Luận án được nghiên cứu với mục tiêu nhằm xây dựng được cơ sở dữ liệu về thành phần hóa học và giá trị sử dụng của tinh dầu và nhựa dầu gừng của một số loài thuộc chi gừng (Zingiber); Đưa ra quy trình công nghệ tối ưu thu nhận tinh dầu và nhựa dầu từ gừng; đưa ra một số giải pháp công nghệ định hướng sử dụng các bán thành phẩm vào sản xuất một số loại thực phẩm và đề xuất được giải pháp công nghệ sử dụng bã thải thành một số sản phẩm hữu ích, góp phần bảo vệ môi trường.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LÊ THỊ MỸ CHÂU NGHIÊN CỨU THU NHẬN TINH DẦU VÀ NHỰA DẦU TỪ CHI GỪNG (ZINGIBER) THUỘC HỌ GỪNG (ZINGIBERACEAE) VÀ ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NGÀNH: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM MÃ SỐ : 9540101 CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM HÀ NỘI – 2018 ỘI PGS TS Nguyễn Thị Minh Tú GS TS Trần Đình Thắng GS.TS Phạm Quốc Long PGS.TS Bùi Quang Thuật PGS.TS Trịnh Thị Thủy trước tiến sĩ họp Trường đại học Bách khoa Hà Nội …… …… … Trường …… năm 2018 Thƣ viện Tạ Quang Bửu – Trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Việt Nam nước nằm vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, ẩm ướt quanh năm Đây điều kiện thuận lợi cho thảm thực vật phát triển phong phú đa dạng Trong đó, có nhiều lồi thực vật khơng có ý nghĩa hệ sinh thái, mơi trường, nơng lâm nghiệp mà cịn có đặc tính dược lý quí báu sử dụng mục đích khác phục vụ đời sống nhân dân ta Nhiều cơng trình khoa học chứng minh chất thơm hợp chất thiên nhiên có nhiều tính chất quý khả chống oxy hóa, kháng khuẩn, chống ung thư, v.v Với kết này, việc nghiên cứu ứng dụng chất thơm sản phẩm thiên nhiên cho thực phẩm, thực phẩm chức đầu tư quan tâm, trở thành xu hướng xã hội văn minh, đại Trong tài nguyên thực vật Việt Nam, gừng loại quen thuộc, xem nguồn nguyên liệu có giá trị để làm gia vị chế biến thực phẩm làm thuốc chữa bệnh Trong ngành thực vật hạt kín họ Gừng (Zingiberaceae) khơng phải họ lớn, có khoảng 50 chi, 1.300 lồi lại họ có số lượng lớn lồi có giá trị sử dụng nhiều lĩnh vực: y học, dược phẩm, cơng nghệ thực phẩm [159] Các lồi họ Gừng phân bố chủ yếu vùng nhiệt đới, đặc biệt vùng Đông Nam Á, v.v Việt Nam nước nằm khu vực nhiệt đới gió mùa, có nguồn tài nguyên họ gừng đa dạng, biết 19 chi, 141 loài thứ [17] Trong số 19 chi, 144 loài thứ có khoảng 14 chi, 64 lồi khai thác sử dụng nhiều lĩnh vực từ phận khác (thân, rễ, hạt, hoa, quả) [17], [30], [9], [92], [73] Ở Việt Nam tác giả Nguyễn Quốc Bình nghiên cứu đầy đủ có tính hệ thống họ Gừng (2011), công bố Việt Nam có 19 chi với 144 lồi thứ Nhiều nghiên cứu thành phần hóa học chất thơm hoạt tính giới cơng bố loài thuộc chi Amomum, Zingiber, Alpinia, Hedychium,v.v Tuy nhiên, Việt Nam cơng trình cơng bố hợp chất thơm ứng dụng từ họ khơng đáng kể Xuất phát từ thực tế nghiên cứu cấp thiết trên, lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu thu nhận tinh dầu nhựa dầu từ chi Gừng (Zingiber) thuộc họ Gừng (Zingiberaceae) ứng dụng công nghệ thực phẩm” Đối tƣợng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu luận án loài gừng thu hái khu vực Bắc Trung Bộ (từ Nghệ An đến Quảng Bình), Việt Nam: (1) Loài Zingiber cochinchinensis Gagnep; (2) Loài Zingiber gramineum Noronha ex Blume; (3) Loài Zingiber rufopilosum Gagnep.; (4) Loài Zingiber zerumbet (L.) Smith; (5) Loài Zingiber rubens Roxb.; (6) Loài Zingiber collinsii Mood & Theilade; (7) Loài Zingiber officinale Roscoe Mục tiêu nghiên cứu 3.1 Xây dựng sở liệu thành phần hóa học giá trị sử dụng tinh dầu nhựa dầu gừng số loài thuộc chi gừng (Zingiber); 3.2 Đưa quy trình cơng nghệ tối ưu thu nhận tinh dầu nhựa dầu từ gừng; đưa số giải pháp công nghệ định hướng sử dụng bán thành phẩm vào sản xuất số loại thực phẩm đề xuất giải pháp công nghệ sử dụng bã thải thành số sản phẩm hữu ích, góp phần bảo vệ mơi trường Nội dung nghiên cứu 4.1 Nghiên cứu xác định chất lượng ngun liệu, tính chất hóa lý thành phần hóa học tinh dầu nhựa dầu từ củ loài gừng (Z cochinchinensis, Z gramineum, Z collinsii, Z rufopilosium, Z officinale, Z rubens, Z zerumbet) tự nhiên khu vực Bắc Trung Bộ (Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Bình), Việt Nam; 4.2 Xây dựng quy trình thu nhận tinh dầu, nhựa dầu gừng, xác định hoạt tính sinh học tinh dầu nhựa dầu, công thức cấu tạo số hợp chất nhựa dầu từ củ gừng loài Z collinsii tự nhiên khu vực Bắc Trung Bộ, Việt Nam; 4.3 Nghiên cứu quy trình cơng nghệ sử dụng tinh dầu, nhựa dầu gừng vào số sản phẩm thực phẩm; 4.4 Đề xuất giải pháp công nghệ sử dụng phụ phẩm từ trình thu nhận chất thơm (tinh dầu nhựa dầu) vào số lĩnh vực khác: sản xuất tinh bột làm giá thể trồng nấm Những đóng góp sở khoa học luận án 5.1 Nghiên cứu cách có hệ thống khảo sát chất lượng nguyên liệu gừng tinh dầu gừng, nhựa dầu gừng loài gừng hoang dại khu vực Bắc Trung Bộ, Việt Nam; 5.2 Tối ưu hóa quy trình cơng nghệ thu nhận tồn chất thơm từ củ gừng bao gồm thành phần tạo mùi (tinh dầu) thành phần tạo vị (nhựa dầu); 5.3 Nghiên cứu khai thác gừng củ theo quy trình khép kín: thu nhận tinh dầu nhựa dầu từ củ gừng; ứng dụng hương liệu tinh dầu, nhựa dầu gừng sản phẩm công nghệ thực phẩm: rượu gừng, trà gừng; định hướng ứng dụng bã quy trình sản xuất tinh dầu nhựa dầu gừng để tách tinh bột từ bã gừng trồng nấm Ý nghĩa khoa học luận án 6.1 Ý nghĩa khoa học - Kết nghiên cứu chất lượng nguyên liệu, tính chất hóa lý, thành phần hóa học tinh dầu nhựa dầu loài gừng (Z cochinchinensis, Z collinsii, Z gramineum, Z rubens, Z zerumbet, Z rufopilosium, Z officinale) chi gừng (Zingiber) thuộc họ gừng (Zingiberaceae) đóng góp khoa học có độ tin cậy cao, góp phần làm phong phú thêm sở liệu chất lượng ngun liệu, tính chất hóa lý, thành phần hóa học tinh dầu gừng nhựa dầu gừng loài nghiên cứu - Đã xây dựng phương trình tối ưu quy trình chưng cất tinh dầu trích ly nhựa dầu, có biện pháp nâng cao lượng tinh dầu thu được, xác định khả chống oxy hóa kháng khuẩn tinh dầu nhựa dầu loài gừng Z collinsii Đã xác định số hợp chất có nhựa dầu gừng có ý nghĩa việc tạo vị cay nhựa dầu - Đã xác định tỷ lệ bổ sung hương liệu tinh dầu nhựa dầu vào số sản phẩm thực phẩm với mức độ yêu thích cao, tỷ lệ tạo bột hương liệu tinh dầu gừng β-cyclodextrin phù hợp 6.2 Ý nghĩa thực tiễn - Kết phân tích chất lượng ngun liệu số lồi gừng hoang dại khu vực Bắc Trung Bộ sở khoa học góp phần cho việc định hướng phát triển chọn giống gừng nhằm tạo sản phẩm hương liệu cho thị trường, đa dạng thị trường hương liệu, mang lại hương liệu từ gừng có giá trị kinh tế cao - Các kết nghiên cứu đề tài tài liệu tham khảo khoa học có giá trị việc tận dụng phụ phẩm quy trình sản xuất thực phẩm vào sản phẩm khác, góp phần tăng giá trị, tận dụng triệt để nguồn nguyên liệu bảo vệ môi trường Cấu trúc luận án Luận án bao gồm 150 trang với 50 bảng số liệu, 49 hình 17 sơ đồ với 167 tài liệu tham khảo Kết cấu luận án gồm: mở đầu (3 trang), tổng quan (28 trang), phương pháp thực nghiệm (27 trang), kết thảo luận (76 trang), kết luận (2 trang), danh mục cơng trình cơng bố (1 trang), tài liệu tham khảo (13 trang), phụ lục (46 trang) CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan chi gừng Giới thiệu đặc điểm thực vật, phân loại, phân bố chi Gừng Nêu thành phần hóa học ứng dụng chi Gừng sống 1.2 Tinh dầu gừng nhựa dầu gừng - Về tinh dầu gừng: Giới thiệu thành phần hóa học, phương pháp trích ly thu nhận tinh dầu gừng ứng dụng tinh dầu gừng - Về nhựa dầu gừng: Giới thiệu thành phần hóa học phương pháp trích ly nhựa dầu gừng 1.3 Các phƣơng pháp thu nhận tinh dầu, nhựa dầu 1.4 Vai trò gừng đời sống ngƣời 1.5 Tình hình sử dụng nghiên cứu gừng Việt Nam giới CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Các loài mẫu gừng nghiên cứu Tiêu tất loài định danh (bởi TS Đỗ Ngọc Đài - Phòng Khoa học Hợp tác Quốc tế - Trường Đại học Kinh tế kỹ thuật Nghệ An) so với mẫu chuẩn lưu giữ Bảo tàng mẫu thực vật, Viện sinh thái Tài nguyên sinh vật, Viện Hàn lâm Khoa học Cơng nghệ Việt Nam Mẫu lưu giữ Phịng thí nghiệm Bộ mơn Thực vật - Ngành Sinh học - Viện Sư phạm Tự nhiên Trường Đại học Vinh 2.2 Hóa chất thiết bị nghiên cứu sử dụng 2.2.1 Hóa chất sử dụng 2.2.2 Thiết bị nghiên cứu Sắc ký lớp mỏng (TLC), Sắc ký cột (CC), Sắc ký khí ghép nối khối phổ (GC/MS), Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) 2.3 Sơ đồ nghiên cứu 2.4 Phƣơng pháp lấy mẫu nguyên liệu gừng 2.5 Các phƣơng pháp phân tích 2.5.1 Xác định tỷ lệ thu hồi thịt củ gừng phương pháp tính phần trăm 2.5.2 Xác định độ ẩm củ gừng phương pháp chưng cất với toluene 2.5.3 Xác định lượng tinh dầu củ gừng phương pháp chưng cất lôi nước 2.5.4 Phân tích hàm lượng tinh bột củ gừng 2.5.5 Phân tích hàm lượng cellulose củ gừng theo TCVN 5103:1990 2.5.6 Phân tích hàm lượng tro củ gừng theo TCVN 9939:2013 2.5.7 Phân tích cảm quan tinh dầu theo TCVN 8460:2010 2.5.8 Xác định tỷ trọng tinh dầu theo TCVN 8444:2010 2.5.9 Xác định góc quay cực theo TCVN 8446:2010 2.5.10 Xác định số khúc xạ theo TCVN 8445:2010 2.5.11 Xác định số acid theo TCVN 8450:2010 2.5.12 Xác định số ester tinh dầu theo TCVN 8451:2010 2.5.13 Xác định hàm lượng aldehyde theo TCVN 189:1993 2.5.14 Xác định độ hòa tan ethanol theo TCVN 8449:2010 2.5.15 Xác định cấu tử tinh dầu gừng phương pháp GC/MS 2.5.16 Xác định cấu tử nhựa dầu gừng phương pháp LC/MS 2.5.17 Phân lập xác định cấu trúc hợp chất nhựa dầu gừng 2.5.18 Xác định hoạt tính chống oxy hóa - khả quét gốc tự DPPH 2.5.19 Xác định hoạt tính kháng khuẩn phương pháp khuếch tán thạch 2.5.20 Phương pháp đánh giá thị hiếu sản phẩm 2.6 Các phƣơng pháp bố trí thí nghiệm 2.6.1 Tối ưu hóa quy trình chưng cất tinh dầu gừng theo phương pháp đáp ứng bề mặt 2.6.2 Tối ưu hóa q trình trích ly nhựa dầu gừng theo phương pháp đáp ứng bề mặt 2.6.3 Bố trí thí nghiệm bổ sung hương liệu vào rượu 2.6.4 Bố trí thí nghiệm bổ sung hương liệu nhựa dầu gừng vào sản phẩm chè đen 2.6.5 Nghiên cứu tận dụng phụ phẩm bã gừng vào công nghệ sản xuất khác Cây gừng Z collinsii (4,0 kg) Ngâmchiết chiếtvới vớiMM(3x10l) (3x10l) Ngâm Cao ethanol (180 g) E, W Dịch nƣớc Cao ethyl acetate (53 g) CC, Silica gel n-Hexane:acetone (100:0, 50:1; 39:1, 20:1, 15:1, 9:1, 4:1, 2:1; 1:1) FE1 (8,6 g) FE2 (1,3 g) FE3 (2,3 g) (8,6 g) (g) (g) (8,6 g) (8,6 g) FE1.1 (1 g) CC, Silica gel n-Hexane:acetone (15:1, 9:1) FE1.2 CC, Silica gel n-Hexane:acetone (15:1) (55,2 mg) FE4 (2,7 g) (35 mg) FE1.3 (3 g) FE1.4 (3 g) Cao buthanol (30 g) Dịch nƣớc FE7 (1,1 g) FE6 (1,5 g) FE8 (0,5 g) FE9 (0,5 g) CC, Silica gel n-Hexane:acetone (15:1, 9:1, 4:1, 2:1) FE10 (3,1 g) (8,6 g) (8,6 g) FE1.5 (3 g) FB1 (2 g) FE1.6 (0,5 g) CC, Silica gel Chlorofom:methanol (20:1) CC, Silica gel n-Hexane:acetone (9:1, 4:1) (29 mg) FE5 (4,7 g) (g) B, W FE1.1 (1 g) FB2 (2,3 g) FB3 (1,7 g) FB4 (3,2 g) FB5 (4,1 g) FB6 (5,3 g) FB7 (1,6 g) CC, Silica gel Chloroform:methanol (7:1) CC, Silica gel Chloroform:methanol ( 10:1, 6:1) (34 mg) (112 mg) (79 mg) (1g) (1g) (1g) (83 mg) (1g) (1g) (1g) (1g) Sơ đồ 2.3 Phân lập hợp chất từ gừng Z collinsii CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Nghiên cứu xác định chất lƣợng ngun liệu, tính chất hóa lý thành phần hóa học tinh dầu nhựa dầu từ củ loài gừng (Z cochinchinensis, Z gramineum, Z collinsii, Z rufopilosium, Z officinale, Z rubens, Z zerumbet) tự nhiên khu vực Bắc Trung Bộ (Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Bình), Việt Nam 3.1.1 Khảo sát chất lƣợng nguyên liệu Bảng 3.1 Kết khảo sát chất lượng nguyên liệu loài gừng nghiên cứu TT Zingiber cochinchinensis Zingiber gramineum Zingiber rufopilosum Zingiber zerumbet Zingiber rubens Zingiber collinsii Zingiber officinale 5,36±0,43 4,24±0,55 7,01±0,10 5,95±0,29 8,20±0,19 Tỷ lệ vỏ (%) 1,61±0,64 6,69±0,45 Tỷ lệ thu hồi thịt củ (%) 97,10±0,70 91,98± 0,51 91,70±0,50 95,25±0,59 91,85±0,77 92,52±0,37 90,80±0,12 Lượng tinh dầu (%) 0,74±0,02 0,62±0,03 0,52±0,01 0,86±0,15 0,69±0,01 1,51±0,02 0,93±0,04 Độ ẩm nguyên liệu (%) 68,100 ± 0,3 54,327 ± 0,8 61,333 ± 0,4 67,671 ± 0,1 65,333 ± 0,4 71,333 ± 0,4 Hàm lượng cellulose (%) 4,22±0,05 6,56±0,04 4,44±0,01 2,23±0,03 6,22±0,06 2,44±0,02 Hàm lượng tinh bột (%) 26,01±0,1 27,52±0,1 53,25±0,4 48,12±0,1 39,39±0,1 54,40±0,1 56,25±0,01 Hàm lượng tro (%) 4,32±0,02 2,63±0,01 14,18±0,19 0,86±0,02 2,68±0,01 3,17±0,08 2,67±0,02 Độ tinh dầu Trong Trong Trong Trong Trong Trong Trong Màu sắc tinh dầu Vàng sáng Vàng sáng nhẹ Vàng sáng đậm Vàng sáng đậm Màu vàng nhạt Màu vàng đậm Vàng chanh đậm 10 Mùi tinh dầu Mùi thơm dễ chịu Thơm nhẹ Thơm dịu, nồng Mùi thơm, gắt Mùi thơm nồng Thơm dịu nhẹ Mùi thơm nồng 11 Vị tinh dầu Cay nhẹ Có tính cay Cay nhẹ Có tính cay Có tính cay Cay nhẹ Có tính cay (Giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn, n = 3) 61,667 ± 0,1 0,44±0,01 3.1.2 Xác định số hóa lý tinh dầu gừng Bảng 3.2 Chỉ số hóa lý tinh dầu gừng TT Chỉ số hóa lý Z cochinchinensis Z gramineum Z rufopilosum Z zerumbet Z rubens Z collinsii Z officinale 0,867±10-3 0,975±10-3 0,985±10-3 0,943±10-3 0,939±10-3 0,920±10-3 0,974±10-3 7°±0,1 11°±0,1 9°±0,1 9°±0,1 2,5°±0,1 10°±0,1 12,5°±0,1 Tỷ trọng d20/20 Góc quay cực αtD Chỉ số khúc xạ n Chỉ số acid (mg KOH/g) 28,05±0,02 22,44±0,02 16,83±0,02 28,05±0,02 Chỉ số ester (mg KOH/g) 1,6±0,02 1,4±0,02 1,5±0,02 Hàm lượng aldehyde (%) 14,4±0,02 15,71±0,02 Độ hòa tan ethanol : 1,8 : 1,8 20 D 1,4619±10 (Giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn, n = 3) -4 1,3359±10 -4 1,4818±10 -4 1,4810±10-4 33,67±0,02 22,44±0,02 28,05±0,02 1,7±0,02 1,5±0,02 1,5±0,02 1,7±0,02 8,56±0,02 7,43±0,02 15,71±0,02 12,9±0,02 14,31±0,02 : 1,8 : 2,2 : 3,6 : 3,6 : 1,8 1,4851±10 -4 1,4811±10 -4 1,4631±10 -4 3.1.3 Thành phần hóa học tinh dầu gừng 3.1.3.1 Lồi Z cochinchinensis Trong xác định 27 cấu tử tạo hương Trong cấu tử chủ yếu thuộc nhóm dẫn xuất chứa oxy sesquiterpene (32,0%), monoterpene hydrocarbon (14,64%) β-eudesmol (13,84%), βpinene (11,7%), edesmol (5,45%), spathulenol (3,67%), bicyclogermacrene (3,13%) α-pinene (2,39%) Trong tinh dầu từ hoa monoterpene hydrocarbon chiếm 20,95%; Sesquiterpene hydrocarbons 4,37%; dẫn xuất chứa oxy sesquiterpenes chiếm tỷ lệ cao 39,66% Nerolidol (30,04%), sabinene (8,48%), β-pinene (5,94%), β-ocimene (4,66%), α-pinene (4,40%), trans-β-farnesene (2,31%) linalool (2,29%) xác định cấu tử tạo hương tinh dầu từ hoa Ba mươi tám (38) thành phần xác định tinh dầu rễ loài Z cochinchinensis Monoterpene hydrocarbon chiếm tỷ lệ 57,77%; cấu tử tinh dầu β-pinene (27,61%), α-pinene(8,53%), camphene (3,99%) 1-phellandrene (2,41%) Còn xác định khoảng 40 thành phần tạo hương Trong cấu tử chủ yếu thuộc nhóm sesquiterpene hydrocarbons (69,43%), monoterpene hydrocarbon (17,05%) Cedrol (14,76%), β-eudesmol (13,84%), β-pinene (11,7%), caryophyllene (7,43%), -edesmol (5,45%), spathulenol (3,67%), bicyclogermacrene (3,13%) α-pinene (2,39%) 3.1.3.2 Loài Z gramineum Sesquiterpene (76,2%) monoterpene hydrocarbons (13,6%) thành phần có mặt tinh dầu lồi Z gramineum Các cấu tử chủ yếu zingiberene (19,5%), β-cubebene (12,9%), βsesquiphellandrene (12,9%), β-elemene (11,6%), bicycloelemene (9,8%) β-pinene (7,4%) Các ester tạo hương (22,6%), sesquiterpene (44,8%) monoterpene hydrocarbons (11,5%) có tinh dầu thân Các cấu tử chủ yếu tinh dầu benzyl benzoate (22,6%), β-elemene (9,7%), α-selinene (8,8%) βpinene (7,5%) Monoterpenes (92,5%) nhóm chiếm tỷ lệ cao tinh dầu rễ loài Z gramineum Các cấu tử γ-terpinene (17,9%), α-terpinene (17,1%), terpinen-4-ol (13,0%) 1,8-cineole (12,8%) Có thành phần tỷ lệ tương đối β-pinene (7,2%) α-terpinolene (6,6%) 3.1.3.3 Loài Zingiber rufopilosum Trong tinh dầu loài Z rufopilosum xác định lượng lớn thành phần thuộc nhóm sesquiterpene (78,0%) monoterpene hydrocarbons (15,6%) Các cấu tử gồm β-agarofuran (13,7%), α-humulene (8,8%) α-pinene (8,7%) Các thành phần có chiếm tỷ lệ tương đối cao βeudesmol (6,8%), β-gurjunene (6,5%), δ-cadinene (5,8%) endo-1-bourbonanol (5,9%) Sesquiterpene (84,6%) thành phần chủ yếu tinh dầu thân Gồm cấu tử chủ yếu α-cadinol (15,1%), τmuurolol (12,1%), endo-1-bourbonanol (9,9%), α-humulene (7,0%), α-gurjunene (6,1%), δ-cadinene 3.1.3.4 Loài Zingiber zerumbet Khoảng 46 thành phần xác định có tinh dầu rễ loài Z zerumbet, chiếm 99,6% khối lượng tinh dầu Monoterpeneoids (76,1%) nhóm chủ yếu tinh dầu Các cấu tử (Z)-citral (26,1%), camphene (16,3%), sabinene (14,6%), zingiberene (7,2%) lavandulyl acetate (6,7%) Tinh dầu rễ chứa zerumbone (1,2%) Rất nhiều thành phần tinh dầu lồi Z zerumbet phân tích Có khác biệt lớn thành phần zerumbone mẫu nghiên cứu có khác vị trí địa lý Chẳng hạn mẫu nghiên cứu Ấn Độ chiếm từ 76,3% ÷ 84,8% thành phần tinh dầu mẫu Malaysia có 68,9% 3.1.3.5 Lồi Zingiber rubens 10 Bảng 3.11 Thành phần hóa học lồi Z gramineum tR* Phổ ESI Hàm lƣợng (% Thành phần (phút) (+) ESI-MS (m/z) diện tích pic) + 15,3 287,0636 ([M + H] ) Undetermined 15,8 + 16,6 517,1389 ([M + H] ) Undetermined 9,4 + 22,7 301,1489 ([M + H] ) OAc-[4]-Gingerol 12,3 3.1.4.3 Lồi Zingiber rufopilosium Tổng sắc ký dịng ion (TIC) chiết xuất ethanol Z rufopilosium cho thấy 10 đỉnh (Phụ lục phổ) TT Bảng 3.12 Thành phần hóa học lồi Z rufopilosium TT tR* (phút) 18,5 20,7 20,9 21,0 21,1 21,5 Phổ ESI (+) ESI-MS (m/z) 274,2764 ([M + H]+) 688,3993 ([M + H]+) 375,2125 ([M + H]+) 277,1829 ([M + H]+) 299,1638 ([M + H]+) 403,2074 ([M + H]+) 10 21,9 22,3 22,4 22,7 291,1620 ([M + H]+) 304,3011 ([M + H]+) 417,2226 ([M + H]+) 301,1428 ([M + H]+) Thành phần 6-Shogaol Undetermined 1-Dehydro-[12]-gingerdione [6]-Shogaol Undetermined 1-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-2nonadecen-1-one 1-Dehydro-[6]-Gingerdione Undetermined 1-(3,4-dimethoxyphenyl)-2-Nonadecen-1-one OAc-[4]-Gingerol Hàm lƣợng (% diện tích pic) 2,2 2,2 3,3 9,4 12,8 8,1 3,4 9,8 7,0 6,9 3.1.4.4 Loài Zingiber zerumbet Tổng sắc ký dòng ion (TIC) chiết xuất ethanol Z zerumbet cho thấy đỉnh (Phụ lục phổ) Bảng 3.13 Thành phần hóa học lồi Z zerumbet TT tR* (min) 18,5 22,5 22,5 22,7 23,3 Phổ ESI (+) ESI-MS (m/z) 274,2808 ([M + H]+) 241,1646 ([M + H]+) 219,1837 ([M + H]+) 301,1502 ([M + H]+) 425,2193 ([M + H]+) Thành phần 6-Shogaol Undetermined Undetermined OAc-[4]-Gingerol Undetermined Hàm lƣợng (% diện tích pic) 7,6 5,6 15,6 43,4 2,1 3.1.4.5 Loài Zingiber rubens Tổng sắc ký dòng ion (TIC) chiết xuất ethanol Z rubens cho thấy đỉnh (Phụ lục phổ) Bảng 3.14 Thành phần hóa học lồi Z rubens * TT tR (min) 17,2 18,5 20,0 20,0 20,0 22,5 22,7 22,7 Phổ ESI (+) ESI-MS (m/z) 269,0715 ([M + H]+) 274,2804 ([M + H]+) 251,0613 ([M + H]+) 269,0698 ([M + H]+) 291,0511 ([M + H]+) 317,2127 ([M + H]+) 302,1500 ([M + H]+) 301,1492 ([M + H]+) Thành phần 4-Gingerdiol 6-Shogaol Undetermined 4-Gingerdiol 1-Dehydro-6-Gingerdione 1-Dehydro-8-Gingerdione 8-Shogaol OAc-[4]-Gingerol Hàm lƣợng (% diện tích pic) 11,6 7,1 11,5 2,1 1,5 1,3 3,5 42,0 11 3.1.4.6 Lồi Zingiber collinsii Tổng sắc ký dịng ion (TIC) chiết xuất ethanol Z collinsii cho thấy đỉnh (Phụ lục phổ) Bảng 3.15 Thành phần hóa học loài Z collinsii TT t R* (min) 18,5 22,7 36,7 36,7 36,7 36,7 Phổ ESI (+) ESI-MS (m/z) 291,1649 ([M + H]+) 301,1430 ([M + H]+) 292,1970 ([M + H]+) 371,3103 ([M + H]+) 310,2026 ([M + H]+) 259,1918 ([M + H]+) Thành phần 1-Dehydro-6-Gingerdione OAc-[4]-gingerol 6-Gingerol Undetermined 7-Gingerdiol Undetermined Hàm lƣợng (% diện tích pic) 5,5 49,3 11,1 3,1 3,3 8,9 3.1.4.7 Lồi Zingiber officinale Tổng sắc ký dòng ion (TIC) chiết xuất ethanol Z officinale cho thấy đỉnh (Phụ lục phổ) Bảng 3.16 Thành phần hóa học lồi Z officinale TT tR (min) Phổ ESI (+) ESI-MS (m/z) 18,5 317,1786 ([M + H]+) 19,6 21,0 Thành phần Hàm lƣợng (% diện tích pic) 6-Gingerdiol 11,8 + Me-[8]-Gingerdiol 3,8 + 6-Paradol 6,8 + 361,2044 ([M + H] ) 277,1861 ([M + H] ) 21,0 299,1678 ([M + H] ) Undetermined 10,3 21,5 403,2143 ([M + H]+) 1-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-2nonadecen-1-one 13,8 21,5 321,2117 ([M + H]+) 8-Gingerol 2,4 + 21,5 291,1649 ([M + H] ) 6-Dehydro-6-Gingerol 2,2 22,4 417,2302 ([M + H]+) 1-(3,4-dimethoxyphenyl)-2-nonadecen1-one 3,8 22,6 301,1469 ([M + H]+) OAc-[4]-Gingerol 3,5 Qua phân tích liệu phổ LC/MS ta thấy mẫu gừng nghiên cứu có thành phần tương tự thành phần OAc-[4]-Gingerol, 8-Gingerol, 6-Gingerdiol, 6-Shogaol, 7Gingerdiol, v.v…Ngồi lồi khác có thêm hợp chất khác 3.2 Nghiên cứu xây dựng quy trình thu nhận tinh dầu, nhựa dầu gừng, xác định hoạt tính sinh học tinh dầu nhựa dầu từ củ gừng loài Z collinsii tự nhiên khu vực Bắc Trung Bộ, Việt Nam 3.2.1 Nghiên cứu xây dựng quy trình thu nhận tinh dầu gừng 3.2.1.1 Xác định lượng tinh dầu vỏ củ gừng phương pháp chưng cất lôi nước 3.2.1.2 Ảnh hưởng yếu tố đến lượng tinh dầu gừng thu 3.2.1.3 Tối ưu hóa quy trình chưng cất tinh dầu gừng 3.2.1.4 Thiết lập mơ hình thí nghiệm 3.2.1.5 Mơ hình hàm mong đợi 3.2.1.6 Kết kiểm tra lại mơ hình tối ưu hóa 3.2.1.7 Kết hợp số kỹ thuật tiền xử lý nhằm nâng cao lượng tinh dầu thu 12 3.2.1.8 Quy trình thu nhận tinh dầu gừng - Loài Z collinsii - Khối lượng mẫu 100g Nguyên liệu gừng Xử lý học - Làm - Kích thước mm Hỗ trợ siêu âm - Thời gian 45 phút - Tần số 30 kHz - Nhiệt độ 50°C Bổ sung enzym α-amylase - Tỷ lệ nước/ nguyên liệu: 5,7/1 - Thời gian 290 phút Chưng cất Bã - Tỷ lệ 2% - Hoạt độ 3000 U/ml - Thời gian 30 phút Tinh dầu gừng Sơ đồ 3.1 Quy trình thu nhận tinh dầu gừng 3.2.2 Xây dựng quy trình trích ly nhựa dầu gừng 3.2.2.1 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến lượng nhựa dầu gừng thu 3.2.2.2 Thiết lập mô hình thí nghiệm tối ưu hóa quy trình trích ly nhựa dầu gừng 3.2.2.3 Mơ hình hàm mong đợi 3.2.2.4 Kết kiểm tra lại mơ hình tối ưu hóa 3.2.2.5 Quy trình trích ly nhựa dầu gừng 13 Ngun liệu gừng - Loài Z collinsii - Khối lượng mẫu 100g Xử lý học - Làm - Cắt nhỏ Sấy khô - Thiết bị sấy đối lưu - w cuối < 4% Nghiền nhỏ - Thiết bị nghiền trục - d