NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO SẢN PHẨM BỘT VI BỌC TINH DẦU SẢ VÀ BƯỚC ĐẦU THỬ NGHIỆM KHẢ NĂNG THANH TRÙNG

Với vai trò là hương liệu, tinh dầu sả được sử dụng với hàm lượng rất nhỏ nên việc trộn đều tinh dầu ở dạng lỏng với các nguyên liệu khác trong quá trình sản xuất thực phẩm là rất khó kh

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO SẢN PHẨM BỘT VI BỌC TINH DẦU

TRÙNG

Tác giả

TRẦN VĨNH PHƯƠNG NGUYỄN THỊ SƯƠNG

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng Kỹ sư ngành

Công Nghệ Hóa Học

Giáo viên hướng dẫn:

PGS.TS Trương Vĩnh

Tháng 08/2012

L ỜI CẢM ƠN

Chúng tôi xin gửi lòng cảm ơn sâu sắc đến:

Ban giám hiệu trường Đại học Nông Lâm TP.HCM, Ban chủ nhiệm Bộ môn Công Nghệ Hóa Học, cùng tất cả quý thầy cô đã truyền đạt kiến thức cho chúng tôi trong suốt quá trình học tập tại trường Đại học Nông Lâm TP.HCM

PGS.TS Trương Vĩnh, người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, động viên trong suốt quá trình thực hiện luận văn Cảm ơn thầy đã truyền đạt cho những kiến thức, kinh nghiệm vô cùng quý báu trong suốt thời gian thực hiện khóa luận tốt nghiệp Trong suốt quá trình thực hiện, thầy luôn theo sát với tiến trình thực hiện luận văn, luôn nhắc nhở sửa chữa những sai sót và cũng không ngừng động viên tạo điều kiện thuận lợi để hoàn thành tốt khóa luận tốt nghiệp

Cảm ơn Ks Lê Đức Ân là người đã tận tình giúp đỡ chúng tôi trong thời gian thực tập cũng như trong suốt những năm học vừa qua

Cảm ơn Viện nghiên cứu Công Nghệ Sinh Học và Môi Trường đã hỗ trợ thiết bị

sấy phun để chúng tôi thực hiện các thí nghiệm trong đề tài tốt nghiệp để chúng tôi có thể hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này

Cảm ơn Công ty Golden Frog đã hỗ trợ cho chúng tôi về tinh dầu sả để chúng tôi

có tinh dầu sả để thực hiện các thí nghiệm nghiên cứu tinh dầu sả trong đề tài tốt nghiệp để hoàn thành khóa luận tốt nghiệp

Các bạn lớp DH08HH đã luôn bên chúng tôi, giúp đỡ, động viên, chia sẻ cùng tôi trong thời gian thực tập cũng như trong suốt những năm học vừa qua

Ba mẹ, bậc sinh thành đã sinh ra và nuôi dưỡng, các anh chị em trong gia đình luôn quan tâm, ủng hộ chúng tôi học tập và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này

Mặc dù đã cố gắng nhưng do những hạn chế về kỹ thuật, kinh nghiệm, thời gian thực hiện, … khóa luận của chúng tôi chắc chắn không tránh khỏi thiếu sót Chúng tôi mong nhận được những góp ý từ thầy cô và các bạn để luận văn được hoàn thiện hơn

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 12 tháng 08 năm 2012

Sinh viên thực hiện

Trần Vĩnh Phương – Nguyễn Thị Sương

TÓM TẮT

Sinh viên thực hiện: Trần Vĩnh Phương – Nguyễn Thị Sương, đề tài được báo cáo vào tháng 08/2012 “Nghiên cứu chế tạo sản phẩm bột vi bọc tinh dầu sả và bước đầu thử nghiệm khả năng thanh trùng”

Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Trương Vĩnh

Ks Lê Đức Ân

Đề tài được thực hiện từ tháng 2/2012 đến tháng 8/2012, tại phòng thí nghiệm

I4 Bộ môn Công Nghệ Hóa Học, Viện nghiên cứu Công Nghệ Sinh Học và Môi

Trường, Trường Đại học Nông Lâm Tp Hồ Chí Minh

Nội dung khóa luận thể hiện qua các kết quả sau:

Xác định độ ẩm của sả tươi

Xây dựng đường cong ẩm độ của sả ở nhiệt độ sấy 60o

C

Xác định ảnh hưởng của kích thước sả, cách bảo quản, ẩm độ của sả sau sấy ở

60oC lên hàm lượng tinh dầu chưng cất

Xác định sự ảnh hưởng của tỉ lệ chất mang, nồng độ chất mang và nồng độ tinh dầu tới khả năng vi bọc tinh dầu sả

Xác định đường đẳng nhiệt hút ẩm của sản phẩm bột vi bọc ở nhiệt độ 35o

C, tương quan của ẩm độ với thất thoát tinh dầu để dự đoán thời gian bảo quản sản phẩm

Xác định nồng độ tinh dầu sả tối thiểu ức chế vi khuẩn Salmonella sp

Xác định khả năng ức chế vi khuẩn Salmonella sp của bột vi bọc tinh dầu sả

ABSTRACT

Student performance: Tran Vinh Phuong – Nguyen Thi Suong, the thesis entitled

“study the manufacture of powder products of microencapsulated lemongrass essential oil and initial trials in pasteurization” was reported in 8/2012

Supervisors: Associate Professor Doctor Truong Vinh

Engineers Le Duc An

The thesis was carried out from February 2012 to August at laboratories of Chemical Engineering department and Research Institute for Biotechnology Environment of Nong Lam University, Ho Chi Minh city

Contents of thesis were expressed by following achievements:

Determination of lemongrass moisture content

Determination of lemongrass moisture at 60°C

Determination of the effect of lemongrass size, storage method, moisture content after drying at 60oC on the recovery of essential oil

Determination the influence of carrier concentration, the carrier ratio and essential oil concentration on microencapsulation of lemongrass essential oil

Determination the sorption isotherm of the product at 35oC, the relationship

of moisture with oil losses to predict the storage time of product

Determination the minimum concentration of lemon grass oil that can inhibit

Salmonella sp

Determination the inhibitory ability of lemongrass essential oil

microencapsulation powder products on Salmonella sp

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 0

TÓM TẮT 1

ABSTRACT 2

MỤC LỤC 3

DANH SÁCH CÁC HÌNH 6

DANH SÁCH CÁC BẢNG 8

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT 9

Chương 1 10

1.1 Đặt vấn đề 10

1.2 Nội dung 10

Chương 2: TỔNG QUAN 12

2.1Khái quát các quá trình sản xuất tinh dầu 12

2.1.1 Phương pháp cơ học 12

2.1.2 Phương pháp hóa lý 13

2.2 Đại cương về cây sả 20

2.2.1 Đặc điểm hình thái 20

2.2.2 Phân bố 21

2.2.3 Công dụng 21

2.2.4 Tinh dầu sả 22

2.3 Khái quát về Salmonella sp 23

2.3.1 Đặc điểm hình thái 23

2.3.2 Đặc điểm cấu tạo 24

2.3.3 Điều kiện sinh trưởng 25

2.4 Kỹ thuật vi bọc 26

2.4.1 Khái quát về vi bọc 26

2.4.2 Tác nhân vi bọc 26

2.4.3 Các loại chất mang 28

2.4.4 Cấu trúc 29

2.4.5 Kích thước 30

2.4.6 Cơ chế phóng thích 31

2.4.7 Quy trình vi bao 33

2.4.8 Các phương pháp vi bọc 33

2.5 Kỹ thuật kháng sinh đồ 37

2.5.1 Phương pháp khuếch tán kháng sinh trên thạch 37

2.5.2 Phương pháp pha loãng kháng sinh trong môi trường lỏng 38

Chương 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM 39

3.1 Vật liệu 39

3.2 Dụng cụ 39

3.3 Phương pháp thí nghiệm 41

3.3.1 Phương pháp xác định độ ẩm ban đầu 41

3.3.2 Phương pháp xác định ẩm độ chất bao và ẩm độ bột đã vi bọc 42

3.3.3 Phương pháp xác định hiệu suất thu hồi chất khô DY% 42

3.3.4 Phương pháp xác định hàm lượng dầu tổng MEY % (Microencapsulation Yield) 43

3.3.5 Hàm lượng dầu đã vi bọc và hàm lượng dầu bề mặt 43

3.3.6 Phân tích ẩm độ cân bằng khi bột đã vi bọc 44

3.3.7 Phân tích hàm lượng dầu tổng của các mẫu sau khi đạt ẩm độ cân bằng bột đã vi bọc 45

3.3.8 Chưng cất tinh dầu 45

3.3.9 Vi bọc tinh dầu 46

3.4 Bố trí thí nghiệm 47

3.4.1 Xác định đặc tính hóa lý của sả tươi 47

3.4.2 Nghiên cứu yếu tố nồng độ chất mang ảnh hưởng tới khả năng vi bọc tinh dầu sả 48

3.4.3 Thí nghiệm xác định ảnh hưởng của nồng độ tinh dầu tới khả năng vi bọc 49 3.4.4 Xác định đường đẳng nhiệt hút ẩm của sản phẩm vi bọc 51

3.4.5 Xác định đặc tính sát khuẩn của tinh dầu sả 53

Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 56

4.1Thí nghiệm xác định đặc tính hóa lý của sả tươi 56

Xác định ẩm độ của sả tươi 56

4.1.2 Xây dựng đường cong tốc độ sấy sả ở nhiệt độ sấy 60o

C 56

4.1.3 Xác định tính tinh dầu của sả tươi 58

4.2Thí nghiệm nghiên cứu yếu tố nồng độ chất mang ảnh hưởng tới khả năng vi bọc tinh dầu sả 62

4.3Thí nghiệm xác định ảnh hưởng của nồng độ tinh dầu tới khả năng vi bọc 64

4.4Thí nghiệm đẳng nhiệt hút ẩm 65

4.4.1 Thí nghiệm thể hiện mối tương quan giữa ẩm độ không khí và ẩm độ cân bằng của sản phẩm bột vi bọc ở nhiệt độ 35o C 65

4.4.2 Ảnh hưởng của ẩm độ lên thất thoát tinh dầu 67

4.4.3 Dự đoán thời gian bảo quản sản phẩm 68

4.5 Xác định đặc tính sát khuẩn của tinh dầu sả 70

4.5.1 Xác định nồng độ tinh dầu sả tối thiểu ức chế vi khuẩn Salmonella sp 70

4.5.2 Xác định khả năng ức chế vi khuẩn của bột đã vi bọc tinh dầu sả 71

Chương 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 76

5.1 Kết luận 76

5.2 Đề nghị 77

TÀI LIỆU THAM KHẢO 79

PHỤ LỤC 81

THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN THÍ NGHIỆM 105

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 2.1: Quy trình chưng cất tinh dầu 18

Hình 2.2: Cây sả 20

Hình 2.3: Salmonella sp 24

Hình 2.4: Cấu trúc vi bọc 30

Hình 2.5: Phân loại kiểu vi bọc 30

Hình 2.6: Cấu trúc bên trong của hạt hương liệu vi bao 30

Hình 2.7: Cơ chế phóng thích tinh dầu hạt bị vỡ 31

Hình 2.8: Cơ chế phóng thích tinh dầu do hạt bị hòa tan 32

Hình 2.9: Cơ chế phóng thích tinh dầu do hạt bị nóng chảy hoặc phân hủy sinh học 32

Hình 2.10: Cơ chế phóng thích tinh dầu do nhả từ từ 32

Hình 2.11: Quy trình vi bọc 33

Hình 2.12: Phương pháp vi bọc bằng phân tử 34

Hình 2.13: Khả năng bao phân tử 35

Hình 2.14: Phương pháp tụ giọt 35

Hình 2.15: Phương pháp ép đùn 36

Hình 3.1: Quy trình chưng cất 45

Hình 3.2: Quy trình vi bọc tinh dầu 46

Hình 4.1: Đồ thị ẩm độ sả theo thời gian sấy ở nhiệt độ sấy 60o C 57

Hình 4.2: Tinh dầu sả thu được sau khi chưng cất 58

Hình 4.3: So sánh lượng tinh dầu thu được khi thay đổi kích thước sả 59

Hình 4.4: So sánh lượng tinh dầu thu được khi thay đổi cách bảo quản sau 1 ngày 60

Hình 4.5: Lượng tinh dầu thu được khi sấy sả ở 60o C với ẩm độ khác nhau 61

Hình 4.6:Bột đã vi bọc tinh dầu sả với chất Maltodextrin (trái) và Gum Arabic (phải)62 Hình 4.7: Hiệu suất thu hồi tinh dầu tổng theo nồng độ và tỉ lệ chất man 63

Hình 4.8: Hiệu suất thu hồi tinh dầu tổng theo tỷ lệ tinh dầu 64

Hình 4.9: Bột đã vi bọc tinh dầu sả để xác định đẳng nhiệt 65

Hình 4.10: Phương trình hồi quy thể hiện mối tương quan giữa ẩm độ không khí và ẩm độ cân bằng của sản phẩm bột vi bọc ở nhiệt độ 35o C 66

Hình 4.11: Phương trinh hồi quy thể hiện tổn thất tinh dầu theo ẩm độ sản phẩm khi bảo quản 67 Hình 4.12: Ống chứa tinh dầu cùng Salmonella sp (bên phải) ống chứa tinh dầu (cùng

nồng độ) không có Salmonella sp (bên trái) 70

Hình 4.13: Ống chứa tinh dầu(số 3) và ống không chứa tinh dầu (số 10) 71 Hình 4.14: Đĩa thạch với các lỗ kháng sinh theo tỉ lệ bột (0, 1, 1.5, 2, 2.5 g) trước khi

cấy vi khuẩn 72 Hình 4.15: Đĩa thạch với các lỗ kháng sinh theo tỉ lệ bột (0, 1, 1.5, 2, 2.5 g) sau khi cấy

vi khuẩn 73

DANH SÁCH CÁC B ẢNG

Bảng 2.1: Các hằng số lý hóa của tinh dầu sả 22

Bảng 2.2: Kích thước hạt vi bao hương liệu bằng các phương pháp khác nhau 31

Bảng 3.1: Thành phần môi trường Nutrient Agar 40

Bảng 3.2: Thành phần môi trường dung dịch đệm PBS 40

Bảng 3.3: Thành phần môi trường nước muối sinh lý 40

Bảng 3.4: Thành phần độ đục chuẩn 0.5 McFarland 41

Bảng 4.1: Kết quả ẩm độ tuyệt đối và tương đối của sả tươi 56

Bảng 4.2: Ẩm độ sả theo thời gian sấy ở nhiệt độ sấy 60o C 57

Bảng 4.3: Lượng tinh dầu thu được khi thay đổi kích thước sả 58

Bảng 4.4: Lượng tinh dầu thu được khi thay đổi cách bảo quản sau 1 ngày 59

Bảng 4.5: Lượng tinh dầu thu được khi sấy sả ở 60o C với ẩm độ khác nhau (g/30g sả tươi) 61

Bảng 4.6: Hiệu suất thu hồi tinh dầu tổng theo nồng độ và tỉ lệ chất mang 62

Bảng 4.7: Hiệu suất thu hồi tinh dầu tổng theo nồng độ và tỉ lệ chất mang 63

Bảng 4.8: Hiệu suất thu hồi ảnh hưởng của nồng độ tinh dầu tới khả năng vi bọc 64

Bảng 4.9: Mối tương quan giữa ẩm độ không khí và ẩm độ cân bằng của sản phẩm bột vi bọc ở nhiệt độ 35o C 66

Bảng 4.10: Tổn thất tinh dầu theo ẩm độ sản phẩm khi bảo quản 67

Bảng 4.11: Sự thấm qua màng của vật liệu đóng gói thực phẩm 68

Bảng 4.12: Đường kính vòng kháng sinh theo tỉ lệ bột đã vi bọc 73

Bảng 4.13: Tỉ lệ phát triển vi khuẩn theo sự thay đổi tỉ lệ bột đã vi bọc 74

DANH SÁCH CÁC CH Ữ VIẾT TẮT

ASTM: American Society for Testing ang material (tiêu chuẩn về các thí nghiệm và thông số kĩ thuật các loại vật liệu)

CRD: Bố trí thí nghiệm kiểu ngẫu nhiên hoàn toàn

DE: Chỉ số thủy phân tinh bột

DY: Dry matter Yield

EMC: Equilibrium Moisture Content (Hàm lượng nước cân bằng)

ERH: Equilibrium Relative Humidity (Ẩm độ tương đối cân bằng)

MEE: Hàm lượng dầu vi bọc

MEY: Microencapsulation Yield (Hiệu suất thu hồi dầu tổng)

pH: Potential of Hydrogen (Độ hoạt động của Hydro)

MIC: Minimum Inhibitory Concentration

Sả chứa nhiều tinh dầu nhưng rất khó có thể chiết rút hoàn toàn tinh dầu ra nên

cần nghiên cứu phương pháp tối ưu cho chiết rút tinh dầu sả

Tinh dầu sả ở dạng lỏng rất dễ bay hơi gây thất thoát, dễ bị oxy hóa khi tiếp xúc với ánh sáng Với vai trò là hương liệu, tinh dầu sả được sử dụng với hàm lượng rất

nhỏ nên việc trộn đều tinh dầu ở dạng lỏng với các nguyên liệu khác trong quá trình sản xuất thực phẩm là rất khó khăn

Nghiên cứu sản phẩm bột vi bọc tinh dầu là nghiên cứu mới mẻ và là một vấn

đề hết sức khó khăn Nghiên cứu này để xác định các thông số tối ưu cho quá trình vi bọc tinh dầu sả giảm thiểu các tổn thất khi vận chuyển và bảo quản, tiện lợi hơn trong

việc bảo quản và sử dụng tinh dầu

Đặc biệt tinh dầu sả có khả năng kháng khuẩn trong công nghiệp thực phẩm, y học và công nghiệp nên cần nghiên cứu sau khả năng kháng khuẩn của tinh dầu sả để ứng dụng bột vi bọc trong thanh trùng

Được phân công của BM CNHH, dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Trương Vĩnh

chúng tôi đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu chế tạo sản phẩm bột vi bọc tinh dầu sả

và bước đầu thử nghiệm khả năng thanh trùng”

1.2 Nội dung:

Nghiên cứu chiết tách tinh dầu sả từ sả

Nghiên cứu chế tạo sản phẩm bột vi bọc tinh dầu sả

So sánh hiểu quả của quá trình vi bọc

Dự đoán thời gian bảo quản sản phẩm bột vi bọc

Xác định khả năng kháng khuẩn của tinh dầu sả và bột vi bọc đối với vi khuẩn

Salmonella sp.

Chương 2

2.1 Khái quát các quá trình s ản xuất tinh dầu:[2], [4], [5], [6], [7],[8]

Các phương pháp khai thác tinh dầu:

Tùy thuộc từng loại nguyên liệu và trạng thái của tinh dầu trong nguyên liệu (tự

do hoặc kết hợp) mà người ta dùng các phương pháp khác nhau để tách chúng

Các phương pháp tách tinh dầu cần phải đạt được những yêu cầu cơ bản như sau: Giữ cho tinh dầu thu được có mùi vị tự nhiên ban đầu

Qui trình chế biến phải phù hợp, thuận lợi và nhanh chóng

Phải tách được triệt để tinh dầu trong nguyên liệu , tổn thất tinh dầu trong quá trình chế biến và hàm lượng tinh dầu trong nguyên liệu sau khi chế biến (bã) càng thấp càng tốt

Chi phí đầu tư vào sản xuất là ít nhất

Dựa vào các yêu cầu đã nêu trên, người ta thường dùng những phương pháp khai thác tinh dầu sau:

Phương pháp cơ học: dùng các quá trình cơ học để khai thác tinh dầu như ép , bào nạo

Phương pháp hóa lý: chưng cất và trích ly (trích ly có thể dùng dung môi bay hơi hoặc dung môi không bay hơi)

Phương pháp kết hợp: khai thác tinh dầu bằng cách kết hợp giữa quá trình hóa

lý và quá trình cơ học, hoặc sinh hóa (lên men) và cơ học, hoặc sinh hóa và hóa lý Ví

dụ, trong quả vani , tinh dầu ở dạ ng liên kết glucozit nên dùng enzym để thủy phân , phá hủy liên kết này rồi sau đó dùng phương pháp chưng cất (hóa lý) để lấy tinh dầu

2.1.1 Phương pháp cơ học:

Phương pháp này chủ yếu dùng để tách tinh dầu trong các loại vỏ quả nh ư cam, chanh, quýt Trong loại nguyên liệu này , tinh dầu nằm trong những túi tế bào ở bề mặt ngoài Khi dùng lực cơ học tác dụng vào vỏ quả, tinh dầu sẽ thoát ra Tinh dầu sản xuất bằng phương pháp này có chất lượng cao hơn phương pháp chưng cất , có mùi thơm tự nhiên của nguyên liệu , tuy nhiên hiệu suất thấp Người ta thường dùng các cách như sau:

2.1.1.1 Vắt, bóp:

Quả được cắt ra làm 2 ÷ 3 phần, dùng thìa để tách thịt quả để riêng rồi dùng tay vắt bóp cho tinh dầu thoát ra ngoài Tinh dầu thoát ra được thấm vào bông , khi bông đã bão hòa tinh dầu, vắt lại cho vào cốc, đem lọc, lắng, sấy thu được tinh dầu thành phẩm

Vỏ đã vắt xong đem chưng cất để thu hết tinh dầu

2.1.1.2 Bào, nạo:

Dùng nguyên quả rồi xát mặt ngoài của vỏ vào bề mặt nhám , tế bào vỏ quả sẽ vỡ

ra, tinh dầu thoát ra ngoài , lớp gai của bàn xát phải vừa phải để tránh đâm thủng ruột quả, nếu ruột quả bị thủng sẽ gây khó khăn vì tinh dầu sẽ bị lẫn nước quả và lớp cùi bên trong bị nạo rách sẽ hút mất một ít tinh dầu Phương pháp này cũng như phương pháp trên gây tổn thất nhiề u tinh dầu Tinh dầu cam , chanh, quýt tách này bằng phương pháp này muốn sử dụng trong thực phẩm ta phải tách bớt tecpen , chủ yếu là limonen, vì nếu không tách thì limonen sẽ bị oxy hóa thành pinen có mùi nhựa thông

về hằng số điện môi của dung môi và chất cần trích ly Những chất có hằng số điện

môi gần nhau sẽ dễ hòa tan chất cần thiết Cơ sở lý thuyết của quá trình trích ly là dựa vào sự khác nhau về hằng số điện môi của dung môi và chất cần trích ly Những chất

có hằng số điện môi gần nhau sẽ dễ hòa tan Tinh dầu có hằng số điện môi dao động từ

2 ÷ 5 và các dung môi hữu cơ có hằng số điện môi dao động từ 1.5 ÷ 2 Trong công nghiệp sản xuất tinh dầu , phương pháp này dùng vào nhau để tách tinh dầu trong các loại hoa (hàm lượng tinh dầu ít) Phương pháp này có thể tiến hành ở nhiệt độ thường (khi trích ly ) và có thể lấ y được những thành phần quý như sáp , nhựa thơm trong nguyên liệu mà phương pháp chưng cất không thể tách được Vì thế, chất lượng của tinh dầu sản xuất bằng phương pháp này khá cao

Chất lượng của tinh dầu thu được bằng phương pháp trích ly phụ thuộc rất nhiều vào dung môi dùng để trích ly , vì thế dung môi dùng để trích ly cần phải đảm bảo các yêu cầu sau:

Nhiệt độ sôi thấp để dễ dàng tách tinh dầu ra khỏi dung môi bằng phương pháp chưng cất, nhưng không được thấp quá vì sẽ gây tổn thất dung môi , dễ gây cháy và khó thu hồi dung môi (khó ngưng tụ)

Dung môi không tác dụng hóa học với tinh dầu

Độ nhớt của dung môi thấp để rút ngắn thời gian trích ly (độ nhớt nhỏ khuếch tán nhanh)

Dung môi hòa tan tinh dầu lớn nhưng hòa tan tạp chất bé

Dung môi không ăn mòn thiết bị , không gây mùi lạ cho tinh dầu và đặc biệt không gây độc hại

Dung môi phải rẻ tiền và dễ mua

Ưu - nhược điểm:

Ưu điểm: Sản phẩm thu được theo phương pháp này thường có mùi thơm tự

nhiên Hiệu suất sản phẩm thu được thường cao hơn các phương pháp khác

Nhược điểm: Yêu cầu cao về thiết bị

Thất thoát dung môi

Quy trình tương đối phức tạp

2.1.2.2 Phương pháp ngâm:

Phương pháp này dựa vào tính chất của một số dung môi không bay hơi như dầu thực vật, mỡ đông vật, vaselin, parafin có khả năng hòa tan tinh dầu trong nguyên liệu Nếu ngâm bằng dung môi là chất béo động vật thì phải nâng nhiệt của quá trình

để dung môi ở thể lỏng Quá trình ngâm giống như quá trình trích ly nhưng chỉ khác là

quá trình ngâm dùng dung môi không bay hơi Dung môi dùng để ngâm phải thật tinh khiết, không có mùi lạ, do đó dung môi cần phải được tinh chế trước khi sản xuất

Sơ đồ và các thông số kỹ thuật ngâm:

Nguyên liệu được cho vào các túi vả i rồi nhúng vào dung môi , tùy thuộc vào các loại nguyên liệu mà thời gian ngâm có thể dài hoặc ngắn , thường thì khoảng 48 giờ Nhiệt độ ngâm nằm trong khoảng 60 ÷ 70o

C Sau thời gian qui định, các túi được vớt

ra và thay thế các túi chứa nguyên liệu mới vào, thường thì phải thay 25 lần mới có thể bão hòa được tinh dầu trong dung môi Bã nguyên liệu sau khi vớt ra còn chứa nhiều dung môi cần phải thu hồi bằng phương pháp ép hoặc l y tâm Nếu dung môi là chất béo động vật ta được sáp thơm và dung môi là dầu thực vật ta được dầu thơm Dầu thơm và sáp thơm có thể dùng trực tiếp trong công nghiệp mỹ phẩm như dùng làm son, dầu chải tóc Nếu không dùng trực tiếp dầ u thơm và sáp thơm có thể lấy tinh dầu bằng cách tách bằng rượu etylic rồi sau đó cất tách rượu

Phương pháp này có ưu điểm là thu được tinh dầu ít tạp chất hơn , sản phẩm trung gian có thể sử dụng trực tiếp trong công nghiệp nhưng có nhược điểm là chất béo dùng làm dung môi rất khó tinh chế và bảo quản , cách tiến hành thì thủ công , khó cơ giới hóa

2.1.2.3 Phương pháp hấp phụ:

Phương pháp hấp phụ dựa trên cơ sở tính chất của một số loại hoa, quả có thể kéo dài thời gian tạo ra hương thơm sau khi đã rời khỏi cây và khả năng hòa tan của chúng của các loại mỡ động vật trên bề mặt (hấp phụ) Bằng cách này tiến hành thao tác rất thủ công, khó cơ giới hóa, các loại mỡ động vật đắt tiền, khó bảo quản, quá trình tiến hành kéo dài, năng suất thấp Gần đây người ta chuyển sang hấp phụ bằng than hoạt tính gọi là hấp phụ động học Bằng phương pháp này người ta tạo điều kiện cho các luồng khí ẩm đi qua lớp hoa, nhằm giữ cho hoa được tươi lâu Luồng không khí sau khi đi qua lớp hoa sẽ cuốn theo những chất thơm bay hơi đi vào buồng hấp phụ, ở đó than hoạt tính sẽ giữ lại các chất thơm tại buồng hấp phụ, không khí thải ra ngoài Lớp hoa còn lại sau khi hấp phụ hết các chất thơm bay hơi sẽ đi chưng cất hoặc trích ly lấy hết những chất thơm

2.1.2.4 Phương pháp chưng cất:

Tinh dầu là một hỗn hợp gồm nhiều cấu tử tan lẫn vào nhau Trong quá trình chưng cất, cùng với sự thay đổi thành phần của hỗn hợp lỏng có thể làm thay đổi thành phần

của hỗn hợp hơi Trong điều kiện áp suất không đổi , dung dịch lỏng mà ta thu được bằng cách ngưng tụ hỗn hợp hơi bay ra sẽ có thành phần cấu tử dễ bay hơi cao hơn so với chất lỏng ban đầu , nếu tiếp tục chưng cất thì càng n gày thành phần dễ bay hơi trong chất lỏng ban đầu càng ít và trong chất lỏng sau ngưng tụ càng nhiều Nếu ngưng

tụ theo thời gian thì ta có thể thay đổi thành phần của tinh dầu sau ngưng tụ so với thành phần của tinh dầu có trong nguyên liệu Việc làm này nhằm mục đích nâng cao chất lượng tinh dầu Ví dụ , yêu cầu của tinh dầu sả là hàm lượng xitronenlal phải

>35% nhưng tinh dầ u của ta thường chỉ đạt 32%, do đó có thể dùng phương pháp chưng cất ngưng tụ theo thời gian để nâng cao hàm lượng xitronenlal trong tinh dầu sả

2.1.2.4.1 Các dạng chưng cất tinh dầu:

Có 3 dạng chưng cất tinh dầu như sau:

Chưng cất với nước: Nguyên liệu và nước cùng cho vào một thiết bị Khi đun sôi,

hơi nước bay ra sẽ cuốn theo tinh dầu , ngưng tụ hơi bay ra sẽ thu được hỗn hợp gồm nước và tinh dầu , hai thành phần này không tan vào nhau nên dễ dàng tách ra khỏi nhau

Phương pháp này đơn giản, thiết bị rẻ tiền và dễ chế tạo , phù hợp với những cơ

sở sản xuất nhỏ , vốn đầu tư ít Tuy nhiên, phương pháp này còn một vài nhược điểm như hiệu suất thấp, chất lượng tinh dầu không cao do nguyên liệu tiếp xúc trực tiếp với thiết bị nên dễ bị cháy khét , khó điều chỉnh các thông số kỹ thuật như tốc độ và nhiệt

độ chưng cất

Chưng cất bằng hơi nước không có nồi hơi riêng : Nguyên liệu và nước cùng cho

vào một th iết bị nhưng cách nhau bởi một vỉ nồi Khi đun sôi , hơi nước bốc lên qua khối nguyên liệu kéo theo tinh dầu và đi ra thiết bị ngưng tụ Để nguyên liệu khỏi rơi vào phần có nước ta có thể lót trên vỉ 1 hay nhiều lớp bao tải tùy theo từng loại nguyên liệu Phương pháp này phù hợp với những cơ sở sản xuất có quy mô trung bình

So với phương pháp trên , phương pháp này có ưu điểm hơn , nguyên liệu ít bị cháy khét vì không tiếp xúc trực tiếp với đáy th iết bị, các nhược điểm khác vẫn chưa khắc phục được Phương pháp này thích hợp cho những loại nguyên liệu không chịu được nhiệt độ cao

Chưng cất bằng hơi nước có nồi hơi riêng : Phương pháp này phù hợp với những

cơ sở sản xuất lớn, hơi nước được tạo ra từ một nồi hơi riêng và được dẫn vào các thiết

bị chưng cất

Phương pháp này cùng một lúc có thể phục vụ được cho nhiều thiết bị chưng cất, điều kiện làm việc của công nhân nhẹ nhàng hơn , dễ cơ khí hóa và tự động hóa các công đoạn sản xuất, khống chế tốt hơn các thông số công nghệ, rút ngắn được thời gian sản xuất Ngoài ra, phương pháp này đã khắc phục được tình trạng nguyên liệu bị khê, khét và nếu theo yêu cầu của công nghệ thì có thể dùng hơi quá nhiệt , hơi có áp suất cao để chưng cất Tuy nhiên, đối với một số tinh dầu trong điều kiện chưng cất ở nhiệt độ và áp suất cao sẽ bị phân hủy làm giảm chất lượng Hơn nữa, các thiết bị sử dụng trong phương pháp này khá phức tạp và đắt tiền

2.1.2.4.2 Ưu, nhược điểm:

Ưu điểm:

Thiết bị khá gọn gàng, dễ chế tạo, quy trình sản xuất đơn giản

Trong quá trình chưng cất , có thể phân chia các cấu tử trong hỗn hợp bằng cách ngưng tụ từng phần theo thời gian

Thời gian chưng cất tương đối nhanh, nếu thực hiện gián đoạn chỉ cần 5 ÷ 10 giờ, nếu liên tục thì 30 phút đến 1 giờ

Có thể tiến hành chưng cất với các cấu tử tinh dầu chịu được nhiệt độ cao

Nhược điểm:

Không áp dụng phương pháp chưng cất vào những nguyên liệu có hàm lượng tinh dầu thấp vì thời gian chưng cất sẽ kéo dài, tốn rất nhiều hơi và nước ngưng tụ Tinh dầu thu được có thể bị giảm chất lượng nếu có chứa c ác cấu tử dễ bị thủy phân

Không có khả năng tách các thành phần khó bay hơi hoặc không bay hơi trong thành phần của nguyên liệu ban đầu mà những thành phần này rất cần thiết vì chúng

có tính chất định hương rất cao như sáp, nhựa thơm

Hàm lương tinh dầu còn lại trong nưóc chưng (nước sau phân ly) tương đối lớn Tiêu tốn một lượng nước khá lớn để làm ngưng tụ hỗn hợp hơi

2.1.2.4.3 Quy trình:

Tùy theo từng loại nguyên liệu mà qui trình chưng cất có những điểm khác nhau nhất định Nhìn chung, quy trình chưng cất tinh dầu phải có những công đoạn cơ bản sau:

Hình 2.1: Quy trình chưng cất tinh dầu [2]

Ba công đoạn cơ bản của quá trình chưng cất tinh dầu (chưng cất gián đoạn )

gồm: nạp liệu, chưng cất, tháo bã

Nạp liệu : Nguyên liệu từ kho bảo quản được nạp vào thiết bị , có thể làm ẩm nguyên liệu trước khi nạp vào thiết bị để thuận lợi cho quá trình chưng cất Việc nạp liệu có thể thực hiện bằng thủ công hoặc cơ giới , có thể nạp trực tiếp vào thiết bị hoặc nạp gián tiếp qua một giỏ chứa rồi cho vào thiết bị bằng tời hoặc cẩu Nguyên liệu nạp vào thiết bị không được chặt quá làm cho hơi khó phân phối đều trong toàn bộ khối nguyên liệu và không được quá lỏng, quá xốp sẽ làm cho hơi dễ dàng theo những chỗ rỗng đi ra mà không tiếp xúc với toàn khối nguyên liệu Đối với nguyên liệu lá, cỏ khi

Xử lý sơ bộ Nguyên liệu

Chưng cất hơi nước

Hỗn hợp hơi Ngưng tụ nước Tinh dầu và nước Phân ly

Nước chưng tinh dầu Nước thải xử lý tinh chế

Sản phẩm

ho vào thiết bị có thể nén chặt, trước khi nén nên xổ tung để tránh hiện tượng rỗng cục

bộ Nạp liệu xong đóng chặt mặt bích nối thiết bị với nắp , nên vặn chặt theo nguyên

tắc đối nhau để nắp khỏi chênh

Chưng cất: Khi bắt đầu chưng cất, mở van hơi cho hơi vào thiết bị, lúc đầu mở từ

từ để đuổ i không khí trong thiết bị và làm cho hơi phân phối đều trong toàn bộ khối nguyên liệu Ngoài ra, mở từ từ van hơi để nguyên liệu không bị cuốn theo hơi gây tắc ống dẫn hỗn hợp hơi

Trong quá trình chưng cất , cần chú ý điều chỉnh nhiệt độ dịch ngưng sao cho nằm trong khoảng 30 ÷ 40o

C (bằng cách điều chỉnh tốc độ nước làm lạnh ) vì nếu dịch ngưng quá nóng sẽ làm tăng độ hòa tan của tinh dầu vào nước và làm bay hơi tinh dầu

Để kiểm tra quá trình chưng cất kết thúc chưa người ta có thể dùng một tấm kính hứng một ít dịch ngưng , nếu thấy trên tấm kính còn váng dầu thì quá chưng cất chưa kết thúc

Tháo bã: Tháo nắp thiết bị, tháo vỉ trên rồi dùng tời kéo giỏ chứa bã ra, kiểm tra

và châm thêm nước nếu cần thiết (nước châm thường là nước sau khi phân ly tinh dầu) rồi cất mẻ khác

Hỗn hợp tinh dầu và nước được cho vào thiết bị phân ly Sau phân ly ta được tinh dầu thô và nước chưng Tinh dầu thô được xử lý để được tinh dầu thành phẩm , nước chưng cho ra bể tiếp tục phân ly để thu tinh dầu loại II

2.1.2.4.4 Xử lý tinh dầu thô sau khi chưng cất:

Tinh dầu ra khỏi thiết bị phân ly là tinh dầu thô , còn chứa nhiều tạp chất như nước, một số các hợp chất hữu cơ như chất màu , nhựa, sáp hòa tan vào nên để nâng cao chất lượng tinh dầu và tạo điều kiện thuận lợi trong quá trình bảo quản tinh dầu phải tiến hành xử lý tinh dầu, quá trình này gồm các công đoạn sau:

Lắng: Mục đích của quá trình này là tách bớt các tạp chất vô cơ , hữu cơ và một

số tạp chất khác lẫn vào tinh dầu Thời gian lắng 24 ÷ 48 giờ trong các thiết bị lắng có đáy hình côn: tinh dầu thô, tinh dầu sau lắng, tạp chất

Lọc: Mục đích của quá trình lọc cũng để tách các tạp chất vô cơ , hữu cơ có kích thước nhỏ, thường dùng thiết bị lọc khung bản để thực hiện quá trình lọc

Sấy khô nước: Sau khi lắng lọc xong, trong tinh dầu vẫn còn lại một lượng nước

ở dạng phân tán hoặc hòa tan , vì vậy cần phải sấy khô nước trong tinh dầu Người ta thường dùng Natri sunphat khan với hàm lượng 2.5 ÷ 5.5% tùy theo hàm lượng nước

có trong tinh dầu Để thực hiện việc sấy khô nước trong tinh dầu có thể dùng phương pháp gián đoạn hoặc liên tục

Tinh dầu sau khi lắng lọc và sấy khô nếu có màu trong sáng thì nhập k ho bảo quản, nếu có màu sẫm, xấu thì dùng than hay đất hoạt tính để hấp phụ màu Tùy thuộc vào cường độ màu mà có thể dùng lượng than từ 1 ÷ 2%

2.2 Đại cương về cây sả:[2], [14], [15]

2.2.1 Đặc điểm hình thái:

Sả là một loại cỏ thuộc họ lúa, có tên khoa học là Cymbopogon citratus, toàn thân cây có mùi thơm nhẹ như mùi chanh, do thành phần chính của nó là tinh dầu Citral có nhiều công dụng chữa bệnh

Là loại cây thảo, sống nhiều năm, thân rễ sinh nhiều chồi bên tạo thành bụi, toả

rộng ra xung quanh Mỗi bụi gồm 50 đến 200 tép, cao 1 ÷ 2 m Bẹ lá và chồi thường

có màu tía hoặc trắng xanh Phiến lá dài thuôn, kích thước 50 ÷ 100 x 0.5 ÷ 2 cm, đầu nhọn, màu xanh đậm, nhẵn, gân chính nổi rõ ở mặt dưới Cụm hoa to, dài tới 60 cm, có

4 ÷ 9 đốt, gồm nhiều bông nhỏ, không cuống, mỗi bông nhỏ mang 2 hoa, màu tím hoặc nâu hồng Hoa lưỡng tính, không cuống, nhị, vòi nhuỵ, hoa đực có cuống dài 4 ÷

xanh cũng như hàm lượng và chất lượng tinh dầu đều giảm Trong quá trình sinh trưởng, nếu gặp gió Lào khô nóng chẳng những lá bị khô, cây sinh trưởng kém mà hàm lượng và chất lượng tinh dầu cũng giảm Lượng mưa thích hợp cho sinh trưởng

của sả chanh thường khoảng 2,000 ÷ 2,500 mm Có thể trồng sả chanh trên đất feralit, đất cát, đất đồi nghèo dinh dưỡng có pH 5.5 ÷ 7.5 Sả chanh cũng có thể sinh trưởng

bình thường trên đất sét có độ kiềm cao (pH 9.6) hoặc trên đất than bùn chua (pH 4.5)

Từ những tép sả ban đầu, cây sinh chồi tạo thành những tép mới và sinh trưởng liên tục hình thành bụi lớn Nếu thu hái đều đặn thì các lá non được hình thành liên tục Quá trình sinh tổng hợp và tích luỹ tinh dầu xuất hiện ngay từ giai đoạn đầu của những

lá non Trên các quần thể sả chanh nếu được thu hái đều đặn, chúng cũng sẽ sinh trưởng liên tục và ít khi ra hoa Ở điều kiện bình thường, sả chanh ra hoa vào các tháng

10 ÷ 12 đến tháng 1 ÷ 2 năm sau

2.2.2 Phân bố:

Việt Nam: Cây được trồng rải rác ở khắp các địa phương như một cây gia vị hay

một cây thuốc tại gia Thường được trồng từng khóm nhỏ trong vườn quanh nhà

Thế giới: Nguồn gốc của sả chanh hiện còn nhiều ý kiến khác nhau nhưng rất có

thể các khu vực Malaysian và Tây Ấn là quê hương của loài này Sả chanh đã được đưa vào trồng từ lâu đời tại các nước Đông Nam Á và Ấn Độ Sau Đại chiến thế giới lần thứ nhất, sả chanh được đưa vào sản xuất hàng hóa tại nhiều khu vực thuộc Nam

và Trung Mỹ Sả chanh cũng đã được du nhập vào một số nước châu Phi, Madagascar,

miền Nam Liên bang Nga và miền Bắc Australia

2.2.3 Công dụng:

Tinh dầu sả chanh là nguồn cung cấp Citral, loại nguyên liệu quan trọng trong công nghiệp hương liệu (tổng hợp và chuyển hóa các chất α – ionon, β – ionon ), dược phẩm (làm thuốc sát trùng, diệt ký sinh trùng ngoài da ), và thực phẩm (làm gia vị

hoặc hương liệu trong sản xuất đồ hộp, chế biến các loại nước uống có hoặc không chứa cồn) …

Sả chanh được coi là cây thuốc (giải cảm, chữa đau dạ dày, đau bụng, đau nhức đầu, ho, eczema, đau nhức xương, kích thích, sát trùng .), cây gia vị và dùng nấu nước gội đầu ở nước ta cũng như nhiều nơi trên thế giới

Sả chanh còn được dùng làm cây phủ đất chống xói mòn, cây làm thức ăn cho đại gia súc

Đôi khi còn được dùng làm nguyên liệu để sản xuất giấy

Tinh dầu sả còn được dùng để giải độc rất nhanh Bạn có thể dùng 1 bó sả giã nát, thêm nước lọc, gạn lấy 1 chén Người say rượu nặng uống vào sẽ nhanh chóng tỉnh và

Tinh dầu sả không màu hoặc vàng nhạt, thường dễ trở màu đỏ từ từ, có mùi dễ

chịu Có hằng số lý hóa tinh dầu như sau:

Bảng 2.1: Các hằng số lý hóa của tinh dầu sả [14], [15]

2.2.4.2 Thành ph ần hóa học tinh dầu sả:

Hàm lượng tinh dầu: 0,46 ÷ 0,55%

Tinh dầu sả java chứa khoảng 85 ÷ 97 % geraniol

Tinh dầu sả ceylon chứa khoảng 60% geraniol, 15% citronellol, 10 ÷ 15 % camphene và dipentene, một lượng nhỏ linalol và borneol

Tinh dầu sả Chanh là chất lỏng màu vàng nhạt, mùi thơm của sả, với các hằng số:

d20: 0.8986, nD20: 1.4910, D20: – 620 Thành phần chính của tinh dầu là citral ( bao gồm citral a và citral b) 65 – 86%

Sả C citratus trồng ở Trảng Bom ( Việt Nam) có hàm lượng citral trong tinh dầu là

80%

Một điểm đặc trưng cho tất cả các loài sả là trong tinh dầu có chứa methytheptenon với hàm lượng 1 ÷ 2 % làm cho tinh dầu sả có mùi rất đặc trưng của sả

2.3 Khái quát về Salmonella sp.:[18], [19]

Salmonella là một trong những chủng vi khuẩn nguy hiểm nhất hiện nay Vi khuẩn này phân bố rộng khắp trong tự nhiên, có thể xâm nhiễm và gây bệnh cho người, động vật máu nóng, động vật máu lạnh dưới nước và trên cạn

Không những ở Việt Nam mà khắp các nước trên toàn thế giới vẫn lo ngại Bệnh

do Salmonella tập trung chủ yếu ở các nước châu Âu, châu Mỹ điển hình là Anh, Pháp, Mỹ, Hà Lan Theo số liệu thống kê của Pháp năm 1995, trong số 7449 bệnh nhân bị nhiễm độc thức ăn đã có tới 3.131 bệnh nhân do Salmonella gây ra Ở Đan

Mạch 1995 có 2.911 trường hợp nhiễm Salmonella, trong đó có 19% gây bệnh thương hàn do ăn thức ăn là trứng và các sản phẩm của trứng bị nhiễm vi khuẩn này Gần đây

ở Mỹ hàng năm có khoảng 4.000 trường hợp mắc bệnh do thực phẩm bị nhiễm

Salmonella.Năm 1999 ở Hàn Quốc nghiên cứu cho thấy 25.9% mẫu thịt gà tươi sống

bị nhiễm Salmonella Ở Hà Lan 23% thịt heo nhiễm Salmonella Năm 2001 nghiên

cứu của Swanen Burg và cộng sự cho thấy 26% thịt heo nhiễm Salmonella

S.enteritidis hiện nay vẫn được xem là nguyên nhân gây bệnh quan trọng nhất trong số các chủng Salmonella

Người ta đánh giá rằng Salmonella gây ra hơn 25% các vụ nhiễm độc, nhiễm

khuẩn thực phẩm và 66% trường hợp tử vong

2.3.1 Đặc điểm hình thái:

Salmonella do Daniel E Salmon (1850 – 1914) phát hiện ra năm 1885 Năm 1880 Grafhy đã mô tả hình ảnh vi khuẩn quan sát được trên tiêu bản và là người đầu tiên phân lập được S.typhi vào năm 1884

Salmonella là vi sinh vật thuộc họ vi khuẩn đường ruột Enterobacteriaceae

Salmonella là vi khuẩn Gram âm (khi nhuộm bằng kỹ thuật Gram thì vi khuẩn bắt màu

đỏ hồng), hình que, hiếu khí và kị khí tùy ý Có tiên mao, có thể di động (trừ

S.gallinarum và S.pullorum), không tạo bào tử, kém đề kháng với thế giới bên ngoài sinh hơi lên men dextrosa, sinh khí dihydrosunfua (H2S)

Hình 2.3: Salmonella 2.3.2 Đặc điểm cấu tạo:

Salmonella có ba loại kháng nguyên – là những chất khi xuất hiện trong cơ thể thì

tạo ra kích thích đáp ứng miễn dịch và kết hợp đặc hiệu với những sản phẩm của sự kích thích đó – gồm : kháng nguyên thân O, kháng nguyên lông H và kháng nguyên vỏ

K Vi khuẩn thương hàn (S.typhi) có kháng nguyên V (Virulence) là yếu tố chống thực bào giúp cho vi khuẩn thương hàn phát triển bên trong tế bào bạch cầu

Kháng nguyên vách tế bào (kháng nguyên thân O):

Thành phần cơ bản là vách tế bào có cấu trúc phức tạp gồm 2 lớp Trong cùng là

một lớp peptidoglycan mỏng, cách một lớp không gian chứa chất và tới lớp màng ngoài (outer membrane) là phức hợp lipidpolysaccharide gồm lipoprotein và lipopolysaccharide

Bao bên ngoài lớp peptidoglycan là lớp phospholipid A và B (quyết định độc tố

của nội độc tố), sau đó là hai lớp polysaccharide không mang tính đặc hiệu Kháng nguyên của nội độc tố có bản chất hóa học là lypopolysaccharide (LPS) Tính đặc hiệu của kháng nguyên O và LPS là một, nhưng tính miễn dịch thì khác nhau: kháng nguyên O ngoài LPS còn bao gồm cả lớp peptidoglycan nên tính sinh miễn dịch của

nó mạnh hơn LPS Màng ngoài có cấu trúc gần giống tế bào chất nhưng phospholipid

hầu như chỉ gặp ở lớp trong, còn ở lớp ngoài là lipopolysaccharide dày khoảng 8 ÷ 10

nm gồm 3 thành phần :

Lipid A

Polysaccharide lõi

Kháng nguyên O

Màng ngoài còn có thêm các protein:

Protein cơ chất: porin ở vi khuẩn còn gọi là protein lỗ xuyên màng với chức năng cho phép một số loại phân tử đi qua chúng như dipeptide, disaccharide, các ion

Kháng nguyên v ỏ (kháng nguyên K – kapsule):

Bản chất hóa học của vỏ vi khuẩn là polypeptid hoặc polysaccharide Vỏ của vi khuẩn gây miễn dịch không mạnh nhưng khi gắn với tế bào vi khuẩn vỏ vẫn gây được

miễn dịch Kháng nguyên vỏ được dùng để phân loại các chủng Salmonella

Kháng nguyên lông (kháng nguyên H):

Được tổng hợp từ các acid amin dạng D (dạng ít gặp trong tự nhiên) Do đó việc

xử lý kháng nguyên của các tế bào miễn dịch không thuận lợi và đáp ứng kháng thể không mạnh Khi các sợi lông bị kết hợp bởi các kháng thể đặc hiệu, lông sẽ bị bất động, vi khuẩn không thể di chuyển được Kháng nguyên lông được dùng đễ phân loại một số chủng Salmonella

2.3.3 Điều kiện sinh trưởng:

ngày Đun sôi nước 60o

C trong 10 phút hay 100oC trong 2 phút đã diệt được hầu hết

Salmonella Chúng bị tiêu diệt bởi phenol 5%, cloramin 1% và clorua thủy ngân 0.2% trong 5 phút Bị ức chế ở nồng độ muối 10% và bởi hệ vi khuẩn lactic Với nồng độ

muối 19% vi khuẩn bị chết sau 75 ÷ 80 ngày

2.4 K ỹ thuật vi bọc:[3], [10]

2.4.1 Khái quát về vi bọc:

2.4.1.1 Khái niệm:

Theo Young S.L (1993), kỹ thuật vi bọc được định nghĩa: là kỹ thuật bao gói các

chất rắn, lỏng hay khí vào trong một lớp vỏ bọc cực mỏng với kích thước hạt trong khoảng micromet (μm) Lớp vỏ này sẽ giữ và bảo vệ chất nền không bị biến đổi làm

giảm chất lượng (đối với những chất mẫn cảm với nhiệt độ) hay hạn chế tổn thất (đối

với những chất dễ bay hơi) Chất được vi bọc này chỉ giải phóng ra những chất trong một số điều kiện đặc biệt

Kĩ thuật vi bọc tinh dầu gồm 2 giai đoạn: phân tán tinh dầu thành những hạt rất nhỏ trong nước bằng thiết bị đồng hóa (tạo nhũ tương) Nếu kích thước hạt tinh dầu càng

nhỏ thì số lượng tinh dầu tự do nằm trên các hạt bột càng ít nên lượng tinh dầu tiếp xúc với không khí càng thấp, nhờ vậy có thể hạn chế lượng tinh dầu bị oxy hóa và thất thoát khi sấy và bảo quản

2.4.1.2 Ưu điểm của việc vi bọc thực phẩm:

Giảm hoạt tính các hoạt chất đối với các tác nhân môi trường bên ngoài như ánh sáng, oxi và nước

Giảm tỉ lệ thất thoát của các hoạt chất ra môi trường bên ngoài

Để nâng cao khả năng kiểm soát đối với vật liệu cần vi bọc

Ngăn cản sự vón cục

Tạo thanh một khối đồng nhất cho vật liệu cần vi bọc

Chuyển đổi vật liệu từ dạng lỏng sang dạng rắn

Thúc đẩy sự phối trộn vật liệu vi bao dễ dàng hơn

Kiểm soát sự phóng thích của vật liệu vi bao

Át mùi một số thành phần trong sản phẩm

Pha loãng vật liệu cần bao, tăng khả năng trộn nhằm thu được sự phân bố đồng đều trong sản phẩm nền

2.4.2 Tác nhân vi bọc:

Chất mang sử dụng trong kĩ thuật vi bọc phải thỏa mãn những yêu cầu:

Độ tan tốt:

Nếu chất mang tan kém trong nước, chúng sẽ không phân bố đồng đều trong dịch lỏng, làm cho khả năng tiếp xúc với cần bao, do đó mà hiệu suất vi bọc sẽ thấp Hơn nữa, sự tạo huyền phù hay nhiều chất rắn trong dịch lỏng trước khi sấy sẽ làm nghẽn đầu phun trong quá trình phun sương Chất mang ưa nước sẽ giúp quá trình hòa

trộn được dễ dàng, đồng đều, nhờ vậy mà hiệu suất vi bọc sẽ đạt được tối đa sau quá trình chế biến

Khả năng nhũ hóa tốt:

Vì chất cần bọc là tinh dầu (thuộc pha dầu, kị nước) nên sau khi tạo nhũ tương, các hạt tinh dầu sẽ dần kết hợp lại và tách pha với pha ưa nước, làm cho dịch lỏng sẽ không đồng nhất khi sấy Mục đích của quá trình vi bọc là phân tán đều các hạt béo và bảo vệ chúng không bị biến đổi dưới tác dụng của nhiệt trong quá trình sấy phun, do đó để kết hợp dễ dàng với tinh dầu, ngoài tính tan tốt, chất mang cần phải tạo được liên kết với các chất ưa béo

Kh ả năng tạo màng tốt:

Để quá trình vi bọc đạt hiệu quả cao, chất mang cần phải có khả năng tạo màng tốt Nhờ vậy, sau khi sấy lớp chất mang này có thể hình thành một lớp màng bao ngoài để bảo vệ tinh dầu bên trong

Khả năng tách nước tốt:

Mục đích của quá trình sấy phun là làm bốc hơi nhanh nước trong các giọt được phun sương vào buồng sấy Nếu chất bao có khả năng tách nước kém, sẽ làm giọt lỏng không kịp khô gây ra hiện tượng dính thành hoặc làm cho độ ẩm của bột thành phẩm cao, lúc đó các hạt sẽ có khuynh hướng kết dính với nhau Ngoài ra, do

khả năng kết dính cao, các hạt bột tạo thành sẽ bám chặt vào thành thiết bị, làm cho hiệu suất thu hồi sản phẩm thấp

Dung d ịch chất mang trong nước có độ nhớt thấp:

Độ nhớt của hệ nhũ tương và sự phân bố kích thước của các hạt tinh dầu sẽ quyết định chất lượng vi bọc của sản phẩm khi sấy phun Độ nhớt cao sẽ gây trở ngại cho quá trình phun sương, dẫn đến hạt thành phẩm có kích thước lớn, hơn nữa hiệu suất thu hồi bột cũng thấp

Các chất sử dụng trong công nghệ thực phẩm chủ yếu có các loại gum tự nhiên, carbonhydrate, sáp và protein sữa Trong đó, protein sữa và gum thể hiện tốt

hầu hết các yêu cầu trên, chỉ ngoại trừ độ tan không tốt lắm Bên cạnh đó, các carbohydrate tuy tan tốt trong nước nhưng phần lớn không có khả năng nhũ hóa và khả năng tạo màng kém

2.4.3 Các loại chất mang:

Gum Arabic

Gum arabic là nhựa được lấy từ thân và cành của cây Acacia senegal (L.) Willd

Có tên gọi là Acacia senegal (L.) Willd

Tên nước ngoài: Gum Arabic, Senegal Gum

Mạch chính gồm D – galactopyranose theo dây nối β (1  3), mạch nhánh cấu

tạo bởi acid D – glucuronic

Gum arabic có PTL lớn: 200,000 ÷ 300,000, phân nhánh nhiều

Gum arabic chứa những phân tử polysaccharide dài với muối Ca, Mg, K của chúng

Tính chất:

Dạng rắn, có đường kính d = 2 ÷ 3 cm, có màu vàng hay nâu

Tan trong nước tạo dung dịch keo, dính

Không tan trong các dung môi hữu cơ như Ether, Benzen, Chloroform có thể tan trong cồn thấp độ

Bị tủa bởi chì Acetat trung tính hoặc kiềm

Độ nhớt thay đổi theo pH

Cấu tạo thẳng, dễ tạo màng, ít dính

ụng:

Gum Arabic đã được sử dụng làm các vật liệu nền “thiên nhiên” phổ biến để vi

bọc các thực phẩm Nó tan trong nước, có độ nhớt thấp, và đặc tính ở dạng nhũ tương làm cho nó rất linh hoạt với hầu hết các phương pháp vi bọc

Gum Arabic là vật liệu bọc được sử dụng nhiều nhất bằng sấy phun Nó là một

chất nhũ hóa tự nhiên và được sử dụng như một chất ngăn cản sự mất mát các thành

phần trong sản xuất thực phẩm So với các Maltodextrin, Modified starch thì Gum Arabic có khả năng lưu giữ các thành phần thực phẩm tốt hơn trong quá trình làm khô

và bảo quản, chống lại quá trình oxy hóa Nhưng nhược điểm của loại gum này khó kiếm và giá thành cao

Maltodextrin được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực chế biến thực phẩm

và dược phẩm Sản phẩm có DE 4 ÷ 7 được sử dụng để tạo màng mỏng dễ tan và tự

hủy dùng để bọc kẹo, bọc trái cây khi bảo quản, đưa vào kem, làm phụ gia cho các loại nước sốt, làm chất độn tạo viên trong công nghiệp dược

Sản phẩm có DE 9 ÷ 12 được dùng trong công nghiệp sản xuất đồ uống, đặc

biệt là đồ uống cho trẻ em, đồ uống và thức ăn riêng cho vận động viên thể thao Làm kẹo gum mềm, làm chất trợ sấy, chất giữ hương, yếu tố tạo hình

Sản phẩm có DE 15 ÷ 18 được sử dụng sử dụng làm chất kết dính, chất tăng vị cho đồ uống, đưa thành phần bơ, sữa bột, cà phê hòa tan, làm vật mang các thành phần không phải là đường

2.4.4 Cấu trúc:

Gồm hai dạng:

Hỗn hợp ở trong là một khối đồng nhất gọi là microcapsule

Hỗn hợp phân tán rải rác trong chất nền gọi là microsphere

Tùy theo vật liệu vi bọc và điều kiện vi bọc mà cho sản phẩm có cấu trúc khác nhau:

Hương liệu: core material, actives, fill, internal phase, payload

Vật liệu bọc: capsule, wall material, membrane, carrier, shell

Hình 2.4: C ấu trúc vi bọc [10]

Hình 2.5: Phân lo ại kiểu vi bọc [10]

Tinh dầu cũng có thể phân bố thành nhiều giọt nhỏ tập trung trong tâm hạt bột Màng bọc có thể có một lớp hoặc nhiều lớp

Hình 2.6: C ấu trúc bên trong của hạt hương liệu vi bao [10]

Phương pháp encapsul Kích thước hạt (um) Max.load (%) Phương pháp

hóa h ọc

Simple coacervation 20 ÷ 200 < 60 Complex coacervation 5 ÷ 2 00 70 ÷ 90

Tùy theo dạng vi bọc, quy trình chế biến và sử dụng mà tinh dầu được giải phóng

ra với các cơ chế khác nhau:

2.4.6.1 Phá hủy mạng lưới bằng áp lực hoặc bằng lực cơ học:

Phóng thích do bị vỡ: trong quá trình chế biến dưới tác dụng lực cơ học của các máy móc hay áp suất cao sẽ làm các hạt bị vỡ nhỏ ra và tinh dầu bị phóng thích ra ngoài

Hình 2.7: Cơ chế phóng thích tinh dầu hạt bị vỡ [10]

2.4.6.2 Hòa tan mạng lưới:

Phóng thích do hòa tan: do ẩm độ không khí cao hoặc do tiếp xúc với nước làm cho

lớp màng bao tan ra và tinh dầu được giải phóng

Hình 2.8: Cơ chế phóng thích tinh dầu do hạt bị hòa tan [10]

2.4.6.3 Phân h ủy sinh học của mạng lưới:

Phóng thích do nóng chảy hoặc phân hủy sinh học: khi ở nhiệt độ cao có thể làm cho các hạt bị nóng chảy hoặc do sự phân hủy sinh học làm cho tinh dầu được giải phóng

Hình 2.9: Cơ chế phóng thích tinh dầu do hạt bị nóng chảy, phân hủy sinh học [10]

2.4.7 Quy trình vi bao:

Hình 2.11: Quy trình vi b ọc [3]

2.4.8 Các phương pháp vi bọc:

2.4.8.1 Phương pháp sấy phun:

Sấy phun là quá trình biến đổi dòng nhập liệu dạng lỏng (dung dịch, nhũ tương, huyền phù) thành sản phẩm dạng bột khô dưới tác dụng nhiệt Dịch lỏng được phun thành hạt mịn (sương) vào trong buồng sấy, tiếp xúc với dòng không khí nóng làm cho nước bốc hơi với tốc độ rất nhanh, tạo sản phẩm dạng bột khô mịn

Là phương pháp thông dụng nhất

Các sản phẩm được bọc bởi kỹ thuật này là: hương liệu, dầu cá, chất màu, các chất

vi dinh dưỡng như: Vitamin A, C, iodine, enzyme, probiotics …

Quá trình cơ học Quá trình hóa học

Vi hạt (Microcapsule/Microsphere)

Phóng thích hương liệu (một cách có kiểm soát)

Tạo nhũ (tỉ lệ hương liệu/vật liệu bao)

Bao gồm các bước:

Tạo hệ nhũ tương hoặc huyền phù của vật liệu lõi trong hệ lỏng của vật liệu mang

sấy phun

Ưu điểm:

Có thể sấy được các sản phẩm nhạy cảm với nhiệt độ, các sản phẩm sinh học …

ở áp suất thường và nhiệt độ thường thấp

Nguyên liệu tiếp xúc với tác nhân sấy trong thời gian ngắn, do đó nhiệt độ của nguyên liệu không bị tăng quá cao Nhờ vậy mà giảm thiểu được sự biến đổi của sản phẩm cũng như hạn chế sự tổn thất của chất dinh dưỡng

Phương pháp sấy phun tạo sản phẩm dạng hạt cầu, sản phẩm có độ đồng nhất cao về hình dạng và kích thước

Phương pháp sấy liên tục cho năng suất cao, dễ tự động hóa

Tuy nhiên phương pháp sấy phun còn tồn tại một số nhược điểm sau:

Không sấy được dung dịch có độ nhớt cao

Yêu cầu vốn cao, quá trình xử lý, thu hồi sản phẩm và tách bụi cặn làm tăng chi phí

Thiết bị yêu cầu công nghệ chế tạo có độ chính xác cao

2.4.8.2 Phương pháp vi bọc bằng phân tử:

Cyclodextrin có khả năng tạo nội phức với các hương liệu, các chất màu và vitamin, do vậy giúp giảm quá trình bay hơi của hương liệu hay ngăn chặn sự tấn công

của các tác nhân khác như oxy, ánh sáng …

Cyclodextrin có cấu tạo bên trong ít phân cực và bên ngoài phân cực Do vậy, cyclodextrin có khả năng tạo phức nội với đa số hợp chất hữu cơ kém phân cực

Độ tan của cyclodextrin trong nước không cao do vậy cyclodextrin có thể được

biến tính nhằm cải thiện độ tan

Phương pháp vi bọc bằng phân tử [10]

Trong dung dịch nước, khoang trống hơi không phân cực của cyclodextrin chiếm đầy bởi phân tử nước có Enthalpy cao (liên kết phân cực – không phân cực) do vậy có

thể dễ dàng thay thế bởi những phân tử khách thích hợp Những phân tử khách này kém phân cực hơn nước

Tùy thuộc vào tương quan kích thước và cấu trúc giữa phân tử khách và phân tử

chủ mà phức nội có thể được tạo thành do sự bao toàn thể hay chỉ bao một phần phân

Hình 2.14: Phương pháp tụ giọt [3]

Bao gồm 3 giai đoạn:

Sử dụng cho các hương liệu dễ bay hơi và không bền

Sử dụng mạng lưới carbonhydrate ở trạng thái gương

Độ bền oxy hóa cao

Tuy nhiên hương liệu bị mất mát cao nếu cấu trúc carbonhydrate không hoàn

vệ nhớ hệ thống vòi phun được gắn trong buồng sấy

Quá trình tạo màng bọc khi sấy tầng sôi:

Hệ thống sấy tầng sôi có thể hoạt động liên tục hoặc gián tiếp

Hệ thống hoạt động gián đoạn: Nguyên liệu dạng hạt được cung cấp vào buồng

sấy theo từng mẻ và được phun tạo màng bao trong một khoảng thời gian nhất định sau đó lấy toàn bộ ra ngoài

Hệ thống hoạt động liên tục: Buồng sấy của máy tầng sôi có hai cửa, một cửa

để cung cấp nguyên liệu dạng hạt và một cửa để lấy sản phẩm Hai cửa này nằm ở hai đầu của máy buồng sấy Nguyên liệu đi vào và sản phẩm lấy ra liên tục Thời gian tạo màng bao chính là thời gian hạt đi từ cửa vào nguyên liệu đến cửa lấy sản phẩm ra,

thời gian này phụ thuộc vào tốc độ di chuyển của hạt và chiều dài buồng sấy

2.5 Kỹ thuật kháng sinh đồ: [16], [17]

Kỹ thuật làm kháng sinh đồ nhằm mục đích tìm độ nhạy cảm của vi sinh vật đối

với các loại kháng sinh, hay xác định lượng tối thiểu của kháng sinh ngăn cản sự tăng trưởng của vi sinh vật Sự xác định này rất quan trọng trong việc trắc nghiệm tính cảm ứng của vi sinh vật để hướng dẫn hướng điều trị

2.5.1.2 Nguyên lý:

Kháng sinh đồ theo phương pháp Kirby – Bauer hay kháng sinh đồ bằng đĩa giấy dựa trên nguyên tắc kháng sinh tẩm vào đĩa giấy với nồng độ thích hợp sẽ khuếch tán

trong thạch và ta sẽ được sự nhảy cảm hay đối kháng của vi khuẩn đối với kháng sinh

Phương pháp chuẩn thức được áp dụng nhằm xác định nồng độ kháng sinh nhỏ nhất ức chế được sự phát triển của vi khuẩn giúp cho các thầy thuốc lựa chọn và tính toán liều kháng sinh cho bệnh nhân

Sử dụng để giám sát dịch tễ học nhằm đánh giá về tình hình kháng thuốc của vi khuẩn qua đó sẽ đưa ra các biện pháp nhằm khống chế và ngăn chặn sự lây lan của vi khuẩn kháng thuốc trong bệnh viện và cộng đồng

2.5.2.2 Nguyên lý:

Nồng độ kháng sinh tăng dần trong môi trường nuôi cấy, khi đạt đến một nồng độ nhất định nó sẽ ức chế được sự phát triển của vi khuẩn, và bằng mắt thường đã có thể xác định được điều này