khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quy trình chưng cất tinh dầu sả chanh cymbopogon citratus ở bình dương và tách citral từ tinh dầu sả chan

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.8 MB, 65 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

--- ∞0∞---

NGUYỄN HOÀNG KHÁNH LINH

KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUY TRÌNH CHƯNG CẤT TINH DẦU SẢ CHANH

(CYMBOPOGON CITRATUS) Ở BÌNH DƯƠNG VÀ

TÁCH CITRAL TỪ TINH DẦU SẢ CHANH

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CƠNG NGHỆ SINH HỌC

TP. HỒ CHÍ MINH, NĂM 2023

</div>Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH --- ∞0∞---

NGUYỄN HỒNG KHÁNH LINH

KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUY TRÌNH CHƯNG CẤT TINH DẦU SẢ CHANH

(CYMBOPOGON CITRATUS) Ở BÌNH DƯƠNG VÀ

TÁCH CITRAL TỪ TINH DẦU SẢ CHANH Mã số sinh viên: 1953012035

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Giảng viên hướng dẫn: ThS. NGUYỄN MINH HOÀNG

TP. HỒ CHÍ MINH, NĂM 2023

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ SINH HỌC

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

GIẤY XÁC NHẬN

Tơi tên là : Nguyễn Hồng Khánh Linh

Ngày sinh : 23/09/2001 Nơi sinh : Thành phố Hồ Chí Minh

Chun ngành : Cơng nghệ sinh học y dược Mã học viên : 1953012035

Tôi đồng ý cung cấp tồn văn thơng tin khóa luận tốt nghiệp hợp lệ về bản quyền cho Thư viện trường đại học Mở Thành phố Hồ Chí Minh. Thư viện trường đại học Mở Thành phố Hồ Chí Minh sẽ kết nối tồn văn thơng tin khóa luận tốt nghiệp vào hệ thống thông tin khoa học của Sở Khoa học và Cơng nghệ Thành phố Hồ Chí Minh.

Ký tên

Nguyễn Hoàng Khánh Linh

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

Thành phồ ỉỉồ Chi Minh, ngày 2 ^rháng

5

năm 20 2 J>

Người nhận xét

Nguyễn Minh Hoàng

CỦA GIANG VIÊN HƯỚNG DẤN

[Cymbopogon citratus) ờ Binh Dương và tách chral từ tinh đẩu sa chanh

Ỹ kiến cua giáo viên hướng dản về việc cho phép sinh viên đưực bão vệ khóa luận tnrơc Hội dồng:

... <UjK.U....Aa...VtM...V.£XUlự...

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

Trong quá trình thực hiện, vì thời gian và kiến thức cịn hạn hẹp nên khơng thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong sự góp ý của quý thầy cô để em rút kinh nghiệm và hoàn thành tốt hơn. Em xin cảm ơn!

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Hoàng Khánh Linh

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Tên gọi của sả chanh ở các nước (Oladeji và cộng sự, 2019) ... 2

Bảng 1.2: Phân loại thực vật của sả chanh (Cymbopogon citratus) ... 3

Bảng 1.3: Thành phần hóa học chính của tinh dầu sả chanh ở Hịa Bình và Hà Nam . 10Bảng 1.4: Thành phần hóa học của tinh dầu sả chanh ở Benin... 10

Bảng 1.5: Thành phần có trong tinh dầu sả chanh ở Brazil và Cuba ... 11

Bảng 3.1: Kết quả khảo sát lượng tinh dầu dựa theo kích thước nguyên liệu ... 24

Bảng 3.2: Kết quả xử lý thống kê dựa theo kích thước nguyên liệu ... 24

Bảng 3.3: Kết quả khảo sát lượng tinh dầu theo tỷ lệ nguyên liệu với nước ... 26

Bảng 3.4: Kết quả xử lý thông kê dựa theo tỷ lệ nguyên liệu với nước... 27

Bảng 3.5: Khảo sát lượng tinh dầu theo thời gian chưng cất ... 29

Bảng 3.6: Kết quả xử lý thông kê dựa theo thời gian chưng cất ... 29

Bảng 3.7: So sánh hàm lượng (%) các thành phần hóa học của tinh dầu sả chanh thu được ở Bình Dương so với tinh dầu sả chanh thu được ở Hịa Bình và Hà Nam ... 32

Bảng 3.8: So sánh hàm lượng (%) các thành phần hóa học của tinh dầu sả chanh thu được ở Bình Dương so với tinh dầu sả chanh thu được ở Benin; Brazil và Cuba ... 33

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Cymbopogon citratus ... 3

Hình 1.2: Phân bố địa lý của Cymbopogon citratus theo Cơ sở Thơng tin Đa dạng Sinh học Tồn cầu (GBIF) ... 4

Hình 1.3: Thành phần hóa học chính của thân sả ... 6

Hình 1.4: Thành phần hóa học chính trong tinh dầu sả chanh (Cymbopogon citratus).. 9

Hình 1.5: Geranial hay citral A (bên trái) và Neral hay citral B (bên phải) ... 13

Hình 2.1: Cân phân tích Shimadzu ATX224 (trái); cân kĩ thuật Ohaus PA4102 (giữa); máy khuấy từ gia nhiệt MS-H280-Pro (phải) ... 16

Hình 2.2: Hệ thống lọc áp suất kém với phễu thủy tinh xốp... 17

Hình 2.3: Hệ thống chưng cất tinh dầu ... 17

Hình 2.4: Sả chanh tươi (Cymbopogon citratus) ... 17

Hình 2.5: Sơ đồ quy trình chưng cất tinh dầu ... 20

Hình 2.6: Sơ đồ bố trí thí nghiệm tách citral từ tinh dầu sả chanh ... 23

Hình 3.1: Biểu đồ biểu diễn hiệu suất tinh dầu sả chanh dựa theo kích thước nguyên liệu 25Hình 3.2: Biểu đồ biểu diễn hiệu suất tinh dầu sả chanh dựa theo tỷ lệ nguyên liệu với nước ... 28

Hình 3.3: Biểu đồ biểu diễn hiệu suất tinh dầu sả chanh dựa theo thời gian chưng cất 30Hình 3.4: Tinh dầu sả chanh ... 31

Hình 3.5: Citral của tinh dầu sả chanh (lớp phía trên) ... 35

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

DANH MỤC NHỮNG TỪ VIẾT TẮT

GC-MS: Sắc ký khí ghép khối phổ GC: Sắc ký khí

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

MỤC LỤC

PHẦN 1: TỔNG QUAN ... 1

1.1. Tìm hiểu về cây sả chanh... 2

1.1.1. Giới thiệu chung ... 2

1.1.2. Phân loại thực vật ... 3

1.1.3. Nguồn gốc và phân bố ... 4

1.1.4. Đặc điểm hình thái và thu hoạch ... 4

1.1.5. Thành phần hóa học cấu tạo nên phần thân sả ... 5

1.4.1. Phương pháp chiết tinh dầu ... 13

1.4.2. Phương pháp chưng cất tinh dầu bằng lôi cuốn hơi nước ... 14

1.4.3. Tách citral bằng phương pháp dùng bisulfite ... 15

PHẦN 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ... 17

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

2.2.1. Quy trình ly trích tinh dầu ... 18

2.2.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quy trình ly trích tinh dầu ... 20

2.2.3. Phân tích thành phần hóa học có trong tinh dầu sả chanh ... 21

2.2.4. Tách citral từ tinh dầu sả chanh ... 22

PHẦN 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ... 24

3.1. Khảo sát điều kiện ly trích tinh dầu sả chanh ... 24

3.1.1. Dựa theo kích thước nguyên liệu ... 24

3.1.2. Dựa theo tỷ lệ nguyên liệu với nước ... 26

3.1.3. Dựa theo thời gian chưng cất ... 29

3.2. Đánh giá cảm quan tinh dầu sả chanh ... 31

3.3. Thành phần hóa học có trong tinh dầu sả chanh ... 31

3.3.1. Thành phần hóa học so với nghiên cứu trong nước ... 32

3.3.2. Thành phần hóa học so với nghiên cứu nước ngồi ... 33

4.2. Đề nghị ... 36

PHẦN 5: TÀI LIỆU THAM KHẢO ... 37

PHẦN 6: PHỤ LỤC ... 38

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong đời sống hằng ngày cũng như trong cơng nghiệp, tinh dầu giữ một vai trị quan trọng. Đây là một nhu cầu của xã hội cũng như của từng người nói riêng. Tinh dầu là hương liệu dùng trong ngành nước hoa, xà phòng, thực phẩm, dược phẩm và các ngành khác. Về mặt kinh tế, tinh dầu là một mặt hàng xuất khẩu có giá trị (Vũ Ngọc Lộ và cộng sự, 1998).

Việc sử dụng các loại tinh dầu và các chất chiết từ thực vật để kiểm soát mầm bệnh là một xu hướng phát triển tất yếu phù hợp với sự phát triển của xã hội hiện đại. Nhiều nghiên cứu về khả năng kháng khuẩn và kháng nấm của tinh dầu sả chanh trên thế giới đã được công bố (Tatiana và cộng sự, 2017, Vyshali và cộng sự, 2016).

Tinh dầu sả chanh có nguồn gốc từ cây sả chanh (Cymbopogon citratus), mọc chủ yếu ở

các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới trên thế giới.Tinh dầu sả chanh có tầm quan trọng về mặt thương mại vì nó được sử dụng trong sản xuất nước hoa, hương liệu, nước hoa, mỹ phẩm, chất khử mùi và dược phẩm. Theo Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm, tinh dầu sả chanh được cơng nhận là an tồn (GRAS) và có thể được sử dụng như một chất phụ gia thực phẩm thay thế các loại tinh dầu tổng hợp (Majewska và cộng sự, 2019).

Tinh dầu chủ yếu bao gồm citral, một loại dầu dễ bay hơi với hương thơm mùi chanh. Citral là hỗn hợp của hai monoterpene đồng phân lập thể aldehyde; đồng phân trans hay còn được gọi là geranial (40-62%) chiếm ưu thế so với đồng phân cis hay còn được biết đến với tên là neral (25-38%)(Manvitha và cộng sự, 2014). Do có mùi thơm chanh đặc trưng, citral có tầm quan trọng đáng kể trong thực phẩm và hương vị ngành cơng nghiệp (Lewinsohn và cộng sự, 1998).

Vì thế, đề tài “Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quy trình chưng cất tinh dầu sả

chanh (Cymbopogon citratus) ở Bình Dương và tách citral từ tinh dầu sả chanh” được

nghiên cứu và thực hiện với các mục tiêu sau:

- Khảo sát để tìm ra điều kiện tối ưu trong chưng cất tinh dầu từ cây sả chanh ở Bình Dương bằng phương pháp chưng cất hơi nước.

- Xác định thành phần hóa học của tinh dầu sả chanh bằng sắc kí khí ghép khối phổ (GC – MS).

- Tách citral từ tinh dầu sả chanh đã chưng cất bằng phương pháp bisulfite

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

PHẦN 1: TỔNG QUAN

</div>Trang 13<div class="page_container" data-page="13">

1.1. Tìm hiểu về cây sả chanh 1.1.1. Giới thiệu chung

Sả chanh (Cymbopogon citratus), là một loại cỏ có nguồn gốc từ Pakistan, Ấn Độ và Sri

Lanka, cụ thể là ở các khu vực phía Bắc Pakistan, Gilgit và Juglote trồng theo mùa. Ở Ghat Tây Ấn Độ (Kerala, Maharashtra), Karnataka và các bang Tamil Nadu ngoài chân dốc của Sikkim và Arunachal Pradesh (Wifek và cộng sự, 2016).

Loài cây này được sử dụng ở nhiều nước trên thế giới với nhiều tên gọi khác nhau (bảng 1.1).

Bảng 1.1: Tên gọi của sả chanh ở các nước (Oladeji và cộng sự, 2019)

Quốc gia Tên gọi

Brazil Capim-cidrao, capim-santo Egypt Lemon grass

England Lemongrass, squinant, citronella Ethiopia Tej-sar

French Citronelle Gindi Verveine, sera India Gandhabene Indonesia Sereh

Italy Cimbopogone, citronella Malaysia Sakumau

Mexico Zaxacate limon Myanmar Sabalin

Nigeria Elephant grass Peru Yerba luisa Philipines Tanglad Spanish Hierba limon Sri lanka Sereh

Swedish Citrongrass Thailand Ta-khrai

</div>Trang 14<div class="page_container" data-page="14">

Turkish Limon out USA Citronella Vietnam Sả chanh Chinese Xiang mao

</div>Trang 15<div class="page_container" data-page="15">

citratus (DC.) Stapf, Cymbopogon giganteus, Cymbopogon flexuosus, Cymbopogon martini, Cymbopogon schoenanthus, v.v. (Tibenda và cộng sự, 2022).

Đề tài này tập trung nghiên cứu thành phần tinh dầu của cây sả chanh (Cymbopogon

citratus). Bộ phận thường dùng chủ yếu là thân.

1.1.3. Nguồn gốc và phân bố

Cymbopogon citratus thường được gọi là sả chanh thuộc họ Poaceae, 52 trong số đó mọc

ở Châu Phi, 45 ở Ấn Độ, 6 ở Úc, 6 ở Nam Mỹ, 4 ở Châu Âu (chỉ ở Montenegro), 2 ở Bắc Mỹ và những nơi khác ở Nam Á (Majewska và cộng sự, 2019).

Việt Nam trước năm 1963 phần lớn các giống sả được trồng là do người Pháp di thực từ

trước Cách mạng tháng 8, gồm có 8 lồi, trong đó có 2 lồi thuộc sả Lemongrass là C. citratus và C. flexuosus (Vũ Ngọc Lộ và cộng sự, 1998).

Hình 1.2: Phân bố địa lý của Cymbopogon citratus theo Cơ sở Thông tin Đa dạng Sinh học Toàn cầu (GBIF)

Nguồn:

1.1.4. Đặc điểm hình thái và thu hoạch

Sả chanh là cây thảo sống lâu năm, mọc thành bụi, phân nhánh nhiều. Thân rễ trắng hoặc hơi tím. Cụm hoa gồm nhiều bông nhỏ không cuống (Majewska và cộng sự, 2019).

Sả chanh phát triển đến chiều cao 1 m và rộng 5 – 10 mm và có những chiếc lá màu lục. Cây có nhiều thân củ làm tăng kích thước cụm khi cây lớn lên. Các lá dài, nhẵn, màu xanh

</div>Trang 16<div class="page_container" data-page="16">

lục nhạt, thẳng, nhọn dần lên trên và dọc theo mép, các bẹ rất ngắn, hẹp và ôm chặt ở gốc (Lawal và cộng sự, 2017).

Sả chanh được thu hoạch khi từng nhánh có từ 4 đến 5 lá mở hồn tồn. Vụ thu hoạch đầu tiên là sau 4 – 5 tháng sau khi cấy. Cây được cắt cách mặt đất khoảng 10 – 20 cm. Các vụ thu hoạch tiếp theo được thực hiện cách nhau 60 – 90 ngày, tùy thuộc vào độ phì nhiêu của đất và yếu tố mùa vụ. Trong điều kiện bình thường, có thể thu hoạch từ hai đến ba vụ trong năm đầu tiên và ba đến bốn vụ trong các năm tiếp theo, tùy thuộc vào hoạt động quản lý. Những ngày nắng rất thích hợp để thu hoạch vì điều kiện nhiều mây và sương mù có xu hướng làm giảm hàm lượng dầu trong lá. Tuy nhiên, trong mùa mưa, việc thu hoạch có thể bắt đầu ngay khi lá khơ vì khi cỏ ướt sẽ rất nhanh lên men. Khơng được để cây trồng ra hoa vì điều này ảnh hưởng xấu đến sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng trong các vụ thu hoạch tiếp theo (Skaria và cộng sự, 2006).

1.1.5. Thành phần hóa học cấu tạo nên phần thân sả

Thành phần tinh dầu được tìm thấy trong sả rất đa dạng tùy thuộc vào di truyền, khu vực sinh trưởng, môi trường ni cấy và xử lý nơng nghiệp.

Thành phần chính của sả gồm 3 phần: cellulose, hemicellulose and lignin. Ngoài ra cịn có ash và moisture chiếm phần trăm nhỏ trong thành phần (Haque và cộng sự, 2018).

</div>Trang 17<div class="page_container" data-page="17">

Hình 1.3: Thành phần hóa học chính của thân sả

1.1.6. Cơng dụng và dược tính

Tinh dầu sả chanh, chiết xuất từ lá, thường được sử dụng trong các loại dược phẩm, hương liệu, mỹ phẩm, thực phẩm các ngành bảo quản và nông nghiệp (Do và cộng sự, 2021). Một trong những đặc tính ưu việt của tinh dầu sả chanh là có khả năng kháng lại một số vi sinh vật, đặc biệt là vi khuẩn gây bệnh (Tatiana và cộng sự, 2017, Vyshali và cộng sự, 2016).

C. citratus thường được sử dụng trong y học dân gian để điều trị rối loạn thần kinh và

đường tiêu hóa, đồng thời làm thuốc chống co thắt, giảm đau, chống viêm, hạ sốt, lợi tiểu và

</div>Trang 18<div class="page_container" data-page="18">

an thần. Các nghiên cứu về chiết xuất từ C. citratus đã chứng minh các hoạt động chống oxy

hóa, chống vi khuẩn và chống nấm (Hanaa và cộng sự, 2012).

Về mặt thương mại, C. citratus được trồng chủ yếu để lấy tinh dầu được sinh tổng hợp

chủ yếu trong lá của cây. Như một món ăn, tinh dầu sả chanh được thêm vào rượu và đồ uống khơng cồn, các món tráng miệng từ sữa đơng lạnh, kẹo, thực phẩm nướng, gelatin và bánh pudding, thịt và các sản phẩm từ thịt cũng như chất béo và dầu. Nó cải thiện hương vị của một số loại cá, rượu vang và nước sốt (Majewska và cộng sự, 2019).

Ở Châu Á và Châu Phi, tinh dầu sả chanh được sử dụng làm chất khử trùng, chống ho, chống thấp khớp hay điều trị đau lưng, bong gân và ho ra máu. Lá của nó được sử dụng trong y học thay thế như thuốc an thần, kháng khuẩn và chống viêm. Ở một số nước châu Phi, nó được sử dụng để điều trị bệnh tiểu đường (Akhila và cộng sự, 2009).

1.2. Tinh dầu 1.2.1. Khái niệm

Tinh dầu gồm những hợp chất tự nhiên phức tạp, đặc trưng với mùi hương nồng và là các chất chuyển hóa thứ cấp được các loại thực vật có mùi thơm tạo ra. Chúng là chất lỏng, dễ bay hơi, trong và hiếm khi có màu, hịa tan trong lipid và hịa tan trong dung mơi hữu cơ với tỷ trọng thường thấp hơn tỷ trọng của nước. Tinh dầu sau khi chiết có thể có sự khác nhau về chất lượng, số lượng và thành phần tùy theo khí hậu, loại đất, cơ quan thực vật, tuổi và giai đoạn chu kỳ sinh dưỡng. Vì vậy, để thu được tinh dầu có thành phần khơng đổi, chúng phải được chiết xuất trong cùng điều kiện, từ cùng một cơ quan của cây mọc trên cùng đất, cùng khí hậu và được hái trong cùng một mùa (Bakkali và cộng sự, 2008).

Tinh dầu có trong các bộ phận khác nhau của cây có mùi thơm, chẳng hạn như (Hanif và cộng sự, 2019):

- Hoa (hồng, cam, oải hương, nhài, nụ hoa cây đinh hương, ngọc lan tây, xô thơm, cúc La Mã, phong lữ, bài hương)

- Lá (bạc hà, bạch đàn, nguyệt quế, xạ hương, xô thơm, húng, thông, sả chanh, quế, tràm, hương thảo)

- Thân rễ (thủy xương bồ và gừng) - Rễ (cỏ hương bài)

- Hạt (hạnh nhân, hồi, cần tây, rau mùi, nhục đậu khấu)

</div>Trang 19<div class="page_container" data-page="19">

- Quả (cây họ cam quýt, bách xù) - Vỏ quả (cam, chanh, bưởi)

- Gỗ và vỏ cây (gỗ đàn hương, quế, gỗ trắc, long não, tuyết tùng) - Nhựa (nhũ hương, mộc dược)

1.2.2. Q trình tích lũy

Tinh dầu được sinh tổng hợp, tích lũy và lưu trữ trong các mô tiết chuyên biệt. Các mô này được chia thành hai loại chính: loại xuất hiện trên bề mặt thực vật và thường tiết các chất ra bên ngoài (bài tiết ngoại sinh) và loại xuất hiện bên trong cơ thể thực vật và tiết các chất vào các khoảng gian bào chuyên biệt (bài tiết nội sinh). Bài tiết là một đặc điểm chung của các tế bào sống và chất được tiết ra có thể chứa nhiều loại muối, cao su, sáp, chất béo, flavonoid, đường, gôm, chất nhầy, cũng như các loại tinh dầu và nhựa (Svoboda và Greenaway, 2003).

Mô tiết nằm bên ngồi cây gồm có:

- Nhú biểu bì: là những tế bào biểu bì hình nón tiết ra tinh chất thường gặp ở cánh hoa (Asbahani và cộng sự, 2015).

- Các trichomes tuyến (tuyến tiết hoặc lông tiết): chúng phát triển từ các tế bào biểu bì. Tinh dầu tổng hợp được tích lũy trong một túi giữa các tế bào tiết và một lớp biểu bì chung. Có 2 loại trichomes tuyến: có cuống và không cuống (Asbahani và cộng sự, 2015; Rezakhanlo và Talebi, 2010).

- Trichomes khơng tuyến: chúng có dạng lơng với cấu trúc tương tự như lông tuyến và cũng được tìm thấy ở một số cây họ Hoa mơi. Trichomes khơng tuyến được chia thành 3 nhóm chính: đơn (khơng phân nhánh), 2 tới 3 nhánh, trichomes hình sao (Asbahani và cộng sự, 2015; Rezakhanlo và Talebi, 2010).

Mô tiết bên trong cây được chia thành (Asbahani và cộng sự, 2015):

- Các ống tiết: chúng là những ống nhỏ đơi khi kéo dài trên tồn bộ chiều dài của cây. - Các túi phân sinh (hay túi tiết): là khoảng gian bào, thường có hình cầu, chứa đầy các giọt tinh dầu do các tế bào bao quanh nó tổng hợp.

- Tế bào tiết nội bào: chúng là những tế bào biệt lập chuyên tích tụ và bài tiết tinh dầu bên trong không bào của chúng. Khi nồng độ tinh dầu đạt đến mức cao, các tế bào này sẽ chết (ví dụ như tế bào của cây quế, lá nguyệt quế, thân rễ của cây xương bồ).

</div>Trang 20<div class="page_container" data-page="20">

1.2.3. Công dụng

Trong tự nhiên, tinh dầu đóng một vai trò quan trọng trong bảo vệ thực vật như chất kháng khuẩn, kháng vi-rút, kháng nấm, chất diệt côn trùng và cũng chống lại động vật ăn cỏ bằng cách giảm sự thèm ăn của chúng đối với những loại cây đó. Chúng cũng có thể thu hút một số côn trùng đến để phân tán phấn hoa và hạt giống, hoặc xua đuổi những loài khác có hại cho chúng.

Hiện tại, khoảng 3000 loại tinh dầu đã được biết đến, trong đó 300 loại tinh dầu có giá trị thương mại quan trọng, đặc biệt là đối với các ngành dược phẩm, nông học, thực phẩm, vệ sinh, mỹ phẩm và nước hoa. Tinh dầu hoặc một số thành phần của chúng thường được sử dụng trong nước hoa và các sản phẩm trang điểm, trong các sản phẩm vệ sinh, nha khoa, nông nghiệp, làm chất bảo quản và phụ gia thực phẩm cũng như các liệu pháp tự nhiên (Bakkali và cộng sự, 2008).

1.2.4. Thành phần hóa học có trong tinh dầu sả chanh

Cymbopogon citratus thay đổi tùy theo nguồn gốc địa lý, các hợp chất như terpen

hydrocacbon, rượu, keton, este và chủ yếu là andehit đã liên tục được phát hiện.

Theo Skaria và cộng sự (2006), tinh dầu sả chanh là chất lỏng di động màu vàng nhạt đến trong suốt, mùi giống chanh, có khối lượng riêng 0,888-0,898, độ xoay quang học +1o-3o

và chỉ số khúc xạ ở 1,4786-1,4846.

Cymbopogon citratus có chứa các thành phần hoạt tính như myrcene, một chất kháng

khuẩn và thuốc giảm đau, citronellal, citronellol và geraniol. Tinh dầu chủ yếu bao gồm citral, một loại dầu dễ bay hơi với hương thơm mùi chanh (Manvitha và cộng sự, 2014). Hình 1.4 cho thấy một vài thành phần hóa học chính trong tinh dầu sả chanh (Barbosa và cộng sự, 2008).

Hình 1.4: Thành phần hóa học chính trong tinh dầu sả chanh (Cymbopogon citratus)

</div>Trang 21<div class="page_container" data-page="21">

1.2.4.1. Tình hình nghiên cứu trong nước

Năm 2020, Mai và cộng sự đã báo cáo về các thành phần hóa học chính có trong tinh

dầu sả chanh (Cymbopogon citratus) được trồng và thu hoạch sau 4 - 6 tháng tại Hịa Bình và

Hà Nam được thể hiện ở bảng 1.3. Trong đó, thành phần chiếm hàm lượng cao nhất là neral với 47,56% và 44,91% và geranial với 32,15% và 30,44%.

Bảng 1.3: Thành phần hóa học chính của tinh dầu sả chanh ở Hịa Bình và Hà Nam

STT Thành phần hóa học Hàm lượng (%) Hịa Bình Hà Nam

4 Neral (Citral B) 47,56 44,91 5 Geranial (Citral A) 32,15 30,44

7 Eudesm-7(11)-en-4-ol 9,12 9,09

1.2.4.2. Tình hình nghiên cứu ngồi nước

Năm 2013, Gbenou và cộng sự đã báo cáo trong tinh dầu sả chanh tại Đại học Abomey Calavi ở Benin có chứa các nhóm hợp chất như: aldehydes (49,75%), ketones (2,45 %), alcohols (6,54 %), esters (1,28 %) được thể hiện trong bảng 1.4.

Bảng 1.4: Thành phần hóa học của tinh dầu sả chanh ở Benin

STT Thành phần hóa học Hàm lượng (%) tinh dầu sả chanh ở Benin

</div>Trang 22<div class="page_container" data-page="22">

Bảng 1.5: Thành phần có trong tinh dầu sả chanh ở Brazil và Cuba

STT Thành phần hóa học Hàm lượng (%) Brazil Cuba

</div>Trang 23<div class="page_container" data-page="23">

Citral là hỗn hợp của hai đồng phân hình học monoterpene aldehyde có cùng cơng thức

phân tử. Hai đồng phân này có tên gọi lần lượt là neral hay citral B (cis hay Z) và geranial hay citral A (trans hay E) cùng thể hiện tính chất vật lí gần giống nhau.

</div>Trang 24<div class="page_container" data-page="24">

Hình 1.5: Geranial hay citral A (bên trái) và Neral hay citral B (bên phải)

1.3.2. Các thông số vật lý của citral

- Khối lượng riêng: 0,9 g/cm3

- Tỷ trọng: 0,888 g/ml - Nhiệt độ sôi: 229 oC.

1.3.3. Công dụng

Citral là một nguyên liệu quan trọng được sử dụng trong công nghiệp dược phẩm, nước hoa và mỹ phẩm, đặc biệt để tổng hợp vitamin A và ionone; citral tổng hợp, có nguồn gốc từ nhựa thông hạt trần thường được sử dụng cho những mục đích đó.

Citral có hoạt tính kháng nấm chống lại các mầm bệnh thực vật và con người, ức chế sự nảy mầm của hạt, và có tác dụng diệt khuẩn và đặc tính diệt cơn trùng (Lewinsohn và cộng sự, 1998).

Citral cho thấy hoạt động kháng khuẩn đáng kể chống lại vi khuẩn Gram dương và Gram âm cũng như nấm do tinh dầu có tính chất kỵ nước, có thể tấn cơng và phá vỡ màng tế bào, gây ảnh hưởng đến hệ thống enzyme dẫn đến ức chế hô hấp và gây chết tế bào. Do đó, citral được sử dụng như một chất bảo quản trong ngành công nghiệp thực phẩm, xà phòng và mỹ phẩm (Onawunmi và cộng sự, 1989).

Citral đã được thử nghiệm lâm sàng rộng rãi, không gây biến đổi gen hay gây ung thư (Andersen và cộng sự, 2006).

1.4. Phương pháp

1.4.1. Phương pháp chiết tinh dầu

Phương pháp ly trích tinh dầu được chia thành 2 loại: ❖ Phương pháp thông thường / cổ điển:

- Chưng cất trực tiếp bằng nước (Hydro distillation).

</div>Trang 25<div class="page_container" data-page="25">

- Chưng cất lôi cuốn hơi nước (Steam distillation).

- Chiết xuất bằng dung môi hữu cơ (Organic solvent extraction). - Ép lạnh (Cold pressing).

❖ Phương pháp cải tiến / hiện đại:

- Chiết với chất lỏng siêu tới hạn (Supercritical fluid extraction). - Chiết xuất với sự hỗ trợ của siêu âm (Ultrasound assisted extraction). - Chiết xuất với sự hỗ trợ của vi sóng (Microwave assisted extraction).

- Chiết xuất với sự hỗ trợ của vi sóng khơng dùng dung mơi (Solvent free microwave extraction).

- Chưng cất hơi nước và khuếch tán hơi nước với vi sóng (Microwave hydrodiffusion and gravity).

- Khuếch tán nước bằng vi sóng và trọng lực (The microwave steam distillation and microwave steam diffusion).

Việc nghiên cứu các cơng nghệ mới (siêu âm, vi sóng) trong những thập kỷ qua đã dẫn đến sự xuất hiện của các quy trình chiết xuất mới và hiệu quả hơn (giảm thời gian chiết xuất và tiêu thụ năng lượng, tăng năng suất chiết xuất, cải thiện chất lượng tinh dầu) (Asbahani và cộng sự, 2015).

Đề tài này sử dụng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước để ly trích tinh dầu sả chanh.

1.4.2. Phương pháp chưng cất tinh dầu bằng lôi cuốn hơi nước

Chưng cất hơi nước 'trực tiếp' là phương pháp phổ biến nhất để chiết xuất tinh dầu. Trong quá trình này, khơng có nước được đặt bên trong bình chưng cất. Thay vào đó, hơi nước được dẫn vào bình từ nguồn bên ngồi. Tinh dầu được giải phóng khỏi nguyên liệu thực vật khi hơi nước làm vỡ các túi chứa các phân tử dầu. Từ giai đoạn này, q trình cơ đặc và phân tách đạt tiêu chuẩn (Chemat và cộng sự, 2015).

Trong quá trình chưng cất, dầu của thực vật tiếp xúc với nước hoặc hơi nước, giải phóng tinh dầu của chúng thơng qua q trình bay hơi. Việc thu hồi tinh dầu được tạo điều kiện thuận lợi bằng cách chưng cất hai chất lỏng khơng thể trộn lẫn, đó là nước và tinh dầu, dựa trên nguyên tắc, ở nhiệt độ sôi, áp suất hơi kết hợp bằng với áp suất xung quanh. Do đó, các thành phần tinh dầu, có nhiệt độ sôi thường nằm trong khoảng từ 200 đến 300 °C, bị bay hơi ở nhiệt độ gần với nhiệt độ của nước. Hơi nước chứa đầy tinh dầu bốc lên và đi vào ống hoàn

</div>Trang 26<div class="page_container" data-page="26">

lưu được làm mát bằng nguồn bên ngoài. Khi hơi nước và hơi tinh dầu được ngưng tụ, cả hai được thu thập và tách ra trong một bình truyền thống được gọi là 'bình Florentine' (nhánh gạn). Tinh dầu nhẹ hơn nước nên nổi ở phía trên cịn nước thì ở phía dưới và có thể dễ dàng tách ra (Chemat và cộng sự, 2015).

1.4.3. Tách citral bằng phương pháp dùng bisulfite

Phần lớn các aldehyde và cetone cho phản ứng với bisulfite tạo thành một hợp chất. Một số ít có thể tan trong dung dịch bisulfite dư. Bằng cách lắc tinh dầu với dung dịch bisulfite bão hịa ta có thể chiết được aldehyde (Vũ Ngọc Lộ và cộng sự, 1998).

Khi ta lắc dung dịch bisulfite với citral ở nhiệt độ thấp, ta sẽ được một hợp chất có tinh thể, ít tan, C9H15OH(OH)SO3Na khơng thể phục hồi lại được bằng sodium carbonate mà phải dùng kiềm mạnh (NaOH) (Đỗ Tất Lợi, 1985).

Phương trình phản ứng:

Hai phương pháp này dựa vào nguyên tắc (Nguyễn Thị Loan, 2015):

- Các hợp chất aldehyde cho phản ứng cộng hợp với sodium bisulfite tạo sản phẩm cộng hợp dễ kết tinh ở nhiệt độ thường.

- Sản phẩm cộng hợp là những chất rắn không tan trong nước ở pH trung tính, nhưng bị thủy phân trở lại dạng ban đầu trong acid loãng hay base loãng.

</div>Trang 27<div class="page_container" data-page="27">

PHẦN 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

</div>Trang 28<div class="page_container" data-page="28">

2.1. Vật liệu

2.1.1. Địa điểm và thời gian

Đề tài nghiên cứu được thực hiện tại phịng thí nghiệm Hóa - Mơi trường, khoa Công nghệ sinh học thuộc cơ sở 3 – Thủ Dầu Một, Bình Dương, trường Đại học Mở Thành phố Hồ Chí Minh.

Đề tài được nghiên cứu trong thời gian 6 tháng (12/2022 – 05/2023).

2.1.2. Hóa chất và thiết bị

- NaOH, Na2SO4, NaHSO3. - Citral chuẩn 95%.

- Pipet 10 ml, becher 50 ml, ống đong 5 ml, đũa thủy tinh. - Bình đo tỷ trọng 10 ml.

- Bếp đun bình cầu Genlab 98-I-B-2000ml. - Bình cầu 2000 ml cổ nhám 29/32.

- Ống sinh hàn cổ nhám 29/32.

- Nhánh gạn nhẹ hơn nước cổ nhám 29/32. - Cân kĩ thuật Ohaus PA4102.

- Cân phân tích Shimadzu ATX224.

- Hệ thống lọc áp suất kém với phễu thủy tinh lọc xốp. - Máy sắc kí khí ghép khối phổ.

- Máy sắc kí khí.

- Máy khuấy từ gia nhiệt MS-H280-Pro.

Hình 2.1: Cân phân tích Shimadzu ATX224 (trái); cân kĩ thuật Ohaus PA4102 (giữa); máy khuấy từ gia nhiệt MS-H280-Pro (phải)

</div>Trang 29<div class="page_container" data-page="29">

Sả chanh tươi mua tại phường Phú Lợi, thành phố Thủ Dầu Một, tỉnh Bình Dương.

Hình 2.4: Sả chanh tươi (Cymbopogon citratus)

</div>Trang 30<div class="page_container" data-page="30">

2.1.4. Phương pháp thu thập, tổng hợp tài liệu

Thu thập và tổng hợp các nghiên cứu được cơng bố trong và ngồi nước có liên quan đến cây sả chanh, tinh dầu sả chanh và citral thông qua các cơng cụ tìm kiếm như Google, NCBI, Google Scholar.

2.1.5. Phương pháp thống kê

Ý nghĩa: So sánh sự khác biệt giữa các nghiệm thức. Công cụ sử dụng: Phần mềm Stargraphics Plus 3.0.

Mục tiêu: Dựa vào so sánh tìm ra các điều kiện tối ưu của quy trình chưng cất tinh dầu

sả chanh (Cymbopogon citratus) bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước.

2.2. Phương pháp nghiên cứu 2.2.1. Quy trình ly trích tinh dầu

2.2.1.1. Xử lý nguyên liệu

Trước khi mang đi chưng cất cần rửa sạch nguyên liệu để tránh tạp chất và để ráo. Sau đó loại bỏ phần lá héo để không làm ảnh hưởng đến mùi hương và chất lượng tinh dầu.

2.2.1.2. Ly trích tinh dầu sả chanh

- Cân 250 g sả chanh và cắt nhỏ theo các điều kiện cần khảo sát rồi cho vào bình cầu 2000 ml, thêm nước vào bình theo điều kiện khảo sát (thể tích nước trong bình khơng vượt q 2/3 thể tích bình cầu), lau sạch bên ngồi bình cầu. Đặt bình vào bếp đun bình cầu, sau đó lắp đặt nhánh gạn và ống sinh hàn. Đun sôi theo thời gian cần khảo sát (thời gian đun bắt đầu tính kể từ lúc thấy giọt chất lỏng đầu tiên rơi xuống nhánh gạn đến khi tắt bếp). Tắt bếp, để nguội hoàn toàn nhánh gạn tinh dầu khoảng 15 phút. Sau khi chưng cất, hỗn hợp thu được gồm tinh dầu và nước sẽ được làm khan bằng Na2SO4 (thêm Na2SO4 cho đến khi nước được giữ lại, tinh dầu trở nên trong suốt và các hạt tinh thể muối liên kết với nhau không rời ra nữa là được) để thu được tinh dầu nguyên chất. Cân lượng tinh dầu thu được (g) sau khi làm khan trên cân phân tích và đọc kết quả.

- Sau khi thu tinh dầu, tiến hành cân sản phẩm thu được từ đó tính hiệu suất của q trình ly trích theo cơng thức:

Hiệu suất tinh dầu (%) = Khối lượng tinh dầu (g)

Khối lượng nguyên liệu (g) ∗ 100

</div>Trang 31<div class="page_container" data-page="31">

- Tỷ trọng tinh dầu được xác định bằng tỷ số giữa khối lượng tinh dầu và khối lượng nước ở cùng thể tích trong một nhiệt độ nhất định. Tỷ trọng ở nhiệt độ phòng 26 °C được tính theo cơng thức:

d2626 =m2 − m0m1 − m0Trong đó:

• m0: Khối lượng bình tỷ trọng (g)

• m1: Khối lượng bình tỷ trọng và nước (g) • m2: Khối lượng bình tỷ trọng và tinh dầu (g)

</div>Trang 32<div class="page_container" data-page="32">

- Cắt khúc hoặc xay

- Khảo sát theo các điều kiện

Quy trình chung khi chưng cất tinh dầu

Hình 2.5: Sơ đồ quy trình chưng cất tinh dầu

2.2.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quy trình ly trích tinh dầu

2.2.2.1. Kích thước nguyên liệu

Cân 250 g sả chanh, cắt theo các kích thước 1-5 mm rồi cho vào bình cầu 2000 ml với 500 ml nước. Lắp đặt hệ thống chưng cất, tiến hành chưng cất trong 2 giờ. Sau đó thu phần hỗn hợp nước và tinh dầu. Tiến hành làm khan và thu tinh dầu.

- Làm khan bằng Na2SO4

Tinh dầu

</div>