện Hoài Ân, tỉnh Bình Định

4 Nội dung nghiên cứu

- Khảo sát các thông số hóa lý ảnh hưởng đến quá trình trích ly tinh dầu

từ vỏ bưởi

- Tỷ lệ vỏ bưởi và nước

- Kích thước vỏ bưởi

- Nhiệt độ áo dầu gia nhiệt trong quá trình chưng cất tinh dầu

- Thời gian tới ưu cho quy trình trích ly tinh dầu

- Nghiên cứu tốc độ và lưu lượng nước đi vào hệ thống chưng cất

- Khảo sát các thông số hóa lý ảnh hưởng đến quá trình chiết tách naringin từ vỏ bưởi

- Nghiên cứu lựa chọn phương pháp chiết tối ưu bao gồm (dung môi, nhiệt độ, ngâm và rung siêu âm)

- Nghiên cứu thời gian chiết tối ưu

- Nghiên cứu nhiệt độ chiết tối ưu

- Nghiên cứu tỉ lệ mẫu và dung môi chiết

- Khảo sát các điều kiện tinh chế naringin

5 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp thu thập số liệu và xử lý thông tin: qua báo, đài, tạp chí, internet để phân tích tình hình nghiên cứu, áp dụng công nghệ chiết tách hoặc trích ly tinh dầu bưởi và naringin từ vỏ bưởi

- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về trích

ly tinh dầu

- Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: Nghiên cứu thực nghiệm trích

ly tinh dầu bưởi bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước Phương pháp tách chiết và kết tinh naringin từ vỏ bưởi

- Phương pháp đánh giá: dùng các phương pháp phân tích phổ hồng

ngoại (IR), phổ UV-Vis, GC/MS

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

6.1 Ý nghĩa khoa học

Kết quả nghiên cứu nhằm rút ra được các điều kiện để chiết tách tinh dầu

và naringin từ vỏ bưởi da xanh tối ưu nhất Kết quả này có thể đóng góp thêm vào lý luận và thực tiễn cho quá trình chiết tách tinh dầu

6.2 Ý nghĩa thực tiễn

Kết quả nghiên cứu góp phần mở ra hướng phát triển các quy trình chiết

tách các loại vỏ trái cây có chứa tinh dầu trong lĩnh vực dược phẩm…

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1 Giới thiệu thực vật

Bưởi là loại một trong những quả chủ lực của Việt Nam.Theo số liệu của Tổng cục Thống kê năm 2019, diện tích trồng cây ăn quả của nước ta đạt 1.049,6 nghìn ha, trong đó Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) chiếm gần 40% diện tích, sản lượng thu hoạch đạt khá cao chủ yếu là quả của nhóm cây

có múi, trong đó quả bưởi chiếm ưu thế nhất Theo quy hoạch của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn trong phát triển cây có múi, năm 2020, diện tích trồng bưởi quy hoạch chiếm vị trí thứ nhất lên đến 27.900 ha, kế đến là cam với diện tích trồng 26.250 ha rồi đến chanh, quýt Nước ta có 3 vùng trồng cây có múi chủ yếu, đó là [1-3]: Vùng Đồng bằng sông Cửu Long: cây

có múi (cam, quýt, bưởi, chanh) ở đồng bằng sông Cửu Long có tổng diện

tích 74.400ha, chiếm 54% và sản lượng 880.800 tấn/năm, chiếm 65% so với cây có múi của cả nước Đặc biệt, có các giống cây có múi đặc sản nổi tiếng được người tiêu dùng ưa chuộng và mua với giá cao (bưởi Da Xanh của Bến Tre; bưởi Năm Roi của Vĩnh Long, Hậu Giang; quýt Hồng của Đồng Tháp; quýt Đường của Trà Vinh; cam Sành và bưởi Lông Cổ Cò của Tiền Giang ).Vùng Bắc Trung bộ: theo thống kê năm 2009 diện tích cây có múi toàn vùng là 16.550 ha, trong đó có 12.520 ha cho thu hoạch Trong vùng này

có hai vùng bưởi đặc sản đó là bưởi Thanh Trà của Huế, bưởi Phúc Trạch của Hương Khê, Hà Tĩnh Với ưu việt của mình, diện tích bưởi Phúc Trạch ngày được mở rộng Trong năm 2008, diện tích trồng bưởi Phúc Trạch lên đến 1600ha, trong đó có khoảng 1250 ha đã cho quả, sản lượng quả bình quân những năm gần đây đạt 15-17 nghìn tấn/năm [3].Vùng Trung du và miền núi phía Bắc: cây có múi ở vùng này được trồng ở những vùng đất ven sông, suối như sông Hồng, sông Lô, sông Gâm, sông Chảy Hiện chỉ còn một số vùng tương đối tập trung là Bắc Sơn, Bắc Quang [3], riêng cây bưởi ở vùng này có

474 ha chiếm 17,5% diện tích cây có múi với giống bưởi Đoan Hùng ngon nổi tiếng.Theo số liệu của Tổng cục Thống kê, năm 2013 cả nước có 56.600 nghìn ha cây có múi, sản lượng đạt 708,6 nghìn tấn, trong đó diện tích bưởi, bòng là 45,2 nghìn ha Đặc biệt, trong những năm vừa qua, trong khi diện tích hầu như không tăng thì năng suất đã tăng đáng kể, từ 100,123 tạ/ha năm 2005 lên 125,190 tạ/ha năm 2013 Cũng dễ dàng nhận thấy rằng ở nước ta bưởi được trồng ở hầu khắp các tỉnh trong cả nước, và có nhiều vùng sản xuất tập trung nổi tiếng tới hàng trăm hecta bưởi là: vùng bưởi Đoan Hùng - Phú Thọ (khoảng 300 ha), bưởi Diễn - Hà Nội (riêng xã Phú Diễn có khoảng 53 ha với

600 hộ trồng, xã Thượng Mỗ, huyện Hoài Đức - Hà Tây diện tích bưởi Diễn khoảng 125 ha), Phúc Trạch - Hà Tĩnh (1.250 ha), Thanh Trà - Thừa Thiên Huế (165,2 ha), Biên Hòa - Đồng Nai vv…, đặc biệt là vùng bưởi Đồng bằng sông Cửu long Theo Viện Nghiên cứu Cây ăn quả miền Nam, chỉ riêng bưởi Năm roi ở Đồng bằng sông Cửu Long diện tích đã khoảng trên 10.000 ha, sản lượng đạt 60.000 tấn/năm, phân bố chính ở tỉnh Vĩnh Long với diện tích 4,5 nghìn ha cho sản lượng 31,3 nghìn tấn, chiếm 48,6% về diện tích và 54,3% về sản lượng Năm Roi của cả nước, trong đó tập trung ở huyện Bình Minh: 3,4 nghìn ha với sản lượng gần 30 nghìn tấn Tiếp theo là tỉnh Hậu Giang: 1,3 nghìn ha Giống bưởi Da Xanh mới chọn lọc cách đây khoảng chục năm nhưng diện tích trồng giống bưởi này ở Bến Tre đã có 1.544 ha [3] Trồng bưởi là một nghề mang lại hiệu quả kinh tế cao cho người dân Ở Đồng bằng sông Cửu Long hiệu quả của trồng bưởi Năm Roi là rất cao vì giá mỗi chục bưởi (14 quả) loại 1 thấp nhất là 68 ngàn đồng và lên đến 120 ngàn đồng trong thời điểm từ tết Nguyên đán đến tháng 5 âm lịch Như vậy 1 công bưởi (1000 m2) thu được vài chục đến cả trăm triệu đồng mỗi năm Các hộ trồng bưởi Da Xanh ở tỉnh Bến Tre đều thu nhập trên 150 triệu đồng/ha [3] Ở Thượng Mỗ, Hà Tây người ta tính được hiệu quả kinh tế của trồng bưởi gấp 4 -5 lần so với trồng lúa Giá trị thu nhập của 1 sào bưởi lên khoảng trên 10

triệu đồng Còn đối với bưởi Đoan Hùng, thông thường những nhà trồng 30 cây bưởi cũng thu được mỗi năm 15 - 20 triệu đồng/năm Trước đây bưởi ở Việt Nam chủ yếu sử dụng ăn tươi và sản xuất bưởi của nước ta chỉ đủ để cung cấp cho thị trường trong nước Một vài năm gần đây đã có một số công

ty như Hoàng Gia, Đông Nam đã bắt đầu những hoạt động như đầu tư sản xuất, áp dụng các biện pháp quản lý chất lượng theo GAP, đăng ký thương hiệu một số giống bưởi ngon ở nước ta như Năm Roi, Da Xanh, Phúc Trạch vv với mục đích xuất khẩu ra thị trường nước ngoài Bưởi Năm Roi ở Đồng bằng sông Cửu Long được nhiều khách nước ngoài ưa chuộng Hội Làm vườn huyện Vĩnh Cửu (Đồng Nai) đã ký hợp đồng xuất khẩu trên 40.000 trái bưởi đặc sản Tân Triều sang thị trường Singapore với giá 18.000đ/kg (khoảng 220.000 đ/chục) Riêng 2007, toàn huyện đã bán được trên 100.000 trái bưởi

và 25.000 lít rượu bưởi Toàn huyện hiện có gần 2.000 hộ trồng bưởi với tổng diện tích khoảng 700 ha, tập trung chủ yếu tại hai xã Tân Bình, Bình Lợi [60]

Hình 1.1 Quả bưởi ở Việt Nam.

- Bưởi da xanh ở Bình Định: Do đặt điểm thổ nhưỡng và khí hậu ở Bình Định phù hợp với một số cây ăn trái trong đó phải kể đến bưởi da xanh đang phát triển mạnh ở tỉnh Bình Định nói chung và Hoài Ân nói riêng Theo thống

kê năm 2021 ở Bình Định phát triển khoảng 650 Ha bưởi các loại trong đó Hoài Ân năm 2021 đã trồng được 300 Ha bưởi da xanh, trong đó có 160 ha đã cho thu hoạch Bưởi da xanh ở Hoài Ân có chất lượng tốt và mẫu mã rất đẹp Hiện tại Bình Định đang quy hoạch trồng hơn 900 Ha bưởi da xanh nhằm mục tiêu cung ứng thị trường trong nước và xuất khẩu

Hình 1.2 Bưởi da xanh ở huyện Hoài Ân Bình Định

1.1.1 Nguồn gốc, phân loại và thành phần của bưởi

a Nguồn gốc cây bưởi

Cây cam quýt nói chung, cây bưởi nói riêng có lịch sử phát triển lâu đời

Có nhiều báo cáo đề cập đến nguồn gốc của cam quýt, phần lớn đều nhất trí rằng cam quýt có nguồn gốc ở miền Nam châu Á, trải dài từ Ấn Độ qua Himalaya Trung Quốc xuống vùng quần đảo Philippin, Malaysia, miền Nam Indonecia hoặc kéo đến lục địa Úc Những báo cáo gần đây nhận định rằng,

tỉnh Vân Nam, Trung Quốc có thể là nơi khởi nguyên của nhiều loài cam quýt quan trọng, tại đây có tìm thấy rất nhiều loài cam quýt hoang dại [4], [5] Trước đây có một số công trình cho rằng, loài chanh yên, phật thủ (Citrus medica) có thể có nguồn gốc ở Địa Trung Hải hoặc Bắc Phi, nhưng hiện nay điều này đã được sáng tỏ, Citrus medica có nguồn gốc tại miền Nam Trung Quốc, nhưng là loài cây ăn quả được mang đến trồng tại Địa Trung Hải và bắc Phi rất sớm, trước thế kỷ I sau Công Nguyên, những tài liệu cổ xưa đã ghi chép rất chi tiết loài cây ăn quả này ở Bắc Phi đến mức làm nhiều người hiểu lầm chúng có nguồn gốc tại đây [6] Các loài chanh vỏ mỏng (Lime C auranlifolia Swingle) được xác định có nguồn gốc ở miền Nam Trung Quốc

và miền Tây Ấn Độ, sau đó các thuỷ thủ đầu tiên đến Ấn Độ đó mang về trồng ở châu Phi, Địa Trung Hải, châu Âu [6] Theo tác giả Robert, (1967) [7] bưởi là cây bản xứ của Malaysia và quần đảo Polynesia, sau đó được di thực sang Ấn Độ, phía nam Trung Quốc và các nước châu Âu, Mỹ Tác giả Giucovki cho rằng nguồn gốc của bưởi có thể là quần đảo Laxongdơ, tuy nhiên để có tài liệu chắc chắn cần nghiên cứu các thực vật họ Rutacea, nhất là

họ phụ Aurantioidea ở vùng núi Hymalaya miền Tây Trung Quốc và các vùng núi thuộc bán đảo đông Dương (dẫn theo Bùi Huy Đáp, 1960) [7] Tác giả Chawalit Niyomdham, (1992) [8] cũng cho rằng bưởi có nguồn gốc ở Malaysia, sau đó lan sang Indonesia, Trung Quốc, Nhật Bản, Ấn Độ, Địa Trung Hải và Mỹ, vùng sản xuất chính ở các nước Phương Đông (Trung Quốc, Thái Lan, Việt Nam, ) Tuy nhiên, tác giả Bretschneider, (1898) lại cho rằng bưởi có nguồn gốc từ Trung Quốc vì cây bưởi đã được đề cập trong các tài liệu của Trung Quốc từ thế kỷ 24 đến thế kỷ 8 trước Công nguyên (dẫn theo Rajput and Sriharibabu, 1985) [9] Cùng quan điểm trên, các tác giả Vũ Công Hậu, (1996) [10, 11] cũng cho rằng bưởi có nguồn gốc từ Trung Quốc Như vậy, nguồn gốc của bưởi cho đến nay chưa được thống nhất Bưởi có thể

có nguồn gốc từ Malaysia, Trung Quốc, Ấn Độ, Hiện nay bưởi được trồng

nhiều với mục đích thương mại ở các nước châu Á như: Trung Quốc, Thái Lan, Malaysia, Philipines, Ấn Độ và Việt Nam

Nguồn gốc bưởi và các nhóm cây có múi khác nhau ở Viêt Nam được Jorensen (1984) cho rằng d o người Trung Quốc đi lập nghiệp và mang trồng rộng rãi ở vùng này Các tỉnh trồng nhiều bưởi ở Việt Nam gồm Hà Nội, Huế, Nghệ Tĩnh, Đồng Nai, Bến Tre, Vĩnh Long, Bình Định… với nhiều

giống bưởi nổi tiếng như: bưởi da xanh, bưởi Năm Roi, bưởi Đoan Hùng…

b Phận loại thực vật bưởi

Cây bưởi có tên khoa học là Citrus Grandis Osbek, được trồng nhiều ở các nước Châu Á và Bắc Mỹ Bưởi là một loại cây ăn trái quen thuộc với người Châu Á

Cây bưởi nói riêng và cây có múi (cam quýt) nói chung đều thuộc họ Rutaceae đều có chung những đặc điểm phân loại như: cây có mang tuyến dầu chủ yếu phân bố ở lá, bầu mọc nối trên đài hoa, lá phần lớn có đỉnh viền răng cưa, quả gồm hai hay nhiều noãn bên trong [12] Họ Rutaceae được phân chia thành 130 giống (genus) với những đặc điểm chung như trên, 130 giống này nằm trong 7 họ phụ khác nhau, trong đó họ phụ Aurantirideae có ý nghĩa nhất

Tên khoa học: Citrus Maxima Burm.Merr, Citrus Grandis (L.) Osbeck Tên tiếng Anh: Pomelo, pummelo, pommelo, shaddock

Giới (regnum): Plantae

Ngành (divisio): Magnoliophyta

Lớp (class): Magnoliopsida

Phân lớp (subclass): Rosidae

Bộ (ordo): Sapindales

Họ: Rutaceae

Chi (genus): Citrus

Chi (genus): Citrus

Loài (species): C.maxima

1.1.2 Thành phần hoá học của tinh dầu bưởi

Hình 1.3 Giải phẫu cấu tạo bên trong quả bưởi

Vỏ bưởi đã được khai thác để thu hồi tinh dầu [13,14] Theo hiểu biết của chúng tôi, nghiên cứu có hệ thống đầu tiên được tiến hành để mô tả đặc điểm các thành phần tinh dầu trong vỏ bưởi được báo cáo vào năm 1988 bởi Sawamura & Kuriyama [15] Trong nghiên cứu đó, 28 hoạt chất tinh dầu trong vỏ bưởi đã được xác định từ flavedo của một giống bưởi được trồng ở Nhật Bản Thành phần trong tinh dầu vỏ bưởi chiếm 1,0% đến 1,7% trọng lượng quả tươi [16,17,18] Nó chứa các thành phần dễ bay hơi đa dạng có cấu trúc liên kết thường được phân loại thành terpenoit, aldehyde, rượu béo, este, xeton và axit [15,16,17] Các hợp chất dễ bay hơi này chiếm 93% đến 99% [15,18] Trong tổng số các hợp chất tinh dầu Goh et al (2019) [19] đã xác định được tới 130 chất bay hơi trên các loại bưởi trồng từ các nước châu

Á khác nhau Như vậy có thể nhận thấy rằng trong thành phần của quả bưởi không chỉ có tép bưởi dùng trong món tráng miệng hoặc ép nước để sử dụng

làm đồ uống mà cần quan tâm đến những hoạt chất từ các thành phần còn lại của bưởi để tận thu được những hợp chất có giá trị được ứng dụng trong các ngành công nghệ mỹ phẩm, thực phẩm và dược phẩm

Hình 1.4 Công thức cấu tạo của một số hợp chất hữu cơ có trong bưởi

1.1.3 Công dụng của bưởi và tinh dầu bưởi

Bưởi là một loại cây ăn trái quen thuộc với người Châu Á Quả bưởi là món ăn tráng miệng giàu vitamin Hương hoa bưởi thơm ngát Đặc biệt là khả năng chữa bệnh của cây bưởi, từ lá đến hoa, từ múi bưởi tới vỏ ngoài của quả bưởi Bưởi là cây ăn trái giàu dinh dưỡng với các loại đường khác nhau khác, đạm, chất béo, đặc biệt là chứa rất nhiều vitamin B1, B2, C Một trong những sản phẩm phụ quan trọng nhất của quá trình chế biến bưởi đó là tinh dầu hương bưởi rất giàu chất bay hơi có hoạt tính tạo mùi thơm và có trạng thái được công nhận là an toàn (GRAS) Tinh dầu bưởi được ứng dụng rộng rãi trong mỹ phẩm, hương vị, đồ uống, và công nghiệp dược phẩm [20,21] Ngoài ra, trong vỏ bưởi chứa các hợp chất có hoạt tính sinh học, đặc tính chống viêm và kháng khuẩn [22,23] Theo quan điểm của Dosoky & Setzer

(2019), các ứng dụng và tác dụng quan trọng để nâng cao sức khỏe cho con người từ tinh dầu bưởi

Tinh dầu vỏ bưởi hiện nay rất phổ biến trong dược phẩm và đặc biệt là trong mỹ phẩm Chúng được sử dụng để phục vụ cho nhu cầu làm đẹp và sức khỏe của con người, tinh dầu vỏ bưởi có tác dụng kháng khuẩn Mùi hương thanh tao, giúp giải cảm, thư giãn, giảm stress Hương thơm của tinh dầu bưởi còn có tác dụng giải rượu giúp tỉnh táo, minh mẫn Tinh dầu bưởi có trong dầu massage giúp tan mỡ, cân bằng các yếu tố dinh dưỡng cho da, chống lại

sự lão hóa Đặc biệt tinh dầu bưởi kích thích sự mọc tóc, giúp cho tóc dài và mượt, chống rụng tóc

1.2 Tổng quan về naringin

Naringin là một flavonoid glycosid Chất này có nhiều tác dụng sinh học rất mạnh như kháng oxy hóa, giảm lipid máu [24], kháng ung thư và ức chế chọn lọc các enzym chuyển hóa thuốc cytochrome P450, bao gồm CYP1A1

và CYP1A2, mà có thể gây tương tác thuốc-thuốc trong cơ thể [25,26] Đặc biệt, trong số 21 flavonoid có tác dụng hạ huyết áp, naringin có tác dụng

mạnh thứ hai sau rutin Theo kết quả nghiên cứu của Schindler và Mentlein

[27] khi kết hợp naringin với rutin thì tác dụng làm bền thành mạch được tăng lên đáng kể so với từng chất riêng lẻ, đồng thời cũng ức chế sự giải phóng VEGF gây co mạch Một nghiên cứu của Jeon SM và cộng sự [28] đã kết luận khi xử lí naringin với base mạnh, sau đó thực hiện phản ứng khử nước thì thu được naringin dihydrochalcone, hợp chất này có độ ngọt gấp 300-1800 lần đường mía Cũng trong thời gian đó, nhóm tác giả Gorinstein S [29] đã công

bố về khả năng hạ thấp lượng đường trong máu của naringin, đặc biệt khi kết hợp với hesperidin

Hình 1.5 Công thức cấu tạo của Naringin

Ở Việt Nam, các nghiên cứu về naringin được thực hiện bởi một số nhóm tác giả như Bùi Thanh Tình và cộng sự [30] đã khảo sát sự biến đổi naringin trong quá trình lên men rượu bưởi hay nhóm tác giả Lê Thị Thùy Duyên và cộng sự [31] đã chiết xuất thành công naringin làm chất chuẩn phục

vụ công tác kiểm nghiệm thuốc Đồng thời khảo sát tính chất của các flavonoid chiết xuất từ vỏ bưởi, trong đó có naringin

1.2.1 Đặc điểm, tính chất về naringin

Naringin là một flavanone glycoside, tan trong alcohol, acetone, ethyl acetate, pyridine, acetic acid, nhưng lại không tan trong chloroform, ether, benzene Với nước, naringin tan tốt nhất ở nhiệt độ 75°C Tinh thể naringin ở dạng hình kim, màu trắng ngà Khi sấy khô ở 110°C, nhiệt độ nóng chảy của

nó là 171°C, nhưng khi kết tinh trong nước tinh thể naringin tồn tại dạng hexahydrate khi đó nhiệt độ nóng chảy là 83°C

Khi đun hoàn lưu naringin trong vài giờ có sự hiện diện của acid vô cơ, naringin bị thủy phân tạo naringenin, đường rhamnose và glucose Nhiệt độ nóng chảy của naringenin là 248°C Naringin được tìm thấy nhiều trong lõi với hàm lượng khoảng từ 50 – 60%, 5 – 10% trong vỏ ngoài, 1 – 3% trong dịch bưởi

Theo quy trình của Lê Thị Thùy Duyên thì vỏ bưởi được loại bỏ phần vỏ xanh, cắt thành mảnh nhỏ 5 cm, sấy ở 50 -55°C đến khô hoàn toàn Xay thô

vỏ bưởi khô, rây qua rây 2 mm Làm ẩm 1 kg bột vỏ bưởi khô với lượng vừa

đủ cồn 96%, đậy kín, để yên 1 giờ Cho bột này vào bình ngấm kiệt, thêm cồn 96% vào ngập mặt nguyên liệu khoảng 5 cm Thu dịch chiết sau mỗi 24 giờ đến khi đủ 8 lít Cô quay loại dung môi thu cao sệt Rửa cao bằng ether dầu đến khi dịch ether dầu không màu Đun cách thủy để loại hết ether, sau đó, hòa cao sệt vào 1 lít nước nóng, thêm 5 g than hoạt tính, khuấy đều và đun tiếp trên bếp cách thủy 5 phút Lọc nóng qua phễu Buchner Để nguội dịch lọc, cho vào tủ lạnh để qua đêm, thu 10 g naringin thô Naringin thô được hòa tan vào nước nóng, lọc lấy dịch lọc, để kết tinh ở nhiệt độ thường (thực hiện kết tinh lại 3 lần) Cuối cùng, lọc lấy tinh thể, rửa tinh thể bằng hỗn hợp EtOH – nước (1:1) lạnh Sấy khô tinh thể ở 50°C, thu 8 g naringin tinh sạch 100% (hiệu suất toàn phần 0,8%) [31]

Vỏ bưởi sấy khô ở 60°C, đạt độ ẩm 8 – 10%, xay mịn 2 < d ≤ 3 mm Trích nóng 2 lần với EtOH ở 70°C [tỉ lệ dung môi/mẫu = 7:1 (lần 1), dung môi/mẫu = 5:1 (lần 2)], tổng thời gian trích 2 lần là 8 giờ, khuấy trộn 300 vòng/phút Lọc bỏ bã, cô đuổi dung môi thu được cao chiết flavonoid, hiệu suất 84,5%, hàm lượng flavonoid trong cao là 25,16% Thêm nước vào cao chiết sao cho lượng cao chiết đạt 12% (m/m), chỉnh đến pH = 9 bằng Ca(OH)2

để hòa tan flavonoid và kết tủa các tạp chất carbohydrate như đường, pectin Lọc bỏ kết tủa, dung dịch kiềm được chiết lỏng – lỏng với hexane (dung môi/dung dịch kiềm = 3/1) để loại các chất kém phân cực Quá trình này diễn

ra trong 1 giờ, đảo trộn liên tục Bỏ lớp hexane Lớp dung dịch kiềm được chỉnh đến pH = 4 bằng HCl đậm đặc, khuấy đều ở 50 – 55°C trong 1 giờ Sau

đó, dung dịch được để kết tinh trong 24 giờ Lọc lấy flavonoid Rửa tinh thể 2 lần bằng hệ dung môi EtOAc-H2O (1:1), tỉ lệ dung môi/flavonoid = 3/1 (v/v) trong phễu chiết, lọc loại bỏ lớp nước Cô đuổi dung môi, đông khô thu được

sản phẩm naringin đạt độ tinh sạch 81,90% (hiệu suất 3,46% so với tổng chất khô) [31]

Cân 100 g bột vỏ bưởi, cho vào thau nhựa nhỏ, làm ẩm với lượng vừa đủ cồn 96%, đậy lại và để yên trong 30 phút Cho bột dược liệu vào bình ngấm kiệt, thêm côn 96% đến khi cao hơn mặt dược liệu 5 cm Đậy kín, để qua đêm Thu lấy dịch chiết từ bình ngấm kiệt (15 giọt/phút) đến khi được 1 lít

Cô quay thu hồi dung môi hoặc đun cách thủy đến khi dịch đặc như siro Để nguội, rửa cao chiết bằng ether ethylic (20 ml x 2 lần) rồi hòa tan cao chiết vào 50 ml nước sôi, thêm 0,5 g than hoạt tính, khuấy đều, đun cách thủy trong

5 phút và lọc nóng qua phễu Buchner Cho dịch lọc vào becher, chỉnh đến pH

5 bằng HCl 10%, để nguội rồi cho vào tủ lạnh, thỉnh thoảng dùng đũa thủy tinh cọ nhẹ Naringin sẽ kết tinh sau 24 giờ, bột tinh thể màu trắng Lọc lấy tinh thể, rửa bằng nước lạnh, để khô ở nhiệt độ phòng rồi sấy ở 60°C [31]

1.2.2 Các nghiên cứu cô lập naringin ngoài nước

Theo quy trình của tác giả Poore: Hòa tan 1 phần mẫu trong 4 phần nước

ở 90°C, ở nhiệt độ này thì Pectin bị phân hủy rất nhiều, trong dịch chiết chỉ có khoảng 0,22% pectin, dịch chiết được lọc sau 5 phút, tiếp tục chiết lần 2 với 2 phần nước ở 80°C, lọc và kết hợp dịch chiết 2 lần lại với nhau và lọc bằng thiết bị hút chân không còn lại 1/9 so với thể tích ban đầu Sau khi làm lạnh thì để kết tinh trong điều kiện lạnh 2 – 3 ngày, làm nóng đến 70°C, làm lạnh

và kết tinh lần nữa Để tinh sạch đầu tiên hòa 1 lượng mẫu trong nước nóng – EtOH (8-2), thêm lượng dư chì acetat, và lượng dư đó được trung hòa bởi H2S, sau khi lọc để naringin kết tinh trong điều kiện lạnh Kết tinh lần 2 với nước nóng, naringin hòa tan trong nước nóng ở nhiệt độ trên 50°C Naringin cũng có thể kết tinh từ nước trong dung dịch kiềm, nhưng điều này làm cho tinh thể có màu vàng rất khó loại ra ngay cả sử dụng than hoạt tính [30,32]

Một nghiên cứu khác của Raphel Ikan: Một phần vỏ bưởi đã được cắt nhỏ và bốn phần nước được đun nóng đến 90°C, giữ ở nhiệt độ này trong 5 phút Lọc lấy dịch chiết Lặp lại quá trình chiết với hai phần nước ở 80°C Gộp các dịch chiết lại, đun sôi với 1% Celite, lọc Dịch sau lọc được làm đậm đặc dưới chân không đến khi thể tích còn 1/9 so với ban đầu Để kết tinh trong tủ lạnh, lọc, thu được naringin octahydrate (mp 83°C) Naringin (8,6 g) được hòa tan trong 100 ml isopropanol sôi và lọc nóng Dịch isopropanol sau lọc được làm lạnh để kết tinh Lọc tinh thể, rửa bằng isopropanol lạnh, thu được naringin dihyrate có nhiệt độ nóng chảy là 171°C Naringin cũng có thể được làm tinh sạch bằng cách kết tinh lại với một ít nước nóng [32]

Ngoài ra, Kenterson và Hendrickson cũng đưa quy trình tách naringin:

100 g bột vỏ bưởi được ngâm với 500 ml cồn 95% trong ít nhất 16 giờ, thỉnh thoảng khuấy trộn Thu lấy dịch chiết Vỏ bưởi được chiết lần hai với 500 ml nước có hòa tan sẵn 1 g CaO, giữ trong 2 giờ Thu lấy dịch chiết Chiết lần ba với 500 ml nước ở 95°C trong 2 giờ Gộp chung dịch chiết ở cả ba lần, phải đảm bảo thu đủ 1500 ml Dịch này được dùng để định lượng naringin Kết quả cho thấy dùng EtOH chiết được 72% naringin, trong khi nếu dùng nước – Ca(OH)2 chỉ được 18%, và 10% khi chiết với nước [32]

Theo nghiên cứu của Kong F: 200 g vỏ được chiết với 600 ml nước ở 90°C, sau đó lọc chân không trên giấy, thu lấy dung dịch, cho Ca(OH)2 vào đến khi pH khoảng 9 – 10 để loại bỏ pectin dưới dạng calcium pectate, lọc hỗn hợp thu dịch lọc, tiếp tục cho HCl vào để pH dung dịch lúc này là 4, giữ

ở 0°C trong 2 ngày, để naringin kết tinh, sau đó lọc chân không và làm khô ở 50°C rồi đem cân Kết quả hiệu suất chiết naringin từ 1,66 – 3,8% (xấp xỉ so với hiệu suất chiết naringin trong vỏ bưởi là 4%) so với khối lượng khô của

vỏ bergamot [32]

1.2.3 Các thuốc thử định tính naringin

Naringin là một flavon thuộc nhóm flavonoid nên tạo màu với nhiều thuốc thử đặc trưng:

Khi hòa tan naringin với EtOH sau đó cho tiếp NaOH vào, dung dịch sẽ

có màu từ vàng đến cam – đỏ Phản ứng Cyanidin: naringin bị khử bằng bột

Mg trong HCl, phản ứng tạo màu cam, đỏ hoặc tím

1.2.4 Ứng dụng của naringin

Naringin là chất có khả năng chống oxi hoá thông qua việc làm tăng sự biểu hiện gen của enzym chống oxi hoá Naringin góp phần làm tăng hoạt tính của các enzyme chống oxi hoá trong gan như superoxide dismutase (SOD) và catalase (CAT) Đồng thời naringin cũng góp phần làm giảm lượng H2O2 -một chất nằm trong chuỗi dẫn truyền hình thành các gốc oxi hoá tự do (ROS), ROS là nguyên nhân chính dẫn đến xơ vữa động mạch, rối loạn thoái hoá thần kinh, ung thư và gây lão hoá Naringin cung cấp dưỡng chất chống oxi hoá như vitamin E [26]

Ngoài ra, nồng độ naringin cao sẽ đóng vai trò chống lại tế bào ung thư gây ra bởi hydrocacbon đa vòng thơm (PAHs) Bên cạnh đó naringin ức chế chọn lọc các enzym chuyển hóa thuốc cytochrome P450, bao gồm CYP1A1

và CYP1A2, mà có thể gây tương tác thuốc-thuốc trong cơ thể [28] Naringin được xử lý qua EtOH có tác dụng làm giảm đáng kể lượng chất béo trung tính

ở gan và huyết tương, cả lượng cholesterol ở gan, tác dụng này nổi bật hơn so với naringin ở dạng tự do Bên cạnh đó, việc bổ sung naringin làm tăng đáng

kể HDL-Cholesterol (chuyên chở cholesterol thặng dư ra khỏi mô ngoại vi, làm giảm luợng mỡ trong máu, tức giảm được các nguy cơ tim mạch.), và tỷ

lệ giữa HDL-Cholesterol/tổng Cholesterol Trong số các nhóm chất xử lý EtOH, việc bổ sung naringin ở mức thấp sẽ làm giảm nồng độ huyết tương và TBARS (chỉ số đánh giá mức độ thủy phân và oxy hóa lipid) trong gan, đồng

thời làm tăng hoạt tính của enzyme SOD và GSH-Px (glutathione peroxidase plasma) Theo đó, khi naringin xuất hiện sẽ góp phần làm giảm những tác động bất lợi của việc ăn uống phải EtOH bằng cách tăng cường chuyển hoá EtOH và lipid

Ngoài ra Naringin là hợp chất có khả năng kháng viêm, kháng vi khuẩn virus, chống loét Nó cũng có thể bảo vệ các tế bào cơ trơn mạch máu bằng cách tăng sức mạnh và sức đề kháng của mạch máu , làm giảm hiệu ứng

Đây là một phương pháp đơn giản vì không cần nhiều thiết bị phức tạp nên có thể chiết một lượng lớn nguyên liệu

1.2.5.2 Phương pháp kết tinh lại

Kết tinh lại là kĩ thuật được sử đụng để tinh chế các chất nhằm thu được các hợp chất tinh khiết Nguyên tắc cơ bản của phương pháp này là dựa trên

sự khác nhau về độ tan của chất trong dung môi ở các nhiệt độ khác nhau, cũng như sự khác nhau của chất chính và chất phụ trong cùng nhiệt độ Quá trình chung là chuyển chất rắn thành dung dịch bão hòa bằng cách hòa tan trong dung môi ở nhiệt độ nóng và tách tinh thể ra khi để lạnh

Có thể có 2 trường hợp: hoặc chất chính tan trong dung môi nóng, chất phụ không tan thì tiến hành lọc chất phụ và để kết tinh, hoặc trong trường hợp chất có độ tan khác nhau thì dùng phương pháp kết tinh phân đoạn (ở nhiệt độ

xác định, dung dịch của chất bão hòa sẽ tách thành tinh thể trước khi làm lạnh, còn chất kia vẫn chưa bão hòa sẽ còn lại trong dung dịch)

Quá trình kết tinh lại gồm các giai đoạn:

Lựa chọn dung môi thích hợp

- Hòa tan chất rắn cần tinh chế ở gần hoặc bằng nhiệt độ sôi của dung môi

- Khử màu dung dịch nếu có, thường dùng than hoạt tính

- Để kết tinh chất tan khi làm lạnh

- Tách lấy chất rắn

- Làm khô

- Xác định tính chất vật lí, thường là nhiệt độ nóng chảy

Trong đó lựa chọn dung môi thích hợp là khá quan trọng Dung môi dùng kết tinh lại phải thỏa các điều kiện:

- Hòa tan tốt chất ở nhiệt độ cao hay sôi, nhưng ít tan hay không tan ở lạnh

- Chất phụ không tan trong dung môi ở bất cư nhiệt độ nào, hoặc tan rất

ít ở dung môi lạnh

- Nhiệt độ nóng chảy của chất kết tinh phải lớn hơn nhiệt độ sôi của dung môi

- Dung môi không tương tác với chất tan

- Dung môi phải dễ tách ra khỏi chất kết tinh

- Dung môi sử dụng có thể là đơn dung môi hay hỗn hợp dung môi Nếu

là hỗn hợp thì phải đảm bảo một dung môi sẽ hòa tan tốt chất tan ngay nhiệt

độ lạnh, còn dung môi còn lại thì không

1.3 Tình hình nghiên cứu về tinh dầu bưởi

1.3.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Trong số các loại trái cây họ cam quýt, nước ép bưởi là một nguồn các hợp chất hoạt tính sinh học, có giá trị Chúng hỗ trợ ngăn ngừa các bệnh mãn tính do khả năng tiếp cận của các hợp chất có hoạt tính sinh học [33,34] Ngày nay, người tiêu dùng đang quan tâm nhiều hơn đến sức khỏe để có được

sản phẩm chất lượng từ trái cây và rau quả Họ đang mong đợi các sản phẩm thực phẩm lành mạnh có thể cho một hương vị tốt và tự nhiên [35] Để đảm bảo chất lượng và thời hạn sử dụng của các sản phẩm nước trái cây bằng cách kiểm soát hoạt động của các enzym và vi sinh vật cũng như thành phần các hoạt chất trong bưởi dẫn đến có nhiều công nghệ sản xuất nước ép bưởi như công nghệ gia nhiệt trong quá trình chiết tách dịch bưởi của Ludikhuyze và cộng sự [36] Tuy nhiên khi sử dụng nhiệt trong quy trình chiết tách dịch bưởi làm ảnh hưởng đến thành phần của một số chất như vitamin C, một số chất chống oxihóa Hơn thế nữa khi sử dụng nhiệt có ảnh hưởng đến hương vị, màu sắc và các tổn thất cảm quan khác trong thực phẩm [36] Các công nghệ mới như kỹ thuật không nhiệt đã được phát hiện như một giải pháp thay thế tốt cho xử lý nhiệt của Butz và cộng sự [37] Các kỹ thuật hiện đại, chẳng hạn như xử lý ở áp suất cao (high pressure processing) HPP, xung ánh sáng cường

độ cao, bức xạ tia cực tím, từ trường dao động trường, siêu âm và điện trường xung (PEF) Gần đây một số công bố của Cserhalmi và cộng sự [38], Sánchez-Moreno và cộng sự [39], Aadil và cộng sự [40], Varela-Santos và cộng sự [41], Liu và cộng sự [42], đã nghiên cứu để nâng cao chất lượng nước trái cây và giảm thiểu thất thoát dinh dưỡng Trong số này, HPP có một tầm quan trọng đáng kể bởi vì nó ảnh hưởng đến vi sinh vật và enzyme hoạt động

Nó cũng có thể duy trì chất lượng sản phẩm thực phẩm, tức là mùi vị, vitamin, hương vị, độ tươi, màu sắc và đặc điểm cảm quan [43] (Dede et al., 2007) Ngoài ra, HPP đã được áp dụng trên các loại nước trái cây khác nhau cùng với nước cam [44, 45] (Sánchez-Moreno và cộng sự, 2005; Plaza và cộng sự, Năm 2006); nước ép cà rốt [43] (Dede và cộng sự, 2007); trái thạch lựu nước trái cây [46] (Varela-Santos và cộng sự, 2012) Giữ quan điểm về tầm quan trọng của vi sinh vật phân tích và các hợp chất hoạt tính sinh học trong nước bưởi, HPP có thể hữu ích cho người tiêu dùng và ngành công nghiệp nước trái cây Tuy nhiên giải pháp HPP có thể cần nguồn vốn đầu tư

lớn và chỉ phù hợp trong sản xuất công nghiệp với công suất đủ lớn nhằm mục đích thu hồi vốn đầu tư Việc nghiên cứu giải pháp cho quá trình tạo ra nước ép bưởi vẫn còn giữ nguyên mùi vị và thành phần của hoạt chất trong nước ép bưởi chúng tôi đề xuất giải pháp mới là sử dụng công nghệ ép bưởi qua hệ thống siêu âm lạnh Công nghệ này có thể chiết trích ly dịch bưởi hoàn

toàn nhưng không làm mất đi hoạt chất và mù vị của bưởi

Ngoài việc ép lấy nước bưởi sử dụng làm nước trái cây cung cấp cho người tiêu dùng thì việc tận thu các thành phần vỏ bưởi và hạt bưởi vẫn chưa

được quan tâm trong quá trình chế biến bưởi

Trong những thập niên qua một số nhà khoa học đã nghiên cứu trong thành phần vỏ bưởi có chứa nhiều hoạt chất có giá trị về dinh dưỡng và sử dụng trong mỹ phẩm, thực phẩm và dược phẩm Một số kỹ thuật chiết xuất đã được nghiên cứu để thu hồi pectin từ vỏ bưởi như nghiên cứu của Methacanon, Krongsin, & Gamonpilas; Tuấn, Dang, Huong, & Danh [47-49], chiết xuất dung môi bởi Elghar bawy cộng sự; Liew, Ngoh, Yusoff, & Teoh [50-51], và chiết xuất có hỗ trợ bằng sóng siêu âm / vi sóng (MAE), với chiết xuất axit bởi Liew, Ngoh, Yusoff, & Teoh, Quốc và cộng sự, 2015; Wandee, Uttapap và Mischnick.[52-55] Gần đây, một công nghệ được gọi là CO2 siêu tới hạn (SWE) cũng được báo cáo bởi Liew, Teoh, Tan, Yusoff, & Ngoh [56] Bằng dự kiến, sản lượng (biểu thị bằng tỷ lệ trọng lượng của pectin khô đối với trọng lượng của bột bưởi khô) của pectin thu hồi từ 3,6% đến 94% w/w,

cơ chất khô, tùy thuộc về phương pháp chiết xuất được sử dụng Chiết tách không điều chỉnh pH dẫn đến năng suất pectin thấp hơn (6,5% w/w) bởi Wandee và cộng sự, 2019) [55] Tuy nhiên, khi độ axit hoặc độ kiềm của môi trường chiết xuất đã được sửa đổi bằng cách sử dụng axit clohydric (HCl) hoặc natri hydroxit (NaOH), sản lượng tăng lên 24% (trọng lượng/trọng lượng [55] Tương tự, MAE với cation axit biến tính (sử dụng axit tartaric) có hiệu

suất pectin là 24% (w/w) được nghiên cưu bởi Quốc và cộng sự, 2015) [54] SWE dẫn đến khoảng 20% (w/w) năng suất, cao hơn đáng kể so với phương pháp chiết xuất gia nhiệt theo chu kỳ (5,3% w / w) hoặc kỹ thuật hỗ trợ vi sóng-siêu âm tuần tự (UMAE) (3,4% w/w) không thay đổi [ 52, 56] Tăng cường xử lý trước bằng sóng siêu âm-vi sóng tuần tự kết hợp với chiết xuất axit xitric năng suất pectin đến 39% (w/w) [51, 52] Elgharbawy và cộng sự [57] gần đây đã báo cáo việc sử dụng dung môi (NADES) để chiết xuất pectin

từ chất thải vỏ bưởi đến 96% w / w) so với các phương pháp chiết xuất được

đề cập ở trên [57] Đáng chú ý, choline clorua: axit malonic (1: 1) và choline clorua: glucozơ: H2O (5: 2: 5) hỗn hợp dẫn đến hiệu suất 96% pectin, cao gấp

đôi so với kết quả từ các nghiên cứu kể trên

Ngoài pectin thì thành phần các hoạt chất chống oxi hóa cũng được nghiên cứu và xây dựng quy trình chiết tách ra khỏi vỏ bưởi trong đó quan trọng nhất là flavonoid, Năm 2014, Li, Liu, Hu, & Su [58], dựa trên cấu trúc hóa học Flavonoid được phân loại thành flavanone và glycoside flavanone (30 đến 39), flavon và flavone glycoside (40 đến 53), và flavanols (53 đến 56) Naringenin (30), hesperetin (31) và eriodic tyol (32) được tách và thu hồi bởi

Yu, 2016; Xi, Fang, Zhao, Jiao, & Zhou, 2014 Zhang, Nan, Wang, Jiang, &

Li, 2014) [59, 60, 61] Trong số những flavanones này, naringenin, naringin, neohesperidin và neoeriocitrin được tìm thấy là nhiều nhất

Hình 1.6 Quy trình chiết thành phần các chất từ bưởi

1.3.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

Việt Nam là một nước có điều kiện khí hậu nhiệt đới gió mùa rất thuận

lợi cho việc hình thành và phát triển các loại thực Gần đây ở nước ta cũng đã

có một số nghiên cứu tách chiết tinh dầu từ lá hay vỏ bưởi, chanh, cam sử dụng phương pháp chưng cất truyền thống cũng như ứng dụng một số kỹ thuật chiết mới

Nguyễn Minh Hoàng – khoa Công nghệ sinh học, Đại học Mở TP.HCM

đã nghiên cứu chiết xuất tinh dầu từ vỏ quả bưởi da xanh Citrus grandis(L) Osbeck (trồng tại Đồng Nai ) và vỏ quả Chanh dây Citrus aurantifolia

(Christm) Swingle (trồng tại Tiền Giang) bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước20 có và không có sự hỗ trợ của vi sóng Kết quả cho thấy khi

chưng cất với nguyên liệu không xay tốn nhiều thời gian ly trích hơn và tinh dầu thu được có màu vàng do tiếp xúc quá lâu, hiệu xuất thấp (Bưởi: 0,59%; Cam: 1,34%; Chanh: 0,83%) Nếu dùng nguyên liệu xay thì thời gian trích li ngắn, tinh dầu thu được trong suốt, không màu hiệu xuất thu được cao hơn (Bưởi: 1,58%; Cam 3,79%; Chanh: 1,78%) Việc kết hợp sử dụng lò vi sóng trong quá trình chưng cất với nguyên liệu không xay có thời gian trích li rất ngắn (9 – 12 phút) nhưng tinh dầu thu được có màu vàng nhạt hiệu xuất thấp (Bưởi: 0,51%; Cam: 0,485; Chanh: 0,40% )

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM 2.1 Phương pháp nghiên cứu

Các hợp chất được tách chiết từ vỏ bưởi da xanh ở huyện Hoài Ân, tỉnh Bình Định Phân tách chất bằng phương pháp sắc ký cột thường (CC), tạo kết tinh (hoặc kết tủa), vv… Cấu trúc hóa học của các chất được chứng minh bằng cách phân tích kết quả dữ liệu từ các phương pháp phổ: Khối lượng (MS), cộng hưởng từ hạt nhân NMR

2.1.1 Phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước

Phương pháp chưng cất lôi cuốn tinh dầu bằng hơi nước dựa trên nguyên

lý của quá trình chưng cất một hỗn hợp không tan lẫn vào nhau là hơi nước và tinh dầu Khi hỗn hợp này được gia nhiệt, hai chất này đều bay hơi Nếu áp suất của hơi nước cộng với áp suất của tinh dầu bằng áp suất của môi trường thì hỗn hợp sôi, và tinh dầu được lấy ra cùng với hơi nước

Phương pháp này có ưu điểm về mặt năng lượng do nhiệt độ sôi của hỗn hợp thấp hơn nhiệt độ sôi của nước (100°C) và nhiệt độ sôi của tinh dầu (>100°C) ở áp suất khí quyển

Phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước trực tiếp: nguyên liệu và nước cho vào cùng thiết bị, đun sôi, hơi nước bay ra sẽ lôi cuốn theo hơi tinh dầu, sau đó làm lạnh ngưng tụ hơi, ta sẽ thu được tinh dầu sau khi phân ly tách nước ra Thiết bị sử dụng tương đối đơn giản, rẻ tiền

2.1.2 Phương pháp sắt ký khí ghép khối phổ (GC-MS)

2.1.2.1 Nguyên lý hoạt động của sắc ký khí

Sắc ký khí là một phương pháp tách chất, trong đó pha động là chất khí (gọi là khí mang) và pha tĩnh được chứa trong cột ở dạng chất rắn hoặc dạng lỏng được phủ lên trên bề mặt chất mang trơ dạng rắn hay phủ đều lên trên

thành phía trong của cột, tùy thuộc vào bản chất pha tĩnh chia thành hai loại

kỹ thuật này được gọi là sắc ký khí-lỏng

Dưới đây là mô hình của một hệ thống sắc ký khí

Hình 2.1 Sơ đồ cấu tạo của thiết bị GC

Khi hoạt động khí mang (1) sẽ đi qua cổng tiêm mẫu (2) có nhiệt độ cao

và mang theo các chất bay hơi từ từ mẫu đi qua cột (3) Cột sắc ký được đặt trong buồng nhiệt độ (4) có thể thay đổi nhiệt độ theo thời gian giúp cho quá trình tách các chất xảy ra trong cột khi chúng đi từ đầu đến cuối cột, do sự tương tác giữa các chất với pha tĩnh trên cột khác nhau do đó thời gian chúng

đi từ đầu đến cuối cột sẽ khác nhau Vì thế mà mỗi chất sẽ đi ra khỏi cột tại một thời điểm khác nhau (gọi là thời gian lưu của chất phân tích) Như vậy các chất sẽ được tách ra khỏi nhau khi đi ra khỏi cột, mỗi chất sau khi ra khỏi cột

sẽ đượcthu nhận ở dạng tín hiệu điện bởi các detector theo nhiều cơ chế khác nhau tùy từng loại detector Sau đó tín hiệu này được truyền đến bộ phận ghi nhận và xử lý dữ liệu (6), dữ liệu này được hiển thị thành pic trên sắc ký đồ

2.2.1.2 Thiết bị khối phổ hai lần MS/MS

Hình 2.2 Sơ đồ cấu tạo của detector khối phổ MS/MS

1 GC oven (Lò chứa cột GC) 7 Post-filter (Lọc sau cột)

2 GC interface

(Điểm ghép nối giữa GC và MS)

8 Hexaple Collision Cell (khu phân mảnh lần 2)

3 Removable inner source

(Nguồn bên trong)

9 Quadrupole 2 (Bộ phân tích MS tứ cực lần 2; MS2)

4 Isolation valve (Van cách ly) 10 Conversion Dynode (Bộ chuyển tín

Hỗn hợp chất phân tích sau khi đi qua cột tách trên GC sẽ được phân tách thành các hợp chất riêng lẽ lần lượt đi vào thiết bị MS qua cổng nối (2), nhiệt độ của cổng nối thường ở 2500C, sau đó đi vào các khu vực của MS Sắc ký khí ghép khối phổ (GC/MS_Gas Chromatography Mass Spectometry) là một trong những phương pháp sắc ký hiện đại nhất hiện nay