NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CHƯNG CẤT TINH DẦU GỪNG VÀ ỨNG DỤNG PHỤ PHẨM CỦA QUÁ TRÌNH CHƯNG CẤT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH
KHOA MÔI TRƯỜNG – THỰC PHẨM – HÓA


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Tên đề tài:

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH
CHƯNG CẤT TINH DẦU GỪNG VÀ ỨNG
DỤNG PHỤ PHẨM CỦA QUÁ TRÌNH
CHƯNG CẤT
Sinh viên thực hiện

: Huỳnh Việt Thắng

Mã số sinh viên

: 1311524428

Lớp

:13DHH01

Chuyên ngành

: Công nghệ Kỹ thuật Hoá học

Giáo viên hướng dẫn : Đỗ Đình Nhật
Tp.HCM, tháng 8 năm 2017

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Huỳnh Việt Thắng

Mã số sinh viên: 1311524428

Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật Hoá học

Lớp: 13DHH01

1. Tên đề tài: Nghiên cứu chưng cất tinh dầu gừng và ứng dụng phụ phẩm của quá
trình chưng cất.
2. Nhiệm vụ luận văn
Xác định quy trình điều chế tinh dầu gừng;
Xác định các thông số ảnh hưởng hiệu suất tinh dầu gừng;
Khảo sát quy mô pilot & quy mô công nghiệp nhỏ;
Điều chế oleoresin từ bã của quy trình chưng cất.
3. Ngày giao nhiệm vụ luận văn: 13/02/2017
4. Ngày hoàn thành nhiệm vụ luận văn: 21/08/2017
5. Người hướng dẫn:
Họ và tên

Học hàm, học vị

Đỗ Đình Nhật

Thạc Sĩ

Đơn vị

Phần hướng dẫn

Bộ môn Công nghệ kỹ thuật
Hóa học

100%

Nội dung và yêu cầu của luận văn đã được thông qua bộ môn.
Trưởng Bộ môn

Người hướng dẫn

(Ký và ghi rõ họ tên)

(Ký và ghi rõ họ tên)

ThS. Nguyễn Đình Phúc

ThS. Đỗ Đình Nhật

ii


LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình thực hiện đề tài ngoài sự làm việc và cố gắng của bản thân, tôi còn
nhận được nhiều sự khích lệ, động viên từ phía nhà trường, thầy cô, gia đình và bạn bè.
Trước hết, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sự tri ân sâu sắc đối với các thầy cô
của trường Đại học Nguyễn Tất Thành, đặc biệt là các thầy cô khoa Môi trường - Thực
phẩm - Hoá của trường đã giúp đỡ, góp ý và hỗ trợ tận tình trong suốt thời gian tôi thực
hiện quá trình nghiên cứu.
Và tôi cũng xin chân thành cảm ơn thầy Đỗ Đình Nhật người dành nhiều thời gian và

tâm huyết hướng dẫn nghiên cứu, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành khoá luận
tốt nghiệp. Ngoài ra, tôi xin gửi lời cảm ơn đến anh Đoàn Quang Huy đã hỗ trợ và giúp đỡ
trong thời gian tôi thực nghiệm tại phòng thí nghiệm.
Cuối cùng tôi xin tỏ lòng biết ơn gia đình, bạn bè đã động viên tôi về mọi mặt và giúp
đỡ tôi tận tình trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu, và cũng là động lực không nhỏ để
tôi có kết quả ngày hôm nay.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Tp.HCM, Ngày ... Tháng ... Năm ...
Sinh viên thực hiện
Huỳnh Việt Thắng

iii


TÓM TẮT LUẬN VĂN
Trong bài luận này, các yếu tố ảnh hưởng đến hàm lượng tinh dầu của quy trình chưng
cất tinh dầu gừng đã được nghiên cứu nhằm nâng cao hiệu suất sản xuất và bước đầu nghiên
cứu tận dụng bã gừng của quy trình chưng cất để trích ly ra oleoresin phục vụ nghiên cứu
thuốc trừ sâu sinh học. Theo đó, nghiên cứu này cũng đã tiến hành khảo sát dưới quy mô
pilot và sản xuất dưới quy mô công nghiệp nhỏ. Đồng thời tiến hành ly trích oleoresin từ
bã gừng với khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến lượng oleoresin. Kết quả của nghiên cứu
là đã tạo ra tinh dầu gừng với hàm lượng các chất chính cao hơn so với một số công bố
trước đó như α-Pinene (4.2-2.03%), Camphene (11.7-5.01%), 1,8-Cineol (15.6-5.67%),
Zingiberene

(11-10.62%),

Geraniol

(6.4-6%),

β-Bisabolene

(4.1-2.94%),

β-

Sesquiphellandrene (6.8-5.37%). Các thông số tối ưu thông qua khảo sát thu được như: thời
gian lưu trữ nguyên liệu là 4 ngày, nguyên liệu được nghiền nát, tỉ lệ nước và nguyên liệu
là 1:1, thời gian chưng cất 4 giờ (kể từ lúc bình cầu đạt 130oC), nhiệt độ là 130oC; Khảo sát
quy mô pilot và quy mô công nghiệp nhỏ đạt hiệu suất lần lượt là 0.24% và 0.18%. Đã trích
ly ra oleoresin từ bã gừng với hiệu suất 5.4% và ứng dụng diệt gián, rầy nâu, bọ cánh cứng.

iv


ABSTRACT
In this essay, the factors influencing the essential oil content of the ginger essential oil
distillate process have been investigated to improve production efficiency and initially
researched the use of ginger residue of the distillation process to extract oleoresin for
biopesticide research. I have research on the storage time of raw materials, the effect of raw
material processing, the ratio of water and raw materials, distillation time, temperature to
essential oil content by hydro distillation method. The process uses a cleverger distillation
system. Accordingly, this research also conducted pilot-scale surveys and production on a
medium-scale. The study also extract oleoresin from ginger residue and the effect of
temperature surveys to oleoresin’s yield. The result of the research was that ginger essential
oil with the higher levels of major constituents was compared to some of the previous
publications, such as α-Pinene (4.2-2.03%), Camphene (11.7-5.01%), 1.8-Geranol (6.46%), β-Bisabolene (4.1-2.94%), β-Sesquiphellandrene (6.8-5.37%); The best results
obtained through the survey were: storage time of 4 days, raw material was crush, ratio of
water and raw materials was 1:1, distillation time was 3.5h (since the temperature in the

round-bottom flask reached 100oC), the temperature is 130oC; The pilot scale surveys and
small-scale industrial scale yields were 0.24% and 0.18%, respectively. The extracted
oleoresin from the ginger residue (yield = 5.4%) and was applied to kill cockroaches, brown
backed hoppers and beetles.

v


MỤC LỤC

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ..........................................................................ii
LỜI CẢM ƠN ......................................................................................................................iii
TÓM TẮT LUẬN VĂN...................................................................................................... iv
ABSTRACT .......................................................................................................................... v
MỤC LỤC ............................................................................................................................ vi
DANH MỤC BẢNG............................................................................................................ ix
DANH MỤC HÌNH ............................................................................................................. x
LỜI MỞ ĐẦU ...................................................................................................................... xi
Chương 1. TỔNG QUAN .................................................................................................... 1
1.1

TỔNG QUAN VỀ GỪNG ....................................................................................... 1

1.1.1 Giới thiệu về Gừng ............................................................................................... 1
1.1.2 Công dụng của gừng ............................................................................................. 2
1.1.3 Phân bố và trữ lượng gừng. .................................................................................. 3
1.2

TỔNG QUAN VỀ TINH DẦU ............................................................................... 5

1.2.1 Lịch sử về tinh dầu ............................................................................................... 5
1.2.2 Khái niệm tinh dầu ............................................................................................... 6
1.2.3 Tinh dầu Gừng ...................................................................................................... 7
1.2.4 Công dụng của tinh dầu gừng............................................................................... 7
1.3

CÁC PHƯƠNG PHÁP CHIẾT TÁCH TINH DẦU ............................................. 11

1.3.1 Phương pháp trích ly bằng dung môi ................................................................. 12
1.3.2 Phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước ........................................................ 13
vi


1.3.3 Phương pháp ép lạnh .......................................................................................... 13
1.4 PHƯƠNG PHÁP TRÍCH LY OLEORESIN ............................................................ 13
1.5 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC ............ 14
Chương 2 THỰC NGHIỆM ............................................................................................. 18
2.1

MỤC TIÊU ĐỀ TÀI .............................................................................................. 18

2.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI ....................................................................... 18
2.3 NGUYÊN LIỆU & THIẾT BỊ .................................................................................. 18
2.3.1 Nguyên liệu ......................................................................................................... 18
2.3.2 Dụng cụ ............................................................................................................... 19
2.3.3 Hóa chất .............................................................................................................. 19
2.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................................................. 19
2.4.1 Phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước trực tiếp .......................................... 20
2.4.2 Phương pháp Soxhlet .......................................................................................... 21
2.4.3 Xác định chỉ tiêu hóa lý của tinh dầu ................................................................. 21

2.4.4 Xác định thành phần tinh dầu, chỉ số khúc xạ, góc quay cực ............................ 23
2.4.5 Phương pháp luân phiên từng biến..................................................................... 23
2.5 TIẾN TRÌNH THỰC HIỆN ...................................................................................... 24
2.5.1 Chưng cất tinh dầu .............................................................................................. 24
2.5.2 Thuyết minh quy trình ........................................................................................ 24
2.5.3 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian lưu trữ đến hàm lượng tinh dầu .................. 25
2.5.4 Khảo sát ảnh hưởng của quá trình xử lý nguyên liệu đến hàm lượng tinh dầu. 25
2.5.5 Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ nước và nguyên liệu ............................................ 26
2.5.6 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian chưng cất đến hàm lượng tinh dầu ............. 26
vii


2.5.7 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng tinh dầu................................ 27
2.6 KHẢO SÁT QUY MÔ PILOT & QUY MÔ CÔNG NGHIỆP NHỎ ...................... 27
2.7 ĐIỀU CHẾ OLEORESIN TỪ BÃ GỪNG CỦA QUY TRÌNH CHƯNG CẤT ..... 28
2.7.1 Quy trình trích ly oleoresin ................................................................................ 28
2.7.2 Thuyết minh quy trình ........................................................................................ 28
Chương 3 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ............................................................................ 29
3.1 KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HÀM LƯỢNG TINH DẦU ..... 29
3.1.1 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian lưu trữ .......................................................... 29
3.1.2 Khảo sát ảnh hưởng của quá trình xử lý nguyên liệu ........................................ 29
3.1.3 Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ nước và nguyên liệu ............................................ 30
3.1.4 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian chưng cất ..................................................... 31
3.1.5 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt chưng cất ........................................................... 32
3.1.6 Khảo sát trên quy mô pilot và quy mô công nghiệp nhỏ ................................... 33
3.1.7 Điều chế oleoresin từ bã gừng của quy trình chưng cất .................................... 34
3.2 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH............................................................................................ 34
3.2.1 Kết quả định tính, định lượng............................................................................. 34
3.2.3 Kết quả GC/MS .................................................................................................. 35
Chương 4 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ................................................................. 37

4.1 KẾT LUẬN ................................................................................................................ 37
4.2 KHUYẾN NGHỊ ....................................................................................................... 37
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................... 39
PHỤ LỤC ............................................................................................................................. 42

viii


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Thành phần của gừng............................................................................................. 2
Bảng 1.2 Sản lượng gừng năm 2014. .................................................................................... 4
Bảng 1.3 Một số hợp chất chính hay gặp trong thành phần tinh dầu ................................... 6
Bảng 2.1 Điều kiện của khảo sát hàm lượng tinh dầu theo thời gian lưu trữ. ................... 25
Bảng 2.2 Điều kiện của khảo sát hàm lượng tinh dầu theo dạng nguyên liệu. .................. 25
Bảng 2.3 Điều kiện của khảo sát hàm lượng tinh dầu theo tỉ lệ nước:nguyên liệu ........... 26
Bảng 2.4 Điều kiện của khảo sát hàm lượng tinh dầu theo thời gian chưng cất. ............... 26
Bảng 2.5 Điều kiện của khảo sát hàm lượng tinh dầu theo nhiệt độ chưng cất. ................ 27
Bảng 2.6 Điều kiện của khảo sát hàm lượng tinh dầu theo thực tế. ................................... 27
Bảng 2.7 Điều kiện khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến lượng oleoresin. ...................... 28
Bảng 3.1 Kết quả khảo sát quy mô pilot & sản xuất quy mô công nghiệp nhỏ ................. 33
Bảng 3.2 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến lượng oleoresin. ......................... 34
Bảng 3.3 Kết quả định tính, định lượng. ............................................................................. 35
Bảng 3.4 Kết quả phân tích GC/MS của thí nghiệm. ......................................................... 35
Bảng 3.5 Bảng so sánh kết quả mẫu thí nghiệm ................................................................. 36
Phụ lục 1 Kết quả khảo sát hàm lượng tinh dầu theo thời gian lưu trữ. ............................ 42
Phụ lục 2 Kết quả khảo sát hàm lượng tinh dầu theo dạng nguyên liệu. ........................... 42
Phụ lục 3 Kết quả khảo sát hàm lượng tinh dầu theo tỉ lệ gừng:nước. .............................. 42
Phụ lục 4 Kết quả khảo sát hàm lượng tinh dầu theo thời gian chưng cất. ....................... 43
Phụ lục 5 Kết quả khảo sát hàm lượng tinh dầu theo nhiệt độ chưng cất.......................... 43

ix


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Miêu tả sinh học tiêu biểu của loài Gừng (Z.officinale Roscoe) .......................... 1
Hình 1.2 Hình chụp SEM của củ gừng gió ........................................................................... 1
Hình 1.3 Tháp phân loại loài gừng được sử dụng trong nghiên cứu ................................... 3
Hình 1.4 Chai tinh dầu gừng ................................................................................................. 7
Hình 1.5 Công thức phân tử của α-Pinene (C10H16) ............................................................. 8
Hình 1.6 Công thức phân tử của Camphene (C10H16) .......................................................... 8
Hình 1.7 Công thức phân tử của 1,8-Cineol (C10H18O) ....................................................... 9
Hình 1.8 Công thức phân tử của β-Citral (C10H16O) ............................................................ 9
Hình 1.9 Công thức phân tử của Geraniol (C10H18O) ........................................................ 10
Hình 1.10 Công thức phân tử của α-Farnesene (C15H24).................................................... 10
Hình 1.11 Công thức phân tử của β-Bisabolenes (C15H24) ................................................ 10
Hình 1.12 Công thức phân tử của β-Sesquiphellandrene (C15H24) .................................... 11
Hình 2.1 Thiết bị của phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước trực tiếp ....................... 20
Hình 2.2 Sơ đồ quy trình chưng cất tinh dầu gừng ............................................................ 24
Hình 2.3 Quy trình trích ly oleoresin .................................................................................. 28
Hình 3.1 Biểu đồ biểu diễn hàm lượng tinh dầu theo thời gian lưu trữ. ............................ 29
Hình 3.2 Biểu đồ thể hiện hàm lượng tinh dầu thu được theo tình trạng nguyên liệu ...... 30
Hình 3.3 Biểu đồ kết quả khảo sát hàm lượng tinh dầu theo tỉ lệ gừng:nước (g/g) .......... 31
Hình 3.4 Biểu đồ kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian chưng cất ............................. 32
Hình 3.5 Biểu đồ kết quả ảnh hưởng của nhiệt độ chưng cất đến hàm lượng tinh dầu ..... 33

x


LỜI MỞ ĐẦU
Gừng là một gia vị phổ biến trong nhiều món ăn trên Thế Giới nói chung và Việt Nam

nói riêng. Hơn thế nữa, gừng còn được biết đến như một loại thuốc Đông Y với nhiều tên
gọi tùy vào tình trạng riêng của nó như: Sinh Khương, Can Khương, Thán Khương, Khương
Bì. Trước đây, vào khoảng năm 2014, giá gừng trung bình dao động từ 40.000 – 80.000đ/kg
(số liệu được lấy từ cơ sở dữ liệu của Công ty Trí Đức) nhưng hiện nay do các yếu tố chủ
quan và khách quan (mất mùa, căng thẳng Biển Đông) nên giá gừng giảm mạnh xuống còn
6.000 – 15.000đ/kg. Trước tình trạng đó, việc thay đổi từ gừng sang một sản phẩm khác để
làm tăng giá trị nông sản, giúp đỡ cho bà con nông dân là hết sức cần thiết. Và một sản
phẩm chứa nhiều tinh chất nhất của gừng mà vẫn chưa được phổ biến rộng rãi đó là tinh
dầu gừng và nhựa dầu. Do đó, “Nghiên cứu quy trình chưng cất tinh dầu gừng và ứng
dụng phụ phẩm của quá trình chưng cất” là rất cần thiết trong tình hình hiện nay.
Trong nghiên cứu này, tôi sẽ tập trung vào 4 mục tiêu chính: Khảo sát các yếu tố ảnh
hưởng đến quá trình sản xuất gừng dựa trên quy mô phòng thí nghiệm và pilot, từ đó định
hướng sản xuất quy mô công nghiệp vừa; Phân tích thành phần của tinh dầu gừng cũng như
công dụng từng chất chính (>5%) có trong đó, dựa vào đó để nâng cao chất lượng tinh dầu;
Công dụng của tinh dầu gừng (và các sản phẩm từ tinh dầu gừng); Trích ly oleoresins từ bã
gừng của quá trình chưng cất.

xi


Chương 1. TỔNG QUAN
1.1 TỔNG QUAN VỀ GỪNG
1.1.1 Giới thiệu về Gừng
Gừng là một loại cây nhỏ, sống lâu năm, cao 0.6 – 1m. Thuộc loại thân rễ, phát triển
lên thành củ, lâu dần thành xơ. Lá mọc so le, không cuống, có bẹ, hình mác dài 15 – 20cm,
rộng chừng 2cm, mặt bóng nhẵn, gân giữa hơi trắng nhạt, vò có mùi thơm. Trục hoa xuất
phát từ gốc, dài tới 20cm, cụm hoa thành bông mọc sít nhau, hoa dài 5cm, rộng 2 – 3cm, lá
bắc hình trứng, dài 2.5cm, mép lưng màu vàng, 3 cành hoa dài chừng 2cm, màu vàng xanh,
mép cánh hoa màu tím, nhị cũng tím. Loài gừng trồng ít ra hoa [1, 2].

Hình 1.1 Miêu tả sinh học tiêu biểu của loài Gừng (Z.officinale Roscoe)

Hình 1.2 Hình chụp SEM của củ gừng gió

1


Bên cạnh protein, tinh bột và chất béo, gừng có chứa các thành phần hoạt động như
dầu dễ bay hơi (zingeberene, curcumene, borneol, neral, geranial, geraniol, citronyl acetate,
α-terpineol, và linalool), hợp chất cay (Gingerols và shogaols), và các thành phần nhỏ liên
quan đến Gingerols (gingediols, gingediacetates, paradol, và hexahydrocurcumin).
Bảng 1.1 Thành phần của gừng

Hàm lượng

Thành phần

(%)

Tinh dầu

4

Hỗn hợp Hydrocarbon (chủ yếu là

10-16

sesquiterpene)
Tro

6.5

Protein

12.3

Protein hòa tan trong nước

2.3

Tinh bột

45.25

Các acid béo tự do, phospholipid

4.5

Sterols

0.53

Sợi thô

10.3

Oleoresin

7.3

Nhựa dầu chứa 20-25% tinh dầu và 20-30% các chất cay. Thành phần chủ yếu của
nhóm chất cay là zingeron, shogaol và zingerol, trong đó gingerol chiếm tỷ lệ cao nhất.
Ngoài ra, trong tinh dầu Gừng còn chứa α-camphen, β-phelandren, eucalyptol và các
gingerol. Cineol trong Gừng có tác dụng kích thích khi sử dụng tại chỗ và có tác dụng diệt
khuẩn trên nhiều vi khuẩn [3].
1.1.2 Công dụng của gừng
Y học:
Do có tính sát trùng và kháng khuẩn nên gừng được dùng để điều trị ngộ độc thực
phẩm, nhiễm trùng đường ruột và kiết lỵ do vi khuẩn.
2


Gừng có tác dụng chống buồn nôn, mửa, đặc biệt là ốm nghén cho phụ nữ mang thai.
Gừng có thể làm giảm mức cholesterol trong máu và phòng chống đông máu nên làm
giảm nguy cơ tắc nghẽn mạch máu và giảm tỷ lệ đột quỵ.
Gừng và tinh dầu gừng là một chất làm tan đàm tốt nên có hiệu quả trong các vấn đề
về hô hấp như ho, cảm cúm, hen suyễn, viêm phế quản và khó thở.
Ngoài ra, gừng còn có tính kháng viêm, có hiệu quả chống bệnh vàng da và sốt rét,
làm giảm trầm cảm, căng thẳng, mệt mỏi, chóng mặt, bồn chồn và lo âu, trong dân gian còn
sử dụng gừng để trị gàu.
Gừng đang được nghiên cứu trong điều trị ung thư trên chuột.
Thực phẩm: Gừng dùng làm rau, gia vị, kẹo mứt, trà, rượu, nước uống có gas.
1.1.3 Phân bố và trữ lượng gừng.
Gừng là loại cây gia vị cổ điển được trồng ở nhiều nước trong vùng nhiệt đới và cận
nhiệt đới, từ Đông Á đến Đông Nam Á và Nam Á, trong đó có Việt Nam.
Phân loại khoa học theo sinh học thì rất rộng lớn, có đến 47 chi và hơn 1000 loài. Ở
Việt Nam hiện nay được biết có 20 chi và gần 11 loài. Tháp phân loại đơn giản đối với loại
gừng được sử dụng trong nghiên cứu và sản xuất phổ biến như sau:

Hình 1.3 Tháp phân loại loài gừng được sử dụng trong nghiên cứu

Mỗi năm, thế giới sản xuất khoảng 1,2 triệu tấn gừng tươi, trong đó Ấn Độ và Trung
Quốc góp gần 49,96%.
Tính theo diện tích trồng thì Nigeria và Trung Quốc là hai nước sản xuất lớn nhất
thế giới. Còn tính theo sản lượng thì Ấn Độ là nước sản xuất gừng lớn nhất thế giới. Vụ
3


2005/06, nước này sản xuất 391.000 tấn, trên diện tích 110.600 héc ta, đạt năng suất trung
bình 3.537 kg/hécta. Ấn Độ thường xuất khẩu khoảng 8% sản lượng gừng trong nước.
Theo tờ Public Ledger, xuất khẩu gừng của Trung Quốc trong 3 tháng đầu năm 2009
tăng 68% so với cùng kỳ năm ngoái, chủ yếu do nhu cầu tăng từ Pakistan và Bangladesh.
Theo thống kê của Hải quan Trung Quốc, Trung Quốc đã xuất khẩu 95.695 tấn gừng trong
quý I năm nay, so với 56.875 tấn cùng kỳ năm 2008.
Xu hướng tăng xuất khẩu này xuất phát từ việc Pakistan tăng nhu cầu nhập khẩu gừng.
Nhập khẩu vào Pakistan đã tăng 52% trong 3 tháng đầu năm 2009, lên 11.896 tấn, so với
7.796 tấn năm 2008.
Nhập khẩu vào Bangladesh trong giai đoạn nói trên còn tăng mạnh hơn, tăng 1.029%.
lên 10.633 tấn, so với 942 tấn năm ngoái. Malaysia cũng tăng nhập khẩu thêm 128% lên
8.547 tấn so với 3.736 tấn năm 2008. Nhật Bản vẫn là khách hàng lớn nhất của Trung Quốc
với 13.893 tấn gừng trong quý I năm nay, tăng 4% so với 13.290 tấn năm 2008 (Tổ chức
Lương thực và Nông nghiệp của Liên hợp quốc - FAOSTAT).
Bảng 1.2 Sản lượng gừng năm 2014.

Sản lượng gừng năm 2014
Sản lượng
(Tấn)

Quốc gia
Ấn Độ
Trung Quốc

Nepal
Indonesia
Thái Lan
Các quốc gia khác
Thế giới

655,000
415,951
276,150
266,145
161,404
381,803
2,156,453

Food and Agricultural Oraganization of the
United Nations, Statistics Division (FAOSTAT)

4


1.2 TỔNG QUAN VỀ TINH DẦU
1.2.1 Lịch sử về tinh dầu
Tinh dầu thực vật đã được dùng trong những nền văn minh cổ đại vào thời gian cách
đây khoảng 6.000 năm hoặc xưa hơn.
Người Ai Cập cổ đại dùng phương pháp ngâm chiết để trích ly tinh dầu từ các loại
cây cỏ có mùi thơm, và hương trầm có lẽ là một trong những phương cách cổ xưa nhất
trong việc sử dụng hương liệu. Người Ai Cập rất thông thạo việc ướp xác bằng hương liệu
để bảo quản cở thể. Họ cũng thường dùng dầu thơm để xoa bóp cơ thể.
Người Hy Lạp tiếp tục sử dụng tinh dầu thơm và dùng các loại dầu này cho cả hai
mục đích điều trị và trang điểm. Một y sĩ Hy Lạp (Pedcaius Dioscorides) đã viết một quyển

sách về một loại thảo dược, và trong ít nhất 1.200 năm sau đó sách này được dùng làm tham
khảo cho Tây y. Nhiều phương thuốc ông đưa ra cho đến nay vẫn còn được dùng trong liệu
pháp hương.
Khi La Mã trở thành kinh đô của thế giới cổ đại, người La Mã sao chép phần lớn kiến
thức y khoa từ người Hy Lạp và đã cải thiện khả năng sử dụng các loại hương liệu. Sau khi
tắm, họ thường thoa dầu và xoa bóp. Họ bắt đầu nhập các sản phẩm hương liệu mới từ
Đông Ấn và Ả Rập khi các tuyến đường mậu dịch được khai thông.
Kiến thức về các loại dầu hương liệu và nước hoa đã được truyền bá đến vùng Viễn
Đông và Ả Rập, và một y sĩ tên Avcenna (980 - 1037 sau Công nguyên) đã lần đầu tiên
dùng một quy trình gọi là chưng cất để cất ra tinh dầu hoa hồng.
Các thời kì văn minh Trung Hoa cổ đại cũng dùng một số các hương liệu đồng thời
với người Ai Cập. Thần Nông là quyển sách y học cổ xưa nhất hiện nay vẫn còn tại Trung
Quốc, được viết ra khoảng 2.700 năm trước Công nguyên và có ghi chép về hơn 300 loài
dược thảo. Người Trung Hoa đã dùng các loại hương liệu và đốt các loại gỗ thơm và hương
trầm để thực hành tín ngưỡng.
Y học cổ truyền Ấn Độ gọi là Ayurveda, liệu pháp đã được thực hành từ hơn 3.000
năm qua, với việc xoa bóp bằng dầu thơm là một trong những công đoạn chính.

5


Người Tây Ban Nha có số lượng dược thảo trồng trong các vườn nhà của họ rất nhiều;
người da đỏ ở Bắc Mỹ cũng dùng dầu hương liệu và đưa ra những phương thuốc trị bệnh
của họ bằng dược thảo.
Giữa thế kỉ 19, tinh dầu được tập trung nghiên cứu và trở thành một phương pháp trị
liệu tổng thể và phổ cập tại nhiều nước như: Trung Quốc, Hàn Quốc, Nhật
Bản, Anh, Pháp…
1.2.2 Khái niệm tinh dầu
Tinh dầu là hỗn hợp các chất hữu cơ tan lẫn vào nhau, có mùi đặc trưng. Ở nhiệt
độ thường, hầu hết tinh dầu ở thể lỏng, có khối lượng riêng bé hơn 1 (trừ một số lọại tinh

dầu nặng hơn nước như Cinnamon, Lilac,…), không tan hoặc tan rất ít trong nước, có vị
cay và ngọt, nóng và có tính sát trùng mạnh.
Thành phần hóa học của tinh dầu gồm các tecpen và những dẫn xuất chứa oxy
của tecpen (như alcol, aldehic, xeton,…). Mặc dù có nhiều cấu tử như vậy nhưng thường
người ta chỉ cần một vài cấu tử chính có giá trị và mùi đặc trưng trong tinh dầu đó.
Bảng 1.3 Một số hợp chất chính hay gặp trong thành phần tinh dầu

Nhóm

Các chất

Hidrocacbua

Cacbua tecpennic (chiếm nhiều nhất): limonen, pinen,
camphen, carryophyllen, sylvestren...

Alcol

Alcol metylic, alcol etylic, alcol cinnamic, citronellol,
geraniol, linalool, bocneol, tecpineol, mentol, cineol...

Phenol và ete phenolic

Anetol, eugenol, safrol, apiol, tymol...

Aldehit

Aldehit benzoic, cinnamic, sakyxilic, citral, citronellal...

Xeton

Menton, Campho, Thuyon...

Acid (dưới dạng este)
Cumarin
Hợp chất chứa sunfua,
nito, halogen

Acid Axetic, butyric, benzoic, namic, fomic, salyxilic,...
Becgapten, onbelliferon...
Tinh dầu có sunfua trong các họ cây thuộc họ chữ Thập
(Cruciferae).

6


1.2.3 Tinh dầu Gừng
Tinh dầu gừng là một loại tinh dầu được chiết xuất từ củ gừng. Nó được sử dụng trong
nhiều lĩnh vực như thực phẩm, dược phẩm và công nghiệp. Có màu vàng nhạt, mùi cay
nồng, Thường được trích ly bằng phương pháp chưng cất trực tiếp dùng dung môi nước.
Các thành phần chính có trong tinh dầu gừng như α-Pinene, Camphene, Eucalyptol
(1,8-Cineol), Nerol, Neral (β-Citral), Zingiberene, α-Curcumene, α-Farnesene, βSesquiphellandrene có chỉ số cao. Một số công dụng đặc trưng: Được sử dụng khá phổ biến
như một loại gia vị [3]; được bổ sung vào các khẩu phần ăn để chữa bệnh buồn nôn; [4]
chống say tàu xe [5]; chống oxi hóa và kháng viêm [6].
Tinh dầu gừng gồm các hợp chất bay hơi và chất tan tạo ra mùi hương đặc trưng và vị
cay của gừng. Trong đó, hai hợp chất chức năng 6-gingerol và 6-shogaol thì tạo ra vị cay
đặc trưng hơn các hợp chất khác có trong gừng [7]. Ngoài ra, chính hai hợp chất trên còn
mang tính kháng khuẩn và được sử dụng trong điều trị các bệnh nhân bị suy giảm miễn
dịch [8].

Hình 1.4 Chai tinh dầu gừng

1.2.4 Công dụng của tinh dầu gừng
Công dụng của tinh dầu gừng được thể hiện qua các thành phần chính của nó.
α-Pinene là một chất hữu cơ thuộc nhóm terpene. Được tìm thấy trong các cây lá kim,
đặc biệt là thông. Xuất hiện trong thành phần của các loại tinh dầu: Gừng, Bưởi, Sả, Hương
thảo,… Thường được dùng trong y học để điều trị các bệnh viêm nhiễm, nhiễm khuẩn, bảo
vệ dạ dày.

7


Hình 1.5 Công thức phân tử của α-Pinene (C10H16)

Camphene là một loại monoterpene đơn vòng. Nó gần như không hòa tan trong nước,
nhưng rất hòa tan trong dung môi hữu cơ thông thường. Nó bay hơi dễ dàng ở nhiệt độ
phòng và có mùi cay.
Camphene được sử dụng trong việc pha chế nước hoa và như một phụ gia thực phẩm cho
hương liệu. Ngoài ra còn được sử dụng làm nhiên liệu của đèn ở thế kỷ 19.

Hình 1.6 Công thức phân tử của Camphene (C10H16)

1,8-Cineol là một hợp chất hữu cơ tự nhiên, trong điều kiện nhiệt độ phòng là một
chất lỏng không màu. Nó là một ete vòng đồng thời là một monotecpenoit.
Ứng dụng:
- Tạo vị và hương: 1,8-Cineol được sử dụng trong các chất tạo mùi, tạo vị và trong mỹ
phẩm do có mùi thơm và vị hăng dễ chịu..
- Y học: 1,8-Cineol là thành phần trong nhiều loại nước súc miệng và thuốc ho.
- 1,8-Cineol được sử dụng như là một thuốc trừ sâu và thuốc xua côn trùng. Ngoài ra, 1,8-

8


Cineol còn được sử dụng làm mồi nhử để thu hút loài ong lan (Euglossini) để phục vụ
mục đích nghiên cứu

Hình 1.7 Công thức phân tử của 1,8-Cineol (C10H18O)

β-Citral thường được tìm thấy trong cà rốt. Là chất lỏng màu vàng trong có mùi giống
chanh. Mật độ phân tử cao hơn nước và không hòa tan trong nước. Dùng để tổng hợp ra
các hóa chất khác.
β-Citral đã được chứng minh có chức năng giảm đau, kháng viêm và có tác dụng
kháng khuẩn mạnh, thường được dùng để tổng hợp vitamin A, ionone, methylionone

Hình 1.8 Công thức phân tử của β-Citral (C10H16O)

Geraniol là một monoterpenoid với đuôi -OH. Đây là phần chính của tinh dầu hoa
hồng, tinh dầu palmarosa và tinh dầu sả java. Có màu vàng nhạt, không hòa tan trong nước,
nhưng hòa tan trong hầu hết các dung môi hữu cơ.
Geraniol có hương thơm hoa hồng nên thường được sử dụng trong điều hương, tổng hợp
nước hoa. Ngoài ra còn được sử dụng để tạo hương vị như đào, mâm xôi, bưởi, táo đỏ, mận,
chanh, cam, chanh, dưa hấu, dứa, và blueberry.

9


Hình 1.9 Công thức phân tử của Geraniol (C10H18O)

α-Farnesene mặc dù có nhiều bài báo có đề cập đến trong thành phần nhưng chưa
tìm được nghiên cứu cụ thể về hoạt tính của riêng chất này.

Hình 1.10 Công thức phân tử của α-Farnesene (C15H24)

β-Bisabolenes là các chất trung gian trong quá trình tổng hợp nhiều hợp chất hóa học
tự nhiên khác, bao gồm hernandulcin, chất làm ngọt tự nhiên, được phê chuẩn ở châu Âu
như một phụ gia thực phẩm.

Hình 1.11 Công thức phân tử của β-Bisabolenes (C15H24)

β-Sesquiphellandrene có màu vàng nhạt, mùi đặc trưng của gừng, vị vừa đắng vừa cay,
tan trong hầu hết các dung môi.

10


Hình 1.12 Công thức phân tử của β-Sesquiphellandrene (C15H24)

Từ thành phần của tinh dầu gừng ta thấy được tác dụng dược lý của nó như: chống oxy
hóa, kháng viêm, chống nôn, hỗ trợ tiêu hóa, tan máu bầm, chống xơ vữa động mạch, trị
lạnh bụng, đầy hơi, ăn không tiêu, tiêu chảy, chống nôn, trị cảm cúm, ra mồ hôi, trị nhức
đầu, nhức mỏi tay chân, tê thấp [9-16].
1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP CHIẾT TÁCH TINH DẦU
Khuếch tán là cơ chế đầu tiên, có vai trò quan trọng trong quá trình chiết xuất tinh dầu
gừng. Khuếch tán là quá trình chuyển động ngẫu nhiên của các phân tử chất tan từ nơi có
nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp trong dung môi lỏng. Theo định luật Fick, nguyên
nhân của quá trình khuếch tán là do gradient nồng độ của các phân tử chất tan. Các phân tử
chất tan có xu hướng khuếch tán để cân bằng nồng độ.
Thẩm thấu là cơ chế thứ hai trong quá trình chiết xuất tinh dầu. Thẩm thấu đóng một
vai trò trong việc mang các phân tử tinh dầu gừng lên bề mặt các túi tiết. Trong thẩm thấu,
các phân tử dung môi di chuyển dễ dàng từ một nơi có nồng độ thấp do chuyển động phân

tử. Các tế bào đẩy các phân tử tinh dầu theo hướng từ nồng độ thấp đến cao, quá trình này
cần năng lượng. Sau khi xử lý nguyên liệu thì bên trong tế bào còn ít phân tử tinh dầu (do
tác động vật lý nên các túi tinh dầu bị vỡ, một phần tinh dầu sẽ dễ dàng đi ra ngoài nằm ở
trong dung môi). Nồng độ nước bên ngoài tế bào lớn, do đó, nước này có khuynh hướng di
chuyển vào tế bào. Quá trình này sẽ tiếp tục cho đến khi đạt đến cân bằng hai bên màng.
Khi nồng độ chất tan ở hai mặt của màng tế bào cân bằng nhau, các phân tử nước sẽ di
chuyển ra khỏi màng tế bào. Các phân tử nước này sẽ mang theo các phân tử tinh dầu ra
khỏi tế bào.

11


Thứ ba là quá trình đun nóng nước. Khi cung cấp nhiệt cho nước, nhiệt độ của nước
tăng lên đến khi áp suất hơi của nước bằng với áp suất không khí. Tại thời điểm này nhiệt
độ không tăng thêm nhưng quá trình đốt nóng vẫn diễn ra nên tiếp tục cung cấp nhiệt lượng
để biến đổi nước từ thể lỏng sang thể hơi.
Cùng thời điểm này, một phần tinh dầu gừng phân tán trong các phân tử nước đã
thẩm thấu vào các túi tiết. Các phân tử tinh dầu ngấm vào nước nhờ quá trình khuếch tán
thông qua màng. Hai cơ chế này xảy ra cùng lúc. Quá trình tiếp tục cho đến khi tất cả các
các phân tử tinh dầu được khuếch tán từ các túi tiết và bay hơi theo hơi nước.
Cơ chế thứ tư là sự hóa hơi. Khi nước và tinh dầu gừng được đun nóng đến áp suất khí
quyển, chúng sẽ bay hơi ở một nhiệt độ xác định và tạo thành một hỗn hợp đẳng phí.
Cơ chế thứ năm là sự ngưng tụ của sản phẩm chưng cất. Hơi nước và tinh dầu gừng
được làm lạnh bằng cách ngưng tụ.
Cơ chế cuối cùng là sự phân tách nước và tinh dầu. Chất lỏng được ngưng tụ và rơi
xuống bởi trọng lực và tách thành 2 lớp dầu và nước riêng biệt, lớp dầu phía trên và lớp
nước phía dưới.
1.3.1 Phương pháp trích ly bằng dung môi
Hầu hết, các loại hoa chứa rất ít tinh dầu, mà các thành phần hóa học của chúng lại dễ
bị phân hủy, bị biến tính nếu sử dụng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước. Thay vào

đó, người ta sử dụng hexane, ethanol, florasols... để trích ly tinh dầu. Cơ sở lý thuyết của
quá trình trích ly này 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 môi gần nhau sẽ dễ hòa tan vào nhau. Tinh dầu có
hằng số 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 có thể 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. Vì thế, chất lượng của tinh dầu sản xuất bằng phương pháp này
khá cao.

12


Chất lượng của tinh dầu thu được bằng phương pháp trích ly phụ thuộc rất nhiều vào dung
môi dùng để trích ly, vì thế dung môi dùng để trích ly cần phải đảm bảo các yêu cầu sau:
Nhiệt độ sôi thấp, không tác dụng hóa học với tinh dầu, đnhớt của dung môi thấp, không
chứa tạp chất, dung môi hòa tan tinh dầu nhiều, dung môi không ăn mòn thiết bị, không
gây mùi lạ cho tinh dầu và đặc biệt không gây độc hại, rẻ tiền và dễ mua.
1.3.2 Phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước
Trong quá trình nghiên cứu, phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước là phương pháp
được chọn để làm thí nghiệm vì nhiều lý do. Chưng cất lôi cuốn hơi nước là một trong
những quy trình sử dụng thuyết trích ly hệ rắn-lỏng. Trong đó, pha lỏng được sử dụng để
tách các thành phần, cấu tử của pha rắn. Nghĩa là tinh dầu sẽ được tách từ nguyên liệu thô.
Phương pháp này có 3 quá trình chủ yếu: Nước trong nguyên liệu hòa tan, hóa hơi và
hơi nước đi vào lôi cuốn tinh dầu trong các mô, túi tinh dầu ra; Hơi nước và tinh dầu sẽ
được ngưng tụ ở sinh hàn thành 2 pha lỏng tách biệt; Tinh dầu sẽ được chiết tách ra và đem
bảo quản (đôi khi sẽ có tinh chế thêm tùy vào nhu cầu sử dụng).
1.3.3 Phương pháp ép lạnh
Các loại tinh dầu từ vỏ chanh, cam, quýt, bưởi (họ citrus) được thu hồi bằng phương
pháp ép lạnh. Do lượng tinh dầu tương đối lớn trong vỏ cam, quýt và chi phí thấp để trồng
và thu hoạch nguyên liệu thô, tinh dầu hoa quả có giá rẻ hơn hầu hết các loại tinh dầu khác.

Các loại tinh dầu từ họ citrus được thu hồi như là các sản phẩm phụ của ngành công nghiệp
cây ăn quả. Trước khi phát hiện ra phương pháp chưng cất, tất cả các loại tinh dầu đã được
trích xuất bằng phương pháp ép lạnh.
1.4 PHƯƠNG PHÁP TRÍCH LY OLEORESIN
Phương pháp chiết Soxhlet là một quá trình liên tục, được lập đi lập lại nhiều lần một
cách tự động nhầm chiết kiệt được hoạt chất. Bộ dụng cụ Soxhlet bao gồm một bình câu,
một thiết bị chiết, một sinh hàn hoàn lưu. Dung môi ở bình cầu bốc hơi từng phần, rồi ngưng
tụ nhỏ giọt vào nguyên liệu chiết được chứa ở ống chiết sau đó dung môi chảy ngược lại
13


vào bình cầu. Trong quá trình đó, cấu tử cần tách được làm giàu thêm trong dung môi. đặc
biệt, dụng cụ soxhlet có một ống xi- phông đặt bên cạnh, chỉ để dung dịch chiết chảy vào
bình vâu khi nào mức chất lỏng trong ống chiết đạt đến khuỷu trên của ống xi phông
1.5 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC
Các nghiên cứu về đề tài ở ngoài nước được tìm hiểu từ các nguồn như: Journal of
Cardiovasc Pharmacol, Journal of Agricultural and Food Chemistry, Journal of Science
Food Agricultural, Materials Science & Engineering. C, Marterials for biological
applications, Phytochemistry, Asian Pacific Journal of Tropical Biomedicine, International
Journal of Control Science and Engineering,…
Từ năm 2000 đến nay, có rất nhiều báo cáo khoa học về tinh dầu gừng và công dụng
của nó. Về nghiên cứu giúp nâng cao hiệu suất cũng như phát triển thành quy trình sản xuất
có báo cáo của Mohamed về nghiên cứu các thông số trong sản xuất tinh dầu gừng [17],
báo cáo của Mazidah Tajjudin, Mohd Hezri Fazalul Rahiman, Norlela Ishak, Hashimah
Ismail, Norhashim Mohd Arshad, Ramli Adnan về nhiệt độ thích hợp để sản xuất tinh dầu
gừng khi sử dụng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước [18], báo cáo của Khairu
Aizam, Ibrahim về việc sử dụng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước trong trích ly
tinh dầu gừng, các nhà hóa học Trung Quốc cũng có nghiên cứu về sử dụng dung môi không
phân cực để trích ly các cấu tử nhẹ trong tinh dầu gừng[16]. Và gần đây nhất, năm 2017,
Muhammad Arifuddin Fitriady, Anny Sulaswatty, Egi Agustian, Salahuddin, và Deska

Prayoga Fauzi Aditama cũng có một nghiên cứu về điều chế tinh dầu gừng bằng phương
pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước thông qua nghiên cứu về ảnh hưởng của tốc độ dòng hơi
và thời gian chưng cất [19].
Năm 2001, Manjree Agarwal, Suresh Walia, Swaran Dhingra and Bhupinder PS
Khambay đã có nghiên cứu về khả năng ức chế tăng trưởng của côn trùng, hoạt tính chống
nấm và kháng nấm của oleoresin [20].
Đối với việc nghiên cứu để ứng dụng, không thua kém những người đi trước, từ năm
2007 đến nay có rất nhiều báo cáo về hoạt tính sinh học của tinh dầu gừng, trong đó có bài
review của F. Bakkali cùng đồng nghiệp về hoạt tính sinh học của tinh dầu, họ đã nói rằng
14