Hình 7: Sơ đồ quy trình công nghệ trích ly tinh dầu bƣởi
Thuyết minh quy trình
Nguyên liệu: bƣởi Năm Roi đƣợc chọn lựa để tiến hành trích ly lấy tinh dầu cần phải còn tƣơi, không bị khô héo tránh không làm ảnh hƣởng đến túi tinh dầu có trong nguyên liệu.
Gọt vỏ: tinh dầu thuộc họ citrus thƣờng tập trung trong vỏ quả. Bƣởi đƣợc tiến hành gọt lấy phần vỏ xanh, sau đó đƣợc đƣa đi xay nhuyễn bằng máy xay sinh tố.
Tinh dầu trong thực vật thƣờng nằm trong các mô của tế bào, vì thế làm nhỏ (nghiền, xay nhỏ…) nhằm mục đích giải phóng tinh dầu ra khỏi mô để khi tiến hành trích ly tinh dầu dễ dàng thoát ra ngoài từ đó rút ngắn đƣợc quá trình trích. Đây là một trong các yếu tố cơ bản thúc đẩy nhanh quá trình trích ly. Việc phá vỡ tối đa cấu trúc tế bào nguyên liệu tạo điều kiện tiếp xúc triệt để của chất tan và dung môi. Xay càng nhuyễn thì diện tích tiếp xúc giữa dung môi và nguyên liệu càng cao, hiệu suất trích ly cao hơn.
Trích ly: cho nguyên liệu đã xay nhuyễn vào bình cầu, cho dung môi Ethanol 600
ống sinh hàn có kiểm soát nhiệt độ. Quá trình trích đƣợc bắt đầu khi nhiệt độ của waterbath chênh lệch khoảng 1-20
C sovới nhiệt độ hiệu chỉnh. Thời gian trích đƣợc tính bắt đầu từ sau khi lắp bình cầu vào khoảng 10 phút vì đây là khoảng thời gian để nhiệt độ trong bình cầu đạt nhiệt độ trích thích hợp.
Dung dịch sau trích ly đƣợc lọc qua giấy lọc, thu đƣợc dịch trích tinh dầu.
Cho dịch trích vào phễu chiết để thực hiện quá trình tách lớp với dung môi diethyl ether và nƣớc. Tỷ lệ dịch trích : nƣớc : diethyl ether =1:1:1.
Tinh dầu tan trong ether, giữa pha phân cực và không phân cực sẽ tạo ra hiện tƣợng phân lớp, dịch trích tinh dầu cùng với ether tạo nên lớp phía trên. Sử dụng lớp này cho qua hệ thống Soxhlet, tiến hành cho bay hơi ether để thu đƣợc tinh dầu.
Do trong tinh dầu còn lẫn một ít mùi ether, do đó đem sấy với nhiệt độ 600C, thời gian 30 phút cho bay hơi hoàn toàn mùi ether, thu đƣợc tinh dầu bƣởi có màu vàng nhạt, mùi thơm dễ chịu, đặc trƣng của vỏ bƣởi.
3.2.3 Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm
3.2.3.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát hàm lượng chất gây đắng naringin trong nguyên liệu bưởi Năm Roi
Mục đích: Nhận biết đƣợc chính xác hàm lƣợng chất gây đắng naringin có trong nguyên liệu bƣởi Năm Roi.
Bố trí thí nghiệm
Thí nghiệm đƣợc bố trí với nhân tố Bƣởi Năm Roi A: bƣởi Năm Roi
B: các phần của quả bƣởi B1: vỏ xanh
B2: vỏ trắng B3: vỏ bao B4: múi bƣởi
Thí nghiệm đƣợc bố trí ngẫu nhiên với 3 lần lặp lại.
B1 B2 B3 B4 A AB1 AB2 AB3 AB4
Cách tiến hành
Nguyên liệu bƣởi sau khi thu mua đƣợc tiến hành xử lý tách ra các thành phần riêng biệt là vỏ xanh, vỏ trắng, vỏ bao và múi bƣởi. Sau đó đƣợc nghiền nhỏ và pha loãng với hàm lƣợng nƣớc nhất định, sau đó tiến hành lọc. Xác định hàm lƣợng naringin bằng diethylene glycol 90% và NaOH 4N (phụ lục 1). Dùng máy quang phổ (bƣớc sóng 420nm) đo hàm lƣợng của naringin của từng mẫu và ghi nhận kết quả. So sánh với naringin chuẩn để từ đó xác định đƣợc nồng độ naringin chứa trong nguyên liệu mà ta cần xác định.
Chỉ tiêu theo dõi: Hàm lƣợng naringin
3.2.3.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát sự thay đổi hàm lượng chất đắng naringin trong quá trình trích ly với Ethanol ở nhiệt độ và thời gian khác nhau
Mục đích
Theo dõi sự thay đổi hàm lƣợng naringin khi tinh dầu đƣợc trích ly ở nhiệt độ và thời gian khác nhau.
Bố trí thí nghiệm Thí nghiệm gồm 2 nhân tố - Nhân tố C: nhiệt độ trích ly C1:600C C2: 700C C3: 800C
- Nhân tố D: thời gian trích ly D1: 50 phút
D2: 60 phút D3: 70 phút Tổng số nghiệm thức: 3* 3=9
Thí nghiệm đƣợc bố trí ngẫu nhiên với 3 lần lặp lại. Tổng số đơn vị thí nghiệm: 9*3=27 Nhân tố C Nhân tố D D1 D2 D3 C1 C1D1 C1D2 C1D3 C2 C2D1 C2D2 C2D3 C3 C3D1 C3D2 C3D3
1:1:1 Bƣởi Năm Roi
Gọt vỏ (phần vỏ xanh) Xay nhuyễn Trích ly Tỷ lệ 1:3 Ethanol (600) C1D1 C1D2 … C3D3
Dịch trích tinh dầu Diethyl ether +Nƣớc
Hệ thống Soxhlet
Sấy (600
C, 30phút)
Tinh dầu bƣởi
Phân tích kết quả Sơ đồ bố trí thí nghiệm
Hình 8: Sơ đồ bố trí thí nghiệm trích ly tinh dầu bƣởi
Chỉ tiêu theo dõi:
- Hàm lƣợng naringin
- Hiệu suất thu hồi
3.2.3.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát sự thay đổi hàm lượng chất đắng naringin trong quá trình bảo quản tinh dầu bưởi với nhiệt độ và thời gian khác nhau .
Tinh dầu bƣởi
E1F1 E1F2 … E3F4
Phân tích kết quả
Mục đích
Theo dõi những biến đổi về hàm lƣợng naringin trong suốt quá trình bảo quản ở nhiệt độ và thời gian khác nhau.
Bố trí thí nghiệm
Thí nghiệm gồm 2 nhân tố
- Nhân tố E: nhiệt độ bảo quản E1:nhiệt độ thƣờng E2:100C
E3: 40C
- Nhân tố F: thời gian bảo quản F1: 1 ngày
F2: 2 ngày F3: 3 ngày F4: 4 ngày
Tổng số nghiệm thức: 3*4=12
Thí nghiệm đƣợc bố trí ngẫu nhiên với 3 lần lặp lại. Tổng số đơn vị thí nghiệm: 3*12=36 Nhân tố E Nhân tố F F1 F2 F3 F4 E1 E1F1 E1F2 E1F3 E1F4 E2 E2F1 E2F2 E2F3 E2F4 E3 E3F1 E3F2 E3F3 E3F4 Sơ đồ thí nghiệm
Tiến hành thí nghiệm
Chọn đƣợc nhiệt độ và thời gian trích ly tối ƣu từ thí nghiệm 2 để tiến hành trích ly lƣợng tinh dầu, đem bảo quản ở các nhiệt độ (300
C, 100C và 40C) và trong thời gian (1, 2, 3, 4 ngày). Khảo sát sự biến động hàm lƣợng naringin theo từng ngày.
Kết quả theo dõi
Hàm lƣợng naringin
3.2.4 Phƣơng pháp xử lý kết quả
Các thí nghiệm đƣợc khảo sát với 3 lần lặp lại. Số liệu thu đƣợc. Tính toán thống kê ANOVA bằng chƣơng trình thống kê toán học Stagraphics 4.0 với phép thử LSD.
CHƢƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1 KHẢO SÁT HÀM LƢỢNG CHẤT GÂY ĐẮNG NARINGIN TRONG NGUYÊN LIỆU BƢỞI NĂM ROI NGUYÊN LIỆU BƢỞI NĂM ROI
Trong tất cả các loại trái cây ăn tƣơi, bƣởi là loại trái cây có vị đắng rất đặc trƣng. Vị đắng trong bƣởi do nhiều hợp chất gây nên nhƣng trong đó hợp chất quan trong nhất naringin là một glucoside. Hợp chất naringin trong bƣởi thay đổi ít nhiều tuỳ theo nguồn nguyên liệu, độ chín của quả…
Chất gây đắng naringin tồn tại trong bƣởi nguyên liệu đƣợc phân bố trong tất cả các thành phần: vỏ xanh, vỏ trắng, vỏ bao và cả trong những tép bƣởi.
Hình 10: Các phần của quả bƣởi Hình 11: Các phần của bƣởi sau xay
Hình 12: Dịch trích sau khi đƣợc lọc
Vỏ xanh Vỏ trắng Vỏ bao Thịt quả
Vỏ xanh Vỏ
trắng
Hình 13: Dịch trích sau khi sử dụng chất chỉ thị diethylene glycol 90% Bảng 4: Kết quả hàm lƣợng naringin trong nguyên liệu bƣởi Năm Roi
Thành phần Hàm lƣợng naringin (mg%) Vỏ xanh 29,9343c Vỏ trắng 103,467b Vỏ bao 124,494a Thịt quả 6,249d
(Ghi chú: a, b, c ...trong cùng một cột biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa ở độ tin cậy 95%)
29.934 103.467 124.494 6.249 0 20 40 60 80 100 120 140
Vỏ xanh Vỏ trắng Vỏ bao Thịt quả
H àm lư ợ n g n a ri n g in ( m g % )
Hình 14: Đồ thị biểu diễn hàm lƣợng naringin trong nguyên liệu bƣởi Năm Roi
VỎ XA NH VỎ TRẮNG VỎ BA O THỊT QUẢ
Từ đồ thị hình 14 cho thấy có sự khác biệt rất lớn về hàm lƣợng naringin. Kết quả thống kê về sự khác biệt hàm lƣợng naringin ở các phần trong trái bƣởi nguyên liệu đƣợc thể hiện ở bảng 4.
Theo kết quả thống kê ở bảng 4 cho thấy có sự khác biệt ý nghĩa về sự thay đổi hàm lƣợng naringin ở từng phần khác nhau trong trái bƣởi nguyên liệu. Kết quả thí nghiệm cho thấy hàm lƣợng naringin đƣợc tìm thấy trong múi bao chiếm tỷ lệ cao nhất (124,494 mg%), và nhìn chung chiếm tỷ lệ thấp nhất vẫn là thịt quả (6,249mg%). Điều này hoàn toàn có thể giải thích đƣợc bằng việc đánh giá cảm quan khi ăn trái bƣởi chắc chắn vỏ bao thì lúc nào cũng sẽ đắng hơn khi ăn múi bƣởi đó là do hàm lƣợng naringin thƣờng tồn tại nhiều trong các loại quả citrus chƣa chín, quả càng chín thì hàm lƣợng naringin này sẽ giảm đáng kể và càng giảm khi quả chín muồi. Khi quả chƣa chín naringin gây vị rất đ ắng nhƣng với tác dụng của enzime peroxidase, naringin bị phân hủy thành đƣờng glucose, đƣờng rhamnose và naringin không đắng (Mitchell DH et al., 1985). Đó là lý do giải thích tại sao bƣởi chín thì vị đắng do naringin gây ra sẽ thấp hơn quả chƣa đạt độ chín thích hợp.
4.2 ẢNH HƢỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ VÀ THỜI GIAN TRÍCH LY ĐẾN SỰ THAY ĐỔI HÀM LƢỢNG NARINGIN TRONG QUÁ TRÌNH TRÍCH LY THAY ĐỔI HÀM LƢỢNG NARINGIN TRONG QUÁ TRÌNH TRÍCH LY TINH DẦU BƢỞI
4.2.1 Ảnh hƣởng của nhiệt độ và thời gian trích ly đến hiệu suất thu hồi tinh dầu bƣởi
Nhiệt độ và thời gian là hai nhân tố có ảnh hƣởng quan trọng đến hầu hết tất cả các quá trình trích ly. Kiểm soát đƣợc hai yếu tố này giúp làm tăng hiệu quả trích ly, tiết kiệm thời gian và các chi phí khác về mặt năng lƣợng.
Những loại tinh dầu trích ly từ vỏ quả thƣờng chiếm tỷ lệ rất thấp, do đó cần kiểm soát nhiệt độ và thời gian để hạn chế tối đa tổn thất. Thông thƣờng trong một khoảng giới hạn nào đó (tuỳ thuộc vào các yếu tố của quá trình trích ly) khi nhiệt độ càng cao, thời gian trích ly càng dài thì lƣợng chất trích đƣợc sẽ tăng.
Bảng 5: Kết quả thống kê ảnh hƣởng nhiệt độ và thời gian trích ly đến hiệu suất trích ly của tinh dầu bƣởi.
Thời gian (phút)
Nhiệt độ (0
C)
TB theo thời gian
60 70 80
Hiệu suất thu hồi (%) 50 60 70 3,000 3,026 3,196 3,640 3,683 4,000 2,253 1,965 2,456 2,964b 2,891b 3,217a TB theo nhiệt độ 3,074b 3,774a 2,251c
(Ghi chú: a, b, c ...trong cùng một cột biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa ở độ tin cậy 95%)
3 3.026 3.196 3.64 3.683 4 2.253 1.965 2.456 0 1 2 3 4 5 50 60 70 Thời gian trích ly (phút) H iệ u s u ất t h u h ồi ( %) Trích ly ở 60 độ C Trích ly ở 70 độ C Trích ly ở 80 độ C
Hình 15: Đồ thị biểu diễn hiệu suất thu hồi tinh dầu bƣởi
Kết quả thu đƣợc ở bảng 5 cho thấy có sự khác biệt ý nghĩa về hiệu suất thu hồi khi trích ly tinh dầu bƣởi ở nhiệt độ và thời gian khác nhau. Kết quả thí nghiệm thu đƣợc khi trích ly ở thời gian 50 và 60 phút thì kết quả thống kê về hiệu suất thu hồi không có sự khác biệt ý nghĩa. Tuy nhiên, khi nâng thời gian lên khoảng 70 phút thì kết quả thống kê hiệu suất thu hồi lại có sự khác biệt ý nghĩa. Đây là khoảng thời gian thích hợp cho việc tách tinh dầu vì tại thời gian này lƣợng tinh dầu thu đƣợc cao nhất so với các khoảng thời gian còn lại. Điều này phù hợp với lý thuyết cho rằng thời gian trích ly ảnh hƣởng đến hiệu suất, thời gian càng dài thì việc tiếp xúc giữa dung môi và nguyên liệu càng lâu thì khả năng trích ly càng có hiệu quả, khi đó nồng độ chất tan đạt giá trị cân bằng. Tuy nhiên, nếu thời gian quá dài sẽ hoà tan
các chất trong nguyên liệu vào trong dung môi trích ly, sản phẩm thu đƣợc không tinh khiết, không mang lại hiệu quả kinh tế cao.
Kết quả thống kê về hiệu suất thu hồi khi trích ly ở các khoảng nhiệt độ khác nhau cũng có sự khác biệt ý nghĩa. Kết quả cho thấy rằng ở mỗi nhiệt độ trích ly khác nhau thì hiệu suất thu hồi tinh dầu cũng khác nhau. Điều này cho thấy nhiệt độ đóng vai trò quan trọng trong việc thu hồi tinh dầu từ vỏ quả bƣởi. Tại khoảng nhiệt độ 600C lƣợng tinh dầu thu đƣợc tƣơng đối cao, khi nâng nhiệt lên khoảng cao hơn là 700C thì hiệu suất có tăng lên đáng kể sau đó lại hạ thấp xuống khi nhiệt độ là 800
C. Nhiệt độ có ảnh hƣởng quan trọng đến độ hoà tan của chất trích. Bên cạnh đó, tốc độ truyền khối sẽ tăng khi nhiệt độ tăng, ngoài ra khi nhiệt độ tăng làm cho các tế bào bị biến tính và chất trích dễ dàng thấm qua màng tế bào dễ dàng hơn và khi nhiệt độ tăng làm giảm độ nhớt của dịch trích, giúp cho quá trình trích dễ dàng hơn. Tuy nhiên, nhiệt độ là một yếu tố có giới hạn. Khi nhiệt độ quá cao ta không thể chọn lọc các chất trích nhƣ mong muốn và đôi khi làm biến tính sản phẩm trích. Từ kết quả về nhiệt độ và thời gian trích ly trên chọn nhiệt độ thích hợp trích ly tinh dầu bƣởi là 700C và thời gian là 70 phút, để thu đƣợc lƣợng tinh dầu cao nhất. Bên cạnh đó, trong phƣơng pháp thí nghiệm do thực hiện thao tác chƣa có sự chính xác cao mà hàm lƣợng tinh dầu chứa trong vỏ bƣởi chiếm tỷ lệ tƣơng đối thấp do vậy mà cũng ảnh hƣởng phần nào đến quả hiệu suất thu hồi tinh dầu trích ly đƣợc.
4.2.2 Ảnh hƣởng của nhiệt độ và thời gian trích ly đến sự thay đổi hàm lƣợng naringin trong quá trình trích ly tinh dầu bƣởi
Thí nghiệm đƣợc tiến hành nhƣ ở phần phƣơng tiện và phƣơng pháp nghiên cứu, chín nghiệm thức thay đổi giữa nhiệt độ và thời gian trích ly đã đƣợc tiến hành với ba lần lặp lại. Các nghiệm thức đƣợc đem đo mật độ quang (A) ứng với bƣớc sóng 420nm.
Kết quả ảnh hƣởng của nhiệt độ và thời gian trích ly đến sự thay đổi hàm lƣợng naringin thể hiện ở bảng 6.
Bảng 6: Kết quả thống kê ảnh hƣởng nhiệt độ và thời gian trích ly đến sự thay đổi hàm lƣợng naringin của tinh dầu bƣởi.
Thời gian (phút) Nhiệt độ (0 C) TB theo thời gian 60 70 80 Hàm lƣợng naringin (mg%) 50 60 70 8,496 8,986 9,815 8,886 5,225 4,397 5,966 5,766 5,678 7,782a 6,659a 6,630a TB theo nhiệt độ 9,099a 6,169b 5,803b
(Ghi chú: a, b, c ...trong cùng một cột biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa ở độ tin cậy 95%) 8 .4 9 6 8 .9 8 6 9 .8 15 8.886 5.225 4.397 5.966 5.766 5.678 0 2 4 6 8 10 12 50 60 70 Thời gian trích ly (phút) H àm l ư ợ n g n ar in gi n (mg%) Trích ly ở 60 độ C Trích ly ở 70 độ C Trích ly ở 80 độ C
Hình 16: Đồ thị biểu diễn hàm lƣợng naringin của tinh dầu bƣởi
Từ kết quả ở bảng 6 cho thấy không có sự khác biệt ý nghĩa về mặt thống kê sự thay đổi hàm lƣợng naringin khi trích ly ở các mức thời gian khác nhau. Điều này chứng tỏ thời gian trích ly không làm ảnh hƣởng nhiều đến sự thay đổi hàm lƣợng chất gây đắng naringin. Một vài nghiên cứu trƣớc đây cho thấy rằng hàm lƣợng naringin khi đƣợc trích ly với hệ thống dung môi khác nhau sẽ có độ bền với thời gian khác nhau, trong cùng một hệ dung môi thì sự thay đổi hàm lƣợng này ở một mức độ rất thấp (Albach et al., 1969). Do đó mà khi trích ly ở khoảng thời gian 50, 60 và 70 phút hàm lƣợng naringin có những sự biến động nhƣng không đáng kể.
Kết quả cũng cho thấy rằng về thời gian trích ly thì không có sự khác biệt ý nghĩa, tuy nhiên khi trích ly tinh dầu tại các nhiệt độ khác nhau sẽ làm cho có sự khác nhau về hàm lƣợng chất gây đắng naringin. Hàm lƣợng naringin đạt giá trị cao nhất khi đƣợc trích ly tại nhiệt độ 600
C và giảm dần khi nâng nhiệt lên 70, 800C. Rõ ràng, hàm lƣợng naringin trong vỏ bƣởi nguyên liệu trƣớc khi trích ly cũng rất cao nhƣng khi trích ly ở nhiệt độ cao hơn thì naringin giảm đi rõ rệt. Vì khi đƣợc gia nhiệt càng cao thì hợp chất gây ra vị đắng sẽ bị thuỷ phân tạo thành đƣờng glucose,