STT Tinh dầu họ Citrus E. coli ATCC 8739 (mm) S.enterica ATCC 14028 (mm) B. cereus 46 (mm) S. aureus ATCC 6538 (mm) 1 Bưởi da xanh 9,80 ± 0,84 10,23 ± 0,26 29,60 ± 1,14 10,40 ± 0,55 2 Chanh không hạt 14,60 ± 1,34 − 29,00 ± 1,00 18,80 ± 0,84 3 Cam sành 21,70 ± 1,92 − − 24,00 ± 1,00 4 Tetracylin 0,25 mg/ml 24,80 ± 1,30 23,20 ± 2,16 20,11 ± 1,56 39,80 ± 1,92
Bảng 3. 8. Đánh giá mức độ kháng khuẩn của các loại tinh dầu lên các chủng vi khuẩn STT Tinh dầu họ Citrus E. coli ATCC 8739 S. enterica ATCC 14028 B. cereus 46 S. aureus ATCC 6538 1 Bưởi da xanh +1 + 2 +3 +2 2 Chanh không hạt +3 − +3 +3 3 Cam sành +3 − − +3
Kết quả tại bảng 3.8 cho thấy tinh dầu vỏ Bưởi da xanh, tinh dầu Cam sành và tinh dầu Chanh không hạt có khả năng kháng khuẩn mạnh trên các chủng vi sinh vật kiểm chứng. Cụ thể, tinh dầu Bưởi da xanh có khả năng ứng chế sự phát triển của 04/04 chủng khuẩn bao gồm E. coli, S.enterica, B. cereus S. aureus, trong khi đó tinh dầu Chanh không hạt không có khả năng ức chế sự phát triển của S. enterica và Cam sành không ức chế S.enterica, B. cereus. Tinh dầu cam sành có khả năng ức chế mạnh nhất sự phát triển của 02 chủng vi khuẩn E. coli và S. aureus với đường kính vòng kháng khuẩn đạt 21,70 ± 1.92 mm và 24,00 ± 1,00, tương ứng. Đặc biệt, đối với tinh dầu bưởi và cam có khả năng kháng khuẩn cao hơn cả đối chứng – chất kháng sinh thường được dùng trong trị nhiễm khuẩn hiện nay, như đường kính vòng vô khuẩn là 29,60 ± 1,14 mm, 29,00 ± 1,00, tương ứng, trong khi kháng sinh Tetracylin chỉ 20,11 ± 1,56 mm. Từ các kết quả thực nghiệm có thể thấy rằng khả năng kháng khuẩn của hầu hết các loại tinh dầu họ Citrus lên các chủng vi sinh vật gram dương tốt hơn so với các vi sinh vật gram âm. Điều này có thể giải thích dựa trên cấu trúc khác nhau giữ tế bào vi sinh gram âm và gram dương, sự xuất hiện màng ngoài ở tế bào vi sinh gram âm cung cấp cho chúng một lớp bảo vệ tốt khỏi các bất lợi từ bên ngoài bao gồm các chất có tính kháng khuẩn. Cũng như các chất kháng sinh khác, các hợp chất kháng khuẩn cần xâm nhập vào trong tế bào để thực hiện được hoạt tính sinh học của mình
và thường theo hai cách, thông qua màng lipid đối với các chất kỵ nước hay thông qua kênh thẩm thấu đối với các chất ưa nước. Cấu trúc màng ngoài là lớp kép phospholipid và lipopolysaccharides (LPS) có cấu trúc bất đối xứng và có tính kỵ nước hơn nhiều so với các lớp phospholipid, sự tương tác mạnh của các LPS và sự kém lưu động cùng với cấu trúc vùng lõi LPS cung cấp một rào cản tuyệt vời ngăn chặn sự xâm nhập của các chất kháng khuẩn kỵ nước. Ngoài ra, sự thay đổi trong chức năng của các phân tử porin trên màng ngoài cũng cho thấy sự giảm thẩm thấu đáng kể đối với các chất kháng khuẩn tan trong nước ở vi khuẩn gram âm kháng kháng sinh [96].
Hiện nay, các nghiên cứu liên quan cũng cho thấy khả năng kháng khuẩn của các loại tinh dầu họ Citrus trên cả vi khuẩn Gram âm và vi khuẩn Gram dương. Năm 2001, nhóm tác giả Nguyễn Thị Thảo Trân và Lê Ngọc Thạch [97] đã thử nghiệm tính kháng khuẩn của tinh dầu vỏ chanh trên các chủng khuẩn: E. Coli, S. Aureus đạt 10 mm và 8 mm Năm 2004, Nguyễn Văn Lợi, Nguyễn Thị Minh Tú và Hoàng Đình Hòa [98] đã tiến hành khảo sát khả năng kháng khuẩn của tinh dầu chanh Tân Yên ở các chủng khuẩn như: S. Aureus, E. Coli, B. Cereus đạt 2,2 mm, 2,4mm và 2,8 mm, tương ứng. Các kết quả cho thấy tiềm năng ứng dụng các loại tinh dầu họ Citrus và thích hợp cho việc sản xuất các loại nước rửa tay diệt khuẩn – một sản phẩm đang có nhu cầu rất lớn hiện này.
3.6. ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH KHÁNG OXY HÓA CỦA 03 LOẠI TINH DẦU HỌ CITRUS DẦU HỌ CITRUS
Kết quả ghi nhận được đưa về tỉ lệ % hoạt tính bắt gốc tự do DPPH và ABTS của tinh dầu bưởi da xanh, chanh không hạt và cam sành theo bảng 3.9 và bảng 3.10. Bảng 3. 9. Khả năng bắt gốc tự do DPPH STT Tinh dầu Nồng độ (mg/ml) % Ức Chế (% IC) 1 Bưới da xanh 30 19,55 ± 0,29
2 Chanh không hạt 30 80,82 ± 0,65 3 Cam sành 30 30,78 ± 1,03 4 Vitamin C 0.1 88,83 ± 1,28 Bảng 3. 10. Khả năng bắt gốc tự do ABTS STT Tinh dầu Nồng độ (mg/ml) % Ức Chế (% IC) 1 Bưởi da xanh 30 88,09 ± 2,42 2 Chanh không hạt 30 85,30 ± 1,23 3 Cam sành 30 96,94 ± 2,89 4 Vitamin C 1 95,38 ± 0,63
Kết quả khảo sát phần trăm bắt gốc tự do của 3 mẫu tinh dầu trong bảng 3.9 và 3.10 cho thấy phần trăm bắt gốc tự do DPPH của tinh dầu Bưởi da xanh và Cam sành thấp hơn Chanh không hạt và đều thấp hơn chứng dương (Vitamin C). Đối với phần trăm bắt gốc tự do ABTS, tinh dầu Bưởi da xanh và Chanh không hạt thấp hơn chứng dương còn tinh dầu Cam sành thì cao hơn, cụ thể, 88,09 ± 2,42% và 85,30 ± 1,23% so với 95,38 ± 0,63% của đối chứng dương; 96,94 ± 2,89% của Cam sành.
Trong cùng một điều kiện thử nghiệm, hoạt tính kháng oxy hóa theo phương pháp được sắp xếp như sau:
*Khả năng bắt gốc tự do DPPH:Bưởi da xanh < Cam sành < Chanh không hạt *Khả năng bắt gốc tự do ABTS:Chanh không hạt < Bưởi da xanh < Cam sành Các báo cáo về khả năng chống oxy hóa của tinh dầu cam và chanh khu vực Bắc Giang và Tuyên Quang đã được Nguyễn Văn Lợi và Lê Thị Phượng (2017) [40] báo cáo trước dây. Nghiên cứu cho thấy % quét gốc tự do DPPH của tinh dầu chanh là 41,25 ± 0,12% và tinh dầu cam là 38,17 ± 0,24%. Khi
hai tinh dầu này được phối trộn với tỉ lệ 1:1, khả năng bắt gốc tự do DPPH tăng đến 45,56 ± 0,25%. Quan sát bảng 3.9 có thể thấy rằng trên cùng loại tinh dầu vỏ có múi, nhưng khả năng bắt gốc tự do của tinh dầu khác nhau. Khả năng ức chế của tinh dầu thu được tại ĐBSCL thu được hoạt tính cao hơn. Điều này có thể giải thích dựa vào sự khác nhau thành phần hóa học có trong tinh dầu, điển hình đối với cây có múi có hợp chất D-Limonene. Hàm lượng D-Limonene thay đổi có thể biểu hiện mức độ của các hoạt tính sinh học như kháng khuẩn, kháng oxy hóa khác nhau, thành phần được báo cáo trước đây [99] có hoạt tính chống oxy hóa cao.
Các kết quả này góp phần cung cấp những dữ liệu khoa học cho các ứng dụng trong y học phát triển. Sự gia tăng hàm lượng các gốc tự do trong tế bào sẽ làm giảm các quá trình lão hóa và bệnh tật. Vì vậy, việc nghiên cứu và tìm ra các hợp chất nguồn gốc tự nhiên có khả năng kháng oxy hóa và trị bệnh có ý nghĩa thiết thực.
CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
4.1. KẾT LUẬN
Mô hình rửa tức thời theo sau là khuếch tán được chọn là mô hình phù hợp nhất cho quá trình chiết xuất tinh dầu từ vỏ cam với R2 là 0,9974. Đối với quá trình chiết xuất vỏ chanh và vỏ bưởi, mô hình rửa và khuếch tán không cản trở được đánh giá là phù hợp nhất với hệ số R2 đạt 0,9980 và 0,9977, tương ứng. Các thông số động học của các mô hình cũng cho thấy giai đoạn rửa chịu tác động nhiều hơn bởi tốc độ chưng cất đối với cả ba loại nguyên liệu này. Từ các dữ liệu động học quá trình chiết xuất, phương trình động học được xây dựng nhằm ước lượng hàm lượng tinh dầu dầu tại bất kỳ thời điểm như sau:
- Phương trình động học quá trình chiết xuất tinh dầu từ vỏ cam sành:
- Phương trình động học quá trình chiết xuất tinh dầu từ vỏ chanh không hạt:
- Phương trình động học quá trình chiết xuất tinh dầu từ vỏ bưởi da xanh:
Ngoài ra, tinh dầu cam sành (hàm lượng 5,1 mL/100g), chanh không hạt (hiệu suất 5,0 mL/100g) và bưởi da xanh (hiệu suất 3,3 mL/100g) được chiết xuất tại điều kiện tối ưu của quá trình như: tỉ lệ nước – nguyên liệu 3:1 mL/g, nhiệt độ 130oC và thời gian chiết xuất 150 phút, 130 phút và 130 phút, tương ứng. Tại điều kiện tối ưu này, tinh dầu ba loại nguyên liệu được phân tích GC-MS cho thấy có hàm lượng Limonene chiếm hàm lượng khá cao, 98,343% có trong tinh dầu Cam sành, 61,347% trong tinh dầu Chanh không
hạt và 97,379% trong tinh dầu Bưởi da xanh; các thông số này được xem như chất lượng của tinh dầu chiết xuất bởi phương pháp chưng cất trực tiếp với nước. Các thành phần này là cơ sở của việc đánh giá khả năng kháng khuẩn, kháng oxy hóa trong tinh dầu. Sự ức chế của tinh dầu bưởi Da Xanh mạnh trên khuẩn B. cereus, và mức độ trung bình ở S. enterica, S. aureus, E. coli. Trong khi tinh dầu chanh không hạt ức chế mạnh trên ba khuẩn: E. coli, B. cereus và S. aureus. Tinh dầu cam sành thể hiện khả năng kháng mạnh trên khuẩn E. coli và S. aureus. Đối với khả năng kháng oxy hóa dựa trên gốc tự do DPPH, tinh dầu chanh không hạt đứng đầu và cam sành ở vị trí thứ hai trong ba loại. Gốc tự do ABTS, khả năng bắt của cam sanh thể hiện cao nhất và thấp nhất là chanh không hạt.
Các dữ liệu của quá trình nghiên cứu là đóng góp quan trọng trong lĩnh vực chiết xuất tinh dầu, đặc biệt trong việc dự đoán hàm lượng tinh dầu còn lại trong nguyên liệu khi mà các nghiên cứu tương tự về mô hình động học chưa được tập trung thực hiên. Xây dựng bộ dữ liệu lớn về cơ sở quá trình chiết xuất tinh dầu của bưởi da xanh, chanh không hạt và cam sanh; khả năng ứng dụng của các nguyên liệu này vào thực tiễn.
4.2. KIẾN NGHỊ
Nâng cấp quy trình chiết xuất lên quy mô pilot, từ đó ứng dụng quy trình tối ưu hóa trong quy mô công nghiệp để tăng giá trị kinh tế và đưa nghiên cứu gần với thực tiễn.
Quá trình đánh giá hoạt tính kháng khuẩn và kháng oxy hóa của ba loại tinh dầu phân tích dữ liệu cơ sở, cần đánh giá thêm về nồng độ ức chế tối thiểu của khuẩn và IC50 của từng nguyên liệu. Cạnh đó, việc đa dạng hóa sản phẩm sau quá trình chiết xuất là một bước cần thiết để nâng cao giá trị sản phẩm của nguồn nguyên liệu này.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Đào Thanh Vân và Ngô Xuân Bình, 2003, Giáo trình cây ăn quả, Nhà xuất bản Nông nghiệp, Hà Nội.
2. Vũ Công Hậu, 1996, Trồng cây ăn quả ở Việt Nam. Nhà xuất bản Nông Nghiệp.
3. H. Zheng, Q. Zhang, J. Quan, Q. Zheng, and W. Xi, 2016, Determination of sugars, organic acids, aroma components, and carotenoids in grapefruit pulps, Food Chem,, 205, pp. 112–121.
4. C. A. Dow, S. Going, H. H. S. Chow, B. S. Patil, and C. A. Thomson, 2012, The effect of daily consumption of grapefruit on body weight, lipids, and blood pressure in healthy, overweight adults, Metabolism: clinical and experimental, 61, pp. 1026-1035.
5. A. M. Mahmoud, R. J. H. Bautista, M. A. Sandhu, and O. E. Hussein, 2019, Beneficial Effects of Citrus Flavonoids on Cardiovascular and Metabolic Health, Oxid Med Cell Longev, 2019, pp. 5484138.
6. P. A. Balch, 2013, Prescription for Dietary Wellness.
7. H. N. Siti, Y. Kamisah, and J. Kamsiah, 2015, The role of oxidatve stress, antioxidants and vascular inflammation in cardiovascaular disease (a review), Vascul Pharmacol., 71, pp. 40-56.
8. O. S. Zayachkivska, S. J. Konturek, D. Drozdowicz, P. C. Konturek, T. Brzozowski, and T. Brzozowski, 2005, Gastroprotective effects of flavonoids in plant extracts, J. Physiol Pharmacol., 56, pp. 219-231. 9. Diệp Thị Ngọc Thà, 2016, Hiệu quả của việc xử lý kết hợp hóa chất, bao
gói và bảo quản lạnh trên thời gian tồn trữ trái chanh không hạt sau thu hoạch, Luận văn tốt nghiệp cao học, Đại học Cần Thơ.
10. Võ Hoàng Ngân, 2017, Nghiên cứu bỏa quản cam xoàn ở nhiệt độ mát kết hợp với việc sử dụng bao bì, Luận văn tốt nghiệp kỹ sư, Đại học Cần Thơ.
11. M. Th. Houtsma, 1993, E. J. Brill’s First Encyclopaedia of Islam, Brill, 4, 1913-1936. 4.
12. H. S. Elshafie, and I. Camele, 2017, An Overview of the Biological Effects of Some Mediterranean Essential Oils on Human Health, Biomed Res Int., 2017.
13. D. A. Prasad, B. R. Prasad, D. K. Prasad, P. Shetty, and K. N. S. Kumar, 2016, GC-MS Compositional Analysis of Essential Oil of Leaf and Fruit Rind of Citrus maxima (Burm.) Merr. from Coastal Karnataka, India,
Bio Med Research International, 6 (5), pp. 68–72. 14. P. A. Balch, 2003, Prescription for Dietary Wellness.
15. Nguyễn Thị Thảo Trân, 2007, Khảo sát tinh dầu của bộ phận cây Chanh ta Citrus aurantifolia (Christm) Swingle họ Rutaceae, Luận văn tốt nghiệp kỹ sư, Đại Học Khoa Học Tự Nhiên TP. Hồ Chí Minh.
16. Nguyễn Thị Hằng, 2013, Nghiên cứu tách chiết tinh dầu từ lá chanh bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước, Luận văn tốt nghiệp kỹ sư, Đại Học Nha Trang.
17. T. P. Dao, T. H. Tran, T. C. Q. Ngo, H. T. K. Linh, L. N. Y. Trung, V. T. Danh, T. T. L. Ngoc, N. D. Y. Pham, Q. M. Pham, T. Q. Toan, 2019, Extraction of Essential Oils from Vietnam's Orange (Citrus sinensis) Peels by Hydrodistillatiom: Modeling and Process Optimization, Asian J. Chem, 31(12), pp. 2827-2833.
18. G. Matiz, M. R. Osorio, F. Camacho, M. Atencia, and J. Herazo, 2012, Effectiveness of antimicrobial formulations for ance based on orange (Citrus sinensis) and sweet basil (Ocimum basilicum L.) essential oils,
Biomedica, 32, pp. 125-133.
19. Nguyễn Văn Minh, “Các phương pháp sản xuất tinh dầu”, Báo điện tử http://www.ioop.org.vn/vn/ - Viện nghiên cứu dầu và cây có dầu – Bản tin khoa học công nghệ.
20. Nguyễn Đắc Phát, 2010, Nghiên cứu chiết xuất tinh dầu từ vỏ bưởi Năm Roi (Citrus grandis (L.) Osbeck var. grandis) bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước, Luận văn tốt nghiệp kỹ sư, Khoa Chế Biến, Đại học Nha Trang.
21. Phan Anh Quốc, 2012, Nghiên cứu tách chiết tinh dầu từ lá Quất, Luận văn tốt nghiệp kỹ sư, Khoa Công Nghệ Thực Phẩm, Đại học Nha Trang. 22. N. Thavanapong, 2006, The essential oil from peel and flower or Citrus
Maxima, Mater Thesis, Dept. Pharmacology, Silpakorn University.
23. A. Ogston, 1981, Report upon Micro-Organisms in Surgical Diseases, Br Med J, 1, pp. 369-375.
24. F. D. Lowy, 1998, Staphylococcus aureus infections, N Engl J Med. 339, pp. 520-32.
25. J. Kadariya, T. C. Smith, and D. Thapaliya, 2014, Staphylococcus aureus and staphylococcal food-borne disease: an ongoing challenge in public health, 2014, p. 827965.
26. J. P. Nataro and J. B. Kaper, 1998, Diarrheagenic escherichia coli,
Clinical microbiology reviews, 11, pp. 142-201.
27. Y. Zhang, 2012, Salmonella Infection on Arabidopsis Seedlings Requires Both Host and Pathogen Factors.
28. B. Jones, 2005, Salmonella invasion gene regulation: A story of environmental awareness, 43.
29. A. Lamas, J. M. Miranda, P. Regal, B. Vazquez, C. M. Franco, and A. Cepeda, 2018, A comprehensive review of non-enterica subspecies of Salmonella enterica, Microbiol Res, 206, pp. 60-73.
30. C. f. D. Cia, 2016, "Reports of Selected Salmonella Outbreak Investigations," Centers for Disease Control and Prevention, Prevention. 31. E. J. Bottone, 2010, Bacillus cereus, a volatile human pathogen, Clin
32. E. Karimi, E. Oskoueian, R. Hendra, A. Oskoueian, and H. Z. Jaafar, 2012, Phenolic compounds characterization and biological activities of Citrus aurantium bloom, Molecules, 17, pp. 1203-1218.
33. N. T. Minh Tu,1 L. X. Thanh, A. Une, 1 H. Ukeda1 and M. Sawamura, 2002, Volatile constituents of Vietnamese pummelo, orange, tangerine and lime peel oils, Flavour And Fragrance Journal, 17, pp. 169–174. 34. Nguyen Thi Lan Phi, Chieko Nishiyama, Hyang-Sook CHOI,
2006, Masayoshi Sawamura Evaluation of Characteristic Aroma Compounds of Citrus natsudaidai Hayata (Natsudaidai) Cold-Pressed Peel Oil, Bioscience and Biochemistry, 70, pp. 1832-1838.
35. Nguyễn Anh Trinh và Đặng Ngọc Lãnh, 2018, Nghiên cứu chiết rút tinh dầu và pectin từ vỏ bưởi để ứng dụng trong thực phẩm, Luận văn tốt nghiệp kỹ sư, ĐH Nông Lâm TP.HCM.
36. Nguyễn Văn Lợi, Nguyễn Thị Minh Tú, Hoàng Đình Hòa, 2013, Nghiên cứu tách chiết và xác định hoạt tính sinh học của các thành phần tạo