Khảo sát khả năng kháng oxi hóa của tinh dầu củ gừng

1.9 Tác dụng của tinh dầu gừng Điều trị đau dạ dày và hỗ trợ tiêu hóa: tinh dầu gừng nguyên chất được sử dụng như một biện pháp tự nhiên điều trị đau bụng, khó tiêu, tiêu chảy, co thắt v

MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN I CAM KẾT KẾT QUẢ II TÓM TẮT III MỤC LỤC IV DANH MỤC BẢNG VII DANH MỤC HÌNH VIII CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU VIII

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2

1 SƠ LƯỢT VỀ CÂY GỪNG 2

1.1 Nguồn gốc 2

1.2 Vị trí phân loại 2

1.3 Đặc điểm thực vật và phân bố 3

1.4 Bộ phận dùng 4

1.5 Thành phần hóa học 5

1.6 Công dụng 5

1.7 Một số bài thuốc và các chế phẩm của gừng 6

1.8 Sơ lược về tinh dầu 7

1.9 Tác dụng của tinh dầu gừng 8

2 CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT TINH DẦU 10

1.1 Phương pháp tẩm trích 10

1.1.1 Nguyên tắc 11

1.1.2 Dung môi 11

1.1.3 Quy trình tẩm trích 11

1.1.4 Ưu và khuyết điểm 13

1.2 Phương pháp chưng cất hơi nước 13

1.2.1 Lý thuyết chưng cất 13

1.2.2 Những ảnh hưởng chính trong sự chưng cất hơi nước 14

1.2.2.1 Sự khuếch tán 14

1.2.2.2 Sự thủy giải 14

1.2.2.3 Nhiệt độ 14

1.3 Phương pháp ép 16

1.4 Phương pháp vi sóng 17

1.5 Phương pháp siêu âm 18

3 GỐC TỰ DO VÀ HOẠT TÍNH CHỐNG OXI HÓA 18

1.1 Gốc tự do 18

1.1.1 Giới thiệu về gốc tự do 18

1.1.2 Các loại gốc tự do thường gặp 19

1.1.2.1 Hydroperoxyl 19

1.1.2.2 Superoxide 19

1.1.2.3 Hydrogen peroxide 19

1.1.2.4 Singlet oxygen 19

1.1.2.5 Triplet oxygen 19

1.1.3 Vai trò của gốc tự do 20

1.1.4 Tác hại của gốc tự do 20

1.1.5 Sản xuất các gốc tự do trong cơ thể 21

1.1.5.1 Nguồn gốc bên trong 21

1.1.5.2 Nguồn gốc bên ngoài 21

1.1.5.3 Các yếu tố sinh lý 21

1.1.6 Chất chống oxi hoá 21

1.1.6.1 Vai trò chất chống oxi hoá 21

1.1.6.2 Nguyên tắc hoạt động 22

1.1.7 Các chất chống oxi hoá thường gặp 22

1.1.7.1 Vitamin C (Acid ascorbic) 22

1.1.7.2 Vitamin E (tocopherol) 23

1.1.7.3 Các hợp chất có nhóm Polyphenol 23

1.1.7.4 Acid Phenolic 24

1.1.7.5 Flavonoid 25

1.1.7.6 Stilbene 25

1.1.7.7 Lignan 26

1.1.8 Các phương pháp thử nghiệm hoạt tính kháng oxi hóa 26

1.1.8.1 Phương pháp sử dụng gốc tự do Superoxide 26

1.1.8.2 Phương pháp sử dụng gốc tự do Hydroxyl 27

1.1.8.3 Phương pháp sử dụng gốc tự do DPPH 27

1.1.9 Ảnh hưởng của các yếu tố ngoại sinh đến sự hình thành gốc tự do 28

1.1.9.1 Ảnh hưởng của các xenobiotic 28

1.1.9.2 Ảnh hưởng của các tác nhân viêm và hoại tử gan 28

1.1.9.3 Ảnh hưởng các tác nhân tiêu hóa và bầm huyết 28

1.1.9.4 Ảnh hưởng của điều kiện sống 28

1.1 9.5 Phương pháp thử hoạt tính chống oxy hóa trên in vitro 29

1.1.9.5.1 Phương pháp 1 29

1.1.9.5.2 Phương pháp 2 30

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 33

1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 33

2 THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU 33

3 PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU 33

1.1 Hóa chất dung môi 33

1.2 Trang thiết bị nghiên cứu 33

4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 35

5 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 35

1.1 Phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước 35

1.2 Tiến hành 36

6 KHẢO SÁT KHẢ NĂNG KHÁNG OXI HÓA BẰNG PHƯƠNG PHÁP DPPH .37

1.1 Phương pháp thử hoạt tính bắt gốc tự do với DPPH của tinh dầu 37

1.2 Tiến hành 38

1.3 Xây dựng đường chuẩn vitamin C (acid ascorbic) 39

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 40

1 KẾT QUẢ TRÍCH LY TINH DẦU CỦ GỪNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP CHƯNG

CẤT LÔI CUỐN HƠI NƯỚC 40

1.1 Tính chất vật lý 40

1.2 Thành phần hóa học 40

2 KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ÃNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH TRÍCH LY TINH DẦU CỦ GỪNG (MÃ THANH VIỆT, 2018) 46

3 KẾT QUẢ KHẢO SÁT KHẢ NĂNG LOẠI GỐC TỰ DO DPPH CỦA TINH DẦU CỦ GỪNG 46

1.1 Kết quả khảo sát khả năng loại gốc tự do DPPH của Vitamin C 46

1.2 Kết quả khảo sát khả năng loại gốc tự do DPPH của tinh dầu củ gừng 47

4 NHẬN XÉT KẾT QUẢ 49

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 50

1.1 KẾT LUẬN 50

1.2 ĐỀ NGHỊ 50

TÀI LIỆU THAM KHẢO 51

1.1 TÀI LIỆU TRONG NƯỚC 51

1.2 TÀI LIỆU NƯỚC NGOÀI 51

DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Phản ứng thử nghiệm DPPH 30

Bảng 2.2 Phản ứng thử nghiệm DPPH 31

Bảng 3.1 Xây dựng đường chuẩn Vitamin C 39

Bảng 4.1 Thành phần hóa học của tinh dầu củ gừng………40

Bảng 4.3 Kết quả độ hấp thụ và phần trăm ức chế của Vitamin C 46

Bảng 4.4 Kết quả độ hấp thụ và phần trăm ức chế của tinh dầu củ gừng 47

Bảng 4.5 Kết quả so sánh giá trị IC50 của tinh dầu Gừng với chất chuẩn Vitamin C 48 DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1 Cây gừng (zingiber offcinale rose) ERROR! BOOKMARK NOT

DEFINED.

Hình 2.4 Mứt gừng ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED Hình 2.3 Bột gừng ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED Hình 2.2 Trà gừng ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED Hình 2.5 Hệ thống chưng cất ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED Hình 2.6 Máy ép tinh dầu ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED Hình 2.7 Công thức cấu tạo của vitamin C ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED Hình 2.8 Công thức cấu tạo vitamin E ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.

Hình 2.9 Công thức cấu tạo Acid phenolic ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED Hình 2.10 Cấu trúc chung của Flavonoid ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED Hình 2.11 Cấu trúc chung của các StilbeneERROR! BOOKMARK NOT DEFINED Hình 2.12 Cấu trúc chung của các Lignan ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED Hình 3.1 Bộ dụng cụ chưng cất tinh dầu Clevenger ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.

Hình 3.2 Máy đo quang UV- VIS ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED Hình 3.3 Tủ sấy Memmert UN55 (ĐỨC) ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED Hình 3.4 Sự chuyển màu của mẩu thử trước và sau khi phản ứng với DPPH ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.

Hình 4.2 Đồ thị biểu diễn sự tương quan giữa hoạt tính ức chế gốc tự do và nồng độ của Vitamin C Error! Bookmark not defined

Hình 4.3 Đồ thị biểu diễn sự tương quan giữa hoạt tính ức chế gốc tự do và nồng độ

của tinh dầu củ gừng ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.

Hình 4.4 Biểu đồ so sánh giá trị ic50 của tinh dầu củ gừng với chất chuẩn vitamin C

ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU

Hiện nay, sự phát triển của các nghiên cứu về gốc tự do và chất chống oxi hoá

đã mở ra hướng đi mới giúp con người có thể nâng cao sức khoẻ Các gốc tự do tácđộng đến các đại phân tử (protein, DNA, lipid…) làm tổn thương hoặc gây chết tế bào

Có nhiều nguyên nhân sinh ra gốc tự do, một phần phát sinh từ các hoạt động trongcác trong cơ thể (ti thể, peroxisome, sự viêm nhiễm…), một phần từ các yếu tố bênngoài (khói thuốc lá, bức xạ, ozone, nhất là ô nhiễm môi trường)

Sự ô nhiễm môi trường là nguy cơ lớn làm tăng các gốc tự do trong cơ thể vàảnh hưởng tới sức khoẻ con người Vì vậy, việc tìm hiểu và khám phá gốc tự do củasinh vật là cần thiết để có thể thiết kế một chế độ dinh dưỡng tối ưu góp phần chống lạicác yếu tố gây độc tế bào Bên cạnh đó, cơ thể không thể kiểm soát việc sản sinh cácgốc tự do có liên quan đến sự khởi đầu của bệnh ung thư, viêm khớp dạng thấp, xơ vữađộng mạch Do đó, để giảm thiểu các thiệt hại do gốc tự do mang lại, chất chống oxihoá tổng hợp được tạo ra, tuy nhiên các chất oxi hoá tổng hợp có nhiều tác dụng phụnhư là gây tổn hại đến gan và gây ung thư Do đó, việc tìm kiếm và sử dụng các chấtchống oxi hoá từ thiên nhiên là điều cần thiết để làm giảm các nguy cơ gây bệnh

Các chất chống oxi hoá (Vitamin C, E, A, Polyphenol, glutathione, arginie,creatine, ) có chức năng sàng lọc các gốc tự do có hại trong cơ thể Vì lẽ đó, cácnghiên cứu tách chiết cũng như thử nghiệm hoạt tính kháng oxi hoá của các hợp chấtngày càng đa dạng hơn, góp phần không nhỏ vào việc phát hiện các hợp chất chốngoxi hoá từ nhiều dược liệu khác nhau

Cây gừng (Zingiber offcinale Rosc) được biết đến như một dược liệu thân thảo,

có chất chống oxi hóa mạnh mẽ giúp ngăn ngừa ung thư Một số nghiên cứu cho thấygừng có thể làm chậm sự tăng trưởng của tế bào ung thư đại trực tràng và giúp giảmnguy cơ phát triển ung thư ruột kết, ngoài ra gừng còn giúp ngăn chặng các loại ungthư như: ung thư vú, phổi, da, tuyến tụy và tuyến tiền liệt Gừng còn có công dụngđiều trị các bệnh thông thường như chứng rối loạn dạ dày, chống buồn nôn, cảm hàn,chướng bụng ăn không tiêu… Ngoài ra còn được sử dụng khá phổ biến như một loại

gia vị trong các món ăn hằng ngày của nhiều gia đình Việt Nam Vì vậy, đề tài “Khảo sát khả năng kháng oxi hóa của tinh dầu củ gừng” được thực hiện nhằm mục tiêu

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1 SƠ LƯỢT VỀ CÂY GỪNG

1.1 Nguồn gốc

Theo những nghiên cứu về gừng của Hoffman, gừng được biết đến và được quýtrọng bởi người Hy Lạp và La Mã cổ xưa Họ nhập khẩu loại gia vị này từ nhữngthương gia Ả Rập qua vùng biển Đỏ Gừng được đưa vào Đức, Pháp thế kỉ IX và vàoAnh thế kỷ X, và cũng bằng con đường buôn bán, trước năm 1547 gừng được đưa từJamaica vào Tây Ban Nha

Những vùng sản xuất gừng quan trọng nhất là Jamaica, Cochin và Calicut (bờbiển Labamar, Nam Ấn), Sierra Leone, Nigeria (Tây Phi) Gừng ở Jamaica được đánhgiá là tốt nhất, có mùi thơm và hương vị nhẹ nhất Thứ hai là gừng Cochin, gừng ở đây

có mùi chanh đặc trưng Xếp thứ ba là gừng Tây Phi, gừng này có mùi long não nhẹ,mùi và hương vị không kém hơn gừng ở Jamaica và Cochin, màu gừng cũng sậm hơn.Ngược lại gừng Tây Phi cho sản phẩm dầu cao nhất và có độ cay lớn nhất, vì vậy nóđược dùng phần lớn cho việc chưng cất tinh dầu và trích ly nhựa dầu, nhưng giá thànhcủa nó lại thấp hơn gừng Jamaica và Cochin

Ở Nhật cũng có giống gừng có độ cay cao nhưng lại thiếu mùi đặc trưng củagừng

Gừng Trung Quốc được trồng nhiều ở phía Tây Bắc Kwangtung và nó đượcxuất khẩu dưới dạng siro đường, vì vậy nó không được dùng cho chưng cất và trích lytinh dầu

Ở Việt Nam, gừng mọc hoang dại trên núi Ba Vì, mọc nhiều ở vùng Cao Lạng,

Hà Sơn Bình và trồng nhiều ở các tỉnh phía Nam

1.2 Vị trí phân loại

Hình 1.1 Cây gừng (Zingiber officinale Rosc)

Tên khoa học: Zingiber officinale Rosc

Loài: Zingiber officinale (Dược điển Việt Nam IV, 2009).

Gừng là loại cây thảo được trồng từ rất lâu đời Ngày nay, cây gừng được trồng

ở khắp nơi trên thế giới, riêng ở Việt Nam gừng trồng rất phổ biến ở đồng bằng sôngCửu Long vì nó có đặc điểm trồng xen canh trong các vườn cây ăn trái và có giá trịkinh tế tương đối cao (Đỗ Huy Bích, 2004)

Các Chi Gừng: Ở Việt Nam Phạm Hoàng Hộ đã thống kê chi gừng gồm 11 loại:

- Gừng gió: Zingiber zerumbet Smith.

- Gừng tía: Zingiber montanum

- Gừng Nam bộ: Zingiber cochinchinensis Gagnep

- Gừng Eberhardt: Zingiber eberhardii Gagnep

- Gừng lúa: Zingiber gramieum B1

- Gừng dại: Zingiber cassumunar (Zingiber purpureum Rosc)

- Gừng đỏ: Zingiber rubens Roxb

- Gừng một lá: Zingiber monophylum Gagnep

- Gừng bọc da: Zingiber pellitum Gagrep

- Gừng lông hung: Zingiber rufopilosum Gagrep

- Gừng lá nhọn: Zingiber accuminatum Valeton

1.3 Đặc điểm thực vật và phân bố

Cây thảo sống lâu năm cao 0.6-1m Lá mọc so le, không cuống, hình mác dài,

có mùi thơm Thân rễ mập, phồng lên thành củ Thân ngầm phình to chứa các chấtdinh dưỡng gọi là củ, xung quanh củ có các rễ tơ Rễ và củ chỉ phát triển tập trung ởlớp đất mặt, sâu 0 – 15cm Cây gừng ít khi ra hoa, trục hoa mọc từ gốc dài tới 15 –20cm Hoa dài tới 5 cm, rộng 2 – 3cm, màu vàng xanh, có 3 cánh hoa dài khoảng 2cm,mép cánh hoa và nhị hoa mùa tím (Dược điển Việt Nam IV, 2009)

Vi phẫu: Biểu bì gồm một lớp tế bào nhỏ hình chữ nhật, xếp tương đối đều đặn.Dưới lớp biểu bì là lớp suberoid gồm 5 đến 6 hàng tế bào tròn hoặc gần tròn nhuộmmàu xanh, xếp xen kẽ nhau Phía dưới lớp suberoid là lớp bần gồm những tế bào hìnhchữ nhật, xếp xuyên tâm và đồng tâm Mô mềm vỏ gồm các tế bào tròn Phía trong lớpnội bì tạo thành vòng không liên tục, sát lớp nội bì là lớp trụ bì Các bó libe gỗ rải ráctrong phần mô mềm vỏ và mô mềm ruột, tập trung nhiều nhất ở sát lớp nội bì Mỗi bóhình tròn hay hình trứng có 1 đến 6 mạch gỗ ở giữa, libe chồng lên gỗ, rải rác có cácmạch gỗ bị cắt dọc Những tế bào tiết tinh dầu rải rác khắp mô mềm ruột và mô mềm

vỏ (Dược điển Việt Nam IV, 2009)

Tính vị: Gừng có vị cay, tính ấm, quy vào các kinh phế (phổi), tỳ (lá lách), vị(dạ dày), có tác dụng tán hàn, phát biểu, long đờm, thường được dùng để chữa cácchứng phong hàn và kích thích tiêu hóa Trong Đông y, tùy theo cách bào chế mà gừngtrở thành nhiều vị thuốc khác nhau

Sinh thái, sinh trưởng: Cây gừng được trồng phổ biến ở các vùng khí hậu nhiệtđới ẩm Cây gừng cần đất tương đối tốt, tầng đất dày, tơi xốp, ít đá lẫn, khả năng giữ

nước lớn, thoát nước tốt, có độ ẩm đầy đủ trong suốt thời gian cây sinh trưởng Đất tốtnhất là đất thịt, không ưa đất cát và đất sét Đất có hàm lượng mùn cao rất thích hợpcho trồng gừng Cây gừng cũng sinh trưởng tương đối tốt dưới tán che của các vườncây ăn quả.

Phân bố: Gừng được trồng ở Việt Nam và nhiều nước trên thế giới, các nướcĐông Nam Á, Trung Quốc, Ấn Độ và Australia (Phạm Thanh Kỳ, 2015) Ở Việt Namcây gừng được trồng khá phổ biến từ Bắc vào Nam Nhưng chủ yếu được trồng vớiquy mô nhỏ, trong các hộ gia đình với sản lượng chưa nhiều, cung cấp cho thị trườngđịa phương và trong nước là chính

Gừng đã được chế biến: Thường được chế biến từ củ gừng non, bao gồm cácsản phẩm: gừng chế biến ngâm trong nước muối, gừng chế biến ngâm trong siro, tràgừng….Trung Quốc và Australia là hai nước xuất khẩu nhiều nhất mặt hàng này

Gừng khô: Được chế biến từ củ gừng già có thể để cả vỏ rồi phơi khô gọi làgừng xám hoặc bỏ vỏ rồi phơi khô gọi là gừng trắng

Tinh dầu gừng: Tên thương phẩm là Ginger oil được sản xuất từ gừng tươi bằngphương pháp cất kéo hơi nước, với hiệu suất từ 1.0% - 2.7% Vỏ chứa nhiều tinh dầuhơn (4% - 5%); vì vậy có thể kết hợp khi chế biến gừng khô để sản xuất tinh dầu

Nhựa dầu gừng; Được chế biến từ bột gừng khô bằng cách chiết chung vớidung môi hữu cơ với hiệu suất 4.2% - 6.5%

Hàng năm trên toàn thế giới sản xuất được 30 tấn tinh dầu gừng và 150 – 300tấn nhựa dầu gừng Các nước sản xuất tinh dầu và nhựa dầu chính: Ấn Độ, TrungQuốc Các nước tiêu thụ chính: Mỹ, Canada, Anh, Đức (Dược điển Việt Nam IV,2009)

- aD30: -28o đến – 45o

Tinh dầu gừng có mùi đặc trưng của gừng nhưng không có các chất cay Thành

phần chủ yếu của tinh dầu là hợp chất hydrocarbon sesquiterpenic: α-zingiberen (35.6%), arcurcumen (17.7%), β-farnesen (9.8%), ngoài ra còn chứa một lượng nhỏ

các hợp chất alcol monoterpenic: garaniol (1.4%), linalol (1.3%), borneol (1.4%)…

Nhựa dầu gừng chứa 20 – 25% tinh dầu và 20 – 30% các chất cay Các chất caychính có công thức:

- Zingeron: chất kết tinh, độ chảy 40 – 41oC, R=-CH3

Tác dụng kháng khuẩn: gừng có tác dụng ức chế một số khuẩn Bacillusmycoides, Staphylo, aureus Diệt Trichomonas ở âm đạo

Tinh dầu sinh khương, can khương và tiêu khương (dạng khương chế) tác dụng

ức chế Bacillus cerus, B subtilis, Sarcina lutea, Staphylococcus aureus, Streptococcus

E coli, Proteus mirabilis, Salmonella typhi, Shigella flexneri, Pseudomonasaeruginosa, Klebsiella pneumoniae Đáng lưu ý là chế phẩm tiêu khương (dạng saochế) lại có tác dụng tốt nhất (Phạm Xuân Sinh, Cao Văn Thu, 2014)

Tinh dầu gừng làm chất thơm trong kỹ nghệ thực phẩm và kỹ nghệ pha chế đồuống, thường cho vào nhựa dầu gừng để giảm độ cay của nhựa dầu

Nhựa dầu được dùng làm chất thơm và cay trong kỹ nghệ thực phẩm, pha chế

đồ uống

Trong y học cổ truyền gừng tươi được gọi là sinh khương là vị thuốc tân ôn giảibiểu, tác dụng vào kinh , phế, vị, tỳ, có tác dụng phát tán phong hàn, chữa cảm mạophong hàn, làm ấm dạ dày trong trường hợp bụng đầy chướng, không tiêu, khí huyếtngưng trệ, chân tay lạnh Ngoài ra còn có tác dụng hóa đờm, chỉ ho, lợi niệu, giải độc,khử hàn Gừng khô được gọi là can khương, vị cay tính ấm, tác dụng vào kinh tâm,phế, tỳ, vị, có tác dụng ôn trung hồi dương, ôn trung chỉ tả, chỉ nôn, trong trường hợp

tỳ vị hư hàn, chân tay lạnh, đau bụng đi ngoài Can khương tồn tính có tác dụng ấm vị.chỉ huyết trong các trường hợp xuất huyết do hư hàn

OH OCH3

OR

O

Trong cuộc sống hàng ngày gừng tươi được sử dụng như một gia vị trong bữa

ăn hàng ngày, dùng để chế biến các sản phẩm gừng, mặn, mứt gừng và trà gừng Gừngkhô dùng để chế biến gia vị (bột cary), dùng làm chất thơm trong kỹ nghệ thực phẩm

và kỹ nghệ pha chế đồ uống Tinh dầu gừng làm chất thơm trong kỹ nghệ thực phẩm

và kỹ nghệ pha chế đồ uống, thường cho vào nhựa dầu gừng để giảm độ cay của nhựadầu Nhựa dầu được dùng làm chất thơm và cay trong kỹ nghệ thực phẩm và kỹ nghệpha chế đồ uống (Dược điển Việt Nam IV, 2009)

1.7 Một số bài thuốc và các chế phẩm của gừng

* Một số bài thuốc:

Đau lưng và đau vai: khi bị đau lưng và đau vai, nên dùng nước gừng nóng chothêm chút muối và dấm ăn Dùng khăn thấm đều hỗn hợp gừng tươi, mật ong và dấmlên chỗ bị đau làm nhiều lần Cách làm này giúp cơ bắp được thoải mái, lưu thôngmáu, giảm đau rất hiệu quả

Nam giới suy thận, xuất tinh nhanh và đau nhức cột sống, khớp chậu, phụ nữtiền mãn kinh hay bị đau bụng, nhức mỏi tứ chi và nửa đầu Nam giới trung niên bị mỡtrong máu, ngừa biến chứng ung bướu

Trị hôi chân: cho thêm chút muối và dấm ăn vào nước gừng nóng, sau đó ngâmchân khoảng 15 phút, lau khô, để chân thoáng mát, mùi hôi sẽ tự khắc biến mất

Cao huyết áp: khi huyết áp tăng cao đột ngột, có thể dùng nước gừng tươi nóngngâm chân khoảng 15 - 20 phút Nước gừng nóng mặc dù tiếp xúc bên ngoài chânnhưng thông qua các huyệt đạo ở lòng bàn chân sẽ khiến huyết quản giãn nở, theo đó,huyết áp sẽ từ từ hạ xuống

Phòng ngừa và trị sâu răng: mỗi buổi sáng và tối kiên trì súc miệng bằng nướcgừng nóng hoặc uống nước gừng nóng nhiều lần trong ngày có tác dụng bảo vệ răng,phòng ngừa và trị chứng sâu răng hiệu quả

Trị đau nửa bên đầu: khi thấy đau một bên hoặc đau nửa đầu, dùng nước gừngnóng xoa đều ra hai tay sau đó bóp đều quanh vùng đầu bị đau khoảng 15 phút, cảmgiác đau đớn sẽ nhanh chóng giảm dần, thậm chí có thể tiêu biến hoàn toàn

Trị lở loét khoang miệng: dùng nước gừng tươi thay trà để uống và súc miệngthường xuyên, khoảng 2 - 3 lần mỗi ngày, sẽ có hiệu quả bất ngờ, khoảng 60 - 90% vết

lở loét đều biến mất

Trị cảm mạo, phong hàn, sốt cao, đau đầu, rét, tắt ngạt mũi, lạnh, đau bụngkhông tiêu

Trị ho đờm nhiều, ho do viên phế quản

1.8 Sơ lược về tinh dầu

Tinh dầu là một loại chất lỏng chứa các hợp chất thơm dễ bay hơi được chiếtxuất bằng cách chưng cất hơi nước hoặc ép lạnh, từ lá cây; thân cây; hoa; vỏ cây; rễcây; hoặc những bộ phận khác của thực vật Phương pháp khác để tách chiết tinh dầu

là tách chiết dung môi

Tinh dầu được ví như là nhựa sống của cây, vì vậy đã mang sức sống, nănglượng tinh khiết nhất của dược thảo từ thiên nhiên và mạnh hơn 50 -100 lần các loạidược thảo sấy khô (thảo mộc) Hầu hết các loại tinh dầu đều trong, ngoại trừ vài loạitinh dầu như dầu cây hoắc hương, dầu cam, sả chanh thì đều có màu vàng hoặc hổphách

Tinh dầu được sử dụng trong sản xuất nước hoa, mỹ phẩm, sữa tắm, xàphòng, tạo hương vị cho đồ uống và thực phẩm, hay thêm mùi vào hương/trầm và cácsản phẩm tẩy rửa vệ sinh gia dụng khác

1.9 Tác dụng của tinh dầu gừng

Điều trị đau dạ dày và hỗ trợ tiêu hóa: tinh dầu gừng nguyên chất được sử

dụng như một biện pháp tự nhiên điều trị đau bụng, khó tiêu, tiêu chảy, co thắt và đau

dạ dày và nó cũng là phương thuốc chống buồn nôn và điều trị ói mửa hiệu quả

Một nghiên cứu năm 2015 được công bố trên tạp chí sinh học cơ bản, lâm sàng

và dược đã đánh giá sự hoạt động của gastroprotective (đây là một chất có tác dụngbảo vệ dạ dày có bên trong tinh dầu gừng) Người ta đã dùng Ethanol để gây ra tình

Hình 1.3 Bột gừng

Hình 1.4 Mứt gừngHình 1.2 Trà gừng

trạng viêm loét dạ dày trên chuột, sau đó cho chuột uống tinh dầu gừng, các vết tổnthương, hoại tử, xuất huyết dạ dày trên chuột đã được giảm đi rất nhanh.

Ngoài ra tinh chất từ gừng được sử dụng trong việc giảm bớt căng thẳng vàbuồn nôn sau khi phẫu thuật, chúng ta chỉ hít thở cùng với nó cũng đem lại hiệu quảcao ngoài ra nó còn có khả năng làm giảm đau rất tốt, thường được sử dụng để giảmđau sau khi phẫu thuật

Chống nhiễm trùng: tinh chất từ gừng có tác dụng mạnh mẽ trong việc khử

trùng, giết chết các vi khuẩn, vi sinh vật Với tác dụng này tinh dầu gừng nguyên chấtcũng điều trị được các bệnh nhiễm trùng đường ruột, kiết lỵ do vi khuẩn và ngộ độcthực phẩm gây ra

Tinh dầu gừng nguyên chất cũng có tác dụng mạnh mẽ trong việc điều trị vàchống lại bệnh sốt rét, cùng với các triệu chứng như sốt, mệt mỏi, nôn mửa, nhức đầu,trong trường hợp nặng có thể gây vàng da, co giật, hôn mê hoặc tử vong

Hỗ trợ điều trị các triệu chứng liên quan đến hô hấp: ngoài khả năng làm

long đờm ở cổ họng và phổi thì tinh chất từ gừng còn biết đến với tác dụng chữa trịbệnh cảm cúm thông thường và điều trị triệu chứng ho, hen suyễn, viêm phế quản vàđiều trị chứng khó thở Vì khi gừng được sử dụng sẽ làm ấm, giúp làm tan chảy cácchất nhầy, đồng thời đào thải chúng ra ngoài

Các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng tinh dầu gừng nguyên chất được sử dụng nhưmột phương thuốc tự nhiên giúp điêu trị bệnh hen suyễn, một loại bệnh hô hấp gây cothắt phế quản, phù niêm mạc phổi và gia tăng sản xuất chất nhầy, khiến xảy ra tìnhtrạng khó thở Nguyên nhân chính là do ô nhiễm, bệnh béo phì, nhiễm trùng đường hôhấp, dị ứng, lười vận động, căng thẳng hoặc mất cân bằng nội tiết tố Nhưng với đặctính chống viêm của gừng, nó làm giảm sưng trong phổi, giúp thông thoáng hệ thống

hô hấp, giúp hít thở trở nên dễ dàng hơn

Giảm viêm nhiễm: viêm là một phản ứng bình thường của cơ thể khỏe mạnh,

đây cũng chính là khả năng phản kháng của cơ thể chống lại các loại virus, vi khuẩn đểgiúp chữa lành vết thương Tuy nhiên khi hệ thống miễn dịch của cơ thể bị vượt qua,chúng bắt đầu tấn các mô cơ khỏe mạnh khác của cơ thể gây ra tình trạng đau, sưng,khó chịu

Viêm bất bình thường là gốc rễ của hầu hết các loại bệnh như hội chứng ruộtkích thích, viêm khớp, đau xơ cơ … và điều quan trọng hơn cả đó là tìm ra loại thựcphẩm, thuốc để chống viêm, giúp ngăn chặn và làm giảm đi tình trạng viêm

Một thành phần trong tinh dầu gừng được gọi là Zingibain, có tác dụng chốngviêm mạnh mẽ, sẽ làm giảm đau, khắc phục tình trạng viêm khớp, đau nửa đầu và đặcbiệt làm giảm đi lượng prostaglandin ( hợp chất liên quan đến viêm và cảm nhận đau ).

Tăng cường sức khỏe tim mạch: Tinh dầu gừng có sức mạnh làm giảm đi

nồng độ cholesterol và ngăn ngừa máu đông, giúp điều trị bệnh tim ( Cholesterol vàmáu đông là hai triệu chứng gây ra tình trạng xấu đến tim mạch, nếu nặng có thể dẫnđến đột quỵ )

Cùng với việc giảm nồng độ cholesterol thì tinh dầu từ gừng còn có khả năngchuyển hóa Lipid, làm giảm nguy cơ tim mạch và tiểu đường

Chống Oxy hóa mạnh mẽ: Gừng chứa một hàm lượng chất chống Oxy rất cao,

những chất này giúp ngăn ngừa những tác động làm tổn thương tế bào và đặc biệt lànhững tác động của quá trình oxy hóa gây ra ( tác hại của quá trình oxy hóa gây rabệnh tim, ung thư và mất trí nhớ … )

Gừng được sử dụng trong việc chống lại quá trình oxy hóa, làm giảm đi cáctriệu chứng gây ra liên quan đến độ tuổi Gần đây các nhà nghiên cứu đã tập trung vàohoạt động của chất chống ung thư có gừng, đó là hoạt động chống oxy hóa gingerol vàzerumbone (đây là hai thành phần chứa bên trong tinh dầu gừng) Gừng được sử dụngnhư một phương từ tự nhiên điều trị ung thư tuyến tụy, phổi, thận và da rất hiệu quả

Kích thích ham muốn tình dục: tinh dầu gừng nguyên chất co khả năng kích

thích ham muốn tình dục một cách tự nhiên Cùng với tác dụng đó thì gừng còn hỗ trợđiều trị chứng bất lực, dối loạn cương dương, duy trì sự cương cứng trong quá trìnhquan hệ, nguyên nhân của vấn đề này có thể là do vấn đề về sinh lý hoặc tâm lý

Tinh chất của tinh dầu chiết xuất từ gừng đó là nó làm tăng lưu lượng tuần hoànmáu, giúp lượng máu dồn đến dương vật đầy đủ, kích thích ham muốn tình dục mộtcách tự nhiên, cũng như làm giảm sự căng thẳng, mang lại cảm xúc, tự tin và thoải máihơn Điều trị chứng bất lực ở đàn ông

Giảm lo âu: Khi cơ thể gặp phải tình trạng có cảm giác lo lắng, trầm cảm và

mệt mỏi, chúng ta chỉ cần sử dụng tinh dầu gừng để điều trị rất hiệu quả, với khả nănglàm ấm của gừng giúp cho cơ thể dễ ngủ hơn và kích thích tạm ra cảm xúc thư thái, dễchịu

Trong y học học dân gian của Ấn Độ thì tinh dầu chiết xuất từ gừng được dùng

để điều trị các vấn đề liên quan đến cảm xúc như sợ hại, bị bỏ rơi và thiếu tự tin, thiếuđộng lực

Giảm đau cơ bắp và giảm đau kinh nguyệt: tinh chất từ gừng với thành phần

Zingibain có khả năng hỗ trợ làm giảm đau bụng trong thời kỳ kinh nguyệt, giảm đauđầu, đau lưng và đau nhức cơ bắp Có rất nhiều nghiên cứu cho thấy răng cơ thể chúng

ta nên hấp thụ từ 1 đến 2 giọt tinh dầu gừng hàng ngày sẽ giúp điều trị và làm giảmchứng đau cơ và xương khớp, hiệu quả tốt hơn các loại thuốc giảm đau nói chúng

Cải thiện chức năng gan: Do trong thành phần của gừng có chứa

hepatoprotective, đây là một thành phần có khả năng chống lại quá trình oxy hóa rấtmạnh mẽ, cùng với đó là khả năng điều trị bệnh gan nhiễm mỡ do rượu, đây cũng làgiai đoạn rất gần với xơ gan và ung thư gan

2 CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT TINH DẦU

Dựa trên cách thực hành, người ta chia các phương pháp sản xuất tinh dầu ralàm bốn loại: tẩm trích, hấp thụ và chưng cất hơi nước, ép, vi song, siêu âm…

Dựa trên hiện tượng thẩm thấu, khuếch tán và hòa tan của tinh dầu có trong các

mô cây đối với các dung môi hữu cơ

1.1.2 Dung môi

Yếu tố quan trọng nhất cho sự thành công của phương pháp này là phẩm chất vàđặc tính của dung môi sử dụng, do đó dung môi dùng trong tẩm trích cần phải đạtđược những yêu cầu sau đây:

- - Hòa tan hoàn toàn và nhanh chóng các cấu phần có mùi thơm trong nguyên liệu

- Hòa tan kém các hợp chất khác như sáp, nhựa dầu có trong nguyên liệu

- Không có tác dụng hóa học với tinh dầu

- Không biến chất khi sử dụng lại nhiều lần

- Hoàn toàn tinh khiết, không có mùi lạ, không độc, không ăn mòn thiết bị, không tạothành hỗn hợp nổ với không khí và có độ nhớt kém

- Nhiệt độ sôi thấp vì khi chưng cất dung dịch ly trích để thu hồi dung môi, nhiệt độsôi cao sẽ ảnh hưởng đến chất lượng tinh dầu Điểm sôi của dung môi nên thấp hơnđiểm sôi của cấu phần dễ bay hơi nhất trong tinh dầu.

Ngoài ra, cần có thêm những yếu tố phụ khác như: giá thành thấp, nguồn cungcấp dễ tìm, …

Thường thì không có dung môi nào thỏa mãn tất cả những điều kiện kể trên.Người ta sử dụng cả dung môi không tan trong nước như: dietil eter, eter dầu hỏa,hexan, cloroform … lẫn dung môi tan trong nước như: etanol, aceton … Trong một sốtrường hợp cụ thể, người ta còn dùng một hỗn hợp dung môi

1.1.3 Quy trình tẩm trích

Phương pháp ly trích này thích hợp cho các nguyên liệu có chứa lượng tinh dầukhông lớn lắm hoặc có chứa những cấu phần tan được trong nước và không chịu đượcnhiệt độ quá cao Quy trình kỹ thuật gồm các giai đoạn sau đây:

- Tẩm trích: nguyên liệu được ngâm vào dung môi trong bình chứa Trong một

số trường hợp, để gia tăng khả năng ly trích, nguyên liệu cần được xay nhỏ trước Hỗnhợp nguyên liệu và dung môi cần được xáo trộn đều trong suốt thời gian ly trích Nênkhảo sát trước xem việc gia nhiệt có cần thiết hay không, nếu cần, cũng không nên gianhiệt quá 50oC để không ảnh hưởng đến mùi thơm của sản phẩm sau này

- Xử lý dung dịch ly trích: sau khi quá trình tẩm trích kết thúc, dung dịch lytrích được lấy ra và có thể thay thế bằng dung môi mới sau một khoảng thời gian nhấtđịnh, tùy theo nguyên liệu Tách nước (nếu có) ra khỏi dung dịch, rồi làm khan bằng

Na2SO4 và lọc Dung môi phải được thu hồi ở nhiệt độ càng thấp càng tốt để tránh tìnhtrạng sản phẩm bị mất mác và phân hủy Do đó, nên loại dung môi ra khỏi sản phẩmbằng phương pháp chưng cất dưới áp suất kém (cô quay) Dung môi thu hồi có thểdùng để ly trích lần nguyên liệu kế tiếp

- Xử lý sản phẩm ly trích: sau khi thu hồi hoàn toàn dung môi, sản phẩm là mộtchất đặc sệt gồm có tinh dầu và một số hợp chất khác như nhựa, sáp, chất béo, cho nêncần phải tách riêng tinh dầu ra Chất đặc sệt này đem đi chưng cất bằng hơi nước đểtách riêng tinh dầu ra Tinh dầu có mùi thơm tự nhiên, nhưng khối lượng thu đượckém, ngoài ra tinh dầu này có chứa một số cấu phần thơm có nhiệt độ sôi cao nên cótính chất định hương rất tốt

- Tách dung dịch từ bã: sau khi tháo hết dung dịch ly trích ra khỏi hệ thống,trong bã còn chứa một lượng dung dịch rất lớn (khoảng 20 – 30% lượng dung môi lytrích) Phần dung dịch còn lại nằm trong nguyên liệu thường được lấy ra bằng phương

pháp chưng cất hơi nước (trường hợp dung môi không tan trong nước), hoặc ly tâm,lọc ép (trường hợp dung môi tan trong nước) Sau đó dung dịch này cũng được táchnước, làm khan và nhập chung với dung dịch ly trích.

Chất lượng thành phẩm và hiệu quả của phương pháp ly trích này phụ thuộcchủ yếu vào dung môi dùng để ly trích Để đạt kết quả tốt thì dung môi sử dụng phảithoả mãn được các yêu cầu đã được trình bày ở trên

Vì dung môi dễ bay hơi nên chúng ta cần phải lưu ý đến tỉ lệ thất thoát dungmôi trong quy trình ly trích vì việc này có thể ảnh hưởng rất lớn đến giá thành sảnphẩm

Trong điều kiện phòng thí nghiệm, khi muốn tiến hành phương pháp tẩm tríchvới dung môi dễ bay hơi, chúng tôi tiến hành sử dụng phương pháp truyền thống nhưkhuấy từ ở nhiệt độ phòng hoặc đun – khuấy từ (kèm ống hoàn lưu) hay phương phápdùng Soxhlet Ngoài ra, cùng với sự phát triển ngày càng mạnh mẽ của “hóa họcxanh”, mà ngày nay, chúng ta còn áp dụng các phương pháp mới như là: tẩm trích có

sự hỗ trợ của siêu âm và vi sóng

1.1.4 Ưu và khuyết điểm

Ưu điểm: sản phẩm thu được theo phương pháp này thường có mùi thơm tựnhiên Hiệu suất sản phẩm thu được thường cao hơn các phương pháp khác

Khuyết điểm:

- Yêu cầu cao về thiết bị;

- Thất thoát dung môi;

- Quy trình tương đối phức tạp

1.2 Phương pháp chưng cất hơi nước

Phương pháp này dựa trên sự thẩm thấu, hòa tan, khuếch tán và lôi cuốn theohơi nước của những hợp chất hữu cơ trong tinh dầu chứa trong các mô khi tiếp xúc vớihơi nước ở nhiệt độ cao Sự khuếch tán sẽ dễ dàng khi tế bào chứa tinh dầu trươngphồng do nguyên liệu tiếp xúc với hơi nước bão hòa trong một thời gian nhất định.Trường hợp mô thực vật có chứa sáp, nhựa, acid béo chi phương dây dài thì khi chưngcất phải được thực hiện trong một thời gian dài vì những hợp chất này làm giảm ápsuất hơi chung của hệ thống và làm cho sự khuếch tán trở nên khó khăn

1.2.1 Lý thuyết chưng cất

Chưng cất có thể được định nghĩa là: “Sự tách rời các cấu phần của một hỗnhợp nhiều chất lỏng dựa trên sự khác biệt về áp suất hơi của chúng” Trong trường hợp

đơn giản, khi chưng cất một hỗn hợp gồm 2 chất lỏng không hòa tan vào nhau, áp suấthơi tổng cộng là tổng của hai áp suất hơi riêng phần Do đó, nhiệt độ sôi của hỗn hợp

sẽ tương ứng với áp suất hơi tổng cộng xác định, không tùy thuộc vào thành phần báchphân của hỗn hợp, miễn là lúc đó hai pha lỏng vẫn còn tồn tại Nếu vẽ đường cong ápsuất hơi của từng chất theo nhiệt độ, rồi vẽ đường cong áp suất hơi tổng cộng, thì ứngvới một áp suất, ta dễ dàng suy ra nhiệt độ sôi tương ứng của hỗn hợp và nhận thấy lànhiệt độ sôi của hỗn hợp luôn luôn thấp hơn nhiệt độ sôi của từng hợp chất Thí dụ, ở

áp suất 760mmHg nước sôi ở 100oC và benzen sôi ở 80oC và chúng là hai chất lỏngkhông tan vào nhau Thực hành cho thấy, nếu đun hỗn hợp này dưới áp suất 760mmHg nó sẽ sôi ở 69oC cho đến khi nào còn hỗn hợp hai pha lỏng với bất kì tỉ lệ nào.Giản đồ nhiệt độ sôi theo áp suất cho thấy, tại 69oC, áp suất hơi của nước là 225mmHg và benzen là 535mmHg

Chính vì đặc tính làm giảm nhiệt độ sôi này mà từ lâu phương pháp chưng cấthơi nước là phương pháp đầu tiên dùng để tách tinh dầu ra khỏi nguyên liệu thực vật

1.2.2 Những ảnh hưởng chính trong sự chưng cất hơi nước

1.2.2.1 Sự khuếch tán

Ngay khi nguyên liệu được làm vỡ vụn thì chỉ có một số mô chứa tinh dầu bị vỡ

và cho tinh dầu thoát tự do ra ngoài theo hơi nước lôi cuốn đi Phần lớn tinh dầu cònlại trong các mô thực vật sẽ tiến dần ra ngoài bề mặt nguyên liệu bằng sự hòa tan vàthẩm thấu Von Rechenberg đã mô tả quá trình chưng cất hơi nước như sau: “Ở nhiệt

độ nước sôi, một phần tinh dầu hòa tan vào 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 Cònnước đi vào nguyên liệu theo chiều ngược lại và tinh dầu lại tiếp tục bị hòa tan vàolượng nước này Quy trình này lặp đi lặp lại cho đến khi tinh dầu trong các mô thoát rangoài hết

Như vậy, sự hiện diện của nước rất cần thiết, cho nên trong trường hợp chưngcất sử dụng hơi nước quá nhiệt, chú ý tránh đừng để nguyên liệu bị khô Nhưng nếulượng nước sử dụng thừa quá thì cũng không có lợi, nhất là trong trường hợp tinh dầu

có chứa những cấu phần tan dễ trong nước

Ngoài ra, vì nguyên liệu được làm vỡ vụn ra càng nhiều càng tốt, cần làm cholớp nguyên liệu có một độ xốp nhất định để hơi nước có thể đi xuyên ngang lớp nàyđồng đều và dễ dàng

Vì các cấu phần trong tinh dầu được chưng cất hơi nước theo nguyên tắc nóitrên cho nên thông thường những hợp chất nào dễ hòa tan trong nước sẽ được lôi cuốntrước Thí dụ, khi chưng cất hơi nước hạt caraway nghiền nhỏ và không nghiền, đối

với hạt không nghiền thì carvon (nhiệt độ sôi cao nhưng tan nhiều trong nước) sẽ ratrước, còn limonen (nhiệt độ sôi thấp, nhưng ít tan trong nước) sẽ ra sau Nhưng vớihạt caraway nghiền nhỏ thì kết quả chưng cất ngược lại.

1.2.2.2 Sự thủy giải

Những cấu phần ester trong tinh dầu thường dễ bị thủy giải cho ra acid và alcolkhi đun nóng trong một thời gian dài với nước Do đó, để hạn chế hiện tượng này, sựchưng cất hơi nước phải được thực hiện trong một thời gian càng ngắn càng tốt

1.2.2.3 Nhiệt độ

Nhiệt độ cao làm phân hủy tinh dầu Do đó, khi cần thiết phải dùng hơi nướcquá nhiệt (trên 100oC) nên thực hiện việc này trong giai đoạn cuối cùng của sự chưngcất, sau khi các cấu phần dễ bay hơi đã lôi cuốn đi hết Thực ra, hầu hết các tinh dầuđều kém bền dưới tác dụng của nhiệt nên vấn đề là làm sao cho thời gian chịu nhiệt độcao của tinh dầu càng ngắn càng tốt

Tóm lại, dù ba ảnh hưởng trên được xem xét độc lập nhưng thực tế thì chúng

có liên quan với nhau và quy về ảnh hưởng của nhiệt độ Khi tăng nhiệt độ, sự khuếchtán thẩm thấu sẽ tăng, sự hòa tan tinh dầu trong nước sẽ tăng nhưng sự phân hủy cũngtăng theo

Trong công nghiệp, dựa trên thực hành, người ta chia các phương pháp chưngcất hơi nước ra thành ba loại chính:

- Chưng cất bằng nước

- Chưng cất bằng nước và hơi nước

- Chưng cất bằng hơi nước

Chưng cất bằng nước:

Trong trường hợp này, nước phủ kín nguyên liệu, nhưng phải chừa một khoảngkhông gian tương đối lớn phía bên trên lớp nước, để tránh khi nước sôi mạnh làm văngchất nạp qua hệ thống hoàn lưu Nhiệt cung cấp có thể đun trực tiếp bằng củi lửa hoặcbằng hơi nước dẫn từ nồi hơi vào (sử dụng bình có hai lớp đáy) Trong trường hợp chấtnạp quá mịn, lắng chặt xuống đáy nồi, lúc đó nồi phải trang bị những cánh khuấy trộnđều bên trong trong suốt thời gian chưng cất

Sự chưng cất này không thích hợp với những tinh dầu dễ bị thủy giải Nhữngnguyên liệu xốp và rời rạc rất thích hợp cho phương pháp này Những cấu phần cónhiệt độ sôi cao, dễ tan trong nước sẽ khó hóa hơi trong khối lượng lớn nước phủ đầy,khiến cho tinh dầu sản phẩm sẽ thiếu những chất này Thí dụ điển hình là mùi tinh dầu

hoa hồng thu được từ phương pháp chưng cất hơi nước kém hơn sản phẩm tẩm trích vìeugenol và ancol phenetil nằm lại trong nước khá nhiều, vì thế người ta chỉ dùngphương pháp này khi không thể sử dụng các phương pháp khác.

Ưu điểm

- Quy trình kỹ thuật tương đối đơn giản

- Thiết bị gọn, dễ chế tạo

- Không đòi hỏi vật liệu phụ như các phương pháp tẩm trích, hấp thụ

- Thời gian tương đối nhanh

Khuyết điểm

- Không có lợi đối với những nguyên liệu có hàm lượng tinh dầu thấp

- Chất lượng tinh dầu có thể bị ảnh hưởng nếu trong tinh dầu có những cấuphần dễ bị phân hủy

- Không lấy được các loại nhựa và sáp có trong nguyên liệu (đó là những chấtđịnh hương thiên nhiên rất có giá trị)

- Trong nước chưng luôn luôn có một lượng tinh dầu tương đối lớn

- Nhưng tinh dầu có nhiệt độ sôi cao thường cho hiệu suất rất kém

Hình 1.5 Hệ thống chưng cất

1.3 Phương pháp ép

Trong phương pháp ép vỏ trái được ngâm trong nước hoặc nước nước muốitrong khoảng một giờ trước khi cho vào máy ép Máy ép đơn giản thường sử dụng làmáy ép đĩa, đĩa dưới cố định, đĩa trên di chuyển xoay tròn dần đi xuống Hai mặt trongđĩa tiếp xúc với vỏ trái có nhiều gờ nhỏ Vỏ trái để lên mặt đĩa dưới, đĩa trên ép từ từ

xuống, lúc đó các túi tiết bị phá vỡ và tinh dầu sẽ chảy ra Trong khi ép, nên vừa épvứa phun nước hoặc nước muối để hỗ trợ tinh dầu trôi ra và lúc ngừng ép, bã vỏ tráikhông hút tinh dầu trở lại.

Hiện nay, một số nước vẫn còn dùng phương pháp ép để lấy tinh dầu camnhưng với những thiết bị hiện đại và hoàn chỉnh hơn Với các phương pháp cơ học nêutrên, trong phần bã bao giờ cũng còn khoảng 30 - 40% lượng tinh dầu Vì vậy, sau đóngười ta phải dùng phương pháp tẩm trích hoặc chưng cất hơi nước để lấy hết phầntinh dầu cón lại

Tinh dầu thu được bằng phương pháp cơ học có mùi thơm tự nhiên hơn cácphương pháp khác vì sự ly trích xảy ra ở nhiệt độ phòng, không sử dụng dung môi,nhưng thủ thuật vắt vá nạo xát thủ công không phù hợp cho sản xuất quy nô lớn

Hiện nay có những thiết bị hiện đại hơn cũng dựa trên nguyên tắc làm vỡ cáctúi tinh dầu mặt ngoài vỏ cam mà vẫn giữ nguyên vẹn trái cam, hoặc tách tinh dầu rakhỏi hỗn hợp nước – tinh dầu bằng máy ly tâm siêu tốc Chất lượng những loại tinhdầu này được giá rất cao (Lê Ngọc Thạch, 2003)

Hình 1.6 Máy ép tinh dầu

Một số phân tử, thí dụ như nước, phân chia điện tích trong phân tử một cách bấtđối xứng Như vậy các phân tử này là những lượng cực có tính định hướng trong nhiềuđiện trường Dưới tác dụng của điện trường một chiều, các phân tử lưỡng cực cókhuynh hướng sắp xếp theo chiều điện trường này Nếu điện trường là một điện trườngxoay chiều, sự định hướng của các lưỡng cực sẽ thay đổi theo chiều xoay đó Cơ sởcủa hiện tượng phát hiện vi sóng là sự tương tác giữa điện trường và các phân tử bêntrong vật chất Trong điện trường xoay chiều có tần số rất cao 2,45 x 109 Hz, điệntrường này sẽ gây ra một sự xáo động ma sát rất lớn giữa các phân tử, đó chính lànguồn gốc sự nóng lên của vật chất.

Với một cơ cấu với bất đối xứng cao, phân tử nước có độ phân cực rất lớn, do

đó nước là một chất rất lý tưởng để đun nóng bằng vi sóng Ngoài ra, các nhóm địnhchức phân cực như: -OH, -COOH, -NH2, trong các hợp chất hữu cơ cũng là nhữngnhóm chịu sự tác động mạnh của trường điện tử

Do đó, những hợp chất càng phân cực càng rất mau nóng dưới sự chiếu xạ của

vi sóng Việc này liên quan đến hằng số điện môi của hợp chất đó Tóm lại, sự đunnóng bởi vi sóng rất chọn lọc, trực tiếp và nhanh chóng (Lê Ngọc Thạch, 2003)

1.5 Phương pháp siêu âm

Siêu âm là âm thanh có tần số nằm ngoài ngưỡng nghe của con người (16Hz –1kHz) Về mặt thực hành, siêu âm được chia làm hai vùng:

- Vùng có tần số cao (5 – 10MHz), ứng dụng trong y học để chuẩn đoán bệnh

- Vùng có tần số thấp hơn (20 – 100kHz), ứng dụng trong các ngành khác (kích hoạtphản ứng hóa học, hàn chất dẻo, tẩy rửa, cắt gọt, …) dựa trên khả năng cung cấp nănglượng của siêu âm

Siêu âm cung cấp năng lượng thông qua hiện tượng tạo và vỡ “bọt” (khoảngcách liên phân tử) Trong môi trường chất lỏng, bọt có thể hình thành trong nửa chu kỳđầu và vở trong nữa chu kỳ sau, giải phóng một năng lượng rất lớn Năng lượng này

có thể sử dụng tẩy rửa chất bẩn ngay trong những vị trí không thể tẩy rửa bằng phươngpháp thông thường, khoan cắt những chi tiết tinh vi, hoạt hóa nhiều loại phản ứng hóahọc, làm chảy và hòa tan lẫn vào nhau trong việc chế tạo những sản phẩm bằng nhựanhiệt dẻo, …

Trong lĩnh vực hợp chất thiên nhiên, siêu âm chủ yếu sử dụng để hỗ trợ chophương pháp tẩm trích giúp thu ngắn thời gian ly trích Trong một số trường hợp,phương pháp siêu âm cho hiệu suất cao hơn phương pháp khuấy từ Trong trường hợptinh dầu vi sự ly trích bằng siêu âm được thực hiện ở nhiệt độ phòng nên sản phẩmluôn có mùi thơm tự nhiên (Lê Ngọc Thạch, 2003)

3 GỐC TỰ DO VÀ HOẠT TÍNH CHỐNG OXI HÓA

1.1 Gốc tự do

1.1.1 Giới thiệu về gốc tự do

Các gốc tự do được định nghĩa là các phân tử có điện tử lẻ trong obitan Chúngthường không ổn định và rất dễ xảy ra phản ứng

Ví dụ: Gốc tự do của Oxy là superoxide, hydroxol, preoxyl (RO2), alkoxyl (NO2.)

Gốc tự do của Oxi (ROS) và gốc tự do của Nitơ (RNS) có thể được chuyển đổithành các gốc ổn định (non-radical) Ví dụ: Hydrogen peroxide, hydochlorua acid(HOCl), hydrobromua acid (HOBr), peroxynitrite (ONOO-)

Các gốc tự do có phạm vi phản ứng rộng, sự chuyển và bổ sung electron đãhình thành nên liên kết cộng hoá trị giữa hai lớp electron Gốc tự do có thể cho mộtelectron để thực hiện sự khử (reducing), hoặc sẽ nhận thêm một electron để thực hiện

sự oxi hoá (oxidizing) từ các nguyên tử khác

1.1.2 Các loại gốc tự do thường gặp

1.1.2.1 Hydroperoxyl

Các gốc Hydroperoxyl hay còn gọi là perhydroxyl là một loại proton củasuperoxide với công thức hoá học HO2 Hydroperoxyl được hình thành thông qua sựchuyển giao của một proton đến một nguyên tử Oxy Hydroperoxyl có thể hoạt độngnhư một oxididant trong một số phản ứng sinh học quan trọng Chẳng hạn như việc lấynguyên tử hydro từ tocopherol và acid béo polyunstaturated (có khả năng sinh racholesterol) ở màng lipid Như vậy nó có thể mở đầu cho sự peroxy hoá lipid

1.1.2.2 Superoxide

Superoxide có thể hoạt động như một chất oxi hoá hoặc một chất khử Nó cóthể oxi hoá lưu huỳnh, acid ascorbic hoặc NADPH và có thể làm giảm Cytochrome C

và các ion kim loại Một phản ứng tách đã dẫn đến sự hình thành hydrogen peroxide

và oxy, nó có thể xảy ra tự phát hoặc có sự xúc tác của enzyme superoxide dismutase.Dạng proton của nó (pKa = 4.8) thì gốc superoxide và hydroperoxyl là các chất chốngoxi hoá mạnh, nhưng sự tương thích sinh học của nó có lẽ nhỏ vì nồng độ của chúngquá thấp ở pH sinh lý

1.1.2.3 Hydrogen peroxide

Khi giảm một hoá trị của superoxide thì sẽ tạo ra hydrogen peroxide mà khôngphải là gốc tự do vì tất cả các electron của nó đều được ghép đôi Nó dễ dàng thấm quamàng tế bào, do đó nó không bị chia thành từng ngăn trong tế bào Chính điều này đã

gây ra sự phá vỡ DNA, dẫn đến sự phá vỡ sợi đơn và hình thành liên kết ngang protein– DNA Nhiều enzyme (peroxidaza) sử dụng hydro peroxide như một chất trong phảnứng oxy hóa có liên quan đến sự tổng hợp các phân tử hữu cơ phức tạp Đây là một tácnhân oxy hóa nhưng không có phản ứng đặc biệt và ý nghĩa chính của nó nằm ở chỗ

nó là nguồn gốc của hydroxyl có trong các phản ứng chuyển tiếp kim loại

1.1.2.4 Singlet oxygen

Nó không phải là một gốc tự do nhưng nó có thể được hình thành trong một sốphản ứng của gốc tự do và có thể kích hoạt các phản ứng khác Điều này xuất phát từcác phân tử hydrogen peroxide Khi các singlet oxygen phân hủy sẽ tạo ra gốcsuperoxide và hydroxyl

1.1.3 Vai trò của gốc tự do

Các gốc tự do có vai trò quan trọng đối với nguồn gốc của sự sống và tiến hoásinh học, liên quan đến các tác dụng có lợi trên sinh vật Các gốc ROS góp phần vàocác hoạt động quan trọng như truyền tín hiệu, phiên mã gen và sự điều tiết hoạt tínhsGC (soluble Guanylate Cyclase – một enzyme quan trọng của con đường phát tínhiệu của NO) trong tế bào Trong khi đó, NO lại là một trong những phân tử tín hiệuphổ biến, quan trọng và tham gia vào hầu hết các chức năng của tế bào và cơ quanchức năng trong cơ thể Ở mức độ cơ thể việc sản xuất NO là rất cần thiết cho sự thưgiãn và phát triển các cơ trơn mạch máu của tế bào, độ bám dính của bạch cầu, sự kếttập tiểu cầu, sự hình thành mạch, chứng huyết khối, trương lực mạch máu và sự lưuthông của máu Bên cạnh đó, NO được sản xuất từ các nerone có vai trò như chất dẫntruyền thần kinh và NO được tạo ra từ sự kích hoạt các thực bào và là một trung giangiúp giết chết mầm bệnh ở các đại thực bào và kích hoạt các thực bào khác đáp ứng

hệ thống miễn dịch

1.1.4 Tác hại của gốc tự do

Bên cạnh những lợi ích kể trên, gốc tự do cũng có một số tác hại đáng kể Cácgốc tự do sẽ oxi hoá các đại phân tử (protein, amino acid, lipid và DNA), dẫn đến việc

làm tổn thương và chết tế bào.Tính gây độc tế bào của các gốc tự do là có hại đối vớiđộng vật có vú và là trung gian của những căn bệnh mãn tính

Các gốc tự do của oxy (ROS) tiềm ẩn bệnh như gốc hydroxyl, anionsuperoxide, hydrogen peroxide, hypochloride, gốc nitrite oxide, peroxynitride Đây lànhững gốc có hoạt tính cao, có thể có ở nhân, màng tế bào, gây hại đến các phân tửsinh học có liên quan như DNA, protein, cacbohydrate và chất béo Các gốc tự do sẽtấn công vào các đại phân tử quan trọng (đặc biệt là acid nucleic, lipid và protein) dẫnđến tổn thương tế bào và phá vỡ cân bằng nội môi

Ung thư và xơ vữa động mạch, hai nguyên nhân chính gây tử vong nguyênnhân chủ yếu là do bệnh “gốc tự do” gây ra Ung thư bắt đầu khởi phát và phát triển cóliên quan đến các nhiễm sắc thể khuyết tật và kích hoạt các gen gây ung thư Nó có thể

là phản ứng của các gốc tự do nội sinh, như sự khởi đầu bởi bức xạ ion hoá, dẫn đếnhình thành khối u

Sự tương quan quan trọng giữa việc tiêu thụ các chất béo và dầu và tỷ lệ tửvong từ bệnh bạch cầu và sự tân sinh tế bào ác tính của vú, buồng trứng và trực tràng ởnhững người trên 55 tuổi có thể đã phản ánh sự peroxy hoá lipid nhiều hơn là nhữngcăn bệnh do phản ứng của gốc tự do liên quan đến chế độ ăn uống chất béo có nguồngốc từ bên trong thành động mạch và huyết thanh để có peroxide và các chất khác –các hợp chất gây tổn thương tế bào nội mô và gây ra những biến đổi ở thành độngmạch

1.1.5 Sản xuất các gốc tự do trong cơ thể

Có 3 nguồn gốc chính sinh ra gốc tự do

1.1.5.1 Nguồn gốc bên trong

Sự hình thành gốc tự do xảy ra liên tục trong các tế bào như một hệ quả của cả hai loạiphản ứng có bản chất enzyme và không có bản chất enzyme Đối với phản ứng có bảnchất enzyme, gốc tự do có thể được sinh ra từ các chuỗi dẫn truyền hô hấp, trong thựcbào, trong tổng hợp prostaglandin, và trong hệ thống cytochrome P-450 Bên cạnh đó,gốc tự do cũng được hình thành từ phản ứng không có bản chất enzyme giữa oxy vớicác hợp chất hữu cơ cũng như các phản ứng bắt đầu bằng ion hoá phản ứng Bên cạnh

đó, một số nguồn gốc bên trong tạo ra gốc tự do còn có ti thể, xanthine oxidase, đạithực bào, perosixome, sự viêm nhiễm, tập thể dục, thiếu máu cục bộ, các phản ứngliên quan đến sắt và sự vận chuyển các kim loại khác

1.1.5.2 Nguồn gốc bên ngoài

Bao gồm các phản ứng không có bản chất enzyme của oxy với các hợp chất hữu cơ.Ngoài ra, các gốc tự do còn được tạo ra từ các phản ứng bắt đầu từ bức xạ ion hoá.Một số thì có nguồn gốc từ khói thuốc lá, ô nhiễm môi trường, bức xạ, tia cực tím,ozone, môt số loại thuốc, thuốc trừ sâu, thuốc mê và dung môi công nghiệp.

1.1.5.3 Các yếu tố sinh lý

Các trạng thái tinh thần như căng thẳng, xúc động, …và các bệnh có điều kiện cũnggóp phần sinh ra gốc tự do

1.1.6 Chất chống oxi hoá

1.1.6.1 Vai trò chất chống oxi hoá

Chất chống oxy hóa là một chất ức chế quá trình oxy hóa, thậm chí ở nồng độtương đối nhỏ và do đó có vai trò sinh lý khác nhau trong cơ thể Thành phần chốngoxy hoá trong các loài thực vật có vai trò sàng lọc gốc tự do và giúp chuyển đổi cácgốc tự do đối với các loài ít phản ứng Một loạt các chất chống oxy hóa sàng lọc gốc tự

do được tìm thấy trong các nguồn thực phẩm như trái cây, rau và trà,…

Các chất chống oxi hoá ngày càng được quan tâm nhiều hơn vì sự tham gia của chúngtrong các quá trình sinh học và công nghiệp Nhìn chung, chúng góp phần đẩy lùi ungthư, tim mạch, chống viêm và các hoạt tính khác

Theo US Food and Drug Administration (FDA), chất chống oxy hóa được xácđịnh là chất được sử dụng để bảo quản thực phẩm bằng cách làm chậm sự suygiảm, ôi thiu hoặc đổi màu do quá trình oxy hóa

1.1.6.2 Nguyên tắc hoạt động

Nhìn chung, các chất chống oxy hóa hoạt động theo các phương thức sau:

- Phá vỡ chuỗi phản ứng (ví dụ: α-tocopherol sẽ hoạt động trong pha lipid để giữ lại

gốc tự do)

- Bằng cách làm giảm nồng độ của loại phản ứng có oxy (ví dụ: Glutathione)

- Bằng cách làm sạch gốc tự do khởi tạo (ví dụ: Superoxide dimustase hoạt động trongpha lipid để giữ lại các gốc tự do superoxide)

- Bằng cách tạo phức càng với kim loại chuyển tiếp: một nhóm các hợp chất hoạt độngbằng cách cô lập các kim loại chuyển tiếp

1.1.7 Các chất chống oxi hoá thường gặp

1.1.7.1 Vitamin C (Acid ascorbic)

(R)-3,4-dihyroxy-5-((S)-1,2-dihydroxyethyl)furan-2(5H)-one Hình 1.7 Công thức cấu tạo của Vitamin C

Vitamin C là một hợp chất tiềm năng, là một hợp chất chống oxi hoá hoà tan trongnước Vitamin C hay acid ascorbic là một dẫn xuất với 6 carbon của đường hexose,nhưng nó không thể tổng hợp ở bộ linh trưởng Nguồn thực phẩm chứa nhiều Vitamin

C bao gồm các loại trái cây, đặc biệt là nho, họ cam chanh, các loại rau… Do cấu trúc

vòng đối xứng, nên Vitamin C có thể tồn tại ở bốn cấu trúc lập thể, nhưng chỉ có

L-ascorbic acid là có hoạt tính sinh học Nó đại diện cho hàng rào chống oxi hoá trongmáu, có khả năng phản ứng với hầu hết các loại oxy và có thể làm ngưng các chuỗiphản ứng của gốc tự do Vitamin C cũng có tác dụng quan trọng với các chất chống oxihoá khác Gluthatione đóng vai trò quan trọng trong việc tái sinh Vitamin C bị oxi hoá,

và bản thân Vitamin C cũng có vai trò quan trọng trong việc tái tạo mối liên kết giữalipid và Vitamin E

Mối liên hệ giữa nguy cơ tử vong do bệnh tim mạch và hấp thụ Vitamin C đã được báocáo vào năm 1950 Những người có nồng độ Vitamin C thấp ở huyết thanh và huyếttương là những người hút thuốc lá, người già, hoặc những người được nuôi dưỡngtrong điều kiện kém hoặc bệnh mãn tính Tổ chức Y Tế Thế giới (WHO) cũng đã đưa

ra nhận định nồng độ Vitamin C thấp liên quan đến tỉ lệ tử vong do bệnh tim mạchhoặc đột quỵ đã được Basel nghiên cứu Ngược lại, việc nồng độ Vitamin C cao sẽgiúp bảo vệ và làm giảm tỷ lệ tử vong do động mạch vành Trout đã báo cáo rằng việc

bổ sung Vitamin C góp phần làm giảm Cholesterol tổng số và làm tăng highdensitylipoprotein (HDL)

1.1.7.2 Vitamin E (tocopherol)

Hình 1.8 Công thức cấu tạo Vitamin E

Vitamin E là hợp chất hoà tan chủ yếu trong lipid, lần đầu được phát hiện vào năm

1936 Vitamin E có 8 hình thức trong tự nhiên, có thể chia thành hai dòng hợp chất làtocopherol và tocotrienol (gọi chung là tocol) Bốn tocopherol bao gồm một vòng 6-chromanol hoặc khởi đầu với một chuỗi bên phytyl Ba trung tâm chiral tồn tại ở vị trícuối 2,4,8 Vì vậy, một số dạng lập thể có thể tồn tại Có 4 hình thức của tocopherolbao gồm alpha, beta, gamma, delta tuỳ thuộc vào sự thay thế của methyl trong vòngchromanol Các tocotrienol khác với tocopherol bởi sự hiện diện của liên kết đôi trongchuỗi phytyl Vì vậy nhờ ưu điểm của trung tâm chiral và sự hiện diện của các liên kếtđôi tocotrienol có thể tồn tại đến 8 đồng phân khác nhau Các tocotrienol cũng có cácloại như alpha, beta, gamma, delta Trong 8 hình thức của vitamin E, chỉ cóalphatocopherol được chuyên chở trong máu và được xem là một hình thức hoạt động.Việc rối loạn nghiêm trọng chức năng tuyến tuỵ và mật hoặc sự kém hấp thu lipd cóthể là do ảnh hưởng đến sự hấp thụ Vitamin E Khi ở trong máu, Vitamin E gắn kếthuyết tương mang protein, vận chuyển đến gan, đưa vào lipoprotein, đặc biệt là nơinồng độ lipoprotein thấp (VLDL) và được bài tiết vào máu

1.1.7.3 Các hợp chất có nhóm Polyphenol

Polyphenol là nhóm hợp chất được tìm thấy trong tự nhiên từ trái cây, rau, ngũcốc và các loại nước uống Các loại trái cây như nho, táo, lê, anh đào và dâu, với 100gram trọng lượng tươi chứa khoảng 200 - 300 mg Polyphenol Các sản phẩm đượcchiết xuất từ các loại trái cây có chứa một lượng đáng kể Polyphenol Thông thườngmột ly rượu vang đỏ hoặc một ly trà hoặc cà phê có chứa khoảng 100 mg Polyphenol.Bên cạnh đó, ngũ cốc, các loại đậu khô và sô cô la cũng chứa một lượng Polyphenolđáng kể

Polyphenol là những hợp chất chuyển hoá thứ cấp và thường liên quan đến bảo

vệ chống lại bức xạ tia cực tím hoặc sự tấn công của các mầm bệnh Trong thực vật,Polyphenol góp phần tạo nên sự cay đắng, chát, màu sắc, hương vị, mùi và chất chống

oxi hoá ổn định Đến cuối thế kỉ 20, các nghiên cứu về dịch tễ học và phân tích tổnghợp đã cho rằng việc sử dụng lâu dài chế độ ăn có chứa Polyphenol sẽ cung cấp một sốchất chống lại ung thư, bệnh tim mạch, tiểu đường, loãng xương và bệnh thoái hoáthần kinh Có hơn 8000 hợp chất Polyphenolic khác nhau đã được tìm thấy trong cácloài thực vật khác nhau Tất cả các hợp chất phenolic đều được sinh ra từ chất trunggian phổ biến phenylalanine, hoặc từ một tiền thân như acid shikimic Chủ yếu xảy ra

ở hình thức liên hợp với một hoặc nhiều bã đường liên kết với các nhóm hydroxyl,mặc dù mối liên hệ trực tiếp của đường (polysaccharide hoặc monosaccharide) đếnmột carbon thơm cũng tồn tại Sự liên kết với các hợp chất khác, như cacboxylic vàaxit hữu cơ, các amin, lipid và liên kết với phenol khác cũng phổ biến Polyphenol cóthể được phân loại thành các nhóm khác nhau theo chức năng của vòng phenol Cácnhóm chính của Polyphenol bao gồm acid Phenolic , Flavonoid, Stilbene và Lignan

1.1.7.4 Acid Phenolic

Acid phenolic được tìm thấy nhiều trong các loại thực phẩm và được chia thànhhai nhóm: dẫn xuất của acid benzoic và các dẫn xuất của acid cinnamic Hàm lượngacid phenolic trong các loại quả ăn được tương đối thấp, ngoại trừ các loại trái câymàu đỏ, củ cải đen và hành tây, có nồng độ acid phenolic từ vài chục miligram mỗikilogram trọng lượng tươi Các acid hydroxycinnamic phổ biến hơn acid

hydroxybenzoic và chủ yếu là p-coumaric, caffeic, ferulic và axit sinapic.

H

O

R1

R2