BƯỚC ĐẦU KHẢO SÁT HOẠT TÍNH KHÁNG KHUẨN CỦA TINH DẦU CỦ GỪNG

TÓM TẮT Đề tài: “Bước đầu khảo sát hoạt tính kháng khuẩn của tinh dầu củ gừng” được thực hiện tại phòng thí nghiệm Hóa Sinh và phòng thí nghiệm Vi Sinh khoa Công Nghệ Thực Phẩm trường Đạ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

BƯỚC ĐẦU KHẢO SÁT HOẠT TÍNH KHÁNG KHUẨN CỦA

BƯỚC ĐẦU KHẢO SÁT HOẠT TÍNH KHÁNG KHUẨN CỦA

LỜI CÁM ƠN

Đầu tiên, con thành kính khắc ghi công ơn Ba Má đã sinh thành, dưỡng dục,

quan tâm, luôn lo lắng, chăm sóc, động viên, dõi theo từng bước đi của con từ lúc bé

thơ đến lúc trưởng thành Xin cảm ơn ba mẹ, chị, anh đã luôn ủng hộ, động viên và

giúp đỡ

Xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến Ban Giám Hiệu trường Đại Học Nông

Lâm, Thủ Đức, thành phố Hồ Chí Minh, cùng quý thầy cô khoa Công Nghệ Thực

Phẩm đã hết lòng dạy dỗ, truyền đạt kiến thức, cũng như tạo mọi điều kiện cho em

hoàn tất chương trình học ở trường

Và đặc biệt, tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến thầy Phan Thế

Đồng, người đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt kinh nghiệm, kiến thức quý báu, cũng

như luôn quan tâm, lo lắng cho tôi trong quá trình thực hiện đến khi hoàn thành luận

văn

Chân thành cám ơn các thầy cô phòng thí nghiệm Hóa Sinh, phòng thí nghiệm

Vi Sinh, phòng Kĩ Thuật Thực Phẩm, khoa Công Nghệ Thực Phẩm trường Đại Học

Nông Lâm, Thủ Đức, Thành Phố Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi khi thực

hiện đề tài này

Cuối cùng, xin gửi lời cám ơn đến các bạn sinh viên lớp DH06DD, DH06BQ và

DH06VT Các bạn là nguồn động viên, giúp đỡ và cùng chia sẻ những buồn vui trong

quá trình học tập và thực hiện đề tài

Đỗ Thị Hồng Đào

TÓM TẮT

Đề tài: “Bước đầu khảo sát hoạt tính kháng khuẩn của tinh dầu củ gừng” được thực hiện tại phòng thí nghiệm Hóa Sinh và phòng thí nghiệm Vi Sinh khoa Công Nghệ Thực Phẩm trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh, thời gian từ 19/4/2010 đến 20/7/2010 với mục đích chính là đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của tinh dầu củ gừng trên một vài chủng vi sinh vật gây bệnh Nguyên liệu được sử dụng trong quá trình nghiên cứu là củ gừng ta được trồng ở Tiền Giang

Đầu tiên, tinh dầu củ gừng được chiết xuất bằng phương pháp chưng cất hơi nước Sau đó, khả năng kháng khuẩn của tinh dầu củ gừng được đánh giá định tính theo phương pháp đặt đĩa giấy Cuối cùng, giá trị nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) của tinh dầu củ gừng được đánh giá định lượng theo phương pháp pha loãng trong môi trường lỏng

Kết quả cho thấy, hàm lượng tinh dầu trong củ gừng là 0,24 % tính trên nguyên liệu tươi Đối với tính kháng khuẩn, tinh dầu củ gừng ức chế các chủng vi

khuẩn: E coli, Klebsiella, Salmonella typhi, Shigella, Bacillus cereus, Staphylococcus

aureus, Listeria monocytogenes, Streptococcus faecalis Giá trị MIC của tinh dầu củ

gừng đối với chủng vi khuẩn Gram âm thay đổi từ 6,25 mg/ml đến 50 mg/ml và đối

với chủng vi khuẩn Gram dương là 6,25 mg/ml (ngoại trừ Streptococcus faecalis

không bị ức chế ở dãy nồng độ thí nghiệm) Tinh dầu củ gừng không có tác dụng đối

với chủng Pseudomonas aeruginosa

MỤC LỤC

LỜI CÁM ƠN ii

TÓM TẮT iii

MỤC LỤC iv

DANH SÁCH CÁC BẢNG vii

DANH SÁCH CÁC HÌNH viii

Chương 1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1

Chương 2 TỔNG QUAN 3

2.1 Sơ lược lịch sử phát triển của tinh dầu 3

2.2 Giới thiệu chung về tinh dầu 4

2.2.1 Khái niệm về tinh dầu 4

2.2.2 Phân loại tinh dầu 4

2.2.2.1 Phân loại theo nguyên liệu chứa tinh dầu 4

2.2.2.2 Phân loại theo thành phần chứa tinh dầu 5

2.2.3 Tính chất và thành phần của tinh dầu 5

2.2.3.1 Tính chất 5

2.2.3.2 Thành phần 6

2.2.4 Công dụng của tinh dầu 6

2.2.5 Bảo quản tinh dầu 6

2.2.6 Bảo quản nguyên liệu chứa tinh dầu 7

2.2.7 Vai trò của tinh dầu đối với đời sống thực vật 7

2.2.7.1 Vai trò dẫn dụ 7

2.2.7.2 Vai trò bảo vệ 7

2.2.7.3 Vai trò hỗ trợ phát triển 8

2.2.7.4 Vai trò dung môi hữu cơ 8

2.2.7.5 Hoạt tính kháng sinh 8

2.3 Đại cương về cây gừng 8

2.3.1 Đặc điểm thực vật 8

2.3.2 Phân loại 9

2.3.3 Phân bố 9

2.3.4 Thu hoạch và sơ chế 10

2.3.5 Công dụng 10

2.4 Giới thiệu về tinh dầu củ gừng 10

2.4.1 Thành phần hóa học của củ gừng 10

2.4.2 Tinh dầu gừng 11

2.4.3 Sản xuất tinh dầu 12

2.4.3.1 Sơ lược các phương pháp sản xuất tinh dầu 12

2.4.3.2 Phương pháp chưng cất hơi nước 12

2.5 Tính kháng khuẩn của tinh dầu 13

2.5.1 Khái niệm về hoạt tính kháng khuẩn 13

2.5.2 Phương pháp xác định hoạt tính kháng khuẩn 14

2.5.2.1 Phương pháp định tính 14

2.5.2.2 Phương pháp định lượng 15

2.6 Sơ lược về các chủng vi khuẩn dùng trong nghiên cứu 17

2.6.1 Bacillus cereus 17

2.6.2 Escherichia coli 17

2.6.3 Klebsiella 18

2.6.4 Listeria monocytogenes 18

2.6.5 Pseudomonas aeruginosa 19

2.6.6 Salmonella 19

2.6.7 Shigella 20

2.6.8 Staphylococcus aureus 20

2.6.9 Streptococcus faecalis 21

Chương 3 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22

3.1 Thời gian và địa điểm 22

3.2 Nguyên liệu và thiết bị sử dụng 22

3.3 Phương pháp nghiên cứu 23

3.3.1 Xử lý nguyên liệu 23

3.3.2 Phương pháp xác định hàm lượng nước của nguyên liệu 23

3.3.3 Phương pháp xác định hàm lượng tinh dầu 23

3.3.4 Phương pháp thử nghiệm tính kháng khuẩn 25

3.3.4.1 Vi sinh vật thử nghiệm 25

3.3.4.2 Chuẩn bị thử nghiệm 25

3.3.4.3 Phương pháp định tính 26

3.3.4.4 Phương pháp xác định nồng độ ức chế tối thiểu (MIC – Minimum Inhibitory Concentration) 27

Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 30

4.1 Kết quả xác định hàm lượng nước của nguyên liệu 30

4.2 Kết quả xác định hàm lượng tinh dầu 30

4.3 Kết quả xác định hoạt tính kháng khuẩn của tinh dầu củ gừng 30

4.4 Kết quả xác định giá trị MIC của tinh dầu củ gừng 34

Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 36

5.1 Kết luận 36

5.2 Đề nghị 37

TÀI LIỆU THAM KHẢO 37

PHỤ LỤC 38

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 4.1: Kết quả định tính sơ bộ hoạt tính kháng khuẩn của tinh dầu củ gừng nguyên

chất đối với vi khuẩn gram âm 31

Bảng 4.2: Kết quả định tính sơ bộ hoạt tính kháng khuẩn của tinh dầu củ gừng nguyên

chất đối với vi khuẩn gram dương 31

Bảng 4.3: Kết quả định tính sơ bộ hoạt tính kháng khuẩn của dung dịch tinh dầu củ

gừng 5% đối với vi khuẩn gram âm 32

Bảng 4.4: Kết quả định tính sơ bộ hoạt tính kháng khuẩn của dung dịch tinh dầu củ

gừng 5% đối với vi khuẩn gram dương 33

Bảng 4.5: Kết quả xác định giá trị MIC của tinh dầu củ gừng đối với vi khuẩn gram

âm 34

Bảng 4.6: Kết quả xác định giá trị MIC của tinh dầu củ gừng đối với vi khuẩn gram

dương 35

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 2.1: Củ gừng 11

Hình 2.2: Tinh dầu củ gừng 11

Hình 2.3: Tế bào tiết tinh dầu (màu vàng) ở thân rễ củ gừng 11

Hình 3.1: Mô hình thử nghiệm định tính khả năng kháng khuẩn 26

Hình 3.2: Cách đo đường kính vòng vô khuẩn 27

Hình 3.3: Mô hình thử nghiệm tìm giá trị MIC 28

Hình 3.4: Cách đọc kết quả xác định giá trị MIC 29

Chương 1

ĐẶT VẤN ĐỀ

Tinh dầu hiện nay được xem là nguyên liệu của nhiều ngành công nghiệp trên thế giới, đóng vai trò quan trọng trong đời sống con người Tinh dầu là nguyên liệu quan trọng trong các ngành hương liệu mỹ phẩm, thực phẩm và y dược Hơn nữa, các ngành công nghiệp này ngày càng phát triển thì nhu cầu về tinh dầu cũng ngày càng gia tăng

Chính vì thế ly trích tinh dầu đã trở thành lĩnh vực quan trọng đối với một số quốc gia Tinh dầu có nguồn gốc chủ yếu từ thực vật, phong phú và đa dạng về chủng loại, dễ phân hủy nên vô hại với môi trường sống Ngày nay, mức sống càng được nâng cao người tiêu dùng càng quan tâm đến chất lượng thực phẩm để đảm bảo sức khỏe Chính vì vậy mà những sản phẩm có nguồn gốc thiên nhiên là sự lựa chọn ưu tiên

Hơn nữa, trong những năm gần đây, tinh dầu đã trở thành đối tượng của nhiều nhà nghiên cứu Tuy nhiên, việc khai thác và chế biến tinh dầu ở nước ta chưa được phát triển Các sản phẩm tinh dầu chủ yếu vẫn còn phải nhập từ nước ngoài để làm nguyên liệu cho nhiều ngành công nghiệp ở Việt Nam

Trong lĩnh vực sản xuất mỹ phẩm và dược phẩm, ngoài việc tạo hương cho sản phẩm, tinh dầu còn là một thành phần dược liệu Đặc biệt, gừng có thể chữa rối loạn tiêu hóa, cảm cúm, ho, đau khớp, đau nhức do cảm lạnh,… Trong sản xuất thực phẩm, tinh dầu ngoài việc giúp tăng hương vị cho sản phẩm còn đóng vai trò như chất bảo quản, chất chống oxy hóa nhằm ức chế sự phát triển của vi khuẩn gây hư hỏng thực phẩm

Tuy nhiên việc sử dụng các loại tinh dầu trong công nghệ thực phẩm vẫn còn rất hạn chế và hoạt tính sinh học của chúng còn ít được biết đến Chính vì lý do đó,

dưới sự hướng dẫn của thầy Phan Thế Đồng, chúng tôi đã tiến hành thực hiện đề tài:

“Bước đầu khảo sát hoạt tính kháng khuẩn của tinh dầu củ gừng”

Chúng tôi thực hiện đề tài với mục đích:

 Khảo sát hoạt tính kháng khuẩn của tinh dầu củ gừng đối với sự phát triển của một số chủng vi khuẩn

 Xác định giá trị MIC (Minimum Inhibitory Concentration) của tinh dầu củ gừng đối với một vài chủng vi khuẩn

Đề tài gồm các nội dung sau:

 Xác định hàm lượng nước của nguyên liệu củ gừng

 Xác định hàm lượng tinh dầu củ gừng theo nguyên liệu tươi

 Định tính hoạt tính kháng khuẩn của tinh dầu củ gừng nguyên chất và dung dịch tinh dầu củ gừng ở nồng độ 5 %

 Xác định nồng độ ức chế tối thiểu của tinh dầu củ gừng đối với một vài chủng vi khuẩn

Chương 2

TỔNG QUAN

2.1 Sơ lược lịch sử phát triển của tinh dầu

Tinh dầu xuất hiện và phát triển cùng với nền văn minh nhân loại, ngay từ thời thượng cổ con người đã sử dụng các loại cây có tinh dầu ở dạng tươi hay phơi khô Vào khoảng thế kỷ XV, người ta biết dùng các loại rễ cây có tinh dầu để thờ cúng Từ thế kỷ XV đến thế kỷ XVII, tinh dầu được dùng ít nhiều để làm thơm cho tóc, da mặt, dùng chữa bệnh và dùng tăng hương vị cho thực phẩm chế biến Từ thế kỷ XVII đến thế kỷ XIX, tinh dầu được dùng làm thuốc, trang điểm và dùng trong công nghiệp rộng rãi hơn Đến thế kỷ XX, tinh dầu trở nên phổ biến, ngành công nghiệp tinh dầu phát triển và tinh dầu được coi như là một nguyên liệu hóa học để dùng trong công nghiệp lương thực thực phẩm, dệt…(Nguyễn Đăng Vinh, 1977)

Đầu thế kỷ XVI, các nhà khoa học đã nghiên cứu được 14 loài cây có tinh dầu như: cánh kiến, hồng, thông, quế, mù tạt,… nhưng đến cuối thế kỷ XVI, đã phát hiện thêm 62 loài cây có tinh dầu khác nữa Từ thế kỷ XIX đến nay, hầu như các loại cây có tinh dầu được nghiên cứu lại một cách có hệ thống và ứng dụng vào trong sản xuất Hiện nay có khoảng 2000 loài cây có tinh dầu, trên thế giới đã nghiên cứu và khai thác khoảng 200 loài có giá trị công nghiệp (Nguyễn Đăng Vinh, 1977)

Với điều kiện thiên nhiên rất thuận lợi, châu Á là khu vực sản xuất ra lượng tinh dầu nhiều nhất chủ yếu là tinh dầu sả, bạc hà, thông, cam,…ở các nước như Trung Quốc, Ấn Độ, Nhật, Indonexia,…Châu Âu sản xuất phần lớn là tinh dầu nhài, hồng, thủy tiên, huệ,…Còn châu Mỹ sản xuất phần lớn là tinh dầu bạc hà, cam,…(Nguyễn Đăng Vinh, 1977)

Hàng năm, Trung Quốc sản xuất hơn 1000 tấn tinh dầu sả và 200 tấn tinh dầu màng tang Ấn Độ mỗi năm sản xuất 750 tấn tinh dầu sả, 90 tấn tinh dầu xantan,

12 - 20 tấn tinh dầu bạch đàn, và một số loại tinh dầu khác như hoắc hương, thì là,…

Nhật nổi tiếng với tinh dầu bạc hà, sản lượng 270 tấn mỗi năm Indonexia và Xrilanca chủ yếu sản xuất tinh dầu sả, và một số loại tinh dầu khác như cánh kiến, quế,… (Nguyễn Đăng Vinh, 1977)

Riêng Việt Nam, mặc dù số lượng cây có tinh dầu rất phong phú nhưng hiện tại chỉ một số loại được nghiên cứu và sử dụng Ngày nay với sự phát triển của khoa học công nghệ, không những sản xuất ra được các loại tinh dầu thiên nhiên với phẩm chất ngày càng cao mà còn có thể tinh chế được các đơn chất từ tinh dầu thiên nhiên và nghiên cứu thành phần hóa học của tinh dầu Ngoài ra còn tổng hợp được các hợp chất nhân tạo có mùi thơm giống với tinh dầu thiên nhiên từ chất hóa học

2.2 Giới thiệu chung về tinh dầu

2.2.1 Khái niệm về tinh dầu

Tinh dầu là những chất hay hỗn hợp nhiều chất dễ bay hơi có mùi đặc biệt, có nguồn gốc từ động vật (cánh kiến, chồn hôi, cầy hương,…) hay thực vật (quế, bạc hà, sả, ) Tinh dầu là hỗn hợp phức tạp, thành phần chủ yếu chứa các hợp chất terpen (Nguyễn Đăng Vinh, 1977)

2.2.2 Phân loại tinh dầu

Nguồn nguyên liệu có tinh dầu rất phong phú Tuy nhiên, để tiện cho việc nghiên cứu và sử dụng, các nhà khoa học đã phân loại dựa trên nhiều tiêu chí khác nhau nhưng chủ yếu là phân loại dựa theo nguồn gốc của nguyên liệu chứa và thành phần của tinh dầu

2.2.2.1 Phân loại theo nguyên liệu chứa tinh dầu

Nguyên liệu chứa tinh dầu có nguồn gốc chủ yếu từ động vật (cà cuống, xạ hương, cánh kiến,…) và thực vật Đối với nguyên liệu thực vật, phân loại dựa theo

bộ phận chứa tinh dầu:

 Hoa: huệ, ngọc lan, hồng, nhài, thủy tiên…

 Vỏ quả: cam, chanh, bưởi, …

 Củ, rể: xá xị, gừng,…

 Thân lá: sả, tràm, bạc hà,…

 Quả hạt: hồi, màng tang, thảo quả,…

 Nhựa: thông, trám, bồ đề,… (Nguyễn Đăng Vinh, 1977)

2.2.2.2 Phân loại theo thành phần chứa tinh dầu

 Tinh dầu chứa linalol: hoa cam, quả mùi,

 Tinh dầu chứa ceton: bạch đàn, khuynh diệp,…

 Tinh dầu chứa rượu: hồng, sả,…

 Tinh dầu chứa cacbua hydro: thông, chanh,…

 Tinh dầu chứa aldehyde: chanh, màng tang,…

 Tinh dầu chứa menthol: bạc hà,…(Nguyễn Đăng Vinh, 1977)

2.2.3 Tính chất và thành phần của tinh dầu

Tinh dầu tan rất ít trong nước nhưng tan nhiều trong cồn và các dung môi hữu

cơ như: ester, chloroform, benzen… Tinh dầu có tính khuyếch tán và sát trùng mạnh (Phùng Thị Bạch Yến, 2000)

Tinh dầu có thành phần phức tạp nên không thể coi là chất có nhiệt độ sôi nhất định mà chỉ nói đến nhiệt độ sôi của thành phần chính trong tinh dầu đó Hơn nữa với cùng một loại tinh dầu nhưng nhiệt độ sôi có thể không ổn định tùy vào nguồn gốc của nguyên liệu chứa tinh dầu

Tinh dầu trung tính với giấy quỳ, nếu để tiếp xúc thường xuyên với ánh sáng và không khí thì tinh dầu dễ bị oxy hóa làm màu sắc biến đổi và hương vị thay đổi (Phùng Thị Bạch Yến, 2000)

2.2.4 Công dụng của tinh dầu

Từ xưa, con người đã biết dùng quế, hồ tiêu, đinh hương, nhục đậu khấu để làm gia vị cho món ăn Ngày nay với sự phát triển của công nghệ, tinh dầu được chiết xuất bằng nhiều cách khác nhau sao cho thu được lượng tinh dầu trong nguyên liệu với hiệu suất cao nhất và chi phí thấp nhất Tinh dầu được dùng làm hương liệu trong ngành công nghiệp nước giải khát, rượu mùi, bánh kẹo,…làm hương vị thức ăn, nước uống thêm thơm ngon và hấp dẫn

Ngoài ra tinh dầu còn được sử dụng trong các ngành công nghiệp khác như mỹ phẩm, y dược,…Trong lĩnh vực sản xuất mỹ phẩm, tinh dầu là nguyên liệu của các sản phẩm như nước hoa, son môi, phấn, dầu gội,…Còn trong lĩnh vực y dược, tinh dầu dùng làm thuốc sát trùng, chữa các bệnh về đường hô hấp, nôn mửa, giảm đau,… (Nguyễn Đăng Vinh, 1977; Lê Ngọc Thạch, 2003)

2.2.5 Bảo quản tinh dầu

Sự biến tính của tinh dầu phần lớn là do sự oxy hóa, sự thủy phân của các ester

Ở điều kiện có ánh sáng và nhiệt độ cao, sự biến tính của tinh dầu xảy ra nhanh hơn

Vì vậy trong quá trình bảo quản phải hạn chế các quá trình đó xảy ra ở mức tối thiểu Tinh dầu bảo quản nơi mát, hạn chế ánh sáng chiếu vào

Tinh dầu đem bảo quản không có nước, cặn và được chứa trong chai lọ khô, kín, đóng đầy Tùy theo loại tinh dầu mà có dụng cụ chứa thích hợp, tốt nhất là nên chứa trong lọ thủy tinh màu nếu không sẽ gây phản ứng hóa học làm cho tinh dầu biến màu phẩm chất kém (Nguyễn Đăng Vinh, 1977; Phùng Thị Bạch Yến, 2000)