Trích ly tinh dầu gừng và ứng dụng trong thực phẩm

TRÍCH LY TINH DẦU GỪNG
VÀ ỨNG DỤNG TRONG THỰC PHẨM
Nguyễn Thị Thanh Quyên, Bùi Thị Tuyết Nhung, Võ Ngọc Lan Trinh
Viện Khoa học Ứng dụng HUTECH, Trường Đại học Công nghệ TP. Hồ Chí Minh
GVHD: ThS. Nguyễn Thị Thơ

TĨM TẮT
Hiện nay, gừng (Zingiber officinale Roscoe) được trồng rất phổ biến trên thế giới, mang lại giá trị
kinh tế cao. Gừng được sử dụng rộng rãi trong chế biến thực phẩm và dược phẩm. Tinh dầu gừng
với khả năng kháng khuẩn, chống ơxy hố và nhiều chức năng sinh học khác đã được ứng dụng
nhiều vào thực phẩm với mong muốn bảo quản thực phẩm giúp hạn chế sự phát triển của vi sinh
vật, kéo dài thời gian bảo quản thực phẩm. Hiệu quả trích ly tinh dầu gừng phụ thuộc rất nhiều vào
các yếu tố như nguyên liệu, thiết bị và điều kiện trích ly. Đã có nhiều nghiên cứu về các phương
pháp trích ly tinh dầu gừng được cơng bố, trong đó trích ly bằng phương pháp CO2 siêu tới hạn cho
hiệu suất và chất lượng tinh dầu tối ưu nhất. Bài tổng quan này nhằm mục đ ch tổng quan về việc
trích ly tinh dầu gừng và các ứng dụng trong bảo quản thực phẩm.
Từ khóa: CO2 tới hạn, kháng ơxy hóa, kháng khuẩn, kháng viêm, tinh dầu gừng.

1 GIỚI THIỆU
Gừng (tên khoa học: Zingiber officinale Roscoe thuộc giới Plantae, ngành Magnoliophyta, lớp

Liliopsida, bộ Zingiberales, họ Zingiberaceae, chi Zingiber, lồi Zingiber officinale) là một lồi thực
vật có vị cay nồng và chứa khoảng 2-3% hàm lượng tinh dầu thường được dùng làm gia vị, thuốc
được trồng từ rất lâu đời [9]. Tinh dầu gừng được trích ly từ củ gừng tươi, nguyên liệu được lấy trực
tiếp từ vườn, củ gừng già có màu vàng nhiều rễ, củ gừng tươi 6-7 tháng tuổi, không dập nát hay hư
hỏng [3].
Gừng là một trong những loài dược liệu được sử dụng phổ biến để điều trị các bệnh như viêm thấp
khớp, bong gân, viêm họng, đau bụng, khó tiêu, nơn mửa, tăng huyết áp, sốt,... (Ali et al., 2008) 6.
Trên thế giới có nhiều nghiên cứu về thành phần hóa học của củ gừng, trong đó có hợp chất 6gingerol (Nguyễn Thị Hà Duyên, 2011), đã được nghiên cứu và công bố là có những hoạt tính sinh
học đáng q như: kháng ơxy hóa, kháng viêm, chống buồn nơn, nổi bật là hoạt tính gây độc trên
tế bào ung thư, đặc biệt là với tế bào ung thư ruột (Jeong CH et al., 2009), mô vú (Lee H et al.,

2008)... 5.

2 TRÍCH LY TINH DẦU GỪNG
Tinh dầu nói chung và tinh dầu gừng nói riêng hiện nay được chiết xuất từ nhiều nguyên liệu thực
vật bằng một số phương pháp phổ biến, gồm phương pháp chưng cất với hơi nước, phương pháp
trích ly, phương pháp ngâm, phương pháp hấp thụ, phương pháp siêu tới hạn CO2,… Trong số
399


những phương pháp trên, phương pháp carbon dioxide (CO2) lỏng siêu tới hạn hiện nay là phương
pháp tiên tiến, thân thiện với môi trường đồng thời tạo được sản phẩm có giá trị cao trong cơng
nghiệp thực phẩm và dược phẩm [6].
Bảng 1: Ưu nhược điểm của các phương pháp trích ly [1]
Phương pháp CO2 siêu tới hạn

Phương pháp chưng cất hơi
nước

Có sự chọn lọc khi hồ tan, khơng
hồ tan các kim loại năng và dễ
điều chỉnh các chất có khả năng hoà
tan tốt, các chất tan hữu cơ ở thể rắn
cũng như lỏng, đồng thời cũng hoà
tan lẫn cả các chất thơm dễ ay hơi
thông số trạng thái để có thể lựa
chọn các dung mơi khác nhau. Tuy
nhiên, khó hòa tan các chất phân
cực mạnh hoặc hợp chất ion.

Dung mơi có sự chọn lọc lớn đối

với các nhóm chất khác nhau.

Khả năng kiểm sốt độ hồ tan

Dễ dàng kiểm sốt thơng qua áp
suất và nhiệt độ

Khó kiểm sốt

Khả năng ảo tồn hoạt chất
kém bền

Đa số hoạt chất được bảo tồn toàn
vẹn kể cả enzyme

Đa số các chất kém bền với
nhiệt, dễ phân huỷ đều khó bảo
tồn trong sản phẩm

Sản xuất quy mơ lớn

Dễ dạng áp dụng tự động hố

Tùy phương pháp

Tính kinh tế

Giá dung mơi rẻ, nguồn cung dồi
dào; Tiết kiệm tài nguyên – năng
lượng.

Tiêu hao nước và dung mơi
nhiều trong q trình sản xuất,
một số dung mơi giá thành cao.

Tính an tồn, thân thiện mơi
trường

Khơng độc, khơng cháy nổ

Gây độc, dễ ay hơi, dễ cháy
nổ, gây ô nhiễm

Ảnh hưởng tới sản phẩm

Ít ảnh hưởng đến sản phẩm

Ảnh hưởng nhiều đến cảm
quang, cấu trúc và thành phần
sản phẩm.

Ưu điểm của dung môi

Trơ trong hầu hết các điều kiện,
không ăn mịn thiết bị, khơng phản
ứng cảm quang, tốc độ khuếch tán
và phản ứng lớn; Vô trùng và ngăn
ngừa sự phát triển của vi sinh vật;
Không tồn dư, không ảnh hưởng
màu, gây mùi cho sản phẩm.

Dễ dàng phản ứng với cơ chất
hoặc sản phẩm; Khó loại sạch
khỏi sản phẩm.

Yêu cầu thiết bị

Thiết bị chuyên dụng, đắt tiền; cần
nghiên cứu tối ưu hố điều kiện chiết
đối với mẫu mới.

Thường khơng u cầu cao về
thiết bị. Đa số đã có quy trình
chuẩn.

Tiêu chí

Lượng chất có thể tan và tính
chọn lọc

400


Theo nghiên cứu của Wang Hong-Wu, củ gừng 7 tháng tuổi được thu hoạch, lưu trữ trong 4 ngày và
chưng cất có sự hỗ trợ của vi sóng với cơng suất 300 W trong thời gian 16 giờ hay 80 phút sẽ thu
được dịch trích tinh dầu gừng nhận được có hiệu suất và chất lượng tối ưu nhất. Mặc dù, dầu chưng
cất có sự hỗ trợ của vi sóng có thể gia nhiệt nhanh, tiết kiệm được thời gian nhưng hiệu suất trích ly
kém, cụ thể hiệu suất của quá trình chưng cất tinh dầu là 0,43432% so với chưng cất có sự hỗ trợ
của vi sóng là 0,2874% [10].
Phương pháp ‚lôi cuốn hơi nước‛ đã cho thấy phương pháp này có thể lấy triệt để tinh dầu trong

nguyên liệu nhưng lại hạn chế và khó áp dụng đối với những cây có tinh dầu thuộc thành phần khó
bay hơi như nhựa và sáp hoặc tinh dầu có thành phần hóa học khơng bền ở nhiệt độ cao. Khi áp
dụng phương pháp ‚CO2 lỏng siêu tới hạn‛ thì những hạn chế này đều được khắc phục, những
thành phần không bền được chiết xuất ra với sự phân hủy thấp, thời gian chiết xuất nhanh, có thể
điều chỉnh được nhiệt độ và áp suất để có thể trích ly được những thành phần hóa học khác nhau
theo ý muốn [4].
Việc trích ly tinh dầu gừng sử dụng phương pháp CO2 siêu tới hạn đã có nhiều thành tựu vượt trội về
hàm lượng và chất lượng tinh dầu thu được so với sử dụng phương pháp chưng cất phổ thông. Kết
quả cho thấy khi sử dụng phương pháp CO2 siêu tới hạn ở điều kiện 293.15K, áp suất 10MPa, được
chiết trong thời gian 180 phút thì hàm lượng các chất có trong tinh dầu gừng được chiết ra tương đối
cao. Đặc biệt là Alpha – Zingiberene và Beta – Sesquiphellandrene với các giá trị tương ứng là 18.18
và 11.00 (g/100g) hơn hẳn hàm lượng chiết ra từ phương pháp chưng cất chỉ có 1.64 và 0.74
(g/100g). Từ những nghiên cứu đã tổng hợp được chứng minh rằng việc trích ly sử dụng CO2 siêu tới
hạn đã chỉ ra sự khác biệt về hàm lượng và chất lượng của các hợp chất cần chiết xuất [4].

3 HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA TINH DẦU GỪNG
3.1 Hoạt tính kháng ơxy hóa
Trong một nghiên cứu gần đây của Zia-ur-Rehman và các cộng sự, hoạt tính chống ơxy hóa của
dịch trích dichloromethane từ củ gừng trong sản phẩm dầu hướng dương tinh luyện đã được đánh
giá sau 6 tháng bảo quản ở 25 oC và 45 oC. Kết quả cho thấy sau 6 tháng bảo quản ở 45 oC, hai
mẫu dầu có bổ sung dịch trích dichloromethane ở nồng độ 1600 và 2400 ppm có hàm lượng axit
béo tự do FFA (lần lượt là 0.083 và 0.080%) và chỉ số peroxide POVs (24,5 và 24,0 meqkg/1) thấp
hơn so với mẫu khơng có bổ sung dịch trích (FFA 0.380%, POV 198,0 meqk/1). Trong khi đó, các mẫu
dầu được bổ sung 200 ppm butylated hydrôxyanisole (BHA) và butylated hydrơxytoluene (BHT) có
FFA lần lượt là 0.089 và 0.072%; POVs lần lượt là 26,5 và 24,7 meqkg/1. Điều này chứng tỏ dịch
gừng trích ly có hoạt tính chống ơxy hóa ở các nồng độ khác nhau và gần tương đương với các chất
chống ơxy hóa tổng hợp BHA và BHT [11].
3.2 Hoạt tính kháng khuẩn
Đánh giá hoạt động kháng khuẩn của gừng khi sử dụng CO2 siêu tới hạn làm dung môi. Việc chiết
suất CO2 được thực hiện trong quy mơ phịng thí nghiệm ở áp suất 10,0 MPa, 17,5 MPa và 25,0

MPa và ở 293,15 K, 313,15 K và 333,15 K. Các điều kiện hoạt động được thử nghiệm đạt năng suất
tối đa 2,62% trọng lượng cho chiết suất CO2, và 1,79% trọng lượng cho q trình thủy hóa. Các chất
401


chiết xuất thu được có tác dụng kháng khuẩn chống lại vi khuẩn gram dương. Còn đối với vi khuẩn
gram âm hoạt động ức chế thấp hơn. Đặc biệt, hợp chất 6- gingerol có chức năng kháng được vi
khuẩn gram dương Staphylococcus aureus. Do đó, có thể khai thác tiềm năng này vào thực phẩm
có hoạt độ nước cao nhằm để ức chế vi khuẩn mà không cần sử dụng đến các chất tổng hợp [4].
3.3 Hoạt tính kháng viêm
Tinh dầu gừng có tác dụng tương đương Aspirin với hoạt t nh chống viêm, giảm đau do ngăn cản
sự phóng th ch các chất gây viêm như Prostaglandin, Leukotriene. Gừng có những chất tác dụng
giống như thuốc kháng sinh và tác dụng của chúng rõ rệt nhất đối với các chứng viêm nhiễm do vi
khuẩn Salmonella gây nên [2].

4 ỨNG DỤNG TINH DẦU GỪNG TRONG THỰC PHẨM
Ngày nay, việc khai thác các thành phần có nguồn gốc tự nhiên đảm bảo an tồn, có khả năng
kháng khuẩn và chống ơxy hoá cao từ gừng, riềng để thay thế các hoá chất khơng an tồn trong
q trình bảo quản thuỷ hải sản (trong đó có tơm thẻ) là một hướng đi cần thiết của Việt Nam.
Trong quá trình bảo quản, đánh giá chất lượng tơm thẻ thơng qua chỉ tiêu hố lý (pH, NH3), chỉ tiêu
vi sinh vật và cảm quan, cho thấy hiệu quả rõ rệt của dịch chiết gừng, riềng trong việc kéo dài thời
gian bảo quản mà vẫn đảm bảo chỉ tiêu về chất lượng và an toàn thực phẩm 7.
Chiết xuất dichloromethane từ gừng được đánh giá trong 6 tháng bảo quản dầu hướng dương tinh
chế. Chiết xuất gừng cho thấy sự ổn định nhiệt tốt và ức chế 85,2% peroxide hố acid linoleic khi
được làm nóng ở nhiệt độ 185oC trong 120 phút. Do đó việc sử dụng chiết xuất tinh dầu gừng trong
thực phẩm được khuyến cáo là chất chống ơxy hố tự nhiên để ức chế q trình ơxy hố lipid 11.
Bên cạnh đó, việc kết hợp Montmorillionite (MMT) và tinh dầu gừng nano nhũ tương (GEO) dựa trên
gelatin để sản xuất màng kích hoạt có tính chất vật lý được cải thiện, có tiềm năng cho các ứng
dụng đóng gói thực phẩm, giúp làm tăng độ dày của màng bao và giảm độ hồ tan trong nước,
độ ẩm và tính kỵ nước của bề mặt màng 2.

Ngồi ra cịn có lớp phủ casein natri có thể ăn được dựa trên Nanoemuls (tạm gọi là chất nhũ
tương dạng nano) có chứa tinh dầu gừng (GEO) (3 và 6%wt) đã được áp dụng trên philê ức gà để
kéo dài thời hạn sử dụng. Các lớp phủ có thể ăn được đã làm giảm đáng kể tổng số vi khuẩn hiếu
khí khi đơng lạnh trong 12 ngày và giúp kéo dài độ bền của phile ức gà 8.

5 KẾT LUẬN
Tinh dầu gừng với các hoạt tính chức năng đã được khai thác và ứng dụng rộng rãi. Đặc biệt trong
công nghệ thực phẩm, tinh dầu gừng giúp ngăn ngừa, hạn chế q trình ơxy hố và ức chế một số
vi khuẩn có hại, kéo dài thời gian bảo quản của thực phẩm. Bên cạnh đó phương pháp chiết xuất
tinh dầu gừng bằng CO2 siêu tới hạn đạt được hiệu quả tách chiết cao hơn, an toàn và giá thành rẻ
hơn so với các phương pháp thông thường khác. Sử dụng tinh dầu gừng thay thế cho các loại dầu
hay gia vị tổng hợp khác để đảm bảo an tồn sức khoẻ tránh tình trạng ơxy hố mạnh. Việc sử
dụng tinh dầu gừng theo nhiều cách giúp cải thiện sức khoẻ đang rất cần được quan tâm trong giai
đoạn hiện nay.
402


TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]

E.J. Beckman (2004) Supercritical and near-critical CO2 in green chemical synthesis and
processing, The Journal of Supercritical Fluids, 28 pp. 121-191.

[2]

Elisabete Maria Cruz Alexandre, Rodrigo Vinícious Lourenco, Ana Mônica Quintar Barbosa
Bittante, Izabel Cristina Frietas Moraes, Paulo José do Amaral Sobra (2016) Gelatin-based
films reinforced with montmorillonite and activated with nanoemulsion of ginger essential oil
for food packaging applications.

[3]

Hồ Thị Nguyệt Linh và Lê Văn Mười (3/2015) Khảo sát thành phần hoá học của tinh dầu trong
củ gừng (Zingiber officinale roscoe) trồng tại thành phố Bạc Liêu, số 17.

[4]

Michele C. Mesomo, Marcos L. Corazza , Papa M. Ndiaye, Osmar R. Dalla Santa , Lúcio
Cardozo, Agnes de Paula Scheer (2013) Supercritical CO2 extracts and essential oil of ginger
(Zingiber officinale R): Chemical composition and antibacterial activity.

[5]

Nguyễn Lập Đức , Lê Nguyễn Việt Hoàng , Trần Trung Tín , Nguyễn Văn Phú Vinh , Lê Thị Bạch
và Bùi Thị Bửu Huê (2015) Nghiên cứu quy trình tách chiết và khảo sát hoạt tính sinh học của
6-gingerol từ củ gừng (Zingiber officinale-rosc).

[6]

Phan Nhật Minh, Mai Thành Chí, Phùng Văn Trung, Bùi Trọng Đạt và Nguyễn Ngọc Hạnh
(2006) Khảo sát thành phần hóa học của tinh dầu tiêu ( Piper nigrum L) chiết xuất bằng
Cacbon dioxite lỏng siêu tới hạn. Trường ĐH Cần Thơ. Tạp chí nghiên cứu khoa học 2006, tr
97 – 102.

[7]

Phan Thanh Tâm và Nguyễn mạnh Cường (2019) Nghiên cứu ứng dụng dịch chiết có hoạt tính
sinh học từ gừng (Zingiber officinale), riềng (Alpinia officinarum) để bảo quản tôm thẻ chân
trắng (Litopenaeus vannamei).

[8]

Soheila Noori, Fariba Zeynali, Hadi Almasi (February 2018) Antimicrobial and antioxidant
efficiency of nanoemulsion-based edible coating containing ginger (Zingiber docinale)
essential oil and its effect on safety and quality attributes of chicken breast fillets, Volume 84.

[9]

Võ Thị Bạch Huệ, Đặng Phan Văn Hoài, Văn Hồ Nam (2010) So sánh thành phần tinh dầu của
gừng dại và gừng trâu thuộc chi Zingiber, họ Gừng (Gingiberaceae) bằng phương pháp GC –
MS. Tạp chí Y học Thành phố Hồ Chí Minh, 14. 1, tr. 16 – 21.

[10]

Wang Hong-Wu, Liu Yan-Qing, Wei Shou-Lian, Yan Zi-Jun and Kuan Lu. (2010) Comparison of
Microwave-Assisted and Conventional Hydrodistillation in the Extraction of Essential Oils from
Mango (Mangifera indica L.) Flowers. Molecules, 15, pp.7715-7723.

[11]

Zia-ur-Rehman, AM Salariya and Farzana Habib (2003) Antioxidant activity of ginger extract
in sunflower oil.

403