xuyên theo dõi mẫu đang chưng cất và cứ sau 10 phút ghi lại thể tích tinh dầu thơ thu được trên ống ngưng tụ. Quá trình khảo sát thời gian chưng cất kết thúc tại thời điểm mà thể tích tinh dầu đọc được trên ống xiphong khơng tăng nữa. Ghi lại thời gian và thể tích tinh dầu.
2.2.5. Xác định hàm lƣợng ẩm trong nguyên liệu Chanh: bằng phương pháp sấy đến khối lượng khơng đổi [1] (phụ lục1)
2.2.6. Xác định các chỉ số hĩa-lý và định danh các cấu tử thành phần của tinh dầu dầu
2.2.6.1. Phƣơng pháp xác định các tính chất lý-hĩa cơ bản của tinh dầu [1]
Lượng tinh dầu sau khi chưng cất và làm khan được đem xác định các chỉ số lý hĩa như sau:
- Xác định tỷ trọng ở 25OC (d25): Phương pháp khối lượng, dùng bình đo tỷ trọng (Phụ lục 2).
- Xác định chỉ số acid (IA), chỉ số ester (IE) và chỉ số xà phịng hĩa (IS):
Phương pháp chuẩn độ (Phụ lục 2).
2.2.6.2. Định danh các cấu tử thành phần cĩ trong tinh dầu lá Chanh bằng phƣơng pháp phân tích sắc kí khí ghép phối phổ GC-MS (phụ lục 5)
Xác định các cấu tử cĩ trong tinh dầu lá Chanh tại Trung tâm Dịch vụ Phân tích Thí nghiệm Thành phố Hồ Chí Minh (số 02 Nguyễn Văn Thủ, Quận 1, Tp.HCM) trên thiết bị sắc ký khí – ghép khối phổ. Việc định danh các thành phần
trong tinh dầu được thực hiện bằng cách dùng phần mềm cài đặt sẵn trên máy để so sánh các phổ full-MS và MS/MS của từng cấu tử tách ra trên sắc ký đồ với các phổ chuẩn cĩ trong thư viện phổ.
Mức độ phù hợp giữa chất cĩ trong mẫu nghiên cứu và chất đề nghị được tính bằng đại lượng độ tương thích. Độ tương thích càng cao thì kết quả định danh càng chính xác. Khi phổ khối của một chất phân tích hồn tồn giống với phổ khối của một chất chuẩn trong thư viện thì độ tương thích là được biểu thị là 1000. Độ tương thích đạt trên 800 được xem là cho kết quả cĩ độ tin cậy cao.
2.2.7. Phƣơng pháp xác định tỉ lệ khối lƣợng tinh dầu [1]
Tinh dầu thu được sau khi chưng cất ta đem tiến hành xác định tỉ lệ khối lượng tinh dầu tách chiết được.
Tỉ lệ khối lượng tinh dầu thu hồi được tính theo cơng thức:
Trong đĩ:
η: Tỉ lệ khối lượng tinh dầu thu hồi tinh dầu (%).
Vtd: Thể tích tinh dầu thu được (ml).
Dtd: Tỷ trọng của tinh dầu (g/ml).
mNL: Khối lượng nguyên liệu đem đi chưng cất (g).
2.2.8. Phƣơng pháp xử lý số liệu
Các kết quả nghiên cứu đều là trung bình cộng của 3 lần xác định song song. Xử lý số liệu và vẽ đồ thị bằng phần mềm MS Excel 2007.
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1. Kết quả xác định hàm lƣợng NaCl trong nƣớc ngâm, chiết
Kết quả thí nghiệm được thể hiện ở hình 3.1 (bảng PL 3.1)
0,52; a 0,4; b 0,33; c 0,28; d 0,23; e 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0 2 4 6 8 T hể t íc h ti nh d ầu ( m l) Nồng độ NaCl (%)
Hình 3.1. Ảnh hƣởng của nồng độ muối NaCl trong nƣớc ngâm, chiết tới thể tích tinh dầu lá thu đƣợc
(Các chữ cái khác nhau thể hiện sự khác biệt cĩ ý nghĩa)
Thảo luận:
Nhìn vào kết quả thí nghiệm được thể hiện trên hình 3.1 trong phần bố trí thí nghiệm để xác định hàm lượng muối NaCl bổ sung trong nước ngâm chiết ta thấy: hàm lượng muối bổ sung trong khoảng khảo sát cĩ ảnh hưởng cĩ ý nghĩa tới lượng tinh dầu thu được. Khi khơng dùng muối thể tích tinh dầu chưng cất thu được là 0,52ml. Nhưng khi sử dụng muối trong nước ngâm lá và tiến hành chưng cất thì lượng tinh dầu lại giảm, cụ thể: sử dụng muối 2% lượng tinh dầu chưng cất thu được là 0,4 ml và giảm theo chiều tăng của nồng độ muối, tới nồng độ khảo sát cuối cùng khi tăng nồng độ muối tới 8% thì lượng tinh dầu thu được chỉ là 0,23 ml. Vậy ta cĩ thể kết luận việc sử dụng muối trong nước ngâm, chiết để tiến hành chưng cất
tinh dầu lá Chanh khơng cĩ hiệu quả. Với một số nghiên cứu đã tiến hành thì kết quả này cĩ sự tương đồng với kết quả khảo sát của nguyên liệu lá Quất [7], tuy nhiên cùng trong họ Citrus nhưng với nguyên liệu vỏ Quất và vỏ Bưởi thì việc sử dụng muối trong nước ngâm lại cĩ hiệu quả (vỏ Quất sử dụng nồng độ muối 10% [4] và vỏ Bưởi Năm Roi sử dụng nồng độ muối 12,2% [6] trong quy trình chưng cất lơi cuốn hơi nước thu tinh dầu). Điều này cĩ thể được giải thích bởi bản chất nguyên liệu và thành phần hĩa học khác nhau trong nguyên liệu tiến hành chưng cất.
Muối NaCl là hợp chất vơ cơ cĩ tác dụng làm tăng khả năng thẩm thấu của nước trong tế bào, làm tăng độ phân cực của dung dịch nhờ đĩ làm giảm lực tương tác giữa các cấu tử tinh dầu kém phân cực với nước làm cho tinh dầu dễ tách ra trong quá trình chưng cất. Tuy nhiên với nguyên liệu lá Chanh trong thành phần tinh dầu của lá chứa nhiều gốc phân cực nên việc sử dụng muối trong trường hợp này khơng cĩ tác dụng, ngược lại cịn làm giảm thể tích tinh dầu thu được. Do tinh dầu lá Chanh chứa nhiều gốc phân cực nên sự cĩ mặt của muối sẽ làm tăng khả năng hịa tan các cấu tử tinh dầu phân cực vào nước chưng cất dẫn tới lượng tinh dầu thu được giảm. Đồng thời khi cho muối vào trong nước ngâm chiết sẽ làm tăng nhiệt độ sơi của dung dịch mẫu chưng cất trong khi tinh dầu lá Chanh chứa nhiều các hợp chất dễ bị thủy phân ở nhiệt độ cao làm tổn hao lượng tinh dầu thu hồi. Như vậy, tiến hành chưng cất lơi cuốn hơi nước tinh dầu lá Chanh sẽ khơng bổ sung muối NaCl trong nước ngâm, chiết. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
3.2. Kết quả xác định tỷ lệ nƣớc/nguyên liệu (v/w) thích hợp
Kết quả thí nghiệm được thể hiện ở hình 3.2 (bảng PL 3.2)
0,3; a 0,39; b 0,52;c 0,4; b 0,37; d 0,34; e 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 2,0/1 3,0/1 4,0/1 5,0/1 6,0/1 7,0/1 T hể t íc h ti nh d ầu ( m l) Tỷ lệ nƣớc/lá
Hình 3.2. Ảnh hƣởng của tỷ lệ nƣớc/lá Chanh đến thể tích tinh dầu thu đƣợc
(Các chữ cái khác nhau thể hiện sự khác biệt cĩ ý nghĩa)
Thảo luận:
Dựa vào kết quả sau khi tiến hành thí nghiệm được thể hiện trên hình 3.2. Ta thấy được sự chênh lệch về thể tích tinh dầu thu hồi được ở mỗi tỷ lệ nước ngâm khác nhau. Cụ thể tỷ lệ nước ngâm/nguyên liệu sử dụng ở tỷ lệ 2/1 thì thể tích tinh dầu thu được chỉ là 0,3 ml, khi tăng tỷ lệ nước/nguyên liệu là 3/1 thì lượng tinh dầu thu được tăng thêm 0,09 ml so với thể tích tinh dầu thu được ở tỷ lệ 2/1. Tiếp tục khảo sát với tỷ lệ nước/nguyên liệu ở tỷ lệ 4/1 thì thể tích tinh dầu thu được tiếp tục tăng, thể tích tinh dầu thu được là 0,52 ml. Như vậy việc tăng tỷ lệ nước ngâm để tiến hành chưng cất tách tinh dầu cĩ hiệu quả.
Tuy nhiên khi tiếp tục tăng tỷ lệ nước ngâm lên tỷ lệ cao hơn thì lượng tinh dầu thu hồi khơng tăng mà lại giảm. Với tỷ lệ nước ngâm 5/1 thì lượng tinh dầu thu
được giảm xuống cịn 0,4 ml, giảm 0,12 ml tinh dầu so với tỷ lệ nước/nguyên liệu 4/1. Khảo sát với tỷ lệ 6/1 thì lượng tinh dầu thu được là 0,37 ml và ở tỷ lệ nước ngâm 7/1 thì lượng tinh dầu thu được giảm cịn 0,34 ml.
Nguyên liệu lá Quất sử dụng lượng nước ngâm là 6/1 [7] trong khi nguyên liệu lá Chanh chỉ sử dụng lượng nước ngâm tối ưu là 4/1, cùng là nguyên liệu lá nhưng cĩ sự khác nhau giữa tỷ lệ nước ngâm chiết. Sự khác biệt này cĩ thể lý giải như sau: bản chất nguyên liệu khác nhau nên với mỗi thơng số khảo sát đều cĩ sự khác nhau trong kết quả thu được. Nguyên liệu lá Chanh cĩ hàm ẩm cao hơn so với nguyên liệu lá Quất (hàm ẩm của lá Chanh 68%, hàm ẩm lá Quất 60,8% [7]) nên cĩ thể lượng nước sử dụng trong quá trình chưng cất ít hơn đồng thời thành phần hĩa học của mỗi loại nguyên liệu là khác nhau nên lượng tinh dầu thu được sẽ tối ưu ở các tỷ lệ khác nhau.
Nước cĩ tác dụng thẩm thấu vào các mơ nguyên liệu, sau đĩ sẽ hịa tan, khuếch tán và lơi cuốn các hợp chất hữu cơ trong tinh dầu. Nước thẩm thấu vào bên trong tế bào chứa tinh dầu làm cho chúng trương phồng lên và khi sức chịu của màng tế bào khơng đủ nĩ sẽ phá vỡ và giải phĩng tinh dầu ra ngồi, tinh dầu sẽ bị lơi cuốn theo hơi nước trong quá trình chưng cất. Nếu sử dụng lượng nước quá ít thì khơng đủ để hịa tan lượng chất keo cĩ trên màng tế bào, làm giảm tốc độ thẩm thấu của nước và khuếch tán của tinh dầu, khơng phá vỡ được hết các túi tinh dầu cũng như khơng đủ lượng nước cần thiết để lơi cuốn tinh dầu ra khỏi hỗn hợp. Do đĩ, lượng tinh dầu thu được sẽ ít. Nhưng nếu tỷ lệ nước sử dụng quá cao thì các cấu tử cĩ tính phân cực trong tinh dầu sẽ hịa tan vào nước làm tổn thất lượng tinh dầu thu được.
Dựa vào kết quả khảo sát ta chọn tỷ lệ nước/nguyên liệu 4/1 trong quy trình chưng cất tinh dầu lá Chanh.
3.3. Kết quả xác định thời gian ngâm thích hợp
Kết quả thí nghiệm được thể hiện ở hình 3.3 (bảng PL 3.3)
0,4; ab 0,43; c 0,52; d 0,47; e 0,41; b 0,39; a 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0 1 2 3 4 5 T hể t íc h ti nh d ầu ( m l)
Thời gian ngâm (h)
Hình 3.3. Ảnh hƣởng của thời gian ngâm mẫu đến thể tích tinh dầu lá thu đƣợc
(Các chữ cái khác nhau thể hiện sự khác biệt cĩ ý nghĩa)
Thảo luận:
Từ kết quả khảo sát ta thấy thời gian ngâm trong khoảng khảo sát cĩ ảnh hưởng cĩ ý nghĩa tới lượng tinh dầu thu được. Lượng tinh dầu thu được tăng theo thời gian ngâm tuy nhiên nếu thời gian ngâm tiếp tục tăng tới một thời điểm nhất định lại làm cho lượng tinh dầu giảm. Cụ thể khi khơng ngâm mẫu thì lượng tinh dầu thu được là 0,4 ml, tiến hành ngâm mẫu trong 1h trước khi tiến hành chưng cất thì lượng tinh dầu thu được là 0,43 ml như vậy lượng tinh dầu thu được sau khi tiến hành ngâm mẫu 1h tăng thêm 0,03 ml so với mẫu khơng ngâm. Khi tiến hành ngâm 2h thì lượng tinh dầu thu được tiếp tục tăng, lượng tinh dầu thu được là 0,52 ml. Nhưng nếu tăng thời gian ngâm lên 3h thì lượng tinh dầu thu được bắt đầu cĩ xu
hướng giảm, với thời gian ngâm 3h lượng tinh dầu thu được là 0,47 ml và khảo sát ở thời gian ngâm 5h thì lượng tinh dầu thu được giảm cịn 0,39 ml.
Nguyên liệu lá Chanh sử dụng thời gian ngâm tối ưu lá 2h trong khi nguyên liệu lá Quất và vỏ Quất sử dụng thời gian ngâm là 3h [4,7], nguyên liệu vỏ Bưởi Năm Roi cĩ thời gian ngâm là 2,31h [6]. Như vậy lá Chanh cĩ thời gian ngâm tối ưu ngắn hơn so với các nguyên liệu khác bởi bản chất nguyên liệu và thành phần các cấu tử tinh dầu trong mỗi loại khác nhau nên cĩ sự khác nhau giữa các thơng số khảo sát.
Nước cĩ tác dụng thẩm thấu vào tế bào và làm khuếch tán các cấu tử tinh dầu cĩ trong tế bào ra ngồi mơi trường, tạo điều kiện cho việc chưng cất tinh dầu dễ dàng hơn và tăng lượng tinh dầu thu hồi. Để thực hiện được chức năng đĩ thì cần cĩ thời gian để nước thẩm thấu vào trong tế bào và phát huy tối đa tác dụng của nĩ. Do vậy nếu ta khơng ngâm mẫu thì lượng tinh dầu thu hồi được ít hơn so với mẫu cĩ ngâm trong một thời gian nhất định. Tiến hành khảo sát ta thấy thời gian thích hợp để ngâm mẫu lá Chanh trước khi tiến hành chưng cất là 2h, nếu thời gian quá ngắn thì nước chưa phát huy được tác dụng của nĩ, ngược lại nếu quá thời gian tối ưu thì các cấu tử tinh dầu phân cực hịa tan trong nước dẫn tởi thất thốt lượng tinh dầu thu hồi, đồng thời nếu thời gian ngâm quá lâu thì các cấu tử tinh dầu dễ bị phân hủy bởi ánh sáng mơi trường xung quanh tạo thành các cấu tử bay hơi cũng làm thất thốt tinh dầu (mẫu ngâm chứa trong bình cầu thủy tinh).
3.4. Kết quả xác định thời gian chƣng cất thích hợp
Kết quả thí nghiệm được thể hiện ở hình 3.4 (bảng PL 3.4)
0,16 0,30 0,39 0,45 0,49 0,52 0,52 0,52 0,52 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0 20 40 60 80 100 T hể t íc h ti nh d ầu ( m l) Thời gian chƣng cất (phút)
Hình 3.4. Tỷ lệ khối lƣợng tinh dầu thu đƣợc trong các thời gian chƣng cất khác nhau
Thảo luận:
Nhìn vào đồ thị biểu diễn ta thấy lượng tinh dầu thu được tăng theo thời gian chưng cất và khi đạt tới mức tối đa thì lượng tinh dầu thu được khơng tăng thêm dù cĩ tăng thời gian chưng cất. Thể tích tinh dầu đọc được trên ống xiphong tăng theo thời gian chưng cất cĩ sự khác biệt trong từng giai đoạn chứ khơng hề tăng đều cho tới khi đạt thể tích tinh dầu tối đa. Cụ thể trong giai đoạn đầu ta dễ thấy lượng tinh dầu thu thốt ra khỏi mẫu nhiều. Trong 20 phút đầu của giai đoạn chưng cất thể tích tinh dầu tăng nhanh: 10 phút đầu lượng tinh dầu thu được là 0,16 ml, tại thời điểm 20 phút chưng cất lượng tinh dầu thu được là 0,3 ml tăng thêm 0,14 ml so với thể tích tinh dầu đọc được trên ống xiphong tại thời điểm 10 phút chưng cất. Tuy nhiên từ sau 30 phút chưng cất thì lượng tinh dầu thu được tăng nhưng với tốc độ chậm
hơn, thể tích tinh dầu đọc được sau 30 phút chưng cất là 0,39 ml tăng 0,9 ml trong 10 phút. Thể tích tinh dầu tiếp tục tăng và đạt mức tối đa tại thời điểm chưng cất là 60 phút với thể tích tinh dầu thu được là 0,52 ml. Sau 60 phút chưng cất, khảo sát các khoảng thời gian sau đĩ thể tích tinh dầu khơng tăng tiếp nữa. So với nguyên liệu lá Quất thời gian chưng cất tối ưu là 80 phút [7], vỏ Quất: 70 phút [4], vỏ Bưởi: 102,42 phút [6] thì thời gian chưng cất tối ưu của lá Chanh nhanh hơn so với các nguyên liệu trên. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Kết quả trên được giải thích như sau: thời gian đầu chưng cất lượng tinh dầu thu được tăng nhanh do lúc đầu trong nguyên liệu cịn chứa nhiều tinh dầu, tốc độ bay hơi và khuếch tán của các cấu tử trong tinh dầu cao nên lượng tinh dầu thu được nhiều, tại các thời điểm sau tinh dầu trong mẫu ít hơn do bay hơi ngưng tụ trước đĩ và giảm dần cho tới khi tinh dầu được lơi cuốn hết trong quá trình chưng cất. Thời gian chưng cất tối ưu cho mẫu lá Chanh là 60 phút.
3.5. Quy trình hồn thiện tách chiết tinh dầu từ lá Chanh
Hình 3.5. Quy trình hồn thiện tách chiết tinh dầu từ lá Chanh
Lá Chanh
Xay (3 phút )
Na2SO4 khan
Lắng gạn Làm khan
Thời gian chưng cất: 60 phút Nồng độ NaCl(w/v): 0% Thời gian ngâm nước: 2h
Tinh dầu thơ Phân ly Ngưng tụ
Chưng cất lơi cuốn hơi nước Ngâm
Tỷ lệ nước/nguyên liệu(v/w): 4/1 Xử lý
Thuyết minh quy trình:
1. Chuẩn bị nguyên liệu:
Sử dụng lá Chanh tươi, xanh và khơng bị sâu, hỏng. Lá đạt độ trưởng thành, khơng sử dụng những lá quá non hoặc quá già do những lá này chứa lượng tinh dầu ít. Lá Chanh sau khi chọn lựa mang rửa sạch và làm ráo để loại bỏ tạp chất, bụi bẩn và nấm mốc trên lá. Tiến hành cân chính xác 100g lá sau đĩ cắt nhỏ mẫu để tạo điều kiện cho việc xử lý ở cơng đoạn sau. Trường hợp nguyên liệu khơng cĩ sẵn mà phải trữ mẫu thì sau khi xử lý mẫu, ta đem bảo quản mẫu trong túi PE và cấp đơng để bảo quản cho tới khi sử dụng.
2. Xay
Lá Chanh sau khi cắt nhỏ ở cơng đoạn chuẩn bị nguyên liệu ta tiến hành mang