NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ TÁCH CHIẾT, XÁC ĐỊNH CÁC CẤU TỬ VÀ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA TINH DẦU VỎ QUẤT

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
----------//----------

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ HÓA HỮU CƠ

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ TÁCH CHIẾT,
XÁC ĐỊNH CÁC CẤU TỬ VÀ HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA
TINH DẦU VỎ QUẤT

CBHD: T.S NGUYỄN VĂN LỢI
Sinh viên: NGUYỄN THỊ HÒA
Mã sinh viên: 0741120300
Lớp: ĐẠI HỌC CN HÓA 4 K7
Khóa: 2012-2016

Hà Nội - 2016
i


Lời cảm ơn
Để có thể hoàn thành đề tài tốt nghiệp này, em xin chân thành cảm ơn:
Thầy TS. Nguyễn Văn Lợi, người đã trực tiếp hướng dẫn và giúp đỡ em
trong suốt quá trình làm đề tài tốt nghiệp.
Em xin chân thành cảm ơn quý thầy, cô trường Đại học Công nghiệp Hà
Nội đã dạy dỗ. truyền đạt kiến thức cho em trong suốt khóa học.
Các thầy, cô phụ trách bộ môn Hóa, Phòng Thí nghiệm đã tạo điều kiện
giúp đỡ em trong quá trình làm thí nghiệm.
Qua đây, em cũng gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy Nguyễn Quang
Tuyển giảng viên Trường Đại học Sư phạm đã giúp đỡ em cũng như cung cấp
những kiến thức cơ bản trong phương pháp sắc kí khí ghép khối phổ.

Xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã luôn bên cạnh động viên, giúp đỡ em
để em có thể hoàn thành đề tài này.
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2016

Sinh viên thực hiện
Nguyễn Thị Hòa

ii


MỤC LỤC
TRANG
BÌA……………………………………………………………………..Error:
Reference source not found
Lời cảm ơn Error: Reference source not found
BỘ CÔNG THƯƠNG............................................................................................i
Lời cảm ơn............................................................................................................ii
MỤC LỤC............................................................................................................iii
TRANG
BÌA……………………………………………………………………..Error:
Reference source not found..................................................................................iii
MỞ ĐẦU...............................................................................................................1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN.................................................................................2
1.1. CÂY QUẤT.........................................................................................................................2
1.2. TỔNG QUAN VỀ TINH DẦU...........................................................................................4

1.2.1 Khái niệm về tinh dầu ..................................................................................4
1.2.2. Vai trò của tinh dầu trong đời sống thực vật ..............................................4
1.2.4.1.Tính chất vật lý .........................................................................................6
1.2.5. Các phương pháp chiết tách tinh dầu........................................................10
1.2.5.1. Phương pháp cơ học...............................................................................10
1.2.5.2. Phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước............................................11
1.2.6. Tinh dầu quất.............................................................................................18
iii


1.2.6.1. Trạng thái................................................................................................18
1.2.7. Ứng dụng của tinh dầu quất.......................................................................19
1.2.7.1.Cơ sở khoa học........................................................................................19
1.2.7.2. Ứng dụng của tinh dầu...........................................................................20
CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU....22
2.1.NGUYÊN VẬT LIỆU.......................................................................................................22

2.1.1. Nguyên liệu chính......................................................................................22
2.1.2. Dụng cụ - Thiết bị ....................................................................................22
2.1.3. Hóa chất.....................................................................................................23
2.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU............................................................................23

2.2.1. Phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước................................................23
2.2.2. Phương pháp xác định thành phần hóa học của tinh dầu..........................23
2.2.3. Phương pháp xác định chỉ số hóa lý của tinh dầu.....................................26
2.2.3.1. Xác định độ trong, màu sắc và mùi vị của tinh dầu theo TCVN
8460:2010................................................................................................26
2.2.3.2. Xác định tỷ trọng của tinh dầu theo TCVN 8444:2010..........................27
2.2.3.3. Xác định góc quay cực theo TCVN 8446:2010.....................................28
2.2.3.4. Xác định chỉ số khúc xạ theo TCVN 8445:2010....................................29

2.2.3.5. Xác định chỉ số axit theo TCVN 8450:2010..........................................30
2.2.3.6. Xác định chỉ số este theo TCVN 8451:2010..........................................31
2.2.4. Phương pháp xác định hoạt tính sinh học..................................................31
2.2.4.1. Phương pháp xác định khả năng quét gốc tự do DPPH.........................31
2.2.4.2. Phương pháp xác định khả năng kháng khuẩn.......................................32
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN......................................................33
3.1. XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG TINH DẦU THU ĐƯỢC.....................................................33
iv


3.2. XÁC ĐỊNH CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HIỆU SUẤT THU HỒI TINH DẦU. 33

3.2.1. Ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu đến hiệu suất thu hồi tinh dầu....34
3.2.2. Ảnh hưởng của thời gian chưng cất đến hiệu suất thu hồi tinh dầu..........35
3.1.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ nước / nguyên liệu đến hiệu suất thu hồi tinh dầu...36
3.3. XÂY DỤNG QUY TRÌNH SẢN XUẤT TINH DẦU......................................................37

3.3.1. Sơ đồ quy trình tách chiết tinh dầu............................................................37
3.3.2. Thuyết minh sơ đồ.....................................................................................38
3.4. XÁC ĐỊNH CÁC CẤU TỬ VÀ CÁC CHỈ SỐ HÓA LÝ TRONG TINH DẦU VỎ
QUẤT................................................................................................................................39

3.4.1. Xác định các cấu tử trong tinh dầu vỏ quất ..............................................39
3.4.2. Chỉ số hóa lý của tinh dầu vỏ quất...........................................................41
3.5. MỘT SỐ HOẠT TÍNH SINH HỌC CUẢ TINH DẦU VỎ QUẤT..................................42

3.5.1. Khả năng quét gốc tự do DPPH của tinh dầu vỏ quất...............................42
3.5.2. Hoạt tính kháng khuẩn của tinh dầu vỏ quất.............................................43
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.............................................................................44
TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................46

DANH MỤC CÁC HÌNH

v


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Một số chỉ số hóa lý của tinh dầu vỏ quất……………………..19

vi


MỞ ĐẦU
Đặt vấn đề
Tinh dầu là nguồn hương liệu có nguồn gốc từ thiên nhiên , cây cỏ,
thiên nhiên ngày càng được con người chú ý đến và ưa chuộng. Mỗi loại tinh
dầu có mùi đặc trưng và hương thơm riêng sẽ giúp chúng ta thư thái, thoải
mái dễ chịu khi sử dụng tinh dầu. Tinh dầu hiện nay được sử dụng rộng rãi và
là hỗn hợp các chất có giá trị cao trong lĩnh vực dược phẩm, thực phẩm và mỹ
phẩm [5].
Ngày nay việc sử dụng các hợp chất thơm có nguồn gốc thiên nhiên
dường như trở thành một xu thế và các công trình nghiên cứu về chúng cũng
không ngừng phát triển và hiệu quả mang lại của các sản phẩm này khá cao so
với các sản phẩm tổng hợp tương tự. Qua các công trình nghiên cứu đã có và
thực tế tiêu dùng đều cho thấy khi sử dụng các sản phẩm có nguồn gốc thực
vật, nó ít có tác dụng phụ có hại và đây là lí do quan trọng mà ngày nay các
sản phẩm tự nhiên đang ngày càng phát triển mạnh mẽ.
Việt Nam có điều kiện thiên nhiên rất thuận lợi cho việc phát triển các
loại hoa quả, cũng như cây cảnh, trong đó có nhiều loại cây chứa các túi tinh
dầu có giá trị. Trong đó, cây Quất là một loài cây rất có tiềm năng, nhưng vẫn

chưa được khai thác và tận dụng đúng mức, hầu như sau khi được sử dụng
như một loại cây cảnh trong các dịp tết hàng năm đều bị thải bỏ rất hoang phí.
Đồng thời xét về mặt y học, tinh dầu Quất có mùi thơm dễ chịu, thoải mái, có
tác dụng trị cảm, giảm stress và thanh nhiệt …thường sử dụng trong các spa
cao cấp [22].
Đó là lí do chúng tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu quy trình công nghệ
tách chiết, xác định các cấu tử và hoạt tính sinh học của tinh dầu vỏ quất”.
Vận dụng những kiến thức về chuyên ngành hóa đã được học ở nhà trường,
1


và các kĩ năng tìm kiếm và tổng quát hóa kiến thức chúng tôi đã nghiên cứu
về quy trình công nghệ tách chiết tinh dầu, xác định các cấu tử và các hoạt
tinh sinh học của tinh dầu vỏ quất trong đời sống.
Mục tiêu đề tài
Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất chiết tinh dầu vỏ quất
để làm cơ sở khoa học cho việc sản xuất trên quy mô công nghiệp. Cụ thể là:
Xác lập điều kiện tối ưu cho việc tách chiết tinh dầu từ quả Quất bằng
phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước.
Đưa ra quy trình chưng cất tối ưu cho việc tách chiết tinh dầu từ vỏ
quất.
Xác định các cấu tử, các chỉ số lý- hóa cơ bản và một số hoạt tính
sinh học của sản phẩm để làm hương liệu.
Nội dung của đề tài
Đề tài thực hiện các nội dung như sau:
Tổng quan về tinh dầu
Thực nghiệm và phương pháp nghiên cứu tinh dầu vỏ quất
Kết quả nghiên cứu về tinh dầu vỏ quất.

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

1.1. CÂY QUẤT
1.1.1.

Danh pháp
2


Cây quất hay còn gọi là cây tắc, cây hạnh thuộc họ cam.
Quất là một loài cây được trồng phổ biến nhất trong các giống kim
quất. Quất là loài cây thường xanh, có thể làm cây trồng trong nhà. Cây quất
hay được trồng làm cây cảnh, thậm chí làm bonsai.
Quất có tên khoa học là: Fortunella japonica, tên tiếng Anh là
Kumquat, tên tiếng Pháp là Clementine. Cây quất có nguồn gốc từ châu Á
vùng nhiệt đới, Trung Quốc, Nhật Bản, được trồng từ lâu ở nước ta, để lấy
quả làm nước uống, làm mứt ăn hoặc làm cây cảnh để trang trí vào dịp tết [4].
1.1.2.

Đặc diểm cây quất
Cây quất là cây nhỏ, cao cỡ 1m -1,5m, thân dẻo, màu xanh xám,

phân nhiều cành nhánh, lá đơn hình bầu dục, màu xanh thẫm. Hoa thường nở
đơn không mọc thành chùm, nở xòe 5 cánh màu trắng tươi, rất thơm. Hoa
đậu thành quả hình cầu. Quả lúc còn non màu xanh bóng, khi chín có màu
vàng cam rất đẹp. Bên trong ruột có nhiều múi màu vàng nhạt, chứa nhiều
nước, chua gắt nên thường dùng để làm nước uống với đường rất đã khát
hoặc có thể làm mứt để ăn..

Hình 1.1. Cây quất
1.1.3.

Công dụng của quả quất
Theo Đông y, quả quất có vị chua, tính ấm. Lá quất có vị cay đắng, tính

lạnh, hạt và rễ quất vị chua cay, tính ấm. Các bộ phận của cây quất như: quả,
lá, rễ, hạt, vỏ quất… đều được sử dụng làm thuốc.
3


Từ quả quất người ta có thể dùng làm gia vị cho món ăn hoặc làm thành
thứ nước giải khát rất hấp dẫn trong những ngày nóng.
Theo kinh nghiệm dân gian, quả quất dùng để trị ho, long đờm rất tốt,
trị các bệnh đường tiêu hóa (đầy tức vùng thượng vị, đau dạ dày, nôn mửa,
chán ăn), đau bụng hoặc sa dạ con sau sinh…
Quất có tác dụng sát trùng ngoài da và tinh dầu từ vỏ quất có công dụng an
thần kinh. Nó chứa nhiều vitamin A, C, B1, B11, và canxi, photpho, kali,
kẽm…
Một số nghiên cứu của Nhật Bản cho biết, quất có tác dụng làm giảm
cholesterol, bền thành mạch, có lợi cho người cao huyết áp. Các nhà khoa học
tại Viện Y tế quốc gia Mỹ cho hay, trong quả quất có nhiều chất chống oxy
hóa chứa Proanthocyanidins, giúp ngăn ngừa vi khuẩn, giảm nhiễm trùng
đường tiết niệu, có lợi cho bệnh nhân ung thư tuyến tiền liệt [23].
1.2. TỔNG QUAN VỀ TINH DẦU

1.2.1 Khái niệm về tinh dầu
Tinh dầu là hợp chất hữu cơ có mùi thơm, dễ bay hơi, không tan hoặc ít
tan trong nước. Các hợp chất này thường có thành phần hóa học, cấu tạo, tính
chất, độ tan trong nước hay trong các loại dung môi rất khác nhau. Tinh dầu
có trong một số bộ phận của cây cỏ (hạt, rễ, củ, vỏ cây, hoa, lá, quả, dầu, nhựa
cây…) hay động vật (túi tinh dầu) [9].
1.2.2. Vai trò của tinh dầu trong đời sống thực vật

Vấn đề về vai trò của tinh dầu trong đời sống của cây đã được đề cập
trong rất nhiều công trình nghiên cứu. Theo quan niệm được trình bày trong
các công trình khác nhau, vai trò của tinh dầu (Ph. X. Tanaxienco, 1985):
- Bảo vệ cây khỏi các tác động của sâu bệnh.
- Che phủ các vết thương ở cây gỗ.
- Ngăn chặn các bệnh do nấm.
4


- Biến đổi sức căng bề mặt của nước trong cây, thúc đẩy sự vận chuyển
nước , tăng hiệu quả của các phản ứng enzyme [11].
1.2.3. Thành phần hóa học của tinh dầu
. Tinh dầu thông thường đều chứa các thành phần sau:
Monoterpene : Tìm thấy trong hầu hết các loại tinh dầu, Monoterpene
có công thức phân tử là C10H16 là chất khử trùng và thuốc bổ trong tự nhiên.
Chúng không màu, rất dễ bay hơi, do đó người ta cần có biện pháp bảo quản
và lưu trữ ở điều kiện nhiệt độ mát mẻ, khô thoáng.

OH

Limonen

Myrcen

Mentol

Sesquiterpene : không dễ bay hơi như Monoterpene , Sesquiterpene
có 15 nguyên tử cacbon trong đó. Chúng có công dụng làm dịu, có tác dụng
chống viêm và chống nhiễm trùng.
OH

CH3
Farnesen

Zingiberen

Curcumen

Nerolidol

Phenol : là chất khử trùng có trong thực vật, tuy nhiên với liều lượng
lớn Phenol có thể là một chất độc cho hệ thần kinh và có thể gây kích ứng da
cũng như các bệnh về tiêu hóa cho những người nhạy cảm.
OH

Phenol

Rượu: Chúng có tác dụng chống nhiễm trùng, kháng khuẩn, chống
nấm rượu, và là thuốc kháng sinh, thuốc bổ rất tôt cho hệ thần kinh và kích
thích phản ứng miễn dịch trong cơ thể.
5


OH

OH

Geraniol

Linalol

Xeton : thuốc chống đông máu. Xeton có thể dùng để thư giãn, chữa
lành các mô sẹo, hệ thống miễn dịch hoặc hệ thống hô hấp trong cơ thể. Tuy
nhiên, Xeton có hại cho hệ thần kinh dẫn tới sẩy thai, co giật và bệnh động
kinh.
Este có tác dụng chống co thắt, kháng khuẩn và chống viêm.
Ete có tính chất tương tự như este nhưng hoạt tính của ete yếu hơn.
Ete giúp cho việc tái cân bằng của hệ thần kinh có hiệu quả.
OCH3

CH2 = CH - CH3

Anethol

Aldehyt: có tách dụng chống viêm. Aldehyt cũng giống như Xeton và
Rượu. Tuy nhiên, Aldehyt có thể gây kích ứng cho da và các màng nhầy.
O
Decanal
Coumarin: Anti-Convulsant có tác dụng chống đông máu, Coumarin

là thuốc an thần có tách dụng thư giãn [5].
O

O

Coumarin

1.2.4. Tính chất vật lý và hóa học của tinh dầu
1.2.4.1.Tính chất vật lý
Ở nhiệt độ thường, tinh dầu ở thể lỏng, trừ một số trường hợp như
methol, camphor… là ở thể rắn.

Tinh dầu gần như không tan trong nước và dễ bay hơi, vì vậy có thể
tách, thu tinh dầu bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước. Tinh dầu
tan rất ít trong nước, tan tốt trong cồn và các dung môi hữu cơ.
6


Đa số tinh dầu không có màu hoặc màu vàng nhạt, một số tinh dầu có
màu như: tinh dầu quế có màu nâu sẫm… Tinh dầu thường có vị cay và hắc
[13,21].
Tỷ trọng của tinh dầu thường vào khoảng 0,85- 0,95, có một số tinh dầu nặng
hơn nước như tinh dầu đinh lăng, tinh dầu quế.
Tinh dầu thường có chỉ số khúc xạ vào khoảng 1,45- 1,56. Chỉ số
khúc xạ cao hay thấp tùy thuộc vào các thành phần chứa trong tinh dầu là no,
không no, hoặc nhân thơm. Nếu tinh dầu có chứa nhiều dãy nối đôi thì có chỉ
số khúc xạ cao [6].
1.2.4.2.Tính chất hóa học
Trong tinh dầu thường gặp đồng thời với những hợp chất no, ngoài ra
còn có những hợp chất không no có cùng số nguyên tử cacbon.
Sở dĩ như vậy là vì giữa chúng có sự liên kết hữu cơ với nhau. Từ hợp
chất này có thể dễ dàng chuyển thành hợp chất kia bằng các phản ứng hóa học
như đồng phân hóa, oxi hóa, hydrat hóa …[1].
Linalool mất nước dehydrat hóa tạo thành β- Micxen (V) và βOximen (VI). Từ β- Oximen (VI) khi đồng phân hóa thành - Oximen (VII),
nhưng nếu vòng hóa sẽ thành Limonene (VIII) [16].
OH
-H2O

- H2O

(V)

(I)

(VII)

(VI)

Limonen

7


Trong tinh thể dầu hồi cấu tử chính là Anetol (I) chất này bị oxi hóa
tạo thành Andehyt Anic (II), tiếp tục oxi hóa sẽ được axit Anic (III). Mặt khác
Anetol khi đồng phân hóa thì tạo thành Metyl savicol (IV) [17].
OCH3

OCH3
[O]

OCH3
[O]

CH=CH-CH3

CHO

(I) Anethol

COOH

(II) Andehyt anic

(III) Axit anic

OCH3

CH2-CH=CH2

(III) Metyl savicol

Trong tinh dầu hồi ngoài Anetol còn có Andehyt Anic, axit Anic và
Metyl savicol.
Dưới ảnh hưởng của nhiệt độ, ánh sáng, không khí, tinh dầu dễ bị oxy
hóa và nhựa hóa một phần. Ancol trong tinh dầu sẽ bị oxy hóa thành Andehyt,
và Andehyt biến thành Axit.
Các phản ứng oxi hóa
Phản ứng oxi hóa bằng oxi không khí
Oxi không khí là chất oxi hóa yếu nhất. Linalol đầu tiên tạo thành
Monooxyt và tiếp tục oxi hóa tạo thành Dioxyt

[O2]
OH

[O2]
O
OH

O
O
OH

Các hợp chất chứa nối đôi dễ bị oxy hóa và tham gia vào quá trình
cộng hợp. Các hợp chất Xeton và Andehyt dễ bị aldol hóa tạo nhựa khi có
8


mặt của kiềm. Nhiều thành phần có các nhóm chức khác nhau có thể tham gia
các phản ứng hóa học, làm thay đổi tính chất của tinh dầu.
Phản ứng oxi hóa bằng KMnO4
Nếu oxi hóa Linalool bằng dung dịch KMnO 4 loãng sẽ thu được một
Ancol gồm 5 nhóm OH.
OH
OH
KMnO4

OH
OH

OH
OH

Nếu là dung dịch KMnO4 đặc thì quá trình oxi hóa diễn ra mãnh liệt
và thu được một hỗ hợp Xeton và Axit.

KMnO4 H3C
OH

CH3
C

+

O

O

C

HO

H2 H2
C C C

O

+

OH

O
HO

C

C

O
OH

Phản ứng Dehidrat hóa

Tùy thuộc vào điều kiện dehydrat hóa mà tạo thành những sản phẩm
khác nhau.
Phản ứng Dehydrat hóa bằng H2SO4 và HCOOH

H2SO4 + HCOOH

hay

OH

Phản ứng Dehydrat hóa bằng Iot

9


Linalool tác dụng với Iot sẽ bị mất nước tạo thành Micxen hoặc
Oximen

hay
OH

Phản ứng Este hóa
Ví dụ: Axetyl hóa Linalol sẽ thu được Linaluy Axetat

Cl

(CH3CO)2CH3
OCOCH3

1.2.5. Các phương pháp chiết tách tinh dầu

1.2.5.1. Phương pháp cơ học
a. Cơ sở khoa học
Cơ sở khoa học của phương pháp cơ học là dùng lực cơ học tác dụng
lên vỏ quả, các tế bào có chứa tinh dầu sẽ bị vỡ ra giải phóng tinh dầu
Đây là phương pháp tương đối đơn giản để tách tinh dầu bằng cách tác
dụng lực cơ học lên nguyên liệu, thường là ép. Phương pháp này được dùng
phổ biến với các họ Citrus như cam, chanh, quýt, bưởi… Vì ở những loại
nguyên liệu này, tinh dầu thường phân bố ở lớp tế bào mỏng trong biểu bì.
b. Cách tiến hành
Vỏ quả được ngâm trong nước hoặc nước muối trong một thời gian
nhất định trước khi cho vào máy ép. Trong quá trình ép, các túi tiết bị phá vỡ
và tinh dầu sẽ chảy ra. Trong quá trình ép nên phun nước hoặc nước muối để
hỗ trợ tinh dầu trôi ra và lúc ngừng ép, bã vỏ trái không hút tinh dầu quay trở
lại.
10


Phương pháp ép có nhiều ưu điểm như: tinh dầu giữ nguyên được mùi
vị tự nhiên ban đầu, các thành phần trong tinh dầu ít bị biến đổi, không cần sử
dụng dung môi trong quá trình ép.
Nhược điểm của phương pháp ép là: tinh dầu bị lẫn nhiều tạp chất,
chủ yếu là các hợp chất hữu cơ hòa tan từ vật liệu đem ép, quá trình tiến hành
thủ công, không thích hợp sản xuất với quy mô lớn.[10, 21].
1.2.5.2. Phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước
a. Cở sở khoa học
Phương pháp chưng cất lôi cuốn tinh dầu bằng hơi nước được dựa trên
nguyên lý của quá trình chưng cất một hỗn hợp không tan lẫn vào nhau là
nước và tinh dầu. Khi hỗn hợp này được gia nhiệt, cả nước và tinh dầu đều
bay hơi. Nếu áp suất của hơi nước cộng với áp suất của tinh dầu bằng áp suất
môi trường thì hỗn hợp sôi và tinh dầu lấy ra cùng với nước.

Phương pháp này có ưu điểm là nhiệt độ sôi của hỗn hợp thấp hơn
nhiệt độ sôi của nước (1000C), trong khi nhiệt độ sôi của tinh dầu lớn hơn
1000C ở áp suất khí quyển. Phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước không
đòi hỏi thiết bị phức tạp, nhưng có khả năng tách gần như triệt để tinh dầu có
trong nguyên liệu. Ngoài ra phương pháp này còn cho phép phân ly các cấu tử
trong tinh dầu thành những phần riêng biệt có độ tinh khiết cao hơn dựa vào
sự khác biệt về tính chất bay hơi.[10,21].
b. Chưng cất lôi cuốn hơi nước trực tiếp
Cách tiến hành:
Nguyên liệu và nước được cho vào cùng một thiết bị, đun sôi, hơi
nước bay ra sẽ lôi cuốn hơi tinh dầu, sau đó làm lạnh ngưng tụ hơi, ta sẽ thu
được tinh dầu sau phân ly tách nước ra.

11


Hình 1.2. Hệ thống chưng cất lôi cuốn trực tiếp
Phương pháp có nhiều ưu điểm như: Thiết bị rẻ tiền, tương đối đơn
giản, phù hợp với sản xuất với quy mô nhỏ ở địa phương, nhất là ở những nơi
bắt đầu khai thác tinh dầu, bước đầu chưa có điều kiện đầu tư vào sản xuất.
Tuy nhiên, cũng tồn tại những hạn chế như: Chất lượng sản phẩm tinh dầu
không cao, nguyên liệu dễ bị cháy khét do thiếu nước, sản phẩm dễ bị dính
vào thành thiết bị, khó điều chỉnh các thông số kỹ thuật ( nhiệt độ, áp suất),
thời gian chưng cất kéo dài nên tốn nhiều năng lượng [10,21].
c. Chưng cất lôi cuốn hơi nước gián tiếp
Cách tiến hành
Phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước gián tiếp sử dụng nồi bốc
hơi nước riêng hoặc sử dụng chung hệ thống hơi nước từ một nồi hơi chung
cho các thiết bị khác nhau.
Do bộ phận chưng cất không bị gia nhiệt trực tiếp nên phương pháp

khắc phục được tình trạng nguyên liệu bị khê khét, màu sắc và chất lượng của
tinh dầu thu được tốt hơn.
Mặt khác, hơi nước cấp từ bên ngoài nên dễ dàng khống chế và điều
chỉnh các yếu tố như lưu lượng, áp suất cho phù hợp với từng loại nguyên
liệu, giúp nâng cao hiệu suất cũng như chất lượng tinh dầu thu được [10,21].
d. Chưng cất cách thủy
 Cách tiến hành

12


Trong phương pháp chưng cất cách thủy, nguyên liệu và nước được
cho chung vào một thiết bị nhưng nguyên liệu không cho tiếp xúc trực tiếp
với nước, mà được ngăn cách bằng một lớp vỉ. Hơi nước từ phần dưới đi qua
lớp vỉ, sau đó đi vào lớp nguyên liệu và kéo theo hơi tinh dầu đi ra thiết bị
làm lạnh.

Hình 1.3. Hệ thống chưng cất cách thủy
Phương pháp này có ưu điểm là nguyên liệu bớt cháy khét do không
tiếp xúc với đáy nồi. Tuy nhiên phẩm chất của tinh dầu và việc điều khiển các
thông số kỹ thuật chưa được cải thiện đáng kể. Ngoài ra, phương pháp này đòi
hỏi nhiều nhân công lao động [10,21].
e. Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chưng cất.
 Sự khuếch tán
Ngay khi nguyên liệu được làm vỡ vụn thì chỉ có một số mô chứa tinh
dầu bị vỡ ra và cho tinh dầu thoát tự do ra ngoài theo hơi nước lôi cuốn đi.
Phần lớn tinh dầu còn lại trong 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 chưng cất hơi nước như sau: “ở nhiệt độ sôi của nước phần lớn tinh dầu
tồn tại trong các mô thực vật sẽ được hòa tan vào tron nước có sẵn trong tế

bào thực vật. Dung dịch này sẽ thẩm thấu dần ra bề mặt nguyên liệu và bị hơi
nước cuốn đi. Còn nước đi vào nguyên liệu theo chiều ngược lại và tinh dầu
lại tiếp tục bị hòa tan vào trong nước này. Quy trình này lặp lại cho đến khi
tinh dầu trong các mô thoát ra ngoài hết”.
13


Như vậy sự hiện diện của nước rất cần thiết, cho nên trong trường hợp
chưng cất sử dụng hơi nước quá nhiệt, chú ý tránh đừng để nguyên liệu bị
khô. Nhưng nếu lượng nước sử dụng thừa quá thì cũng không có lợi, nhất là
trong trường hợp tinh dầu có chứa những cấu phần dễ tan trong nước.
Ngoài ra, vì nguyên liệu được làm vỡ vụn ra càng nhiều càng tốt, cần
làm cho nguyên liệu có một độ xốp nhất định để hơi nước có thể đi xuyên
ngang lớp này đồng đều và dễ dàng. Vì các cấu phần trong tinh dầu được
chưng cất hơi nước theo nguyên tắc nói trên, thông thường những hợp chất
nào dễ hòa tan trong nước sẽ được lôi cuốn trước.
 Sự thủy giải
Những cấu phần este trong tinh dầu thường dễ bị thủy giải cho ra Axit
và Ancol khi đun nóng với nước. Do đó để hạn chế hiện tượng này, sự chưng
cất hơi nước phải được 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
nước quá nhiệt (trên 1000C) nên thực hiện việc này trong giai đoạn cuối cùng
của sự chưng cất, sau khi các cấu phần dễ bay hơi đã lôi cuốn đi hết. Hầu hết
các tinh dầu đều kém bền dưới tác dụng của nhiệt nên phải rút ngắn thời gian
tiếp xúc giữa tinh dầu và nhiệt độ để tránh giảm chất lượng của tinh dầu.
Tóm lại, dù ba yếu tố ảnh hưởng trên được xem xét độc lập nhưng
thực tế thì chúng có liên quan với nhau. Khi tăng nhiệt độ, sự khuếch tán thẩm
thấu tăng, sự hòa tan tinh dầu trong nước sẽ tăng nhưng sự phân hủy cũng
tăng theo [10].

1.2.5.3. Phương pháp trích ly bằng dung môi hữu cơ
a. Cơ sở khoa học của quá trình trích ly
Cơ sở lý thuyết của quá trình trích ly là dựa vào sự khác nhau về hằng
số điện môi của dung môi và chất cần trích ly. Những chất có hằng số điện

14


môi gần nhau sẽ hòa tan vào nhau. Tinh dầu có hằng só điện môi dao động từ
2- 5 và các dung môi hữu cơ có hằng số điện môi dao động từ 1,5- 2.
Phương pháp này được tiến hành ở nhiệt độ thường (khi trích ly) và có
thể lấy được những thành phần quý như sáp, nhựa thơm trong nguyên liệu mà
phương pháp chưng cất không thể tách được [10,21].
b. Phương pháp trích ly bằng dung môi dễ bay hơi
Cách tiến hành
Nguyên liệu được ngâm vào dung môi trong bình chứa. Sau khi cho
dung môi và nguyên liệu vào thiết bị trích ly đem lọc ta sẽ được mitxen,
mitxen là hỗn hợp tinh dầu và dung môi. Đem lắng và lọc mitxen để tách các
tạp chất như các mảnh nguyên liệu, nếu nguyên liệu là hoa thì các tạp chất có
thể là nhụy hoa hoặc phấn hoa. Trong trường hợp mitxen có nước cần phải
tách nước, sau đó dùng hơi để cất thu hồi lại dung môi. Sau khi thu hồi hoàn
toàn dung môi, sản phẩm là một chất đặc sệt gồm tinh dầu và một số hợp chất
khác như nhựa, sáp gọi là cancret cho nên cần phải tách riêng tinh dầu ra. Để
tách sáp và tạp chất người ta hòa tan cancret bằng rượu etylic sau đó đem làm
lạnh ở -15oC, sáp và tạp chất sẽ đông lại, sau đó lọc để tách. Lúc này hỗn hợp
chỉ còn lại rượu và tinh dầu, dùng phương pháp chưng cất để tách rượu, ta thu
được tinh dầu nguyên chất, rượu được đem đi tinh chế để dùng lại. sáp là chất
định hương có giá trị trong tinh dầu, nhưng khi có sáp trong tinh dầu, tinh dầu
thường bị đục do đó phải tiến hành tách sáp trong tinh dầu.
Phương pháp này có ưu điểm là: phương pháp tiến hành ở nhiệt độ

phòng, nên thành phần hóa học của tinh dầu ít bị thay đổi.
Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp là: dung môi vì dễ bay hơi
nên sẽ bị thất thoát trong quá trình trích ly, ảnh hưởng đến giá thành của sản
phẩm [10,21].
c. Phương pháp trích ly bằng dung môi không bay hơi
Cách tiến hành
Dựa vào tính chất có thể hòa tan trong chất béo động vật và thực vật
của tinh dầu, người ta ngâm nguyên liệu vào dầu động vật hoặc thực vật, tinh
dầu sẽ khuếch tán qua màng tế bào, hòa tan vào dầu, sau đó tách riêng phần
dầu động, thực vật ta thu được tinh dầu.
15


Nguyên liệu được cho vào các túi vải rồi nhúng vào dung môi, tùy
thuộc vào các loại nguyên liệu mà thời gian ngâm có thể dài hoặc ngắn,
thường thì khoảng 48h. Nhiệt độ ngâm nằm trong khoảng 60- 70 0C. Sau thời
gian quy định, các túi được vớt ra và thay thế các túi chứa nguyên liệu mới
vào, thường thì phải thay 25 lần mới có thể bão hòa được tinh dầu trong dung
môi. Bã nguyên liệu sau khi vớt ra còn chứa nhiều dung môi cần phải thu hồi
bằng phương pháp ép hoặc ly tâm. Nếu dùng dung môi là chất béo động vật ta
được sáp thơm và dung môi, còn nếu là dầu thực vật ta được dầu thơm. Dầu
thơm và sáp thơm có thể dùng trực tiếp trong công nghệ mỹ phẩm như dùng
làm son,dầu chải tóc… Nếu không dùng trục tiếp dầu thơm và sáp thơm có
thể lấy tinh dầu bằng cách tách bằng rượu Etylic rồi sau đó cất tách rượu.
Phương pháp này có ưu điểm là thu được tinh dầu ít tạp chất hơn, sản
phẩm trung gian có thể sử dụng trực tiếp trong công nghiệp mỹ phẩm.
Tuy nhiên nhược điểm của phương pháp này là chất béo dùng làm
dung môi rất khó tinh chế và bảo quản. Cách tiến hành thủ công, khó cơ giới
hóa [10,21].
1.2.5.4. Phương pháp trích ly bằng CO2 siêu tới hạn

a. Cơ sở khoa học
Đối với mỗi chất thông thường, dưới mỗi một điều kiện nhất định
chúng sẽ tồn tại ở một trạng thái nào đó trong 3 trạng thái rắn, lỏng, khí. Nếu
nén chất khí tới một áp suất đủ cao, chất khí sẽ hóa lỏng. Tuy nhiên, có một
giá trị áp suất mà ở đó, nếu nâng dần nhiệt độ lên thì chất lỏng cũng không trở
về trạng thái khí, mà rơi vào một vùng trạng thái đặc biệt gọi là trạng thái siêu
tới hạn (supercritical ). Vật chất ở trạng thái này mang nhiều đặc tính của cả
chất khí và chất lỏng, nghĩa là dung môi đó mang tính trung gian giữa khí và
lỏng.
Vì vậy khi CO2 được đưa lên nhiệt độ, áp suất cao hơn nhiệt độ, áp
suất tới hạn của nó(trên Tc= 310C, Pc= 73,8 bar), CO2 chuyển sang trạng thái
siêu tới hạn.
Nó có khả năng hòa tan rất tốt các đối tượng cần tách ra khỏi mẫu ở cả
3 dạng rắn, lỏng, khí. Sau quá trình chiết để thu hồi sản phẩm chỉ cần giảm áp
16


suất thấp hơn áp suất tới hạn thì CO2 chuyển sang dạng khí ra ngoài và sản
phẩm tháo ra ở bình hứng.
Phương pháp có nhiều ưu điểm như: Sản phẩm thu được có chất lượng
cao, đối với tinh dầu thì có mùi, mùi tự nhiên, không lẫn nhiều thành phần
không mong muốn, đối với các hợp chất tự nhiên thì tách được các chất có
hoạt tính cao. Không còn lượng dung môi dư, tách các hợp chất có hàm lượng
cao, không gây ô nhiễm môi trường, là một phương pháp có công nghệ cao và
an toàn với sản phẩm tự nhiên [10,21].
1.2.5.5. Trích ly dưới sự hỗ trợ của vi sóng
a. Khái niệm
Vi sóng (micro-onde, microwave) là sóng điện từ lan truyền với vận
tốc ánh sáng.
b. Cách tiến hành

Dưới tác dụng của vi sóng, nước trong các tế bào thực vật bị nóng lên,
áp suất bên trong tăng đột ngột làm các mô chứa tinh dầu bị vỡ ra. Tinh dầu
thoát ra bên ngoài, lôi cuốn theo hơi nước sang hệ thống ngưng tụ (phương
pháp chưng cất hơi nước) hoặc hòa tan vào dung môi hữu cơ đang bao phủ
bên ngoài nguyên liệu (phương pháp tẩm trích) [10].
1.2.5.6. Ly trích dưới sự hỗ trợ của sóng siêu âm
a. Khái niệm
Siêu âm là âm thanh có tần số nằm ngoài ngưỡng nghe của con người
(16 Hz – 18kHz).
b. Cách tiến hành
Siêu âm cung cấp năng lượng thông qua hiện tượng tạo và vỡ bọt
(khoảng cách liên phân tử). Trong môi trường chất lỏng, bọt có thể hình thành
trong nửa chu kì đầu và vỡ trong nửa chu kỳ sau, giải phóng một năng lượng
rất lớn. Năng lượng này có thể sử dụng tẩy rửa chất bẩn ngay trong những vị
trí không thể tẩy rửa bằng phương pháp thông thường, khoan cắt những chi
tiết tinh vi, hoạt hóa nhiều loại phản ứng hóa học, làm chảy và hòa tan lẫn vào
nhau trong việc chế tạo những sản phẩm bằng nhựa nhiệt dẻo.

17


Phương pháp có nhiều ưu điểm như: Thời gian trích ly nhanh, hiệu
suất trích ly cao hơn một số phương pháp thông thường, sản phẩm trích ly có
chất lượng tốt. Thiết bị dễ sử dụng, an toàn và bảo vệ môi trường, tăng tốc độ
hòa tan chất phản ứng và do đó rút ngắn thời gian phản ứng, nguyên liệu sử
dụng rẻ tiền hơn, lượng hóa chất độc hại sử dụng ít hơn. Tuy nhiên phương
pháp này chỉ có thể áp dụng với quy mô nhỏ, nhiệt độ sôi của các cấu tử đạt
được rất nhanh, có thể gây nổ [10].
1.2.6. Tinh dầu quất
1.2.6.1. Trạng thái

Trong thiên nhiên tinh dầu quất tồn tại ở trạng thái tự do, chúng có
trong các cơ quan thực vật. Tinh dầu quất thu được từ các phương pháp trích
ly được xem là hỗn hợp thiên nhiên có mùi đặc trưng, trong suốt, vàng nhạt,
tồn tại ở trạng thái lỏng ở nhiệt độ thường, dễ bay hơi nhưng khó phân hủy.
1.2.6.2. Thành phần hóa học và tính chất của tinh dầu vỏ quả quất
a. Thành phần hóa học
Trong tinh dầu quất có chứa khoảng hơn 50 thành phần, trong đó thành
phần chủ yếu của tinh dầu là Limomen chiếm trên 85%, bên cạnh đó còn chứa
các chất khác như α- Pinen, β- Pinen, Sabinen, β- Ocimen, Linalool, βEudesmol [4].
b. Tính chất
Tinh dầu vỏ quất trong suốt, có màu vàng nhạt, mùi thơm đặc trưng.
Tỷ trọng được xác định bằng tỷ trọng kế thủy tinh. Chỉ số khúc xạ được xác
định trên khúc xạ kế WYA-S ABBE. Góc quay cực được ghi trên triền quang
kế A. Kruss Optronic. Các chỉ số acid (IA), este (IE), savon hóa (IS) [4].
Bảng 1.1. Một số chỉ số hóa lý của tinh dầu quất
18


Nguyên liệu
Vỏ quất

d25

nD30

0,84

1,4673

92,8

IA

IE

0,54

6,32

c. Hoạt tính sinh học của tinh dầu quất
Hoạt tính kháng khuẩn của tinh dầu vỏ quất được nghiên cứu theo
phương pháp khuếch tán trên đĩa thạch, đo đường kính vòng vô trùng tạo ra
bởi đĩa giấy tẩm tinh dầu với các nồng độ thay đổi từ tinh dầu nguyên chất
đến các nồng độ pha loãng dần.
Người ta tiến hành thử hoạt tính sinh học của tinh dầu quất thu được từ
phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước đều nhận thấy nó có khả năng
kháng khuẩn với các chủng vi khuẩn là Escherichia coli và Staphylococus
aureus [4].
1.2.7. Ứng dụng của tinh dầu quất
1.2.7.1.Cơ sở khoa học
Tinh dầu vỏ quất có chứa các chất antioxidants có thể bảo vệ các tế
bào khỏi bị tổn thương .
Khi có mặt axit, nước, Limonene sẽ có phản ứng cộng hợp với nước
tạo thành rượu đa chức là Tecpine. Tecpine không bền, kết hợp với nước tạo
thành Tecpinhydrat (là chất kết tinh màu trắng, không tan trong nước mà chỉ
tan trong dung môi cồn). Tecpinhydrat là thành phần của một loại thuốc ho
long đờm, điều trị các chứng viêm phế quản cấp và mãn tính, dùng để sản
xuất ra Tecpineol, Cineol mà Tecpineol và Cineol lại rất có giá trị trong
ngành y học.
Myrcene là một hợp chất hữu cơ từ các nhóm hydrocacbon không no

có nguồn gốc tự nhiên, nằm trong nhóm các monoterpen .Nó là nguyên liệu
để tổng hợp nên nước hoa. Nó cũng là nguyên liệu tổng hợp nên các hợp chất
như Ciral, Citronellol, Geraniol, Nerol có lợi trong y dược.
19