Hình 3.3 Ảnh hƣởng của kích thƣớc nguyên liệu đến hàm lƣợng dầu thu nhận
1.3. Nghiên cứu trong và ngoài nƣớc
Nghiên cứu trong nƣớc
Tống Thị Ngọc Ánh và Nguyễn Văn Kiên (2011) khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình chƣng cất tinh dầu gừng nhƣ thời gian lƣu trữ (để héo) và thời gian chƣng cất. Bên cạnh đó, ảnh hƣởng của phƣơng pháp chƣng cất đến giá trị cảm quan và các thơng số hóa-lý của tinh dầu gừng cũng đƣợc tiến hành đánh giá. Chất lƣợng tinh dầu và hàm lƣợng các cấu phần có trong tinh dầu gừng thì phụ thuộc vào phƣơng pháp chƣng cất. Hồ Thị Nguyệt Linh và Lê Văn Mƣời (2015) đã nghiên cứu và công bố “Khảo sát thành phần hóa học của tinh dầu trong củ gừng (Zingiber officinale Roscoe) trồng tại thành phố Bạc Liêu. Tinh dầu gừng đƣợc trích ly bằng phƣơng pháp lôi cuốn hơi nƣớc cổ điển và thành phần hóa học đƣợc phân tích bằng phƣơng pháp GC – MS. Các hợp chất chính có trong tinh dầu gừng gồm β-Tumerone, α-Citral, Trans-Geraniol, Cis-Citral và β- Fenchol.
Lê Thị Bích Hiền, Lê Minh Quý (2018) đã thực hiện chiết xuất, xác định thành phần hóa học, hoạt tính kháng khuẩn của tinh dầu Gừng ở Thừa Thiên Huế. Đối tƣợng và phƣơng pháp nghiên cứu: Đối tƣợng: Thân rễ cây Gừng. Phƣơng pháp nghiên cứu: phƣơng pháp cất kéo hơi nƣớc, phƣơng pháp sắc ký khí - khối phổ, phƣơng pháp khuếch
17 tán trong mơi trƣờng thạch.
Đỗ Đình Nhật, Huỳnh Việt Thắng (2019) ghiên cứu quá trình chiết xuất tinh dầu gừng bằng phƣơng pháp chƣng cất nƣớc ở quy mơ phịng phí nghiệm quy mô pilot. Các yếu tố ảnh hƣởng đến hàm lƣợng tinh dầu của qui trình chƣng cất tinh dầu gừng đã đƣợc nghiên cứu nhằm nâng cao hiệu suất sản xuất và ứng dụng ở qui mô công nghiệp. Kết quả của nghiên cứu cho thấy hiệu suất thu hồi tinh dầu cao nhất là 0,4% (tính theo vật liệu tƣơi) khi nguyên liệu đƣợc chƣng cất sau khi lƣu trữ ở nhiệt độ phòng trong 4 ngày đƣợc xử lí bằng ép đùn thời gian chƣng cất là 150 phút tính từ giọt đầu tiên, tỉ lệ nguyên liệu nƣớc là 1:2 (kg/l), nhiệt độ chƣng cất là 130oC. Các phân tích định lƣợng và định tính của các loại tinh dầu đƣợc thực hiện bởi kĩ thuật GC-MS và phân tích cảm quan.
Nghiên cứu ngồi nƣớc
Mun Yhung Jun, Min Kyoung Lee (2018) đã khảo sát nhiệt độ và thời gian lên sự chuyển đổi do nhiệt gây ra của gingerols thành shogaols trong gừng. Khi nhiệt độ tăng lên, sự chuyển đổi gingerols thành shogaols nhanh hơn đƣợc quan sát thấy. Tuy nhiên, hiệu quả của quá trình chuyển đổi do nhiệt gây ra khác nhau rất nhiều với các loại nhiệt. Xử lý nhiệt ẩm tạo ra số lƣợng shogaols cao hơn đáng kể so với xử lý nhiệt khô.
Bayala B., et al. (2014) nghiên cứu tinh dầu thân rễ loài Z. officinale Rosc Tác dụng chống oxy hóa đƣợc đánh giá trên mơ hình thu dọn gốc tự do DPPH.
Ahmed Hassan El-Ghorab et. (2002), nghiên cứu này đƣợc thiết kế để đánh giá thành phần hóa học và hoạt động chống oxy hóa của gừng (Zingiber officinale) và thì là (Cumin cyminum). Năng suất cao nhất đối với dầu dễ bay hơi đã thu đƣợc theo mẫu thì là là 2,52 (0,11%) trong khi gừng tƣơi cho năng suất thấp nhất 0,31 (0,08%). Phƣơng pháp DPPH cho thấy hoạt tính chống oxy hóa cao nhất đối với tinh dầu thì là (85,44) (0,50%), tiếp theo là tinh dầu gừng khô (83,87 (0,50%)) và tinh dầu gừng tƣơi (83,03) (0,54%). Kết quả của chúng tơi cho thấy rằng cả gừng và thì là có thể đƣợc sử dụng nhƣ những nguồn tiềm năng của chất chống oxy hóa tự nhiên trong thực phẩm.
18
CHƢƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Vật liệu
2.1.1. Thời gi n và địa điểm
Thời gian thực hiện đề tài từ 06/06/2022 đến 06/08/2022
Địa điểm: Trung tâm thí nghiệm thực hành trƣờng Đại học Công nghiệp Thực Phẩm thành phố Hồ Chí Minh.
Địa chỉ: 93 Tân Kỳ Tân Quý, phƣờng Tây Thạnh, quận Tân Phú, thành phố Hồ Chí Minh.
2.1.2. Đối tƣợng thí nghiệm
Đối tƣợng nghiên cứu là thân (rễ) củ gừng tƣơi không bị hƣ, dập, trầy vỏ, củ to đƣợc mua tại siêu thị Coopmart và có xuất xứ từ Đà Lạt – Lâm Đồng.
Hóa chất- dụng cụ- thiết bị A. HĨA CHẤT
STT TÊN HÓA CHẤT QUY CÁCH SL/ĐVT
1 Methanol Lỏng 500 mL
2 DPPH Rắn 0,008 g
B. DỤNG CỤ
STT TÊN DỤNG CỤ QUY CÁCH SL/ĐVT
1 Bao PE/ giấy nhôm 2/2 cuộn
2 Bông thấm nƣớc 1
19 4 MicroPipet 100 µl 1 5 MicroPipet 1000 µl 1 6 Cốc thủy tinh 50 ml 3 7 Cốc thủy tinh 100 ml 3 8 Cốc thủy tinh 250 ml 2 9 Cốc thủy tinh 500 ml 2 10 Cốc thủy tinh 1000 ml 2
11 Bình tam giác (có nút mài) 250 ml 6
12 Ống đong 500/ 100 ml 1/1
13 Chai thủy tinh 100 ml 10
14 Đũa thủy tinh 1
15 Ống nghiệm 20
16 Phễu thủy tinh 3
17 Bình tia 1
18 Hộp đầu típ 100 µl 1
19 Hộp đầu típ 1000 µl 1
C. THIẾT BỊ
20
1 Cân phân tích 4 số lẻ 1 cái
2 Cân kỹ thuật 2 số lẻ 1 cái
3 Máy đo quang phổ Vùng UV-VIS 1 cái
4 Bếp cầu 1 cái
5 Máy xay sinh tố 1 cái
6 Bộ chƣng cất lôi cuốn hơi nƣớc 1 bộ
21
22
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
Ngun 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 khô 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 khơng 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 mơ 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 thoát.
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