- Tinh dầu dạng cô kết (Concrete oil): thu đƣợc từ phƣơng pháp ngâm chiết tĩnh, chủ yếu là dùng để sản xuất tinh dầu thô. Đây là sản phẩm chƣa loại sáp và chất béo, có dạng sệt có thể đƣợc sử dụng trực tiếp.
- Tinh dầu tinh khiết (Absolute Oil): đƣợc thu bằng cách chiết kiệt những sản phẩm cô kết bằng một lƣợng etanol vừa đủ rồi làm lạnh đột ngột (-5 đến -100C) để tủa và lọc để loại sáp và chất béo. Phần dịch thu đƣợc đem cô quay chân không loại etanol thu đƣợc tinh dầu tinh khiết.
- Nước chưng(Bouquet): là phần nƣớc còn lại sau khi lóng, gạn thu tinh dầu trong phƣơng pháp chƣng cất lôi cuốn hơi nƣớc của các loại tinh dầu có giá trị cao và có thể xem nhƣ một sản phẩm trong công nghệ hƣơng liệu.
- Nhựa dầu tự nhiên (Resinoid): Dạng này đƣợc thu trực tiếp từ phần gỗ của thân cây đang sống, từ nhựa này ngƣời ta chƣng cất hơi nƣớc để lấy tinh dầu.
- Cao tinh dầu (Pomade): là chất béo chứa chất thơm thu đƣợc trong phƣơng pháp ƣớp.
- Nước hoa (hydrosol): là phần nƣớc ngƣng đƣợc tách ra sau khi đã tách lấy lớp tinh dầu. Loại hydrosol này chứa các cấu tử chất thơm dễ tan trong nƣớc và một ít tinh dầu kém tan nên vẫn còn mùi thơm nhẹ.
Ngoài ra, còn có các dạng sản phẩm nƣớc hoa phối hợp giữa tinh dầu thiên nhiên với hay tinh dầu tổng hợp hoặc bán tổng hợp hòa tan trong cồn, ngoài ra còn có chất định hƣơng. Các thành phần trong nƣớc hoa đƣợc phối trộn theo một tỷ lệ chính xác nghiêm ngặt để đảm bảo các yếu tố nhƣ độ bay mùi, cƣờng độ và độ bền mùi của sản phẩm.
1.5. tinh dầu [6]
1.5.1. Thu hoạch nguyên liệu:
nguyên liệu bị ngay
1.5.2. Bảo quản và sơ chế nguyên liệu:
. S ngay thì
-
các mao mạch chứa và trong
nguyên liệu v làm giảm của nguyên liệu do đó sẽ sự khuếch
tán trong
1.6. Tình hình nghiên cứu về tinh dầu họ Citrus
1.6.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới [10, 12, 13, 17]
Với lịch sử phát triển hàng ngàn năm, tinh dầu đã đƣợc phát triển thành phƣơng pháp trị liệu, chăm sóc sức khỏe, làm đẹp trên toàn thế giới. Giữa thế kỉ XIX, tinh dầu đƣợc tập trung nghiên cứu và trở thành một phƣơng pháp trị liệu tổng thể và phổ cập tại nhiều nƣớc nhƣ: Trung Quốc, Hàn Quốc, Nhật Bản, Anh Quốc... Tuy nhiên, những nghiên cứu có hệ thống về kỹ thuật tách chiết, thành phần hóa học của tinh dầu chỉ mới đƣợc quan tâm nhiều vào những năm 90 của thế kỷ XX khi các phƣơng pháp phân tích, đặc biệt là kỹ thuật GC/MS phát triển mạnh đã trở thành một công cụ hiệu lực và không thể thiếu trong các nghiên cứu về tinh dầu.
Các hội nghị quốc tế về tinh dầu đƣợc tổ chức định kỳ hàng năm đã công bố rất nhiều công trình nghiên cứu và ứng dụng có liên quan đến tinh dầu nhƣ
International Symposium on Essential Oils (lần thứ 25, tại Pháp, năm 1994) hay
International Congress of Essential Oils, Flavour and Fragrances (lần thứ 13, tại Thổ Nhĩ Kỳ, năm 1995)... Hiện tại, tạp chí “Journal of Essential Oil Research”
cung cấp đầy đủ về mọi khía cạnh trong nghiên cứu tinh dầu thuần túy và ứng dụng, đƣợc phát hành từ năm 1989, đây là một tạp chí có uy tín trong lĩnh vực tinh dầu.
Cho đến nay, trên thế giới tinh dầu từ vỏ quả, lá và hoa của các cây thuộc họ
Citrus là một chất tạo mùi và hƣơng thơm tự nhiên và đƣợc sản xuất hàng nghìn tấn khối mỗi năm. Các nghiên cứu về tinh chất vật lý, thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của tinh dầu họ Citrus thu nhận đƣợc bằng các kỹ thuật tách chiết hiện đại đã đƣợc quan tâm nhiều trong những năm gần đây.
- Lin và Rouseff (2001) đã phát hiện rằng có trên 200 hợp chất dễ bay hơi có trong tinh dầu bƣởi thu đƣợc bằng phƣơng pháp ép lạnh, trong đó chỉ có 22 chất là đóng góp chủ yếu tạo nên hƣơng bƣởi. Theo McGorrin (2002) thì nootkaton và 1-p- menthen-8-thiol là 2 cấu tử chính tạo ra hƣơng bƣởi đặc trƣng. Ngoài ra, decanal, acetaldehyde, methyl butyrat, limonen, etyl acetate, etyl butyrat và 2,8-epithio-cis- p-mentan cũng là những cấu tử chính trong tinh dầu bƣởi (Shaw, 1996) [13]
- Napapor Thavanapong thuộc khoa Dƣợc, Đại học Silpakorn, Thái Lan (2006) đã nghiên cứu chiết tinh dầu từ vỏ quả và hoa của giống bƣởi Citrus Maxima
Merr.1 bằng các kỹ thuật ép lạnh, chƣng cất hơi nƣớc dƣới áp suất thấp và chiết bằng CO2 siêu tới hạn (CO2-SFC), sau đó xác định thành phần hóa học bằng phƣơng pháp GC-MS và thử hoạt tính kháng khuẩn của tinh dầu trên các chủng vi sinh vật khác nhau. Kết quả cho thấy tinh dầu chiết bằng các phƣơng pháp trên đều có chứa limonen, myrcen, -pinen, -pinen, sabinen, linalool,… Ngoài ra, tinh dầu hoa bƣởi C. maxima thu đƣợc bằng kỹ thuật CO2-SFC chứa hàm lƣợng limonen cao hơn nhƣng chứa các hợp chất bị oxy hóa ít hơn trong neroli thƣơng mại dẫn xuất từ bƣởi C. aurantium var. amara. [17]
- Atti-Santos, Serafini, Moyna và cs. (2005) đã nghiên cứu xác định điều kiện tối ƣu cho việc chiết tinh dầu chanh bằng phƣơng pháp chƣng cất hơi nƣớc (HD) và chiết bằng CO2 siêu tới hạn (CO2-SFC). Kết quả cho thấy nếu dùng phƣơng pháp HD thì hiệu suất cao nhất đạt đƣợc (5,45% w/w) khi chƣng cất trong 3 giờ (dùng cả vỏ không xay), còn nếu dùng phƣơng pháp CO2-SFC thì hiệu suất cao nhất là (7,93% w/w) khi chiết ở 60ºC, 90 bar với tốc độ dòng của CO2 là 1mL/phút [12].
- M. M. Ahmad, Salim-ur-rehman, F. M. Anjum, E. E. Bajwa (2006) đã nghiên cứu tinh chất lý học của tinh dầu chiết từ vỏ của các loại Citrus khác nhau trong đó có giống bƣởi Citrus paradisi. Kết quả cho thấy tinh dầu vỏ bƣởi thu đƣợc có chỉ số khúc xạ là 1,472 và cặn còn lại không bay hơi là thấp nhất (3,122%). Khả
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
1
Citrus Maxima Merr.Là một giống bƣởi đƣợc trồng nhiều ở Trung Quốc, nam Nhật Bản, Việt Nam, Malaysia, Indonesia, Thái Lan
năng hòa tan trong etanol 95% của các loại tinh dầu thu đƣợc khác nhau. Hƣơng thơm của tinh dầu vỏ chanh Eureka và Mousami dễ chịu nhất và có mùi mạnh nhất, sau đó là của các loại chanh Kinnow, Fewtrell’s early, Malta rồi đến bƣởi Citrus paradisi [10].
1.6.2. Tình hình nghiên cứu trong nƣớc [3]
Việt Nam là một nƣớc có điều kiện khí hậu nhiệt đới gió mùa rất thuận lợi cho việc hình thành và phát triển các loại thực vật, trong đó phải kể đến các loài thuộc chi Citrus họ Rutaceae nhƣ chanh (Citrus limonia Osbeck), bƣởi (Citrus grandis (L.) Osbeck), cam (Citrus sinensis (L.) Osbeck), quít (Citrus reticulata
Blanco)... Gần đây, ở nƣớc ta cũng đã có một số nghiên cứu tách chiết tinh dầu từ lá hay vỏ bƣởi, cam, chanh sử dụng phƣơng pháp chƣng cất truyền thống cũng nhƣ ứng dụng một số kỹ thuật chiết mới.
Nguyễn Minh Hoàng, khoa Công nghệ Sinh học, Đại học Mở TPHCM đã nghiên cứu chiết tinh dầu từ vỏ trái bƣởi da xanh Citrus grandis (L.) Osbeck (trồng tại Đồng Nai) và từ vỏ trái cam sành Citrus nobilis Lour (trồng tại Tiền Giang) và vỏ trái chanh giấy Citrus aurantifolia (Christm.) Swingle (trồng tại Tiền Giang) bằng phƣơng pháp chƣng cất hơi nƣớc có và không có sự hỗ trợ của vi sóng [3]. Kết quả cho thấy khi chƣng cất với nguyên liệu không xay tốn nhiều thời gian ly trích hơn và tinh dầu thu đƣợc có màu vàng do tiếp xúc nhiệt quá lâu, hiệu suất thấp (bƣởi: 0,59%; cam: 1,34%; chanh: 0,83%). Nếu dùng nguyên liệu xay thì thời gian ly trích ngắn, tinh dầu thu đƣợc trong suốt, không màu, hiệu suất thu đƣợc cao hơn (bƣởi: 1,58%; cam: 3,79%; chanh: 1,78%). Việc kết hợp sử dụng vi sóng trong quá trình chƣng cất với nguyên liệu không xay có thời gian ly trích rất ngắn (19 - 21 phút), tinh nhƣng dầu thu đƣợc có màu vàng nhạt và hiệu suất thấp (bƣởi: 0,51%; cam: 0,48%; chanh: 0,40%). Kết quả thử nghiệm về hoạt tính kháng khuẩn cho thấy tinh dầu vỏ trái giống Citrus kháng khuẩn tốt trên một số chủng vi khuẩn thử nghiệm.
Tuy nhiên, hầu hết các công trình trong nƣớc đều tập trung khảo sát thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của tinh dầu và chƣa nghiên cứu đầy đủ các yếu
tố ảnh hƣởng tới hiệu suất chiết tinh dầu để làm cơ sở khoa học cho việc sản xuất trên quy mô công nghiệp. Hơn nữa, chƣa thấy công trình nghiên cứu nào về tinh dầu vỏ quả bƣởi Năm Roi.
Vì vậy, trong đề tài này, tôi sẽ nghiên cứu các vấn đề sau:
- Xác lập điều kiện tối ƣu cho việc tách chiết tinh dầu từ vỏ bƣởi Năm Roi bằng phƣơng pháp chƣng cất lôi cuốn hơi nƣớc.
- Áp dụng quy trình để thu nhận tinh dầu vỏ bƣởi Năm Roi. Đánh giá hiệu quả kinh tế của quy trình đã xây dựng.
- Xác định các chỉ số lý-hóa cơ bản và thành phần hóa học của sản phẩm. Từ đó, đánh giá chất lƣợng tinh dầu thu nhận đƣợc.
Chƣơng 2.
ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tƣợng nghiên cứu
2.1.1. Nguyên liệu chính
Nguyên liệu sử dụng tách tinh dầu trong nghiên cứu này là vỏ quả bƣởi Năm Roi (Citrus grandis L. Osbeck var. Grandis) có nguồn gốc từ các tỉnh miền Tây và đƣợc thu mua ở chợ Vĩnh Hải (Nha Trang). Chỉ chọn quả bƣởi tƣơi, có vỏ màu sáng, bóng và không bị nấm mốc.
2.1.2. Dụng cụ - Thiết bị - Hóa chất
a. Dụng cụ - Thiết bị
- Cân kỹ thuật 1 mg (Shimadzu, Nhật) - Cân phân tích 0,1 mg (Satorius, Nhật) - Cân kỹ thuật 1 g (Việt Nam)
- Bộ chƣng cất tinh dầu định lƣợng, có hồi lƣu kiểu Clevenger dùng cho tinh dầu nhẹ hơn nƣớc (ISOLAB, Đức)
- Bếp đun bình cầu 1000 ml (Trung Quốc) - Máy xay điện (Sanyo, Nhật)
- Tủ sấy 10
C (Memmert , Đức) - Tủ lạnh trữ mẫu -200
C.
- Bình đo tỷ trọng 25 ml (Bomex, Trung Quốc) - Buret, pipet, bình tam giác
- Hệ thống sắc ký khí ghép khối phổ hai lần với thiết bị GC model G3440A của hãng Agilent (Agilent, USA) ghép với detector MS/MS model Quattro microTMGC của hãng Waters (USA)
b. Hóa chất
- Nƣớc cất 1 lần - Na2SO4 khan - Etanol 95%
- Dung dịch chỉ thị phenolphtalein 1% - Dung dịch KOH 0,1 N và 0,5 N - Dung dịch HCl 0,5 N (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.2.1. Xác định thành phần khối lƣợng của quả bƣởi Năm Roi
Bƣởi Năm Roi đƣợc rửa sạch và lau khô nƣớc. Sau đó, xác định thành phần khối lƣợng của bƣởi nhƣ sau:
- Cân quả bƣởi đƣợc khối lƣợng là mQ
- Gọt lấy phần vỏ xanh rất mỏng bên ngoài quả bƣởi và có chứa các túi tinh dầu. Đem cân phần này ta đƣợc khối lƣợng mV
- Lột lấy phần cùi bƣởi bao gồm cả phần xơ màu trắng (sát phần múi bƣởi), gộp lại rồi đem cân ta đƣợc khối lƣợng mC
- Phần ruột quả (múi quả) đem cân ta đƣợc khối lƣợng là mR Thành phần khối lƣợng của quả bƣởi Năm Roi đƣợc tính nhƣ sau:
%Vỏ = .100% mQ mV ; %Cùi = .100% mQ mC ; %Ruột = .100% mQ mR
2.2.2. Chuẩn bị nguyên liệu
Phần vỏ xanh của quả bƣởi đƣợc cắt nhỏ, trộn đều để đồng nhất mẫu. Cân thành nhiều mẫu có khối lƣợng chính xác (mỗi mẫu khoảng 100g), sau đó cho vào các túi polyetylen, cột kín để hạn chế không khí tới mức tối đa, rồi đem bảo quản ở nhiệt độ -200C đến khi nghiên cứu.
2.2.3. Đề xuất quy trình tách chiết tinh dầu từ vỏ bƣởi
Quy trình dự kiến tách chiết tinh dầu vỏ bƣởi bằng phƣơng pháp chƣng cất lôi cuốn hơi nƣớc đƣợc trình bày trên hình 2.1.
Thuyết minh quy trình:
Vỏ bƣởi Năm Roi đƣợc trộn với nƣớc có hòa tan NaCl, sau đó đem xay nhỏ bằng máy xay trong 2 phút rồi ngâm trong một thời gian thích hợp. Tiến hành chƣng cất để thu tinh dầu. Tinh dầu đƣợc làm khan bằng Na2SO4, sau đó đem xác định chỉ số hóa-lý và định danh các cấu tử có trong tinh dầu.
Na2SO4(khan)
Hình 2.1.Sơ đồ quy trình dự kiến tách chiết tinh dầu từ vỏ bƣởi
Qua tham khảo tài liệu, chúng tôi chọn các yếu tố có thể ảnh hƣởng đến hiệu suất thu hồi tinh dầu và khoảng giá trị khảo sát nhƣ sau:
Xay (2 phút)
Ngâm
Chƣng cất lôi cuốn hơi nƣớc
Phân ly Ngƣng tụ
Tinh dầu thô Làm khan Lắng, gạn Tinh dầu Nguyên liệu Tỷ lệ nƣớc/nguyên liệu (v/w) thích hợp Nồng độ NaCl (w/v) thích hợp
Thời gian ngâm thích hợp
Thời gian chƣng cất thích hợp
Xử lý
Xác định tính
- Tỷ lệ nƣớc/nguyên liệu, X1 = 2,0 4,0 (v/w)
- Nồng độ NaCl trong dịch ngâm X2= 0,0 20% (w/v) - Thời gian ngâm NaCl, X3 = 60 300 (phút)
- Thời gian chƣng cất, X4 = 0 180 (phút)
Để đánh giá ảnh hƣởng của các yếu tố trên đến hiệu suất thu hồi tinh dầu, trƣớc hết chúng tôi dùng phƣơng pháp thực nghiệm yếu tố từng phần (thay đổi từng thông số trong khi cố định các thông số còn lại). Sau đó, quy hoạch thực nghiệm toàn phần để xác định chính xác hơn giá trị tối ƣu của các thông số trên. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2.2.4. Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu suất thu hồi tinh dầu
2.2.4.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ nước/nguyên liệu (v/w)
Hình 2.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ nƣớc/nguyên liệu thích hợp
Để xác định tỷ lệ nƣớc/nguyên liệu thích hợp, chúng tôi tiến hành lô thí nghiệm sau:
Nguyên liệu
Xay với tỷ lệ nƣớc/nguyên liệu, X1(v/w)
Chƣng cất ( 90 phút)
Đo thể tích tinh dầu thu đƣợc
2,0/1 2,5/1 3,0/1 3,5/1 4,0/1
Tỷ lệ nƣớc/nguyên liệu thích hợp
Lấy 100g nguyên liệu cho vào máy xay điện, thêm vào đó một lƣợng nƣớc cất trong đó tỷ lệ nƣớc /nguyên liệu thay đổi lần lƣợt là: 2,0/1; 2,5/1; 3,0/1; 3,5/1; 4,0/1 (v/w), đồng thời bổ sung thêm muối NaCl sao cho đạt 5% (w/v). Xay trong 2 phút. Chuyển toàn bộ nguyên liệu đã xay vào bình cầu của hệ thống chƣng cất và ngâm trong 120 phút. Chƣng hỗn hợp trong 90 phút dƣới áp suất khí quyển. Đọc thể tích tinh dầu tách ra trên ống ngƣng tụ (có khắc vạch thể tích) và so sánh. Từ đó, chọn tỷ lệ nƣớc/nguyên liệu thích hợp.
2.2.4.2. Ảnh hưởng của nồng độ NaCl trong dịch ngâm
Hình 2.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định nồng độ muối NaCl thích hợp
Nồng độ NaCl thích hợp trong dịch ngâm đƣợc xác định qua lô thí nghiệm sau:
Xay (Tỷ lệ X1 thích hợp)
Ngâm (120 phút)
Đo thể tích tinh dầu thu đƣợc
0% 5% 10% 15% 20%
Bổ sung NaCl sao cho nồng độ NaCl trong dịch ngâm thay đổi, X2 (w/v) Nguyên liệu
Chƣng cất (90 phút)
Lấy 100g nguyên liệu cho vào máy xay điện, thêm vào đó một lƣợng nƣớc cất với tỷ lệ nƣớc/nguyên liệu thích hợp. Thêm NaCl vào hỗn hợp, trong đó nồng độ NaCl thay đổi lần lƣợt là: 0%, 5%, 10%, 15%, 20% (w/v). Xay trong 2 phút. Chuyển toàn bộ nguyên liệu đã xay vào bình cầu của hệ thống chƣng cất và ngâm trong 120 phút. Chƣng hỗn hợp trong 90 phút dƣới áp suất khí quyển. Đọc thể tích tinh dầu tách ra trên ống ngƣng tụ và so sánh. Từ đó, chọn nồng độ NaCl thích hợp.
2.2.4.3. Ảnh hưởng của thời gian ngâm muối NaCl
Hình 2.4. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thời gian ngâm muối NaCl thích
hợp
Để chọn thời gian ngâm muối thích hợp, chúng tôi tiến hành lô thí nghiệm nhƣ sau:
Xay (tỷ lệ X1, nồng độ X2 thích hợp)
Chƣng cất ( 90 phút)
Đo thể tích tinh dầu thu đƣợc
1h 2h 3h 4h 5h
Thời gian ngâm NaCl thích hợp (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Ngâm (X3)
Lấy 100g nguyên liệu cho vào máy xay điện, thêm vào đó một lƣợng nƣớc cất và NaCl với tỷ lệ nƣớc/nguyên liệu và nồng độ NaCl thích hợp đã chọn. Xay trong 2 phút. Chuyển toàn bộ nguyên liệu đã xay vào bình cầu của hệ thống chƣng cất. Thay đổi thời gian ngâm nguyên liệu lần lƣợt là: 1; 2; 3; 4; 5 (giờ). Sau đó, chƣng cất hỗn hợp trong 90 phút dƣới áp suất khí quyển. Đọc thể tích tinh dầu tách ra trên ống ngƣng tụ và so sánh. Từ đó, chọn thời gian ngâm muối thích hợp.
2.2.4.4. Ảnh hưởng của thời gian chưng cất
Thời gian chƣng cất là một thông số ảnh hƣởng rất lớn đến hiệu suất cũng nhƣ chất lƣợng của tinh dầu thu đƣợc. Nếu thời gian chƣng cất quá ngắn, hiệu suất