Đồ án tốt nghiệp NGHIÊN CỨU TÁCH CHIẾT VÀ KHẢO SÁT THÀNH PHẦN HÓA HỌC, SINH HỌC CỦA TINH DẦU TỪ VỎ CAM SÀNH (CITRUS RETICULATA X MAXIMA)

NGHIÊN CỨU TÁCH CHIẾT VÀ KHẢO SÁT THÀNH PHẦN HÓA HỌC, SINH HỌC CỦA TINH DẦU TỪ VỎ CAM SÀNH (CITRUS RETICULATA X MAXIMA) Đồ án tốt nghiệp gồm 4 chương: Chương 1: Tổng quan tài liệu Chương 2: Vật liệu và phương pháp Chương 3: Kết quả và thảo luận Chương 4: Kết luận và kiến nghị

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

Chuyên ngành: Công nghệ sinh học

Giảng viên hướng dẫn : Sinh viên thực hiện :

TP Hồ Chí Minh

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học độc lập của riêng tôi.Các số liệu sử dụng phân tích trong luận án có nguồn gốc rõ ràng, đã công bốtheo đúng quy định Các kết quả nghiên cứu trong luận án do tôi tự tìm hiểu,phân tích một cách trung thực, khách quan và phù hợp với thực tiễn của ViệtNam

Tp.HCM, ngày tháng năm

Sinh viên thực hiện

1.2.1 Những nét đặc trưng của tinh dầu 8

1.2.3 Thành phần hóa học của tinh dầu 10

1.2.5 Một số phương pháp ly trích tinh dầu 151.2.6 Phương pháp xác định thành phần hoá học của tinh dầu

20

1.3 Thành phần hóa học của tinh dầu chi Citrus, cây cam

1.3.1 Sơ lược vài nét về tình hình khai thác 25

1.3.2 Những nghiên cứu hóa học về chi Citrus 27

1.4 Giới thiệu sơ lược về các chủng vi khuẩn chỉ thị 37

2.1 Địa điểm và thời gian tiến hành đề tài 43

2.2.1 Thiết bị, nguyên liệu, dụng cụ và hóa chất 452.2.2 Tiến hành ly trích tinh dầu bằng phương pháp chưng cất

2.2.3 Khảo sát các yếu tố thể tích đến hàm lượng tinh dầuCam sành thu được bằng phương pháp chưng cất lôi

2.2.5 Xác định một số chỉ tiêu hóa – lý của tinh dầu Cam 542.2.6 Xác định thành phần hóa học chính của tinh dầu Cam

2.2.7 Thử hoạt tính sinh học của tinh dầu Cam sành 58

3.1 Xác định ảnh hưởng của các yếu tố đến hàm lượng tinh dầu cam sành thu được bằng phương pháp chưng cất lôi

3.1.1 Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng của kích thước nguyên liệuđến hàm lượng tinh dầu cam sành thu được bằng phương

3.1.2 Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu vỏ cam/nước chưng đến hàm lượng tinh dầu cam sành thu đượcbằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước 623.1.3 Thí nghiệm 3: Ảnh hưởng của nồng độ NaCl bổ sungvào nguyên liệu đến hàm lượng tinh dầu cam sành thuđược bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước 643.1.4 Thí nghiệm 4: Ảnh hưởng của thời gian ngâm NaCl bổsung vào nguyên liệu đến hàm lượng tinh dầu cam sànhthu được bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước

653.1.5 Thí nghiệm 5: Ảnh hưởng của thời gian chưng cất đếnhàm lượng tinh dầu cam sành thu được bằng phương

3.3 Xác định chỉ tiêu hóa lý của tinh dầu cam sành 68

3.3.4 Chỉ số hóa học của tinh dầu cam sành 70

3.4 Xác định thành phần hóa học của tinh dầu cam sành bằng

3.5 Xác định hoạt lực kháng khuẩn của tinh dầu cam sành thuđược bằng phương pháp chưng cất hơi nước 74

3.5.1 Hoạt tính kháng Escherichia coli của tinh dầu cam sành

thu được bằng phương pháp chưng cất hơi nước 74

3.5.2 Hoạt tính kháng Salmonella của tinh dầu cam sành của

tinh dầu cam sành thu được bằng phương pháp chưng

3.5.3 Hoạt tính kháng Staphylococcus aureus của tinh dầu

cam sành của tinh dầu cam sành thu được bằng phương

PHỤ LỤC

CE-ED Capillary Electropherosis – electrochemical detection

(Phương pháp điên dị mao quản với phát hiện điện hoá)EMB Môi trường eosin methylene blue

NA Môi trường Nutrient Agar

NB Môi trường Nutrient Broth

CFU Colony Forming Units

DMSO Dimethyl sulfoxide

FAO FNP FAO Food and Nutrition Paper

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Thành phần dinh dưỡng trong 100g cam sành 5

Bảng 1.2 Số liệu sản xuất tinh dầu Citrus trên thế giới 26Bảng 1.3 Thành phần hóa học của tinh dầu lá cam, chanh, bưởi

28Bảng 1.4 Thành phần hoá học của tinh dầu vỏ bởi Đoan Hùng

Bảng 1.7 Hàm lượng tương đối của một số chất thơm có trong

Bảng 1.8 Thành phần hoá học của tinh dầu vỏ quất Việt Nam

Bảng 3.1 Ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu đến thể tích

tinh dầu cam sành thu được bằng phương pháp chưng

Bảng 3.2 Ảnh hưởng của tỷ lệ nguyên liệu vỏ cam/ nước

chưng đến thể tích tinh dầu cam sành thu được bằng

Bảng 3.3 Ảnh hưởng của nồng độ NaCl bổ sung vào nguyên

liệu đến thể tích tinh dầu cam sành thu được bằng

Bảng 3.4 Ảnh hưởng của thời gian ngâm NaCl bổ sung vào

nguyên liệu đến thể tích tinh dầu cam sành thu được

bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước 65Bảng 3.5 Ảnh hưởng của thời gian chưng cất đến thể tích tinh

dầu cam sành thu được bằng phương pháp chưng cất

Bảng 3.7 Kết quả xác định định lượng tinh dầu 69Bảng 3.8 Kết quả xác định tỷ trọng tinh dầu cam sành 69Bảng 3.9 Kết quả xác định chỉ số hóa học của tinh dầu 70Bảng 3.10 Kết quả xác định độ hòa tan của tinh dầu cam sành

Bảng 3.11 Kết quả xác định thành phần hóa học (GC – MS)

của tinh dầu cam sành thu được bằng phương pháp

Bảng 3.12 Kết quả thành phần hóa học tinh dầu cam của

Bảng 3.13 Kết quả thành phần hóa học tinh dầu cam của

Bảng 3.14 Kết quả khảo sát hoạt tính kháng Escherichia coli 75

Bảng 3.15 Kết quả khảo sát hoạt tính kháng Salmonella 77

Bảng 3.16 Kết quả khảo sát hoạt tính kháng Staphylococcus

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Đặc điểm hình thái của cây và quả cam sành 5

Hình 1.8 Các phenol và etylphenol có trong tinh dầu 12

Hình 1.18 vi khuẩn Salmonella (nhuộm màu đỏ) xâm nhập vào tế

Hình 2.1 Sơ đồ các bước tiến hành nghiên cứu thu nhận tinh dầu cam

sành bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước 44

Hình 2.6 Một số hóa chất sử dụng KOH, NaCl, phenolphthalein, cồn

Hình 2.7 Sơ đồ các bước thực hiện ly trích tinh dầu Cam sành bằng

Hình 2.8 Quy trình đánh giá hoạt lực kháng khuẩn của tinh dầu 58

Hình 3.1 Đồ thị thể hiện ảnh hưởng của thời gian chưng cất đến thể

tích tinh dầu cam sành thu được bằng phương pháp chưng cất lôi

Hình 3.2 Tinh dầu cam sành thu được bằng phương pháp chưng cất lôi

Hình 3.3 Biểu đồ kết quả xác định thành phần hóa học bằng GC – MS

Hình 3.8 Kết quả kháng Escherichia coli của tinh dầu cam sành thu

được bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước ở độ pha

Hình 3.10 Kết quả kháng Salmonella của tinh dầu cam sành thu được

bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước ở độ pha loãng

Hình 3.12 Kết quả kháng Staphylococcus aureus của tinh dầu cam

sành thu được bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước ở

LỜI CẢM ƠN

Được ngồi trên giảng đường của trường Đại học công nghệ Tp.HCM học tậptrong suốt bốn năm qua là niềm vinh dự đối với em Từng buổi học, từng bàigiảng, từng kinh nghiệm mà các thầy, các cô truyền đạt lại luôn là nguồn kiếnthức quý báu cho em Những kiến thức ấy giờ đây đã trở thành kinh nghiệm vôcùng quý giá giúp em thực hiện tốt đồ án tốt nghiệp, cũng như là nền tảng vữngchắc cho em bước đi những bước trên đường đời sau này Em xin gửi lời cảm ơnsâu sắc đến:

TS Trịnh Thị Lan Anh đã luôn quan tâm hướng dẫn và tạo mọi điều kiệnthuận lợi để em có thể hoàn thành tốt đồ án của mình

Quý Thầy Cô của trường Đại học công nghệ Tp.HCM, những người đã truyềnđạt cho em những kiến thức quý báu và bổ ích để làm hành trang vào đời

Quý Thầy Cô bộ môn công nghệ sinh học, trường Đại học công nghệ Tp.HCM

đã tạo mọi điều kiện và tận tình giúp đỡ để em hoàn thành tốt đồ án

Cảm ơn các anh chị và các bạn cộng tác viên trong phòng thí nghiệm côngnghệ sinh học và phòng thí nghiệm thực vật đã giúp đỡ và cho lời khuyên quýbáu trong quá trình em thực hiện đồ án

Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, người thân và các bạn trongnhóm đồ án khóa 13 Những người đã luôn bên em, động viên, ủng hộ và giúp đỡ

em cả về vật chất lẫn tinh thần để em có thể hoàn thành tốt đồ án của mình

Em xin chân thành cảm ơn tất cả mọi người

Tp.HCM, ngày tháng năm

Sinh viên thực hiện

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Tinh dầu hiện nay được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực thực phẩm, mỹphẩm, dược phẩm,… Tinh dầu là nguồn hương liệu có nguồn gốc từ thiên nhiên,

trong đó loại cây chứa tinh dầu nhiều và nổi bật nhất là giống Citrus họ

Rutaceae, với hàm lượng tinh dầu cao, có khoảng 90% d-Limonene, là một dungmôi dùng trong nhiều hóa chất, là chất tẩy rửa thân thiện với môi trường, ít độc,ngăn ngừa bệnh hen suyễn và ung thư, trong các nghiên cứu gần đây còn chothấy limonene còn có tác dụng tán sỏi, phá khối u,…

Ở nước ta, đặc biệt là vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long với điều kiện thiênnhiên nhiệt đới rất thuận lợi cho việc hình thành và phát triển các loại thực vật

nói chung và các giống Citrus họ Rutaceae (họ cam) nói riêng trong đó cây cam

sành được trồng khắp nơi Cây cam sành không chỉ là một loại cây ăn quả phổbiến mà còn là vị thuốc hay trong y học cổ truyền và kinh nghiệm dân gian TheoĐông y quả cam sành vị ngọt chua, tính ấm vào các kinh phế, vị, can Có côngnăng hóa đàm, trị ho, lý khí, giải uất, tiêu thực, giải rượu Vỏ cam có nhiều tácdụng như kháng khuẩn, giảm tress giúp ngủ ngon, trị đau đầu, khử mùi, trị đầyhơi, hạ đường huyết,… Tuy nhiên hiện nay vỏ cam sành vẫn còn bị xem là phụphế phẩm nông nghiệp không có giá trị kinh tế và là nguồn rác thải hữu cơ gây ônhiễm môi trường Nếu chúng ta có thể tận dụng vỏ quả cam sành để sản xuấttinh dầu ứng dụng trong đời sống thì ta sẽ giải được vấn đề ô nhiễm môi trường

do vỏ cam gây ra và bên cạnh đó làm tăng giá trị kinh tế của cây cam sành nóichung

Các nghiên cứu về tinh dầu cam sành được thực hiện khá nhiều trên thới giớinhưng tại Việt Nam còn rất hạn chế, chủ yếu tập chung vào khảo sát các phươngpháp ly trích tinh dầu cam sành Các nghiên cứu về thành phần hóa học của tinhdầu, các nghiên cứu về hoạt tính sinh học của tinh cam sành ít được quan tâm.Việc nghiên cứu tách chiết tinh dầu, xác định tính chất lý hóa và hoạt tính sinhhọc của tinh dầu là việc làm cần thiết và có ý nghĩa quan trọng

Vì vậy, tôi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu tách chiết và khảo sát thành phần hóa

học, sinh học của tinh dầu từ vỏ cam sành (Citrus reticulata x maxima)”

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Tìm ra điều kiện tối ưu trong quá trình sản xuất tinh dầu bằng phươngpháp chưng cất lôi cuốn hơi nước

- Xác định thành phần hóa học trong tinh dầu cam sành

- Thử hoạt tính sinh học của tinh dầu cam sành

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

Nghiên cứu cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài:

- Tiến hành thực nghiệm ly trích tinh dầu vỏ trái cam sành bằng phươngpháp chưng cất lôi cuốn hơi nước

- Xác định một số yếu tố ảnh hưởng đến hàm lượng tinh dầu trong quátrình trích ly bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước

- Xác định một số chỉ số hóa lý và thành phần hóa học của tinh dầu thuđược từ phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước

- Định tính sơ bộ và xác định thành phần hóa học có trong tinh dầu bằngphương pháp GC-MS

- Thử hoạt tính sinh học về khả năng kháng khuẩn của tinh dầu trái camsành thu được từ phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước

4 Các phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu lý thuyết: thu thập, phân tích, tổng hợp tài liệu là sách, tạp chíchuyên ngành các công trình nghiên cứu, các bài báo khoa học trong và ngoàinước

Thực nghiệm:

- Phương pháp tách chiết tinh dầu: phương pháp chưng cất lôi cuốn hơinước

- Phương pháp xác định thành phần hóa học: GC-MS

- Phương pháp sinh hóa: thử hoạt tính kháng khuẩn của tinh dầu cam sành

trên 3 loại vi khuẩn: Escherichia coli, Salmonella, Staphylococcus aureus.

5 Đối tượng

Quả cam sành được lấy tại Xã Long Kiến, huyện Chợ Mới, Tỉnh An Giang.

7 Lịch sử của vấn đề nghiên cứu

Các nghiên cứu về tinh dầu cam sành được thực hiện khá nhiều ở trên thế giớinhư Mỹ, Brazil, Trung Quốc nhưng tại Việt Nam còn rất hạn chế, gần đây mới cómột số ít công trình nghiên cứu về tinh dầu cam sành

- Khảo sát tinh dầu vỏ trái giống Citrus họ Rutaceae Nguyễn Minh Hoàng

(2006)

- Ly trích tinh dầu vỏ trái và lá tắc Trịnh Hoàng Hiếu và cộng sự (2009)

- Khảo sát thành phần hóa học và thử hoạt tính giải lo âu của tinh dầubưởi, cam, chanh, quýt, quất Dương Phước An và cộng sự (2010)

- Nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của tinh dầu lábưởi, cam và chanh Nguyễn Văn Lợi và cộng sự (2004)

- Nghiên cứu tách chiết tinh dầu cam sành (Citrus sinensis (L.) Osbeck).

Lê Phạm Tấn Quốc và cộng sự (2010)

8 Những đóng góp mới của đề tài

Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ bổ sung vào kết quả nghiên cứu thành phầnhóa học của tinh dầu cam sành và thử hoạt tính sinh học của tinh dầu cam sành.Tăng cường hướng nghiên cứu mới về tinh dầu của quả cam sành góp phầntìm ra hợp chất các hợp chất thiên nhiên có dược tính cao từ quả cam sành

9 Kết cấu của đồ án tốt nghiệp

Đồ án tốt nghiệp gồm 4 chương:

Chương 1: Tổng quan tài liệu

Chương 2: Vật liệu và phương phápChương 3: Kết quả và thảo luậnChương 4: Kết luận và kiến nghị

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Giới thiệu chung về cây cam sành

Cam sành là một giống cây ăn quả thuộc chi Cam chanh có quả gần như quảcam, nguồn gốc xuất xứ: Hà Giang, Việt Nam, ở nước ta hiện trồng chủ yếu ởkhu vực Đồng bằng sông Cửu Long, như: Vĩnh Long, Tiền Giang, Cần Thơ, được gọi chung là cam sành Sài Gòn Quả cam sành rất dễ nhận ra nhờ lớp vỏdày, sần sùi giống bề mặt mảnh sành và thường có màu lục nhạt (khi chín có sắccam), các múi thịt có màu cam, thịt trái nhiều nước, hương vị chua ngọt, trọnglượng trung bình 275 gram/trái Chu kỳ khai thác 10 – 15 năm Phù hợp ăn tươi,chế biến và tiêu thụ nội địa (Morton, 1987)

Loài : Citrus reticulata x maxima

Cam sành được gắn nhiều tên khoa học khác nhau như Citrus nobilis, Citrus reticulata, hay Citrus sinensis, trên thực tế nó là giống lai tự nhiên: C reticulata

x C sinensis (tên tiếng Anh: king mandarin)

Thân, tán, lá: cây có tán cây hình dù, lá không eo, màu xanh đậm Cây cao 3 –3,5 m, đường kính 3 – 4 m

Hoa, quả, hạt: Trái có dạng hình tròn, có đường kính 4 – 12 cm, bên trong cóchứa 8 – 11 múi Trái có thịt mềm nhiều sơ đang chặt chẽ với nhau và nhiều hột

có hạch cứng bao xung quanh, trọng lượng trung bình 235,9 g, vỏ màu xanh đếnxanh vàng khi chín, sần và dầy 3 – 5 mm Tép màu vàng cam đậm, nhiều nước,

vị ngọt chua, có mùi thơm (Nguyễn Hữu Đống và cộng sự, 2003)

Bảng Thành phần dinh dưỡng trong 100g cam sành

Hình 1.1 Đặc điểm hình thái của cây và quả cam sành

Trong quả cam tươi có nước chiếm 87,5 %, protein 0,9 %, carbohydrate 8,4

%, acid hữu cơ 1,3 %, cellulose 1,6 %, calcium 34 mg%, sắt 23 mg%, caroten 0,4mg%, vitamin C 40 mg% Quả là nguồn vitamin C, có thể tới 150 mg trong 100 gdịch, hoặc 200 – 300 mg trong 100 g vỏ khô (Nguyễn Văn Lợi và cộng sự,2004)

Trong lá và vỏ quả xanh có l-stachydrin, hesperdin, aurantin, acid aurantinic,tinh dầu Cam rụng (petitgrain) Hoa chứa tinh dầu Cam (neroli) có limonen,linalol, geraniol Vỏ quả chứa tinh dầu mà thành phần chính là d-limonen (90%),decyclicaldehyd tạo nên mùi thơm, các alcol như linalool, dl-terpineol, alcolnonylic, còn có acid butyric, authranilat metyl và ester caprylic (Nguyễn Văn Lợi

Glycin mg 83

(Nguồn Nguyễn Công Khẩn và cộng sự, 2007)

Trị cảm lạnh: khi bị cảm lạnh, hãy uống một cốc nước cam nóng nó sẽ giúp cơthể chúng ta giảm mệt mỏi và ngăn ngừa tình trạng sổ mũi

Trị viêm phế quản và hen suyễn: các bạn hãy pha nước cam nóng cùng vớimật ong và muối để uống, rất có lợi đối với bệnh nhân viêm phế quản và hensuyễn

Trị lão hoá da: nước ép trái cam có thể sử dụng như một loại nước tẩy trang,làm sạch da Vỏ quả cam được dùng tẩy da chết, tinh dầu trong vỏ cam sẽ làm dathêm mềm mại, lấy lại độ căng bóng do da hấp thụ được lượng tinh dầu trong vỏcam, từ đó nâng cao sức đề kháng cho làn da

Giữ tinh binh khỏe mạnh: một ngày một trái cam là đủ cho một nam giới cóthể để giữ tinh trùng của mình khỏe mạnh Ngoài ra, vitamin C, một chất chốngoxy hóa trong trái cam giúp bảo vệ tinh trùng khỏi sự thiệt hại do yếu tố di truyềnhoặc dị tật bẩm sinh gây nên

Trị chứng táo bón: ăn hoặc uống nước cam vào bữa sáng liên tục trong vàingày sẽ giúp bạn khắc phục chứng táo bón rất hiệu quả Đồng thời, khi uốngnước cam vào buổi sáng cũng sẽ mang lại cho bạn tinh thần phấn chấn để bắt đầumột ngày mới Buổi sáng cũng là thời điểm cơ thể hấp thu tốt nhất các canxi vàcác vitamin trong quả cam Không nên uống nước cam vào buổi tối vì sẽ gây rachứng khó ngủ

Trị viêm khớp: chất Carotene – tiền tố của vitamin A có tác dụng làm giảmcơn đau của viêm khớp và bệnh Gout

Xơ cứng động mạch: thường xuyên tiêu thụ vitamin C giúp kìm hãm sự pháttriển của bệnh xơ cứng động mạch

Phòng, chống ung thư: một hợp chất có trong cam gọi là liminoid đã được tìmthấy để giúp chống lại ung thư miệng, da, phổi, núi đôi, dạ dày và ruột kết Ngoài

ra, các chất có trong cam cũng như là một chất chống oxy hóa tốt để bảo vệ các

tế bào cơ thể

Giảm cholesterol: các synephrine alkaloid dưới vỏ cam có thể làm giảm sảnxuất cholesterol ở gan

Bệnh tim: một lượng lớn chất flavonoid và vitamin C trong trái cam được biếttới có khả năng làm giảm một nửa nguy cơ mắc bệnh tim mạch

Cao huyết áp: nghiên cứu đã chỉ ra rằng flavonoid trong trái cam có thể làmgiảm bệnh huyết áp cao

Tăng cường hệ thống miễn dịch: nhiều vitamin C dồi dào trong trái cam giúpkích thích các tế bào màu trắng để chống lại nhiễm trùng, xây dựng một hệ thốngmiễn dịch tự nhiên tốt

Bảo vệ da: các anti-oxidant màu cam giúp bảo vệ làn da khỏi sự hư hại từ cácgốc tự do để hạn chế và ngặn chặn quá trình lão hóa

Chống lại sự viêm nhiễm: sự dồi dào của chất polyphenol trong trái cam còngiúp bảo vệ chống lại sự viêm nhiễm do virus gây nên (Nguyễn Thượng Dong,2006)

2.2 Giới thiệu chung về tinh dầu

Tinh dầu gồm nhiều hợp chất dễ bay hơi (chủ yếu là các terpene và cáctriterpenonit), có mùi đặc trưng tùy thuộc vào nguồn gốc cung cấp nguyên liệutinh dầu Hệ thực vật có tinh dầu khoảng 3000 loài, trong đó có 150 – 200 loài có

ý nghĩa công nghiệp

Hình 1.2 Một số loại tinh dầu thực vật hiện nay

Tinh dầu là hỗn hợp các chất hữu cơ tan lẫn vào nhau, có mùi đặc trưng Ởnhiệt độ thường hầu hết tinh dầu ở thể lỏng, có khối lượng riêng bé hơn 1 (trừmột vài tinh dầu như quế, đinh hương,…), không tan trong nước hoặc tan rất ít,nhưng lại hòa tan tốt trong dung môi hữu cơ như alcol, ether, chất béo,… Tinhdầu bay hơi với hơi nước, có vị cay và ngọt, nóng bỏng và có tính sát trùng mạnh

Tinh dầu có hai loại: nguyên chất và tinh dầu hỗn hợp

Tinh dầu nguyên chất: hoàn toàn không có độc tố không có chất bảo quản hóahọc nên rất an toàn cho người sử dụng và mang lại kết quả nhanh khi điều trị.Tinh dầu xuất phát từ nhiều quốc gia Một trong các nhà cung cấp tinh dầu tạiViệt Nam là công ty Tinh Dầu Thiên Nhiên

Tinh dầu hỗn hợp được pha trộn với các loại tinh dầu khác nhau

Thành phần hóa học của tinh dầu gồm terpone và những dẫn xuất chứa oxi củaterpene (như alcol, aldehyde, ceton, ether,…) Mặc dù có nhiều cấu tử như vậynhưng thường một vài cấu tử chính có giá trị và có mùi đặc trưng cho tinh dầu

đó

Phương pháp phổ biến để tách tinh dầu từ cây cỏ là chưng cất bằng lôi cuốnhơi nước Nếu các chất trong tinh dầu bị phân hủy bằng chưng cất lôi cuốn hơinước thì người ta sử dụng phương pháp chiết bằng dung môi hữu cơ (ví dụ nhưether dầu hỏa, benzene,…) Về mặt thực hành tinh dầu có thể xem như “một hỗnhợp thiên nhiên có mùi, phần lớn có nguồn gốc từ thực vật”, chỉ có một số ítnguồn gốc từ động vật Tinh dầu được phân bố rộng trong hệ thực vật, đặc biệttập trung một số họ như họ hoa tán, họ cúc, họ hoa môi, họ long não, họ sim, họcam, họ gừng,…

Tinh dầu được chiết từ mọi bộ phận của cây như cánh hoa, lá, cành, rễ, vỏ trái,hạt, vỏ cây,… Tinh dầu chứa trong thực vật có thành phần không ổn định Hàmlượng tinh dầu phụ thuộc vào nhiều yếu tố như giống, di truyền, đất trồng, phânbón, thời tiết, ánh sáng, thời điểm thu hoạch Trong các bộ phận của cây hàmlượng tinh dầu cũng khác nhau Cần phải hiểu biết như vậy để xác định thời gianthu hái cho hàm lượng tinh dầu nhiều nhất và chất lượng tốt nhất Tinh dầu là sản

phẩm cuối cùng của quá trình trao đổi chất và không được sử dụng trở lại chohoạt động sống của cây (Trần Thị Ngọc Anh, 2011).

Trong thực vật tinh dầu được tạo ra và tích lũy trong các mô Hình dạng các

mô này thay đổi tùy theo vị trí của chúng trong cây Những mô này có thể hiệndiện ở tất cả các bộ phận của cây như rễ, thân, lá, hoa và cả trái,… với những têngọi khác nhau như:

Tế bào tiết: tinh dầu được tiết ra rồi chúng được giữ trong tế bào (mô tiết) ví

dụ trong cánh hoa hồng, trong củ gừng,…

Lông tiết: cũng là tế bào tiết nhưng nằm nhô ra ngoài thực vật, thường bắt gặp

ở các loài hoa môi, cúc, cà,…

Túi tiết: tế bào tiết ra tinh dầu nhưng không chứa lại bên trong mà dốn chungchứa vào một xoan trống, tạo ra bởi cơ chế ly bào hay tiêu bào Túi tiết thường

nằm bên dưới lớp biểu bì Thường có ở các giống Cirtrus, Eucalyptus,…

Ống tiết: cách tạo ra tinh dầu cũng giống như túi tiết nhưng nằm sâu trong

phần gỗ và chạy dài theo sớ gỗ, thường bắt gặp trong các giống Dipterocarpi, Artemisia,… (Đỗ Tất Lợi, 1985).

Phần lớn tinh dầu là hỗn hợp của nhiều hoạt chất với những tỷ lệ thay đổi(cũng có một số tinh dầu chỉ có chứa một hợp hợp chất nhất như tinh dầu hạt mơ,hạt đào, hạt cải) Thành phần quan trọng nhất (về phương diện thơm) chỉ ở một

Hình 1.3 Monoterpene mạch hở

Các dẫn xuất chứa oxy của chúng là linalool, geraniol, citronelol,…

Các monoterpene một vòng: phổ biến là limonene

Hình 1.4 Monoterpene một vòng

Các dẫn xuất chứa oxy của chúng là menthol, piperitol, carvon,…

Các monoterpene hai vòng: tiêu biểu là pinene, camphene

Hình 1.5 Monoterpene hai vòng

Sesquiterpene (n=1,5): Các sesquiterpene mạch thẳng và vòng tiêu biểu làfarnesene, gingiberene, humulen, α −santalene, β − santalene santalene, β −santalene, β − santalene santalene

Hình 1.6 Sesquierpene mạch thẳng

Các dẫn xuất chứa oxy của sesquiterpene có farnesol, nerolidol,…

Ancol: một số ancol quan trọng trích từ tinh dầu thường gặp như: menthol,boneol, terpineol, geraniol,…

Hình Các aldehyde tiêu biểu

Aldehyde: trong tinh dầu có rất nhiều aldehyde, song hiện nay các aldehyde đềuthu được qua tổng hợp hóa học Chỉ có aldehyde như aldehyde cuminic, citral vàcitronellal được ly trích từ nguyên liệu tự nhiên

Ester: các ester bốc hơi nhanh và tạo độ ngát cho hương Một số ester có trongtinh dầu: etyl anthranilate, benzyl acetate,…

Hình 1.10 Các ester có mặt trong tinh dầu

Các hợp chất khác: ngoài các hợp chất nói trên, trong các loại tinh dầu còn cócác hợp chất như eucalyptol, các amino acid (acid antranilic), các lactone(coumarin, ambretolit), các hợp chất có lưu huỳnh (anlyl isosulfocyannat), hợpchất có nitrogen (metyl antranilate) (Lê Văn Đăng, 2005)

nước, tan tốt trong cồn và các dung môi hữu cơ, các loại dầu mỡ, có thể tan mộtphần trong dung dịch kiềm,…

Đa số tinh dầu không có màu hoặc màu vàng nhạt, một số tinh dầu có màu,như tinh dầu quế có màu nâu sẫm, tinh dầu thymus có màu đỏ Tinh dầu thường

có vị cay và hắc Tỷ trọng của tinh dầu thường khoảng 0,80 – 0,95, có một sốtinh dầu nặng hơn nước như tinh dầu đinh hương, tinh dầu quế

Tỷ trọng thay đổi theo thành phần hóa học Nếu tinh dầu có thành phần chủyếu là hydrocarbon tecpenic thì tỷ trọng thấp, tinh dầu có hợp chất chứa oxi hoặcnhân thơm thì tỷ trọng cao hơn

Tinh dầu thường có chỉ số khúc xạ vào khoảng 1,45 – 1,56 Chỉ số khúc xạcao hay thấp tùy theo thành phần các chất chứa trong tinh dầu là no, không nohoặc nhân thơm Nếu trong tinh dầu có nhiều thành phần có nhiều nối đôi thì cóchỉ số khúc xạ cao Chỉ số khúc xạ bị ảnh hưởng bởi yếu tố nhiệt độ Khi đo chỉ

số khúc xạ ở những nhiệt độ khác nhau thì cho kết quả khác nhau, nhiệt độ cànglớn thì chỉ số khúc xạ biến thiên theo hướng giảm và ngược lại

Góc quay cực (α)D của tinh dầu thể hiện khả năng hòa tan của tinh dầu trongcác loại dung môi, nếu (α)D càng lớn thì có thể hòa tan tốt trong dung môi phâncực, ngược lại (α)D càng bé thì có thể hòa tan tốt trong dung môi không phâncực Nhiệt độ ảnh hưởng tới góc quay cực, nhiệt độ khi đo góc quay cực tăng thìgóc quay cực cũng tăng theo và ngược lại

Vì tinh dầu là hỗn hợp nên không có nhiệt độ sôi nhất định Điểm sôi của tinhdầu thay đổi tùy theo thành phần hợp chất Ví dụ, hợp chất terpene có điểm sôi là

150 – 160oC, hợp chất sesquiterpene có điểm sôi cao hơn khoảng 250 – 280oC,còn các hợp chất polyterpene có điểm sôi trên 300oC Từ đó, ta có thể tách riêngcác thành phần khác nhau trong tinh dầu bằng phương pháp chưng cất phân đoạn.Khi hạ nhiệt độ một số tinh dầu có thể kết tinh như tinh dầu hồi, tinh dầu bạc hà,tinh dầu xá xị,… (Lê Ngọc Thạch, 2003)

2.2.4.2 Tính chất hóa học

Dưới ảnh hưởng của nhiệt độ, ánh sáng, không khí, nước, tinh dầu dễ bị oxyhóa và có thể bị nhựa hóa một phần Alcol trong tinh dầu bị oxi hóa biến thànhaldehyde, anđehit biến thành acid

Các hợp chất có nối đôi dễ bị oxy hóa hoặc tham gia vào phản ứng cộng hợp Các hợp chất ceton và aldehyde dễ bị alcol hóa tạo nhựa khi có mặt của kiềm Nhiều thành phần có các nhóm chức khác nhau có thể tham gia các phản ứnghóa học, làm thay đổi tính chất của tinh dầu (Lê Ngọc Thạch, 2003).

2.2.5.1 Phương pháp cơ học

- Vắt ép: ngâm nguyên liệu vào nước thường hoặc nước muối 5% Vớtnguyên liệu ra, vắt cho tinh dầu tuôn ra, rồi thấm phần tinh dầu này bằngmiếng bông hoặc bọt bể, vắt ráo miếng bông để lấy tinh dầu ra rồi tiếp tụcthao tác như trên Sau cùng tách nước làm khan và lọc sạch (Nguyễn KimPhi Phụng, 2007)

- Nạo xát: dùng một phểu bằng đồng, mặt trong có các gai nhỏ, dùngnguyên liệu xát lên mặt phễu làm cho các túi dầu vở ra Tách nước, làmkhan, thu lấy tinh dầu (Nguyễn Kim Phi Phụng, 2007)

- Ép: vừa ép nguyên liệu vừa phun nước muối 10% để tinh dầu dễ trôi ra vàđồng thời khi ngưng ép, tinh dầu không bị ép trở lại xác Đem dung dịch

li tâm hoặc lắng gạn để thu phần tinh dầu Các phương pháp cơ học này,

có ưu điểm là tinh dầu có mùi thơm tự nhiên do không dùng đến sức nóng

và dung môi, nhược điểm là tốn nhiều nhân công và đòi hỏi cây trồng tậptrung, hiệu suất không cao, tinh dầu lấy ra không triệt để, do đó phải dùngphương pháp khác để lấy lượng tinh dầu còn lại(Nguyễn Kim Phi Phụng,2007)

Hình 1.11 Máy ép tinh dầu 2.2.5.2 Phương pháp dung môi hòa tan

Phương pháp này phải dùng một số dung môi thích hợp như ethanol, ether dầuhỏa dễ hòa tan tinh dầu có trong nguyên liệu

Cho nguyên liệu vào bình có nút kín, thêm dung dịch vào ngâm Trong thờigian ngâm thỉnh thoảng lắc bình cho đều, sau đó lọc và ép Ta sẽ có dung dịchmùi của nguyên liệu thiên nhiên Với loại tinh dầu này ta có thể pha chế nướchoa, kẹo, bánh,…

Ưu điểm là thu được tinh dầu có mùi thơm tự nhiên, có hiệu suất cao

Nhược điểm phương pháp này là không mang tính kinh tế, dung dịch ethanolthu được thường có lẫn màu xanh của diệp lục tố nên khi pha kẹo hoặc nướcuống màu sắc cũng bị ảnh hưởng (Nguyễn Kim Phi Phụng, 2007)

2.2.5.3 Phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước

Hình 1.12 Hệ thống chưng cất lôi cuốn hơi nước

(Chú thích cho hình: 1 Bình cấp hơi nước; 2 Bình chứa nguyên liệu chưngcất; 3 Lớp tinh dầu; 4 Lớp nước)

Phương pháp lôi cuốn tinh dầu bằng hơi nước dựa trên nguyên lý của quá trìnhchưng cất một hỗn hợp không tan lẫn vào nhau là nước và tinh dầu Khi hỗn hợpnày được gia nhiệt, hai chất này dều bay hơi Nếu áp suất của nước cộng với ápsuất của tinh dầu bằng với áp suất của môi trường, thì hỗn hợp sôi và tinh dầuđược lấy ra cùng với hơi nước

Phương pháp này có ưu điểm về năng lượng do nhiệt độ sôi của hỗn hợp thấphơn nhiệt độ sôi của nước (100oC) trong khi nhiệt độ sôi của tinh dầu lớn hơn

100oC ở áp suất khí quyển Ví dụ, khi chưng cất lôi cuốn tinh dầu thông bằng hơinước ở áp suất khí quyển, nhiệt độ sôi của dầu thông là 158oC nhưng nhiệt độ sôicủa hỗn hợp khoảng 95oC

Chưng cất lôi cuốn hơi nước không đòi hỏi nhiều thiết bị phức tạp, nhưng cókhả năng cất gần như triệt để tinh dầu có trong nguyên liệu Ngoài ra, phươngpháp còn cho phép phân ly các cấu tử có trong tinh dầu thành những phần riêngbiệt có độ tinh khiết cao hơn dựa vào sự khác biệt về tính chất bay hơi (Lê ThịNgọc Duyên, 2011)

Các yếu tố ảnh hưởng chính trong quá trình chưng cất:

Sự khuếch tán: khi nguyên liệu được làm vỡ vụn thì chỉ có một số mô chứatinh dầu bị vỡ và cho tinh dầu thoát tự do ra ngoài theo hơi nước lôi cuốn đi.Phần lớn tinh dầu còn lại trong các mô thực vật sẽ tiến dần ra bề mặt nguyên liệu

bằng sự hòa tan và thẩm thấu Ở nhiệt độ nước sôi, một phần tinh dầu hòa tanvào trong nước có sẵn trong tế bào thực vật Dung dịch này sẽ thẩm thấu dần ra

bề mặt nguyên liệu và bị hơi nước cuốn đi Còn nước đi vào nguyên liệu theochiều ngược lại và tinh dầu lại tiếp tục hòa tan vào lượng nước này Quy trìnhnày lặp đi lặp lại cho đến khi tinh dầu trong các mô thoát ra ngoài hết Đồng thờinhững hợp chất nào dễ hòa tan trong nước sẽ được lôi cuốn trước Như vậy, sựhiện diện của nước rất cần thiết, cho nên trong chưng cất phải sử dụng hơi nướcquá nhiệt, chú ý tránh để nguyên liệu bị khô Nhưng nếu lượng nước sử dụngthừa quá thì cũng không có lợi, nhất là trong trường hợp tinh dầu có chứa nhữngcấu phần dễ tan trong nước Nguyên liệu được làm vỡ vụn càng nhiều càng tốt,cần cho lớp nguyên liệu có một độ xốp nhất định nào đó để hơi nước có thể đivào lớp này đồng đều và dễ dàng hơn

Sự thủy giải: những cấu phần esters trong tinh dầu thường dễ bị thủy giải cho

ra acid và alcol khi đun nóng trong một thời gian dài với nước Do đó, để hạn chếhiện tượng này, sự chưng cất lôi cuốn hơi nước phải thực hiện trong thời giancàng ngắn càng tốt

Nhiệt độ: nhiệt độ cao làm phân hủy tinh dầu Do đó, khi tiến hành chưng cấtphải điều chỉnh nhiệt độ cho phù hợp với từng giai đoạn Sau khi cấu phần dễ bayhơi đã lôi cuốn đi hết có thể dùng hơi nước quá nhiệt (trên 100oC) để chưng cất(nên thực hiện việc này ở giai đoạn cuối cùng của chưng cất) Tuy nhiên, hầu hếtcác tinh dầu đều kém bền dưới tác dụng của nhiệt nên ta phải hạn chế thời gianchịu nhiệt độ cao của tinh dầu Các yếu tố trên đều có mối liên hệ lẫn nhau khităng nhiệt độ thì sự khuếch tán thẩm thấu sẽ tăng, sự hòa tan tinh dầu trong nướccũng sẽ tăng nhưng sự phân hủy tinh dầu cũng sẽ tăng theo

Những ưu nhược điểm chung của phương pháp chưng cất:

Ưu điểm:

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

- Trong quá trình chưng cất, có thể phân chia các cấu tử trong hỗn hợpbằng 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 1 giờ đến 2 giờ 30 phút

- Có thể tiến hành chưng cất với các cấu tử tinh dầu chịu được nhiệt độcao

Nhược điểm:

- Không áp dụng phương pháp chưng cất vào những nguyên liệu có hàmlượng tinh dầu thấp vì thời gian chưng cất sẽ kéo dài, tốn rất nhiều hơi vànước ngưng tụ

- Tinh dầu thu được có thể bị giảm chất lượng nếu có chứa các cấu tử dễ bịthủy phân

- Không có khả năng tách các thành phần khó bay hơi hoặc không bay hơitrong thành phần của nguyên liệu ban đầu mà những thành phần này rấtcần thiết vì chúng có tính chất định hương rất cao như sáp, nhựa thơm,

- Tiêu tốn một lượng nước khá lớn để làm ngưng tụ hỗn hợp hơi

- Khó điều chỉnh các thông số kỹ thuật (nhiệt độ, áp suất), thời gian chưngcất kéo dài

- Nguyên liệu dễ bị cháy, khét, do bị thiếu nước, bị dính vào thiết bị (LêThị Ngọc Duyên, 2011)

2.2.5.4 Phương pháp ly trích kết hợp vi sóng

Một số phân tử, trong đó có nước, phân chia điện tích trong phân tử một cáchbất đối xứng Do đó, khi đặt trong điện trường một chiều, các phân tử này chuyểnđộng như những lưỡng cực định hướng theo chiều của điện trường Nếu là điệntrường xoay chiều, thì sự định hướng của các lưỡng cực sẽ thay đổi theo chiềucủa điện trường đó

Phân tử nước có độ phân cực lớn, nên nước là một chất rất lý tưởng để đunnóng bằng vi sóng Vi sóng được áp dụng trong hóa học chủ yếu là khai thác hiệntượng làm nóng lên của vật chất Những phân tử này có lưỡng cực định hướngtheo chiều của từ trường, nên điện xoay chiều có tần số cao sẽ gây một xáo độngrất lớn lên các phân tử trên khiến chúng bị ma sát mạnh, đây chính là sự nóng lêncủa vật chất

Tóm lại: vi sóng cung cấp một phương pháp duy nhất về sự đun nóng khôngdùng sự truyền nhiệt bình thường, tức là sức nóng đi từ bề mặt của vật chất vàobên trong, làm nóng vật chất từ bên trong nó Sự đun nóng này rất hiệu quả, thời

gian nhanh và đặc biệt bảo vệ được các hợp chất dễ bị phân hủy nhiệt (PhạmThành Quân, 2006).

Ứng dụng của vi sóng vào ly trích tinh dầu thực vật:

Dưới tác dụng của vi sóng, nước trong các tế bào thực vật bị nóng lên, áp suấtbên trong tăng đột ngột làm các mô chứa tinh dầu bị vỡ ra Tinh dầu thoát ra bênngoài, lôi cuốn theo hơi nước sang hệ thống ngưng tụ (phương pháp chưng cất lôicuốn hơi nước) hoặc hòa tan vào dung môi hữu cơ đang bao phủ bên ngoàinguyên liệu (Phạm Thành Quân, 2006)

Hệ thống máy Soxhlet gồm ba bộ phận chínhđược nối với nhau là: bình cầu chứa dung môiđược nung trên bếp điện có thể điều chỉnh nhiệtđộ; phần ở giữa là bộ phận chứa mẫu, bộ phậnnày gồm ba ống thủy tinh thông với nhau; phầntrên cùng là hệ thống ngưng tựu hơi

Mẫu được cho vào túi và để vào ống D Sau đócho dung môi vào, dung môi sẽ thấm ướt mẫurồi chạy xuống bình cầu theo ống thông nhau E.Lưu ý để dung môi vào bình cầu không được

quá 2/3 thể tích bình Lúc này mở nước chảy hoàn lưu và tiến hành đun Hơidung môi bốc lên sẽ theo ống B, gặp lạnh hơi sẽ bi ngưng tựu xuống ống D.Dung môi thấm vào mẫu và chiết những chất hữu cơ nào có thể hòa tan vào dungmôi Khi dung môi ngưng tựu đến mức cao nhất trong ống E thì toàn bộ dungmôi bị rút hết xuống bình cầu Các chất được hút xuống nằm lại tại đó và chỉ códung môi bay hơi lên để tiếp tục quá trình chiết Sau khi hoàn tất đuổi dung môi

ta thu được dịch chiết (Tôn Long Dày, 2013)

Sắc ký khí được dùng để chia tách các hỗn hợp của hóa chất ra các phần riêng

lẻ, mỗi phần có một giá trị riêng biệt Trong sắc ký khí (GC) chia tách xuất hiệnkhi mẫu bơm vào pha động Trong sắc ký lỏng (LC) pha động là một dung môihữu cơ, còn trong GC pha động là một khí trơ gống như helium Pha động manghỗn hợp mẫu đi qua pha tĩnh, pha tĩnh được sử dụng là các hóa chất, hóa chất này

có độ nhạy và hấp thụ thành phần hỗn hợp trong mẫu

Thành phần hỗn hợp trong pha động tương tác với pha tĩnh, mỗi hợp chấttrong hỗn hợp tương tác với một tỷ lệ khác nhau, hợp chất tương tác nhanh sẽthoát ra khỏi cột trước và hợp chất tương tác chậm sẽ ra khỏi cột sau Đó là đặctrưng cơ bản của pha động và pha tĩnh, hơn nữa quá trình chia tách có thể xảy rabởi sự thay đổi nhiệt độ của pha tĩnh hoặc là áp suất của pha động

Cột trong GC được làm bằng thủy tinh, inox hoặc thép không rỉ có kích thước,kích cỡ rất đa dạng Cột của GC dài có thể là 25m, 30m, 50m, 100m và có đườngkính rất nhỏ, bên trong đường kính được tránh bằng một lớp polimer đặc biệtnhưphenyl 5% + dimetylsiloxane polymer 95%), đường kính cột thường rất nhỏgiống như là một ống mao dẫn Thông thường cột được sử dụng là semivolatile,

hợp chất hữu cơ không phân cực như PAHs, các chất trong hỗn hợp được phântích bằng cách chạy dọc theo cột này.

Một chất chia tách, rửa giải phóng đi ra khỏi cột và đi vào đầu dò Đầu dò cókhả năng tạo ra một tín hiệu bất kỳ lúc nào, khi phát hiện ra chất cần phân tích.Tín hiệu này phát ra từ máy tính, thời gian từ khi bơm mẫu đến khi rửa giải gọi làthời gian lưu (TR)

Trong khi các thiết bị chạy, máy sẽ đưa ra các biểu đồ từ các tín hiệu Đây gọi

là sắc đồ, mỗi một peak trong sắc đồ sẽ miêu tả một tín hiệu tạo nên khi chất giảihấp từ cột sắc ký và đi vào đầu dò detector, trục hoành biểu diễn thời gian lưu vàtrục tung biểu diễn cường độ của tín hiệu, trong hình 1mỗi đỉnh (peak) biểu diễnmột chất riêng lẻ, chất này được tách từ hỗn hợp mẫu phân tích, peak có thời gianlưu (TR) 4,97 phút là dodecane, 6,36 phút là biphenyl, 7,64 phút làchlolobiphenyl, 9,41 phút là hexadecanoic acid methyl ester

Nếu trong cùng điều kiện sắc ký như nhiệt độ, loại cột… gống nhau thì cùngchất luôn có thời gian lưu giống nhau, khi biết thời gian lưu của hợp chất thìchúng ta có thể chấp nhận được độ nhạy của nó Tuy nhiên, chất có tính chấtgiống nhau thì thường có thời gian lưu giống nhau

Hình 1.14 Sơ đồ thiết bị sắc ký khí

Hai bộ phận quan trọng nhất của thiết bị sắc ký khí là hệ thống cột tách (5) vàdetector (6) Nhờ có khí mang được chất trong bình bơm (1), mẫu từ buồng bayhơi được dẫn vào cột tách nằm trong buồng điều nhiệt, quá trình sắc ký xảy ra ởđây Sau khi rời bỏ cột tách tại các thời điểm khác nhau Các cấu tử lần lượt vàodetector tại đó chúng được chuyển thành tín hiệu, tín hiệu này được khuếch đại ở

bộ phận (7) rồi, hoặc chuyển sang bộ phận ghi (8) ở loại máy đơn giản hoặcchuyển sang tích phân kế có gắn máy tính (9) các tín hiệu được xử lý rồi chuyểnsang bộ phân kết quả (loại máy hiện đại) (Phạm Thanh Hiền, 2008).

Ưu điểm của phương pháp

- Phương pháp sắc ký khí dùng để tách các hợp chất có thể bay hơi ở nhiệt

độ cao mà không bị phân huỷ kết quả phân tích Sắc ký khí có thể cungcấp nhiều kết luận bổ ích về cấu trúc của các hợp chất

- Phương pháp sắc ký khí cho phép phân tích định tính và định lượngnhanh chóng các thành phần cũng như thực hiện việc tách điều chế cáchỗn hợp chất

- Khả năng tách của phương pháp sắc ký khí tốt, nhanh Nó có thể táchnhiều hỗn hợp mà các kỹ thuật khác (sắc ký cột, sắc ký lớp mỏng, cấtphân đoạn) không giải quyết được

- Kỹ thuật tương đối đơn giản, dễ vận hành, cho kết quả nhanh Độ nhạycủa sắc ký khí cao Các máy thông thường có thể xác định được đến0,01% chất thử Với loại máy tinh vi hơn có thể phân tích với lượng mộtphân tử gam

2.2.6.2 Phương pháp khối phổ

Khối phổ được dùng để xác định một chất hóa học dựa trên cấu trúc của nó.Khi giải hấp các hợp chất riêng lẻ từ cột sắc ký, chúng đi vào đầu dò có dòngđiện ion hóa (mass spectrometry) Khi đó, chúng sẽ đi vào các luồng, bị vỡ thànhnhững mảnh vụn, những mảnh vụn này có thể lớn hoặc nhỏ;

Những mảnh vụn thực tế là các vật mang điện hay còn gọi là ion, điều này làquan trọng bởi vì các hạt cần ở trạng thái tích điện thì mới đi qua được bộ lọc.Các khối nhỏ chắc chắn, khối của mảnh vỡ được chia bởi các vật mang gọi là tỉ

lệ vật mang khối (M/Z);

Hầu hết các mảnh vụn có điện tích là +1, M/Z thường miêu tả các phân tửnặng của mảnh vụn Nhóm gồm có 4 nam châm điện gọi là tứ cực (quadrapole),tiêu điểm của các mảnh vụn đi xuyên qua các khe hở và đi vào đầu dò detector,

tứ cự được thành lập bởi phần mền chương trình và hướng các mảnh vụn đi vàocác khe của khối phổ

Phân tích kết quả

Máy tính sẽ ghi lại các biểu đồ của mỗi lần quét Trục hoành biểu diễn tỉ lệ M/

Z còn trục tung biểu diễn cường độ tín hiệu của mỗi mảnh vụn được quét bởi đầu

dò detector Đây là đồ thị của số khối Làm thế nào để phân tích các kết quả từmáy tính Trục X là khối lượng còn trục Y là số lượng Mỗi hóa chất chỉ tạo ramột mô hình duy nhất, nói cách khác mỗi chất có một “dấu vân tay” để nhậndạng, dựa trên mô hình ion của nó

Các nhà nghiên cứu có thể so sánh khối phổ thu được trong thí nghiệm của họvới một thư viện khối phổ của các chất đã được xác đinh trước Việc này có thểgiúp họ định danh được chất đó (nếu phép so sánh tìm được kết quả tương ứng)hoặc là cơ sở để đăng ký một chất mới (nếu phép so sánh không tìm được kết quảtương ứng) (Phạm Thanh Hiền, 2008)

2.2.6.3 Phương pháp sắc ký khí ghép với khối phổ (GC/MS)

Hình 1.15 Hệ thống sắc ký khí ghép khối phổ (GC/MS)

Sắc ký khí ghép khối phổ (GC/MS) có thể phân tích các hỗn hợp hóa chấtphức tạp như không khí, nước…Nếu trong mẫu có một chất lạ xuất hiện, khối

phổ có thể nhận dạng cấu trúc hóa học độc nhất của nó (giống như việc lấy dấuvân tay) Cấu trúc của chất này sau đó được so sánh với một thư viện cấu trúc cácchất đã biết Nếu không tìm ra được chất tương ứng trong thư viện thì nhà nghiêncứu, có thể dựa trên cấu trúc mới tìm được để phát triển các ý tưởng về cấu trúchóa học Nói cách khác, nhà nghiên cứu thu được 1 dữ liệu mới và có thể đónggóp vào thư viện cấu trúc nói trên, sau khi tiến hành thêm các biện pháp để xácđịnh chính xác loại hợp chất mới này.

Khi GC kết hợp với MS, nó sẽ trở thành 1 máy phân tích đa năng, các nhànghiên cứu hóa học có thể hòa tan hỗn hợp các hợp chất hữu cơ, tách chiết vàbơm vào máy để nhận dạng chúng, hơn nữa các nhà nghiên cứu cũng xác địnhnồng độ của mỗi thành phần hóa chất (Phạm Thanh Hiền, 2008)

Ứng dụng của phương pháp sắc ký khí ghép khối phổ:

- Xác định công thức phân tử, dựa vào cường độ tương đối của ion phân tửđồng vị xuất hiện trong phổ đồ

- Xác định công thức cấu tạo: dựa vào giá trị m/e, cường độ tương đối củacác ion phân tử cũng như ion mảng

- Định lượng thành phần nguyên tố của ion cần xác định

Tinh dầu chiết được thường được tinh chế bằng chưng cất phân đoạn hoặcbằng phương pháp hóa học để loại những thành phần khó chịu (amin, furfuran)chất gây kích ứng (aldehyde) Đôi khi người ta loại những chất không no khó bảoquản và gây kích ứng đối với da người

Tinh dầu rất dễ bị biến chất Sự biến chất của tinh dầu là do ở các điều kiệnnhư nhiệt độ, hơi nước, ánh sáng và không khí cao tinh dầu bị oxy hóa thành chấtnhựa (rezine), do sự thủy phân các ester và do tác dụng giữa những gốc với nhau

Vì thế nguyên liệu để chiết tinh dầu phải tươi và được đựng trong túi màu đen

để tránh tác dụng của ánh sáng và tinh dầu chiết được phải được loại bỏ hết nước,bảo quản nơi tối trong chai lọ, bình thể tích nhỏ

2.3 Thành phần hóa học của tinh dầu chi Citrus, cây cam sành

Trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu về tinh dầu chi Citrus Nhiều nước đã cất tinh dầu chi Citrus như Ấn Độ, Mỹ, Italia, Nhật Bản, Tây Ban Nha Người Nhật Bản đã cất tinh dầu vỏ quả gần giống như Citrus nobilis là một

loại quả mùa đông phổ biến Vỏ quả đem phơi khô chừng 2 – 3 ngày rồi chưngcất bằng phương pháp lôi cuốn hơi nước Hiệu suất đạt 0,3 – 0,31% Hàng năm ởNhât Bản sản lượng tinh dầu cam chưng cất được khoảng 10 – 15 tấn Trong khi

đó tại miền đông Ấn Độ vỏ cam cho hiệu suất tinh dầu là 2 – 3% có chất lượngtốt

Ở Mỹ, tinh dầu cam ngọt Califonia chưng cất bằng phương pháp lôi cuốn hơinước cho hiệu suất 2,3% đối với vỏ tươi và có các hằng số hoá lý đặc trưng

Ở Ai Cập, tinh dầu cam đắng có hàm lượng aldehyde khoảng 1,4%, còn đốivới tinh dầu cam chanh thì hàm lượng andehit khoảng 1,8 – 4,3%

Tinh dầu hoa Citrus cũng đợc khai thác từ lâu và được sử dụng rất rộng rãi

trong công nghiệp hương liệu và thực phẩm

Ở Pháp hoa cam từ khắp các miền đã được tập trung về các nhà máy vùngGrasse vallauric Le Bar và Sullands, hàng năm sản xuất một lượng khoảng 1000

kg tinh dầu neroli

Ở Ý, bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước thì cứ 1000 kg hoa chomột kg tinh dầu neroli

Ở Tây Ban Nha tinh dầu neroli được sản xuất chủ yếu ở Sevile bằng phươngpháp chưng cất lôi cuốn hơi nớc Cũng giống như ở Pháp, cứ 1000 kg hoa thuđợc 800 g tinh dầu và 1000 l nước hoa cam Đặc điểm lý hoá của tinh dầu nerolinày gần giống với tinh dầu neroli ở pháp, nhưng chỉ số ester và tỷ trọng thờngcao hơn, chứng tỏ có lẫn ít lá non khi chưng cất

Algeria là nước có khí hậu phù hợp cho sự phát triển cây cam đắng, chủ yếu ởcác vùng Mitudja Plain, xung quanh Bonifacib Algeria trở thành nước đứng đầutrong việc sản xuất tinh dầu neroli Tinh dầu này mùi rất dễ chịu như tinh dầuneroli của Pháp