Hình 3.3 Ảnh hƣởng của kích thƣớc nguyên liệu đến hàm lƣợng dầu thu nhận
2.3. Thiết kế thí nghiệm
2.3.1. Thí nghiệm 1: Khảo sát ản ƣởng của loại gừng tƣơi và k đến hàm lƣợng tinh dầu thu nhận
Mẫu thân rễ gừng đƣợc chuẩn bị thành 2 loại (tƣơi và khô).
Mẫu tƣơi: thân rễ gừng rửa sạch, để ráo, sau đó đem đi cắt nhỏ và tiến hành xay nhuyễn.
Mẫu khô: thân rễ gừng rửa sạch, để ráo, lấy 540 g gừng tƣơi cắt lát mỏng sau đó đem đi sấy ở nhiệt độ là 50o
C, trong 12 giờ thu đƣợc 52 g gừng khơ có độ ẩm là 8,97% (w/w). Cân 200g mẫu gừng tƣơi và cân tƣơng ứng 20 g gừng khô, mỗi mẫu bổ sung 300 mL nƣớc cất, tiến hành chƣng cất tinh dầu bằng hệ thống chƣng cất lôi cuốn hơi nƣớc trong 50 phút, thời gian tính từ lúc có giọt dầu đầu tiền xuất hiện. Sau đó, đo hàm lƣợng tinh dầu thu nhận đƣợc ở mỗi mẫu. Từ phần trăm tinh dầu của mỗi mẫu chọn ra mẫu thích hợp để tiến hành thí nghiệm tiếp theo.
Chỉ tiêu theo dõi: hàm lƣợng tinh dầu (%) và thí nghiệm đƣợc lặp lại 3 lần.
2.3.2. Thí nghiệm 2: Khảo sát ản ƣởng của các thành phần khác nhau trên thân rễ (củ) gừng đến àm lƣợng tinh dầu thu nhận
Chọn loại thân rễ gừng thích hợp ở thí nghiệm 1 và chuẩn bị thành 3 dạng mẫu khác nhau:
Mẫu 1: vỏ của thân rễ gừng
Mẫu 2: thân rễ gừng không vỏ
Mẫu 3: thân rễ gừng có cả vỏ
Các mẫu này đƣợc xay nhuyễn trong 5 phút. Sau đó cân 200 g mỗi loại mẫu và cho vào 300 mL nƣớc cất, tiến hành chƣng cất tinh dầu bằng hệ thống chƣng cất lôi cuốn hơi nƣớc trong 50 phút. Từ đó lựa chọn đƣợc loại mẫu cho hàm lƣợng tinh dầu tốt hơn để tiến hành các thí nghiệm tiếp theo.
23
2.3.3. Thí nghiệm 3: Khảo sát ản ƣởng củ kíc t ƣớc nguyên liệu đến hàm lƣợng tinh dầu thu nhận
Chọn mẫu thân rễ gừng có hàm lƣợng tinh dầu thu nhận cao nhất từ thí nghiệm 2 để tiến hành thí nghiệm 3.
Mẫu đƣợc chuẩn bị thành 3 kích thƣớc khác nhau:
Loại 1: mẫu đƣợc cắt lát mỏng
Loại 2: mẫu đƣợc cắt sợi
Loại 3: mẫu đƣợc xay nhuyễn trong 5 phút
Cân 200 g mỗi loại mẫu và cho vào 300 mL nƣớc cất, tiến hành chƣng cất tinh dầu bằng hệ thống chƣng cất lôi cuốn hơi nƣớc trong 50 phút. Từ đó lựa chọn đƣợc loại mẫu cho hàm lƣợng tinh dầu tốt hơn để tiến hành các thí nghiệm tiếp theo.
Chỉ tiêu theo dõi: hàm lƣợng tinh dầu (%) và thí nghiệm đƣợc lặp lại 3 lần.
2.3.4. Thí nghiệm 4: Khảo sát ản ƣởng của tỷ lệ nguyên liệu và dung môi đến àm lƣợng tinh dầu thu nhận
Chọn mẫu thân rễ gừng có hàm lƣợng tinh dầu thu nhận cao nhất từ thí nghiệm 3 để tiến hành thí nghiệm 4.
Cân 200 g mẫu và bổ sung nƣớc cất theo các tỷ lệ lần lƣợt là 1:1, 1:1,5, 1:2, tiến hành chƣng cất tinh dầu bằng hệ thống chƣng cất lơi cuốn hơi nƣớc trong 50 phút. Từ đó lựa chọn đƣợc tỷ lệ nguyên liệu và nƣớc cho hàm lƣợng tinh dầu thích hợp để tiến hành thí nghiệm tiếp theo.
Chỉ tiêu theo dõi: hàm lƣợng tinh dầu (%) và thí nghiệm đƣợc lặp lại 3 lần.
2.3.5. Thí nghiệm 5: Khảo sát ản ƣởng của thời gian chiết đến àm lƣợng tinh dầu thu nhận
Chon mẫu thân rễ gừng có hàm lƣợng tinh dầu thu nhận cao nhất từ những thí nghiệm trên để tiến hành thí nghiệm 5.
24 Cân 200 g mẫu và bổ sung nƣớc cất theo tỷ lệ thích hợp từ thí nghiệm 4, tiến hành chƣng cất tinh dầu bằng hệ thống chƣng cất lôi cuốn hơi nƣớc trong các khoảng thời gian khác nhau 30, 50, 70 phút. Từ đó lựa chọn thời gian chiết thích hợp để tiến hành thí nghiệm tiếp theo.
Chỉ tiêu theo dõi: hàm lƣợng tinh dầu (%) và thí nghiệm đƣợc lặp lại 3 lần.
2.4. P ƣơng p áp xác định
2.4.1. Xác địn àm lƣợng tinh dầu
Theo (DĐVN IV) hàm lƣợng dầu đƣợc tính theo cơng thức:
2.4.2. Xác định hoạt tính chống oxy hóa
Nguyên tắc: 2, 2 – Diphenyl – 1 – picrylhydrazyl (DPPH) là một gốc tự do có tính phân cực tạo ra dung dịch màu tím trong methanol. Khi có sự hiện diện của một chất chống oxy hóa, gốc tự do bị giảm và màu sắc nhạt dần (từ màu tím chuyển sang màu vàng), gây ra sự giảm độ hấp thụ. Sự mất màu phụ thuộc vào số lƣợng electron đƣợc DPPH sử dụng. Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng việc khử DPPH bằng các chất chống oxy hóa khác nhau phụ thuộc vào số lƣợng nhóm hydroxyl có sẵn trên phân tử chất chống oxy hóa (Brand-Williams et al., 1995).
Sau khi thực hiện các thí nghiệm trên, sẽ tiến hành chƣng cất ở các điều kiện tốt nhất để thu tinh dầu. Sau đó, tinh dầu sẽ đƣợc đánh giá hoạt tính kháng oxy hóa.
Cách thực hiện: Hút 0,5 ml dầu gừng với 9 ml methanol 99,9% cho vào ống nghiệm 1, sau đó hút 1 mldịch từ ống nghiệm 1 với 3 ml DPPH định mức lên 10 ml bằng methanol, để yên 30 phút trong tối sau đó đem đi đo OD ở bƣớc sóng 517 nm. % khử gốc tự do của mẫu đƣợc tính theo cơng thức:
( )
25 I (%): % khử gốc tự do của mẫu ở bƣớc sóng 517 nm.
Ao: Độ hấp thụ của DPPH (mẫu DPPH đƣợc pha ở nồng độ 40 µg/mL bằng methanol).
A1: Độ hấp thụ của mẫu khảo sát. Mẫu trắng là dung dịch methanol.
26
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Khảo sát ản ƣởng của mẫu củ gừng tƣơi và mẫu củ gừng k đến hàm lƣợng tinh dầu thu nhận
Cân 200g mẫu gừng tƣơi và cân tƣơng ứng 20 g gừng khô, mỗi mẫu bổ sung 300 mL nƣớc cất, tiến hành chƣng cất tinh dầu bằng hệ thống chƣng cất lôi cuốn hơi nƣớc trong 50 phút, thời gian tính từ lúc có giọt dầu đầu tiền xuất hiện. . Kết quả thiết kế thí nghiệm thể hiện Bảng 3.1.
Bảng 3. 1. Kết quả k ảo sát ản ƣởng củ loại gừng tƣơi và k đến àm lƣợng tin dầu t u n ận
STT Loại mẫu gừng (g) Hàm lƣợng tinh dầu (%)
1 Khô 0,013 0,002a
2 Tƣơi 0,146 0,053b
Ghi chú: a, b theo sau giá trị trung bình trong cùng một cột thể hiện sự khác biệt giữa các nghiệm thức với mức ý nghĩa P ≤ 0,05
27
Hình 3. 1. Ản ƣởng củ mẫu củ gừng tƣơi và mẫu củ gừng k đến àm lƣợng tin dầu t u n ận
Theo bảng số liệu, trong các mẫu khảo sát thì mẫu khơ cho ra hàm lƣợng tinh dầu ít nhất là 0,013% (v/w), mẫu tƣơi sẽ cho hàm lƣợng tinh dầu cao nhất là 0,146% (v/w) và cao gấp 11,2 lần so với mẫu khơ.
Qua thí nghiệm, nhận thấy rằng mẫu gừng tƣơi và mẫu gừng khơ có ảnh hƣởng đến hàm lƣợng tinh dầu thu nhận. Hàm lƣợng tinh dầu ở mẫu gừng khơ thu đƣợc ít hơn mẫu gừng tƣơi có thể đƣợc giải thích nhƣ sau: đối với mẫu gừng khơ phải thực hiện sấy mẫu thân rễ (củ) gừng ở nhiệt độ 50oC thời gian 12 giờ mà tinh dầu là hỗn hợp các chất hữu cơ dễ bay hơi ở nhiệt độ thấp, do đó có thể lƣợng tinh dầu trong mẫu gừng khơ đã bị thất thốt trong q trình xử lý mẫu dẫn đến hàm lƣợng tinh dầu thu nhận sau chứng cất ở mẫu khơ ít hơn mẫu tƣơi.
Vì vậy, mẫu gừng tƣơi sẽ đƣợc lựa chọn để thực hiện cho các thí nghiệm tiếp theo. a b 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 Khô Tƣơi H àm lƣợ ng dầu (% )
Mẫu gừng tƣơi và khô (g)
Biểu đồ t ể iện àm lƣợng dầu t u đƣợc từ loại gừng tƣơi và k đến àm lƣợng tin dầu t u n ận
28
3.2. Khảo sát àm lƣợng tinh dầu t u đƣợc từ các thành phần khác nhau của thân rễ (củ) gừng
Thân rễ gừng tƣơi đƣợc rửa sạch và chuẩn bị thành 3 dạng mẫu khác nhau là vỏ của thân rễ gừng, thân rễ gừng khơng vỏ, thân rễ gừng có cả vỏ. Sau đó đem xay nhuyễn và cân 200 g mỗi loại mẫu, cho vào 300 mL nƣớc cất, tiến hành chƣng cất trong 50 phút. Kết quả thí nghiệm đƣợc thể hiện qua bảng 3.2.
Bảng 3. 2. Kết quả k ảo sát àm lƣợng tin dầu t u đƣợc từ các t àn p ần k ác n u củ t ân rễ (củ) gừng
STT Thành phần nguyên liệu (g) Hàm lƣợng tinh dầu (%)
1 Vỏ 0,014 0,002a
2 Không vỏ 0,052 0,008b
3 Có vỏ 0,146 0,053b
Ghi chú: a, b theo sau giá trị trung bình trong cùng một cột thể hiện sự khác biệt giữa các nghiệm thức với mức ý nghĩa P ≤ 0,05
29
Hình 3. 2. Hàm lƣợng tin dầu t u đƣợc từ các t àn p ần k ác n u củ t ân rễ (củ) gừng
Theo bảng số liệu, trong các mẫu khảo sát thì mẫu của vỏ thân rễ (củ) gừng cho ra hàm lƣợng tinh dầu ít nhất là 0,014% (v/w), tiếp đến là thân rễ (củ) gừng không vỏ cho ra hàm lƣợng tinh dầu là 0,052% (v/w), hàm lƣợng tinh dầu trong thân rễ (củ) gừng có cả vỏ là 0,146% (v/w) cao gấp 10,4 lần so với vỏ thân rễ (củ) gừng và cũng cao gấp 2,8 lần so với thân rễ (củ) gừng không vỏ.
Qua thí nghiệm, nhận thấy rằng vỏ của thân rễ (củ) gừng cũng có ảnh hƣởng đến hàm lƣợng tinh dầu thu nhận.
Đối với mẫu vỏ: trong quá trình xử lý mẫu (vỏ) ra khỏi củ gừng tốn thời gian thao tác chậm ảnh hƣởng đến biểu bì vỏ và nhu mô vỏ dẫn đến trong mẫu vỏ có hàm lƣợng tinh dầu nhƣng rất ít.
Đối với mẫu chỉ có thịt củ gừng: q trình tách vỏ và xay nhuyễn thực hiện trọng thời gian dài làm phá vỡ tế bào tiết chứa tinh dầu nằm trong mô mềm vỏ và tủy dẫn đến tinh dầu thất thốt.
a b b 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 Vỏ Khơng vỏ Có vỏ Hàm lƣ ợng ti nh dầ u (% )
Thành phần khác nhau của thân rễ (củ) gừng (g)
Biểu đồ t ể iện àm lƣợng tin dầu t u đƣợc từ các t àn p ần k ác n u củ t ân rễ (củ) gừng
30 Đối với mẫu có cả thịt và vỏ: quá trình xử lý thao tác nhanh hạn chế đƣợc quá trình bay hơi tinh dầu.
Do đó, thân rễ (củ) gừng có cả vỏ sẽ đƣợc lựa chọn để thực hiện cho các thí nghiệm tiếp theo.
3.3. Khảo sát ản ƣởng củ kíc t ƣớc nguyên liệu đến àm lƣợng tinh dầu thu nhận
Mẫu đƣợc chuẩn bị thành 3 kích thƣớc khác nhau: mẫu đƣợc cắt lát mỏng, mẫu đƣợc cắt sợi, mẫu đƣợc xay nhuyễn. Sau đó cân 200 g mỗi loại mẫu và cho vào 300 mL nƣớc cất, tiến hành chƣng cất trong 50 phút. Kết quả thí nghiệm đƣợc thể hiện qua bảng 3.3.
Bảng 3. 3. Kết quả k ảo sát ản ƣởng củ kíc t ƣớc nguyên liệu đến àm lƣợng tin dầu t u n ận
STT Kíc t ƣớc nguyên liệu (g) Hàm lƣợng tinh dầu (%)
1 Cắt lát 0,022 0,004a
2 Cắt sợi 0,03 0,004a
3 Xay nhuyễn 0,146 0,053b
Ghi chú: a, b theo sau giá trị trung bình trong cùng một cột thể hiện sự khác biệt giữa các nghiệm thức với mức ý nghĩa P ≤ 0,05
31
Hình 3. 3. Ản ƣởng củ kíc t ƣớc nguyên liệu đến àm lƣợng dầu t u n ận
Theo bảng số liệu, trong các mẫu khảo sát thì mẫu cắt lát cho ra hàm lƣợng tinh dầu ít nhất là 0,022%, tiếp đến là cắt sợi ra hàm lƣợng tinh dầu là 0,03%, hàm lƣợng tinh dầu trong mẫu xay nhuyễn là 0,146 % cao gấp 6,6 lần so với mẫu cắt lát và cũng cao gấp 4,9 lần so với cắt sợi.
Qua thí nghiệm, nhận thấy rằng kích thƣớc của gừng có ảnh hƣởng đến hàm lƣợng tinh dầu thu nhận. Kích thƣớc càng nhỏ thì bề mặt tiếp xúc giữa nguyên liệu và dung môi càng nhiều, càng ra nhiều dầu có bên trong gừng. Do đó, kích thƣớc xay nhuyễn sẽ đƣợc lựa chọn để thực hiện cho các thí nghiệm tiếp theo, trích ly tinh dầu bằng phƣơng pháp chƣng cất hơi nƣớc với nguyên liệu xay nhuyễn cho hàm lƣợng tinh dầu cao hơn rất nhiều so với nguyên liệu cắt lát và cắt sợi. Khi xay, các tế bào chƣá tinh dầu bị vỡ, nƣớc dễ thẩm thấu vào các tế bào tiết chứa tinh dầu, tinh dầu dễ thoát ra mơi trƣờng ngồi và hơi nƣớc có nhiệm vụ lơi cuốn tinh dầu tự do ra bình hứng. Từ đó cho thấy việc xay nhuyễn nguyên liệu sẽ cho hàm lƣợng tinh dầu cao hơn nhiều so với khi cắt lắt và cắt sợi. Ngoài ra việc xay nhuyễn nguyên liệu tiết kiệm thời gian và công sức hơn rất nhiều so với việc cắt lát và cắt sợi.
a a b 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25
Cắt lát Cắt sợi Xay nhuyễn
H àm lƣợ ng dầu (% ) Kích thƣớc nguyên liệu (g)
Biểu đồ t ể iện ản ƣởng củ kíc t ƣớc nguyên liệu đến àm lƣợng tin dầu t u n ận
32 Kết quả này tƣơng đồng với tác giả Đỗ Đình Nhật, Huỳnh Việt Thắng (2019) đều là mẫu ép đùn (xay nhuyễn) hàm hàm lƣợng tinh dầu cao nhất (0,38%).
3.4. Khảo sát ản ƣởng của tỷ lệ nguyên liệu và dung m i đến àm lƣợng tinh dầu thu nhận
Cân 200 g mẫu và bổ sung nƣớc cất theo các tỷ lệ lần lƣợt là 1:1, 1:1,5, 1:2 (w/v), tiến hành chƣng cất trong 50 phút. Kết quả thí nghiệm đƣợc thể hiện qua bảng 3.4.
Bảng 3. 4. Kết quả k ảo sát ản ƣởng củ tỷ lệ nguyên liệu và dung m i đến àm lƣợng tin dầu t u n ận
STT Tỷ lệ nguyên liệu và dung môi (w/v ) Hàm lƣợng tinh dầu (%)
1 1:1 0,092 0,003b
2 1:1,5 0,146 0,053b
3 1:2 0,03 0,004a
Ghi chú: a, b theo sau giá trị trung bình trong cùng một cột thể hiện sự khác biệt giữa các nghiệm thức với mức ý nghĩa P ≤ 0,05.
33
Hình 3. 4. Ản ƣởng củ tỷ lệ nguyên liệu và dung m i đến àm lƣợng tin dầu t u n ận
Theo bảng số liệu, trong các tỷ lệ khảo sát thì tỷ lệ 1:2 cho ra hàm lƣợng tinh dầu ít nhất là 0,03%, tiếp đến là tỷ lệ 1:1 ra hàm lƣợng dầu là 0,092%, hàm lƣợng dầu trong tỷ lệ 1:1,5 là 0,146% cao gấp 4,9 lần so với tỷ lệ 1:2 và cũng cao gấp 1,6 lần so với 1:1.
Qua thí nghiệm, nhận thấy rằng tỷ lệ nguyên liệu và dung mơi có ảnh hƣởng đến hàm lƣợng dầu thu nhận. Hàm lƣợng dầu có xu hƣớng tăng theo lƣợng dung môi. Nhƣng ở tỷ lệ 1:2 hàm lƣợng dầu giảm là do bộ chƣng cất không phù hợp, tuy bình cầu chứa đủ nguyên liệu và dung mơi nhƣng khi đun sơi thì lƣợng nƣớc dƣới bình cầu bị trào qua ống sinh hàn không kịp tạo hơi nƣớc để lơi cuốn tinh dầu vào bình hứng. Trong chƣng cất lơi cuốn hơi nƣớc khi đun nóng hỗn hợp nƣớc và mẫu gừng nƣớc thấm vào các mơ có chứa tinh dầu, đến một lúc nào đó năng lƣợng đủ lớn sẽ phá vỡ các mô tinh dầu và tinh dầu đƣợc lôi kéo bằng hơi nƣớc. Ảnh hƣởng của tỷ lệ nguyên liệu và dung môi đƣợc thể hiện ở Hình 3.4. Nếu lƣợng nƣớc q ít nó không đủ để thấm và lôi kéo tinh dầu. Nếu lƣợng nƣớc quá nhiều dẫn đến q trình hịa tan nhũ hóa tinh dầu và chi phí năng lƣợng tiêu tốn
b b a 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 1:1 1:1,5 1:2 H àm lƣợ ng dầu (% )
Tỷ lệ nguyên liệu và dung môi (w/v)
Biểu đồ t ể iện ản ƣởng củ tỷ lệ nguyên liệu và dung m i đến àm lƣợng tin dầu t u n ận
34 lớn. Kết quả của thí nghiệm đƣợc thể hiện ở Hình 3.4, cho thấy mối quan hệ tỷ lệ nguyên liệu và dung môi và hiệu suất của tinh dầu gừng thu đƣợc trong các khảo sát là khác nhau. Do đó, một tỉ lệ phù hợp giữa nguyên liệu và dung mơi là điều cần thiết. Vì vậy, tỷ lệ nguyên liệu và nƣớc là 1:1,5 sẽ đƣợc chọn để thực hiện cho các thí nghiệm tiếp theo.
Kết quả này gần tƣơng đồng với tác giả Đỗ Đình Nhật, Huỳnh Việt Thắng (2019) là tỷ lệ 1:2 cho hàm hàm lƣợng tinh dầu cao nhất (0,38%).
3.5. Khảo sát ản ƣởng của thời gi n c ƣng cất đến àm lƣợng tinh dầu thu nhận
Cân 200 g mẫu và bổ sung nƣớc cất theo các tỷ lệ 1:1,5 (w/v), tiến hành chƣng cất tinh dầu trong các khoảng thời gian khác nhau 30, 50, 70 phút. Kết quả thí nghiệm đƣợc thể hiện qua bảng 3.5.
Bảng 3. 5. Kết quả k ảo sát ản ƣởng củ t ời gi n c ƣng cất đến àm tin dầu