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.
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 xay lá để tạo điều kiện cho các cấu tử tinh dầu tách ra khỏi các tế bào trong lá. Xay nguyên liệu với nước, tỷ lệ nước/nguyên liệu 4/1 (v/w). Cho nguyên liệu vào máy xay, tiến hành xay ướt trong 3 phút sau đĩ chuyển tồn bộ nguyên liệu sau khi xay vào bình cầu của thiết bị chưng cất.
3. Ngâm
Nguyên liệu xay xong chuyển vào bình cầu của hệ thống chưng cất và tiến hành ngâm mẫu trong 2h tạo điều kiện cho các cấu tử trong tinh dầu thốt ra khỏi tế bào thuận tiện cho quá trình chưng cất. Lắp kín thiết bị để tránh thất thốt tinh dầu do trong tinh dầu cĩ chứa nhiều este dễ bay hơi, nếu khơng lắp kín thiết bị thì sẽ bị thất thốt tinh dầu ra mơi trường ngồi.
4. Chưng cất
Ngâm mẫu sau 2h ta bắt đầu tiến hành chưng cất, bộ chưng cất sử dụng là bộ chưng cất lơi cuốn hơi nước kiểu Clevenger cĩ hồi lưu nước, gia nhiệt bằng bếp điện dịng điện 220V. Thiết bị lắp kín, mở van xả nước làm mát, bật bếp điện tiến hành gia nhiệt. Hỗn hợp sơi sẽ bốc hơi nước, hơi nước đi qua ống sinh hàn, tại ống sinh hàn hơi nước sẽ được làm mát nhờ nước làm mát bên ngồi ống, hơi ngưng tụ và rơi xuống ống xiphong. Áp suất chưng cất bằng với áp suất khí quyển. Quá trình chưng cất cứ tiếp tục cho tới khi lượng tinh dầu được lơi cuốn ngưng tụ dưới ơng xiphong khơng đổi.
Hỗn hợp hơi nước được lơi cuốn bay hơi trong quá trình chưng cất được ngưng tụ tại ống sinh hàn chuyển từ dạng hơi sang dạng lỏng và rơi xuống ống xiphong.
6. Phận ly
Hỗn hợp thu được cĩ nước và tinh dầu, để yên hỗn hợp thu được trong ống xiphong của thiết bị, tinh dầu lá Chanh nhẹ hơn nước nên sẽ nổi lên phía trên nước phân thành 2 pha rõ rệt, pha nước ở dưới và tinh dầu ở trên. Mở van xả phía dưới ống xiphong để xả hết pha nước ở dưới, đến khi cịn tinh dầu trong ống thì lấy bình hứng tinh dầu để thu hồi tinh dầu.
7. Làm khan
Tinh dầu thu được sau khi chưng cất cịn lẫn nước, nếu khơng loại nước ra khỏi tinh dầu thì tinh dầu sẽ bị hư hỏng do trong tinh dầu chứa nhiều hợp chất phân cực dễ bị oxi hĩa. Loại nước trong tinh dầu bằng muối NaSO4 do muối này cĩ tính hút nước. Tùy vào lượng nước cịn lại trong tinh dầu mà sử dụng lượng muối làm khan khác nhau. Cho NaSO4 vào bình chứa tinh dầu thơ, lắc đều và quan sát tới khi thấy các tinh thể muối NaSO4 bắt đầu rời ra là được.
8. Lắng gạn – thu tinh dầu
Sau khi làm khan tiến hành lắng gạn tinh dầu, để lắng hỗn hợp sau đĩ chuyển phần tinh dầu đã được làm khan vào lọ sẫm màu, đậy kín và mang đi bảo quản ở 2OC – 4OC.
3.6. Kết quả xác định hàm lƣợng ẩm trong nguyên liệu lá Chanh Bảng 3.1. Kết quả xác định hàm lƣợng ẩm trong lá Chanh
Mẫu Thí nghiệm Cốc trước khi sấy G1(g) Cốc sau khi sấy G2(g) Độ ẩm (%) Độ ẩm trung bình(%) Lá Chanh 1 31,9919 30,6318 68 68,1 2 31,8096 30,4465 68,16 3 31,9021 30,5392 68,14
Độ ẩm trung bình trong lá Chanh từ kết quả thí nghiệm thu được là 68,1%. Kết quả này cho thấy hàm lượng ẩm trong nguyên liệu lá Chanh tuy khơng quá cao
nhưng cũng chứa khá nhiều nước. Hàm ẩm xấp xỉ 70% so với hàm ẩm của lá Quất là 60,8% [7] thì hàm ẩm của lá Chanh cao hơn 7,3%. Với giá trị hàm ẩm 68,1% trong quá trình chưng cất cần thiết phải bổ sung nhiều nước để tăng khả năng thẩm thấu của nước vào các mơ nguyên liệu, phá hủy hệ keo và lơi cuốn các thành phần hữu cơ trong tinh dầu lá Chanh. So với nguyên liệu lá Quất thì lá Chanh sử dụng lượng nước thấp hơn được giải thích một phần do hàm ẩm của lá Chanh cao hơn lá Quất, cụ thể lượng nước sử dụng trong quy trình chưng cất lơi cuốn tinh dầu lá Chanh là 4/1 trong khi lá Quất là 6/1 [7].
3.7. Kết quả xác định tỷ lệ khối lƣợng tinh dầu
Bảng 3.2. Tỷ lệ khối lƣợng tinh dầu tách chiết từ lá Chanh
Thí nghiệm
Khối lượng nguyên liệu tươi
(g) Thể tích tinh dầu (ml) Tỷ lệ khối lượng tinh dầu (%(w/w)) 1 100,00 0,52 0,45 2 100,00 0,51 0,45 3 100,01 0,52 0,45 Trung bình 100,00 0,52 0,45
Chưng cất tinh dầu theo phương pháp chưng cất lơi cuốn hơi nước theo các thơng số tối ưu đã khảo sát. Kết quả thu được cho thấy hiệu suất tách chiết tinh dầu lá Chanh là 0,45% (w/w) tính theo nguyên liệu tươi. Hiệu suất tách tinh dầu của lá Quất là 0,67% (w/w) [7], hiệu suất tách tinh dầu của vỏ Quất là 2,6% (w/w) [4], hiệu suất tách tinh dầu của vỏ Bưởi Năm Roi là 1,25 % (w/w) [6]. So với hiệu suất tách chiết tinh dầu của một số nguyên liệu thuộc họ Citrus thì hiệu suất tách tinh dầu lá Chanh trong nghiên cứu này nhìn chung khơng cao.
3.8. Kết quả đánh giá tính chất cảm quan và xác định các chỉ số hĩa lý của sản phẩm 3.8.1. Tính chất cảm quan của sản phẩm 3.8.1. Tính chất cảm quan của sản phẩm
Sản phẩm tinh dầu lá Chanh thu được sau khi chưng cất đem tiến hành đánh giá cảm quan, kết quả đánh giá cảm quan thu được trong bảng sau:
Bảng 3.3. Bảng mơ tả tính chất cảm quan của tinh dầu lá Chanh
Chỉ tiêu
Tính chất cảm quan
Độ trong Màu sắc Mùi Vị
Kết quả Trong suốt Màu vàng nhạt
Mùi thơm đặc trưng của tinh dầu lá Chanh
Cĩ vị đắng
3.8.2. Kết quả xác định các chỉ số hĩa - lý của sản phẩm
Các chỉ số hĩa lý của sản phẩm được thể hiện ở bảng 3.4 (xem các bảng PL 4.1, bảng PL 4.2, bảng PL 4.3, bảng PL 4.4)
Bảng 3.4. Kết quả xác định các chỉ số hĩa lý của tinh dầu lá Chanh Sản phẩm Tỷ trọng (d25) Chỉ số axit (IA) Chỉ số xà phịng hĩa (IS) Chỉ số este (IE) Tinh dầu lá Chanh 0,8731 4,72 47,19 42,47
Giá trị tỷ trọng của tinh dầu lá Chanh ở 25OC là 0,8731 nhỏ hơn 1 tức tinh dầu lá Chanh nhẹ hơn nước nên cĩ thể tách chiết tinh dầu lá Chanh bằng phương pháp chưng cất lơi cuốn hơi nước, đồng thời giá giá trị tỷ trọng xấp xỉ 0,9 chứng tỏ tinh dầu nhẹ hơn nước khơng nhiều, điều này giải thích một phần tại sao tinh dầu lá Chanh thu được bằng phương pháp chưng cất lơi cuốn hơi nước ít do nĩ nặng gần bằng nước nên một phần các cấu tử tinh dầu bị thất thốt do tan vào trong nước.
Chỉ số axit của tinh dầu lá Chanh là 4,72 chỉ số này khá thấp nên tinh dầu lá Chanh cĩ tính chất bền, khĩ bị nhựa hĩa hoặc biến chất. Chỉ số xà phịng hĩa (IE = 47,19) và chỉ số este (IS = 42,47) của tinh dầu lá Chanh khá cao (so với một số loại
tinh dầu thuộc họ Citrus) chứng tỏ trong thành phần tinh dầu lá Chanh cĩ chứa nhiều các hợp chất dễ bay hơi và sơi ở nhiệt độ thấp, khi chưng cất tinh dầu dễ bị thất thốt do các hợp chất này bay hơi và phân hủy thành các sản phẩm phụ, điều này giải thích tại sao tinh dầu lá Chanh thu được sau khi chưng cất ít và trong quy trình khơng sử dụng muối để chưng cất do nếu cĩ muối thì nhiệt độ sơi của hỗn hợp sẽ tăng cao, sự thất thốt các cấu tử tinh dầu sẽ nhiều hơn.
3.9. Kết quả xác định thành phần hĩa học của tinh dầu
Thành phần hĩa học của tinh dầu lá Chanh được xác định bằng phương pháp sắc kí khí, ghép phối phổ GC/MS. Kết quả phân tích mẫu tinh dầu được thể hiện trọng bảng 3.5. Phổ MS và cơng thức hĩa học của một số cấu tử chính trong tinh dầu lá Chanh (phụ lục 7).
Bảng 3.5. Kết quả phân tích GC/MS của tinh dầu lá Chanh
STT Tên % 1 D-Limonene 18,98 2 β-Linalool 0,92 3 R-(+)-Citronellal 0,44 4 2-(4-methyl-3-cyclohexen-1-yl)-2-Propanol 0,16 5 Cis-Geraniol 16,18 6 Tran-Geraniol 18,64 7 β-Citral 13,97 8 α-Citral 26,72 9 Caryophyllene 3,99 100
- Từ kết quả phân tích thành phần tinh dầu lá Chanh bằng phương pháp sắc kí khí, ghép phối phổ GC/MS cho thấy: trong thành phần tinh dầu lá Chanh chứa 9 cấu tử và đều thuộc nhĩm terpen và dẫn xuất của terpen, chiếm thành phần nhiều nhất là Citral sau đĩ tới Geraninol và Limonene, chiếm lượng ít hơn là một số cấu tử cịn lại. Cụ thể:
D-Limonene, β-Linalool, R-(+)-Citronellal, Cis-Geraniol, α-Citral, β-Citral, Tran-Geraniol đều thuộc nhĩm monoterpenoid: chứa một nhĩm terpen trong cấu tạo của chúng tức n = 1 trong cơng thức (C10H16)n. Trong đĩ Cis-Geraniol, Tran- Geraniol, β-Linalool cĩ bản chất là rượu và R-(+)-Citronellal, α-Citral, β-Citral là những chất cĩ chứa oxi.
2-(4-methyl-3-cyclohexen-1-yl)-2-Propanol, Caryophyllene thuộc nhĩm
sesquiterpene trong đĩ 2-(4-methyl-3-cyclohexen-1-yl)-2-Propanol cĩ bản chất là rượu. Như vậy trong thành phần hĩa học của tinh dầu lá Chanh chứa các hợp chất terpen, là những hợp chất phân cực đồng thời chiếm một thành phần lớn cĩ bản chất của rượu, những hợp chất này dễ tan trong nước, dễ bị bay hơi và thủy phân ở nhiệt độ cao, dễ tổn thất lượng tinh dầu trong quá trình chưng cất. Điều này giải thích tại sao trong quá trình chưng cất lơi cuốn hơi nước tinh dầu ta sử dụng lượng nước