Mẫu 100 mL Phản ứng Lọc Loại Ca2+ Ở 5oC, 10 phút Cô đặc Cao bồ hòn Cô đặc
42
Sử dụng phương pháp lắc (shake foam test) hay còn được gọi là “inverted Cylinder shake” để kiểm tra độ tạo bọt. Sử dụng cố định dung dịch HĐBM được pha loãng với cùng một tỉ lệ, cho vào xi lanh hoặc ống ly tâm có nắp. Thực hiện thao tác lắc ở cùng một tốc độ, trong cùng một khoảng thời gian . Đo thể tích bọt tạo thành và thời gian vỡ bọt và quan sát cấu trúc bọt. Trong bài viết này dùng 2 ml dung dịch các loại dịch chiết/gel tắm pha loãng 100 lần, cho vào ống có nắp đậy, lắc 15 lần trong 10 giây để đánh giá khả năng tạo bọt. So sánh khả năng tạo bọt của dịch chiết/gel tắm với dung dịch SLS pha loãng cùng nồng độ.
CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.1. Định danh thực vật và đánh giá nguyên liệu
Mẫu quả ngò được định danh bởi TS. Đặng Văn Sơn vào ngày 29/12/2018 tại Viện Sinh Học Nhiệt Đới Thành phố Hồ Chí Minh. Kết quả xác định mẫu định danh là loài
Coriandrum sativum (L), thuộc họ Hoa tán, tên tiếng Việt là ngò rí.
Hạt ngò sau khi mua về phơi khô đến độ ẩm yêu cầu, được xay nhỏ trong máy xay dược liệu, nguyên liệu có màu càng nâu, mùi đặc trưng khác với mùi lá ngò , được lưu trữ trong túi zip và có túi hút ẩm để hạn chế ảnh hưởng của độ ẩm từ môi trường bên ngoài.
Bảng 3.1: Cảm quan nguyên liệu quả ngò
43
Hình ảnh
Màu sắc Vàng nâu
Mùi Thơm nhẹ
Độ ẩm 10 – 12%
3.2. Lựa chọn phương pháp chưng cất tinh dầu
Hai phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước trực tiếp và chưng cất lôi cuốn hơi nước gián tiếp là hai phương pháp cổ điển, thông dụng để chưng tách tinh dầu. Hạt ngò là một trong những nguyên liệu chứa hàm lượng tinh dầu tương đối cao nên có thể áp dụng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước để thu được tinh dầu. So sánh về thời gian, hiệu suất chưng tách tinh dầu, cảm quan cũng như chất lượng tinh dầu thu được từ hai phương pháp trên từ đó đưa ra được phương pháp thích hợp.
3.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của phương pháp chưng cất
Điều kiện khảo sát:
Khối lượng nguyên liệu: 150 g Thể tích nước chưng: 600 mL Nhiệt độ chất tải nhiệt: 140 oC
44
Hình 3.1: Ảnh hưởng của phương pháp chưng cất
Dựa vào hình 3.1, khi chưng cất tinh dầu hạt ngò bằng phương pháp gián tiếp (H =1,06%) cho hiệu suất cao hơn so với phương pháp chưng cất trực tiếp (H=0,96%). Nguyên nhân gây ra sự khác biệt này là do trong quá trình chưng cất trực tiếp nguyên liệu chứa nhiều tinh bột (~55%) tiếp xúc trực tiếp với nước chưng làm nguyên liệu bị trương nở, gel hóa ngăn cản quá trình chưng tách làm giảm hiệu suất thu tinh dầu, thêm vào đó nguyên liệu tiếp xúc trực tiếp với đáy nồi có nhiệt độ cao dễ gây hiện tượng cháy khét ảnh hưởng đến chất lượng của tinh dầu. Từ những nguyên nhân trên chọn phương pháp chưng cất gián tiếp cho các khảo sát tiếp theo.
3.2.2. So sánh về cảm quan hai phương pháp chưng tách
Khảo sát cùng điều kiện đối với hai phương pháp: Quả ngò sau khi mua về được loại bỏ tạp chất, cân khoảng 150 g cho vào trên mâm thiết bị có dung tích 1000 ml, thêm 600 ml nước sau đó lắp hệ thống chưng cất lôi cuốn hơi nước. Sau một khoảng thời gian khảo sát, tắt bếp để nguội. Sau khi lấy dung dịch chưng cất ra khỏi hệ thống, hỗn hợp dung dịch được để vào phễu chiết, tinh dầu sẽ nổi lên bên trên tách biệt với lớp nước tiến hành chiết lấy phần tinh dầu. Sau đó, cho muối Na2SO4 để làm khan phần nước còn lẫn trong tinh dầu để thu được tinh dầu tinh (thêm Na2SO4 cho đến khi tinh dầu trở nên trong suốt và hạt tinh thể muối không bị vón cục nữa).
Bảng 3.2: So sánh cảm quan giữa hai phương pháp
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 H iệu su ất ( %) Thời gian (phút) Trực tiếp Gián tiếp
Chưng cất lôi cuốn hơi nước trực tiếp
Chưng cất lôi cuốn hơi nước gián tiếp
45
Từ bảng trên cho thấy sự khác biệt đáng kể giữa hai phương pháp chưng cất tinh dầu, về hiệu suất lẫn các chỉ tiêu cảm quan. Mẫu tinh dầu thu được bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước trực tiếp có hiệu suất thấp hơn so với phương pháp gián tiếp, tuy ở phương pháp chưng cất lôi cuốn trực tiếp, nguyên liệu và nước tiếp xúc với nhau tốt hơn, nhưng do thành phần của nguyên liệu chứa nhiều tinh bột khi tiếp xúc với trực tiếp với nước trong điều kiện nhiệt độ cao sẽ bị trương nở và gel hóa tạo thành lớp màn bao bọc bên ngoài nguyên liệu ngăn cản quá trình tách tinh dầu. Thêm vào đó, trong quy mô sản xuất công nghiệp và thương mại, yếu tố chất lượng cũng như sự tiện lợi cho qui trình sản xuất là yếu tố được ưu tiên và quyết định về giá thành của sản phẩm. Từ những kết quả trên, cho ta thấy rằng, các chỉ tiêu chất lượng của tinh dầu được chưng theo phương pháp lôi cuốn hơi nước gián tiếp cho chất lượng ổn định và vượt trội hơn nhiều so với phương pháp trực tiếp do ở phương pháp này có sự ổn định về nhiệt, tránh cho nguyên liệu tiếp xúc trực tiếp với nhiệt độ cao ở thành thiết bị. Hơn nữa, phương pháp chưng cất gián tiếp dễ dàng tháo liệu và vệ sinh dụng cụ, đây cũng là một yếu tố quan trọng trong việc áp dụng vào qui mô sản xuất công nghiệp.
3.3. Khảo sát điều kiện chưng cất tinh dầu Tinh dầu Tinh dầu
Hiệu suất (%) 0.985 1.06
Màu sắc Vàng đậm Vàng nhạt
Mùi Có mùi khét nhẹ, dễ biến tính mùi khi lưu trữ
Thơm nhẹ mùi của hạt ngò
Khả năng tạo nhũ
Dễ tạo nhũ với nước, khó tách hơn
Ít tạo nhũ với nước, dễ tách để thu được tinh dầu tinh
46
3.3.1. Khảo sát ảnh hưởng của quá trình xử lý nguyên liệu
Điều kiện khảo sát:
Khối lượng nguyên liệu: 150 g Thể tích nước chưng: 600 mL Nhiệt độ chất tải nhiệt: 140 oC
Mức độ nén của nguyên liệu: không nén
Trong quả ngò, tinh dầu được chứa trong các túi, cấu tạo qủa ngò bao gồm nhiều khoang, thịt quả bao bọc túi tinh dầu bên trong dẫn đến việc lôi cuốn tinh dầu nếu không thông qua xử lý cơ học sẽ rất khó. Thông qua khảo sát ảnh hưởng của việc xử lý nguyên liệu ta thu được kết quả như sau:
Hình 3.2: Ảnh hưởng của phương pháp xử lí nguyên liệu
Dựa vào hình 3.2, khi xử lý nguyên liệu bằng các thiết bị khác nhau sẽ làm cho tốc độ chưng tách tinh dầu cũng khác nhau, mà nguyên nhân trực tiếp gây ra sự khác biệt này chính là do kích thước hạt. Cụ thể như sau:
Khi quả ngò chưa qua xử lí nguyên liệu có kích thước lớn rất ít gây hiện tượng hồ hòa tinh bột, nhưng túi tinh dầu nằm sâu trong phần thịt quả nên cần phải có rất nhiều thời gian mới tách ra được.
Khi nghiền quả ngò qua các lưới 5 mm, 4 mm, 3 mm, 2 mm hiệu suất tách tinh dầu giảm dần, điều này được giải thích bởi vì khi kích thước hạt càng nhỏ dẫn đến sự hồ
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 H iệu su ất ( %) Thời gian (phút) Nguyên hạt 2mm 3mm 5mm Xay 60s Xay 90s
47
hóa tinh bột tại vị trí quả ngò có kích thước nhỏ, tạo ra trở lực ngăn cản quá trình lôi cuốn tinh dầu của hơi nước.
Khi dùng máy xay dược liệu xay trong 60 s và 90 s có thể khắc phục được nhược điểm của các kích thước hạt trên, kích thước hạt sau khi xay vừa đủ không quá nhỏ không những hạn chế hiện tượng hồ hóa tinh bột mà còn giúp tinh dầu dễ dàng tách ra khỏi nguyên liệu, gia tăng tốc độ chưng cất. Mặc khác, trong quy mô công nghiệp rất khó để đạt được một kích thước hạt đồng đều nên chọn sử dụng máy xay dược liệu cho các khảo sát tiếp theo.
3.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ chất tải nhiệt
Điều kiện khảo sát:
Xử lý nguyên liệu: máy xay dược liệu 60 s Khối lượng nguyên liệu: 150 g
Thể tích nước chưng: 600 mL
Mức độ nén của nguyên liệu: không nén
Hình 3.3: Ảnh hưởng của nhiệt độ chất tải nhiệt
Kết quả hình 3.3 cho thấy rằng, nhiệt độ của chất tải nhiệt ảnh hưởng không nhỏ đối với tốc độ và hiệu suất chưng tách tinh dầu. Tốc độ và hiệu suất chưng tách tinh dầu ban đầu phụ thuộc vào độ tăng nhiệt độ của chất tải nhiệt. Nhiệt độ cao làm tăng tốc độ khếch tán và suất lượng hơi dòng đối lưu, vì vậy làm tăng tốc độ lẫn hiệu suất tinh dầu chưng tách. Nhưng khi nhiệt độ quá cao một số chất nhạy cảm với nhiệt độ có trong
0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 H iệu su ất ( %) Thời gian (phút) 120°C 130°C 140°C 150°C
48
tinh dầu sẽ bị phân huỷ và làm ảnh hưởng đến hiệu suất chiết tách cũng như chất lượng của tinh dầu. Từ các kết quả như trên lựa chọn chưng cất với nhiệt độ chất tải nhiệt 140oC để hạn chế sự phân hủy nhiệt gây ảnh hưởng đến chất lượng tinh dầu, cũng như tiết kiệm chi phí năng lượng khi áp dụng vào quy mô công nghiệp. Do đó mức nhiệt độ chất tải nhiệt 140oC sẽ được dùng trong các khảo sát tiếp theo.
3.3.3. Khảo sát ảnh hưởng của thể tích nước chưng
Điều kiện khảo sát:
Xử lý nguyên liệu: máy xay dược liệu 60s Khối lượng nguyên liệu: 150 g
Nhiệt độ chất tải nhiệt: 140 oC
Mức độ nén của nguyên liệu: không nén
Hình 3.4: Ảnh hưởng thể tích nước chưng
Căn cứ vào đồ thị hình 3.4, nhìn chung tỉ lệ nguyên liệu:nước ảnh hưởng khá nhiều đến hiệu suất chưng cất. Tỉ lệ 1:4 cho ra hiệu suất tinh dầu cao nhất. Trong quá trình chưng cất, khi gia nhiệt hỗn hợp nguyên liệu và nước, hơi nước thẩm thấu trong các lớp biểu bì chứa tinh dầu, phá vỡ các túi tinh dầu và lôi cuốn tinh dầu theo hơi nước. Nếu lượng nước quá ít không đủ để phá vỡ cấu trúc của tế bào quả ngò không lôi kéo được tinh dầu ra ngoài cũng như không cung cấp đủ lượng hơi để cuốn tinh dầu đi đến ống sinh hàn trong khoảng thời gian chưng cất làm tiêu hao năng lượng, năng suất làm lạnh dẫn đến không đạt hiệu quả kinh tế. Mặt khác còn có thể dễ gây hồ hóa tinh bột,
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 H iệu su ất ( %) Thời gian (phút) 400 mL 500 mL 600 mL 700 mL
49
làm giảm hiệu suất thu hồi tinh dầu. Lượng nước chưng ít sẽ không đảm bảo lượng nước trong quá trình chưng cất vì nguyên liệu có độ ẩm thấp và hấp thụ nhiều nước dễ gây cháy nguyên liệu trong quá trình chưng cất. Ngược lại, nếu lượng nước quá nhiều sẽ làm giảm khoảng cách giữa mặt nước và nơi đặt nguyên liệu, dễ làm lớp nguyên liệu phía dưới bị hồ hóa tinh bột, gây cản trở quá trình tách tinh dầu dẫn đến làm giảm hiệu suất. Ngoài ra, khi áp dụng vào quy mô công nghiệp lượng nước nhiều sẽ làm tăng lượng nước chưng làm phát sinh thêm chi phí năng lượng để cấp nhiệt và lượng nước chưng cần cung cấp. Qua khảo sát ta thấy tỉ lệ 1:4 cho kết quả tốt nhất, chọn tỉ lệ nguyên liệu:nước tối ưu là 1:4.
3.3.4. Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng nguyên liệu
Điều kiện khảo sát:
Xử lý nguyên liệu: máy xay dược liệu 60s Thể tích nước chưng: 600 mL
Nhiệt độ chất tải nhiệt: 140 oC
Mức độ nén của nguyên liệu: không nén
Hình 3.5: Ảnh hưởng của khối lượng nguyên liệu
Dựa đồ thị hình 3.5, khối lượng nguyên liệu càng tăng thì hiệu quả chưng tách tinh dầu càng giảm. Nguyên nhân chính là do khi tăng khối lượng nguyên liệu, bề dày lớp nguyên liệu tăng lên, làm tăng trở lực ngăn cản quá trình bốc hơi nước, đồng thời nước
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 H iệu su ất ( %) Thời gian (phút) 100g 150g 200g 250g
50
chưng hoàn lưu cũng sẽ bị giữ lại trong lớp vật liệu làm cản trở hơi nước lôi cuốn tinh dầu làm giảm hiệu suất của quá trình tách tinh dầu từ nguyên liệu.
3.3.5. Khảo sát ảnh hưởng của độ xốp nguyên liệu
Điều kiện khảo sát:
Xử lý nguyên liệu: máy xay dược liệu Khối lượng nguyên liệu: 150 g
Nhiệt độ chất tải nhiệt: 140 oC Thể tích nước chưng: 600 mL
Hình 3.6: Ảnh hưởng của độ xốp nguyên liệu
Dựa vào đồ thị hình 3.6, độ xốp của nguyên liệu ảnh hưởng đến mật độ của nguyên liệu, thông qua đó ảnh hưởng đến tốc độ chưng tách tinh dầu. Khi nén đến trạng thái tối đa (độ cao cột nguyên liệu còn 4 cm) thì cho hiệu quả chưng tách tinh dầu thấp nhất (H = 0.83%). Trong khi đó, hiệu quả chưng tách tinh dầu giữa hai trường hợp nén nguyên liệu vừa và không nén là không có sự chênh lệch nhiều. Nguyên nhân chính là do đặc trưng cấu trúc lớp nguyên liệu đã có mật độ cao và độ xốp thấp nên khi nén làm giảm các lỗ rỗng trong lớp nguyên liệu, dẫn đến gia tăng trở lực ngăn cản hơi nước tiếp cận và lôi cuốn tinh dầu đồng thời vì lớp nguyên liệu quá đặc xít nên sẽ giữ nước hồi lưu trong lớp nguyên liệu cản trở quá trình chưng cất.
3.4. Đánh giá cảm quan và thành phần hóa học của tinh dầu:
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 H iệu su ất ( %) Thời gian (phút) Không nén (5,5 cm) Nén vừa (4,5 cm) Nén chặt (4 cm)
51
3.4.1. Đánh giá cảm quan
Bảng 3.3: Các tính chất cảm quan của tinh dầu quả ngò
Màu sắc Tinh dầu hạt ngò trong suốt không màu, hơi ngả vàng
Khả năng tạo nhũ Tinh dầu hạt ngò tạo nhũ kém trong nước, dễ dàng tách trong quá trình chưng cất lôi cuốn.
Mùi Tinh dầu có mùi thơm nhẹ đặc trưng của hạt ngò, mùi tinh dầu rất dai hơi giống mùi của trái cây.
Vị Tinh dầu có vị the và không gây kích ứng da
Tỷ trọng 0,863 g/ml
3.4.2. Kết quả xác định thành phần hóa học của tinh dầu bằng GC-MS Bảng 3.4: Kết quả phân tích thành phần tinh dầu quả ngò Bảng 3.4: Kết quả phân tích thành phần tinh dầu quả ngò
Peak Thời gian
lưu Thành phần % 1 7.24 1R-- Pinene 7.673 2 7.805 Camphene 0.708 3 8.955 Sabinene 0.338 4 9.039 β-Pinene 0.712 5 9.896 β-Myrcene 0.541 6 11.517 -Cymene 2.403 7 11.716 β-Terpinyl acetate 1.904 8 13.473 γ-Terpinen 6.41 9 15.198 Terpinolen 0.315 10 16.432 Linalool 73.389 11 18.44 Camphor 3.105 12 23.72 trans-Geraniol 0.676 13 28.039 Acetic acid 1.659 14 29.012 Caryophyllene 0.167
Từ kết quả trên, tinh dầu hạt ngò chưng cất gián tiếp gồm 14 thành phần. Trong đó, thành phần chính của tinh dầu quả ngò là linalool (73,39%), γ-terpinen (6,41%), 1R--
52
pinene (7,67%), camphor (3,11%), -cymene (2,4%) còn các thành phần khác có hàm lượng rất thấp nên trong quá trình chưng cất có thể bị thất thoát. Kết quả trên cũng khá tương đồng với các nghiên cứu trong và ngoài nước trước đây nhưng vẫn có sự chênh lệch về thành phần. Điều này cũng cho thấy rằng hàm lượng thành phần trong tinh dầu có sự khác biệt nhau tùy thuộc vào điều kiện địa lí khí hậu và thổ nhưỡng… của từng khu vực canh tác.
3.5. Kết quả chiết bã quả ngò sau chưng cất
3.5.1. Cao chiết bã ngò
Hình 3.7: Cao chiết bã ngò sau chưng
Dịch chiết thu được có màu vàng sẫm. Cao sau khi cô quay chân không có màu vàng