Tóm tắt Luận văn tiến sĩ Công nghệ thực phẩm: Nghiên cứu thu nhận tinh dầu và nhựa dầu từ chi Gừng (Zingiber) thuộc họ Gừng (Zingiberaceae) và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

LÊ THỊ MỸ CHÂU

NGHIÊN CỨU THU NHẬN TINH DẦU VÀ NHỰA DẦU
TỪ CHI GỪNG (ZINGIBER) THUỘC HỌ GỪNG (ZINGIBERACEAE)
VÀ ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

NGÀNH: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
MÃ SỐ : 9540101

CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

HÀ NỘI – 2018


ỘI

1. PGS. TS Nguyễn Thị Minh Tú
2. GS. TS Trần Đình Thắng

GS.TS. Phạm Quốc Long

PGS.TS. Bùi Quang Thuật

PGS.TS. Trịnh Thị Thủy

trước
tiến sĩ
họp tại Trường đại học Bách khoa Hà Nội

……

……

…..

Trường

…….. năm 2018

2. Thƣ viện Tạ Quang Bửu – Trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội


1

MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Việt Nam là nước nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, ẩm ướt quanh năm. Đây là điều kiện
thuận lợi cho thảm thực vật phát triển phong phú và đa dạng. Trong đó, có nhiều loài thực vật không chỉ
có ý nghĩa trong hệ sinh thái, môi trường, nông lâm nghiệp mà còn có những đặc tính dược lý rất quí báu
đã được sử dụng trong các mục đích khác nhau phục vụ đời sống của nhân dân ta. Nhiều công trình khoa
học đã chứng minh chất thơm và các hợp chất thiên nhiên có nhiều tính chất quý giá như khả năng chống
oxy hóa, kháng khuẩn, chống ung thư, v.v...Với những kết quả này, việc nghiên cứu ứng dụng các chất
thơm và các sản phẩm thiên nhiên cho thực phẩm, thực phẩm chức năng đang được đầu tư quan tâm, trở
thành xu hướng của xã hội văn minh, hiện đại.
Trong tài nguyên thực vật của Việt Nam, gừng là loại cây rất quen thuộc, nó được xem là nguồn
nguyên liệu có giá trị để làm gia vị trong chế biến thực phẩm và làm thuốc chữa bệnh. Trong ngành thực
vật hạt kín họ Gừng (Zingiberaceae) không phải là họ lớn, chỉ có khoảng 50 chi, 1.300 loài nhưng đây lại
là họ có số lượng lớn các loài có giá trị sử dụng trong nhiều lĩnh vực: y học, dược phẩm, công nghệ thực
phẩm [159]. Các loài trong họ Gừng phân bố chủ yếu ở vùng nhiệt đới, đặc biệt là vùng Đông Nam Á,

v.v... Việt Nam là nước nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa, do đó có nguồn tài nguyên họ gừng rất đa
dạng, hiện biết 19 chi, 141 loài và 3 thứ [17]. Trong số 19 chi, 144 loài và thứ có khoảng 14 chi, 64 loài
được khai thác và sử dụng trong nhiều lĩnh vực từ các bộ phận khác nhau (thân, rễ, hạt, hoa, quả) [17],
[30], [9], [92], [73].
Ở Việt Nam được tác giả Nguyễn Quốc Bình nghiên cứu đầy đủ và có tính hệ thống nhất về họ
Gừng (2011), đã công bố ở Việt Nam có 19 chi với 144 loài và thứ. Nhiều nghiên cứu về thành phần hóa
học của chất thơm và hoạt tính của nó trên thế giới đã công bố của các loài thuộc chi Amomum, Zingiber,
Alpinia, Hedychium,v.v... Tuy nhiên, ở Việt Nam các công trình công bố về các hợp chất thơm và ứng
dụng của nó từ họ này không đáng kể.
Xuất phát từ thực tế nghiên cứu và sự cấp thiết trên, chúng tôi lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu thu
nhận tinh dầu và nhựa dầu từ chi Gừng (Zingiber) thuộc họ Gừng (Zingiberaceae) và ứng dụng trong
công nghệ thực phẩm”.
2. Đối tƣợng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của luận án là 7 loài gừng thu hái tại khu vực Bắc Trung Bộ (từ Nghệ An
đến Quảng Bình), Việt Nam: (1) Loài Zingiber cochinchinensis Gagnep; (2) Loài Zingiber gramineum
Noronha ex Blume; (3) Loài Zingiber rufopilosum Gagnep.; (4) Loài Zingiber zerumbet (L.) Smith; (5)
Loài Zingiber rubens Roxb.; (6) Loài Zingiber collinsii Mood & Theilade; (7) Loài Zingiber officinale
Roscoe.
3. Mục tiêu nghiên cứu
3.1. Xây dựng được cơ sở dữ liệu về thành phần hóa học và giá trị sử dụng của tinh dầu và nhựa dầu gừng
của một số loài thuộc chi gừng (Zingiber);
3.2. Đưa ra quy trình công nghệ tối ưu thu nhận tinh dầu và nhựa dầu từ gừng; đưa ra một số giải pháp
công nghệ định hướng sử dụng các bán thành phẩm vào sản xuất một số loại thực phẩm và đề xuất được
giải pháp công nghệ sử dụng bã thải thành một số sản phẩm hữu ích, góp phần bảo vệ môi trường.


2

4. Nội dung nghiên cứu
4.1. Nghiên cứu xác định chất lượng nguyên liệu, tính chất hóa lý và thành phần hóa học của tinh dầu và

nhựa dầu từ củ 7 loài gừng (Z. cochinchinensis, Z. gramineum, Z. collinsii, Z. rufopilosium, Z. officinale,
Z. rubens, Z. zerumbet) tự nhiên khu vực Bắc Trung Bộ (Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Bình), Việt Nam;
4.2. Xây dựng quy trình thu nhận tinh dầu, nhựa dầu gừng, xác định hoạt tính sinh học của tinh dầu và
nhựa dầu, công thức cấu tạo của một số hợp chất trong nhựa dầu từ củ gừng loài Z. collinsii tự nhiên khu
vực Bắc Trung Bộ, Việt Nam;
4.3. Nghiên cứu quy trình công nghệ sử dụng tinh dầu, nhựa dầu gừng vào một số sản phẩm thực phẩm;
4.4. Đề xuất giải pháp công nghệ sử dụng các phụ phẩm từ quá trình thu nhận chất thơm (tinh dầu và
nhựa dầu) vào một số lĩnh vực khác: sản xuất tinh bột và làm giá thể trồng nấm.
5. Những đóng góp mới về cơ sở khoa học của luận án
5.1. Nghiên cứu một cách có hệ thống khảo sát về chất lượng của nguyên liệu gừng tinh dầu gừng, nhựa
dầu gừng của các loài gừng hoang dại tại khu vực Bắc Trung Bộ, Việt Nam;
5.2. Tối ưu hóa được quy trình công nghệ thu nhận toàn bộ chất thơm từ củ gừng bao gồm thành phần tạo
mùi (tinh dầu) và thành phần tạo vị (nhựa dầu);
5.3. Nghiên cứu khai thác gừng củ theo quy trình khép kín: thu nhận tinh dầu và nhựa dầu từ củ gừng;
ứng dụng hương liệu tinh dầu, nhựa dầu gừng trong sản phẩm công nghệ thực phẩm: rượu gừng, trà gừng;
định hướng ứng dụng bã của quy trình sản xuất tinh dầu và nhựa dầu gừng để tách tinh bột từ bã gừng và
trồng nấm.
6. Ý nghĩa khoa học của luận án
6.1. Ý nghĩa khoa học
- Kết quả nghiên cứu về chất lượng nguyên liệu, tính chất hóa lý, thành phần hóa học của tinh dầu và
nhựa dầu 7 loài gừng (Z. cochinchinensis, Z. collinsii, Z. gramineum, Z. rubens, Z. zerumbet, Z.
rufopilosium, Z. officinale) của chi gừng (Zingiber) thuộc họ gừng (Zingiberaceae) là đóng góp khoa học
có độ tin cậy cao, góp phần làm phong phú thêm cơ sở dữ liệu về chất lượng nguyên liệu, tính chất hóa lý,
thành phần hóa học của tinh dầu gừng và nhựa dầu gừng các loài nghiên cứu
- Đã xây dựng được phương trình tối ưu quy trình chưng cất tinh dầu và trích ly nhựa dầu, có các biện
pháp nâng cao lượng tinh dầu thu được, xác định được khả năng chống oxy hóa và kháng khuẩn của tinh
dầu và nhựa dầu loài gừng Z. collinsii. Đã xác định được một số hợp chất có trong nhựa dầu gừng có ý
nghĩa đối với việc tạo vị cay của nhựa dầu.
- Đã xác định được tỷ lệ bổ sung hương liệu tinh dầu và nhựa dầu vào một số sản phẩm thực phẩm với
mức độ yêu thích cao, và tỷ lệ tạo bột hương liệu tinh dầu gừng bằng β-cyclodextrin phù hợp.

6.2. Ý nghĩa thực tiễn
- Kết quả phân tích chất lượng nguyên liệu một số loài gừng hoang dại tại khu vực Bắc Trung Bộ là cơ sở
khoa học góp phần cho việc định hướng phát triển và chọn giống gừng nhằm tạo ra sản phẩm hương liệu
cho thị trường, đa dạng thị trường hương liệu, và mang lại hương liệu từ gừng có giá trị kinh tế cao
- Các kết quả nghiên cứu của đề tài là tài liệu tham khảo khoa học có giá trị về việc tận dụng các phụ
phẩm của quy trình sản xuất thực phẩm vào các sản phẩm khác, góp phần tăng giá trị, tận dụng triệt để
nguồn nguyên liệu và bảo vệ môi trường.


3

7. Cấu trúc của luận án
Luận án bao gồm 150 trang với 50 bảng số liệu, 49 hình và 17 sơ đồ với 167 tài liệu tham khảo.
Kết cấu của luận án gồm: mở đầu (3 trang), tổng quan (28 trang), phương pháp và thực nghiệm (27
trang), kết quả và thảo luận (76 trang), kết luận (2 trang), danh mục công trình công bố (1 trang), tài liệu
tham khảo (13 trang), phụ lục (46 trang).
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về chi gừng
Giới thiệu về các đặc điểm thực vật, phân loại, phân bố của chi Gừng. Nêu thành phần hóa học và
ứng dụng của chi Gừng trong cuộc sống.
1.2. Tinh dầu gừng và nhựa dầu gừng
- Về tinh dầu gừng: Giới thiệu thành phần hóa học, các phương pháp trích ly thu nhận tinh dầu
gừng và ứng dụng của tinh dầu gừng.
- Về nhựa dầu gừng: Giới thiệu thành phần hóa học và các phương pháp trích ly nhựa dầu gừng.
1.3. Các phƣơng pháp thu nhận tinh dầu, nhựa dầu
1.4. Vai trò của gừng trong đời sống con ngƣời
1.5. Tình hình sử dụng và nghiên cứu gừng ở Việt Nam và trên thế giới
CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Các loài mẫu gừng nghiên cứu
Tiêu bản của tất cả các loài này đã được định danh (bởi TS. Đỗ Ngọc Đài - Phòng Khoa học và

Hợp tác Quốc tế - Trường Đại học Kinh tế kỹ thuật Nghệ An) và so với mẫu chuẩn lưu giữ ở Bảo tàng
mẫu thực vật, Viện sinh thái và Tài nguyên sinh vật, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Mẫu được lưu giữ tại Phòng thí nghiệm Bộ môn Thực vật - Ngành Sinh học - Viện Sư phạm Tự nhiên Trường Đại học Vinh.
2.2. Hóa chất và thiết bị nghiên cứu sử dụng
2.2.1. Hóa chất sử dụng
2.2.2. Thiết bị nghiên cứu
Sắc ký lớp mỏng (TLC), Sắc ký cột (CC), Sắc ký khí ghép nối khối phổ (GC/MS), Phổ cộng
hưởng từ hạt nhân (NMR).
2.3. Sơ đồ nghiên cứu
2.4. Phƣơng pháp lấy mẫu nguyên liệu gừng
2.5. Các phƣơng pháp phân tích
2.5.1. Xác định tỷ lệ thu hồi thịt củ gừng bằng phương pháp tính phần trăm
2.5.2. Xác định độ ẩm của củ gừng bằng phương pháp chưng cất với toluene
2.5.3. Xác định lượng tinh dầu củ gừng bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước
2.5.4. Phân tích hàm lượng tinh bột trong củ gừng
2.5.5. Phân tích hàm lượng cellulose trong củ gừng theo TCVN 5103:1990
2.5.6. Phân tích hàm lượng tro trong củ gừng theo TCVN 9939:2013
2.5.7. Phân tích cảm quan của tinh dầu theo TCVN 8460:2010
2.5.8. Xác định tỷ trọng của tinh dầu theo TCVN 8444:2010


4

2.5.9. Xác định góc quay cực theo TCVN 8446:2010
2.5.10. Xác định chỉ số khúc xạ theo TCVN 8445:2010
2.5.11. Xác định chỉ số acid theo TCVN 8450:2010
2.5.12. Xác định chỉ số ester của tinh dầu theo TCVN 8451:2010
2.5.13. Xác định hàm lượng aldehyde theo TCVN 189:1993
2.5.14. Xác định độ hòa tan trong ethanol theo TCVN 8449:2010
2.5.15. Xác định cấu tử của tinh dầu gừng bằng phương pháp GC/MS

2.5.16. Xác định cấu tử của nhựa dầu gừng bằng phương pháp LC/MS
2.5.17. Phân lập và xác định cấu trúc các hợp chất trong nhựa dầu gừng
2.5.18. Xác định hoạt tính chống oxy hóa - khả năng quét gốc tự do DPPH
2.5.19. Xác định hoạt tính kháng khuẩn bằng phương pháp khuếch tán thạch
2.5.20. Phương pháp đánh giá thị hiếu sản phẩm
2.6. Các phƣơng pháp bố trí thí nghiệm
2.6.1. Tối ưu hóa quy trình chưng cất tinh dầu gừng theo phương pháp đáp ứng bề mặt
2.6.2. Tối ưu hóa quá trình trích ly nhựa dầu gừng theo phương pháp đáp ứng bề mặt
2.6.3. Bố trí thí nghiệm bổ sung hương liệu vào rượu
2.6.4. Bố trí thí nghiệm bổ sung hương liệu nhựa dầu gừng vào sản phẩm chè đen
2.6.5. Nghiên cứu tận dụng phụ phẩm bã gừng vào công nghệ sản xuất khác


5
Cây gừng Z. collinsii (4,0 kg)
Ngâmchiết
chiếtvới
vớiMM(3x10l)
(3x10l)
Ngâm

Cao ethanol (180 g)

E, W

Dịch nƣớc

Cao ethyl acetate (53 g)
CC, Silica gel
n-Hexane:acetone (100:0, 50:1; 39:1, 20:1, 15:1, 9:1, 4:1, 2:1; 1:1)

FE1
(8,6 g)

FE2
(1,3 g)

FE3
(2,3 g)

(8,6 g)

(g)

(g)

(8,6 g)

(8,6 g)

FE1.1
(1 g)

CC, Silica gel
n-Hexane:acetone (15:1, 9:1)

FE1.2

CC, Silica gel
n-Hexane:acetone

(15:1)

5
(55,2 mg)

FE4
(2,7 g)

1
(35 mg)

FE1.3
(3 g)

FE1.4
(3 g)

Cao buthanol (30 g)

Dịch nƣớc

FE7
(1,1 g)

FE6
(1,5 g)

FE8
(0,5 g)

FE9
(0,5 g)

CC, Silica gel
n-Hexane:acetone
(15:1, 9:1, 4:1, 2:1)

FE10
(3,1 g)

(8,6
g)

(8,6
g)

FE1.5
(3 g)

FB1
(2 g)

FE1.6
(0,5 g)
CC, Silica gel
Chlorofom:methanol
(20:1)

CC, Silica gel
n-Hexane:acetone

(9:1, 4:1)

2
(29 mg)

FE5
(4,7 g)
.
(g)

B, W

FE1.1
(1 g)

FB2
(2,3 g)

FB3
(1,7 g)

FB4
(3,2 g)

FB5
(4,1 g)

FB6
(5,3 g)

FB7
(1,6 g)

CC, Silica gel
Chloroform:methanol
(7:1)

CC, Silica gel
Chloroform:methanol
( 10:1, 6:1)

4
(34 mg)

6
(112 mg)

7
(79 mg)

(1g)

(1g)

(1g)

3
(83 mg)

(1g)

(1g)

(1g)

(1g)

Sơ đồ 2.3. Phân lập các hợp chất từ cây gừng Z. collinsii


6

CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Nghiên cứu xác định chất lƣợng nguyên liệu, tính chất hóa lý và thành phần hóa học của tinh dầu và nhựa dầu từ củ 7 loài gừng (Z.
cochinchinensis, Z. gramineum, Z. collinsii, Z. rufopilosium, Z. officinale, Z. rubens, Z. zerumbet) tự nhiên khu vực Bắc Trung Bộ (Nghệ
An, Hà Tĩnh, Quảng Bình), Việt Nam
3.1.1. Khảo sát chất lƣợng nguyên liệu
Bảng 3.1. Kết quả khảo sát chất lượng nguyên liệu các loài gừng nghiên cứu
TT

Zingiber
cochinchinensis

Zingiber
gramineum

Zingiber
rufopilosum

Zingiber

zerumbet

Zingiber
rubens

Zingiber
collinsii

Zingiber
officinale

5,36±0,43

4,24±0,55

7,01±0,10

5,95±0,29

8,20±0,19

1

Tỷ lệ vỏ (%)

1,61±0,64

6,69±0,45

2

Tỷ lệ thu hồi thịt củ (%)

97,10±0,70

91,98± 0,51

91,70±0,50

95,25±0,59

91,85±0,77

92,52±0,37

90,80±0,12

3

Lượng tinh dầu (%)

0,74±0,02

0,62±0,03

0,52±0,01

0,86±0,15

0,69±0,01

1,51±0,02

0,93±0,04

4

Độ ẩm của nguyên liệu (%)

68,100 ± 0,3

54,327 ± 0,8

61,333 ± 0,4

67,671 ± 0,1

65,333 ± 0,4

71,333 ± 0,4

5

Hàm lượng cellulose (%)

4,22±0,05

6,56±0,04

4,44±0,01

2,23±0,03

6,22±0,06

2,44±0,02

6

Hàm lượng tinh bột (%)

26,01±0,1

27,52±0,1

53,25±0,4

48,12±0,1

39,39±0,1

54,40±0,1

56,25±0,01

7

Hàm lượng tro (%)

4,32±0,02

2,63±0,01

14,18±0,19

0,86±0,02

2,68±0,01

3,17±0,08

2,67±0,02

8

Độ trong của tinh dầu

Trong

Trong

Trong

Trong

Trong

Trong

Trong

9

Màu sắc của tinh dầu

Vàng sáng

Vàng sáng
nhẹ

Vàng sáng
đậm

Vàng sáng
đậm

Màu vàng
nhạt

Màu vàng
đậm

Vàng chanh
đậm

10

Mùi của tinh dầu

Mùi thơm dễ

chịu

Thơm nhẹ

Thơm dịu, hơi
nồng

Mùi thơm, hơi
gắt

Mùi thơm
nồng

Thơm dịu nhẹ

Mùi thơm
nồng

11

Vị của tinh dầu

Cay nhẹ

Có tính cay

Cay nhẹ

Có tính cay

Có tính cay

Cay nhẹ

Có tính cay

(Giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn, n = 3)

61,667 ± 0,1
0,44±0,01


7

3.1.2. Xác định chỉ số hóa lý của tinh dầu gừng
Bảng 3.2. Chỉ số hóa lý của tinh dầu gừng
TT

Chỉ số hóa lý

Z.
cochinchinensis

Z. gramineum

Z. rufopilosum

Z. zerumbet

Z. rubens

Z. collinsii

Z. officinale

0,867±10-3

0,975±10-3

0,985±10-3

0,943±10-3

0,939±10-3

0,920±10-3

0,974±10-3

7°±0,1

11°±0,1

9°±0,1

9°±0,1

2,5°±0,1

10°±0,1

12,5°±0,1

1

Tỷ trọng d20/20

2

Góc quay cực αtD

3

Chỉ số khúc xạ n

4

Chỉ số acid (mg KOH/g)

28,05±0,02

22,44±0,02

16,83±0,02

28,05±0,02

5

Chỉ số ester (mg KOH/g)

1,6±0,02

1,4±0,02

1,5±0,02

6

Hàm lượng aldehyde (%)

14,4±0,02

15,71±0,02

7

Độ hòa tan trong ethanol

1 : 1,8

1 : 1,8

20
D

1,4619±10

(Giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn, n = 3)

-4

1,3359±10

-4

1,4818±10

-4

1,4810±10-4

33,67±0,02

22,44±0,02

28,05±0,02

1,7±0,02

1,5±0,02

1,5±0,02

1,7±0,02

8,56±0,02

7,43±0,02

15,71±0,02

12,9±0,02

14,31±0,02

1 : 1,8

1 : 2,2

1 : 3,6

1 : 3,6

1 : 1,8

1,4851±10

-4

1,4811±10

-4

1,4631±10

-4


8

3.1.3. Thành phần hóa học của tinh dầu gừng
3.1.3.1. Loài Z. cochinchinensis
Trong lá xác định được 27 cấu tử tạo hương. Trong đó các cấu tử chính chủ yếu thuộc nhóm dẫn
xuất chứa oxy của sesquiterpene (32,0%), monoterpene hydrocarbon (14,64%). β-eudesmol (13,84%), βpinene (11,7%), --edesmol (5,45%), spathulenol (3,67%), bicyclogermacrene (3,13%) và α-pinene
(2,39%). Trong tinh dầu từ hoa monoterpene hydrocarbon chiếm 20,95%; Sesquiterpene hydrocarbons
4,37%; trong đó các dẫn xuất chứa oxy của sesquiterpenes chiếm tỷ lệ cao là 39,66%. Nerolidol
(30,04%), sabinene (8,48%), β-pinene (5,94%), β-ocimene (4,66%), α-pinene (4,40%), trans-β-farnesene
(2,31%) và linalool (2,29%) được xác định là các cấu tử tạo hương chính trong tinh dầu từ hoa. Ba mươi
tám (38) thành phần đã được xác định trong tinh dầu rễ loài Z. cochinchinensis. Monoterpene hydrocarbon
chiếm tỷ lệ 57,77%; các cấu tử chính của tinh dầu là β-pinene (27,61%), α-pinene(8,53%), camphene
(3,99%) và 1-phellandrene (2,41%). Còn trong lá xác định được khoảng 40 thành phần tạo hương. Trong
đó các cấu tử chính chủ yếu thuộc nhóm sesquiterpene hydrocarbons (69,43%), monoterpene
hydrocarbon (17,05%). Cedrol (14,76%), β-eudesmol (13,84%), β-pinene (11,7%), caryophyllene
(7,43%), -edesmol (5,45%), spathulenol (3,67%), bicyclogermacrene (3,13%) và α-pinene (2,39%).
3.1.3.2. Loài Z. gramineum
Sesquiterpene (76,2%) và monoterpene hydrocarbons (13,6%) là những thành phần chính có mặt
trong tinh dầu lá loài Z. gramineum. Các cấu tử chủ yếu là zingiberene (19,5%), β-cubebene (12,9%), βsesquiphellandrene (12,9%), β-elemene (11,6%), bicycloelemene (9,8%) và β-pinene (7,4%). Các ester
tạo hương (22,6%), sesquiterpene (44,8%) và monoterpene hydrocarbons (11,5%) có trong tinh dầu thân.
Các cấu tử chủ yếu của tinh dầu là benzyl benzoate (22,6%), β-elemene (9,7%), α-selinene (8,8%) và βpinene (7,5%). Monoterpenes (92,5%) là nhóm chiếm tỷ lệ cao nhất trong tinh dầu rễ loài Z. gramineum.
Các cấu tử chính là γ-terpinene (17,9%), α-terpinene (17,1%), terpinen-4-ol (13,0%) và 1,8-cineole
(12,8%). Có 2 thành phần tỷ lệ tương đối là β-pinene (7,2%) và α-terpinolene (6,6%).
3.1.3.3. Loài Zingiber rufopilosum
Trong lá tinh dầu loài Z. rufopilosum xác định được lượng lớn thành phần thuộc nhóm
sesquiterpene (78,0%) và monoterpene hydrocarbons (15,6%). Các cấu tử chính gồm β-agarofuran
(13,7%), α-humulene (8,8%) và α-pinene (8,7%). Các thành phần có chiếm tỷ lệ tương đối cao βeudesmol (6,8%), β-gurjunene (6,5%), δ-cadinene (5,8%) và endo-1-bourbonanol (5,9%). Sesquiterpene
(84,6%) là thành phần chủ yếu trong tinh dầu của thân. Gồm các cấu tử chủ yếu là α-cadinol (15,1%), τmuurolol (12,1%), endo-1-bourbonanol (9,9%), α-humulene (7,0%), α-gurjunene (6,1%), δ-cadinene.
3.1.3.4. Loài Zingiber zerumbet
Khoảng 46 thành phần được xác định có trong tinh dầu rễ loài Z. zerumbet, chiếm 99,6% khối
lượng tinh dầu. Monoterpeneoids (76,1%) là nhóm chủ yếu trong tinh dầu. Các cấu tử chính là (Z)-citral

(26,1%), camphene (16,3%), sabinene (14,6%), zingiberene (7,2%) và lavandulyl acetate (6,7%). Tinh
dầu rễ chứa rất ít zerumbone (1,2%). Rất nhiều thành phần trong tinh dầu loài Z. zerumbet đã được phân
tích. Có sự khác biệt lớn của thành phần zerumbone ở các mẫu nghiên cứu có sự khác nhau về vị trí địa
lý. Chẳng hạn như trong mẫu nghiên cứu ở Ấn Độ chiếm từ 76,3% ÷ 84,8% trong khi đó thành phần này
ở trong tinh dầu mẫu ở Malaysia chỉ có 68,9%.
3.1.3.5. Loài Zingiber rubens


9

Tổng số 26 thành phần được xác định trong tinh dầu từ rễ loài Z. rubens, chiếm 90,1% khối lượng
tinh dầu. Các nhóm chất chủ yếu là monoterpenes (75,3%) với các cấu tử chính là (Z)-citral (30,1%),
camphene (9,7%), β-phellandrene (7,5%) và 1,8-cineole (7,0%). Zingiberene (5,3%) được xác định thuộc
sesquiterpeneoids. Các thành phần hóa học của tinh dầu loài Z. rubens được nghiên cứu tương đối ít ỏi,
đây có thể xem là những nghiên cứu đầu tiên về loài này.
3.1.3.6. Loài Zingiber collinsii
Trong thành phần tinh dầu loài Z. collinsii, 36 cấu tử được xác định chiếm 96,9% thành phần tạo
hương trong tổng khối lượng tinh dầu. Monoterpene hydrocarbons (89,9%) là nhóm hợp chất chiếm tỷ lệ
cao nhất trong thành phần tinh dầu. Các cấu tử chính là α-pinene (50,2%), β-pinene (23,6%) và limonene
(5,3%).
Hai mươi chín (29) cấu tử chính được xác định từ vỏ gừng chiếm 68,8% tổng lượng tinh dầu.
Thành phần chính của tinh dầu gồm camphene (7,41%), -phellandrene (6,13%), endo-borneol (5,66%),

-terpineol (1,97%) và citral (26,87%), 2,6-octadiene-1-ol (3,31%).
3.1.3.7. Loài Zingiber officinale
Nghiên cứu thành phần hóa học của tinh dầu rễ gừng loài Z. officinale Rosce thu ở Nghệ An, Việt
Nam, đã xác định được 38 hợp chất chiếm 97,6% tổng hàm lượng tinh dầu. Tinh dầu này chủ yếu là các
hợp chất monoterpene (80,8%), các hợp chất sequiterpene chiếm (16,8%), z-citral (30,6%), geranial
(21,0%), camphen (12,8%), -phellandren (7,8%), 1,8-cineol (7,3%), geraniol (4,6%) và zingiberen
(4,0%) là các thành phần chính của tinh dầu. Qua mẫu nghiên cứu cho thấy, về thành phần chính của mẫu

tinh dầu chủ yếu là z-citral (27,4 ÷ 30,6%). Ngoài ra các thành phần nhỏ hơn có mặt trong mẫu là
zingiberen (4,0%), camphen (12,8%) và 1,8-cineol (7,3%).
3.1.4. Xác định các cấu tử của nhựa dầu gừng
3.1.4.1. Loài Zingiber cochinchinensis
Để tìm ra những hợp chất nào phổ biến trong chiết xuất ethanol của loài Z. cochinchinensis, chúng
tôi đã thực hiện LC/MS như mô tả trong phương pháp nghiên cứu. Tổng sắc ký dòng ion (TIC) của chiết
xuất ethanol Z. cochinchinensis cho thấy 5 đỉnh chính (Phụ lục phổ).
Bảng 3.10. Thành phần hóa học của loài Z. cochinchinensis
TT

tR* (min)

Phổ ESI
(+) ESI-MS (m/z)

1

18,7

365,1025 ([M + H]+)
+

Thành phần

Hàm lƣợng (%
diện tích pic)

Me-[10]-Gingerdiol

5,2

2

18,8

343,1215 ([M + H] )

Undetermined

45,7

3

18,8

707,2101 ([M + H]+)

Undetermined

26,3

4

22,5

317,2116 ([M + H]+)

1-Dehydro-[8]-Gingerdione

2,1

5

22,7

301,1470 ([M + H]+)

OAc-[4]-Gingerol

6,2

3.1.4.2. Loài Zingiber gramineum
Tổng sắc ký dòng ion (TIC) của chiết xuất ethanol Z. gramineum cho thấy 6 đỉnh chính (Phụ lục
phổ).


10

Bảng 3.11. Thành phần hóa học của loài Z. gramineum
tR*

Phổ ESI
Hàm lƣợng (%
Thành phần
(phút)
(+) ESI-MS (m/z)
diện tích pic)
+
1
15,3

287,0636 ([M + H] ) Undetermined
15,8
+
2
16,6
517,1389 ([M + H] ) Undetermined
9,4
+
3
22,7
301,1489 ([M + H] ) OAc-[4]-Gingerol
12,3
3.1.4.3. Loài Zingiber rufopilosium
Tổng sắc ký dòng ion (TIC) của chiết xuất ethanol Z. rufopilosium cho thấy 10 đỉnh chính (Phụ
lục phổ).
TT

Bảng 3.12. Thành phần hóa học của loài Z. rufopilosium
TT

tR* (phút)

1
2
3
4
5
6

18,5

20,7
20,9
21,0
21,1
21,5

Phổ ESI
(+) ESI-MS (m/z)
274,2764 ([M + H]+)
688,3993 ([M + H]+)
375,2125 ([M + H]+)
277,1829 ([M + H]+)
299,1638 ([M + H]+)
403,2074 ([M + H]+)

7
8
9
10

21,9
22,3
22,4
22,7

291,1620 ([M + H]+)
304,3011 ([M + H]+)
417,2226 ([M + H]+)
301,1428 ([M + H]+)

Thành phần
6-Shogaol
Undetermined
1-Dehydro-[12]-gingerdione
[6]-Shogaol
Undetermined
1-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-2nonadecen-1-one
1-Dehydro-[6]-Gingerdione
Undetermined
1-(3,4-dimethoxyphenyl)-2-Nonadecen-1-one
OAc-[4]-Gingerol

Hàm lƣợng (%
diện tích pic)
2,2
2,2
3,3
9,4
12,8
8,1
3,4
9,8
7,0
6,9

3.1.4.4. Loài Zingiber zerumbet
Tổng sắc ký dòng ion (TIC) của chiết xuất ethanol Z. zerumbet cho thấy 5 đỉnh chính (Phụ lục phổ).
Bảng 3.13. Thành phần hóa học của loài Z. zerumbet
TT

tR* (min)

1
2
3
4
5

18,5
22,5
22,5
22,7
23,3

Phổ ESI
(+) ESI-MS (m/z)
274,2808 ([M + H]+)
241,1646 ([M + H]+)
219,1837 ([M + H]+)
301,1502 ([M + H]+)
425,2193 ([M + H]+)

Thành phần
6-Shogaol
Undetermined
Undetermined
OAc-[4]-Gingerol
Undetermined

Hàm lƣợng

(% diện tích pic)
7,6
5,6
15,6
43,4
2,1

3.1.4.5. Loài Zingiber rubens
Tổng sắc ký dòng ion (TIC) của chiết xuất ethanol Z. rubens cho thấy 8 đỉnh chính (Phụ lục phổ).
Bảng 3.14. Thành phần hóa học của loài Z. rubens
*

TT
1
2
3
4
5
6
7
8

tR
(min)
17,2
18,5
20,0
20,0
20,0
22,5

22,7
22,7

Phổ ESI
(+) ESI-MS (m/z)
269,0715 ([M + H]+)
274,2804 ([M + H]+)
251,0613 ([M + H]+)
269,0698 ([M + H]+)
291,0511 ([M + H]+)
317,2127 ([M + H]+)
302,1500 ([M + H]+)
301,1492 ([M + H]+)

Thành phần
4-Gingerdiol
6-Shogaol
Undetermined
4-Gingerdiol
1-Dehydro-6-Gingerdione
1-Dehydro-8-Gingerdione
8-Shogaol
OAc-[4]-Gingerol

Hàm lƣợng
(% diện tích pic)
11,6
7,1
11,5
2,1

1,5
1,3
3,5
42,0


11

3.1.4.6. Loài Zingiber collinsii
Tổng sắc ký dòng ion (TIC) của chiết xuất ethanol Z. collinsii cho thấy 6 đỉnh chính (Phụ lục
phổ).
Bảng 3.15. Thành phần hóa học của loài Z. collinsii
TT
1
2
3
4
5
6

t R*
(min)
18,5
22,7
36,7
36,7
36,7
36,7

Phổ ESI

(+) ESI-MS (m/z)
291,1649 ([M + H]+)
301,1430 ([M + H]+)
292,1970 ([M + H]+)
371,3103 ([M + H]+)
310,2026 ([M + H]+)
259,1918 ([M + H]+)

Thành phần
1-Dehydro-6-Gingerdione
OAc-[4]-gingerol
6-Gingerol
Undetermined
7-Gingerdiol
Undetermined

Hàm lƣợng
(% diện tích pic)
5,5
49,3
11,1
3,1
3,3
8,9

3.1.4.7. Loài Zingiber officinale
Tổng sắc ký dòng ion (TIC) của chiết xuất ethanol Z. officinale cho thấy 9 đỉnh chính (Phụ lục
phổ).
Bảng 3.16. Thành phần hóa học của loài Z. officinale
TT

tR (min)

Phổ ESI
(+) ESI-MS (m/z)

1

18,5

317,1786 ([M + H]+)

2
3

19,6
21,0

Thành phần

Hàm lƣợng
(% diện tích pic)

6-Gingerdiol

11,8

+

Me-[8]-Gingerdiol

3,8

+

6-Paradol

6,8

+

361,2044 ([M + H] )
277,1861 ([M + H] )

4

21,0

299,1678 ([M + H] )

Undetermined

10,3

5

21,5

403,2143 ([M + H]+)

1-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-2nonadecen-1-one

13,8

6

21,5

321,2117 ([M + H]+)

8-Gingerol

2,4

+

7

21,5

291,1649 ([M + H] )

6-Dehydro-6-Gingerol

2,2

8

22,4

417,2302 ([M + H]+)

1-(3,4-dimethoxyphenyl)-2-nonadecen1-one

3,8

9

22,6

301,1469 ([M + H]+)

OAc-[4]-Gingerol

3,5

Qua phân tích dữ liệu phổ LC/MS ta thấy các mẫu gừng nghiên cứu đều có thành phần tương tự
nhau trong đó thành phần chính đó là OAc-[4]-Gingerol, 8-Gingerol, 6-Gingerdiol, 6-Shogaol, 7Gingerdiol, v.v…Ngoài ra các loài khác nhau thì có thêm các hợp chất khác nhau.
3.2. Nghiên cứu xây dựng quy trình thu nhận tinh dầu, nhựa dầu gừng, xác định hoạt tính sinh học
của tinh dầu và nhựa dầu từ củ gừng loài Z. collinsii tự nhiên khu vực Bắc Trung Bộ, Việt Nam
3.2.1. Nghiên cứu xây dựng quy trình thu nhận tinh dầu gừng
3.2.1.1. Xác định lượng tinh dầu trong vỏ củ gừng bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước
3.2.1.2. Ảnh hưởng của các yếu tố đến lượng tinh dầu gừng thu được
3.2.1.3. Tối ưu hóa quy trình chưng cất tinh dầu gừng
3.2.1.4. Thiết lập mô hình thí nghiệm
3.2.1.5. Mô hình hàm mong đợi
3.2.1.6. Kết quả kiểm tra lại mô hình tối ưu hóa
3.2.1.7. Kết hợp một số kỹ thuật tiền xử lý nhằm nâng cao lượng tinh dầu thu được

12

3.2.1.8. Quy trình thu nhận tinh dầu gừng

- Loài Z. collinsii
- Khối lượng mẫu 100g

Nguyên
liệu gừng

Xử lý cơ học

- Làm sạch
- Kích thước 1 mm

Hỗ trợ siêu âm

- Thời gian 45 phút
- Tần số 30 kHz
- Nhiệt độ 50°C

Bổ sung enzym α-amylase

- Tỷ lệ nước/ nguyên
liệu: 5,7/1
- Thời gian 290 phút

Chưng cất

Bã

- Tỷ lệ 2%
- Hoạt độ 3000 U/ml
- Thời gian 30 phút

Tinh dầu
gừng

Sơ đồ 3.1. Quy trình thu nhận tinh dầu gừng
3.2.2. Xây dựng quy trình trích ly nhựa dầu gừng
3.2.2.1. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến lượng nhựa dầu gừng thu được
3.2.2.2. Thiết lập mô hình thí nghiệm tối ưu hóa quy trình trích ly nhựa dầu gừng
3.2.2.3. Mô hình hàm mong đợi
3.2.2.4. Kết quả kiểm tra lại mô hình tối ưu hóa
3.2.2.5. Quy trình trích ly nhựa dầu gừng


13
Nguyên liệu
gừng

- Loài Z. collinsii
- Khối lượng mẫu 100g

Xử lý cơ học

- Làm sạch
- Cắt nhỏ

Sấy khô

- Thiết bị sấy đối lưu
- w cuối < 4%

Nghiền nhỏ

- Thiết bị nghiền trục
- d <1,5mm

- Tỷ lệ dung môi/ nguyên
liệu 16/1
- Thời gian 20 giờ
- Nhiệt độ 60°C

Trích ly

Lọc màng

Dịch

Bã

Cô quay chân không

Dung môi
thu hồi

Nhựa dầu
gừng

Sơ đồ 3.2. Quy trình trích ly nhựa dầu gừng
3.2.3. Xác định công thức cấu tạo của một số hợp chất có trong nhựa dầu gừng từ củ gừng loài Z.
collinsii tự nhiên khu vực Bắc Trung Bộ, Việt Nam
Bảng 3.26. Các hợp chất được tách ra từ cây gừng Z. collinsii
TT
1
2
3
4
5
6
7

Ký hiệu
Hợp chất 1
Hợp chất 2
Hợp chất 3
Hợp chất 4
Hợp chất 5
Hợp chất 6
Hợp chất 7

Tên chất
Zerumbone
Scopoletin
Quercetin
Rutin
5-(Hydroxymethyl)furfural
Bisdemethoxycurcumin
Demethoxycurcumin

CTPT
C15H22O
C10H8O4
C15H10O7
C27H30O16
C6H6O3
C19H16O4
C20H18O5


14

3.2.3.2. Xác định cấu trúc các hợp chất
a) Xác định cấu trúc của hợp chất 1 (Zerumbone)
7
1

Vị trí

DEPT

1
2
3
4

CH2
CH
C

CH2

(Zerumbone)

H-NMR H(ppm)

C-NMR C(ppm)
Thực nghiệm
Tài liệu
CD3OD
[35]
43,3
42,4
126,1
125,0
137,6
136,3
40,4
39,5
13

Tài liệu
[35]

Thực nghiệm CD3OD
2,26 ÷ 2,31 ppm (1H, m)
1,93 ppm (1H, d, J =12,5 Hz)

1,92, d

2,38 ÷ 2,44 ppm (1H, m)

5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

CH2
2,46 ÷ 2,56 ppm (1H, m)
25,4
24,4
CH
6,12 ppm (1H, d, J = 11,0Hz)
6,02
151,2
148,8
C
138,9
137,9
C=O
206,8
204,4
CH

5,33 ppm (1H, dd, J = 6,0, 10,0 Hz)
5,97
128,1
127,2
CH
5,99 ppm (1H, s)
5,86
163,2
160,8
C
38,8
37,9
CH3
1,59 ppm (3H, s)
1,54, s
15,3
15,2
CH3
1,79 ppm (3H, s)
1,80, s
11,8
11,8
CH3
1,08 ppm (3H, s)
1,20, s
24,5
24,2
CH3
1,26 ppm (3H, s)
1,07, s

29,8
29,4
Kết hợp phổ 1H-NMR, 13C-NMR, HSQC và so sánh với tài liệu tham khảo cho phép xác định cấu
trúc củ
35].

Zerumbone
b) Xác định cấu trúc của hợp chất 2 (Scopoletin)
Hợp chất 2 là tinh thể màu vàng có nhiệt độ nóng chảy khoảng 203 ÷ 204°C.
28
t 2 (Scopoletin)
1

Vị trí

DEPT

2
3
4

C
CH
CH

5
6
7
8
9

10

CH
C
C
CH
C
C

H-NMR H(ppm)

Thực nghiệm CDCl3
6,28 ppm (1H, d, J = 9,5 Hz)
7,60 ppm (1H, d, J = 9,5 Hz)
6,92 ppm (1H, s)

6,92 ppm (1H, s)

C-NMR C(ppm)
Thực nghiệm Tài liệu
CDCl3
[105]
161,5
161,50
107,5
107,6
143,3
143,35
13

Tài liệu
[105]

113,4
144,1
150,3
103,2
149,8
111,5

113,44
144,08
150,37
103,24
149,72
111,6


15

Kết hợp so sánh dữ liệu phổ của hợp chất 2 với tài liệu khẳng định hợp chất 2 là scopoletin [105].

Scopoletin
c) Xác định cấu trúc của hợp chất 3 (Quercetin)
29

3 (Quercetin)

C-NMR C(ppm)
Thực nghiệm

Tài liệu
Vị trí
Thực nghiệm DMSO-d6
DMSO-d6
[90]
2
C
146,9
146,92
3
C
135,8
135,63
4
C
175,9
175,95
5
C
160,8
160,4
6
CH
6,18 ppm (1H, d, J = 2,0 Hz)
6,17
98,2
98,8
7
C
163,9

163,97
8
CH
6,40 ppm (1H, d, J – 2,0 Hz)
93,4
93,44
9
C
156,2
156,27
10
C
103,1
103,08
1’
C
122,1
122,09
2’
CH
7,67 ppm (1H, d, J = 2,5 Hz)
7,66
115,1
115,2
3’
C
145,1
145,18
4’
C

147,7
147,72
5’
CH
6,88 ppm (1H, d, J = 8,5 Hz)
6,87
115,7
115,79
6’
CH
7,54 ppm (1H, dd, J = 8,5 Hz)
120,0
Kết hợp so sánh dữ liệu phổ của hợp chất 3 với tài liệu khẳng định hợp chất 3 là quercetin [90].
1

H-NMR H(ppm)

DEPT

13

Tài liệu
[90]

Quercetin
d) Xác định cấu trúc của hợp chất 4 (Rutin)
Bảng 3.30. Số liệu phổ 13C- NMR của hợp chất 4 (Rutin)
1

Vị trí

DEPT

2
3
4
5

C
C
C
C

6
7
8
9

CH
C
CH
C

H-NMR H(ppm)DMSO-d6

Thực nghiệm DMSO-d6

Tài liệu
[68]

6,18 (1H, d, 1,8 Hz)

6,19 (1H, d, 2,0 Hz)

6,39 (1H, d, 2,2 Hz)

6,38 (1H, d, 2,0 Hz)

C-NMR C(ppm)
Thực
Tài liệu
nghiệm
[68]
DMSO-d6
156,5
156,52
133,4
133,38
177,4
177,45
161,3
161,29
98,6
98,79
164,3
164,18
93,7
93,69
156,7
156,71

13


16

10
1’
2’
3’
4’
5’
6’
Glu
1’’
2’’
3’’
4’’
5’’
6’’
Rham
1’’’
2’’’
3’’’
4’’’
5’’’
6’’’

C
C
CH

C
C
CH
CH

7,54 (1H, d, 1,8 Hz)

7,53 (1H, d, J = 2,0)

6,85 (1H, d, 8,0 Hz)
7,54 (1H, dd, 8,0; 1,8 Hz)

6,84 (1H, d, 8,0 Hz)
0,99 (3H, d, 6,0 Hz)

CH
CH
CH
CH
CH
CH

5,30 (1H, d, 7,8 Hz)
3,25 ÷ 3.47 (1H, m)
3,25 ÷ 3.47 (1H, m)
3,25 ÷3.47 (1H, m)
3,25 ÷3.47 (1H, m)
3,83 (1H, m)

CH

CH
CH
CH
CH
CH

4,40 (1H, d, 1,8 Hz)
3,63 (1H, dd, 1,5; 3,5 Hz)
3,53 (1H, dd, 3,5; 9,5 Hz)
3,28 (1H, m)
3,44 (1H, m)
1,00 (3H, d, 6,0 Hz)

5,34 (1H, d, 7,5 Hz)

4,38 (1H, d, 1,0 Hz)
3,70 (1H, m)

0,99 (3H, d, 6,0 Hz)

104,0
121,3
115,4
144,8
148,5
116,4
121,6

104,05
121,27

115,32
144,82
148,49
116,36
121,69

101,3
74,3
76,5
70,1
76,0
67,1

101,28
74,16
76,53
70,09
75,97
67,08

100,8
70,5
70,7
71,9
68,3
17,9

100,82
70,46
70,65

71,94
68,32
17,80

Rutin (quercetin-3-O-[-L-rhamnopyranosyl-(16)--D-glucopyranoside)
e) Xác định cấu trúc của hợp chất 5 (5-(hydroxymethyl)furfural)
31
5 (5-(hydroxymethyl)furfural)
1

Vị trí

DEPT

1
2
3
4

9,49 ppm (1H, s)

5

CH
C
CH
CH
C

6

CH2

4,66 ppm (2H, s)

H-NMR H(ppm)

Thực nghiệm CDCl3

C-NMR C(ppm)
Thực nghiệm
Tài liệu
CDCl3
[152]
177,8
177,84
151,8
151,5
123,8
123,83
109,9
109,95
161,2
161,24
13

Tài liệu
[152]

7,24 ppm (1H, d, J = 3,5 Hz)

6,51 ppm (1H, d, J = 3,5 Hz)
4,65

56,9

56,88

Kết hợp dữ liệu phổ của hợp chất 5 và so sánh với tài liệu cho ta khẳng định hợp chất 5 là 5(hydroxymethyl) furfural [152].

5-(hydroxymethyl)furfural


17

f) Xác định cấu trúc của hợp chất 6 (Bisdemethoxycurcumin)
32
6 (Bisdemethoxycurcumin)
1

Vị trí
1
2
3
4

DEPT
CH2
C
CH
CH

H-NMR H(ppm)

C-NMR C(ppm)
Thực nghiệm
Tài liệu
CDCl3
[120]
100,8
100,4
183,1
183,25
120,6
120,63
140,2
140,3
13

Tài liệu
[120]

Thực nghiệm CDCl3
5,80 ppm (1H, s)
6,46 ppm (1H, d, J = 16,0 Hz)
7,57 ppm (1H, d, J = 16,0 Hz)

5
6
7
8

9
10
2’
3’
4’
5’
6’
7’
8’
9’
10’

C
126,1
126,2
CH
7,42 ppm (1H, d, J = 9 Hz)
7,46
129,6
129,8
CH
6,87 ppm (1H, d, J = 9 Hz)
115,9
115,91
C
159,4
159,44
CH
6,87 ppm (1H, d, J = 9 Hz)
6,89

115,9
115,92
CH
7,42 ppm (1H, d, J = 9 Hz)
7,45
129,6
129,8
C
183,1
183,2
CH
6,46 ppm (1H, d, J = 16,0 Hz)
6,50
120,6
120,8
CH
7,57 ppm (1H, d, J = 16,0 Hz)
7,59
140,2
140,24
C
126,1
126,2
CH
7,42 ppm (1H, d, J = 9 Hz)
129,6
CH
6,87 ppm (1H, d, J = 9 Hz)
115,9
C

159,4
CH
6,87 ppm (1H, d, J = 9 Hz)
115,9
CH
7,42 ppm (1H, d, J = 9 Hz)
129,6
1
13
Kết hợp phổ H-NMR, C-NMR, HSQC và so sánh với tài liệu tham khảo cho phép xác định cấu
trúc củ
Bisdemethoxycurcumin [120].

Bisdemethoxycurcumin
g) Xác định cấu trúc của hợp chất 7 (Demethoxycurcumin)
33
1

Vị trí
1
2
3
4
5
6
7
1’,1’’
2’,2’’,6’,6’’
3’,3’’,5’,5’’
4’,4’’

4’,4’’-OH

DEPT
CH
CH
C=O
CH
C=O
CH
CH
C
CH
CH
C

(Demethoxycurcumin)

H-NMR H(ppm)

Thực nghiệm CDCl3

Tài liệu [104]

7,57, d, J = 16 Hz
6,45, d, J = 15,5 Hz

7,59, d, J = 16 Hz
6,48, d, J = 15,5 Hz

5,78

5,80

6,45, d, J = 15,5 Hz
7,57, d, J = 16 Hz

6,48, d, J = 15,5 Hz
7,59, d, J = 16 Hz

7,42, d, J = 9 Hz
6,86, d, J = 9 Hz

7,13, d, J = 9 Hz
6,94, d, J = 9 Hz

9,31, s

9,6, s

C-NMR C( ppm)
Thực nghiệm
Tài liệu
CDCl3
[104]
140,2
140,5
120,6
121,8
183,1
183,3

100,8
101,2
183,1
183,3
120,6
121,8
140,2
140,5
126,1
127,6
129,6
122,8
115,9
114,8
159,4
150,5
13


18

Kết hợp phổ 1H-NMR, 13C-NMR, HSQC và so sánh với tài liệu tham khảo cho phép xác định cấu
trúc củ
demethoxycurcumin [104].

Demethoxycurcumin
3.2.3.4. Xác định một số hoạt tính sinh học của tinh dầu, nhựa dầu gừng từ loài Z. collinsii
a) Xác định khả năng quét gốc tự do DPPH của tinh dầu gừng và nhựa dầu gừng
Bảng 3.34. Hoạt tính chống oxy hóa của tinh dầu và nhựa dầu gừng từ loài Z. collinsii
Phần trăm ức chế gốc tự do DPPH ở các nồng độ khác nhau của

mẫu (mg/ml)
Tỷ lệ pha loãng
0,78125
1,5625
3,125
6,25
12,5
Tinh dầu trước tối ưu
12,33
18,13
27,19
38,52
61,07
Tinh dầu sau tối ưu
15,59
23,87
65,98
75,82
85,45
Tỷ lệ pha loãng
0,15625
0,3125
0,625
1,25
2,5
Nhựa dầu đơn yếu tố
18,76
25,19
41,34
56,63

78,34
Nhựa dầu sau tối ưu
50,55
65,49
77,65
89,64
98,62
Nồng
độ
acid
0
0,01
0,02
0,04
0,08
ascorbic tương ứng
(mg/ml)
(mg/ml)
(mg/ml)
(mg/ml)
(mg/ml)
b) Xác định hoạt tính kháng khuẩn của tinh dầu gừng và nhựa dầu gừng
Bảng 3.35. Hoạt tính kháng các loại vi sinh vật của kanamycin
Mẫu

Kháng sinh
Nồng độ (mg/ml)
Đường kính vòng kháng khuẩn (mm)

Kanamycin

0,2
10 ± 3
11 ± 3
8±2
17 ± 3

E. coli
S. aureus
S. typhi
B. subtilis

DMSO
0
0
0
0

Bảng 3.36. Hoạt tính kháng chủng vi khuẩn B. subtilis
Nồng độ pha loãng (%)

Đường kính vòng kháng khuẩn (mm)
1

2

3

4

50

16

18

4,3

0

25

15

25

6

0

12,5

16,5

25 ± 5

6

0

6,25

17

20

0

0

3,125

25

16

0

0

ĐC (+)

17 ± 3

3.3. Nghiên cứu quy trình công nghệ sử dụng tinh dầu, nhựa dầu gừng vào một số sản phẩm thực
phẩm
3.3.1. Ứng dụng vào sản phẩm chè đen


19

Nước cất

Chè đen
900 g

Chè đen

Khối lượng mẫu 100g

Đảo trộn

- Lượng nhựa dầu 0, 1,
2, 3, 4, 5 và 10g
- Nước cất 10 ml

Sấy khô

- Thiết bị sấy đối lưu
- Nhiệt độ sấy 40°C
- Thời gian 4 giờ

Trộn đều

Chè thành
phẩm

Sơ đồ 3.3. Quy trình sản xuất chè đen bổ sung nhựa dầu gừng
3.3.2. Sản xuất rƣợu gừng
3.3.2.1. Nghiên cứu sản xuất hương liệu tinh dầu gừng
Nước cất:ethanol

- Ethanol 96%
- Tỷ lệ 2:1 w/w

Khuấy đều

- Khuấy từ
- Nhiệt độ 55°C
- Thời gian 30 phút

Dịch hỗn hợp:β-cyclodextrin

- Tỷ lệ 100:10 g/g

Khuấy đều

- Khuấy từ
- Nhiệt độ 55°C
- Thời gian 30 phút

Cho tinh dầu gừng GEO vào theo tỷ lệ

Khuấy đều

Sấy khô

Đo SEM

(2,0:8,0)
GEO:βCD (1,5:8,5)

(1,0:9,0)
(0,5:9,5)

- Khuấy từ
- Nhiệt độ thường
- Thời gian 24 giờ
- Thiết bị sấy đông khô
- Nhiệt độ -60°C

- Kích thước đo 1, 2, 5, 10, 20 µm

Lựa chọn tỷ lệ phù hợp

Sơ đồ 3.5. Quy trình tạo bột hương liệu tinh
dầu gừng loài Z. collinsii
Bột hương liệu


20

3.3.2.2. Thành phần hóa học của tinh gừng loài Z. collinsii thu nhận sau quá trình tạo bột hương liệu
3.3.2.3. Quy trình bổ sung hương liệu vào rượu

Rượu Vodka
Hà Nội

Bột hương
liệu

Phối trộn

- Nồng độ 39°
- Thể tích 100ml

- Lượng bột 1, 3, 5,
7 và 9%

Ủ ngấu, lọc

Rót chai

Thành
phẩm

Sơ đồ 3.6. Quy trình sản xuất rượu hương liệu tinh dầu gừng
3.3.2.4. Kết quả xác định lượng bột hương liệu tinh dầu bổ sung vào rượu
3.4. Đề xuất giải pháp công nghệ sử dụng các phụ phẩm từ quá trình thu nhận chất thơm (tinh dầu
và nhựa dầu) vào một số lĩnh vực khác: sản xuất tinh bột và làm giá thể trồng nấm
3.4.1. Sản xuất tinh bột từ bã gừng
3.4.1.1. Quy trình sản xuất tinh bột từ bã gừng


21

Nguyên
liệu gừng

Chưng cất

Trích ly

Bã 1
Nhựa
dầu

Tinh
dầu

Sấy khô

- Thiết bị sấy đối lưu
- w cuối < 4%

Nghiền nhỏ

- Thiết bị nghiền trục
- d < 1,5mm

Ngâm dung dịch Na2S2O5 1%

- Thời gian 12 giờ

Lọc, ly tâm

Bã

Dịch

Lắng

Thời gian 4 ÷ 6 giờ

Rửa bằng dung dịch Na2S2O5 1%

Dịch tinh bột

Sấy khô

- Thiết bị sấy đối lưu
- Nhiệt độ sấy 60°C
- Thời gian 8 giờ

Tinh bột
gừng

Sơ đồ 3.8. Quy trình tách tinh bột từ bã gừng


22

3.4.1.2. Kiểm tra chất lượng tinh bột
3.4.2. Ứng dụng bã gừng làm giá thể trồng cây
3.4.3. Đề nghị quy trình công nghệ khép kín đối với sản phẩm gừng

Củ gừng
tươi

Thu hái, làm sạch, bảo quản
Sấy khô w < 4%

Chưng cất
100g mẫu tươi
Tinh bột
31,03%

Tinh dầu
1,21 ml
Tạo hương liệu
dạng bột

Bổ sung vào rượu
tỷ lệ 3%

Bã gừng

Trích ly 100g
mẫu khô

Tách tinh bột

Nhựa dầu
19,6 g

Mùn cưa gừng

Trồng nấm, thay
thể tối đa 60%

Sơ đồ 3.10. Đề nghị quy trình công nghệ khép kín đối với sảm phẩm gừng

Bổ sung vào chè
đen tỷ lệ 1%


23

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Qua quá trình nghiên cứu, đã rút ra được một số kết luận như sau:
1. Đã xây dựng được bảng chất lượng nguyên liệu (hàm lượng tinh dầu từ 0,52 ÷ 1,51%, hàm ẩm
từ 54,33 ÷ 68,10%, hàm lượng cellulose từ 0,44 ÷ 6,56%, hàm lượng tinh bột từ 26,012 ÷ 56,25%, hàm
lượng tro từ 0,86 ÷ 14,18%), tính chất cơ lý (tỷ trọng từ 0,867 ÷ 0,985, góc quay cực từ 2,5° ÷ 12,5°, chỉ
số khúc xạ từ 1,3359 ÷ 1,4851, chỉ số acid từ 16,83 ÷ 33,67, chỉ số ester từ 1,4 ÷ 1,7, chỉ số aldehyde từ
8,56 ÷ 15,71, độ hòa tan trong ethanol từ 1:1,8 ÷ 1:3,6), cảm quan (tinh dầu có độ trong, màu vàng sáng,
mùi thơm đặc trưng của gừng và vị cay) và thành phần hóa học của tinh dầu (chủ yếu thuộc nhóm
monoterpene hydrocarbons, oxygenated monoterpenes, sesquiterpene hydrocarbons, oxygenated
sesquiterpene và các thành phần khác) và nhựa dầu (Me-[10]-Gingerdiol, Me-[8]-Gingerdiol, 1Dehydro-[8]-Gingerdione, 1-Dehydro-[12]-gingerdione, OAc-[4]-Gingerol, 6-Shogaol, 1-(4-hydroxy-3methoxyphenyl)-2-nonadecen-1-one,
1-Dehydro-[6]-Gingerdione,
1-(3,4-dimethoxyphenyl)-2Nonadecen-1-one, 7-Gingerdiol, 6-Gingerol, 8-Gingerol, 6-Dehydro-6-Gingerol, 6-Paradol và một số
thành phần chưa xác định được) của 7 loài gừng (Z. cochinchinensis, Z. gramineum, Z. collinsii, Z.
rufopilosium, Z. officinale, Z. rubens, Z. zerumbet) tự nhiên khu vực Bắc Trung Bộ (Nghệ An, Hà Tĩnh,
Quảng Bình), Việt Nam;
2. Đã xây dựng mô hình tối ưu hóa quy mô phòng thí nghiệm, quy trình thu nhận tinh dầu với 3
yếu tố ảnh hưởng với hàm lượng tinh dầu thu được cao nhất là 1,21%, nhựa dầu gừng với 4 yếu tố ảnh
hưởng với hàm lượng nhựa dầu thu được cao nhất là 19,6%, xác định được hoạt tính sinh học (khả năng
chống oxy hóa và kháng khuẩn) của tinh dầu và nhựa dầu từ củ gừng loài Z. collinsii tự nhiên khu vực
Bắc Trung Bộ, Việt Nam;
3. Xác định công thức cấu tạo của 7 cấu tử có trong nhựa dầu gừng từ củ gừng loài Z. collinsii tự
nhiên khu vực Bắc Trung Bộ, Việt Nam: zerumbone, scopoletin, quercetin, rutin, 5(Hydroxymethyl)furfural, bisdemethoxycurcumin, demethoxycurcumin.
4. Các giải pháp công nghệ vào sản xuất ở quy mô phòng thí nghiệm một số loại sản phẩm thực
phẩm: tạo bột hương liệu tinh dầu gừng với β-cyclodextrin; xác định được hàm lượng bột hương liệu tinh

dầu gừng bổ sung vào rượu tạo ra sản phẩm rượu được ưa thích nhất với tỷ lệ là 3%; xác định được hàm
lượng nhựa dầu bổ sung vào chè đen tạo sản phẩm chè được ưa thích nhất là 1%;
5. Xây dựng được quy trình quy mô phòng thí nghiệm tách tinh bột từ bã gừng, với hàm lượng thu
được là 31,03%; thay thế bã mùn cưa gừng sau quá trình tách tinh bột vào làm giá thể trồng nấm sò và
mọc nhĩ quy mô sản xuất nhỏ, thu được kết quả tỷ lệ thay thế tối đa là 60%.
Kiến nghị
1. Định danh các thành phần hóa học nhựa dầu gừng chưa xác định được danh pháp bằng các
phương pháp khác nhau;
2. Nghiên cứu ứng dụng thêm các sản phẩm có bổ sung tinh dầu, nhựa dầu và hương liệu gừng,
như nước giải khát, bánh kẹo, bia...;
3. Nghiên cứu ứng dụng tinh bột từ gừng vào các mục đích khác trong công nghệ thực phẩm: chế
phẩm tinh bột, bột dinh dưỡng, tinh bột biến tính…Tiếp tục nghiên cứu ứng dụng bã gừng vào một số
lĩnh vực khác.