Nghiên cứu quá trình trích ly tinh dầu nụ đinh hương và khảo sát hoạt tính kháng oxy hóa của tinh dầu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------------------

ĐỖ THỊ BÍCH PHƯỢNG

NGHIÊN CỨU Q TRÌNH TRÍCH LY TINH
DẦU NỤ ĐINH HƢƠNG VÀ KHẢO SÁT HOẠT
TÍNH KHÁNG OXY HĨA CỦA TINH DẦU
Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm và đồ uống
Mã số: 605402

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2013
i


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG – HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS. Ngô Thanh An

Cán bộ chấm nhận xét 1: TS. Ngô Đại Nghiệp

Cán bộ chấm nhận xét 2: TS. Trần Bích Lam

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại trường Đại Học Bách Khoa, ĐHQG Tp.
HCM ngày 14 tháng 03 năm 2013
Thành phần hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. PGS.TS. Lê Văn Việt Mẫn
2. TS. Ngô Đại Nghiệp

3. TS. Trần Bích Lam
4. TS. Ngơ Thanh An
5. TS. Nguyễn Quang Long
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn và Trưởng khoa quản lý
chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƢỞNG

KHOA......................

ii


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: Đỗ Thị Bích Phượng

MSSV: 10110194

Ngày, tháng, năm sinh: 10/01/1986

Nơi sinh: Đồng

Nai
Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm & Đồ uống

Mã số: 605402

I. TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu quá trình trích ly tinh dầu nụ đinh hương và khảo
sát hoạt tính kháng oxy hóa của tinh dầu
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG
1. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất trích tinh dầu.
2. Tìm điều kiện tối ưu quy trình trích ly để hiệu suất thu hồi tinh dầu cao nhất.
3. Khảo sát hoạt tính kháng oxy hóa và kháng khuẩn của tinh dầu
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 30/07/2012
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 31/01/2013
V. CÁN BỘ HƢỚNG DẪN: TS. Ngơ Thanh An
Tp. Hồ Chí Minh, ngày … tháng ...
năm 2013
CÁN BỘ HƢỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN

ĐÀO TẠO
(Họ tên và chữ ký)

(Họ tên và chữ ký)

TRƢỞNG KHOA: ………………
(Họ tên và chữ ký)
iii

LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên, tôi xin chân thành cảm ơn TS. Ngơ Thanh An, người thầy tận tụy đã hết
lịng hướng dẫn và chỉ bảo để tơi có thể hồn thành tốt luận văn này.
Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến mọi thành viên trong gia đình tôi, những
người đã tạo điều kiện vật chất cũng như ủng hộ về mặt tinh thần cho tôi trong
suốt thời gian thực hiện luận văn.
Trong những năm tháng học tập tại trường Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí
Minh, tôi đã được rất nhiều thầy cô hướng dẫn và truyền đạt những kiến thức vô
giá, tôi xin gửi lời tri ân tới tập thể các thầy cô của trường Đại học Bách Khoa
thành phố Hồ Chí Minh, đặc biệt là các thầy cô của bộ môn Công nghệ thực
phẩm.
Sau cùng, tôi xin cảm ơn các anh, chị và các bạn trong ban quản lý phịng thí
nghiệm Q trình và thiết bị đã giúp đỡ tôi trong thời gian thực hiện luận văn tốt
nghiệp tại trường Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh.

Tp. Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 02
năm 2013
Đỗ Thị Bích Phượng

iv


TÓM TẮT
Đinh hương là một nguyên liệu quan trọng trong sản xuất các loại hương dùng ở
các nước châu Á [1]. Tinh dầu đinh hương hiện nay là một sản phẩm khá phổ
biến trên thị trường. Nó có cơng dụng gây tê và kháng khuẩn, và đôi khi được
dùng để khử mùi hôi của hơi thở hay để cải thiện tình trạng đau răng. Hiện tại,
trong lĩnh vực thực phẩm, tinh dầu đinh hương được phối chế cùng một số loại
nguyên liệu khác tạo nên các loại gia vị truyền thống. Qua tham khảo một số tài

liệu, bộ phận nụ chứa hàm lượng tinh dầu nhiều nhất so với các bộ phận khác của
cây đinh hương. Do đó trong phạm vi nghiên cứu này, nụ đinh hương được chọn
làm nguyên liệu để trích ly tinh dầu. Tinh dầu sau khi thu hồi có thể được sử
dụng làm hương liệu cho một số gia vị truyền thống hoặc được ứng dụng trong
nhiều lĩnh vực khác như y học, mỹ phẩm…
Trong các phương pháp trích ly, trích ly bằng dung mơi CO2 siêu tới hạn được
xem là phương pháp hiện đại nhất hiện nay. Phương pháp này có nhược điểm đó
là có chi phí đầu tư lớn, áp suất hoạt động cao và công tác vận hành tương đối
phức tạp. Tuy vậy, ưu điểm đặc biệt của phương pháp này là hiệu suất trích ly
cao, hoạt tính sinh học của các chất khơng bị phân hủy và đồng thời có thể dễ
dàng loại bỏ các dung mơi trích ly. Do vậy, dựa vào những ưu khuyết điểm như
vừa nêu trên, phương pháp trích ly bằng dung mơi CO2 siêu tới hạn áp dụng
trong việc trích ly tinh dầu nụ đinh hương vẫn được xem là thích hợp.
Ban đầu, ảnh hưởng của đồng dung môi đến khối lượng tinh dầu thu được sẽ
được tiến hành nghiên cứu. Các thông số sẽ được cố định ở nhiệt độ 400C, áp
suất 250 bar, lưu lượng dòng CO2 15 g/phút, thời gian là: 3,0 giờ và các đồng
dung mơi được khảo sát như sau: khơng có đồng dung môi, ethanol 5%,
methanol 5% và nước 5%. Kết quả cho thấy lưu lượng dịng đồng dung mơi
ethanol phù hợp là 5%.
Tiếp theo, ảnh hưởng của thời gian đến lượng tinh dầu thu được sẽ được khảo
sát. Các thông số được cố định ở nhiệt độ 400C, áp suất 250 bar, lưu lượng dịng
CO2 15 g/phút, có bổ sung 5% ethanol làm đồng dung môi và khảo sát ở các thời
gian khác nhau là: 0,5giờ, 1,0 giờ, 1,5giờ, 2,0 giờ, 2,5 giờ và 3,0 giờ. Kết quả
v


cho thấy thời gian trích ly phù hợp nhất là 2,0 giờ. Sau đó, các thơng số của q
trình trích ly được kiểm chứng theo 3 mơ hình khác nhau để tìm kiếm hiệu suất
trích ly tinh dầu cực đại. Kết quả cho thấy trong vùng thông số được lựa chọn
khảo sát, khơng thể tìm được mơ hình phù hợp cho các thí nghiệm trích ly tinh

dầu nụ đinh hương bằng phương pháp siêu tới hạn. Các sản phẩm tinh dầu thu
được sau trích ly được định tính bằng phương pháp phân tích GC-MS, và đồng
thời được khảo sát hoạt tính kháng oxy hóa cũng như kháng khuẩn.

vi


ABSTRACT
Clove is an important raw material in producing incense in most Asian
countries. Clove essential oil is a popular product. In food processing, clove
essential oil is combined with other materials to make up traditional spices.
According to some researchers, the bud part of clove is the section which
contains the most amount essential oil of cloves. Therefore, this research
obviously used cloves’buds as the primary material to extract essential oil. The
research extracted clove essential oil is potentially used to make flavor for some
traditional spices or applied in other industries such as medicine and cosmetics…
In the extraction methods, SFE method is the most modern methods today.
Disadvantage of this method is a large investment costs, high operating pressure
and complex operating. However, the particular advantage of this method is the
high extraction

yield, the biological activity of some substances are not

degradable and can easily remove the solvent extraction. Therefore, this paper
based on SFE while introducing the most modern cloves essential oil extraction
technique
In the first experiment, the effect of cosolvent on extraction yield of
essential oil was investigated. Fixed parameters were as follow: 40oC of
temperature, 250 bar of pressure of, 15 g/min of CO2 flow rate, 3 hours of
extraction time. The changed parameters were as follow: non-cosolvent and 5%

addition of ethanol, 5% addition of water. The results showed that extraction
yield of essential oil is investigated when the process increases 5% of ethanol.
The second, the effect of time on extraction yield of essential oil was
investigated Also, fixed parameters were as follow: 40oC of temperature, 250 bar
pressure, 15 g/min of CO2 flow rate, 5% addition of ethanol. The extraction time
was changed as follow: 0.5 hour, 1 hour, 2 hours, 2,5 hours and 3 hours.
Consequently, the experiment constituted that the proper time for clove essential
oil extraction was 2,0 hours. Then, the parameters of the extraction process were
optimized by three different models to obtain the highest extraction yield of
vii


essential oil. The results showed that no model is suitable for essential oil of
clove bud extraction experiences by SFE method in the parameters of the
selected survey. Finally, clove essential oil was analyzed by GC-MS
methodology to explore the chemical component and evaluated its anti-oxidation
capacity and antibacterial capacity.

viii


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................................. iv
TÓM TẮT ..................................................................................................................................... v
ABSTRACT .................................................................................................................................. vii
Clove is an important raw material in producing incense in most Asian countries. Clove
essential oil is a popular product. In food processing, clove essential oil is combined with
other materials to make up traditional spices. According to some researchers, the bud part of
clove is the section which contains the most amount essential oil of cloves. Therefore, this
research obviously used cloves’buds as the primary material to extract essential oil. The

research extracted clove essential oil is potentially used to make flavor for some traditional
spices or applied in other industries such as medicine and cosmetics… ................................. vii
In the extraction methods, SFE method is the most modern methods today. Disadvantage of
this method is a large investment costs, high operating pressure and complex operating.
However, the particular advantage of this method is the high extraction yield, the biological
activity of some substances are not degradable and can easily remove the solvent extraction.
Therefore, this paper based on SFE while introducing the most modern cloves essential oil
extraction technique ................................................................................................................. vii
MỤC LỤC.................................................................................................................................... ix
MỞ ĐẦU .................................................................................................................................... xi
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN ........................................................................................................... 1
1.1Tổng quan về đinh hƣơng ................................................................................................... 1
1.2Tổng quan về eugenol ......................................................................................................... 3
1.3 Tổng quan về các phƣơng pháp trích ly tinh dầu đinh hƣơng .......................................... 4
CHƢƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU............................................... 21
2.1. Nguyên liệu ...................................................................................................................... 21
2.2. Thiết bị ............................................................................................................................. 22
2.3 Phƣơng pháp nghiên cứu ................................................................................................. 24
2.4. Phƣơng pháp tính tốn................................................................................................... 28
2.5 Các Phƣơng pháp phân tích............................................................................................. 33

ix


CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ...................................................................................... 34
3.1 Ảnh hƣởng của đồng dung môi đến hiệu suất thu hồi tinh dầu .................................... 34
3.2 Ảnh hƣởng của thời gian đến hiệu suất thu hồi tinh dầu .............................................. 36
3.3 Tối ƣu hóa các điều kiện của q trình trích ly tinh dầu ................................................. 37
3.5. Khảo sát hoạt tính kháng oxy hóa của tinh dầu .............................................................. 46
CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................................... 51

4.1 Kết luận ............................................................................................................................. 51
4.2 Đề xuất và kiến nghị ......................................................................................................... 51
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................................... 52
[3] S. K. Ling, A. Abdull Rashih, M. Salbiah, A. B. Siti Asha, M. P. Mazura, M. G. H. Khoo, S.
Vimala, B. K. Ong, M. Mastura, M. A. Nor Azah. Extraction and Simultaneous Detection of
Flavonoids in The Leaves of Chromolaena Odorata by RP-HPLC with DAD ......................... 52
PHỤ LỤC.................................................................................................................................... 56
A.Phụ lục 1 .............................................................................................................................. 56
B.Phụ lục 2: ............................................................................................................................. 57
C.Phụ lục 3: Sơ đồ sắc ký phối khổ ở điều kiện trích ly 600C................................................. 57

x


MỞ ĐẦU
1.Tính cấp thiết
Trong những năm gần đây, việc tách chiết các chất có hoạt tính sinh học
có nguồn gốc từ thực vật đang được các nhà khoa học tập trung nghiên cứu. Cụ
thể như nghiên cứu tách chiết lycopen trong một số loại thực vật như cà chua, bột
gấc [2]; nghiên cứu chiết tách thành phần flavonoid có trong lá cây yên bạch [3]
hoặc nghiên cứu điều kiện tách chiết Asiaticosid từ cây rau má [4] v.v…Trong
các loại hợp chất được nghiên cứu đó, eugenol được xem là chất có hoạt tính sinh
học rất cao. Eugenol chính là hợp chất phenylpropene thuộc nhóm
phenylpropanoid [9]. Chúng có khả năng kháng khuẩn, kháng oxy hóa và được
sử dụng nhiều trong nước hoa, hương liệu, tinh dầu và y học. Ngoài ra, eugenol
còn được sử dụng để làm giảm các vi khuẩn độc hại có trong thực phẩm. Eugenol
hiện diện trong một số thực vật như sả, hương nhu, đinh hương v.v… Riêng
trong đinh hương, eugenol chính là hợp chất tạo mùi cho loại thực vật này.
Eugenol là thành phần chính trong tinh dầu trích ly từ đinh hương, chiếm khoảng
72-90%. Tinh dầu đinh hương có trong tất cả các bộ phận của cây nhưng trong

nụ hoa hàm lượng tinh dầu chiếm tỷ lệ cao nhất. Hiện nay đã có nhiều doanh nghiệp
trong nước tiến hành nhập khẩu nụ đinh hương để sử dụng các lĩnh vực như sản xuất
thuốc lá, chế biến gia vị thực phẩm, hoặc sử dụng trong lĩnh vực mỹ phẩm. Ví dụ như
cơng ty CPCBKD NSTP Nosafood, Công Ty TNHH Thương Mại Phát Triển Và Dịch
Vụ 3T Việt Nam, công ty sản xuất tinh dầu và hương liệu Vạn Tiến … Mục đích cuối

cùng của các sản phẩm này đều hướng đến việc ứng dụng lợi ích tích cực từ cơng
dụng của tinh dầu có chứa eugenol. Xuất phát từ chính nhu cầu này, việc nghiên
cứu trích ly tinh dầu có chứa eugenol đã được đặt ra.
Hiện nay có nhiều phương pháp trích ly tinh dầu như phương pháp lôi cuốn
hơi nước, phương pháp ngâm chiết, phương pháp soxhlet, phương pháp trích ly
bằng sóng siêu âm, hỗ trợ vi sóng, trích ly liên tục bằng dung mơi, phương pháp
CO2 siêu tới hạn… Mỗi phương pháp đều có các ưu và khuyết điểm riêng, tùy
thuộc vào các điều kiện kinh tế và kỹ thuật mà người ta có thể cân nhắc để lựa
chọn cho phù hợp.
xi


 Phương pháp soxhlet
 Ưu điểm
+ Chỉ sử dụng lượng dung mơi ít mà vẫn có thể trích ly kiệt được hoạt
chất.
+ Sự ly trích tự động, liên tục.
 Nhược điểm
+ Khơng trích ly được lượng lớn mẫu nên chỉ thích hợp cho các nghiên
cứu trong phịng thí nghiệm.
+ Trong suốt q trình trích ly, mẫu ln có nhiệt độ bằng nhiệt độ sôi của
dung môi nên những hợp chất kém bền nhiệt có thể bị phân giải.
 Phương pháp ngâm dầm
 Ưu điểm

+ Nguyên liệu tiếp xúc trực tiếp với dung môi nên dễ dàng cho việc khảo
sát ảnh hưởng của nhiệt độ lên hiệu suất trích ly.
+ Thiết bị đơn giản, dễ sử dụng.
+ Thích hợp cho cả trích ly thử nghiệm và ở quy mơ lớn.
 Nhược điểm
+ Thời gian dài có thể kéo dài từ vài ngày đến vài tuần.
 Phương pháp trích ly liên tục bằng dung mơi
 Ưu điểm
+ Nồng độ chất cần trích cao.
+ Tỉ lệ sử dụng dung môi và nguyên liệu giảm.
 Nhược điểm
+ Hệ số sử dụng thiết bị thấp (45%), có thể dễ cháy nổ hơn khi dung mơi
tiếp xúc với khơng khí trong thiết bị.
+ Hệ thống tuần hồn dung mơi phức tạp, phải dùng bơm nhiều.
 Phương pháp trích ly có hỗ trợ bằng vi sóng
 Ưu điểm
+ Ưu điểm chính của trích ly hỗ trợ vi sóng là có thể trích ly đồng thời
nhiều mẫu và nhanh hơn trích ly soxhlet.
+ Các chất sau trích ly ít thay đổi tính chất.
xii


 Nhược điểm
+ Trích ly bằng vi sóng thường dùng các dung mơi dễ cháy nổ, nên khi
trích ly những chất có liên kết mạnh mẽ với bức xạ, làm tăng nhiệt độ
nhanh chóng gây nên mối nguy tiềm tàng.
 Phương pháp trích ly sử dụng sóng siêu âm
 Ưu điểm
+ Thiết bị đơn giản, dễ thực hiện.
+ Thời gian trích ly ngắn.

 Nhược điểm
+ Chủ yếu dùng với những trích ly thử nghiệm ở quy mơ nhỏ.
 Phương pháp trích ly bằng CO2 siêu tới hạn
CO2 siêu tới hạn được sử dụng trong hơn 90% q trình trích ly. Vì nó có các ưu
điểm sau:
+ Có nhiệt độ tới hạn thấp: nhiệt độ tới hạn là 31,1oC với áp suất tới hạn là 73,8
bar, ít ảnh hưởng đến hoạt tính sinh học của sản phẩm.
+ Giá rẻ, an tồn: nguồn CO2 có thể lấy từ các sản phẩm phụ trong cơng nghiệp,
từ q trình lên men, trong cơng nghiệp dầu mỏ. CO2 được hóa lỏng và vận
chuyển trong các thùng cao áp.
+ Độ chọn lọc cao do có thể điều khiển các thông số vận hành.
+ Không độc, không màu, khơng mùi, khơng có phản ứng quang hóa.
+ Thân thiện với mơi trường: CO2 có mọi nơi trong tự nhiên, trong nước uống và
sự trao đổi chất của con người.
+ Vô trùng và ngăn ngừa sự phát triển của vi sinh vật nên có thể bảo quản.
+ Các điều kiện nhiệt độ và áp suất có tác động mạnh đến khả năng hịa tan nên
có thể điều khiển dễ dàng.
+ Dễ dàng thu hồi dung môi: 95% CO2 được thu hồi.
Từ những phân tích ưu khuyết điểm trên, phương pháp CO2 siêu tới hạn được
chọn làm phương pháp để trích ly tinh dầu nụ đinh hương.
2. Mục tiêu đề tài
Mục tiêu của đề tài này là nghiên cứu sự ảnh hưởng của các yếu tố nhiệt độ, áp
suất, và lưu lượng dịng CO2 đến q trình trích ly bằng phương pháp siêu tới
xiii


hạn. Trên cơ sở các nghiên cứu này sẽ ứng dụng các mơ hình khác nhau để tìm
kiếm sự phù hợp của kết quả thí nghiệm và mơ hình lý thuyết để từ đó có thể xác
định được điều kiện tối ưu nhằm thu được hiệu suất trích ly cao nhất. Ngoài ra,
đề tài cũng hướng đến việc khảo sát một số ứng dụng của tinh dầu đinh hương

thông qua đánh giá khả năng kháng khuẩn và kháng oxy hóa của chúng.
3.Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài
Nghiên cứu được qui luật ảnh hưởng của các yếu tố đến q trình trích ly tinh
dầu bằng phương pháp CO2 siêu tới hạn. Từ kết quả này có thể được ứng dụng
trong qui mô sản xuất công nghiệp nhằm góp phần về mặt kinh tế như thời gian
trích ly được rút ngắn, thu hồi được dung môi, hiệu suất thu hồi tinh dầu cao.
Ngoài ra khẳng định được tính chất kháng oxy và kháng khuẩn của đinh hương.
Dựa vào tính chất này của đinh hương, đây sẽ là nền tảng cho các nghiên cứu tiếp
theo nhằm ứng dụng vào trong các sản phẩm thực phẩm, y học và mỹ phẩm.
4. Phương pháp nghiên cứu và thiết bị sử dụng trong nghiên cứu
 Phương pháp nghiên cứu:

-

Phương pháp trích ly CO2 siêu tới hạn.

-

Phương pháp GC-MS.

-

Phương pháp khảo sát hoạt tính kháng oxy hóa DPPH.

 Thiết bị sử dụng trong nghiên cứu:

-

Thiết bị trích ly siêu tới hạn Thar SFC.

-

Máy cô quay chân không.

-

Thiết bị sấy hồng ngoại.

5. Nội dung của nghiên cứu:
Khảo sát ảnh hưởng của đồng dung mơi đến hiệu suất trích ly tinh dầu:
trích ly có đồng dung mơi ethanol, methanol, nước, trích ly khơng dùng
đồng dung môi.
Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến quá trình trích ly tinh dầu bằng
dung mơi CO2 siêu tới hạn.

xiv


Xây dựng phương trình hồi quy đánh giá ảnh hưởng của các thông số:
nhiệt độ, áp suất và lưu lượng dịng CO2 đến hiệu suất trích ly tinh dầu. Từ
đó tối ưu hóa quy trình trích ly để hiệu suất thu hồi tinh dầu cao nhất.
Xác định thành phần tinh dầu.
Khảo sát hoạt tính kháng oxy hóa và kháng khuẩn của tinh dầu.

xv


Chƣơng 1: Tổng quan

CHƢƠNG I: TỔNG QUAN

1.1Tổng quan về đinh hương
1.1.1 Nguồn gốc, phân loại
Đinh hương (danh pháp khoa học: Syzygium aromaticum, từ đồng nghĩa: Eugenia
aromaticum, Eugenia caryophyllata) là một lồi thực vật trong họ đào kim nương
(Myrtaceae) có các chồi hoa khi phơi khơ có mùi thơm. Nó có nguồn gốc ở Indonesia
và được sử dụng như một loại gia vị gần như trong mọi nền văn hóa ẩm thực. Nó có tên
gọi là đinh hương là do hình dáng của chồi hoa trông khá giống với những cái đinh nhỏ.
Đinh hương được trồng chủ yếu ở Indonesia và Madagascar, nó cũng được trồng tại
Zanzibar, Ấn Độ, Sri Lanka. Đinh hương là cây thường xanh có thể cao tới 10-20 m, có
các lá hình bầu dục lớn và các hoa màu đỏ thẫm mọc thành cụm ở đầu cành. Các chồi
hoa ban đầu có màu nhạt và dần dần trở thành màu lục, sau đó chúng phát triển thành
màu đỏ. Các hoa được thu hoạch khi chúng dài khoảng 1,5-2 cm, bao gồm đài hoa dài,
căng ra thành bốn lá đài hoa và bốn cánh hoa không nở tạo thành viên tròn nhỏ ở trung
tâm [1].
Phân loại tên khoa học của đinh hương như sau:
Giới (regnum):

Plantae

Bộ (ordo):

Myrtales

Họ (familia):

Myrtaceae

Chi (genus):

Syzygium

Loài (species):

S. aromaticum

1.1.2
Người ta trồng đinh hương bằng hạt hoặc giâm cành. Các hạt được gieo trực tiếp trên
những luống đất đỏ hay đất thịt nhiều mùn. Các hạt nẩy mầm sau 10 hay 15 ngày, và

1


Chƣơng 1: Tổng quan

người ta đem đặt vào các túi nhựa chứa đất trộn với
phân bò, rồi để vào nơi mát mẻ để chăm sóc. Khoảng
18 hay 24 tháng sau, cây con được đem trồng vào
các hố đào sẵn xen giữa vườn cây, đặc biệt giữa các
vườn dừa, tiêu, cà phê, ca cao hay đào lộn hột. Đất
trộn phân bò với các mùn cây rất được cây non ưa
chuộng. Cây đinh hương sẽ cho hoa lần đầu vào
khoảng năm thứ sáu đến thứ chín, nhưng phải đến
năm thứ 20 mới cho trái làm giống sau mùa trổ bông
kéo dài từ năm đến sáu tháng. Các cây mạnh khỏe tiếp tục cho nụ tươi tốt cho đến trên
tuổi 60, thậm chí trên cả trăm tuổi, tạo nên nguồn lợi rất lớn và bền vững cho nhiều nhà
nông giữa vùng nhiệt đới [1].
1.1.3 Phân bố
Cây đ
, Pemba (Tandania), Madagasca.
Nước ta di thực chưa thành cơng và cịn phải nhập [6].

1.1.4
Bộ phận t

được

là nụ hoa. Nụ được thu hái khi

bắt đầu có màu hồng đỏ, được ngắ

ống (đôi khi

cuống cũng được dùng), sau đó được đem phơi hoặc sấy
nhẹ cho khơ. Nếu hái muộn lúc hoa đã nở, cánh hoa rụng
đi hoặc quả non hình thành thì chất lượng dược liệu sẽ
giảm nhiều. Chất lượng tinh dầu tốt nhất ở nụ hoa, rồi đến
cuống hoa và lá. Quả đinh hương chứa ít tinh dầu, hàm
lượng Eugenol lại thấp nên không được sử dụng [1].

2


Chƣơng 1: Tổng quan

1.1.5 Thành phần hóa học đinh hương
Nụ hoa chứa 10-12% nước, 5-6% chất khoáng, nhiều glucid, 6-10% lipid, tanin. Hoạt
chất là tinh dầu 15-20% mà thành phần chính là eugenol (80-85%) acelylengenol (23%), các hợp chất carbon. Nếu cắt cả cuống thì hàm lượng tinh dầu là 5-6%. Lá chỉ có
4-5% tinh dầu có engenol nhưng khơng chứa acetyleugenol [4].
1.2Tổng quan về eugenol
1.2.1. Cấu trúc, tính chất lý hóa của Eugenol


-

Khơng màu hoặc vàng nhạt, lỏng trong suốt, thẫm màu do tiếp xúc với khơng
khí. Nó có mùi mạnh của cây đinh hương.

-

Độ hòa tan: Thực tế không tan trong nước, tan trong ethanol 70% (v/v), thực tế
khơng hịa tan trong glycerol, trộn lẫn được với ethanol 96%, với axit acetic
băng, với methylen clorua và với các loại dầu béo .

-

Khối lượng phân tử: 164.20 g/mol [9] .

-

Tỷ trọng: 1.06 g/cm3 [9] .

-

Nhiệt độ nóng chảy: -9oC [9] .

-

Nhiệt độ sôi: 256°C [9].

-

Nhiệt độ bốc cháy: 104°C [9].

-

Chỉ số khúc xạ: 1.540-1.542 [9].



-

thơm, c

.

-

3

phenolat.

-

.
.
3


Chƣơng 1: Tổng quan

1.2.2. Nguồn nguyên liệu giàu eugenol

Bảng 1.2 - Hàm lượng eugenol trong một số nguyên liệu
STT

Tên nguyên liệu

Hàm lượng (%)

1

Hương nhu

60-75

2

Nụ đinh hương

78-95

1.3 Tổng quan về các phương pháp trích ly tinh dầu đinh hương
1.3.1 Phƣơng pháp trích ly bằng soxhlet
1.3.1.1 Ngun tắc trích ly
Mẫu được gói trong giấy lọc, đặt vào vật chứa xốp và được trích ly liên tục bằng dung
mơi ngưng tụ.

Hình 1.1- Sơ đồ thiết bị soxhlet
1.3.1.2 Ưu nhược điểm
 Ưu điểm
4

Chƣơng 1: Tổng quan

+ Chỉ sử dụng lượng dung môi ít mà vẫn có thể trích ly kiệt được hoạt chất.
+ Sự ly trích tự động, liên tục.
 Nhược điểm
+ Khơng trích ly được lượng lớn mẫu nên chỉ thích hợp cho các nghiên cứu trong phịng
thí nghiệm.
+ Trong suốt q trình trích ly, mẫu ln có nhiệt độ bằng nhiệt độ sôi của dung môi
nên những hợp chất kém bền nhiệt có thể bị phân giải.
1.3.2 Phƣơng pháp ngâm dầm
1.3.2.1 Nguyên tắc trích ly
Phương pháp ngâm dầm được thực hiện ở nhiệt độ phòng bằng cách trộn hỗn hợp
nguyên liệu với dung môi phù hợp (tỉ lệ nguyên liệu: dung mơi là 1:5 hoặc 1:10), cho
vào bình chứa, đóng nắp lại, để hỗn hợp trong vài ngày, thỉnh thoảng lắc hoặc khuấy
trộn. Quá trình được lặp lại một hoặc hai lần bằng cách thay dung mơi mới, dịch trích
được cho vào lọ riêng bảo quản. Bã sau cùng của quá trình trình ly được lấy ra bằng
máy ép cơ học hoặc máy ly tâm. Động lực của phương pháp trích ly ngâm dầm là sự
chênh lệch nồng độ bên trong nguyên liệu và môi trường dung môi và bởi quá trình
khuấy, lắc liên tục.
1.3.2.2 Ưu nhược điểm
 Ưu điểm
+ Nguyên liệu tiếp xúc trực tiếp với dung môi nên dễ dàng cho việc khảo sát ảnh hưởng
của nhiệt độ lên hiệu suất trích ly.
+ Thiết bị đơn giản, dễ sử dụng.
+ Thích hợp cho cả trích ly thử nghiệm và ở quy mô lớn.
 Nhược điểm
+ Thời gian dài có thể kéo dài từ vài ngày đến vài tuần.
1.3.3 Phƣơng pháp trích ly liên tục bằng dung mơi
1.3.3.1 Ngun tắc trích ly

5


Chƣơng 1: Tổng quan

Dòng nguyên liệu được vận chuyển trong một ống dẫn ngược chiều với dịng dung mơi
hoặc có thể dội nhiều đợt dung mơi hoặc dịch trích lỗng lên nguyên liệu.
1.3.3.2 Ưu nhược điểm
 Ưu điểm
+ Nồng độ chất cần trích cao.
+ Tỉ lệ sử dụng dung mơi và nguyên liệu giảm.
 Nhược điểm
+ Hệ số sử dụng thiết bị thấp (45%), có thể dễ cháy nổ hơn khi dung mơi tiếp xúc với
khơng khí trong thiết bị.
+ Hệ thống tuần hồn dung mơi phức tạp, phải dùng bơm nhiều.
1.3.4 Phƣơng pháp trích ly có sự hỗ trợ của vi sóng
Vi sóng là sóng điện từ lan truyền với vận tốc ánh sáng. Sóng điện từ này được đặc
trưng bởi:
+ Tần số f, tính bằng Hz (Hz = cycles/s), là chu kỳ của trường điện từ trong một giây,
nằm giữa 300 MHz và 30 GHz.
+ Vận tốc c là 300.000 km/giây.
+ Độ dài sóng l (cm) là đoạn đường đi của vi sóng trong một chu kỳ, liên hệ với tần số
theo công thức l = c/f.
1.3.4.1 Nguyên tắc trích ly
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 bị vỡ ra. Các chất thốt ra bên ngồi và được lơi cuốn theo hơi
nước sang hệ thống ngưng tụ (phương pháp chưng cất hơi nước) hoặc hịa tan vào dung
mơi hữu cơ đang bao phủ bên ngoài nguyên liệu (phương pháp tẩm trích).

1.3.4.2 Ưu nhược điểm

 Ưu điểm
6


Chƣơng 1: Tổng quan

+ Ưu điểm chính của trích ly hỗ trợ vi sóng là có thể trích ly đồng thời nhiều mẫu và
nhanh hơn trích ly soxhlet.
+ Các chất sau trích ly ít thay đổi tính chất.
 Nhược điểm
+ Trích ly bằng vi sóng thường dùng các dung mơi dễ cháy nổ, nên khi trích ly những
chất có liên kết mạnh mẽ với bức xạ, làm tăng nhiệt độ nhanh chóng gây nên mối nguy
tiềm tàng.
1.3.5 Phƣơng pháp sử dụng sóng siêu âm
1.3.5.1 Cơ chế sóng siêu âm hỗ trợ q trình trích ly
Sóng siêu âm hỗ trợ tốt cho q trình trích ly có thể được giải thích dựa trên các hiệu
ứng khi sóng siêu âm truyền qua một hệ chất lỏng, đó là hiện tượng sủi bong bóng và
hiện tượng vỡ bong bóng. Chúng gây ra các hiệu ứng vật lý và hóa học có tác động tích
cực đến hiệu quả của q trình trích ly. Nhìn chung, cơ chế của sóng siêu âm giúp làm
tăng khả năng trích ly so với quy trình trích ly truyền thống là dựa trên những nguyên
nhân sau:
+ Sóng siêu âm tạo ra một áp lực lớn xuyên qua dung môi và tác động đến tế bào vật
liệu: làm bẻ gãy thành tế bào hoặc tạo các rãnh nứt hoặc các lỗ hổng ở bề mặt tế bào
giúp q trình phóng thích các cấu tử chất tan vào mơi trường trích ly được dễ dàng và
nhanh chóng [8].
+ Tăng khả năng truyền khối tới bề mặt phân cách, gia tăng tốc độ khuếch tán nội phân
tử và ngoại phân tử đồng thời giúp dịch chuyển các chất cần trích ly ra ngồi mơi
trường trích ly [8].

7

Chƣơng 1: Tổng quan

1.3.5.2 Ưu nhược điểm
 Ưu điểm
+ Thiết bị đơn giản, dễ thực hiện.
+ Thời gian trích ly ngắn.
 Nhược điểm
+ Chủ yếu dùng với những trích ly thử nghiệm ở quy mơ nhỏ.
1.3.6 Phƣơng pháp trích ly bằng dung môi siêu tới hạn
1.3.6.1 Chất lỏng siêu tới hạn
Định nghĩa
Đối với mỗi chất thông thường, dưới một điều kiện nhất định chúng sẽ tồn tại ở một
trong 3 trạng thái rắn, lỏng và 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 khơng thể trở về trạng thái khí, mà rơi vào một vùng trạng thái đặc biệt gọi là
trạng thái siêu tới hạn [11].
Vật chất ở trạng thái này mang nhiều đặc tính của cả chất khí và chất lỏng, nghĩa là
dung mơi đó mang tính trung gian giữa khí và lỏng.

8


Chƣơng 1: Tổng quan

Áp suất

Trạng thái
rắn

Chất lỏng siêu

Trạng thái

tới hạn

lỏng
Pc

Điểm tới hạn

Khí
Điểm
Điểm
baba

Nhiệt độ
0

TC

Hình 1.2 - Biểu đồ mơ tả vùng tới hạn

Hình 1.2 cho biết khi nào hợp chất ở trạng thái rắn, lỏng hoặc khí. Điểm ba là nơi ba
trạng thái giao nhau. Các đường cong là nơi hai trạng thái cùng hiện diện. Quan sát dọc
theo “đường cong khí - lỏng”, hướng lên cao, sẽ gặp một điểm, nơi đó nồng độ của khí
và lỏng bằng nhau, điểm này được gọi là điểm siêu tới hạn. Vật chất có nhiệt độ và áp
suất cao hơn điểm tới hạn gọi là chất lỏng siêu tới hạn. Giá trị áp suất và nhiệt độ tại
điểm tới hạn được gọi lần lượt là: áp suất tới hạn Pc và nhiệt độ tới hạn Tc, hai giá trị

này đặc trưng của từng loại hợp chất. Ở nhiệt độ và áp suất tới hạn, vật chất lỏng và hơi
không thể phân biệt được. Một vài hợp chất thích hợp có thể sử dụng trong phương
pháp trích ly siêu tới hạn được trình bày trong bảng 1.3.

9


Chƣơng 1: Tổng quan

Bảng 1.3 - Một số dung môi có thể sử dụng cho phương pháp chiết siêu tới hạn
Nhiệt độ tới hạn (oC)

Áp suất tới hạn (bar)

Nước

374

218

EtOH

241

61

MeOH

240

80

Aceton

235

46

NH3

132

115

Propan

97

42

Clorodifloromethan

96

50

Propen

92

45

Ethan

32

48

CO2

31

73

Xenon

17

59

Ethylen

09

50

Methan

-83

45

Dung môi

Theo bảng 1.3, các chất lỏng có thể phân loại theo nhiệt độ tới hạn. Các khí như CO2,
methan, ethan, propan, ethylen, propylen được xếp vào dung mơi có nhiệt độ tới hạn
thấp, trong khi aceton, methanol và nước là dung mơi có nhiệt độ tới hạn cao. Có sự
khác biệt quan trọng về việc chọn lọc các dung môi là ở nhiệt độ tới hạn cao hay thấp.
Các dung môi có nhiệt độ tới hạn cao như nước, n-hexane khi sử dụng phải tiến hành ở
500 – 700K, chỉ áp dung được cho các nguyên liệu có phân tử lượng cao, tuy nhiên ở
nhiệt độ đó các chất dễ bị phân huỷ. Do đó dựa trên nhiệt độ và áp suất ta có thể chọn
lọc để trích ly các thành phần của thực vật như tinh dầu, alkaloid, lipid, oleoresin,
carotenoid. Một lợi thế chính của dung mơi có nhiệt độ tới hạn thấp nữa là chúng có thể
dễ dàng tách ra sản phẩm cuối cùng.

10