Tinh dầu hoa cúc đƣợc tách chiết bằng phƣơng pháp chƣng cất lôi cuốn hơi nƣớc theo Dƣợc Điển Việt Nam IV (2009). Sử dụng thiết bị chƣng cất KOL 2, mẫu nguyên liệu/nƣớc đƣợc gia nhiệt cho đến khi hỗn hợp sôi, hơi nƣớc tạo thành sẽ lôi cuốn tinh dầu đi lên. Hỗn hợp hơi lỏng tiếp tục vào hệ thống làm nguội và ngƣng tụ. Thu hồi
Cánh Hoa cúc Xử lý sơ bộ Chƣng cất lôi cuốn hơi nƣớc Nƣớc muối NaCl Hỗn hợp tinh dầu và nƣớc Tách nƣớc và làm khan Na2SO4 Tinh dầu Khảo sát độ giảm khối
lƣợng nguyên liệu
Khảo sát thời gian xay và tỷ lệ
dung môi:nguyên liệu Khảo sát thời gian
chƣng cất
Khảo sát nồng độ muối NaCl
25
tinh dầu bằng phƣơng pháp bổ sung muối khan Na2SO4 với hàm lƣợng 5% khối lƣợng/thể tích tinh dầu.
Quá trình tách chiết tinh dầu hoa cúc đƣợc mô tả ở Hình 2.2. Mỗi thí nghiệm trong nghiên cứu sử dụng 200 g hoa cúc tƣơi, dùng dung dịch NaCl làm dung mơi, thí nghiệm đƣợc tiến hành với hai lần lặp lại [47]
2.2.2.1 Khảo sát ảnh hưởng độ giảm khối lượng nguyên liệu đến quá trình chưng cất tinh dầu
a) Mục đích
Khảo sát ảnh hƣởng độ giảm khối lƣợng nguyện liệu đến quá trình chƣng cất tinh dầu nhằm lựa chọn đƣợc thời gian xay tối ƣu cho hiệu suất trích ly tinh dầu cao nhất
b) Bố trí thí nghiệm
Thí nghiệm này, sẽ đƣợc giữ cố định các thông số thời gian chƣng cất, nồng độ NaCl, thời gian xay, tỷ lệ nguyên liệu/dung môi và thay đổi thời gian sấy lần lƣợt là 60, 120, 180, 240 phút.
Bảng 2.1 Bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng độ giảm khối lƣợng nguyên liệu đến quá trình chƣng cất tinh dầu
TT Thí nghiệm Thời gian (phút) Nồng độ NaCl (%) Tỷ lệ nguyên liệu/dung môi Thời gian xay (giây)
Thời gian sấy (phút) 1 TN1-1 180 10 1:3 60 0 2 TN1-2 180 10 1:3 60 60 3 TN1-3 180 10 1:3 60 120 4 TN1-4 180 10 1:3 60 180 5 TN1-5 180 10 1:3 60 240
26
c) Thông số đánh giá
Đánh giá ảnh hƣởng của độ giảm khối lƣợng nguyên liệu đến hiệu suất của quá trình chƣng cất dựa vào lƣợng tinh dầu thu đƣợc.
2.2.2.2 Khảo sát ảnh hưởng thời gian xay đến quá trình chưng cất tinh dầu
a) Mục đích
Khảo sát ảnh hƣởng thời gian xay đến quá trình chƣng cất tinh dầu nhằm lựa chọn đƣợc thời gian xay tối ƣu cho hiệu suất trích ly tinh dầu cao nhất
b) Bố trí thí nghiệm
Thí nghiệm này sẽ cố định các thông số thời gian chƣng cất, nồng độ NaCl, tỷ lệ nguyên liệu/dung môi, thời gian sấy và thay đổi thời gian xay lần lƣợt là không xay, 60 giây, 90 giây
c) Thông số đánh giá
Đánh giá ảnh hƣởng của thời gian xay đến hiệu suất của quá trình chƣng cất dựa vào lƣợng tinh dầu thu đƣợc
2.2.2.3 Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ ngun liệu/dung mơi đến q trình chưng cất tinh dầu
a) Mục đích
Bảng 2.2 Bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng thời gian xay đến q trình chƣng cất tinh dầu STT Thí nghiệm Thời gian (phút) Nồng độ NaCl (%) Tỷ lệ nguyên liệu/dung môi Thời gian xay (giây) Thời gian sấy (phút) 1 TN2-1 180 10 1:3 Không xay 0 2 TN2-2 180 10 1:3 60 0 3 TN2-3 180 10 1:3 90 0
27
Khảo sát ảnh hƣởng tỷ lệ nguyên liệu/dung môi đến quá trình chƣng cất tinh dầu nhằm lựa chọn đƣợc tỷ lệ tối ƣu cho hiệu suất trích ly tinh dầu cao nhất
b) Bố trí thí nghiệm
Thí nghiệm này, sẽ đƣợc giữ cố định các thông số thời gian chƣng cất, nồng độ NaCl, thời gian xay, thời gian sấy và thay đổi tỷ lệ nguyên liệu/dung môi lần lƣợt là 1:2, 1:3
c) Thông số đánh giá
Đánh giá ảnh hƣởng của tỷ lệ nguyên liệu/dung mơi đến hiệu suất của q trình chƣng cất dựa vào lƣợng tinh dầu thu đƣợc
2.2.2.4 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ muối NaCl đến q trình chưng cất tinh dầu
a) Mục đích
Khảo sát ảnh hƣởng nồng độ muối NaCl đến quá trình chƣng cất tinh dầu nhằm lựa chọn đƣợc nồng độ tối ƣu cho hiệu suất trích ly tinh dầu cao nhất.
b) Bố trí thí nghiệm
Thí nghiệm này, sẽ đƣợc giữ cố định các thông số thời gian chƣng cất, tỷ lệ nguyên liệu/dung môi, thời gian xay, thời gian sấy và thay đổi nồng độ NaCl (%) lần lƣợt là 0, 5, 10, 15, 20.
Bảng 2.3 Bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng tỷ lệ ngun liệu/dung mơi đến q trình chƣng cất tinh dầu STT Thí nghiệm Thời gian (phút) Nồng độ NaCl (%) Tỷ lệ nguyên liệu/dung môi Thời gian xay (giây)
Thời gian sấy (phút)
1 TN3-1 180 10 1:2 60 0
28
c) Thông số đánh giá
Đánh giá ảnh hƣởng của nồng độ NaCl đến hiệu suất của quá trình chƣng cất dựa vào lƣợng tinh dầu thu đƣợc
2.2.2.5 Khảo sát thời gian chưng cất tinh dầu hoa cúc
a) Mục đích
Khảo sát thời gian chƣng cất tinh dầu nhằm lựa chọn đƣợc thời gian tối ƣu cho hiệu suất trích ly tinh dầu cao nhất
b) Bố trí thí nghiệm
Thí nghiệm này, sẽ đƣợc giữ cố định các thông số nồng độ NaCl, tỷ lệ nguyên liệu/dung môi, thời gian xay, thời gian sấy và thay đổi thời gian chƣng cất lần lƣợt là 60, 90, 120, 150, 180, 210, 240, 270, 300 phút.
Bảng 2.4 Bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng nồng độ muối NaCl đến quá trình chƣng cất tinh dầu STT Thí nghiệm Thời gian (phút) Nồng độ NaCl (%) Tỷ lệ nguyên liệu/dung môi
Thời gian xay (giây)
Thời gian sấy (phút) 1 TN4-1 180 0 1:3 60 0 2 TN4-2 180 5 1:3 60 0 3 TN4-3 180 10 1:3 60 0 4 TN4-4 180 15 1:3 60 0 5 TN4-5 180 20 1:3 60 0
29
c) Thông số đánh giá
Đánh giá ảnh hƣởng của thời gian chƣng cất đến hiệu suất của quá trình chƣng cất dựa vào lƣợng tinh dầu thu đƣợc
2.2.3 Xác định tính chất hóa lý và thành phần hóa học của tinh dầu hoa cúc
2.2.3.1 Mục đích
Mỗi loại tinh dầu đƣợc đặc trƣng bởi các chỉ số hóa lý nhƣ tỷ trọng (thƣờng so với nƣớc), chỉ số khúc xạ và góc quay cực. Thành phần hóa học của tinh dầu sẽ khác nhau khi đƣợc trồng ở những địa phƣơng khác nhau, điều kiện khí hậu, thổ nhƣỡng cũng nhƣ phƣơng pháp trích ly khác nhau thì thành phần hóa học và tỷ lệ trong tinh dầu sẽ khác nhau. Vì vậy, mẫu tinh dầu thu đƣợc từ điều kiện trích ly tối ƣu sẽ đƣợc xác định tính chất hóa lý và thành phần hóa học.
2.2.3.2 Bố trí thí nghiệm
a) Xác định tỷ trọng tinh dầu
Tỷ trọng tinh dầu đƣợc xác định tại phịng thí nghiệm Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh. Tỷ trọng của tinh dầu so với nƣớc đƣợc thực hiện bằng cách xác định tỷ
Bảng 2.5 Bố trí thí nghiệm khảo sát thời gian chƣng cất tinh dầu
STT Thí nghiệm Thời gian (phút) Nồng độ NaCl (%) Tỷ lệ nguyên liệu/dung môi Thời gian xay (giây) Thời gian sấy (phút) 1 TN5-1 60 10 1:3 60 0 2 TN5-2 90 10 1:3 60 0 3 TN5-3 120 10 1:3 60 0 4 TN5-4 150 10 1:3 60 0 5 TN5-5 180 10 1:3 60 0 6 TN5-6 210 10 1:3 60 0 7 TN5-7 240 10 1:3 60 0 8 TN5-8 270 10 1:3 60 0
30
số khối lƣợng của 1 mL nƣớc cất (m1) và 1 mL tinh dầu ở cùng nhiệt độ (m2) bằng micropipette và cân phân tích LS 220A.
b) Xác định chỉ số khúc xạ
Chỉ số khúc xạ của tinh dầu đƣợc xác định tại phịng thí nghiệm Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh bằng khúc xạ kế điện tử ABBE, AR2008. Chỉ số khúc xạ đƣợc thực hiện bằng cách nhỏ một giọt tinh dầu lên mặt kính của khúc xạ kế, điều chỉnh sao cho giọt tinh dầu nằm đúng vị trí ánh sang truyền tới, đọc chỉ số khúc xạ trên thiết bị. Chỉ số khúc xạ đƣợc đối chứng với nƣớc ở 25 C. Nếu chỉ số khúc xạ của nƣớc trong khoảng 1,3325 – 1,3330, khúc xạ kế có thể tin cậy.
c) Xác định thành phần hóa học
Thành phần hóa học của tinh dầu hoa cúc đƣợc xác định bằng phƣơng pháp sắc ký ghép khối phổ GC-MS tại Phịng thí nghiệm Trƣờng Đại học Khoa học Tự Nhiên TP. Hồ Chí Minh.
2.2.3.3 Thơng số đánh giá
a) Tính chất hóa lý
Tỷ trọng và chỉ số khúc xạ của tinh dầu hoa cúc. b) Thành phần hóa học
Thành phầ hóa học đƣợc xác định thông qua thời gian lƣu và khối phổ của tinh dầu hoa cúc.
Phƣơng pháp nghiên cứu 2.1
2.1.1 Xác định hiệu suất trích ly tinh dầu
Sau khi khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến q trình trích ly tinh dầu, hiệu suất tinh dầu đƣợc thực hiện ở điều kiện tối ƣu, thí nghiệm đƣợc thực hiện ba lần. Hiệu suất của quá trình chƣng cất tinh dầu đƣợc đánh giá thông qua đại lƣợng thành phần phần trăm thể tích tinh dầu thu đƣợc tính theo khối lƣợng nguyên liệu. Biểu thức tính:
31
Trong đó:
%H: phần trăm thể tích tinh dầu tính theo khối lƣợng nguyên liệu (mL tinh dầu/100 g nguyên liệu)
Vtd: thể tích tinh dầu thu đƣợc (mL) mnl: khối lƣợng nguyên liệu (g)
2.1.2 Xác định tính chất vật lý của tinh dầu hoa cúc (TCVN)
2.1.2.1 Chỉ số khúc xạ
Mục đích: Chỉ số khúc xạ của một chất so với khơng khí là tỷ lệ của sin góc tới và sin góc khúc xạ của chum tia sang truyền từ khơng khí vào chất đó. Chỉ số khúc xạ có giá trị định tính và phát hiện tạp chất. Vì vậy xác định chỉ số khúc xạ của tinh dầu hoa cúc có thể đánh giá sơ bộ độ tinh khiết của tinh dầu hoa cúc
Chỉ số khúc xạ đƣợc đối chứng với nƣớc ở 25 C. Nếu chỉ số khúc xạ của nƣớc trong khoảng 1,3325 – 1,3330, khúc xạ kế có thể tin cậy.
2.1.2.2 Tỷ trọng tinh dầu
Tỷ trọng của tinh dầu đƣợc xác định bằng tỷ số giữa khối lƣợng tinh dầu và khối lƣợng nƣớc cất cùng thể tích ở một nhiệt độ nhất định. Tỷ trọng của tinh dầu so với nƣớc giúp ta xác định đƣợc cách thu tinh dầu sau khi chƣng cất và chọn thiết bị phù hợp. Tỷ trọng của tinh dầu so với nƣớc đƣợc thực hiện bằng cách xác định khối lƣợng của 1 mL nƣớc cất (m1) và 1 mL tinh dầu ở cùng nhiệt độ (m2).
32
2.1.3 Phương pháp đánh giá cảm quan và thành phần hóa học
2.1.3.1 Màu sắc và độ trong suốt
Xác định màu sắc và độ trong suốt của tinh dầu bằng cách cho tinh dầu vào ống thủy tinh trong suốt, thỉnh thoảng lắc và quan sát rồi ghi nhận xét về tính chất, cƣờng độ của màu và và độ trong suốt (ví dụ: vàng nhạt, nâu sẫm,...). Nếu tinh dầu cịn vẫn đục và khơng trong suốt chứng tỏ cịn tạp chất và nƣớc.
2.1.3.2 Mùi và trạng thái
Mùi là một trong những biểu hiện bên ngoài quan trọng của tinh dầu. Mỗi loại tinh dầu có một mùi đặc trƣng. Dựa vào mùi có thể biết đƣợc tính chất và mục đích sử dụng của tinh dầu.
Để xác định mùi, nhỏ một giọt tinh dầu lên tờ giấy lọc rồi ngửi cách chỗ có tinh dầu 20- 30 mm; cứ 15 phút ngửi 1 lần trong một giờ. Ghi nhận xét về bản chất và cƣờng độ mùi (thơm dịu, nồng,...).
2.1.3.3 Thành phần hóa học của tinh dầu
Thành phần hóa học của tinh dầu hoa cúc đƣợc xác định bằng phƣơng pháp sắc ký ghép khối phổ GC-MS tại Phịng thí nghiệm Trƣờng Đại học Khoa học Tự Nhiên TP. Hồ Chí Minh.
Thơng số sắc ký khí cho phân tách mẫu: Nhiệt độ buồng tiêm 280 C
Tốc độ khí mang 1,0 mL/phút sử dụng khí He Chế độ tiêm: Split
Tỉ lệ chia dòng 50:1 Nhiệt độ đầu dò 150 C Thế ion 1900 EMV
33
Bảng 2.6 Chƣơng trình nhiệt
Tốc độ tăng nhiệt (C/phút) Nhiệt độ (C) Thời gian giữ nhiệt (phút)
0 50 5
34
CHƢƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
Khảo sát điều kiện trích ly tinh dầu bằng phƣơng pháp lơi cuốn hơi nƣớc 3.1
3.1.1 Khảo sát ảnh hưởng độ giảm khối lượng nguyên liệu
Điều kiện khảo sát:
Thời gian trích ly: 180 phút Nồng độ muối NaCl 10%
Tỷ lệ dung môi và nguyên liệu 1:3 Kích thƣớc nguyên liệu: xay 60 giây
Độ giảm khối lƣợng nguyên liệu có ảnh hƣởng rất lớn đến q trình bảo quản và vận chuyển nguyên liệu. Thơng qua khảo sát này ta có thể xây dựng quy trình bảo quản, vận chuyển nguyên liệu.
Thí nghiệm đƣợc tiến hành nhƣ sau: Lấy 200 g nguyên liệu tƣơi, sấy ở nhiệt độ 60C với những mốc thời gian khác nhau. Kết quả thu đƣợc ở Bảng 3.1
Bảng 3.1 Ảnh hƣởng thời gian sấy đến độ giảm khối lƣợng nguyên liệu
Thí nghiệm TN1-1 TN1-2 TN1-3 TN1-4 TN1-5
Thời gian 0 60 120 180 240
Độ giảm khối lƣợng (g) 0 26,15 68,05 105,21 132,15 Sau khi sấy các mẫu, nguyên liệu đƣợc chƣng cất ở cùng điều kiện. Kết quả thu đƣợc ở Phụ lục 1
Từ Hình 3.1, ta có thể thấy rằng lƣợng tinh dầu thu đƣợc giảm từ 0,050 đến 0,005 mL khi độ giảm khối lƣợng tăng dần từ 0 đến 132,15 g. Điều này có thể giải thích do một lƣợng tinh dầu sẽ thốt đi trong q trình sấy. Mặt khác sau khi sấy nguyên liệu sẽ trở nên dẻo vài dai hơn, hơi nƣớc rất khó lơi cuốn tinh dầu theo. Vì vậy để thu đƣợc lƣợng tinh dầu tối đa, ta nên chƣng cất ngay sau khi thu hoạch.
35