TỔNG QUAN
Tìm hiểu về cây hồ tiêu
Hồ tiêu (Piper nigrum L.) là cây thân leo, dài, nhẵn, có tuổi thọ trung bình từ 10 – 12 năm [1] Cây có rất nhiều nhánh hình thành từ kẽ lá Trong quá trình trồng trọt, các nhánh của tiêu được đặt trên các giá đỡ hoặc bám trên cây cao, vì thế, cây có thể đạt được chiều cao từ 20 m trở lên (Hình 1.1) [2] Các lá dày và mịn, hình dáng của lá thay đổi từ hình trứng, hình elip đến hình mũi mác [3] Cây tiêu được trồng để lấy quả (hạt) Quả tiêu thường nhỏ, có hình cầu, mọc thành chùm theo hình xoắn ốc trên một cuống, gồm 50 –
60 quả [1] Quả non có màu xanh, hình cầu đường kính khoảng 5 - 6 mm, khi chín quả chuyển sang màu vàng đỏ và thịt quả mềm hơn Quả khô màu nâu đen, vỏ quả nhăn nhúm, bóc hết vỏ thường có đường kính khoảng 3 - 4 mm (Hình 1.2) [4]
Hình 1 1 Hình ảnh cây tiêu
Hình 1 2 Hình ảnh quả tiêu (quả non - quả chín - quả khô)
Hạt tiêu đen là một trong những loại gia vị lâu đời nhất và được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới Hạt tiêu đen có nguồn gốc từ Đông Nam Á và được trồng rộng rãi ở các vùng nhiệt đới Tính đến năm 2008, Việt Nam là nước sản xuất và xuất khẩu hạt tiêu lớn nhất thế giới, sản xuất 34% sản lượng tiêu của thế giới Các nước sản xuất lớn khác bao gồm Ấn Độ (19%), Malaysia (8%), Sri Lanka (6%), Trung Quốc (6%) và Thái Lan (4%) [5] Ở nước ta, hai vùng có diện tích trồng hồ tiêu lớn nhất là Đông Nam Bộ và Tây Nguyên, trọng điểm là các tỉnh Bình Phước, Đắk Nông, Đắk Lắk, Bà Rịa – Vũng Tàu, Đồng Nai và Gia Lai.
Quy trình sản xuất hạt tiêu
Đề tài nghiên cứu dựa trên hai loại tiêu chính là tiêu đen và tiêu sọ (Hình 1.3) Thông thường, hạt tiêu chủ yếu được chế biến thành tiêu đen (chiếm 80%), còn lại sẽ được chế biến thành tiêu trắng [1]
1.2.1 Quy trình sản xuất hạt tiêu đen
Hạt tiêu đen đạt chuẩn theo TCVN 5837:1994 là hạt khô, sạch, đồng đều [6] Hạt có lớp vỏ khô, nhăn, có màu từ nâu thẫm, nâu xám đến đen
Hạt tiêu đen phải trải qua nhiều công đoạn xử lý nhằm đạt được tiêu chuẩn để tiêu thụ Tuổi thu hái thường từ 6 đến 7 tháng, vào những ngày nhiều nắng, thời điểm quả bắt đầu chuyển từ màu xanh sang màu vàng Việc xử lý sau thu hoạch rất quan trọng để đạt được
Hình 1 3 Hạt tiêu đen và tiêu sọ sản phẩm chất lượng cao Sau đó, quả hồ tiêu cần được tách ra khỏi chùm bằng máy tuốt cơ học hoặc thủ công như giẫm đạp, đập bằng gậy hoặc bằng tay [2] Quá trình chần tiêu bằng nước nóng tại 80 o C trong 2 phút cần được tiến hành để làm tăng màu đen bóng của quả, loại bỏ bụi, vi sinh vật và đẩy nhanh quá trình làm khô Do đó, quả chần chỉ cần phơi nắng từ 2 đến 3 ngày [7] trên tấm bạt cho đến khi chuyển thành màu đen và độ ẩm giảm xuống thấp hơn 12% [8] Các hạt tiêu khô được phân loại theo các tiêu chuẩn khác nhau bằng phương pháp sàng cơ học để loại bỏ 90% tạp chất như cát, bụi mịn, đầu kim rồi tiến hành sàng đảo phân loại theo kích thước khảo sát Sau đó, công đoạn xử lý vi sinh được tiến hành bằng cách phun hơi nước có nhiệt độ từ 120 – 140 o C vào hạt tiêu trong thời gian ngắn (khoảng 20 – 40 giây) [9] Thành phẩm đạt tiêu chuẩn về chất lượng sẽ được đóng gói và bảo quản (Hình 1.4) Việc bảo quản hồ tiêu cần các điều kiện tối ưu như độ ẩm (dưới 12%), không bị sâu bệnh Hạt tiêu thường được đóng gói trong túi vải bố chất liệu nhựa polyethylene [7]
Hình 1 4 Quy trình sản xuất hạt tiêu đen 1.2.2 Quy trình sản xuất hạt tiêu sọ
Tiêu sọ là một loại gia vị phổ biến được sử dụng trong các món ăn Trung Quốc, Việt Nam, Thái Lan và phương Tây Mùi thơm của tiêu sọ khá ngọt và thơm nồng nhưng ít hăng hơn so với tiêu đen Việc sử dụng tiêu sọ thay cho tiêu đen có thể tránh được các đốm đen từ hạt tiêu đen xay làm ảnh hưởng đến hình thức thực phẩm và giảm sự hài lòng của người tiêu dùng [1]
Tiêu sọ được sản xuất từ những quả tiêu gần chín Trong giai đoạn đầu, những quả mọng chín đỏ được thu hoạch và loại bỏ cuống Nếu tỉ lệ quả chín thấp, chùm tiêu sẽ được ủ đến khi chín ít nhất 80% số quả trong chùm Sau đó, quả tiêu được tách ra bằng máy hoặc thủ công rồi tiến hành sàng để loại bỏ tạp chất, sạn đá, các phụ phẩm khác và phân loại theo các kích thước khác nhau [3] Sau đó, tiêu sẽ được tiếp tục phân loại khí động học, phân loại tỷ trọng xoắn ốc để tách các quả nhẹ và các quả móp méo [10] Phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất để sản xuất tiêu sọ là phương pháp ngâm nước Quả tiêu chín được cho vào các bao đay rồi ngâm trong nước từ 7 đến 15 ngày để phân hủy phần vỏ của quả Thời gian ngâm có thể thay đổi tùy thuộc vào các điều kiện như nhiệt độ và vi sinh vật có trong nước ngâm [1] Khi lớp vỏ bị phân hủy, tiêu sẽ được xát vỏ lần đầu và làm sạch bằng nước để tiếp tục chuẩn bị cho công đoạn ngâm ủ lần thứ 2 Quá trình này được lặp lại nhằm loại bỏ hoàn toàn vỏ quả tiêu Tương tự công đoạn trước, tiêu sau ngâm sẽ được xát vỏ lần 2 và rửa sạch với nước Để tăng tính mỹ quan về màu sắc cho hạt tiêu sọ, người ta tiến hành làm trắng với enzyme hoặc H2O2 Cuối cùng, hạt tiêu được làm ráo và sấy khô ở 70 o C cho đến khi độ ẩm của hạt tiêu đạt 13 - 14% [3] Tiêu sọ thành phẩm sẽ được đóng bao và mang đi tiêu thụ (Hình 1.5) Hạt tiêu sọ đạt chuẩn để tiêu thụ là hạt khô, sạch, đồng đều, mặt hạt nhẵn, đỉnh hơi bẹt, cuống hạt hơi lồi với những vạch lõm nối từ đỉnh tới cuống hạt, màu từ xám nâu nhạt tới vàng ngà (TCVN 5837:1994) [6]
Hình 1 5 Quy trình sản xuất hạt tiêu sọ [3][10]
Các tiêu chuẩn về tiêu trên thế giới
Hiện nay, việc đánh giá chất lượng sản phẩm hồ tiêu do các cơ quan khác nhau cung cấp như Hiệp hội Hồ tiêu Quốc tế (IPC), Tiêu chuẩn Việt Nam, Tiêu chuẩn ASTA (Hiệp hội Thương mại Gia vị Hoa Kỳ), Hiệp hội Gia vị Châu Âu (ESA) và Tổ chức Tiêu chuẩn Quốc tế (ISO) [1] Theo bản sửa đổi thông số chất lượng của Hiệp hội Hồ tiêu Quốc tế (IPC) năm 2015, chất lượng hạt tiêu nguyên hạt được đánh giá theo các chỉ tiêu vật lý, hóa học và vi sinh (Bảng 1.1 và 1.2) [11]
Bảng 1 1 Tiêu chuẩn IPC đối với tiêu đen [11]
Hạt bé / corns (m/m) %, tối đa 2,0 5,0 10,0
Hạt bị mốc %, tối đa 1,0 3,0 3,0
Hạt bị côn trùng (% khối lượng), tối đa 1,0 2,0 2,0 Côn trùng chết hoặc sống (% khối lượng), tối đa Không Không Không
Chất thải của động vật có vú, tối đa Không Không Không
Hóa học Độ ẩm (%), tối đa 12,5 12,5 13,0
Tổng lượng tro, % (m/m), tối đa 6,0 7,0 7,0
Tinh dầu % (ml/100g), tối thiểu 2,0 2,0 2,0
Escherichia coli (MPN/g) tối đa < 3 < 3 < 3
Salmonella (trong 25g) Âm tính Âm tính Âm tính
Bảng 1 2 Tiêu chuẩn IPC đổi với tiêu trắng [11]
Hạt bé, vụn (m/m) %, tối đa 1,0 2,0 2,0
Hạt bị mốc %, tối đa 1,0 3,0 3,0
Hạt bị côn trùng (% khối lượng), tối đa 1,0 2,0 2,0 Côn trùng chết hoặc sống (% khối lượng), tối đa Không Không Không
Chất thải của động vật có vú, tối đa Không Không Không
Hóa học Độ ẩm (%), tối đa 12,0 13,0 14,0
Tổng lượng tro, % (m/m), tối đa 3,5 4,0 4,0
Tinh dầu % (mL/100g), tối thiểu 1,5 1,5 1,0
Escherichia coli (MPN/g), tối đa 5 mm (1,23 ± 0,03%) Như đã trình bày ở Mục 3.1, mức độ trưởng thành có liên quan mật thiết đến kích thước quả Nghiên cứu của Thomas và cộng sự cũng chỉ ra rằng hình dạng quả thay đổi lớn hơn về kích thước từ giai đoạn non đến khi chín [75] Các hạt ở giai đoạn chín đã được chứng minh là có hàm lượng tinh dầu thấp hơn các hạt tại giai đoạn trưởng thành Xét về hình thái bên ngoài, những hạt tiêu kích thước 2,5 – 4 mm có phần vỏ bên ngoài nhiều hơn các hạt kích thước từ 4 đến lớn hơn 5 mm Tinh dầu tiêu được chứng minh tập trung chủ yếu ở phần vỏ [76] Hailemichael và cộng sự cũng đã tiến hành thí nghiệm với các hạt tiêu đen theo độ chín Những quả tiêu được thu hoạch theo thời gian cụ thể 3,5; 4,5; 5,5 và 6,5 tháng Kết quả nghiên cứu cho thấy theo thời gian thu hoạch, vỏ quả có sự biến đổi màu sắc theo chiều hướng nhạt dần (từ đen hung, đen cho đến nâu
Hiệu s uất ch iết tin h dầu ( %) đen) [77] Bên cạnh đó, hiệu suất tinh dầu thu được cũng có chiều hướng giảm dần theo độ chín [77] Như vậy, thời gian thu hoạch thích hợp sau khi tiêu đậu trái 70% được khuyến cáo là 3,5 tháng để thu được hàm lượng tinh dầu tối đa Một báo cáo khác về ảnh hưởng của kích thước quả đến hàm lượng tinh dầu và các thành phần tinh dầu có trong quả của cây rau mùi được thực hiện bởi nhóm nghiên cứu của Beyzi Kết quả chỉ ra rằng hiệu suất tinh dầu của giống Arslan giảm khi kích thước quả tăng lên Hiệu suất tinh dầu giảm khi quả đạt kích thước 2 – 3,15 mm (0,34 ± 0,02%) xuống kích thước > 4 mm (0,23 ± 0,03%)
Hình 3 8 Hiệu suất chiết tinh dầu theo kích thước
Hiệu suất chiết tinh dầu tiêu đen theo dung trọng không theo một xu hướng nhất định (Hình 3.9) Dung trọng phụ thuộc vào các lỗ xốp trong hạt tiêu Hạt có nhiều lỗ xốp thì dung trọng tiêu càng nhỏ Trong đó, hàm lượng tinh dầu cao nhất tập trung chủ yếu ở hạt tiêu lép (1.95 ± 0.06%) và hạt tiêu có dung trọng 300 – 400 g/L (2,05 ± 0,09%) Kết quả này tương tự với nghiên cứu của Đỗ Đình Nhật và cộng sự (2020), hiệu suất chiết tinh dầu hai loại tiêu theo dung trọng: hạt tiêu lép đạt hiệu suất tối ưu 2,38% và hạt nguyên với hiệu suất 1,65% [40] Tiêu lép là hạt tiêu có chất lượng thấp và giá thành
H iệu s uất ch iết tin h dầu ( %) thấp vì hạt rất nhẹ, chỉ có phần vỏ vì nhân chưa phát triển hoàn toàn Tuy nhiên, tinh dầu tập trung chủ yếu ở phần vỏ [76], nên việc sử dụng hạt tiêu có dung trọng thấp với mục đích chiết xuất tinh dầu là một phương án hứa hẹn nâng cao giá trị kinh tế ngành thị trường hồ tiêu.
Xác định các thành phần hóa học có trong tinh dầu theo phân loại tiêu
Hồ tiêu là loại cây được biết đến với các đặc tính chống oxy hóa và kháng khuẩn Ngoài các đặc tính chống oxy hóa trực tiếp, một số hợp chất hoạt động gián tiếp bằng cách tăng cường hoạt động của các chất chống oxy hóa khác Điều này làm cho hạt tiêu có giá trị đặc biệt trong việc giảm thiểu các tổn hại do chế độ ăn giàu chất béo bão hòa - một trong những nguyên nhân chính gây ra stress oxy hóa (Cichewicz và Thorpe, 1996) Trong y học, hạt tiêu thể hiện đặc tính điều hòa miễn dịch và có khả năng tăng cường số lượng hiệu quả các tế bào bạch cầu, hỗ trợ cơ thể xây dựng một hàng rào bảo vệ mạnh mẽ chống lại các vi khuẩn và tế bào ung thư xâm nhập (Bajad và cộng sự, 2003) Tinh dầu hồ tiêu chứa các hợp chất có khả năng kháng khuẩn cũng như kháng nấm gây bệnh cho cây như Fusarium graminearum, Penicillium viridicatum… [50]
Hiệu s uất ch iết tin h dầu ( %)
Các chức năng kể trên cho thấy rằng trong tinh dầu hạt tiêu có chứa các hợp chất đóng những vai trò đáng kể trong lĩnh vực y học, mỹ phẩm cũng như thực phẩm [78] Do đó, ngoài việc định lượng tinh dầu, nghiên cứu còn tiến hành khảo sát các thành phần hóa học có trong tinh dầu theo phân loại về giống tiêu, độ chín và kích thước Vì phạm vi giới hạn của thời gian nghiên cứu nên đề tài chưa khảo sát thành phần tinh dầu theo yếu tố dung trọng
Bảng 3.1 hiển thị các thành phần tinh dầu tiêu từ 50 g nguyên liệu khô theo tỷ lệ nguyên liệu: dung môi là 1:6 (g/mL) trong thời gian chiết là 2h Kết quả nghiên cứu từ sắc ký khí khối phổ GC – MS xác định được 24 hợp chất đại diện cho hơn 90% tổng số hợp chất trong tinh dầu tiêu đen Lượng các hợp chất khác không xác định được là không đáng kể Trong đó, β-Phellandrene (10,879 – 20,531%), D-Limonene (8,879 – 16,388%), 3-Carene (11,533 – 17,681%) và β-Caryophyllene (13,219 – 28,033%) là những thành phần chính trong tinh dầu hạt tiêu Kết quả này tương tự với báo cáo của Lê Thị Hồng Nhan và cộng sự, trong đó 3-carene (29,21%), D-limonene (20,94%), caryophyllene (15,05%) được xem là các hợp chất chính [79] Nghiên cứu của Yong-xin cũng xác định caryophylene, 3-Carene và D-limonene là ba thành phần chính tương ứng với hàm lượng (22,23%; 26,84%; 25,83%) [80] Tinh dầu hạt tiêu đen được chiết suất bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước bởi Wang và cộng sự, đã xác định được 29 hợp chất chiếm 97,2% tổng các hợp chất có trong tinh dầu Trong đó, 3-Δ-carene (31,9%), limonene (19,3%), caryophylene (18,4%), β-pinen (13,0%, 14,0%), α-pinen (5,8%, 6,7%), δ-elemene (1,8%; 1,3%) và α-copaene (1,9%, 1,6%) [81] Hàm lượng lớn hai hợp chất 3-carene và D-limonene cho thấy hạt tiêu đen tại Việt Nam là một nguyên liệu đầy hứa hẹn để sản xuất thuốc chống côn trùng [82] Để giải thích cụ thể hơn, sự kết hợp của D-limonene và long não có tác dụng đuổi muỗi [83] Bên cạnh đó, sự kết hợp của 3- carene, D-limonene và α-pinene đã được tìm thấy trong các chất làm mát không khí và khử mùi không khí [84] Hơn nữa, β -Pinene (2,54 – 5,555%) được xem là hợp chất duy nhất có ở tinh dầu tiêu, có khả năng tăng cường sinh khả dụng của các hợp chất dinh dưỡng quan trọng trong các loại thực phẩm và gia vị khác [13]
Th àn h p hầ n RT (m in )
Th àn h p hầ n tư ơ n g đ ối (%) G iố n g Độ c h ín K ích th ướ c S riL an k a Sẻ M ã Lai
Trư ởn g th àn h G ià Ch ín 2 ,5 - 4 mm
4 ,7 5 - 5 mm > 5 m m α- T h u jen e 4 ,31 C 10 H 16 0 ,2 0 1 0 ,1 4 5 0 ,1 5 8 0 ,1 4 9 0 ,15 0 ,2 9 6 0 ,2 4 7 0 ,3 5 9 0 ,1 0 2 0 ,1 1 9 0 ,2 2 5 ỗ- Ter p in en e 6 ,6 2 4 C 10 H 16 9 ,2 3 8 9 ,8 9 1 10 ,9 0 2 2 ,8 3 8 4 ,64 3 ,7 6 8 4 ,4 4 2 2 ,02 4 ,1 8 8 3 ,8 2 3 2 ,1 9 6 2 -Ca re n e 7 ,0 8 2 C 10 H 16 0 ,1 1 1 0 ,1 6 1 0 ,1 6 1 0 ,06 0 ,15 0 ,1 2 4 0 ,1 4 9 0 ,0 6 9 0 ,1 3 6 0 ,13 0 ,0 6 6 o -Cy me n e 7 ,7 4 2 C 10 H 16 1 ,7 6 5 0 ,49 0 ,3 5 2 0 ,3 9 3 0 ,24 0 ,1 0 2 0 ,2 3 4 0 ,9 0 2 0 ,0 2 5 0 ,0 2 2 0 ,9 3 6 β- Ph ell a n d re n e 7 ,8 4 7 C 10 H 16 14 ,8 8 3 1 5 ,6 9 7 20 ,5 3 1 14 ,1 5 5 18 ,6 7 4 15 ,6 6 9 14 ,2 1 6 14 ,2 7 4 10 ,8 7 9 12 ,8 9 8 11 ,9 6 1 α- T erp in o len e 7 ,9 6 5 C 10 H 16 16 ,5 1 7 6 ,2 0 9 - 7 ,4 5 8 7 ,96 6 ,56 7 ,6 2 4 4 ,0 9 7 7 ,1 0 1 6 ,6 5 4 4 ,2 0 3 β- M yrc en e 8 ,3 7 5 C 10 H 16 0 ,7 3 8 1 ,1 5 5 0 ,8 5 3 0 ,7 9 1 2 ,15 1 ,6 5 2 1 ,3 5 3 2 ,2 9 9 1 ,9 2 2 1 ,6 4 4 0 ,2 8 3 α- Pi n en e 8 ,8 7 5 C 10 H 16 5 ,4 7 1 3 ,5 1 1 4 ,2 5 8 5 ,2 0 2 1 ,49 1 ,2 9 1 0 ,8 7 9 1 ,2 4 1 1 ,1 4 9 1 ,2 3 7 2 ,6 3 2 D -L imo n en e 9 ,1 1 8 C 10 H 16 13 ,5 2 1 1 4 ,6 9 8 1 1 ,6 58 1 3 ,3 6 4 16 ,5 13 ,6 2 8 14 ,7 6 3 16 ,3 8 8 14 ,4 5 1 9 ,3 5 2 8 ,8 7 9 β- Pin en e 9 ,5 9 1 C 10 H 16 5 ,5 5 5 9 ,7 2 4 10 ,6 9 3 5 ,6 2 ,54 2 ,2 1 6 4 ,2 0 8 2 ,7 7 1 2 ,8 1 5 2 ,9 5 7 4 ,0 7 5 3 -Ca re n e 9 ,7 9 2 C 10 H 16 13 ,0 4 7 1 4 ,5 2 9 1 1 ,0 6 5 11 ,5 7 1 15 ,7 11 ,5 3 3 13 ,6 3 1 16 ,8 8 6 17 ,6 8 1 13 ,9 1 6 15 ,6 8 1 Pu leg o n e 9 ,9 3 1 C 10 H 16 O 0 ,3 8 3 0 ,2 0 9 0 ,2 0 ,2 2 5 0 ,18 0 ,2 0 8 0 ,1 8 7 0 ,2 8 8 0 ,28 0 ,2 7 4 0 ,2 4 2 Ca mp h o r 10 ,9 1 8 C 10 H 14 O - - 0 ,0 6 5 0 ,07 0 ,07 - 0 ,0 1 6 0 ,0 3 5 0 ,0 4 2 0 ,0 4 8 0 ,0 5 4 T yra n to n 12 ,0 9 1 C 10 H 16 O 2 0 ,6 3 7 0 ,1 5 4 0 ,1 7 3 0 ,3 2 9 0 ,52 0 ,4 2 6 0 ,1 8 5 0 ,1 9 1 0 ,3 4 8 0 ,7 9 3 0 ,0 9 2 L in a lo o l 13 ,3 7 1 C 10 H 18 O 1 ,2 6 9 0 ,6 3 9 0 ,8 9 7 0 ,7 1 5 0 ,56 0 ,6 2 4 0 ,5 3 9 0 ,7 6 7 0 ,5 2 3 0 ,5 6 7 0 ,3 7 3 β- S a li n en e 16 ,6 9 5 C 15 H 24 - 0 ,2 0 1 0 ,9 8 4 0 ,2 3 8 0 ,14 0 ,1 7 4 0 ,12 0 ,2 8 8 0 ,2 1 9 0 ,2 7 4 0 ,3 2 3 α- S a li n en e 17 ,0 0 6 C 15 H 24 0 ,0 8 8 - 0 ,0 9 6 - 0 ,05 - - - 1 ,5 9 8 - - δ- Ca d in en e 18 ,1 5 6 C 15 H 24 0 ,0 1 4 - 0 ,31 0 ,5 3 7 0 ,31 2 ,2 9 2 3 ,3 5 1 3 ,3 7 2 3 ,0 2 7 3 ,6 1 7 1 ,5 9 9 δ- El eme n e 19 ,4 7 2 C 15 H 24 0 ,2 0 7 - 0 ,0 7 6 0 ,5 1 3 0 ,3 2 ,2 3 7 5 ,1 1 7 2 ,1 1 6 - 3 ,0 4 7 1 ,9 7 6 α- Co p a en e 21 ,6 1 4 C 15 H 24 - 0 ,0 4 7 0 ,0 2 9 0 ,0 2 9 0 ,05 0 ,0 7 7 0 ,1 8 4 0 ,1 6 6 0 ,0 5 3 0 ,1 5 5 0 ,1 0 5 α- Cu b eb en e 23 ,4 5 9 C 15 H 24 0 ,0 7 5 0 ,0 5 1 0 ,06 0 ,0 8 8 0 ,26 0 ,25 0 ,0 3 3 0 ,0 6 7 0 ,1 5 7 0 ,3 3 6 0 ,1 4 9 β- Ca ry o p h yl len e 26 ,2 7 1 C 15 H 24 13 ,2 1 9 1 6 ,5 0 9 23 ,0 7 1 2 4 ,3 5 7 28 ,0 3 3 21 ,8 2 7 20 ,1 3 2 26 ,5 3 8 25 ,6 7 5 20 ,5 1 2 17 ,9 8 7 Ca ry o p h yl len e o xid e 32 ,7 0 9 C 15 H 24 O 2 ,1 4 4 2 ,7 0 4 - 8 ,5 1 9 4 ,75 8 ,7 2 8 2 ,3 3 8 - 5 ,1 4 2 9 ,4 2 3 10 ,7 3 8 S p a th u len o l 32 ,9 8 9 C 15 H 24 O 0 ,1 2 7 - 0 ,4 4 6 - 2 ,32 7 ,0 3 6 - - - 2 ,2 3 9 - 99 ,21 99 ,2 8 6 97 ,0 3 8 97 ,2 0 1 99 ,1 99 ,4 6 7 93 ,9 2 8 94 ,8 1 1 98 ,3 7 6 91 ,3 5 9 92 ,4 6 3
Bảng 3 1 Thành phần hóa học tinh dầu tiêu đen theo phân loại
Sự thay đổi nhỏ của hàm lượng tinh dầu và thành phần tinh dầu phụ thuộc vào một số yếu tố như giai đoạn trưởng thành, đặc thù canh tác, thành phần đất, sự khác biệt khí hậu ở các vị trí địa lý khác nhau, trong đó có kiểu gen [5] Kiểu gen thay đổi ở các giống tiêu khác nhau [85] Kết quả từ Bảng 3.1 cho thấy nhiều thành phần hợp chất của 4 giống tiêu Sẻ, Sri Lanka, Mã Lai và Vĩnh Linh Theo báo cáo của John và cộng sự, mùi thơm và hương vị có trong tình dầu tiêu được tạo nên bởi các thành phần như sabinene, myrcene, limonene, β–caryophyllene và camphene [86] Trong đó, hai thành phần là β– myrcene (1,155%) và D-limonene (14,698%) trong tiêu Sẻ có hàm lượng cao hơn so với các giống tiêu còn lại Sự khác biệt về các thành phần cũng tạo khoảng mùi hương khác nhau
Hàm lượng hoạt chất chính β-Phellandrene giảm dần từ giai đoạn trưởng thành đến khi chín (từ 18,674% xuống 14,216%) (Bảng 3.1) Theo báo cáo của Natalia và cộng sự, β- phellandrene và β-caryophylene là hai hợp chất chính được chứng minh là có tác dụng ức chế các hoạt động của vi khuẩn và nấm mốc Cụ thể, các sản phẩm nước sốt cá trong ngành chế biến thủy sản được bổ sung tinh dầu tiêu đen có thể cải thiện chất lượng của sản phẩm đóng hộp [87] Thành phần hóa học của tinh dầu theo độ chín của quả hồi đã được báo cáo bởi Omidbaigi và cộng sự tại hai giai đoạn sáp (chưa chín) và chín Trong đó, E-anethole là hợp chất được biết đến là đem lại giá trị kinh tế, có hàm lượng giảm dần khi kéo dài thời gian thu hoạch (90,35 – 80,70%) [72] Một nghiên cứu khác của Moghaddam và cộng sự về thành phần hóa học trong tinh dầu thì là cho thấy các hợp chất chính như p-cymene, -terpineol, cumin aldehyde và safranal tăng lên trong quá trình trưởng thành [71] Điều này cho thấy thành phần các hợp chất chính trong tinh dầu cũng bị ảnh hưởng theo giai đoạn phát triển
Kết quả từ Bảng 3.1 cho thấy có sự thay đổi hàm lượng hai hợp chất chính là D-
Limonene (từ 16,388% xuống 8,379%) và β-Caryophyllene (26,538 – 17,987%) theo chiều hướng giảm dần từ kích thước nhỏ nhất 2,5 – 4 mm đến kích thước lớn nhất > 5 mm Trong đó, các hợp chất chính như pinene, δ-carene và limonene trong tinh dầu tiêu được chứng minh là có tác dụng kháng khuẩn nên được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp thực phẩm và y sinh [88] Việc sử dụng tinh dầu tiêu đen để sản xuất các vật liệu tự nhiên như vật liệu băng vết thương và đóng gói thực phẩm có thể khắc phục các vấn đề về môi trường mà các vật liệu tổng hợp gây ra Tương tự kết quả nghiên cứu, báo cáo của Beyzi và cộng sự về thành phần tinh dầu quả rau mùi theo kích thước cho biết linalool được xem là thành phần chính (78,94 - 85,66%) Trong đó, hàm lượng linalool cao nhất được quan sát thấy ở kích thước quả nhỏ nhất 2 – 3,15 mm (85,66 ± 2,14%) và thấp nhất ở kích thước lớn hơn 3,15 – 4 mm (78,94 ± 2,80%) [89] Những kết quả trên đã cho thấy ảnh hưởng của quả hoặc kích thước hạt lên hàm lượng tinh dầu và các thành phần tinh dầu chính của cây thuốc và cây gia vị.
Khảo sát hàm lượng oleoresin và piperine bằng phương pháp RSM
3.5.1 Hiệu suất chiết oleoresin từ phương pháp đun hồi lưu và phương pháp chiết tuần hoàn dung môi
Trong nghiên cứu này, hai phương pháp đun hồi lưu và chiết tuần hoàn dung môi có sự hỗ trợ của bơm được sử dụng để chiết xuất oleoresin và piperine Hiệu suất chiết piperine đạt được từ hai phương pháp trên lần lượt là 4,51% và 3,90% (mg piperine/g nguyên liệu khô) [90] Kết quả khảo sát cho thấy, hàm lượng piperine thu được từ phương pháp đun hồi lưu nhiều hơn so với phương pháp chiết tuần hoàn dung môi Tuy nhiên, một lượng lớn dung môi đã bị tiêu hao khi tiến hành chiết mẫu bằng hệ thống đun hồi lưu (với tỉ lệ nguyên liệu: dung môi là 1:100 g/mL) Việc sử dụng phương pháp này trong nghiên cứu chỉ nhằm mục đích định lượng oleoresin và piperine; không được ứng dụng trong quy mô sản xuất vì kéo dài thời gian và tăng chi phí nguyên liệu Đối với phương pháp chiết mẫu sử dụng hệ thống bơm tuần hoàn dung môi, thể tích ethanol sử dụng ít hơn (với tỉ lệ nguyên liệu: dung môi là 1:3,4 g/mL) nhưng vẫn thu được hiệu suất piperine tương đối cao (chỉ chênh lệch khoảng 0,6% so với phương pháp còn lại) Hơn nữa, mô hình chiết xuất được thiết kế dựa trên mô hình thực tế, với nguyên lý hoạt động tương tự như thiết bị sản xuất công nghiệp, thuận tiện cho việc mở rộng quy mô chiết xuất Do đó, đề tài đã tiến hành chiết xuất oleoresin và piperine bằng hệ thống chiết tuần hoàn dung môi nhằm thu được hàm lượng nhựa dầu đáng kể cho quy trình kết tinh piperine tiếp theo
Bộ phận chính của hệ thống được thiết kế ở dạng truyền nhiệt vỏ áo Nguyên liệu sau khi xay được cho vào túi vải để lên lưới bên trong bộ chiết Dung môi là ethanol được bơm vào và hỗn hợp được gia nhiệt bằng nước nóng từ bể điều nhiệt Hệ thống có béc phun dung môi đều lên nguyên liệu với sự hỗ trợ của bơm Điều này đảm bảo được rằng lượng dung môi luôn được thấm qua mẫu cho đến khi thời gian chiết xuất kết thúc
3.5.2 Các thông số ảnh hưởng đến quá trình chiết piperine từ tiêu sọ
Hiệu suất chiết oleoresin và piperine từ tiêu sọ theo phương pháp luân phiên từng biến sử dụng hệ thống chiết tuần hoàn dung môi được thực hiện trong báo cáo của Tuyền [59] Các thông số khảo sát bao gồm: nồng độ ethanol, tỉ lệ rắn lỏng, nhiệt độ, thời gian, năng suất chứa của bộ chiết và số lần chiết Kết quả của quá trình chiết xuất được thể hiện trong Hình 3.10
(a) Ảnh hường của nồng độ ethanol (%) (b) Ảnh hưởng của tỉ lệ rắn: lỏng (g/mL)
(c) Ảnh hưởng của nhiệt độ ( o C) (d) Ảnh hưởng của thời gian chiết (phút)
(e) Ảnh hưởng của năng suất chứa (% v) (f) Ảnh hưởng của số lần chiết
Hình 3 10 Ảnh hưởng của các thông số khảo sát đến quá trình chiết piperine
Kết quả trên cho thấy 3 yếu tố có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất chiết piperine chính là nồng độ cồn (X1), thời gian chiết (X2) và tỉ lệ dung môi: nguyên liệu (X3) do có sự chênh lệch giá trị lớn giữa các mức khảo sát Do đó, 3 yếu tố này được chọn để thiết lập quy trình chiết xuất oleoresin theo phương pháp RSM, các thông số còn lại được giữ nguyên không đổi với giá trị được trình bày ở Bảng 3.2
Bảng 3 2 Các thông số cho quá trình chiết xuất piperine
Yếu tố ảnh hưởng Thông số
Tỉ lệ dung môi: nguyên liệu (mL/g) 2 - 3 - 4
3.5.3 Kết quả khảo sát hàm lượng oleoresin và piperine từ phương pháp RSM
Hiện nay, ngành công nghiệp nói chung và ngành kỹ thuật hóa học nói riêng đang tìm cách cải thiện hiệu suất hệ thống và tăng cường hiệu quả quy trình chiết xuất mà không làm tăng thời gian và chi phí sản xuất Để giải quyết vấn đề này, các nghiên cứu tối ưu hóa có thể được thực hiện bằng cách sử dụng các phương pháp thống kê đa biến Trong đó, phương pháp đáp ứng bề mặt (Response Surface Methodology – RSM) là một cách tiếp cận thích hợp và được sử dụng rộng rãi để tối ưu hóa các quy trình công nghiệp để tìm ra điều kiện tốt nhất cho hệ thống RSM đã và đang được áp dụng trong các thiết kế thử nghiệm khác nhau liên quan đến quá trình chiết xuất, bảo quản thực phẩm, lên men cũng như các lĩnh vực kỹ thuật khác [57] RSM cho phép đánh giá tác động của nhiều yếu tố và tương tác của chúng đối với một hoặc nhiều biến phản hồi [58] Bên cạnh việc giảm số lần chạy thử nghiệm, kết quả thu được từ RSM được khẳng định là chấp nhận được về mặt thống kê [57] Do đó, bằng cách áp dụng phương pháp RSM trong quy trình tối ưu hóa, chỉ cần một khoảng thời gian ngắn để kiểm tra tất cả các biến liên quan đến đánh giá khảo sát; hơn nữa, việc ước lượng các tham số có thể xác định các biến ảnh hưởng lớn đến mô hình, tập trung vào các biến cụ thể, làm cho các quy trình thử nghiệm trong phòng thí nghiệm hiệu quả hơn
Tiêu sọ xô được lựa chọn làm nguyên liệu để khảo sát quy trình chiết xuất oleoresin theo phương pháp RSM Quá trình chiết piperine từ tiêu sọ sẽ ít bị lẫn tạp chất do tiêu sọ chứa ít tinh dầu và lượng piperine thu được có thể lên đến 40,35% cao hơn 8,2% so với tiêu đen [91] Bên cạnh đó, việc sử dụng tiêu sọ nhằm tận dụng hết nguyên liệu chiết xuất, không lãng phí lớp vỏ ngoài của tiêu đen cho mục đích chiết xuất tinh dầu
Xây dựng mô hình thực nghiệm
Như vậy, từ Bảng 3.2, số thí nghiệm được thực hiện là N = 2 3 + 2*3 + 6 = 20, với 8 thí nghiệm tại điểm giai thừa, 6 thí nghiệm tại điểm trục và 6 thí nghiệm lặp lại tại điểm trung tâm Mỗi thông số được chia làm 3 mức độ thay đổi với các giá trị mã hóa cụ thể trong Bảng 3.3 Tiếp theo, điều kiện cho hiệu suất chiết piperine cao nhất ở mỗi biến được chọn làm tâm thu hoạch Hàm mục tiêu của quá trình được xác định là hiệu suất chiết piperine (Y) (mg piperine/g nguyên liệu khô)
Bảng 3 3 Mã hóa giá trị các yếu tố tối ưu hóa
Sau khi mã hóa giá trị các yếu tố tối ưu hóa từ dữ liệu thu được ở Bảng 3.3, các điều kiện chiết xuất được thiết kế dựa trên phần mềm Design-Expert 13.0 Sau đó, 20 thí nghiệm được tiến hành theo phương pháp RSM sử dụng hệ thống chiết tuần hoàn dung môi với 50 g nguyên liệu Kết quả hiệu suất chiết piperine từ tiêu sọ thu được như Bảng
Bảng 3 4 Bố trí thí nghiệm và kết quả hiệu suất chiết piperine từ hạt tiêu sọ
Hiệu suất chiết piperine (mg piperine/g nguyên liệu khô)
X 1 (%) X 2 (phút) X 3 (mL/g) Thực tế Dự đoán
*(X 1 , X 2 , X 3 - hệ số tuyến tính cho các biến độc lập lần lượt là nồng độ cồn, thời gian chiết và tỉ lệ dung môi: nguyên liệu)
Hình 3.11 thể hiện kết quả hàm mục tiêu của các thí nghiệm: hiệu suất chiết piperine của 20 thí nghiệm nằm trong khoảng 31 đến 53% Trong đó, hàm lượng piperine đạt giá trị cao nhất tại các thí nghiệm 15; 16; 17; 18; 19; 20 (trung bình 52,5 mg piperine/g nguyên liệu khô) và thấp nhất tại thí nghiệm 11 (31,0 mg piperine/g nguyên liệu khô) Tại thí nghiệm 11, tỷ lệ nguyên liệu: dung môi sử dụng là rất ít (1: 1.3 g/mL) Theo định luật Fick, chênh lệch nồng độ giữa hai pha là động lực của quá trình khuếch tán [92] Tỉ lệ rắn: lỏng càng thấp, chênh lệch gradient nồng độ chất tan giữa dịch chiết và dung môi càng nhỏ, do đó làm giảm hiệu suất chiết của quá trình
Hình 3 11 Hiệu suất chiết piperine của 20 thí nghiệm
Phân tích sự tương tác mô hình và thực nghiệm
Kết quả chiết xuất piperine từ hạt tiêu sọ được phân tích thống kê bằng phân tích phương sai Việc sử dụng phân tích phương sai (ANOVA) để đánh giá mức độ chính xác của mô hình hồi quy dựa trên một số phản hồi theo hệ số R 2 , giá trị p và sự không tương thích mô hình F cũng như tầm quan trọng của từng tham số ảnh hưởng đến mô hình Việc xác thực kết quả cũng quan trọng như phân tích ANOVA, trong đó mô hình dự đoán được dùng để so sánh với giá trị thử nghiệm thực tế [57]
Bảng 3 5 Kết quả phân tích ANOVA cho mô hình bậc 2 của hiệu suất chiết piperine
Yếu tố Tổng bình phương F-value p-value Ảnh hưởng
Hiệu s uất ch iết pip er in e (m g pip er in e/g n gu yên liệu k hô )
Bảng 3.5 trình bày kết quả phân tích ANOVA và các hệ số tỷ lượng sau khi tiến hành xử lý số liệu thực nghiệm bằng phần mềm Design Expert 13.0 Giá trị F-value càng cao chứng tỏ yếu tố có ảnh hưởng đến hiệu suất chiết piperine càng lớn Bên cạnh đó, ý nghĩa thống kê của yếu tố được thể hiện qua giá trị p-value, giá trị này nhỏ hơn 0.05 cho thấy tác động của yếu tố đến mô hình là đáng kể với độ tin cậy ít nhất 95% [58] Nhìn chung, hầu hết các yếu tố đều có ý nghĩa thống kê, ngoại trừ các yếu tố tương tác đôi Kết quả trên cho thấy thời gian chiết và tỷ lệ dung môi: nguyên liệu có ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất chiết piperine với giá trị p-value lần lượt là (p = 0,0314) và (p < 0,0001) Trong nghiên cứu này, hầu hết các yếu tố bị loại đều liên quan đến nồng độ ethanol do đó có thể dự đoán yếu tố này ít ảnh hưởng hơn so với các biến còn lại
Bảng 3 6 Hệ số của phương trình hồi quy hiệu suất chiết piperine
Sau khi loại bỏ các yếu tố tác động không đáng kể tới hàm mục tiêu với độ tin cậy 95%, phương trình hồi quy tương thích thực nghiệm cho hiệu suất chiết piperine có dạng:
Y = 52,07 + 0,8094X 2 + 2,87X 3 − 1,43X 1 2 − 5,14X 3 2 Phương trình hồi quy trên cho thấy sự xuất hiện của đầy đủ ba yếu tố là: nồng độ ethanol, thời gian, tỷ lệ dung môi: nguyên liệu Điều này khẳng định lại quá trình chiết bị ảnh hưởng bởi chúng tương tự kết quả khảo sát luân phiên từng biến đã được nghiên cứu trước đó Mặc dù biến đơn nồng độ ethanol (X1) không có ý nghĩa thống kê, nhưng tương tác bậc hai (X1 2) của biến này có ảnh hưởng đáng kể nên được giữ lại để phân tích tối ưu phần sau Các hệ số dương cho thấy ảnh hưởng làm tăng hiệu suất chiết piperine khi biến đó tăng, các hệ số âm cho thấy tác động ngược lại
Bảng 3 7 Hệ số tương quan của mô hình
Hệ số R 2 R 2 hiệu chỉnh R 2 dự đoán Độ chính xác thích hợp
Kết quả hệ số tương quan của mô hình từ Bảng 3.7 cho thấy, độ chính xác thích hợp AP của mô hình là 22,9141 tương đối lớn so với mức độ phù hợp là 4 Do đó, mô hình có tính vận dụng vào thực tiễn Ngoài ra, hệ số R 2 càng gần 1 thì mô hình được xây dựng càng phù hợp với thực nghiệm Giá trị R 2 = 0,9731 cho biết 97,31% sự biến đổi của hiệu suất chiết piperine là do ảnh hưởng của các biến độc lập và chỉ có 3,69% sự thay đổi là do các yếu tố không xác định gây ra (sai số ngẫu nhiên) Khi biến được đưa vào hệ càng nhiều thì giá trị R 2 tăng, vì vậy nếu chỉ dựa vào giá trị R 2 để đánh giá tính hiệu quả của mô hình sẽ có thể dẫn đến sai lệch Vì vậy, một giá trị khác được sử dụng thường xuyên hơn là R 2 hiệu chỉnh, nó khắc phục được hạn chế của R 2 do có thể tăng hoặc giảm ảnh hưởng của bậc tự do Trong nghiên cứu này, giá trị của hệ số R 2 và R 2 hiệu chỉnh đều đạt xấp xỉ hoặc trên 0,95 và độ chệnh lệch của hai thông số này nhỏ hơn 0,2 Điều này chứng tỏ mô hình có sự tương quan rất chặt chẽ với thực nghiệm Sự tương thích giữa giá trị thực tế và mô hình xây dựng được thể hiện qua Hình 3.12
Hình 3 12 Hiệu suất chiết piperine từ thực nghiệm và mô hình
Phân tích mức độ tối ưu qua mô hình đáp ứng bề mặt
Các bề mặt đáp ứng được xây dựng từ phương trình hồi quy bậc 2 để xác định sơ bộ điểm tối ưu của mô hình, các mô hình bề mặt này cũng góp phần cung cấp thông tin trực quan hơn so với phương trình hồi quy
(a) Nồng độ ethanol – thời gian chiết (b) Thời gian – tỷ lệ dung môi: nguyên liệu
(c) Nồng độ ethanol – tỷ lệ dung môi: nguyên liệu
Hình 3 13 Mô hình bề mặt đáp ứng hiệu suất chiết piperine theo các yếu tố
Khảo sát quá trình kết tinh và tái kết tinh piperine trong tiêu sọ và tiêu đen
Kết tinh là một quá trình dùng để chiết tách và tinh chế các hợp chất có hoạt tính sinh học có trong dược liệu, tạo thành các sản phẩm có giá trị cao hơn với các đặc tính cụ thể và nhất quán [96] Quá trình kết tinh có thể được tiến hành ở quy mô phòng thí nghiệm hoặc quy mô sản xuất [97]; được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp thực phẩm, hóa học và y học [98] Để đáp ứng các yêu cầu nâng cao hiệu quả và đặc tính của dược phẩm nói chung và piperine nói riêng, nghiên cứu đã tiến hành khảo sát quá trình kết tinh piperine trong tiêu sọ và tiêu đen nhằm tạo ra sản phẩm có độ tinh khiết và độ thu hồi cao
Quá trình kết tinh piperine thô được tiến hành dựa trên các điều kiện tối ưu của phương pháp kết tinh trong báo cáo của Hậu [60]: nồng độ ethanol sử dụng (96% v/v); tỉ lệ rắn: lỏng (1:2 g/mL); nhiệt độ kết tinh (0 o C); tốc độ làm lạnh (0 o C/phút); nhiệt độ gieo mầm tinh thể (36 o C); tỉ lệ mầm được gieo (0,5 % w/w) và thời gian kết tinh (32h) Độ tinh
Hàm lượn g pip er in e tr on g oleo resin
Hiệu s uất ch iết oleo resin Hàm lượn g pip er in e tr on g ng uy ên liệu k hô
Hàm lượng piperine trong nguyên liệu khô (mg piperine/g nlk)
Hàm lượng piperine trong oleoresin (mg piperine/g oleoresin) khiết và hiệu suất thu hồi tinh thể piperine dựa trên kết quả đo phương pháp HPLC vì có độ nhạy và chính xác hơn phương pháp UV-Vis
3.6.1 Quá trình kết tinh piperine thô từ tiêu sọ và tiêu đen a Tiêu sọ b Tiêu đen
Hình 3 16 Tinh thể piperine thô của tiêu sọ và tiêu đen
Trước đây, tiêu sọ là loại tiêu thường được chọn làm nguyên liệu cho quá trình kết tinh piperine vì chứa hàm lượng piperine cao hơn nhiều so với tiêu đen [91][20] Tuy nhiên, vì tiêu sọ có giá thành cao nên nghiên cứu đã thực hiện thêm quy trình kết tinh piperine có trong tiêu đen Kết quả Hình 3.17 cho thấy hiệu suất kết tinh thô của tiêu sọ (36,4 ± 1,92%) cao gấp 2 lần tiêu đen (17,6 ± 1,74%) Tiêu đen là loại tiêu có hàm lượng oleoresin và tinh dầu cao hơn tiêu sọ Trong đó, lớp vỏ ngoài của tiêu đen chứa một lượng lớn tinh dầu gồm những hợp chất không phân cực Các hợp chất này không tan trong dung môi phân cực là ethanol, làm cản trở quá trình kết tinh piperine, do đó làm giảm hiệu suất kết tinh Điều này dẫn đến độ tinh khiết của tinh thể piperine có trong tiêu đen (694,7 ± 12,57 mg piperine/g tinh thể) thấp hơn so với tiêu sọ (76,3 ± 6,08 mg piperine/g tinh thể), tuy nhiên sự chênh lệch là không đáng kể Hiệu suất thu hồi giữa tiêu đen và tiêu sọ cũng không có khác biệt lớn (chênh lệch khoảng 5%) Có thể kết luận rằng, việc lựa chọn tiêu đen làm nguyên liệu để sản xuất tinh thể là một quy trình đầy hứa hẹn cho các ngành sản xuất dược liệu vì tiết kiệm chi phí nhưng đem lại độ tinh khiết cao Một báo cáo khác của Leila và cộng sự (2017) cho thấy độ tinh khiết của tinh thể piperine tiêu đen là 81,4% với dung môi kết tinh là ethanolic potassium hydroxide 10% [99]
Hình 3 17 Hiệu suất kết tinh, độ tinh khiết và hiệu suất thu hồi từ quá trình kết tinh thô piperine
3.6.2 Quá trình tái kết tinh piperine từ tiêu sọ và tiêu đen
Kết tinh lại được định nghĩa là sự hình thành cấu trúc hạt mới trong vật liệu bị biến đổi Quá trình này diễn ra nhờ sự hình thành và di chuyển của các liên kết góc cao ở biên của hạt, được điều khiển bởi năng lượng từ quá trình biến đổi vật liệu [100] Phương pháp tái kết tinh là một quá trình làm tinh khiết hợp chất mong muốn bằng cách hòa tan lại tinh thể trong dung môi thích hợp [101] và loại bỏ các tạp chất [102] để thu được lượng chất tinh khiết hơn
H iệu s uất kết tin h th ô pip er in e (%) Độ tin h kh iết (m g pip er in e/g tin h th ể)
Hiệu suất thu hồi (%) Độ tinh khiết (mg piperine/g tinh thể) a Tiêu sọ b Tiêu đen
Hình 3 18 Tinh thể piperine của tiêu sọ và tiêu đen sau kết tinh lần 2
Hiệu suất kết tinh sau quá trình kết tinh lần 2 của tiêu đen và tiêu sọ có sự cải thiện so với quá trình kết tinh thô trước đó (Hình 3.17 và 3.19) Điều này cho thấy hiệu quả của quá trình tái kết tinh; giúp loại bỏ các tạp chất và nhựa dầu là những thành phần gây cản trở cho quá trình kết tinh thô Bên cạnh đó, độ tinh khiết của tinh thể piperine tăng lên đáng kể (Hình 3.19) Độ tinh khiết của piperine tiêu sọ tăng lên 882,2 mg piperine/g tinh thể và tiêu đen là 812,9 mg/piperine tinh thể Kết quả báo cáo của Li Xin và cộng sự (2016) cho thấy độ tinh khiết của tinh thể piperine đạt 99% sau quá trình tái kết tinh với dung môi ethanol 95% [103] Nghiên cứu của Xu ShiMing và cộng sự (2015) cũng đã tiến hành kết tinh piperine từ tiêu đen với độ tinh khiết lớn hơn 98% khi sử dụng dung môi kết tinh là ethanol 85% [101] Nghiên cứu của Sulman tiến hành quá trình tái kết tinh 7 – 8 lần tạo ra tinh thể piperine có độ tinh khiết 85% [102] Độ tinh khiết tinh thể của nghiên cứu này thấp hơn so với các kết quả báo cáo trước đây (3 – 10%) Do đó, cần tiến hành khảo sát lại các điều kiện kết tái kết tinh để cải thiện độ tinh khiết của tinh thể piperine lên 98%
Hình 3 19 Hiệu suất kết tinh, độ tinh khiết và hiệu suất thu hồi từ quá trình tái kết tinh piperine
Hiệu s uất kết tin h th ô pip er in e Độ tin h kh iết
Hiệu suất thu hồi (%) Độ tinh khiết (mg piperine/g tinh thể)