Tài liệu Ly trích tinh dầu từ lá cây ngò gai (eryngiumfoetidum) thuộc họ thực vật hoa tán (apiaceae)

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA SƢ PHẠM LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Đề tài: LY TRÍCH TINH DẦU TỪ LÁ CÂY NGÒ GAI (Eryngiumfoetidum) THUỘC HỌ THỰC VẬT HOA TÁN (Apiaceae) Giáo viên hƣớng dẫn: Sinh viên thực hiện: Th.S THÁI THỊ TUYẾT NHUNG NGUYỄN THỊ THUẬN MSSV: 2102204 Lớp: Sƣ phạm Hóa học K36 CầnThơ, 2014 GVHD: Ths. Thái Thị Tuyết Nhung SVTH: Nguyễn Thị Thuận MỤC LỤC LỜI CÁM ƠN ......................................................................................................................... I NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƢỚNG DẪN ......................................................................... II NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN 1 ........................................................................ III NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN 2 ........................................................................ IV TÓM TẮT NỘI DUNG ĐỀ TÀI ........................................................................................... V MỞ ĐẦU ............................................................................................................................... 1 CHƢƠNG I: TỔNG QUAN ................................................................................................... 2 I.1 GIỚI THIỆU VỀ HỌ HOA TÁN[6] .............................................................................................................. 2 I.1.1 Sơ lược về cây ngò Gai[2] .......................................................................................................................... 2 I.1.2. Thành phần hóa học có trong cây ngò gai ................................................................................................ 3 I.1.3 Công dụng................................................................................................................................................ 4 I.2 TINH DẦU[6]............................................................................................................................................... 5 I.2.1 Trạng thái tự nhiên ................................................................................................................................... 5 I.2.2 Phân bố ................................................................................................................................................... 5 I.2.3 Vai trò của tinh dầu đối với đời sống thực vật ........................................................................................... 6 I.2.4 Công dụng của tinh dầu ............................................................................................................................ 6 I.3 MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP LY TRÍCH TINH DẦU[6] ................................................................................... 7 I.3.1 Phương pháp cơ học ................................................................................................................................. 8 I.3.2 Phương pháp chưng cất hơi nước ............................................................................................................. 9 I.3.3 Chưng cất bằng nước............................................................................................................................. 11 I.3.4 Phương pháp tẩm trích .......................................................................................................................... 12 I.3.5 Phương pháp ly trích dưới sự hỗ trợ của vi sóng ..................................................................................... 12 CHƢƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT .................................................................................... 14 II.1 CÁC CHỈ SỐ VẬT LÍ .............................................................................................................................. 14 II.1.1 Tỉ trọng ................................................................................................................................................. 14 II.1.2 Góc quay cực ....................................................................................................................................... 14 II.1.3 Chỉ số khúc xạ ....................................................................................................................................... 14 II.2 CÁC CHỈ SỐ HÓA HỌC .......................................................................................................................... 14 II.2.1 Chỉ số acid ............................................................................................................................................ 14 II.2.2 Chỉ số savon hóa ................................................................................................................................... 15 II.2.3 Chỉ số este............................................................................................................................................. 15 CHƢƠNG III: THỰC NGHIỆM .......................................................................................... 16 III.1 THIẾT BỊ, DỤNG CỤ ............................................................................................................................. 16 III.2 HÓA CHẤT ........................................................................................................................................... 16 III.3 NGUYÊN LIỆU NGHIÊN CỨU ............................................................................................................. 16 III.4 PHƢƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM ......................................................................................................... 16 III.4.1 Thu và xử lí mẫu .................................................................................................................................. 16 III.4.2 Sơ đồ ly trích....................................................................................................................................... 17 III.4.3 Xác định bằng cảm quan ...................................................................................................................... 17 III.4.4 Xác định các chỉ số vật lí ...................................................................................................................... 18 GVHD: Ths. Thái Thị Tuyết Nhung SVTH: Nguyễn Thị Thuận III.4.5 Xác định các chỉ số hóa học ................................................................................................................ 21 III.4.6 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất ly trích tinh dầu .............................................................. 23 III.4.7 Xác định thành phần hoa học của tinh dầu ........................................................................................... 23 III.4.8. Kiểm định hoạt tính kháng vi sinh vật .................................................................................................. 24 CHƢƠNG IV. KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN ........................................................................ 25 IV.1 XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU HÓA LÝ CỦA TINH DẦU ......................................................................... 25 IV.1.1 Đánh giá cảm quan .............................................................................................................................. 25 IV.1.2 Các chỉ tiêu vật lý................................................................................................................................ 25 IV.1.3 Các chỉ tiêu Hóa lí ............................................................................................................................... 25 IV.2 KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH LY TRÍCH TINH DẦU ........................... 26 IV.2.1 Thời gian ............................................................................................................................................. 26 IV.2.2 Khảo sát yếu tố dung môi ..................................................................................................................... 27 IV.2.3 Khảo sát độ héo của nguyên liệu........................................................................................................... 28 IV.3 XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA TINH DẦU BẰNG PHƢƠNG PHÁP GC-MS ................... 28 PHÂN TÍCH SỐ LIỆU ........................................................................................................ 32 KẾT LUẬN ......................................................................................................................... 33 PHỤ LỤC ............................................................................................................................ 34 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................... 52 DANH SÁCH BẢNG Bảng III.1 Kết quả xác định tỷ trọng của tinh dầu ..................................................... 19 Bảng III.2 Góc quay cực ở 200C của tinh dầu ngò gai ................................................ 20 Bảng III.3 Chỉ số khúc xạ ở 200C của tinh dầu ngò gai .............................................. 20 Bảng III.4 Kết quả xác định chỉ số acid..................................................................... 21 Bảng III.5 Kết quả xác định chỉ số savon hóa ........................................................... 22 Bảng IV.2.1: Kết quả khảo sát thời gian ly trích tinh dầu ........................................... 26 Bảng IV.2.2 Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của dung môi ............................................. 27 Bảng IV.2.3 Kết quả khảo sát độ héo của nguyên liệu................................................ 28 Bảng IV.3.1 Kết quả phân tích MSM: 13111969 – NCT 01 ...................................... 29 Bảng IV.3.2 Công thức hóa học của các cấu tử có trong tinh dầu ngò gai .................. 29 Bảng IV.3.3 Kết quả kiểm định hoạt tính kháng vi sinh vật ....................................... 31 DANH SÁCH HÌNH Hình I.1 Minh họa cho họ Hoa tán (Daucus carota giống carota) ................................ 2 Hình I.2 Cây và lá ngò gai ........................................................................................... 3 Hình III.1 Sơ đồ ly trích ............................................................................................. 17 Hình IV.1 Tinh dầu ngò gai ....................................................................................... 25 Hình IV.1 Đồ thị thể hiện ảnh hƣởng của thời gian .................................................... 26 Hình IV.7 Đồ thị thể hiện ảnh hƣởng của thể tích dung môi ...................................... 27 Hình IV.3 Đồ thị thể hiện ảnh hƣởng của độ héo ....................................................... 28 Hình P.1. Nguyên liệu thô và Hình P.2. Nguyên liệu đƣợc cắt nhỏ ......................... 34 Hình P.3. Hệ thống chƣng cất và Hình P.4. Bình hút ẩm ............................................ 34 GVHD: Ths. Thái Thị Tuyết Nhung SVTH: Nguyễn Thị Thuận Hình P.5. Tinh dầu lá ngò gai trƣớc khi làm khan (trái) và sau khi làm khan (phải) ... 35 Hình P.6. Sản phẩm tinh dầu lá ngò gai ..................................................................... 35 Hình P.7. Ứng dụng của tinh dầu lá ngò gai:viên ngậm trị ho và nƣớc súc miệng diệt khuẩn ......................................................................................................................... 35 Hình P.8. Các chất và hàm lƣợng của nó trong mẫu tinh dầu ngò gai ......................... 36 Hình P.9. Phổ MS của mẫu tinh dầu sản phẩm ........................................................... 37 Hình P.10. Phổ MS của mẫu tinh dầu sản phẩm ......................................................... 38 Hình P.11. Phổ MS của mẫu tinh dầu sản phẩm ......................................................... 39 Hình P.12. Phổ MS của mẫu tinh dầu sản phẩm ......................................................... 40 Hình P.13. Phổ MS của mẫu tinh dầu sản phẩm ......................................................... 41 Hình P.14. Phổ MS của mẫu tinh dầu sản phẩm ......................................................... 42 Hình P.15. Phổ MS của mẫu tinh dầu sản phẩm ......................................................... 43 Hình P.16. Phổ MS của mẫu tinh dầu sản phẩm ......................................................... 44 Hình P.17. Phổ MS của mẫu tinh dầu sản phẩm ......................................................... 45 Hình P.18. Phổ MS của mẫu tinh dầu sản phẩm ......................................................... 46 Hình P.19. Phổ MS của mẫu tinh dầu sản phẩm ......................................................... 47 Hình P.20. Phổ MS của mẫu tinh dầu sản phẩm ......................................................... 48 Hình P.21. Phổ MS của mẫu tinh dầu sản phẩm ......................................................... 49 Hình P.22. Phổ MS của mẫu tinh dầu sản phẩm ......................................................... 50 Hình P.23. Kết quả thử nghiệm hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định của mẫu tinh dầu sản phẩm ............................................................................................................. 51 DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT GC-MS: Gas Chromatography-Mass Spectrometry IA: indice d’acid IS: indice de saponification IE: indice d’ester GVHD: Ths. Thái Thị Tuyết Nhung SVTH: Nguyễn Thị Thuận LỜI CÁM ƠN Để hoàn thành đƣợc đề tài, tôi đã nhận đƣợc sự giúp đỡ tận tình từ gia đình, thầy cô và bạn bè. Do đó, trang đầu tiên của luận văn này tôi xin gửi lời cám ơn chân thành nhất đến: Cô Thái Thị Tuyết Nhung – giáo viên hƣớng dẫn đã theo sát, tận tình chỉ bảo, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn. Thầy Nguyễn Văn Hùng đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện đề tài và đóng góp ý kiến giúp tôi chỉnh sửa đề tài hoàn chỉnh hơn. Thầy Ngô Quốc Luân đã đóng góp ý kiến và giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện đề tài. Thầy Nguyễn Điền Trung – cố vấn học tập, cùng tất cả quý thầy cô bộ môn Hóa đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành tốt luận văn này. Ngoài ra, tôi xin chân thành cám ơn đến tất cả các bạn sinh viên lớp Sƣ phạm Hóa K36 đã nhiệt tình giúp đỡ, động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. I GVHD: Ths. Thái Thị Tuyết Nhung SVTH: Nguyễn Thị Thuận NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƢỚNG DẪN --------------------------...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... II GVHD: Ths. Thái Thị Tuyết Nhung SVTH: Nguyễn Thị Thuận NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN 1 --------------------------...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... III GVHD: Ths. Thái Thị Tuyết Nhung SVTH: Nguyễn Thị Thuận NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN 2 --------------------------...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... IV GVHD: Ths. Thái Thị Tuyết Nhung SVTH: Nguyễn Thị Thuận TÓM TẮT NỘI DUNG ĐỀ TÀI Đề tài đƣợc thực hiện dựa trên những nội dung sau: - Ly trích tinh dầu bằng phƣơng pháp chƣng cất lôi cuốn hơi nƣớc - Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình chƣng cất tinh dầu ngò gai nhƣ: thời gian, thể tích dung môi, độ héo của nguyên liệu. - Khảo sát các chỉ số vật lí của tinh dầu (tỷ trọng, góc quay cực, chỉ số khúc xạ); các chỉ số hóa học (chỉ số acid, ester, savon hóa). - Dùng GC-MS để xác định thành phần hóa học có trong tinh dầu ngò gai. - Thử hoạt tính sinh học của tinh dầu ngò gai sản phẩm. V GVHD: Ths. Thái Thị Tuyết Nhung SVTH: Nguyễn Thị Thuận MỞ ĐẦU Hiện nay trên thế giới, con ngƣời ngày càng quan tâm đến các sản phẩm y học có nguồn gốc từ tinh dầu để do tính an toàn của nó khi sử dụng. Tinh dầu đƣợc sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhƣ: thực phẩm, mỹ phẩm, nông nghiệp. Do đó, các nghiên cứu về tinh dầu trong và ngoài nƣớc không ngừng tăng lên về số lƣợng và chất lƣợng. Ở Việt Nam, ngò gai là loại rau gia vị, rau ăn phổ biến, là nguồn thuốc quý, tinh dầu của chúng có nhiều ứng dụng trong công nghiệp hƣơng liệu, thực phẩm, dƣợc liệu... Nhƣng có rất ít các công trình nghiên cứu thành phần hóa học và tính chất của tinh dầu ngò gai. Do đó, tôi quyết định chọn đề tài “ Ly trích tinh dầu của cây ngò gai” làm khóa luận tốt nghiệp. Nhằm vận dụng những kiến thức và thao tác thí nghiệm đã học để ly trích, xác định thành phần hóa học và khảo sát các chỉ số hóa lý của tinh dầu ngò gai. CHƢƠNG I: TỔNG QUAN I.1 GIỚI THIỆU VỀ HỌ HOA TÁN[6] 1 GVHD: Ths. Thái Thị Tuyết Nhung SVTH: Nguyễn Thị Thuận Họ Hoa tán hay họ Cà rốt theo tiếng Latinh là Umbelliferae hay Apiaceae là một họ của các loài thực vật thƣờng có mùi thơm với các thân cây rỗng, bao gồm các cây nhƣ mùi tây, cà rốt, thì là, mùi tàu và các loài cây tƣơng tự khác. Họ Hoa tán là một họ lớn với khoảng 430-440 chi và trên 3.700 loài đã biết. Tên gọi ban đầu Umbelliferae có nguồn gốc từ sự nở hoa trong dạng “ tán “ kép. Các cây thuộc họ này có đời sống bán niên, hoặc nhất niên, chiều cao thay đổi từ vào cm đến vài m, hầu hết đƣợc dùng làm hƣơng liệu, sản xuất tinh dầu (monoterpen, sesquiterpen, hợp chất phenilpropen), dùng trong thực phẩm, hƣơng liệu, dƣợc phẩm… Hình I.1 Minh họa cho họ Hoa tán (Daucus carota giống carota) I.1.1 Sơ lƣợc về cây ngò Gai[2] Ngò gai hay mùi gai, mùi tàu hoặc ngò tây (phƣơng ngữ miền Nam) tên khoa học là Eryngium foetidum Linn, thuộc họ Hoa tán (Apiaceae). Cây này có nguồn gốc từ châu Mỹ. Tại Trung Hoa, rau có tên Thích nguyên tuy (Ci-yan-sui), Dƣơng nguyên tuy (Yang- yan - sui). Tại Thái Lan, rau tên là Pak chee farang ( cây ngò ngoại quốc). Tại Hoa Kỳ, rau có khá nhiều tên, từ tên gốc tại Trumg Mỹ nhƣ Culantro, Stinkweed đến tên tƣợng hình nhất là Saw leaf herb. Tại Pháp, ngò gai có tên Chardon estoile (star thistle) hay Chardon estoile fetide. Tại Mexico, rau có tên Culantro de burro, Culantro de coyote. Phân bố: Cây mọc hoang dã khắp nơi, nhiều ở vùng ẩm mát, vùng đồi núi. Còn đƣợc trồng phổ biến để làm cây gia vị. 2 GVHD: Ths. Thái Thị Tuyết Nhung SVTH: Nguyễn Thị Thuận Hình I.2 Cây và lá ngò gai Mô tả: Ngò Gai thuộc loại cây thân thảo mọc thẳng đứng, lƣỡng niên. Rễ hình thoi, thân có khía, cao 20-40 cm, toàn thân có mùi khá hăng. Lá mọc tại gốc, hình mũi mác thuôn dài, nhẵn, lớn cỡ 10-20 cm x2-3.5 cm. Lá không có cuống, mép khía với nhiều răng cƣa có gai. Lá trên thân, càng lên càng nhỏ dần, có nhiều răng cƣa hơn và gai sắc hơn. Hoa mọc thành từng cụm rẽ làm ba, rồi chia thành xim. Hoa không cuốn, cánh hoa màu trắng xanh. Trái nhỏ cỡ 2 mm, dẹt. Khi trƣởng thành, hạt rụng và phát tán. I.1.2. Thành phần hóa học có trong cây ngò gai * Thành phần dinh dƣỡng: 100 gam lá ngò gai chứa: + Calories: 31; + Chất đạm: 1,24 gam; + Chất béo: 0,20 gam; + Các khoáng chất: Ca: 49 mg, Mg: 17 mg, P: 50 mg, K: 414 mg; + Vitamin: B1: 0,010 mg, B2: 0,032 mg; B6: 0,047 mg, C: 120 mg. * Hoạt chất: Hoạt chất chính trong ngò gai là những tinh dầu dễ bay hơi (0,02 – 0,04%), trong đó có các pyranocoumadins, các monoterpenes glycosides loại cyclohexanol, các anđehit nhƣ 2,4,5 trimetyl benzanđehit, đecanal, furfural..Ngoài ra còn có -pinene, pcymene; các axit hữu cơ nhƣ axit benzoic, axit capric..;các flavonoids. Nhóm hoạt chất thứ nhì mới đƣợc nghiên cứu trong phần trích bằng hexan là nhóm terpenic chứa -cholesterol, brassicasterol, campe sterol, stigmasterol, clerosterol, -sito sterol,-5-aveasterol.. Trong rễ có các Saponins loại triterpene, các este của axit caffeic,… 3 GVHD: Ths. Thái Thị Tuyết Nhung SVTH: Nguyễn Thị Thuận I.1.3 Công dụng Trong thực phẩm: Lá ngò gai có mùi thơm dễ chịu nên đƣợc sử dụng nhƣ một loại rau mùi giúp làm tăng mùi vị của các món ăn nhƣ: phở, canh chua, sofrito (Mễ)… Trong y học: Theo Đông y, ngò gai có vị cay, hơi đắng, tính ấm, có khả năng trị đƣợc một số bệnh thông thƣờng nhƣ: trị hôi miệng, trị cảm mạo, cảm cúm, sổ mũi, sốt nhẹ do nhiễm lạnh, chƣớng khí thở mệt, long đờm, đau bụng, tiêu chảy, ngực bụng đầy trƣớng đau ngực, ho, đầy hơi ăn không tiêu, kích thích tiêu hóa, ăn mất ngon, trẻ em lên sởi, bệnh đái tháo đƣờng, hạ cholesterol trong máu, sƣng đau té ngã, đái dầm ở trẻ nhỏ, nổi mụn, đỏ ngứa ở mặt, rong kinh, trĩ, thoát giang, chống sƣng viêm cấp tính và kinh niên, viêm kết mạc, mụn bọc, mụn trứng cá, giảm đau nhức …Rễ ngò gai có khả năng trị các chứng sƣng bàng quang, sạn thận và sƣng đƣờng tiểu. Lá ngò gai có tác dụng chống sƣng viêm cấp tính và kinh niên. Trà ngò gai trị tiêu chảy, cúm, sốt, ói mửa, tiểu đƣờng, táo bón. Trong y học truyền thống, ngò gai trị phỏng, đau tay, các bệnh sốt, huyết áp cao, táo bón, lên cơn, suyễn, những bệnh đau dạ dày, trùng giun, biến chứng vô sinh, vết rắn cắn, tiêu chảy sốt rét, động kinh. Công dụng chi tiết của các chất có trong thành phần tinh dầu lá cây ngò gai: -Pinene : thuốc giãn phế quản rất sinh học đến 60% đƣợc phổi hấp thụ giúp cho quá trình chuyển hóa các chất diễn ra nhanh chóng. Những andehit có trong ngò gai nhƣ: Decanal, Dodecanal, 2- Dodecanal là những thành phần quan trọng có trong tinh dầu lá ngò gai và là lí do của việc ứng dụng trong kỹ nghệ dầu thơm nƣớc hoa và hƣơng vị. n-dodecanoic acid: trong các thí nghiệm vitro cho rằng nó có tác dụng trong việc điều trị mụn trứng cá, nhƣng chƣa có thí nghiệm lâm sàng nào thực hiện. 1-Undecanol: nó có mùi cam, quýt, hƣơng vị béo và đƣợc sử dụng trong nhƣ một hƣơng liệu trong thực phẩm. Những nghiên cứu mới về ngò gai: Rễ ngò gai có khả năng trị các chứng sưng bàng quang, sạn thận và sưng đường tiểu. Cách dùng: Rễ phơi khô, tán thành bột, làm thành trà; dùng 1 thìa cà phê bột rễ, trong 30-40 ml nƣớc, đun sôi, uống mỗi ngày 2-3 lần. Tác dụng này đƣợc xem là do những ester của caffeic acid nhƣ chlorogenic acid trong rễ. 4 GVHD: Ths. Thái Thị Tuyết Nhung SVTH: Nguyễn Thị Thuận Tác dụng chống sưng viêm cấp tính và kinh niên: Nghiên cứu trên chuột tại Khoa Dƣợc Đại học Universidad de Sevilla (Tây Ban Nha) ghi nhận khả năng chống sƣng của phần trích bằng hexane từ lá ngò gai(tai chuột bị gây sƣng phù bằng 12-0tetradecanoylphorbol acetate (TPA)). Tác dụng chống sƣng mạnh hơn stigmasterol và tƣơng đối hiệu nghiệm trên các chứng sƣng đỏ tại chỗ. I.2 TINH DẦU[6] I.2.1 Trạng thái tự nhiên Tinh dầu là một hỗn hợp nhiều hợp chất dễ bay hơi, có mùi đặc trƣng tùy thuộc vào nguồn gốc nguyên liệu cung cấp tinh dầu. Về mặt thực hành, tinh dầu có thể xem nhƣ một hỗn hợp thiên nhiên có mùi, phần lớn có nguồn gốc từ thực vật, chỉ có một số ít tinh dầu từ nguồn gốc động vật, thƣờng là thể lỏng ở nhiệt độ phòng, bay hơi hoàn toàn mà không bị phân hủy. I.2.2 Phân bố  Phân bố theo thực vật Tinh dầu đƣợc phân bố khá rộng, hiện diện trong gần 300 họ, trong đó có 87 họ có giá trị kinh tế. Sau đây là 3 họ có nhiều cây tinh dầu: + Họ cúc: (Asteraceae) bao gồm hơn 1.000 giống và 25.000 loài chủ yếu trong vùng bán khô cằn nhiệt đới, cận nhiệt đới,hầu hết trong vùng Địa Trung Hải, ôn đới.. + Họ Hoa môi: (Lamiaceae) có mặt khắp nơi trên thế giới, bao gồm khoảng 200 giống và từ 2.000 đến 5.000 loài. + Họ Hoa tán, Ngò: (Umbelliferae, Apiaceae) bao gồm khoảng hơn 300 giống và 3.000 loài, đƣợc phân bố khắp nơi, một số loài tập trung ở vùng ôn đới.  Phân bố theo bộ phận: Tất cả các bộ phận của cây, trên nguyên tắc, đều có thể chứa tinh dầu nhƣ: rễ, thân, cành, lá, hoa, trái, hạt.. + Lá: Khuynh diệp, bạc hà, tía tô, xả, tràm, hƣơng nhu, kinh giới… + Thân: trầm hƣơng, long não, quế… + Rễ: Gừng, nghệ, hành tỏi, xuyên khung, đƣơng quy…. + Quả: cam, chanh, bƣởi, hồi, sa nhân… 5 GVHD: Ths. Thái Thị Tuyết Nhung SVTH: Nguyễn Thị Thuận + Hoa: hoa hồng, hoa lan, hoa cúc, hoa nhài, hoa quế… Tinh dầu ở mỗi bộ phận trên cùng một cây có thể giống nhau hoặc khác nhau rất nhiều về thành phần hóa học và hàm lƣợng tinh dầu. Hàm lƣợng tinh dầu phụ thuộc vào giống, di truyền, đất đai, phân bón, thời tiết,ánh sáng, lƣợng mƣa, thời điểm thu hoạch… I.2.3 Vai trò của tinh dầu đối với đời sống thực vật Vấn đề về vai trò của tinh dầu trong đời sống của cây đã đƣợc đề cập tới trong rất nhiều công trình nghiên cứu. Theo quan niệm đƣợc trình bày trong các công trình khác nhau, vai trò của tinh dầu đƣợc quy tụ trong các nội dung sau đây (Ph. X. Tanaxienco, 1985): - Bảo vệ cây khỏi các tác động của sâu bệnh. - Che phủ các vết thƣơng ở cây gỗ. - Ngăn chặn các bệnh do nấm. - Biến đổi sức căng bề mặt của nƣớc trong cây, thúc đẩy sự vận chuyển nƣớc, tăng hiệu quả của các phản ứng enzym. Phân tích các giả thuyết về vai trò của tinh dầu trong đời sống thực vật, Coxtrisep X. P. (1937) cho rằng tinh dầu có thể đƣợc xếp vào 2 nhóm chức năng: - Nhóm các tinh dầu có chức năng sinh lý đƣợc cây sử dụng trong quá trình sinh trƣởng. - Nhóm các tinh dầu không có chức năng sinh lý, không đƣợc cây sử dụng, chúng đơn thuần chỉ là các chất tiết của cơ thể và đƣợc tích lũy trong các bể chứa tinh dầu. I.2.4 Công dụng của tinh dầu Tinh dầu hiện nay là nguồn nguyên liệu không thể thiếu trong nhiều lĩnh vực: Thực phẩm: Gia vị làm sẵn, thức ăn nhanh, nƣớc ngọt, đồ hộp,kem lạnh, bánh kẹo,nƣớc chấm… Dƣợc phẩm: Dùng làm thuốc chữa một số bệnh thông thƣờng, hƣơng vị liệu pháp, át mùi thuốc, … Mỹ phẩm: dầu thơm, kem dƣỡng da, chất khử mùi,dầu gội đầu, son… Tính chất đặc trƣng của tinh dầu: 6 GVHD: Ths. Thái Thị Tuyết Nhung SVTH: Nguyễn Thị Thuận Tinh dầu là hợp chất hữu cơ hòa tan lẫn nhau, có mùi đặc trƣng, ở nhiệt độ thƣờng hầu hết tinh dầu ở thể lỏng, có khối lƣợng riêng nhỏ hơn 1( trừ một số tinh dầu nhƣ quế, đinh hƣơng có khối lƣợng riêng lớn hơn 1). Qua các bằng chứng thực nghiệm, có thể thấy rằng, nhiều thành phần hóa học của tinh dầu, ví dụ một số acid có phân tử lƣợng thấp, rƣợu, các aldehid mạch vòng … là những nguyên liệu khởi đầu để tổng hợp hàng loạt các chất có hoạt tính sinh học. Trong thành phần của tinh dầu, có thể gặp hàng loạt các chất khởi nguyên nói trên: các acid hữu cơ thƣờng gặp gồm: acid acetic, acid valerianic, acid isovalerianic …, và các rƣợu tƣơng ứng với chúng; ngoài ra còn thƣờng gặp các aldehid, các ester, một số terpenoid nhƣ geraniol, linalool, pharnesol, nerolydol … Đó là những hợp chất liên quan tới nhiều kiểu cấu trúc hóa học khác nhau và tham gia vào các hệ thống đồng hóa khác nhau. Trong thành phần tinh dầu còn thƣờng thấy các hợp chất có nhân thơm nhƣ aneton, pheniletilnol, benzaldehid, vanilin, thậm chí cả các hợp chất có chứa nitơ và lƣu huỳnh Tinh dầu thƣờng không màu hay có màu vàng, một số có màu nâu sẫm (nhƣ tinh dầu quế), đa số có mùi dễ chịu, một số có mùi hắc khó chịu, thƣờng có vị cay,một số có vị ngọt… Tinh dầu dễ bị bay hơi, không tan trong nƣớc, tan trong dung môi hữu cơ. Tinh dầu dễ bị oxi hóa, thƣờng xảy ra khi trùng hợp hóa. Mỗi tinh dầu có các hằng số vật lý đặc trƣng nhƣ: tỷ trọng(d), góc quay cực(α), chỉ số khúc xạ, độ hòa tan, chiết suất, điểm đông…và các chỉ số hóa học nhƣ: chỉ số axit, chỉ số este, chỉ số iot, chỉ số savon hóa,…Qua các chỉ số đó ngƣời ta có thể đánh giá sơ bộ tinh dầu. I.3 MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP LY TRÍCH TINH DẦU[6] Ngƣời ta thƣờng có một số phƣơng pháp ly trích tinh dầu phổ biền nhƣ:  Phƣơng pháp cơ học  Phƣơng pháp tẩm trích  Phƣơng pháp hấp thu  Phƣơng pháp chƣng cất hơi nƣớc  Các phƣơng pháp mới trong việc ly trích tinh dầu: dung môi dioxit carbon, vi sóng. 7 GVHD: Ths. Thái Thị Tuyết Nhung SVTH: Nguyễn Thị Thuận Mỗi phƣơng pháp có những ƣu, nhƣợc điểm khác nhau, nhƣng dù có tiến hành theo bất cứ phƣơng pháp nào, quy trình sản xuất đều có những điểm chung sau đây:  Tinh dầu thu đƣợc phải có mùi thơm tự nhiên nhƣ nguyên liệu.  Quy trình khai thác phải phù hợp nguyên liệu.  Tinh dầu phải đƣợc lấy triệt để khỏi nguyên liệu, với chi phí thấp nhất. Nguyên tắc ly trích của tất cả các phƣơng pháp nói trên đều dựa vào những đặc tính của tinh dầu nhƣ:  Dễ bay hơi.  Lôi cuốn theo hơi nƣớc ở nhiệt độ dƣới 100oC.  Hòa tan dễ dàng trong dung môi hữu cơ.  Dễ bị hấp thu ngay ở thể khí. I.3.1 Phƣơng pháp cơ học Phƣơng pháp cơ hoc chủ yếu áp dụng để ly trích tinh dầu vỏ của các trái thuộc họ Rutaceae nhƣ: chanh, cam, quýt, bƣởi, tắc… vì trong trƣờng hợp này các túi tinh dầu nằm sát mặt ngoài vỏ và hàm lƣợng tinh dầu thƣờng rất cao. Có nhiều cách tiến hành ly trích hoặc bằng tay hoặc bằng máy. I.3.1.1 Vắt Chuẩn bị nguyên liệu và ngâm nguyên liệu vào nƣớc thƣờng hoặc nƣớc muối 5% ( nhằm làm cho vỏ căng ra để dễ vắt). Sau đó vớt nguyên liệu ra, dung tay bóp vắt cho nguyên liệu tƣơm ra, rồi thấm phần tinh dầu này bằng miếng bông hoặc bọt biển. Vắt ráo miếng bong để lấy tinh dầu ra rồi lại tiếp tục thao tác nhƣ trên. Sau cùng tách nƣớc, làm khan và lọc sạch. I.3.1.2 Nạo xát Ngƣời ta dùng một phễu bằng đồng, mặt trong có các gai nhỏ, dùng tay xát nguyên liệu lên mặt phễu làm cho các túi tinh dầu vỡ ra. Sau đó ngƣời ta dội nƣớc cho tinh dầu xuống bình hứng. Tách nƣớc, làm khan, thu lấy tinh dầu. I.3.1.3 Ép Nguyên liệu đƣợc ngâm trong nƣớc hoặc nƣớc muối trƣớc khi cho vào máy ép. Trong khi ép, nên vừa ép vừa phun nƣớc hoặc nƣớc muối để hỗ trợ tinh dầu trôi ra và lúc ngừng ép nguyên liệu không 8 GVHD: Ths. Thái Thị Tuyết Nhung SVTH: Nguyễn Thị Thuận Ƣu điểm của phƣơng pháp: Tinh dầu thu đƣợc bằng phƣơng pháp cơ học có mùi, vị tự nhiên hơn các phƣơng pháp khác vì không có tác dụng của nhiệt hoặc dung môi. Nhƣợc điểm: Phƣơng pháp cổ điển, thủ công, hiệu suất tinh dầu thu đƣợc kém. I.3.2 Phƣơng pháp chƣng cất hơi nƣớc Phƣơng pháp này dựa trên sự thẩm thấu, hòa tan, khuếch tán và lôi cuốn theo hơi nƣớc của những hợp chất hữu cơ trong tinh dầu chứa trong các mô khi tiếp xúc với hơi nƣớc ở nhiệt độ cao. Sự khuếch tán sẽ dễ dàng khi tế bào chứa tinh dầu trƣơng phồng do nguyên liệu tiếp xúc với hơi nƣớc bão hòa trong một thời gian nhất định. Trƣờng hợp mô thực vật có chứa sáp, nhựa, acid béo chi phƣơng dây dài thì khi chƣng cất phải đƣợc thực hiện trong một thời gian dài vì những hợp chất này làm giảm áp suất hơi chung của hệ thống và làm cho sự khuếch tán trở nên khó khăn. I.3.2.1 Lý thuyết chƣng cất Chƣng cất có thể đƣợc định nghĩa là: ”Sự tách rời các cấu phần của một hỗn hợp nhiều chất lỏng dựa trên sự khác biệt về áp suất hơi của chúng”. Trong trƣờng hợp đơn giản, khi chƣng cất một hỗn hợp gồm 2 chất lỏng không hòa tan vào nhau, áp suất hơi tổng cộng là tổng của hai áp suất hơi riêng phần. Do đó, nhiệt độ sôi của hỗn hợp sẽ tƣơng ứng với áp suất hơi tổng cộng xác định, không tùy thuộc vào thành phần bách phân của hỗn hợp, miễn là lúc đó hai pha lỏng vẫn còn tồn tại. Nếu vẽ đƣờng cong áp suất hơi của từng chất theo nhiệt độ, rồi vẽ đƣờng cong áp suất hơi tổng cộng, thì ứng với một áp suất, ta dễ dàng suy ra nhiệt độ sôi tƣơng ứng của hỗn hợp và nhận thấy là nhiệt độ sôi của hỗn hợp luôn luôn thấp hơn nhiệt độ sôi của từng hợp chất. Thí dụ, ở áp suất 760 mmHg nƣớc sôi ở 1000C và benzen sôi ở 800C và chúng là hai chất lỏng không tan vào nhau. Thực hành cho thấy, nếu đun hỗn hợp này dƣới áp suất 760 mmHg nó sẽ sôi ở 690C cho đến khi nào còn hỗn hợp hai pha lỏng với bất kì tỉ lệ nào. Giản đồ nhiệt độ sôi theo áp suất cho thấy, tại 690C, áp suất hơi của nƣớc là 225 mmHg và benzen là 535 mmHg. Chính vì đặc tính làm giảm nhiệt độ sôi này mà từ lâu phƣơng pháp chƣng cất hơi nƣớc là phƣơng pháp đầu tiên dùng để tách tinh dầu ra khỏi nguyên liệu thực vật. I.3.2.2 Những ảnh hƣởng chính trong sự chƣng cất hơi nƣớc  Sự khuếch tán: 9 GVHD: Ths. Thái Thị Tuyết Nhung SVTH: Nguyễn Thị Thuận Ngay khi nguyên liệu đƣợc làm vỡ vụn thì chỉ có một số mô chứa tinh dầu bị vỡ và cho tinh dầu thoát tự do ra ngoài theo hơi nƣớc lôi cuốn đi. Phần lớn tinh dầu còn lại trong các mô thực vật sẽ tiến dần ra ngoài bề mặt nguyên liệu bằng sự hòa tan và thẩm thấu. Von Rechenberg đã mô tả quá trình chƣng cất hơi nƣớc nhƣ sau: “Ở nhiệt độ nƣớc sôi, một phần tinh dầu hòa tan vào trong nƣớc có sẵn trong tế bào thực vật. Dung dịch này sẽ thẩm thấu dần ra bề mặt nguyên liệu và bị hơi nƣớc cuốn đi. Còn nƣớc đi vào nguyên liệu theo chiều ngƣợc lại và tinh dầu lại tiếp tục bị hòa tan vào lƣợng nƣớc này. Quy trình này lặp đi lặp lại cho đến khi tinh dầu trong các mô thoát ra ngoài hết. Nhƣ vậy, sự hiện diện của nƣớc rất cần thiết, cho nên trong trƣờng hợp chƣng cất sử dụng hơi nƣớc quá nhiệt, chú ý tránh đừng để nguyên liệu bị khô. Nhƣng nếu lƣợng nƣớc sử dụng thừa quá thì cũng không có lợi, nhất là trong trƣờng hợp tinh dầu có chứa những cấu phần tan dễ trong nƣớc. Ngoài ra, vì nguyên liệu đƣợc làm vỡ vụn ra càng nhiều càng tốt, cần làm cho lớp nguyên liệu có một độ xốp nhất định để hơi nƣớc có thể đi xuyên ngang lớp này đồng đều và dễ dàng. Vì các cấu phần trong tinh dầu đƣợc chƣng cất hơi nƣớc theo nguyên tắc nói trên cho nên thông thƣờng những hợp chất nào dễ hòa tan trong nƣớc sẽ đƣợc lôi cuốn trƣớc. Thí dụ, khi chƣng cất hơi nƣớc hạt caraway nghiền nhỏ và không nghiền, đối với hạt không nghiền thì carvon (nhiệt độ sôi cao nhƣng tan nhiều trong nƣớc) sẽ ra trƣớc, còn limonen (nhiệt độ sôi thấp, nhƣng ít tan trong nƣớc) sẽ ra sau. Nhƣng với hạt caraway nghiền nhỏ thì kết quả chƣng cất ngƣợc lại.  Sự thủy giải: Những cấu phần ester trong tinh dầu thƣờng dễ bị thủy giải cho ra acid và alcol khi đun nóng trong một thời gian dài với nƣớc. Do đó, để hạn chế hiện tƣợng này, sự chƣng cất hơi nƣớc phải đƣợc thực hiện trong một thời gian càng ngắn càng tốt.  Nhiệt độ: Nhiệt độ cao làm phân hủy tinh dầu. Do đó, khi cần thiết phải dùng hơi nƣớc quá nhiệt (trên 1000C) nên thực hiện việc này trong giai đoạn cuối cùng của sự chƣng cất, sau khi các cấu phần dễ bay hơi đã lôi cuốn đi hết. Thực ra, hầu hết các tinh dầu 10 GVHD: Ths. Thái Thị Tuyết Nhung SVTH: Nguyễn Thị Thuận đều kém bền dƣới tác dụng của nhiệt nên vấn đề là làm sao cho thời gian chịu nhiệt độ cao của tinh dầu càng ngắn càng tốt. Tóm lại, dù ba ảnh hƣởng trên đƣợc xem xét độc lập nhƣng thực tế thì chúng có liên quan với nhau và quy về ảnh hƣởng của nhiệt độ. Khi tăng nhiệt độ, sự khuếch tán thẩm thấu sẽ tăng, sự hòa tan tinh dầu trong nƣớc sẽ tăng nhƣng sự phân hủy cũng tăng theo. Trong công nghiệp, dựa trên thực hành, ngƣời ta chia các phƣơng pháp chƣng cất hơi nƣớc ra thành ba loại chính: - Chƣng cất bằng nƣớc. - Chƣng cất bằng nƣớc và hơi nƣớc. - Chƣng cất bằng hơi nƣớc. I.3.3 Chƣng cất bằng nƣớc Trong trƣờng hợp này, nƣớc phủ kín nguyên liệu, nhƣng phải chừa một khoảng không gian tƣơng đối lớn phía bên trên lớp nƣớc, để tránh khi nƣớc sôi mạnh làm văng chất nạp qua hệ thống hoàn lƣu. Nhiệt cung cấp có thể đun trực tiếp bằng củi lửa hoặc bằng hơi nƣớc dẫn từ nồi hơi vào (sử dụng bình có hai lớp đáy). Trong trƣờng hợp chất nạp quá mịn, lắng chặt xuống đáy nồi, lúc đó nồi phải trang bị những cánh khuấy trộn đều bên trong trong suốt thời gian chƣng cất. Sự chƣng cất này không thích hợp với những tinh dầu dễ bị thủy giải. Những nguyên liệu xốp và rời rạc rất thích hợp cho phƣơng pháp này. Những cấu phần có nhiệt độ sôi cao, dễ tan trong nƣớc sẽ khó hóa hơi trong khối lƣợng lớn nƣớc phủ đầy, khiến cho tinh dầu sản phẩm sẽ thiếu những chất này. Thí dụ điển hình là mùi tinh dầu hoa hồng thu đƣợc từ phƣơng pháp chƣng cất hơi nƣớc kém hơn sản phẩm tẩm trích vì eugenol và ancol phenetil nằm lại trong nƣớc khá nhiều, vì thế ngƣời ta chỉ dùng phƣơng pháp này khi không thể sử dụng các phƣơng pháp khác.  Ƣu điểm: - Quy trình kỹ thuật tƣơng đối đơn giản. - Thiết bị gọn, dễ chế tạo. 11