BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI TÁCH CHIẾT TINH DẦU TỪ CỦ NGHỆ TƯƠI (CHƯNG CẤT LÔI CUỐN HƠI NƯỚC)

TÁCH CHIẾT TINH DẦU TỪ CỦ NGHỆ TƯƠI

vectorstock.com/28062440

Ths Nguyễn Thanh Tú eBook Collection

BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI TÁCH CHIẾT TINH DẦU TỪ CỦ NGHỆ TƯƠI (CHƯNG CẤT LÔI CUỐN HƠI NƯỚC) TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM WORD VERSION | 2021 EDITION ORDER NOW / CHUYỂN GIAO QUA EMAIL TAILIEUCHUANTHAMKHAO@GMAIL.COM

Tài liệu chuẩn tham khảo Phát triển kênh bởi Ths Nguyễn Thanh Tú Đơn vị tài trợ / phát hành / chia sẻ học thuật : Nguyen Thanh Tu Group Hỗ trợ trực tuyến Fb www.facebook.com/DayKemQuyNhon Mobi/Zalo 0905779594

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP. HCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI:

TÁCH CHIẾT TINH DẦU TỪ CỦ NGHỆ TƯƠI

GVHD: SVTH: LỚP:

TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 6/ 2015

Trường: ĐH Công nghiệp Thực phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

LỜI CẢM ƠN

Với lịch sử phát triển hàng ngàn năm, tinh dầu được mệnh danh là báu vật của thiên nhiên, là tủ thuốc của tự nhiên được phát triển thành phương pháp trị liệu, chăm sóc sức khỏe, làm đẹp trên toàn thế giới. 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…Để thu được tinh dầu có rất nhiều phương pháp khác nhau và một trong số phương pháp nổi bật, đem lại chất lượng tinh dầu cao đó là phương pháp tách chiết bằng chưng cất lôi cuốn hơi nước. Được sự cho phép của nhà trường, quý thầy cô với sự giúp đỡ tận tình của thầy Th.S Đào Thanh Khê cũng như quý thầy cô khoa Công Nghệ Hóa Học chúng em đã hoàn thành tốt bài đồ án này. Do kiến thức còn hạn chế nên bài báo cáo sẽ còn nhiều thiếu sót. Vì vậy, chúng em rất mong sự đóng góp ý kiến của thầy, cô để chúng em có điều kiện bổ sung, nâng cao kiến thức của mình. Em xin kính chúc quý thầy, cô giáo dồi dào sức khỏe và luôn thành công trong công tác.

Chúng em xin chân thành cảm ơn.

TP. Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2015 Nhóm sinh viên thực hiện

GVHD: ThS. Đào Thanh Khê

i

Trường: ĐH Công nghiệp Thực phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Sinh viên thực hiện: Nhận xét : ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... Điểm đánh giá: ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... .....................................................................................................................................

Ngày . …tháng …năm 2015 ( ký tên, ghi rõ họ và tên)

GVHD: ThS. Đào Thanh Khê

ii

Trường: ĐH Công nghiệp Thực phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Sinh viên thực hiện: Nhận xét : ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... Điểm đánh giá: ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... .....................................................................................................................................

Ngày . …tháng …năm 2015 ( ký tên, ghi rõ họ và tên)

GVHD: ThS. Đào Thanh Khê

iii

Trường: ĐH Công nghiệp Thực phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................. i NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ........................................................... ii NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ............................................................. iii MỤC LỤC ..................................................................................................................... iv DANH SÁCH HÌNH VẼ .............................................................................................. vi DANH SÁCH BẢNG BIỂU........................................................................................ viii DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT ............................................................................. ix MỞ ĐẦU ........................................................................................................................ x 1.1. Tìm hiểu về phân lớp một lá mầm ..................................................................................... 1

1.1.1. Tên gọi của phân lớp một lá mầm ...................................................................... 1 1.1.2. Phân loại học ..................................................................................................... 1 1.1.3. Đặc điểm và tầm quan trọng của phân lớp một lá mầm ...................................... 1 1.2. Tìm hiểu về họ Gừng ........................................................................................................ 2

1.2.1. Đặc điểm họ Gừng ............................................................................................. 2 1.2.2. Phân bố của họ Gừng ......................................................................................... 3 1.3. Tìm hiểu về cây nghệ vàng ............................................................................................... 4

1.3.1. Đặc điểm............................................................................................................ 4 1.3.2. Vị trí và phân loại .............................................................................................. 4 1.3.3. Phân bố ............................................................................................................. 5 1.3.4. Mô tả thực vật .................................................................................................... 5 1.3.5. Kỹ thuật canh tác cây nghệ làm thuốc ................................................................ 5 1.3.6. Thành phần hóa học trong thân rễ nghệ .............................................................. 6 1.4. Tìm hiểu về tinh dầu nghệ............................................................................................... 19

1.4.1. Vài nét chung về tinh dầu................................................................................. 19 1.4.2. Phân loại tinh dầu ............................................................................................ 19 1.4.3. Trạng thái thiên nhiên và phân bố .................................................................... 19 1.4.5. Thành phần hóa học tinh dầu ........................................................................... 20 1.5. Tinh dầu nghệ ................................................................................................................. 21

1.5.2. Thành phần hóa học ......................................................................................... 21 1.5.2. Công thức và ứng dụng các cấu tử có trong tinh dầu nghệ vàng ....................... 22 CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU......................................................... 31 2.1. Các phương pháp kỹ thuật .............................................................................................. 31

2.1.1. Phương pháp chiết ........................................................................................... 31 2.2. Các phương pháp mới trong trích ly tinh dầu .................................................................. 36

2.2.1. Vi sóng ............................................................................................................ 36 2.2.2. Siêu âm ............................................................................................................ 38 2.3. Phương pháp chưng cất hơi nước .................................................................................... 40

GVHD: ThS. Đào Thanh Khê

iv

Trường: ĐH Công nghiệp Thực phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

2.3.1. Lý thuyết chưng cất.......................................................................................... 40 2.3.2. Chưng cất lôi cuốn hơi nước trực tiếp .............................................................. 40 2.3.3. Chưng cất cách thủy ......................................................................................... 41 2.3.4. Chưng cất lôi cuốn hơi nước trực tiếp .............................................................. 41 2.3.5. Ưu nhược điểm của các phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước .................. 41 2.3.6. Những ảnh hưởng chính trong sự chưng cất hơi nước ...................................... 42 2.3.7. Thu hồi thêm tinh dầu từ nước chưng............................................................... 43 2.3.8. Định lượng tinh dầu ......................................................................................... 43 CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM ................................................................................... 45 3.1. Nguyên liệu .................................................................................................................... 45

3.1.1. Chọn nguyên liệu ............................................................................................. 45 3.1.2. Làm sạch.......................................................................................................... 45 3.1.3. Thái mỏng ........................................................................................................ 45 3.2. Dụng cụ, hóa chất ............................................................................................... 46 3.2.1. Dụng cụ ........................................................................................................... 46 3.2.2. Hóa chất ........................................................................................................... 46 3.3. Kết quả ........................................................................................................................... 46

3.3.1. Đồ thị chưng cất tinh dầu củ nghệ .................................................................... 47 3.3.2. Định lượng tinh dầu ......................................................................................... 48 CHƯƠNG 4. XÂY DỰNG QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ........................................... 50 4.1. Sơ đồ quy trình công nghệ .............................................................................................. 50 4.2. Thuyết minh quy trình .................................................................................................... 50

4.2.1. Giai đoạn 1 ...................................................................................................... 50 4.2.2. Giai đoạn 2: Quá trình chưng cất lôi cuốn hơi nước ......................................... 52 4.2.3. Giai đoạn 3: Chiết và bảo quản tinh dầu ........................................................... 53 CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN............................................................................................ 55 5.1. Kết luận .......................................................................................................................... 55 5.2. Kiến nghị ........................................................................................................................ 55

TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................... xiii

GVHD: ThS. Đào Thanh Khê

v

Trường: ĐH Công nghiệp Thực phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1. 1. Giới thiệu cây nghệ. .................................................................................... 4 Hình 1. 2. Công thức hóa học chung của curcuminoid. ................................................ 7 Hình 1. 3. Đồng phân cis – trans curcumin.................................................................. 8 Hình 1. 4. Các đồng phân enol − ceton của curcumin................................................... 8 Hình 1. 5. Quá trình tautomer hóa của các hợp chất curcuminoid................................. 9 Hình 1. 6. Các dạng phân ly của curcuminoid. ........................................................... 10 Hình 1. 7. Cur có thể bị vòng hóa trong điều kiện không có mặt của oxy. .................. 10 Hình 1. 8. Phân hủy dưới tác dụng của ánh sáng. ....................................................... 10 Hình 1. 9. Sự phân hủy của cur trong môi trường kiềm. ............................................. 11 Hình 1. 10. Sự phân hủy của cur trong môi trường kiềm. ........................................... 11 Hình 1. 11. Phản ứng cộng H2. ................................................................................... 12 Hình 1. 12. Phản ứng imin hóa................................................................................... 12 Hình 1. 13. Phản ứng của curcuminoid với gốc tự do. ................................................ 13 Hình 1. 14. Phản ứng tạo phức với kim loại. .............................................................. 14 Hình 1. 15. Anion dicetonat. ...................................................................................... 14 Hình 1. 16. Công thức cấu tạo của curcumin. ............................................................. 15 Hình 1. 17. Phản ứng tổng hợp hydrazinocurcumin. .................................................. 16 Hình 1. 18. Phản ứng tổng hợp hydrazinobenzoylcurcumin. ...................................... 16 Hình 1. 19. Phản ứng tổng hợp một số dẫn xuất imin từ curcuminoid. ....................... 17 Hình 1. 20. 3-nitrophenylpyrazolcurcumin. ................................................................ 18 Hình 1. 21. Hydrazinocurcumin. ................................................................................ 18 Hình 1. 22. Công thức cấu tạo của curcuminsemicarbazone. ...................................... 18 Hình 1. 23. Công thưc phân tử: C15H22O. ................................................................... 23 Hình 1. 24. ................................................................................................................. 23 Hình 1. 25. ................................................................................................................. 23 Hình 1. 26. ................................................................................................................. 24 Hình 1. 27. ................................................................................................................. 24 Hình 1. 28. ................................................................................................................. 27 Hình 1. 29. Sản phẩm tinh dầu nghệ. ......................................................................... 29 Hình 1. 30. Sản phẩm Turmeric Pure Essential Oil. ................................................... 30 Hình 1. 31. Sản phẩm Turmeric 100% Pure Therapeutic Grade Essential Oil- 10 ml. ............................................................................................................................. 30 Hình 2. 1. Bộ chiết Soxhlet. ....................................................................................... 33 Hình 2. 2. Máy cất quay chân không. ......................................................................... 33 Hình 3. 1. Nguyên liệu ban đầu. ................................................................................. 45 Hình 3. 2. Nguyên liệu làm sạch. ............................................................................... 45 GVHD: ThS. Đào Thanh Khê

vi

Trường: ĐH Công nghiệp Thực phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 3. 3. Nguyên liệ thái mỏng, ............................................................................... 46 Hình 3. 4. Mẫu 1. ....................................................................................................... 47 Hình 3. 5. Mẫu 2. ....................................................................................................... 48 Hình 3. 6. Mẫu 3. ....................................................................................................... 48 Hình 4. 1. Sơ đồ quy trình công nghệ. ........................................................................ 50 Hình 4. 2. Bình cầu chứa nguyên liệu. ....................................................................... 51 Hình 4. 3. Chưng cất lôi cuốn hơi nước...................................................................... 52 Hình 4. 4. Tinh dầu thu được ở nhánh chiết. .............................................................. 53 Hình 4. 5. Mẫu tinh dầu thu được ngày 1 và 2............................................................ 53 Hình 4. 6. Mẫu tinh dầu thu được ngày 3. .................................................................. 54

GVHD: ThS. Đào Thanh Khê

vii

Trường: ĐH Công nghiệp Thực phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

DANH SÁCH BẢNG BIỂU Bảng 1. 1. Vị trí phân loại chi Curcuma trong giới thực vật ......................................... 4 Bảng 1. 2. Một số thành phần khác .............................................................................. 6 Bảng 1. 3. Cấu trúc các thành phần của curuminoid ..................................................... 8 Bảng 1. 4. Các thông số lý tính đặc trưng của curcuminod ........................................... 9 Bảng 1. 5. Các chỉ số hóa lý của tinh dầu của nghệ vàng Bình Dương ....................... 21 Bảng 1. 6. Kết quả phân tích thành phần hóa học tinh dầu nghệ vàng Bình Dương và tinh dầu trích ly từ nghệ vàng Đồng Nai, Quảng Nam, Nghệ An ............... 22 Bảng 1. 7. Các thuộc tính Ecucalyptol ....................................................................... 24 Bảng 1. 8 Tên gọi và thuộc tính terpinene .................................................................. 26 Bảng 3. 1. Hàm lượng tinh dầu .................................................................................. 49 Bảng 3. 2. Đánh giá ................................................................................................... 49 Bảng 4. 1. Lượng nước sử dụng ................................................................................. 51

GVHD: ThS. Đào Thanh Khê

viii

Trường: ĐH Công nghiệp Thực phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT STT

Tên viết tắt

1

Cur

2

BAEC

3

CSC

4

FMASE

GVHD: ThS. Đào Thanh Khê

Giải thích Curcumin Bovine aortic endothelial cell Nsemicarbazone Focused Microwave Assisted Soxhlet Extraction

ix

Trường: ĐH Công nghiệp Thực phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

MỞ ĐẦU I. Lý do chọn đề tài Theo tổ chức Y tế thế giới (WHO) mỗi năm thế giới có 10 triệu người mắc bệnh ung thư. Nguyên nhân gây ung thư vẫn còn là dấu hỏi lớn đối với các nhà khoa học, tuy nhiên có điều chắc chắn rằng thuốc lá và béo phì là 2 nguyên nhân chính. Hội ung thư Mỹ vừa công bố một kết quả nghiên cứu khẳng định bệnh nhân béo phì không chỉ có nguy cơ mắc các bệnh tim mạch, tiểu đường, viêm khớp và huyết áp cao mà còn tiềm ẩn nguy cơ cao mắc ít nhất chín loại bệnh ung thư. Chuyên gia dinh dưỡng Willertt ở trường Y tế cộng đồng Boston cũng đã cảnh báo rằng: “không bao lâu nữa béo phì sẽ qua mặt thuốc lá để trở thành nguyên nhân gây ung thư ở các nước giàu có”.

Cách đây 5000 năm củ nghệ được biết đến như một loại gia vị, thuốc gia truyền chữa được rất nhiều bệnh, chữa liền sẹo,… Tác dụng kìm hãm sự phát triển các tế bào ung thư và điều trị nhiều bệnh của nghệ là do hoạt chất trong củ nghệ gọi là curcumin và các thành phần hoạt chất có trong tinh dầu của nghệ. Lượng curcumin chỉ chiếm khoảng 0,3 - 1% về khối lượng củ nghệ, cacbua tecpenic, zingiberen, xeton sespuitecpenic, các chất tumeron có trong tinh dầu là thành phần đặc biệt và là các hoạt chất chính tạo nên màu vàng đặc trưng cho củ nghệ và có khả năng phòng và chống lại sự phát triển các tế bào ung thư và các bệnh khác cao.

Nhiều công trình nghiên cứu thử nghiệm ở các nước phát triển trên thế giới đã khẳng định từ lâu rằng tinh dầu có tác dụng tốt nhất trong mỹ phẩm và dược học. Tại Mỹ, Đài Loan,… người ta đã tiến hành thử lâm sàng dùng điều các vấn đề tiêu hóa, ung thư và chăm sóc sắc đẹp và kết luận: các thành phần có trong tinh dầu nghệ có thể kìm hãm sự phát tác của tế bào ung thư da, dạ dày, ruột, vòm họng,… còn là chất bổ cho dạ dày, ruột, gan, mật, lọc máu, điều trị vết thương, chống vi khuẩn có hiệu lực, chống viêm, kháng khuẩn, giúp vết thương mau liền sẹo. Làm đẹp hiệu quả bởi khả năng chống oxy hóa mạnh, ngăn ngừa sự lão hóa nhanh chóng. Hỗ trợ chống xơ vữa động mạch, giúp ngăn ngừa ung thư hiệu quả, như ung thư vú, ung thư tuyến tiền liệt...

Tại Châu Á cây nghệ được trồng rộng rãi ở một số nước như Ấn Độ, Trung Quốc và trong đó Việt Nam cũng không ngoại lệ. Được biết đến là một nước nông nghiệp nhiệt đới nóng ẩm ở vùng Đông Nam Châu Á, Việt Nam có đủ điều kiện để phát triển loại cây lấy củ như: gừng, nghệ, tỏi, hành,… Nước ta nói chung và tỉnh Đăk Lăk nói riêng thì cây nghệ được trồng rất phổ biến với nhiều chủng loại đa dạng và phong phú.

Và cùng với những thao tác thí nghiệm đã được học trong các môn thực nghiệm hoá học, chúng tôi muốn một lần đặt bút thử sức tiến hành tách chiết tinh dầu nghệ từ GVHD: ThS. Đào Thanh Khê

x

Trường: ĐH Công nghiệp Thực phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

củ nghệ vàng. Nhằm góp phần vào vấn đề chiết tinh dầu một cách hiệu quả để có thể đáp ứng được nhu cầu sử dụng của hợp chất này, chúng tôi đã tiến hành thực hiện đề tài: “Tách chiết tinh dầu nghệ từ củ nghệ tươi”.

II. Tổng quan lịch sử nghiên cứu đề tài 1. Tình hình nghiên cứu trong nước − Lê Xuân Tiến, “Nghiên cứu tổng hợp hydrazincurcumin và isoxaxolcurcumin.

Khảo sát hoạt tính sinh học của chúng”. − Trần Thanh Vũ, “Tổng hợp và xác định hoạt tính sinh học của dẫn xuất phenylhydrazinocurcuminoid”. − Đặng Thị Mỹ Lệ, Đỗ Thị Xuân Vui, “Điều chế và khảo sát hoạt tính sinh học của các dẫn xuất imin 2-hydrazinobenzothiazolcurcumin và 2,4 Difluorophenylhydrazinocurcumin từ curcumin”. − Tình hình nghiên cứu ngoài nước: − S. Mishra cùng các cộng sự đã tổng hợp được 2 dẫn xuất: hydrazinocurcumin (HC) và 3-Nitrophenylpyprazolcurcumin có khả năng ức chế sự phát triển của Plasmodium falciparum cao hơn so với cur. − C. Selvam và cộng sự đã tổng hợp và khảo sát hoạt tính sinh học của một số dẫn xuất imin–curcumin. Kết quả cho thấy dẫn xuất hydrazinocurcumin và isoxazolcurcumin kháng viêm cao hơn cur tương ứng. − J.S.Shim và cộng sự cũng đã tổng hợp được một số dẫn xuất hydrazinocurcumin (HC) và hydrazinobenzoylcurcumin (HBC).

III. Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu tách chiết tinh dầu nghệ từ củ nghệ tươi.

IV. Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu : Củ nghệ vàng tươi thu mua từ Bình Dương.

Phạm vi nghiên cứu: − Tìm hiểu thành phần, ứng dụng của củ nghệ và các thành phần hoạt chất của tinh dầu. − Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tách chiêt: thời gian, tỉ lệ nghuyên liệu. − Định lượng và tính toán hiệu suất thu hồi tinh dầu từ ủ nghệ tươi.

V. Cách tiếp cận − Tìm hiểu và đọc tài liệu. − Hỏi ý kiến chuyên gia.

GVHD: ThS. Đào Thanh Khê

xi

Trường: ĐH Công nghiệp Thực phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

VI. Phương pháp nghiên cứu 1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết − Nghiên cứu các tài liệu có liên quan đến đề tài. − Tự tìm tòi, tự nghiên cứu.

Thu thập, tổng hợp các tài liệu, tư liệu, sách báo trong và ngoài nước về phân loại thực vật, đặc điểm sinh thái và thành phần hóa học của cây nghệ, hóa học về các hoạt chất có trong tinh dầu, các phương pháp chiết tách.

2. Phương pháp thực hiện − Phương pháp lấy mẫu, thu hái và xử lý mẫu. − Khảo sát các điều kiện chiết tối ưu: tỉ lệ R-L, thời gian chiết. − Chiết tinh dầu bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước.

3. Phạm vi ứng dụng của nghiên cứu − Ứng dụng vào sản xuất mỹ phẩm − Ứng dụng vào dược học, điều trị một số loại bệnh, bào chế một số chế phẩm của tinh dầu.

4. Ý nghĩa đề tài Ý nghĩa khoa học • Cung cấp những thông tin khoa học về quy trình chiết tách tinh dầu trong củ nghệ vàng.

• Cung cấp những thông tin, tư liệu làm cơ sở cho việc nghiên cứu sau này. Ý nghĩa thực tiễn • Nhằm giúp cho việc ứng dụng củ nghệ vàng ở phạm vi rộng một cách khoa học hơn.

Giải thích một cách khoa học một số kinh nghiệm dân gian về ứng dụng của củ nghệ.

• Tổng hợp kiến thức về hợp chất thiên nhiên để giảng dạy bộ môn hóa trong nhà trường phổ thông được tốt hơn.

5. Những đóng góp của đề tài Xác định cấu trúc và một số tính chất vật lý, thử hoạt tính kháng ung thư và kháng oxi hóa của các thành phần có trong tinh dầu của củ nghệ tươi.

Những vấn đề chưa làm được: Chưa thử nghiệm hoạt tính sinh học với các chuẩn tế bào khác nhau nhằm nâng cao khả năng ứng dụng.

GVHD: ThS. Đào Thanh Khê

xii

Trường: ĐH Công nghiệp Thực phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. Tìm hiểu về phân lớp một lá mầm 1.1.1. Tên gọi của phân lớp một lá mầm Tên gọi khoa học của thực vật một lá mầm là monocotyledons có nguồn gốc từ tên gọi thực vật học truyền thống Monocotyledones (mono = một, cotyledon = lá mầm), do thực tế là phần lớn các thành viên của nhóm này có một lá mầm, hay lá phôi mầm trong hạt của chúng. Tuy nhiên, việc xem xét số lượng lá mầm không phải là đặc điểm đáng tin cậy.

Thực vật một lá mầm là một nhóm riêng biệt. Một trong các đặc điểm đáng tin cậy nhất là hoa của thực vật một lá mầm thuộc dạng ba đoạn, với các phần hoa được chia thành ba hay bội số của ba.

Ví dụ, hoa của thực vật một lá mầm có thể có 3, 6 hay 9 cánh hoa. Rất nhiều thực vật một lá mầm có lá với các gân lá song song.

1.1.2. Phân loại học Thực vật một lá mầm được coi là tạo ra một nhóm đơn ngành phát sinh sớm trong lịch sử tiến hóa của thực vật có hoa. Các mẫu hóa thạch sớm nhất cho thấy các tàn tích của thực vật một lá mầm có niên đại từ đầu kỷ Phấn Trắng (Cretaceous).

Về danh pháp khoa học, các nhà phân loại học có sự lựa chọn rộng rãi trong việc đặt tên cho nhóm này, do thực vật một lá mầm là nhóm có bậc cao hơn mức họ. Trong lịch sử, thực vật một lá mầm đã từng có các danh pháp khoa học như: - Monocotyledoneae trong hệ thống de Candolle và hệ thống Engler - Monocotyledones trong hệ thống Bentham & Hooker và hệ thống Wettstein - Lớp Liliopsida trong hệ thống Takhtajan và hệ thống Cronquist (và trong hệ thống Reveal).

- Phân lớp Liliidae trong hệ thống Dahlgren và hệ thống Thorne (1992).

- Nhánh đơn ngành monocots trong hệ thống APG và hệ thống APG II. Mọi hệ thống nói trên đều sử dụng nguyên tắc phân loại nội bộ của chính mình cho nhóm này. Thực vật một lá mầm đáng chú ý như là một nhóm có ranh giới ngoài cực kỳ ổn định (nó là một nhóm chặt chẽ và được định nghĩa tốt), trong khi các nguyên tắc phân loại nội bộ lại cực kỳ thiếu ổn định (theo dòng lịch sử, chưa khi nào có hai hệ thống chính thức phù hợp với nhau về việc các thực vật một lá mầm có quan hệ với nhau như thế nào).

1.1.3. Đặc điểm và tầm quan trọng của phân lớp một lá mầm a. Đặc điểm hình thái để phân biệt lớp một lá mầm và lớp hai lá mầm

GVHD: ThS. Đào Thanh Khê

1

Trường: ĐH Công nghiệp Thực phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

- Hoa: Ở thực vật một lá mầm, hoa là ba đoạn (số lượng các phần hoa trên một vòng là ba) trong khi ở thực vật hai lá mầm thì hoa là bốn đoạn hay năm đoạn (các phần của hoa là 4 hay 5 trên một vòng).

- Phấn hoa: Ở thực vật một lá mầm, phấn hoa có một rãnh cắt hay một lỗ trong khi ở thực vật hai lá mầm là ba.

- Hạt: Ở thực vật một lá mầm, phôi có một lá mầm trong khi phôi của thực vật hai lá mầm có hai lá mầm.

- Thân cây: Ở thực vật một lá mầm, các bó mạch trong thân cây là phân tán, trong khi ở thực vật hai lá mầm thì chúng phân bổ thành vòng.

- Rễ: Ở thực vật một lá mầm rễ mọc ngẫu nhiên trong khi ở thực vật hai lá mầm các rễ phát triển từ rễ mầm.

- Lá: Ở thực vật một lá mầm, các gân lá chính là song song, trong khi ở thực vật hai lá mầm thì chúng có dạng mắt lưới.

Tuy nhiên, các khác biệt này không phải là chính xác và không đổi: Ở một số loài thực vật một lá mầm vẫn có những đặc trưng điển hình của thực vật hai lá mầm hay ngược lại. Có điều này là do ‘‘thực vật hai lá mầm’’ là một nhóm đa ngành đối với thực vật một lá mầm, và một số loài thực vật hai lá mầm có thể có quan hệ họ hàng gần với thực vật một lá mầm hơn là với các loài thực vật hai lá mầm khác. Cụ thể, một vài dòng dõi phân nhánh sớm của "thực vật hai lá mầm" chia sẻ các đặc trưng của "thực vật một lá mầm", cho thấy các đặc điểm đó không phải là đặc điểm chỉ của thực vật một lá mầm. Khi thực vật một lá mầm được so sánh với thực vật hai lá mầm thật sự thì các khác biệt sẽ cụ thể hơn. b. Tầm quan trọng của phân lớp một lá mầm Thực vật một lá mầm là một nhóm các thực vật có hoa có tầm quan trọng bậc nhất, chiếm phần lớn trên Trái Đất. Tầm quan trọng kinh tế của chúng không phải là sự đánh giá quá cao. Hiện nay, người ta ước tính có khoảng 50.000 - 60.000 loài trong nhóm này.

Họ lớn nhất trong nhóm này cũng là họ lớn nhất trong thực vật có hoa là họ Orchidaceae (Phong lan), nhưng họ này đôi khi được coi như một bộ, với khoảng trên 20.000 loài. Chúng có hoa rất phức tạp và nổi bật, đặc biệt thích hợp với việc thụ phấn nhờ côn trùng. Họ có tầm quan trọng kinh tế lớn nhất trong nhóm này và trong thực vật có hoa là họ Poaceae (Hòa Thảo). Họ này bao gồm các loại ngũ cốc (lúa, lúa mì, bắp...), các loài cỏ trên các bãi chăn thả gia súc cũng như các loại tre, nứa, trúc, giang, luồng... Họ Poaceae đã tiến hóa theo hướng khác và trở thành đặc biệt thích nghi với phương thức thụ phấn nhờ gió. Các loài cỏ sinh ra nhiều hoa nhỏ và các hoa này tập hợp lại với nhau thành bông rất dễ thấy (cụm hoa).

1.2. Tìm hiểu về họ Gừng 1.2.1. Đặc điểm họ Gừng GVHD: ThS. Đào Thanh Khê

2

Trường: ĐH Công nghiệp Thực phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ Gừng (Zingiberaceae) là một họ của thảo mộc sống lâu năm với các thân rễ bò ngang hay tạo củ, bao gồm 47 chi và khoảng trên 1.000 loài. Nhiều loài là các loại cây cảnh, cây gia vị, hay cây thuốc quan trọng. Các thành viên quan trọng nhất của họ này bao gồm gừng, nghệ, riềng, đậu khấu và sa nhân. Các loài trong họ này là thực vật tự dưỡng hay biểu sinh. Thân rễ lớn, thường phân nhánh, chứa nhiều chất dự trữ. Lá có các bẹ dài ôm lấy nhau làm thành thân giả, cuống ngắn và phiến lớn, giữa cuống và bẹ lá có phần phụ gọi là lưỡi bẹ. Thân lá thường có mùi thơm. Ở nhiều loài thân khí sinh chỉ xuất hiện khi cây ra hoa, mọc lên từ thân rễ, xuyên qua thân giả ra ngoài mang ở phần cuối 1 cụm hoa (chi Alpinia), nhưng có loài cụm hoa nằm ngay trên thân rễ ở sát mặt đất. Hoa không đều, đài hình ống, màu lục, tràng hình ống, phía trên chia 3 thùy, thùy giữa lớn hơn hai thùy bên. Chỉ có một nhị sinh sản (ở vòng trong) với 2 bao phấn lớn nứt phía trong. Một cánh môi hình bản lớn, màu sặc sỡ, do 3 nhị dính với nhau và biến đổi thành, nằm đối diện với nhị sinh sản. Hai nhị còn lại biến thành hai nhị lép (vô sinh) nhỏ nằm 2 bên bao phấn (nhiều khi giảm chỉ còn lại những vảy nhỏ, hoặc mất hẳn). Bầu dưới có 3 ô, mỗi ô chứa nhiều noãn. Vòi nhụy chui qua khe hở giữa 2 bao phấn và thò ra ngoài. Quả nang, đôi khi là quả mọng. Hạt có nội nhũ và cả ngoại nhũ. Mô của các loại cây trong họ này tiết ra tinh dầu có mùi đặc trưng.

1.2.2. Phân bố của họ Gừng Họ này có khoảng 47 chi và hơn 1.000 loài, phân bố ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới, chủ yếu ở nam và đông nam châu Á. Ở Việt Nam hiện biết gần 20 chi và gần 100 loài, trong đó nhiều cây có giá trị.

Một số cây trồng như: • Riềng (Alpinia officinarum): thân rễ khỏe, phủ nhiều vảy, khi già có nhiều xơ, dùng làm gia vị và làm thuốc.

• Nghệ (Curcuma domestica): thân rễ làm gia vị, làm thuốc chữa bệnh dạ dày, bệnh vàng da, dùng cho phụ nữ sau khi sinh đẻ.

• Gừng (Zingiber officinale): thân rễ thơm cay, dùng làm gia vị, làm mứt và làm thuốc, có tác dụng hưng phấn, dễ tiêu.

• Gừng gió (Zingiber zerumbet): là loài mọc dại gặp nhiều trong rừng thứ sinh, có hoa màu trắng, cánh môi màu vàng nhạt, thân rễ vị đắng và cay, cũng được dùng làm thuốc. Ở rừng Việt Nam, còn gặp một số cây mọc ở tầng thấp như: • Ré (Alpinia speciosa): cánh môi vàng có viền đỏ, quả mọng hình cầu, cây dùng lấy sợi.

• Thảo quả (Amomum tsaoko) và sa nhân (Amomum villosum): là 2 loại cây dùng làm thuốc, được khai thác nhiều để xuất khẩu (quả thảo quả còn dùng làm gia vị), gặp nhiều ở các rừng miền bắc Việt Nam. GVHD: ThS. Đào Thanh Khê

3

Trường: ĐH Công nghiệpp Th Thực phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP P

ĐỒ ÁN T TỐT NGHIỆP

1.3. Tìm hiểu về cây nghệệ vvàng 1.3.1. Đặc điểm ương (Tày). Ngh Nghệ là Nghệ còn gọi là nghệ vàng, uất kim, khương hoàng, khinh lương cây thảo mộc sống lâu năm, ăm, có tên khoa hhọc là Curcuma longa L., thuộcc hhọ gừng. Cao khoảng 0,60 đếnn 1 m. Thân rrễ thành củ hình trụ hoặc hơi dẹt, khi bẻ hoặc ho cắt ngang có màu vàng cam sẫm m do có ch chứa chất màu curcumin. Lá hình trái xoan thon nhọn nh ở hai đầu, hai mặt đều nhẵnn dài ttới 45cm, rộng tớii 18cm, lá khum hình máng rrộng, đầu tròn màu xanh lục nhạt, t, lá non hhẹp hơn, màu hơi tím nhạt. Cụm m hoa mọc m từ giữa các lá lên thành hình nón thưa, ưa, cánh hoa ngoài màu xanh llục vàng nhạt, t, chia th thành ba thùy.

Củ nghệ có vị đắng, ng, cay, mùi thơm th hắc, tính ấm. chứa tinh dầuu (3 - 5%) màu vàng nhạt, thơm, ngoài ra còn òn có tinh bbột, canxi oxalat và chấtt béo. Toàn bbộ phần trên mặt đất tàn lụi vào mùa đông ở các tỉnh phía Bắc và mùa khô ở các ttỉnh phía Nam. Cây mọc lại vào giữaa mùa xuân, có hoa sau khi đã ra lá. Hoa mọcc trên nh những thân của những chồi năm trước. Nhữ ững thân đã ra hoa thì năm sau không mọcc llại nữa và phần thân rễ của chúng trở thành nh những "củ cái" già, sau 1 – 2 năm bị thối, th cho những nhánh non nảy chồii thành các cá th thể mới.

Hình 1. 1. Giới thiệu cây nghệ.

1.3.2. Vị trí và phân loại Bảng 1. 1. Vị trí phân loạii chi Curcuma trong gi giới thực vật

STT

Giớii

Plantae

1

Ngành

magnoliophyta

2

Lớp p

monocotyledons

3

Bộ

zingiberale

4

Họ

zingiberaceae

GVHD: ThS. Đào ào Thanh Khê

4

Trường: ĐH Công nghiệp Thực phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 5

Chi

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP curcuma

1.3.3. Phân bố Nghệ có nguồn gốc nguyên thủy từ Ấn Độ, ở đây nó được trồng ở vùng đồng bằng và trên các đảo. Người Ấn dùng một loại tinh chất từ nghệ để rửa mắt trong việc chữa viêm kết mạc. Từ thời xa xưa, cây nghệ đã được trồng ở nhiều nơi về sau trở nên hoang dại, trước hết là ở Trung Quốc. Ngày nay, nghệ là một cây trồng quen thuộc ở khắp các nước vùng nhiệt đới, từ Nam Á đến Đông Nam Á và Đông Á. Ở Việt Nam, nghệ có trữ lượng khá dồi dào và được trồng ở khắp các địa phương, từ vùng đồng bằng ven biển đến vùng núi cao trên 1500m. Ở một số nơi thuộc huyện Quản Bạ, Yên Minh, Đồng Văn, Lâm Đồng, Mèo Vạc (Hà Giang), Sìn Hồ, Phong Thổ (Lai Châu)…. Bên cạnh nguồn cung cấp do trồng trong nhân dân, ở một số địa phương phía bắc, nghệ mọc hoang dại ước tính trữ lượng đến 1000 tấn.

1.3.4. Mô tả thực vật Nghệ là một loài cây cao 0.60m đến 1m. Thân rể thành củ hình tròn hơi dẹt, khi bẻ hoặc cắt ngang có màu vàng cam sậm. Lá hình trái xoan thon nhọn hai đầu, hai mặt đều nhẵn dài khoảng 45cm, rộng khoảng 18cm. Cuốn lá có bẹ, cụm hoa mọc từ giữa các lá lên, thành hình nón thưa, lá bắc hữu thụ khum hình máng rộng, đầu tròn màu xanh lục nhạt,lá bắc bất thụ hẹp hơn, màu hơi tím nhạt. Tràng có phiến, cánh hoa ngoài màu xanh lục vàng nhạt, chia thành ba thùy, thùy trên to hơn, phiến cánh hoa trong cũng chia thành ba thùy, 2 thùy hai bên đứng và phẳng, thùy dưới hõm thành máng sâu. Quả nang 3 ngăn, mở bằng 3 van. Hạt có áo hạt. Được trồng khắp nơi trong nước ta để làm gia vị và làm thuốc. Ngoài ra, còn mọc và được trồng các nước Ấn Độ, Inđônêxia, Campuchia, Lào, Trung Quốc, và các nước nhiệt đới.

Nghệ thường được thu hoạch vào mùa thu.

1.3.5. Kỹ thuật canh tác cây nghệ làm thuốc a. Làm đất Nghệ là cây trồng chủ yếu để lấy củ (thân ngầm), vì vậy nghệ cần đất tơi xốp hơn là đất nặng. Cần nơi thoát nước. Người ta thường thấy nghệ phần lớn được trồng quanh nhà để lấy củ và lá dùng hàng ngày. Nhưng nếu trồng trên diện tích rộng để bán thì cấn những lô đất cao, thoát nước. Đất được cày bừa kỹ, phơi ải, làm sạch cỏ, lên luống cao 20 - 25 cm, rộng 1,0 1,2 m. Bón 20 - 25 tấn phân chuồng, 300 - 400 kg super lân cho 1 ha. Lượng phân này có thể bón rải, trộn đều vào đất, nhưng cũng có thể bón vào rãnh cho tiết kiệm. b. Trồng nghệ

GVHD: ThS. Đào Thanh Khê

5

Trường: ĐH Công nghiệp Thực phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Trồng nghệ cũng giống trồng gừng. Ta chọn các củ nghệ tốt không bị bệnh, không thối. Nếu củ có nhiều nhánh, ta tách các nhánh ra, mỗi nhánh trồng 1 hốc. Đất xẻ rãnh, bón phân theo rãnh nếu đủ công lao động, lấp một lớp đất 2 - 5 cm, đặt củ nghệ lên trên với khoảng cách 20 - 25 cm một củ, hàng cách hàng 30 - 35 cm, nếu đất tốt có thể trồng thưa hơn một chút. Lấp đất xong, phủ luống bằng rơm rạ, tưới nước cho đủ ẩm. Sau 5 - 7 ngày mầm nghệ sẽ mọc lên. Mầm nghệ mọc khoẻ nên không cần lấy lớp rơm rạ phủ luống đi. Kiểm tra, nếu hốc nào nghệ không lên nên trồng dặm cho kịp để nghệ phát triển đồng đều. c. Chăm sóc Nghệ trồng để lấy củ, không cần lấy lá. Vì vậy chú ý không để lá phát triển quá tốt. Nếu nghệ trồng một vài luống nhỏ quanh nhà thì cây tốt lá bình thường, nếu nghệ trồng trên diện tích rộng, cây tốt lá sẽ cho củ nhỏ. Vì vậy, sau khi nghệ mọc, lá phát triển vàng nhạt, lá mượt thì không cần bón thúc đạm. Nhưng sau 20 - 25 ngày, nghệ đã được 5 - 6 lá thì cần bón thúc kali, (tro bếp), bánh dầu và vun gốc để củ phát triển được thuận lợi. Trong trường hợp nghệ tốt lá sớm, cần hãm lại bằng cách ngắt bớt một số lá gốc, chỉ bón thúc tro bếp hay kali, giảm bớt số lần tưới để cho đất đủ ẩm thôi, cây sẽ đanh lại. Sau đó tưới nước đủ ẩm rồi vun gốc, xới xáo cho tơi xốp. d. Thu hoạch và bảo quản Thường nghệ trồng vào vụ Đông - Xuân, tháng 11 - 12 (miền Nam), ở miền Bắc có thể trồng muộn hơn, và sẽ thu hoạch rải rác từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau, tuỳ nhu cầu sử dụng đất mà quyết định. Khi cây nghệ ngừng phát triển lá non, lá già đã bắt đầu khô ở mép, ngả vàng nhạt, đào gốc nghệ thấy vỏ củ có màu vàng sẫm (da bóng, đầu củ cũng có màu vàng sẫm) là đến lúc thu hoạch.

Thường dùng cuốc (nếu thu hoạch ít). Nếu nhiều, dùng cày cày chếch bên hàng nghệ cho bật gốc lên, nhổ lấy cả cây, rũ đất mang cả cây về, cắt lấy gốc, bỏ thân lá đi. Để nghệ vào chỗ khô ráo, mát mẻ có thể bảo quản được lâu. Chọn củ nghệ kém tiêu chuẩn bán trước. Chọn củ nghệ giá đều để làm giống.

1.3.6. Thành phần hóa học trong thân rễ nghệ Thành phần hóa học chính quan trọng nhất của thân rễ nghệ là curcuminoid (6%), là thành phần tạo màu vàng cho nghệ, trong đó lượng curcumin chiếm khoảng 70 - 80% khối lượng. Trong thân rễ nghệ còn chứa tinh dầu (2 - 7%) với các thành phần chính là artumeron, zingberen, borneol. Ngoài ra còn có những thành phần với hàm lượng thấp hơn như demetoxycurcumin, bisdemetoxycurcumin, dihydrocurcumin, phytosterol, các acid béo và polysaccharid và một số thành phần khác như bảng 1.2 Bảng 1. 2. Một số thành phần khác

STT

Thành phần

GVHD: ThS. Đào Thanh Khê

Đơn vị

Khối lượng/100g 6

Trường: ĐH Công nghiệpp Thực Th phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP P

ĐỒ ÁN TỐT T NGHIỆP

1

Nư Nước

g

6.0

2

Năng lượng ng thực th phẩm

kcal

390

3

Protein

g

8,5

4

Ch Chất béo

g

8,9

5

Carcbohydrat

g

69.9

6

Calcium

g

0.2

7

Phosphorua

mg

260

8

Sodium

mg

30

9

Potassium

g

2

10

Iron

g

47.5

11

Thiamine

mg

0.09

12

Riboflavin

mg

0.19

13

Niacin

mg

4.8

14

acidarcobic

mg

50

A.

Cấu trúc củaa các dẫn d xuất curcuminoid

Curcuminoid là nhóm chất ch màu chiết xuất từ thân rễ cây nghệ vàng (Curcuma longa L.). Curcuminoid là những nh dẫn xuất diarylheptan gồồm curcumin, demetoxycurcumin, bisdemetoxycurcumin và gần g đây còn òn tìm thấy th có một ít cyclocurcumin.

Chúng là những hợpp chất ch phenolic, hầu hết các dẫn xuất đều u khác nhau nhóm th thế trên gốc phenyl. Lượng ng curcumin trong bbột nghệ khoảng 3 - 6%. Hỗn H hợp curcuminoid khoảng ng 77% curcumin (cur), 17% demetoxycurcumin (DMC), 3% bisdemetoxycurcumin (BDMC).

(BDMC)

Hình 1. 2.. Công thức hóa học chung của curcuminoid.

GVHD: ThS. Đào ào Thanh Khê

7

Trường: ĐH Công nghiệpp Thực Th phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP P

ĐỒ ÁN TỐT T NGHIỆP

Bảng 1. 3. Cấu u trúc các thành ph phần của curuminoid

Danh pháp quốc tế của: - Curcumin: 1,7-bis-(4 (4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-hepta-1,6-diene diene-3,5-dione - Demetoxycurcumin: 1-(4-hydroxyphenyl)-7-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl) 1 methoxyphenyl) hepta- 1,6-diene-3,5-dione.

- Bisdemetoxycurcumin: 1,7-bis-(4-hydroxyphenyl)-hepta-1,6-diene 1,7 diene-3,5-dione.

Ngoài thành phầnn chính là curcuminoid nh như trên, trong thân rễ nghệ ngh còn có một số đồng phân hình học củaa chúng, như nh đồng phân cis – trans cur.

Hình 1. 3. Đồng phân cis – trans curcumin.

Curcuminoid là những ng β-diceton β tồn tại ở dạng đồng phân tautomer: cis – diceton hoặc trans – diceton và ddạng enol (cis – enol). Trong dung dịch, ch, các hợp h chất β-diceton như vậy tồnn tại t dưới dạng hỗn hợpp ceton và enol do quá trình tautomer hóa. Trong cấuu trúc của c enol có liên kết hydro.

Hình 1. 4. Các đồng phân enol − ceton của curcumin.

GVHD: ThS. Đào ào Thanh Khê

8

Trường: ĐH Công nghiệpp Thực Th phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP P

ĐỒ ÁN TỐT T NGHIỆP

Hình 1. 5. Quá trình tautomer hóa của c các hợp chấtt curcuminoid. curcuminoid

Các phân tử curcuminoid ch chứa hệ thống liên hợp mở rộng vớii các vòng phenyl nằm cuối mạch (trong cấuu ddạng ng enol). Ngoài ra, curcuminoid còn chứa ch các nhóm carbonyl, metoxy và hydroxyl, góp phần ph tạo nên hoạt tính sinh họcc đa dạng của curcuminoid. Với những đặặc điểm cấu trúc trên, curcuminoid là nhữ ững polyphenol được xếp vào các hợp chấtt kháng oxy hóa dạng phenolic.

B.

Tính chấtt hóa lý của c curcuminoid

1. Lý tính huỳnh quang, không mùi, bền vớii nhi nhiệt độ, không Là dạng bộtt màu vàng cam hu bền với ánh sáng. Khi ở dạng ng dung dịch d cur dễ bị phân hủy bởii ánh sáng và nhiệt nhi độ, tan trong chấtt béo, etanol, metanol metanol,, diclometan, aceton, acid acetic băng và hầu h như o không tan trong nước ở môi trường tr acid hay trung tính (độ tan < 10mg ở 25 C). Tan trong môi trường kiềm tạoo dung ddịch màu đỏ máu rồii ngã tím, tan trong môi tr trường acid có màu đỏ tươi.

Bảng 1. 4. Các thông số lý tính đặc trưng của curcuminod

2. Hóa tính Quá trình điệnn ly theo pH S Sự điện ly theo pH của cur bằng phương ương pháp HPLC cho kết quả sau - pH < 1: dung dịch ch cur có màu đỏ do cur ở trạng ng thái proton hóa H4A+ .

- pH = 1 –7: cur ở trạng ng thái trung tính H3A. Trong khoảng kho ng pH này cur khó tan trong nước và tạo huyềnn phù màu vàng.

- pH > 7,5: dung dịch ch cur có màu đỏ vì cur tồn tại dưới các dạng ng H2AH2A , HA2-, A3-. Giá trị hằng số phân ly proton pKa1, pKa2, pKa3 ccủa cur (tạoo thành H2AH2A , HA2-, A3-) được xác định nh lần l lượt là 7,8; 8,5 và 9,0.

GVHD: ThS. Đào ào Thanh Khê

9

Trường: ĐH Công nghiệpp Thực Th phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP P

ĐỒ ÁN TỐT T NGHIỆP

Hình 1. 6. Các dạng phân ly của curcuminoid.

Phản ứng ng phân hủy h - Phân hủy dưới tác dụng củaa ánh sáng Dưới tác dụng củaa ánh sáng, cur phân hhủy y thành vanillin, acid vanillic, aldehyd ferulic, acid ferulic.

Cur cũng không bềnn ngay ccả khi có và không có mặt củaa oxy. Khi có mặt m oxy và ánh sáng, cur bị phân hủy tạạo thành 4-Vinylguaialcol và vanillin.

Hình 1. 7. Cur ur có thể th bị vòng hóa trong điều kiện không có mặt củaa oxy. oxy

Hình 1. 8. Phân hủy dưới tác dụng của ánh sáng.

GVHD: ThS. Đào ào Thanh Khê

10

Trường: ĐH Công nghiệpp Thực Th phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP P

ĐỒ ÁN TỐT T NGHIỆP

Phân hủyy trong môi trường tr kiềm Tonnesen và Karlsen (1985) đã nghiên cứu quá trình kiềm phân hủủy của cur, sản phẩm của quá trình phân hủủy trong khoảng pH từ 7 đến 10 được xác định nh bằng b HPLC. Sản phẩm củaa quá trình phân hủy h là acid ferulic và feruloylmetan.

Hình 1. 9. SSự phân hủy của cur trong môi trường kiềm.

Sau đóó Feruroyl metan ti tiếp tục bị phân hủy y thành vanilin và aceton. Acid ferulic bị phân hủyy thành vinylguaialcol và CO2.

Hình 1. 10. Sự phân hủy của cur trong môi trường kiềm.

Phản ứng ng cộng c H2 Trong hợp chấtt cur có chứa các hydrocarbon chưa no, do đóó có khả kh năng tham gia phản ứng cộng 1,2 hoặặc 3 phân tử H2 tạo thành các dẫn xuấtt dihydrocurcumin, tetrahydrocurcumin và hexahydrocurcumin, khi có m mặt xúc tác kim loạại hay oxit kim loại (Ni, PtO2), các sản phẩẩm này cũng là các chất kháng oxy hoá.

GVHD: ThS. Đào ào Thanh Khê

11

Trường: ĐH Công nghiệpp Thực Th phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP P

ĐỒ ÁN TỐT T NGHIỆP

Hình 1. 11. Phản ứng cộng H2.

Phản ứng ng imin hóa Cur là hợp chấtt diceton nên có th thể cho phản ứng với các amin bậcc nhất nh (RNH2), hydroxylamin (NH2OH), hydrazin (NH2-NH2), semicarbazid (NH2NHCONH2)… để tạo thành các dẫn xuấtt imin (base Schiff) ho hoặc dẫn xuất imin tương ứng. ng.

- Cơ chế phản ứng:

Hình 1. 12. Phản ứng imin hóa.

Giai đoạn đầu của phảản ứng là sự tấn công của đôi điện tử tự do trên nguyên tử t nitrogen củaa amin vào nguyên ttử carbon mang một phần điện n tích dương dươ của nhóm carbonyl. Phản ứng xảyy ra theo cơ c chế cộng hợp ái nhân thông thường, ng, hình thành hợp chất trung gian chứaa đồng thời hai nhóm chứcc anion alkoxid và cation ammonium. Hợp chấtt trung gian này chuy chuyển hoá nhanh thành sảnn ph phẩm trung gian bền hơnn là carbinolamin. Ph Phản ứng này cần một lượng nhỏ acid làm xúc tác, giúp cho GVHD: ThS. Đào ào Thanh Khê

12

Trường: ĐH Công nghiệpp Thực Th phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP P

ĐỒ ÁN TỐT T NGHIỆP

cân bằng chuyển dịch về phía tách nước n từ hợp chấtt trung gian carbinolamin, sinh ra dạng proton hoá củaa imin ho hoặc các dẫn xuất của imin. Cuốii cùng là giai đoạn tách proton, hình thành sản phẩm m là imin ho hoặc các dẫn xuất của imin.

Trong cơ chế của phảản ứng imin hoá, pH của môi trường đóng vai tr trò quan trọng. Nếu môi trường phản ản ứng quá acid, toàn bộ amin bị proton hoá. Các amin bbị proton hoá không có tính ái nhân nên chúng không phản ph ứng vớii các nhóm ceton.

Ngược lại, giảm môi trường ng acid sẽ s làm giảm quá trình tách nước tạoo imin. Điều kiện pH thích hợp cho phản ứng ng imin hoá là khoảng kho pH ~ 4,5.

Phản ứng củaa nhóm hydroxyl trên vòng benzen Các cặp c p electron ch chưa liên kết củaa oxy nhóm hydroxyl liên hợp h mạnh vớii vòng benzen làm cho nguyên ttử hydro của nhóm hydroxyl trở nên linh động đ hơn. Điều này giải thích ch tính acid và khả kh năng phản ứng với các gốc tự do củaa cur.

Ngoài ra, phản ứng vớ ới các gốc tự do còn liên quan đến sự chuyển chuy nguyên tử hydro của nhóm metylen ở carbon giữa gi mạch, làm giảm hay mất hoạtt tính của c các gốc này. Hai hướng phản ứng ng này góp phần ph giải thích tính chống ng oxy hóa mạnh m của curcuminoid khi ứng dụng ng nó trong ngành ddược.

Hình 1. 13 13. Phản ứng của curcuminoid với gốc tự do.

Phản ứng tạo phứcc Ph Phức kim loại bao gồm ion kim loạii trung tâm liên kkết với các phân tử khác bằng ng liên kkết cộng hóa trị. Curcuminoid với cấu trúc β-diceton β trong môi trường ng acid hay trung tính nnằm dưới dạng hỗ biến ceton – enol đối đ xứng và ổn định, làm cho curcuminoid có kh khả năng tạo phức với nhiềuu ion kim loại lo khác nhau: GVHD: ThS. Đào ào Thanh Khê

13

Trường: ĐH Công nghiệpp Thực Th phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP P

ĐỒ ÁN TỐT T NGHIỆP

Mn2+, Fe2+, Cu2+, Ga3+,… Curcuminoid có khả kh năng cho đi một hay nhiềều cặp electron tự do trên các nguyên tử oxy ccủa cấu trúc ceton – enol và chất nhậnn là các ion kim loại với lớp vỏ electron on còn trống. tr Do vậy, liên kết cộng hóa trị giữaa curcuminoid và kim loại đượcc hình thành. S Sự liên kết này làm thay đổi năng lượng trườ ờng tinh thể của ion kim loại, làm thay đổii sự s phân bố electron trong phân tử. Kết quả là phức ph của kim loại và curcuminoid sẽ có nhiều nhi màu sắc khác nhau.

Hình 1. 14. Phản ứng tạo phức với kim loại.

Proton metyl trong dạng ng ceton và proton hydroxyl trong dạng d ng enol ccủa β- diceton có tính acid và khi các proton này bị b phân ly sẽ làm cho β-dicetonat dicetonat tích điện âm. βdicetonat mang điệnn âm này đóng vai trò là tác nhân tạo phức mạnh, nh, có kh khả năng tạo phức với tất cả kim loạii chuyển chuy tiếp và cả các kim loạii phân nhóm chính.

Hình 1. 15. Anion dicetonat.

C.

Hoạtt tính sinh h học của curcuminoid

Hoạt tính sinh họcc ch chủ yếu củaa curcuminoid là kháng oxy hoá, kháng khu khuẩn, kháng virus và kháng mộtt số s loại ung thư. Nhiều công trình nghiên cứuu thử th nghiệm ở các nước trên thế giới đãã khẳng kh định từ lâu rằng hoạt chất cur có tác dụ ụng huỷ diệt tế bào ung thư vào loại mạnh. nh. T Tại Mỹ, Đài Loan, người ta đã tiến n hành th thử lâm sàng dùng cur điều trị ung thư ư và kkết luận rằng cur có thể kìm hãm sự phát tác của c tế bào ung thư da, dạ dày, ruột, t, vòm họng, h dạ con, bàng quang.

Cur còn là chất bổ cho ddạ dày, ruột, gan, mật, lọc máu, làm sạch ch máu, điều trị vết thương, chống viêm khớp, p, dị d ứng, nấm, chống vi khuẩn có hiệu lực. c. T Từ nǎm 1993, các nhà khoa học thuộc Đạại học Harvarrd (Mỹ) đã công bố 3 chấtt có tác dụng d kìm hãm tế bào HIV-1, HIV-1-RT RT và 1 trong 3 ch chất đó là cur. Cur có giá trịị hoạt tính sinh học cao là do trong công thứ ức cấu tạo của cur có các nhóm hoạtt tính sau:

GVHD: ThS. Đào ào Thanh Khê

14

Trường: ĐH Công nghiệpp Thực Th phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP P

ĐỒ ÁN TỐT T NGHIỆP

Hình 1. 16. Công thức cấu tạo của curcumin.

- Nhóm parahydroxyl: ho hoạt tính chống oxi hoá.

- Nhóm ceton: kháng viêm, kháng ung thư, th chống đột biến tế bào.

- Nhóm liên kết đôi: ôi: kháng viêm, kháng ung th thư, chống đột biến tếế bào.

D.

Hoạtt tính kháng oxy hóa

Oxy không thể thiếuu đđối với vi sinh vậtt ái khí. Oxy tham gia vào nhi nhiều quá trình sinh hóa học trong cơ thể.. Trong các quá trình đó, oxy tạo ra những ng tiểu ti phân trung gian gọi là các gốc tự do. g tự do quan Khi nhận một điện tử đầu tiên, oxy tạo ra gốc superoxid. Đây là gốc trọng nhất của tế bào. Từ gốốc superoxid (O2 •−), nhiều gốc tự do và các phân ttử khác nhau của oxy có khả năng ăng ph phản ứng cao được tạo ra như: HO• (gốcc hydroxyl), H2O2, 1 O2 (oxy đơn bội), i), LO• (g (gốc lipoxid), LOO• (gốcc lipoperoxid), RO• (g (gốc alkoxid), LOOH. Tên chung củaa các ggốc này là các dạng oxy hoạt động. ng. Ngoài ra trong ccơ thể còn có những dạng gốc tự do hoạt ho động khác có chứa nitơ, clo…

Trong cơ thể luôn tồnn ttại những hợp chất có khả năng loại bỏ các dạng d oxy hoạt động trên, và được gọi là các chất kháng oxy hóa. Tiêu biểuu là enzym superoxid dismutase (SOD), glutathion (GSH), enzym glutathion peroxydas (GSH – Px), enzym catalas và những phân tử nhỏ nh như tocopherol, ascobat…

Trong cơ thể luôn tồnn tại t sự cân bằng giữa các dạng oxy hoạt động ng và v các dạng kháng oxy hóa. Đó là trạng ng thái cơ c bản của cân bằng nội môi. Do ảnh ả hưởng của nhiều yếu tố tác động từ bên ngoài hay bên trong ccơ thể,, làm cho cân bbằng này di chuyển theo hướng gia tăng ăng các ddạng oxy hoạt động. Trạng ng thái sinh lý này được gọi là stress oxy hóa. Oxy kếtt hhợp với mô, oxy hóa thành phần tế bào và các phân ttử sinh học. Khi bị stress oxy hóa, các gốc g tự do tạo thành có khả năng phản ứng ứ rất cao với các hợp chất sinh học sẽ gây ttổn thương mô.

Curcuminoid là hợpp ch chất tự nhiên tách từ cây nghệ vàng, có tính ch chất kháng oxy hóa khá cao, ngăn cản sự tạoo thành các ggốc tự do như superoxid, hydroxyl…

GVHD: ThS. Đào ào Thanh Khê

15

Trường: ĐH Công nghiệpp Thực Th phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP P

ĐỒ ÁN TỐT T NGHIỆP

Cơ chế quá trình kháng oxy hóa của c curcuminoid là ngăn cản sự peroxid hóa các lipid trong cơ thể.

Phản ứng ng peroxid hóa lipid là ph phản ứng dây chuyền và xảy y ra theo cơ c chế gốc tự do, gồm các bướcc sau: Giai đoạn đ khơi mào: Dưới tác dụng của các gốcc tự t do, nguyên tử hydro bị tách ra khỏii các acid béo chưa ch bão hòa (lipid).

Phản ứng dây chuyền: n: G Gốc tự do peroxyl vừa hình thành tấnn công các acid béo kế cận. àng tế t bào, làm Quá trình tiếp diễn dẫẫn đến sự tích lũy các peroxid béo trong màng màng tế bào không ổn định nh và cho phép ssự xâm nhập củaa các ion có hại. h Gốc tự do peroxyl tấn công các ion cũng ũng nh như các protein màng tế bào.

E. Các nghiên cứu về imin và dẫn d xuất imin-curcumin Một trong các hướng ng nghiên ccứu về cur hiện nay là nâng cao khả năng nă ứng dụng và hoạt tính dựaa trên các nguyên tắc t sau: - Tạo phức vớii các kim lo loại chuyển tiếp.

- Tổng hợp các hợpp chất ch imin.

- Encapsule hoá cur. v glucose, glycin, alanin, acid acetic…

- Tạo các dẫn xuấtt cur với Trong các hướng ng nghiên cứu c trên thì các nghiên cứu về các dẫnn xuất xu imin ngày càng thể hiện nhiều tiềm m nă năng cho ngành dược phẩm. J.S.Shim và cộ ộng sự đã tổng hợp được một số dẫn xuấtt hydrazino hydrazinocurcumin curcumin (HC) và hydrazinobenzoylcurcumin (HBC).

Hình 1. 17 17. Phản ứng tổng hợp hydrazinocurcumin.

Hình 1. 18. Phản Ph ứng tổng hợp hydrazinobenzoylcurcumin.

GVHD: ThS. Đào ào Thanh Khê

16

Trường: ĐH Công nghiệpp Thực Th phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP P

ĐỒ ÁN TỐT T NGHIỆP

Kết quả nghiên cứuu cho thấy th HC có hoạt tính ức chế tế bào BAEC (bovine aortic endothelial cell), ngăn chặnn ti tiến trình angiogenesis (một trong các tiếnn trình phát triển tri của ung thư) cao hơn 30 lầnn so với v cur. Ngoài ra HC còn có khả năng ăng ức chế một số dòng tế bào: HT29, NH3T3, Chang.

Riêng HBC thể hiệnn hoạt ho tính ức chế dòng tế bào BAEC mạnh nh hơn hơ cur nhưng kém hơn HC. HBC có hoạạt tính ức chế mạnh lên tế bào HCT15, ở nồng n độ 40µM HBC thì hầu như toàn bộ lư lượng tế bào HCT15 bị ức chế sau hơn n 48 gi giờ. Tuy nhiên, cũng như HC, HBC không th thể hiện hoạt tính ức chế đối vớii APN (amino peptidase N).

Kết quả thử nghiệm cũũng cho thấy HBC có khả năng cản trở quá trình phát tri triển của tế bào ung thư ruột kếtt (ru (ruột già – HCT15 colon cancer cells) bằng ng cách kkết hợp 2+ 2+ với nhóm chức năng ng trung gian khác là Ca /CaM. Ca /CaM là mộtt protein đa chức năng, bảnn thân nó không có hoạt ho tính nào đặc biệt nhưng những ng nghiên cứu c gần đây cho thấyy nó có liên quan và thường th có những biểu hiện bất thường ng đđối với một vài loại tế bào ung thư. Vì vậyy, nó được xem như một chất mang lý tưởng ng cho các ch chất 2+ khác trong đó Ca đóng óng vai tr trò là cầu nối gắn kết những chất có hoạạt tính sinh học với CaM. Kết quả nghiên ccứu cho thấy HBC có thể gắn trực tiếpp lên protein Ca2 + /CaM với độ tương ng thích cao.

C. Selvam và cộng sự đã tổng hợp một số dẫn xuất imin–curcumin curcumin và qua kh khảo sát các hoạt tính sinh họọc của các dẫn xuất này cho thấy dẫnn xuất xu HC và isoxazolcurcumin kháng viêm cao hhơn cur tương ứng.

Hình 1. 19. Phảnn ứng tổng hợp một số dẫn xuất imin từ curcuminoid. curcuminoid

S.Mishra cùng các ccộng sự đã tổng hợp được 2 dẫẫn xuất: Hydrazinocurcumin và 3-Nitrophenylpyprazolcurcumin Nitrophenylpyprazolcurcumin có khả kh năng ức ứ chế sự phát triển củaa Plasmodium falciparum cao hơn h so với cur.

GVHD: ThS. Đào ào Thanh Khê

17

Trường: ĐH Công nghiệpp Thực Th phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP P

ĐỒ ÁN TỐT T NGHIỆP

Hình 1. 20. 3-nitrophenylpyrazolcurcumin.

Hình 1. 21. Hydrazinocurcumin.

Curcuminsemicarbazone (CSC) được tổng hợp từ phản ứng thế một m nguyên tử oxy củaa nhóm diceton trong cur bằng b nhóm semicarbazone. Kết quả nghiên ccứu cho thấy hợp chất này thể hiệnn ho hoạt tính chống peroxy hóa lipid củaa microsome gây ra bbởi bức xạ γ trong thử nghiệm m TBARS ttương tự như cur. Cả hai chất đều u th thể hiện hoạt tính ức chế quá trình peroxy hóa này ở mọi liều sử dụng, điều này chứ ứng tỏ rằng cấu trúc diceton khi liên kết vớii các nhóm ch chức khác vẫn không mất đi hoạạt tính sinh học của cur.

Hình 1. 22.. Công thức th cấu tạo của curcuminsemicarbazone.

Cur thể hiện hoạtt tính bắt b gốc DPPH nhanh hơn nhiều so vớii CSC. Điều này được lý giải là do có nhóm thế th hút điện tử semicarbazone nên làm giá trị tr thế oxy hóa củaa nhóm phenolic trong CSC hơn h trong cur. Nhóm tác giả Đào ào Hùng Cường, C Lê Hải Lợi (Đại học Đà Nẵng) ng) đã tổng hợp thành công dẫn xuấtt pyrazole gi giữa phenylhydrazin và cur, dẫnn xuất xu isoxazol giữa hydroxylamin và cur. Nghiên ccứu hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấấm, ức chế gốc tự do DPPH của chúng, kếết quả cho thấy hai dẫn xuất này đềuu có khả kh năng kháng oxy hóa và kháng 4 chủng ng vi khuẩn khu E.Coli, P.aeruginosa, B.subtillis, S.aureus. Tuy nhiên các ho hoạt tính sinh học củ ủa hai dẫn xuất này đều kém hơn so vớii cur.

Tác giả Lê Xuân Tiếnn (Đ (Đại Học Bách Khoa TPHCM)[4] đã tổng ng hợp h thành công isoxazolcurcumin (IOZ) và hydrazinocurcumin (HC) từ t cur. Qua khảảo sát các hoạt GVHD: ThS. Đào ào Thanh Khê

18

Trường: ĐH Công nghiệp Thực phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

tính sinh học của 2 dẫn xuất này cho thấy IOZ và HC có tính kháng oxy hóa tương tự như cur. Trong đó IOZ và HC có khả năng gây độc cho dòng tế bào ung thư Hep-G2 cao hơn cur riêng HC cho hoạt tính cao gấp 2 lần so với cur.

Tác giả Đặng Thị Mĩ Lệ, Đỗ Thị Xuân Vui (Đại Học Nông Lâm ), đã tổng hợp thành công 2-Hydrazinobenzothiazolcurcumin (HBTC), 2,4Difuorophenylhydrazinocurcumin (DFPHC) từ cur, qua khảo sát hoạt tính sinh học của 2 dẫn xuất này cho thấy chúng có tính kháng oxy hóa tương đương cur, DFPHC và cur có hoạt tính gây độc đối với dòng tế bào Hep-G2, không gây độc tế bào RD, LU và không làm tăng hoạt tính gây độc đối với 3 dòng tế bào đã khảo sát.

1.4. Tìm hiểu về tinh dầu nghệ 1.4.1. Vài nét chung về tinh dầu Tinh dầu còn gọi là dầu thơm, tinh dầu hay hương dầu là những hợp chất có mùi thơm hay khó chịu, có một số tính chất lí học chung thường gặp trong cây hay trong động vật.

Ví dụ: Tinh dầu bạc hà, tinh dầu khuynh diệp, tinh dầu quế, tinh dầu nghệ, tinh dầu hoa hồng, tinh dầu con hưu xạ Tinh dầu có vai trò quan trọng trong đời sống: ngành thực phẩm (làm gia vị, chế biến rượ mùi…), công nghiệp hương liệu và mỹ phẩm, công nghiệp sơn, công nghiệp chế biến hóa chất, y học (làm thuốc sát trùng, tiêu hóa..)…

1.4.2. Phân loại tinh dầu Dựa vào thành phần của tinh dầu người ta chia tinh dầu thành những loại sau: - Tinh dầu chứa cacbua như pinen (tinh dầu thông), limonene (tinh dầu chanh)…

- Tinh dầu chứa rượu như geraniol, xitronelo (tinh dầu hoa hồng, sả, hương diệp), chứa linalool (tinh dầu hoa cải, tinh dầu quả mùi), chứa metol (tinh dầu bạc hà).

- Tinh dầu chứa andehit như xitral (tinh dầu chanh, màng tang).

- Tinh dầu chứa xeton như xineol (tinh dầu bạch đàn, khuynh diệp), anetol (tinh dầu tiểu hồi, đại hồi)…

1.4.3. Trạng thái thiên nhiên và phân bố Tinh dầu ở hai trạng thái: tự do và tiềm tàng.

Tinh dầu ở trạng thái tự do trong cây có thể được tạo thành tập trung ở những tế bào trông giống như những tế bào khác của cây họ lớn hơn, nhưng thường tinh dầu tự do được tập trung ở cơ quan bài tiết của cây như: long bài tiết của cây họ Hoa môi (Labiatea), họ Cúc (Compositae) ở lớp dưới cutin, túi bài tiết trong họ Xim (Myrtaceae)…

Tinh dầu ở trạng thái tiềm tàng vốn không phải là những thành phần bình thường của cây mà chỉ xuất hiện trong những điều kiện nhất định tương ứng với sựu chết cảu một só bộ phận. Ví dụ như: tinh dầu trong nhân hạt mơ, hạt đào, hạt cải và củ tỏi.

GVHD: ThS. Đào Thanh Khê

19

Trường: ĐH Công nghiệp Thực phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Tinh dầu hạt mư, hạt đào (Anhehyt bezoic) xuất hiện do tác dụng của men emulsion trên một heterozit gọi là amygdalin. Tinh dầu hạt cải ( bạch đới từ) xuất hiện do tác dụng của men myrosin trên một heterozit gọi là grozit. Tinh dầu củ tỏi xuất hiện do tác dụng của men alliinaza trên một chất không phải eterozit mà là một axit amin chứa sunfua là analin cho một sunfoxut gọi là allixin để cho chất disunfua allyl.

Về mặt phân bố, tinh dầu có trong toàn giới thực vật nhưng đặc biệt nhiều trong một số họ như Thông (Coniferae), họ Cam (Rutace), họ Hoa tán (Umbelliferea), họ Xim (Myrtaceae)… Điều đặc biệt là trong cùng một tành phần tinh dầu của những bộ phận khác nhau có thể khác nhau và tùy theo điều kiện sinh sống, thu hái.

1.4.4. Tính chất vật lý tinh dầu • Tinh dầu thường ở thể lỏng ở nhiệt độ thường, mùi thơm, ít khi có màu trừ tinh dầu chứa azulen có màu xanh.

• Tinh dầu có tỷ trọng thấp so với nước. Chỉ số khúc xạ cao và có năng suất quay cực.

• Tinh dầu bay hơi được, ít tan trong nước nhưng lam cho nước có mùi thơm.

Tinh dầu tan trong cồn, ete, phần lớn dung môi hữu cơ và trong chất béo.

• Một số tinh dầu có phần đặc và một phần lỏng như tinh dầu bạc hà, tinh dầu long não…

• Tinh dầu là hỗn hợp nên không có nhiệt độ sôi nhất định. Khi đun nóng có thể lấy riêng đươc các thành phần khác nhau trong tinh dầu.

• Tinh dầu cháy với ngọn lửa nhiều khói.

1.4.5. Thành phần hóa học tinh dầu Tinh dầu là hỗn hợp của nhiều loại chất với tỷ lệ thay đổi, thành phần quan trọng nhất về phương diện có khi lại chiếm tỷ lệ thấp.

Thành phần trong tinh dầu bao gồm các hidrocacbua, ancol tự do hay đưới dạng các este, hợp chất chứa N, hợp chất chứa S, hợp chất halogen… Các hidrocacbon béo thường ít đại diện, phần nhiều là cacbua thơm hoặc nhóm cacbua tecpenic. Trong các thành phần trên, thường este chiếm tỷ lệ cao nhất rồi đến các rượu và andehit.

Sau đây là một số hợp phần chính hay gặp trong thành phần tinh dầu: • Hidrocacbua bao gồm: - Cacbua tecpenic (chiếm nhiều nhất): limonene, pinen, camphen, caryophyllen, sylvestren.

- Cacbua no: heptan,paraffin • Ancol: ancol metylic, ancol etylic,ancol xianamic, xitronellol, geraniol,linalool,bocneol,tecpineol,santalol,xineol.

• Phenol và ete phenolic: anetol,eugenol, safrol,apiol,tymol.

GVHD: ThS. Đào Thanh Khê

20

Trường: ĐH Công nghiệp Thực phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

• Andehit: andehit benzoic, xinamic, salyxilic,xitronellal • Xeton: menton,campho,thuyon.

• Axit (dưới dạng este): axitaxetic,butyric,valerianic,benzoic,namic,salyxilic, fomic.

• Những hợp chất chứa sunfua, nito, halogen: các tinh dầu có sunfua trong các cây họ chữ Thập (Cruciferea) có một kiến trúc đặc biệt gọi là senevol tức là este của axit isosunfoxianic.

• Cumarin: becgapten, ombelliferon.

1.5. Tinh dầu nghệ 1.5.2. Thành phần hóa học Theo TS. Bùi Xuân Vững, trường Đại Học Sư Phạm – DHĐN: - Trong củ nghệ vàng có tinh dầu 1 - 5% có màu vàng nhạt, thơm. Trong tinh dầu có 25% cacbua tecpenic, chủ yếu là zingiberen và 65% xeton sespuitecpenic, các chất tumeron, curcumin C15H24 một cacbon không no.

Kết quả phân tích hàm lượng và thành phần tinh dầu, curcumin thu được bằng phương pháp GC-MS, HPLC và LC-MS: Bảng 1. 5. Các chỉ số hóa lý của tinh dầu của nghệ vàng Bình Dương

STT

Chỉ tiêu

1

Cảm quan

Màu vàng nhạt, trong

2

Mùi vị

Thơm, hăng cay đặc trưng

3

Tỷ trọng (300C)

0.939

4

Chỉ số khúc xạ (300C)

1.5095

5

Góc quay cực

-120

6

Chỉ số acid

0.65

7

Chỉ số xà phòng hóa

32.43

8

Chỉ số ester

31.78

9

Chỉ số acetyl

24.02

10

Độ tan

GVHD: ThS. Đào Thanh Khê

Tinh dầu nghệ

Ethanol 90%

1:1:2 (ml tinh dầu/ml ethanol)

Ethanol 80%

1:26 (ml tinh dầu/ ml ethanol)

Ethanol 70%

1:64.6 (ml tinh dầu/ ml ethanol)

21

Trường: ĐH Công nghiệp Thực phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Bảng 1. 6. Kết quả phân tích thành phần hóa học tinh dầu nghệ vàng Bình Dương và tinh dầu trích ly từ nghệ vàng Đồng Nai, Quảng Nam, Nghệ An

Thành phần (% khối lượng) STT

Tên hợp chất

Bình Dương

Đồng Nai

Quảng Nam

Nghệ An

1

α-Phellandrene

6.95

3.88

1.82

…

2

Ecucalyptol

2.43

2.38

2.10

…

3

Terpinolene

…

…

…

2.55

4

Caryophyllene

…

…

…

1.60

5

α-Curcumene

…

1.28

…

6

α-Bergamotene

1.34

1.61

1.25

2.05

7

β-Sesquipheelladrene

1.53

2.09

1.33

2.55

8

o-Cymene

…

1.30

…

…

9

p-Cymene

…

1.31

1.21

1.38

10

Myristophenone

1.35

1.26

…

1.23

11

Ar-Turmerone

19.71

27.04

19.85

25.51

12

Turmerone

38.91

31.96

43.07

41.38

13

Curlone

22.42

20.47

22.25

20.27

14

α-Curcumene

2.38

1.50

2.51

…

15

β-Cymene

…

1.35

…

…

Kết quả này phù hợp với những nghiên cứu đã được công bố trước đây về thành phần tinh dầu nghệ Việt Nam. Tinh dầu nghệ (Curcuma longa L.) Bình Dương tách được có màu vàng nhạt, có mùi thơm hăng cay đặc trưng. Các chỉ số hóa lý của tinh dầu nghệ không khác biệt nhiều so với kết quả nghiên cứu từ tài liệu tham khảo, tinh dầu có chỉ số acid và xà phòng thấp, dễ tan trong ethanol 90%.

1.5.2. Công thức và ứng dụng các cấu tử có trong tinh dầu nghệ vàng a. Turmerone Alpha-tumerone - Tên IUPAC: 2-methyl-6-(4-methylidene-1-cyclohex-2-enyl)hept-2-en-4-one - Tính chất vật lý: tan trong rượu, không tan trong nước - Khối lượng phân tư: 218,3345800 đvC. - Sức căng bề mặt: 30,9 dyne/cm - Nhiệt độ sôi: 319,00-320,000C (760mmHg).

Khối lượng riêng: 0,92-0,1 g/cm3

GVHD: ThS. Đào Thanh Khê

22

Trường: ĐH Công nghiệp Thực phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 1. 23. Công thưc phân tử: C15H22O.

b. α-Phellandrene -

Công thức phân tử: C10H16 Tên IUPAC: 2-methyl-5-(1-methyl)-1,3-cyclohexadien Tính chất vật lý: Không tan trong nước Nhiệt độ sôi: 171-1720C, nhiệt độ nóng chảy: -840C Khối lượng riêng: 0,846 g/cm3

Hình 1. 24.

c. 1,8-Cineole

Hình 1. 25.

- Công thức phân tử: C10H18O - Tên IUPAC: 4,7,7- trimethyl-8-oxabicyclo [2.2.2] octan - Tính chất vật lý: là chất lỏng không màu, tan trong rượu, - Sunfua cacbon, ete, clorofoc, tinh dầu thông, axit axetic nguyên chất, không tan trong nước.

- Khối lượng phân tử: 154,2493200 đvC GVHD: ThS. Đào Thanh Khê

23

Trường: ĐH Công nghiệp Thực phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

- Nhiệt độ sôi: 176-1770C, nhiệt độ nóng chảy: 20C - Khối lượng riêng: 0,922 g/cm3 - Sức căng bề mặt: 32,4 dyne/cm - Công dụng: chủ yếu dung làm thuốc chữa ho, viêm đau họng vì có tinh sát trùng đường hô hấp, long đờm. Dùng ngoài xoa bóp chữa đau nhứt, sát trùng, chữa bỏng. d. Alpha-zingiberene

Hình 1. 26.

diene -

Công thức phân tử: C15H24 Tên IUPAC: (5R)-2-methyl-5-[(2S)-6-methylhept-5-en-2-yl]cyclohexa-1,3Tính chất vật lý: tan trog rượu, không tan trong nước Khối lượng phân tử: 204,3510600 đvC Sức căng bề mặt: 28,5 dyne/cm Nhiệt độ sôi: 167,00-168,000C Khối lượng riêng: 0,854 g/cm3

e. Ecucalyptol

Hình 1. 27.

Bảng 1. 7. Các thuộc tính Ecucalyptol

Thuộc tính Công thức phân tử

C10H18O

Phân tử gam

154,249 g/mol

GVHD: ThS. Đào Thanh Khê

24

Trường: ĐH Công nghiệp Thực phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Tỷ trọng

0,9225 g/cm3

Điểm nóng chảy

1,5 °C (274,6 K)

Eucalyptol 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.

Eucalyptol còn được biết đến dưới các tên gọi như 1,8-cineol, 1,8-cineole, limonen oxit, cajeputol, 1,8-epoxy-p-menthan, 1,8-oxido-p-menthan, eucalyptole, 1,3,3trimethyl-2-oxabicyclo[2,2,2]octan, cineol, cineole.

Năm 1870, F.S. Cloez đã nhận dạng và gán tên gọi eucalyptol cho thành phần chủ đạo của tinh dầu loài bạch đàn Eucalyptus globulus. Dầu bạch đàn, tên gọi tập hợp chung cho các loại tinh dầu từ các loài bạch đàn thuộc chi Eucalyptus, không nên bị nhầm lẫn với hợp chất hóa học eucalyptol. Mặc dù có thể được sử dụng theo đường ăn, uống như là một chất tạo hương vị hay như là thành phần trong một số loại thuốc ở liều lượng rất thấp, điển hình đối với nhiều loại tinh dầu (các loại dầu dễ bay hơi), nhưng eucalyptol là Eucalyptol có mùi giống như long não tươi và có vị hăng, tạo cảm giác mát lạnh. Nó không hòa tan trong nước, nhưng trộn lẫn với ete, etanol và cloroform. Điểm sôi của nó là 176°C và điểm bắt lửa là 49°C. Eucalyptol tạo ra các sản phẩm cộng kết tinh với các axit halogen, o-cresol, resorcinol và axit photphoric.

Sự hình thành của các sản phẩm cộng này có ích cho việc làm tinh khiết. Có độc khi nuốt phải ở các liều lượng cao hơn thông thường.

Sử dụng - Tạo vị và hương Do có mùi thơm và vị hăng dễ chịu, eucalyptol được sử dụng trong các chất tạo mùi, tạo vị và trong mỹ phẩm. Cineol nguồn gốc tinh dầu bạc hà được sử dụng để tạo hương vị ở mức thấp (0,002%) trong nhiều loại sản phẩm, như các sản phẩm nướng, bánh kẹo, thịt và đồ .

- Y học Thuốc đạn chứa Eucalyptol dùng để điều trị một số bệnh đường hô hấp Eucalyptol là thành phần trong nhiều loại nước súc miệng và thuốc ho.

- Thuốc trừ sâu và xua côn trùng.

Eucalyptol được sử dụng như là một thuốc trừ sâu và thuốc xua côn trùng.

Ngược lại, eucalyptol là một trong nhiều hợp chất hấp dẫn các con đực của nhiều loài ong lan (Euglossini), dường như là chúng thu thập hợp chất này để tổng hợp các pheromon; do vậy hợp chất này thường được sử dụng làm mồi nhử để thu hút và thu thập những con ong này cho mục đích nghiên cứu. f. Terpinene α - terpinene là một loại nước hoa và hương liệu hóa học được sử dụng trong mỹ phẩm và các ngành công nghiệp thực phẩm. Việc sử dụng nó trong cả hai lĩnh vực GVHD: ThS. Đào Thanh Khê

25

Trường: ĐH Công nghiệpp Thực Th phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP P

ĐỒ ÁN TỐT T NGHIỆP

dược phẩm và thiết bị điệnn tử t bán dẫn sản xuất các ngành công nghiệpp cũng c đã được chứng minh là có giá trị.

Bảng 1. 8 Tên gọi và thuộcc tính terpinene

α-Terpinene Terpinene

β-Terpinene

γ-Terpinene Terpinene

δ-Terpinene (terpinolene) Tên gọi

Tên IUPAC methylethyl)-1,3-cyclohexadiene α:4-Methyl-1-(1-methylethyl) β:4-Methylene-1-(1--methylethyl)cyclohexene γ:4-Methyl-1-(1-methylethyl) methylethyl)-1,4-cyclohexadiene δ:1-Methyl-4-(propan (propan-2-ylidene)cyclohex-1-ene Thuộc tính Công thức phân tử Khối lượng mol Mật độ

C10H16 136.23 g·mol−1 α: 0.8375 g/cm3 β: 0.838 g/cm3 γ: 0.853 g/cm3

Điểm nóng

α: 60-61 °C

chảy Điểm sôi

α: 173.5-174.8 °C β: 173-174 °C

GVHD: ThS. Đào ào Thanh Khê

26

Trường: ĐH Công nghiệpp Thực Th phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP P

ĐỒ ÁN TỐT T NGHIỆP

γ: 183 °C Bảng 1.9. Caryophyllene

Thuộc tính Công thức hóa học Khối lượng mol Mật độ Điểm sôi

C15H24

204.36 g/mol 0.9052 g/cm3 128-129 °C; 262-264 °F; 401-402 K (14 mm Hg)

β-caryophyllene, caryophyllene, là m một sesquiterpene tự nhiên bicyclic đóó là một m thành phần của nhiều loại tinh dầu, đặcc biệt bi là dầu đinh hương, tinh dầu từ thân cây và hoa ccủa Syzygium aromaticum (tép), tinh ddầu của cây gai dầu u Cannabis sativa,oficinalis Rosmarinus hương thảo, o, và hoa bia . Nó th thường được tìm thấy như ư là một m hỗn hợp vớii isocaryophyllene (cis đđôi đồng phân bond) và α-cấu tử chínhh (tên cũ: c α caryophyllene), một đồng ng phân m mở vòng. Caryophyllene là đáng áng chú ý cho vi việc có một chiếc nhẫnn cyclobutan, rất r hiếm trong tự nhiên.

Hình 1. 28.

Caryophyllene là mộtt trong nh những hợp chất hóa học, góp phầnn cho sự s cay của hạt tiêu đen. Trong mộtt nghiên ccứu được tiến hành bởii Jürg Gertsch et al. từ t Viện Công nghệ Liên bang Thụyy S Sĩ (ETH Zurich), beta-caryophyllene đượcc thể th hiện là chủ vận chọn lọc thụ thể cannabinoid type-2 type (CB2) và để phát huy tác dụng ng kháng viêm cannabimimetic đáng kể ở chuột] Antinociceptive, vệ thần kinh, giảii lo âu và ch chống trầm cảm và chống nghiệnn rượu r hoạt động đã được phát hiện. Bởii vì các nhà máy rộng rãi sản phẩm tự nhiên beta-caryophyllene beta là một FDA phê chuẩn n ph phụ gia thực phẩm và ăn vào hàng ngày gày với v thực phẩm đó là cannabinoid chế độ ăn uống u đầu tiên.

GVHD: ThS. Đào ào Thanh Khê

27

Trường: ĐH Công nghiệp Thực phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Cho dù hợp chất này có khả năng điều chỉnh quá trình viêm nhiễm ở người thông qua hệ thống endocannabinoid là chưa được biết rõ. Beta-caryophyllene không gắn kết với các thụ thể cannabinoid bày tỏ trực thuộc Trung ương type-1 (CB1) và do đó không phát huy tác dụng psychotomimetic.

Tổng hợp đầu tiên của caryophyllene vào năm 1964 bởi EJ Corey được xem là một trong những cuộc biểu tình kinh điển của các khả năng của hóa học hữu cơ tổng hợp vào thời điểm đó.

1.5.3. Ứng dụng dinh dầu nghệ Tinh dầu chiết xuất từ củ nghệ vàng bởi quá trình chưng cất hơi nước có tác dụng: - Chống viêm: Một số loại dầu nghệ là 60 - 65% alpha-curcumene. Đây cũng là thành phần chính trong củ nghệ mang đến cho nghệ đặc tính chống viêm của nó. Dầu nghệ đã được sử dụng với dầu thiết yếu khác như Trầm hương, Plai,…để chuẩn bị công thức chống viêm và giảm đau. Viêm khớp, giảm đau cơ bắp.

- Chống vi khuẩn - Giảm đau - Chống oxy hóa. Một nghiên cứu được chấp nhận trong năm 2011 đã chứng minh rằng tinh dầu Nghệ có khả năng chống lại các gốc tự do trong cơ thể và hoạt động như chất chống oxy hóa.

- Chống co thắt - Thuốc sát trùng - Thuốc lợi tiểu, điều trị bệnh tiểu đường, đau thận, viêm đại tràng, nhiễm độc thức ăn, đau đầu, rối loạn chức năng tim mạch, huyết áp, viêm, sưng và làm giảm cholesterol dư thừa - Bảo vệ gan: Ar-turmerone hỗ trợ gan và giữ cho gan được khỏe mạnh.

- Chống dị ứng, - Tiêu hóa, tống hơi: Sự an toàn quy định thẩm quyền của các loại thảo mộc ở Đức được cho là đã chấp thuận việc sử dụng Củ nghệ trong điều trị rối loạn tiêu hóa.

Nó kích thích tố nhầy trong dịch dạ dày và hỗ trợ trong việc chữa hội chứng kích thích ruột, viêm loét, táo bón và các rối loạn tiêu hóa mãn tính khác. Tinh dầu nghệ tăng cường tiêu hóa và loại bỏ các độc tố được lưu trữ trong đường tiêu hóa.

Zingeriberene và 6-gingerol là những hợp chất chính có trong dầu nghệ giúp cho việc đưa hệ thống tiêu hóa trong trật tự và cũng dừng hình thành của khí trong đường tiêu hóa.

- Chống ung thư. Kiềm chế sự phát triển của các mạch máu tươi trong các khối u và giữ tốc độ tăng trưởng của nó. Tinh dầu nghệ làm tăng mức độ glutathione-Stransferase (GST) và tăng cường giải độc chất gây ung thư trong cơ thể con người và hoạt động hiệu quả như một lực lượng phòng chống ung thư.

GVHD: ThS. Đào Thanh Khê

28

Trường: ĐH Công nghiệp Thực phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

- HIV/AIDS, bệnh Alzheimer, viêm đường tiết niệu, vô kinh, trĩ, sỏi mật, các bệnh lây truyền qua đường tình dục (STD) như Herpes sinh dục, viêm gan C, vấn đề về gan và thậm chí cả các rối loạn về da tối nghĩa nhất .

- Chăm sóc da: điều trị vết thương, eczema, nếp nhăn, nám da, mụn nhọt, mụn trứng cá, vẩy nến, vết cắt, vết bỏng và nhiễm trùng da khác.

- Vấn đề về tóc: dầu củ nghệ còn được biết đến để giúp đỡ trong việc ngăn ngừa rụng tóc, đặc biệt là hói đầu kiểu nam.

- Theo Ayurveda, tinh dầu nghệ có tác dụng trong việc điều trị các vấn đề về đường hô hấp như hen suyễn, viêm phế quản, tích tụ đờm, cảm lạnh, ho, cảm cúm - Cải thiện lưu thông máu và giúp trong việc điều trị các vấn đề sức khoẻ phụ nữ như vô kinh, khối u tử cung, lạc nội mạc tử và u nang.

Sử dụng trong công nghiệp: dầu nghệ được sử dụng làm gia vị trong ngành công nghiệp thực phẩm. Nó cũng được sử dụng trong ngành công nghiệp dược phẩm, nơi nó được sử dụng trong việc đưa ra chống viêm, giảm đau, chống vi khuẩn, chống nấm, sát trùng (và nhiều hơn nữa) ma túy / thuốc mỡ.

1.5.4. Các sản phẩm hiện có Với khả năng chống oxy hóa cao, tinh dầu nghệ được sử dụng rộng rãi trong việc nuôi dưỡng và tái tạo da giúp cho làn da của bạn khỏe mạnh và phai mờ vết thâm.

Hình 1. 29. Sản phẩm tinh dầu nghệ.

- Chống nám da: giúp kích thích quá trình loại bỏtế bào da nhiễm sắc tố sinh ra nám và ngăn ngừa tác hại của tia UV, giúp da trắng hơn và mờ nhanh vết nám - Ngăn rụng tóc: Kết hợp tinh dầu nghệ và những sản phẩm tinh dầu thiên nhiên khác sẽ làm mái tóc của bạn chắc khỏe và suôn mượt một cách tự nhiên nhất.

- Chống nếp nhăn nhiệu quả: Với chất chống oxy hóa sẽ làm cho da bạn săn chắc và giữ vững cấu trúc collagen đồng thời làm giảm các nếp nhăn trên khuôn mặt, đặc biệt là đuôi măt.

GVHD: ThS. Đào Thanh Khê

29

Trường: ĐH Công nghiệp Thực phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

- Ngoài những công dụng trên sản phẩm này còn có tác dụng hỗ trợ chống xơ vữa động mạch, giúp ngăn ngừa các căn bệnh ung thư, chống đau khớp hiệu quả.

Hình 1. 30. Sản phẩm Turmeric Pure Essential Oil.

Tinh dầu Nghệ - Turmeric Pure Essential Oil Tác dụng tinh dầu nghệ : - Tinh dầu nghệ chống viêm, chống đau khớp - Kích thích mật, bảo vệ gan và chống ung thư - Hạ huyết áp, chống co thắt - Giảm cholesterol

Hình 1. 31. Sản phẩm Turmeric 100% Pure Therapeutic Grade Essential Oil- 10 ml.

Tinh bột nghệ kèm mật ong từ lâu đã là bài thuốc dân gian được nhiều người truyền nhau, sử dụng như một bí quyết để chữa bệnh đường ruột và đau dạ dày. Tuy nhiên, nhiều người kiên trì sử dụng nghệ vàng với khối lượng lớn trong vài năm mà kết quả vẫn không cải thiện. Và nghệ nano, chính là giải pháp khắc phục vấn đề đó.

GVHD: ThS. Đào Thanh Khê

30

Trường: ĐH Công nghiệpp Thực Th phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP P CHƯƠNG 2.

ĐỒ ÁN TỐT T NGHIỆP

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ỨU

2.1. Các phương pháp kỹỹ thuật thu 2.1.1. Phương pháp chiết A. Định nghĩa Phương pháp chiếtt dùng để tách chất ra khi hỗn hợp chất rắnn hoặc ho dung dịch hoặc huyền phù bằng ng dung môi thích hợp h ở nhiệt độ phòng hoặc nhiệtt độ đ sôi của dung môi. Cơ sở vật lí của phương ương pháp là dựa d vào định luật phân bố Nernst: Khi thêm một m cấu tử thứ ba vào hệ dung dịch d có hai cấu tử không tan hoàn toàn vào nhau ho hoặc tan có giới hạn thì sự hoà tan của c cấu tử này vào hai cấu tử theo một tỉ lệ nhất định ở nhiệt độ không đổi, gọi là hằằng số phân bố Nernst K:

Trong đó: ó: C1 , C2 là nnồng độ của các cấu tử trong dung môi.

S1 , S2 là độ tan của hai cấu tử.

K càng lớnn khi càng llớn thì việc lấy chất rắn ra rất khó khăn, ăn, phải ph dùng dung môi chiết nhiều lần.

Cùng một lượng ng dung môi để chiết, cần phải chia nhiều lần chiếết. Có thể tính được lượng chất còn lạii sau lần l chiết thứ n dựa vào hằng số Nernst:

Trong đó: Gn là lượng ng ch chất còn lại sau n lần chiết.

G0 là lượ ợng chất ban đầu có trong thế tích V. S là số ml th thể tích dung môi cho vào.

Như vậy, muốn Gn càng nh nhỏ thì n phải lớn và S phải nhỏ, nghĩĩa là chất định chiết ra còn lạii trong dung dịch d càng nhỏ thì cùng một lượng ng dung môi cần c phải chiết nhiều lần.

B. Lựa chọn n dung môi khi chiết chi Dung môi chiết phải đãm ãm bảo b các yêu cầu sau: • Dung môi chiết phảii hòa tan ch chất định chiết lớn hơn dung môi cũũ.

• Không trộn lẫn vớii dung môi ccũ, nghĩa là có tỉ khối khác nhiềuu với v dung môi cũ.

• Dung môi này dễ tách ra khi tinh ch chế lại và ít có khả năng tạoo nhũ nh tương và ít độc.

GVHD: ThS. Đào ào Thanh Khê

31

Trường: ĐH Công nghiệp Thực phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Khi lựa chọn dung môi chiết phải chú ý đến độ tan của chất vào dung môi. Độ tan của chất phụ thuộc vào bản chất của chất tan, bản chất của dung môi, nhiệt độ và bề mặt tiếp xúc giữa chất tan và dung môi. Vì vậy, khi chiết người ta thường lắc kĩ.

Tuy nhiên, nếu có hiện tượng tạo huyền phù, nhũ tương khi lắc thì phải phá sự tạo huyền phù.

C. Kĩ thuật chiết chất lỏng Kĩ thuật chiết chất lỏng Dụng cụ chiết là phểu chiết.

Trước khi chiết phải kiểm tra lại khóa và bôi vazơlin vào khóa phễu. Để dung dịch vào phểu chiết, thêm dung dung môi vào sao cho thế tích chỉ chiếm khoảng 2/3 thể tích của phểu. Lượng dung môi cho vào khoảng 1/5 đến 1/3 thể tích dung dịch. Đậy nút, một tay giữ nút và phểu, một tay giữ khóa phểu, cẩn thận lắc nhẹ và dốc lên dốc xuống phễu nhiều lần. Khi lọc thường làm tăng áp suất trong phễu, do đó phải để ngược phễu, mở khóa phễu cho cân bằng với áp suất bên ngoài rồi đóng khóa phễu, lắc mạnh tiếp khoảng 1 – 2 phút. Lắc xong, cặp phễu vào giá để yên một lúc cho phân lớp hai chất lỏng. Sau đó mở khóa phểu và tách lấy các phần khác nhau tuỳ thuộc vào tỉ khối của dung dịch. Nếu lớp dưới là dung dịch cần lấy thì để lại một ít trong phễu, nếu lấy lớp trên thì cho chảy qua một ít chất lỏng.

Khi chiết những chất dễ tạo thành nhũ tương phải chú ý lắc nhẹ. Nếu nhũ tương tạo thành do một lượng kết tủa tạo thành trên bề mặt phân chia hai pha lỏng thì phải lọc, nêu do sức căng bề mặt thì thường thêm rượu etylic để phá sức căng bề mặt phân chia giữa hai pha. Nếu do sự khác nhau về tỉ khối của hai chất lỏng không lớn lắm thì thường thêm dung dịch NaCl bão hòa để tăng tỉ khối của dung dịch nước. Tốt nhất là để yên lặng trong một thời gian lâu.

Khi chiết những chất tan trong nước nhiều hơn tan trong dung môi hữu cơ có thể dùng chiết liên tục trên dụng cụ chiết chất với tỉ khối khác nhau so với nước.

Nếu chiết với chất rất ít, có thể dùng ống nghiệm hơi nhọn đầu rồi thêm dung môi vào bằng một pipet nhỏ. Để yên cho tách lớp, dùng pipet sạch để tách lấy lớp dung dịch đã hòa tan chất định chiết.

D. Chiết các chất rắn Phương pháp đơn giản là ngâm chiết chất rắn trong dung môi hoặc hòa tan trong dung môi ở nhiệt độ thường hay nhiệt độ sôi của dung môi, sau đó lọc hoặc gạn lấy dung dịch. Muốn lấy chất từ dung dịch thì cất đuổi dung môi bằng máy cô quay chân không hoặc bằng các phương pháp thông thường. Sự chiết chất trong hỗn hợp rắn phụ thuộc nhiều vào độ hòa tan của các chất vào dung môi lựa chọn và bề mặt tiếp xúc của chất rắn với dung môi và nhiệt độ. Để tăng khả năng chiết, người ta thường phải nghiền nhỏ chất rắn rồi ngâm chiết ở nhiệt độ thường hoặc nhiệt độ sôi của dung môi.

GVHD: ThS. Đào Thanh Khê

32

Trường: ĐH Công nghiệpp Thực Th phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP P

ĐỒ ÁN TỐT T NGHIỆP

Trong phòng thí nghiệệm thường chiết bằng bộ chiết Soxhlet để chiết liên tục.

Chất rắn định chiết đã nghiềền nhỏ được gói trong giấy lọc (túi vải) đặtt vào phần ph hình 20 trụ trên bình cầu củaa máy chiết. c Cho dung môi vào bình cầu u (tùy thu thuộc vào lượng chất chiết mà cho lượng ng dung môi khoảng kho 1/2 thể tích bình cầu), lắp ống ng sinh hàn hhồi lưu ở trên rồi đun un cho sôi dung môi. Hơi H dung môi bay lên và hòa òa tan chất ch rắn trong bọc giấy lọc rơi xuống ng bình cầu c trong ống dẫn hơi ngưng tụ. Cứ như vậậy nồng độ của chất tan trong dung môi tăng ăng ddần theo thời gian đun hồi lưu. Nếu chấtt tinh ch chế hòa tan vào dung môi thu đượcc dung dịch d chất tinh chế trong bình cầu, u, cô quay đuổi dung môi rồi kết tủa lại chất rắn. n. N Nếu trong hỗn hợp chất rắn, các chất bẩn n hòa tan vào dung môi thì phần chất rắn sẽ đượ ợc là chất sạch. Nếu chất tan là chất phụ và chất ch tinh chế sẽ còn lại trong bình chiết chỉỉ việc lấy chất rắn trong giấy lọcc ra, làm khô sẽ s thu được chất sạch.

E. Phương pháp chiếtt Soxhlet i. Giới thiệu chung Là phương pháp chiếtt m một hỗn hợp rắn bằng một dung môi hoặcc hỗn h hợp dung môi với một dụng cụ chuyên dùng đặc biệt gọi là bình chiếtt Soxhlet. Dung môi được đun nóng, cho bay hơii liên ttục chảy vào bình chứa hỗn hợp cần chiếtt tách, nó ssẽ hòa tan chất rắn cần tinh chế và nhờ nh một ống xiphong, dung dịch chảy xuống ng bình ccầu bên dưới, dung môi nguyên chấtt llại tiếp tục được cất lên.

Hình 2. 1. Bộ chiếtt Soxhlet.

ii.

Hình 2. 2. Máy cấtt quay chân không.

Kĩ thuậtt soxhlet

Nguyên tắc Chiết soxhlet là mộtt ki kiểu chiết liên tục đặc biệt thực hiện nhờ mộột trang thiết bị của nó. Kiểu chiết này cũng ũng gi giống như kiểu chiết lỏng –lỏng nên về bản b chất của sự chiết vẫn là định luậtt phân bố b chất trong 2 pha không trộnn vào nhau. Song ở đây pha 21 mẫu là ở trạng thái lỏng, ng, bbột, hoặc dạng mảnh hoặc dạng ng lá. Còn dung môi chiết chi (chất hữu cơ) là dạng lỏng.

Các trang thiết bị Trang thiết bị của kỹ thuật thu chiết soxhlet là 2 loại: 1. Hệ soxhlet thường ng và đơn giản GVHD: ThS. Đào ào Thanh Khê

33

Trường: ĐH Công nghiệp Thực phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

2. Hệ soxhlet tự động (Auto-soxhlet) Cách chiết theo hệ (1) là đơn giản vận hành bằng tay. Còn cách (2) là vận hành một cách tự động. Kĩ thuật này chủ yếu sử dụng để chiết tách chất hữu cơ nằm trong pha rắn hay bột hay mảnh nhỏ, hay các vật liệu khô (lá cây). Vì thế nên nó là hệ chiết dị thể.

Kĩ thuật này có ưu điểm là chiết triệt để nhưng những điều kiện chiết phải nghiêm ngặt thì mới có kết quả tốt. Vì thế hệ thống vận hành chiết tự động cho kết quả tốt hơn nhưng phải có hệ thống trang bị hoàn chỉnh. Nó thích hợp chiết các chất hữu cơ từ các đối tượng mẫu khác nhau. Chất phân tích có trong mẫu rắn, bột, mẫu xốp khô (lá cây)… kĩ thuật này được ứng dụng chủ yếu để tách các hợp chất hữu cơ từ mẫu lá cây, rau quả hoặc mẫu đất.

F. Phân tích trọng lượng i. Bản chất của phương pháp phân tích trọng lượng Phương pháp phân tích trọng lượng là phương pháp phân tích định lương dựa vào kết quả cân khối luợng của sản phẩm, hình thành sau phản ứng kết tủa bằng phương pháp hóa học hay phương pháp vật lý. Do chất phân tích chiếm một tỷ lệ xác định trong sản phẩm đem cân nên dưạ vào khối lượng của sản phẩm đem cân ta dễ dàng suy ra lượng chất phân tích trong đối tượng phân tích. Quá trình phân tích một chất theo phương pháp trọng lượng: - Chọn mẫu và gia công mẫu - Tách trực tiếp chất cần xác định hoặc các thành phần của nó khỏi sản phẩm phân tích dưới trạng thái tinh khiết hóa học. Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp việc làm này rất khó khăn, nhiều khi không thực hiện được, do đó chất cần xác định được tách ra thành kết tủa dưới dạng hợp chất có thành phần xác định. Để làm được điều đó ta thực hiện như sau: Đưa mẫu vào dung dịch (phá mẫu) và tìm cách tách chất nghiên cứu khỏi dung dịch.

- Xử lý sản phẩm đã tách bằng biện pháp thích hợp (rửa, nung, sấy…) rồi đem cân để tính kết quả. ii. Phân loại các phương pháp phân tích trọng lượng

Phương pháp đẩy Dựa vào việc tách thành phần cần xác định ở dạng đơn chất rồi cân.

Phương pháp kết tủa Trong phương pháp này ta dùng phản ứng kết tủa để tách chất nghiên cứu ra khỏi dung dịch phân tích. Các kết tủa tách ra có thành phần hóa học nghiêm ngặt được rửa, sấy hoặc đem nung. Khi đó kết tủa thường được chuyển thành một chất mới có thành phần biết chính xác rồi đem cân trên cân phân tích.

Phương pháp điện phân

GVHD: ThS. Đào Thanh Khê

34

Trường: ĐH Công nghiệp Thực phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Người ta dùng điện phân để tách kim loại cần xác định trên catot bạch kim. Sau khi kết thúc điện phân, đem sấy điện cực rồi cân và suy ra lượng kim loại đã thoát trên điện cực. Phương pháp này thường dùng để xác định các kim loại trong môi trường đệm pH=7.

Phương pháp chưng cất Trong phương pháp này chất đem phân tích được chưng cất trực tiếp hay gián tiếp. Trong phương pháp chưng cất trực tiếp chất phân tích được chuyển sang dạng bay hơi rồi hấp thụ nó vào chất hấp thụ thích hợp. Khối lượng của chất hấp thụ tăng lên một lượng ứng với lượng chất đã hấp thụ vào. iii. Một số kĩ thuật của phương pháp phân tích trọng lượng

Lấy và hòa tan mẫu cân Độ lớn của lượng cân chất lấy để nghiên cứu ảnh hưởng đến độ chính xác của sự phân tích. Lượng cân của chất phân tích càng lớn, độ chính xác tương đối của kết quả phân tích càng cao. Để tính lượng cân, cần biết hàm lượng gần đúng của các cấu tử trong mẫu nghiên cứu của chất đem phân tích hoặc biết được công thức của nó.

Các kết tủa tinh thể có thể tích nhỏ, các kết tủa vô định hình có thể tích lớn vì vậy lượng cân của chất cần phải khác nhau. Kết tủa thu được không nên quá lớn vì vậy các khó khăn về thực nghiệm sẽ tăng lên. Đồng thời lượng kết tủa cần phải đủ để tiện thao tác và xử lý nó. Ngoài ra việc dùng những lượng cân quá nhỏ có thể là nguyên nhân của những sai số tương đối rất lớn khi cân. Trong phân tích trọng lượng, sai số cho phép khi cân không được vượt quá 0,1%. Hàm lượng phần trăm của cấu tử xác định trong mẫu càng nhỏ thì lượng cân phải càng lớn.

Lấy mẫu cân để phân tích Để lấy mẫu cân của chất rắn người ta thường dùng các kính đồng hồ, các ống nghiệm đặc biệt, các cốc cân, còn đối với chất lỏng ngươi ta dùng các ống nhỏ giọt, các bình nhỏ 1 - 2ml, các loại capuxin keo hoặc pipet cần có khóa mài nhẵn. Để lấy lượng cân của chất dễ bay hơi người ta dùng các ampun có thành mỏng.

- Sự chuyển lượng cân của chất lỏng Để lấy lượng cân của chất lỏng người ta thường dùng các loại pipet đặc biệt có khóa. Khi chuyển lượng cân lỏng ta mở khóa của pipet và cẩn thận rót chất lỏng vào trong cốc. Sau đó đem cân pipet và phần mẫu còn lại trong đó.

- Sự chuyển lượng cân của chất rắn Cẩn thận lấy cốc cân có chứa lượng cân ra khỏi đĩa cân và dốc ngược cân trên miệng cốc cân vào cốc cân cần theo dõi một cách cẩn thận để không làm mất dù chỉ một lượng mẫu cân rất nhỏ.

Hòa tan lượng cân Các chất không tan trong nước lạnh được hòa tan khi đun nóng trong cốc hoặc bình hóa học đặt trên nồi cách thủy hoặc cách khí. Cốc được đậy bằng kính đồng hồ, GVHD: ThS. Đào Thanh Khê

35

Trường: ĐH Công nghiệp Thực phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

nếu dùng bình thì đặt bình vào một phễu thủy tinh để ngưng hơi. Đôi khi người ta tiến hành hòa tan trong bát sứ.

Kĩ thuật kết tủa - Lượng dung môi: Với kết tủa tinh thể pha loãng đến 0,1N, còn nếu để từ dung dịch tách ra kết tủa vô định hình thì lượng cân được hòa tan trong thể tích nước tối thiểu để thu được dung dịch đặc.

- Lượng chất kết tủa: Để kết tủa các kết tủa tinh thể và vô định hình cần lấy lượng dung dịch chất kết tủa lớn hơn bằng 1,5 lần lượng đã tính toán. Để kết tủa các kết tủa tinh thể người ta dùng các dung dịch loãng chất kết tủa, còn với kết tủa vô định hình thì dùng dung dịch đặc chất kết tủa.

- Kết tủa: Thường được tiến hành trong cốc đã dùng để hòa tan mẫu. Các kết tủa tinh thể được kết tủa khi đun nóng trên nồi đun cách thủy hoặc cách không khí. Còn kết tủa các kết tủa vô định hình được kết tủa từ dung dịch nóng, đặc bằng dung dịch đặc chất kết tủa. Lọc và rửa kết tủa - Lọc: Trong phân tích định lượng thường dùng giấy lọc không tro. Để lọc đôi thì sử dụng bột giấy. Tùy thuộc vào kích thước hạt của kết tủa mà dùng các loại giấy lọc có mức độ xốp khác nhau. Khi rót chất lỏng trên phễu lọc người ta dùng đũa thủy tinh.

- Chọn nước rửa: Thường dùng nước cất có thêm lượng nhỏ các chất làm giảm độ tan của kết tủa và ngăn cản sự pepti hóa.

- Rửa kết tủa trên giấy lọc: Tia chất lỏng từ bình vào phễu để cho chất lỏng chảy từ trên xuống dưới và làm cho kết tủa lấp đầy đỉnh của nón hình phễu. Khi chất lỏng đầy khoảng nửa phễu thì ngừng rửa cho chất lỏng từ phễu chảy hết ra sau đó lại rửa tiếp tục cho đến khi hòa tan hoàn toàn hết tạp chất hòa tan.

Chuẩn bị dạng cân - Để thu được dang cân, kết tủa cần được sấy trong tủ sấy hoặc được nung đến khi có khối lượng không đổi.

- Chén được rửa cẩn thận, sấy khô và được nung trong điều kiện nung kết tủa.

- Bình hút ẩm được đậy lại bằng nắp thủy tinh có vòi hút và được chuyển vào phòng cân.

- Khi chén có được nhiệt độ của không khí phòng cân, dùng cặp lấy nó ra khỏi bình hút ẩm và cân trên cân phân tích với độ chính xác 0,002g. Việc nung chén sứ có kết tủa được tiến hành không ít hơn 2 lần nên hiệu số các kết quả 2 lần cân không vượt quá 0,002g. Nếu trường hợp ngược lại, việc nung chén sứ cần được lặp lại cho đến khi khối lượng chén sứ không đổi.

2.2. Các phương pháp mới trong trích ly tinh dầu 2.2.1. Vi sóng a. Đại cương GVHD: ThS. Đào Thanh Khê

36

Trường: ĐH Công nghiệp Thực phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Vi sóng (micro-onde, microwave) là sóng điện từ lan truyền với vận tốc ánh sáng. Sóng điện từ này được đặc trưng bởi: - Tần số f, tính bằng Hetz (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.

Hầu hết các lò vi sóng gia dụng đều sử dụng tần số 2450 MHz, ở tần số này l = 12,24 cm. b. Hiện tượng làm nóng Một số phân tử, thí dụ như nước, phân chia điện tích trong phân tử một cách bất đối xứng. Như vậy các phân tử này là những lưỡng cực có tính định hướng trong chiều của điện trường. Dưới tác động của điện trường một chiều, các phân tử lưỡng cực có khuynh hướng sắp xếp theo chiều điện trường này. Nếu điện trường là một điện trường xoay chiều, sự định hướng của các lưỡng cực sẽ thay đổi theo chiều xoay đó. Cơ sở của hiện tượng phát nhiệt do vi sóng là sự tương tác giữa điện trường và các phân tử phân cực bên trong vật chất. Trong điện trường xoay chiều có tần số rất cao (2,45x109 Hz), điện trường này sẽ gây ra một xáo động ma sát rất lớn giữa các phân tử, đó chính là nguồn gốc sự nóng lên của vật chất.

Với một cơ cấu có sự bất đối xứng cao, phân tử nước có độ phân cực rất lớn, do đó nước là một chất rất lý tưởng dễ đun nóng bằng vi sóng. Ngoài ra, các nhóm định chức phân cực như: -OH, -COOH, -NH2 … trong các hợp chất hữu cơ cũng là những nhóm chịu sự tác động mạnh của trường điện từ.

Do đó, những hợp chất càng phân cực càng rất mau nóng dưới sự chiếu xạ của vi sóng. Việc này có liên quan đến hằng số điện môi của hợp chất đó. Tóm lại, sự đun nóng bởi vi sóng rất chọn lọc, trực tiếp và nhanh chóng.

Hiện tượng làm nóng vật chất bởi vi sóng c. Tính chất Vi sóng có đặc tính là có thể đi xuyên qua được không khí, gốm sứ, thủy tinh, polimer và phản xạ trên bề mặt các kim loại. Độ xuyên thấu tỉ lệ nghịch với tần số, khi tần số tăng lên thì độ xuyên thấu của vi sóng giảm. Đối với một vật chất có độ ẩm 50% với tần số 2450 MHz có độ xuyên là 10 cm. Ngoài ra, vi sóng có thể lan truyền trong chân không, trong điều kiện áp suất cao …

Năng lượng của vi sóng rất yếu, không quá 10 - 6 eV, trong khi năng lượng của một nối cộng hóa trị là 5 eV, do đó bức xạ vi sóng không phải là một bức xạ ion hóa.

Có một số công trình đã khẳng định được tính vô hại của vi sóng đối với sinh vật. Chẳng hạn, khi nghiên cứu sự phát triển của enzim trong điều kiện vi sóng, người

GVHD: ThS. Đào Thanh Khê

37

Trường: ĐH Công nghiệp Thực phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ta nhận thấy rằng ảnh hưởng của vi sóng rất giống ảnh hưởng của các gia nhiệt thông thường.

Vi sóng cung cấp một kiểu đun nóng không dùng sự truyền nhiệt thông thường.

Với kiểu đun nóng bình thường, sức nóng đi từ bề mặt của vật chất lần vào bên trong, còn trong trường hợp sử dụng vi sóng, vi sóng xuyên thấu vật chất và làm nóng vật chất ngay từ bên trong. Vi sóng tăng hoạt những phân tử phân cực, đặc biệt là nước.

Nước bị đun nóng do hấp thu vi sóng bốc hơi tạo ra áp suất cao tại nơi bị tác dụng, đẩy nước đi từ tâm của vật đun ra đến bề mặt của nó. d. Ly trích dưới sự hỗ trợ của vi sóng Dưới tác dụng của vi sóng, nước trong các tế bào thực vật bị nóng lên, áp suất bên trong tăng đột ngột làm các mô chứa tinh dầu bị vỡ ra. Tinh dầu thoát ra bên ngoài, lôi cuốn theo hơi nước sang hệ thống ngưng tụ (phương pháp chưng cất hơi nước) hoặc hòa tan vào dung môi hữu cơ đang bao phủ bên ngoài nguyên liệu (phương pháp tẩm trích).

Lưu ý là mức độ chịu ảnh hưởng vi sóng của các loại mô tinh dầu không giống nhau do kiến tạo của các loại mô khác nhau, ngay khi nguyên liệu được làm nhỏ. Kết quả này được phản ánh qua thời gian ly trích.

Trong sự chưng cất hơi nước, việc ly trích tinh dầu có thể thực hiện trong điều kiện có thêm nước hay không thêm nước vào nguyên liệu (trường hợp nguyên liệu chứa nhiều nước, đây là đặc điểm của phương pháp chưng cất hơi nước dưới sự hỗ trợ của vi sóng). Ngoài ra, nước có thể thêm một lần hoặc thêm liên tục (trường hợp lượng nước thêm một lần không đủ lôi cuốn hết tinh dầu trong nguyên liệu) cho đến khi sự ly trích chấm dứt.

Ngoài việc nước bị tác dụng nhanh chóng, các cấu phần phân cực (hợp chất có chứa oxigen) hiện diện trong tinh dầu cũng bị ảnh hưởng bởi vi sóng. Ngược lại các cấu phần hidrocarbon ít chịu ảnh hưởng của vi sóng (do chúng có độ phân cực kém) nên sự ly trích chúng tựa như trong sự chưng cất hơi nước bình thường nhưng với vận tốc nhanh hơn rất nhiều vì nước được đun nóng nhanh bởi vi sóng.

Trong phòng thí nghiệm, chúng tôi đã nghiên cứu, sữa chữa và cải tiến lò vi sóng gia dụng để cho lò này có thể sử dụng trong cả việc ly trích tinh dầu bằng phương pháp chưng cất hơi nước, lẫn cho phương pháp tẩm trích ở áp suất thường. (hình vẽ xem phần phụ lục).

Năm 1998, Luque de Castro và cộng sự đã đưa ra kiểu lò vi sóng tiêu điểm hỗ trợ cho sự ly trích bằng Soxhlet (FMASE – Focused Microwave Assisted Soxhlet Extraction) theo hình vẽ trong phần phụ lục. Hệ thống này giúp cho thời gian ly trích hợp chất thiên nhiên sử dụng Soxhlet giảm xuống đáng kể và khả năng bảo vệ những hợp chất dễ bị phân hủy tăng lên.

2.2.2. Siêu âm GVHD: ThS. Đào Thanh Khê

38

Trường: ĐH Công nghiệp Thực phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

a. Nguyên tắc Siêu âm là âm thanh có tần số nằm ngoài ngưỡng nghe của con người (16 Hz – 18 kHz). Về mặt thực hành, siêu âm được chia làm hai vùng: - Vùng có tần số cao (5 – 10 MHz), ứng dụng trong y học để chuẩn đoán bệnh.

- Vùng có tần số thấp hơn (20 – 100 kHz), ứng dụng trong các ngành khác (kích hoạt phản ứng hóa học, hàn chất dẻo, tẩy rửa, cắt gọt, …) dựa trên khả năng cung cấp năng lượng của siêu âm.

Siêu âm cung cấp năng lượng thông qua hiện tượng tạo và vỡ “bọt” (khoảng cách liên phân tử). Trong môi trường chất lỏng, bọt có thể hình thành trong nửa chu kỳ đầu và vở trong nữa chu kỳ sau, giải phóng một năng lượng rất lớn. Năng lượng này có thể sử dụng tẩy rửa chất bẩn ngay trong những vị trí không thể tẩy rửa bằng phương pháp thông thường, khoan cắt những chi tiết tinh vi, hoạt hóa nhiều loại phản ứng hóa học, làm chảy và hòa tan lẫn vào nhau trong việc chế tạo những sản phẩm bằng nhựa nhiệt dẻo,… b. Hiện tượng tạo bọt và vỡ bọt Trong lĩnh vực hợp chất thiên nhiên, siêu âm chủ yếu sử dụng để hỗ trợ cho phương pháp tẩm trích giúp thu ngắn thời gian ly trích. Trong một số trường hợp, phương pháp siêu âm cho hiệu suất cao hơn phương pháp khuấy từ. Trong trường hợp tinh dầu vi sự ly trích bằng siêu âm được thực hiện ở nhiệt độ phòng nên sản phẩm luôn có mùi thơm tự nhiên.

Các thiết bị siêu âm hiện nay chủ yếu bao gồm hai dạng: - Bồn siêu âm (40 kHz).

- Thanh siêu âm (20 kHz).

Hiện nay trong phòng thí nghiệm chúng tôi chỉ sử dụng bồn siêu âm trong phương pháp tẩm trích.

Bồn siêu âm: Bồn thường làm bằng inox, bên dưới đáy bồn có gắn những bộ phận phát ra siêu âm. Một số bồn có trang bị thêm bộ phận gia nhiệt nhưng không cho phép tăng nhiệt độ lên cao. Bồn siêu âm có ưu điểm là năng lượng được phân bố đồng đều, thuận tiện thao tác, và dễ sử dụng nhưng lại có khuyết điểm là chỉ có một tần số cố định, đôi khi không kiểm soát được nhiệt độ (khi siêu âm trong một thời gian dài), không thực hiện được ở nhiệt độ thấp.

Hiện nay bồn siêu âm được chế tạo với nhiều kích thước lớn nhỏ khác nhau để phù hợp với vật chứa bên trong. Khi sử dụng bồn siêu âm, nhớ cho một ít chất hoạt động bề mặt vào lượng nước trong bồn để gia tăng khả năng siêu âm. Bình chứa nguyên liệu cần đổ ngập dung môi với mức dung môi nên thấp hơn hoặc ngang bằng lớp nước bên ngoài.

GVHD: ThS. Đào Thanh Khê

39

Trường: ĐH Công nghiệp Thực phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

2.3. Phương pháp chưng cất hơi nước Phương pháp này dựa trên sự thẩm thấu, hòa tan, khuếch tán và lôi cuốn theo hơi nước của những hợp chất hữu cơ trong tinh dầu chứa trong các mô khi tiếp xúc với hơi nước ở nhiệt độ cao. Sự khuếch tán sẽ dễ dàng khi tế bào chứa tinh dầu trương phồng do nguyên liệu tiếp xúc với hơi nước bão hòa trong một thời gian nhất định.

Trường hợp mô thực vật có chứa sáp, nhựa, acid béo chi phương dây dài thì khi chưng cất phải được thực hiện trong một thời gian dài vì những hợp chất này làm giảm áp suất hơi chung của hệ thống và làm cho sự khuếch tán trở nên khó khăn.

2.3.1. Lý thuyết chưng cất Chưng cất có thể được định nghĩa là: ”Sự tách rời các cấu phần của một hỗn hợp nhiều chất lỏng dựa trên sự khác biệt về áp suất hơi của chúng”. Trong trường hợp đơn giản, khi chưng cất một hỗn hợp gồm 2 chất lỏng không hòa tan vào nhau, áp suất hơi tổng cộng là tổng của hai áp suất hơi riêng phần. Do đó, nhiệt độ sôi của hỗn hợp sẽ tương ứng với áp suất hơi tổng cộng xác định, không tùy thuộc vào thành phần bách phân của hỗn hợp, miễn là lúc đó hai pha lỏng vẫn còn tồn tại. Nếu vẽ đường cong áp suất hơi của từng chất theo nhiệt độ, rồi vẽ đường cong áp suất hơi tổng cộng, thì ứng với một áp suất, ta dễ dàng suy ra nhiệt độ sôi tương ứng của hỗn hợp và nhận thấy là nhiệt độ sôi của hỗn hợp luôn luôn thấp hơn nhiệt độ sôi của từng hợp chất.

Thí dụ, ở áp suất 760 mmHg nước sôi ở 100oC và benzen sôi ở 80oC và chúng là hai chất lỏng không tan vào nhau. Thực hành cho thấy, nếu đun hỗn hợp này dưới áp suất 760 mmHg nó sẽ sôi ở 69oC cho đến khi nào còn hỗn hợp hai pha lỏng với bất kì tỉ lệ nào. Giản đồ nhiệt độ sôi theo áp suất cho thấy, tại 69oC, áp suất hơi của nước là 225 mmHg và benzen là 535 mmHg. Chính vì đặc tính làm giảm nhiệt độ sôi này mà từ lâu phương pháp chưng cất hơi nước là phương pháp đầu tiên dùng để tách tinh dầu ra khỏi nguyên liệu thực vật.

2.3.2. Chưng cất lôi cuốn hơi nước trực tiếp Nguyên liệu và nước dược cho vào cùng một thiết bò , đun sôi , hơi nước bay ra sẽ lôi cuốn theo hơi tinh dầu, sau dó làm lạnh ngưng tụ hơi , ta sẽ thu dược tinh dầu sau khi phân ly tách nước ra.Thiết bò sữ dụng tương đối dơn giãn, rẻ tiền, phù hợp với sãn xuất nhỏ ở đòa phương , nhất là ỡ những nơi mới bắt đầu khai thác tinh dầu, bước đầu chưa có điều kiệnđầu tư vào sản xuất.

Phương pháp này có những nhược điểm sau: - Chất lượng ting dầu sản phẩm không cao.

- Nguyên liệu dễ bò cháy , khét , do bò thiếu nước, bò dính vào thành thiết - bò.

- Khó điều chỉnh các thông số kỹ thuật (nhiệt độ , áp suất) , thời gian - chưng cất kéo dài.

Tiêu tốn nhiều năng lượng.

GVHD: ThS. Đào Thanh Khê

40

Trường: ĐH Công nghiệp Thực phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

2.3.3. Chưng cất cách thủy Trong phương pháp chưng cất cách thủy, nhuyên liệu và nước dược cho chung vào một thiết bò nhưng nguyên liệu không cho tiếp xúc trực tiếp với nước, mà được ngăn cách bằng một lớp vỉ. Hơi nước từ phần dưới đi qua lớp vỉ , sau đó di vào lớp nguyên liệu và kéo theo hơi tinh dầu đi ra thiết bò làm lạnh. Ưu điểm của phương pháp nàylà nguyên liệu bớt cháy khét do không tiếp xúc trực tiếp với đáy nồi đốt. Tuy nhiên phẩm chất của tinh dầu và việc điều khiển các thông số kỹ thuật chưa dược cải thiện đang kể.ngoài ra phương pháp này đòi hỏi nhiều công lao động.

2.3.4. Chưng cất lôi cuốn hơi nước trực tiếp Phương pháp chưng cất gián tiếp sử dụng nồi bốc hơi riêng hoặc sử dụng chung hệ thống hơi nướctừ một lò hơi chung cho các thiết bò khác. Do bộ phận chưng cất không bò gia nhiệt trực tiếpnên phương pháp này khắc phụcdược tình trạng nguyên liệu bò khê, khét, màu sắc và phẩm chất của tinh dầu thu dược tốt hơn.

Do hơi nước cấp từ bên ngoài nên dể dàng khống chế và điều chỉnh các yếu tố như lưu lượng, áp suất cho phù hợp với từng nguyên liệu, giúp nâng cao hiệu suất cũng như chất lượng tinh dầu thu được. Để thu được tinh dầu với hiệu suất cao hơn, người ta cho hồi lưu lượng nước nhưng tụ do còn một lượng khá lớn tinh dầu tan trong nước chưa tách ra được. Sau đó tinh dầu được đem ra chưng cất phân đoạn ở áp suất thấp để nâng cao hàm lượng các cấu tử cần thiết.

2.3.5. Ưu nhược điểm của các phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước Ưu điểm Quy trình tiến hành đơn giản hơn so với các phương pháp tách tinh dầu khác.

Thiết bò gọn nhẹ , dễ chế tạo.

Có thể nâng cao hàm lượng hoặc tách riêng từng cấu tử trong hổn hợp hơi.

Không sử dụng nhiều vật liệu phụ như phương pháp trích ly hoặc hấp thụ.

Thời gian chưng cất tương đối nhanh. Với các thiết bò chưng gián đoạn chỉ cần 5-10 giờ/ 1 mẻ , với các thiết bò chỉ cần 30 phút - 1 giờ/ 1 đơn vò nguyên liệu.

Có thể tiến hành sử dụng đối với các cấu tử có nhiệt độ sôi trên 100oC. Quy trình kỹ thuật tương đối đơn giản.

Thiết bị gọn, dễ chế tạo.

Không đòi hỏi vật liệu phụ như các phương pháp tẩm trích, hấp thụ.

Thời gian tương đối nhanh.

Nhược điểm Không có lợi đối với những nguyên liệu có hàm lượng tinh dầu thấp.

Chất lượng tinh dầu có thể bị ảnh hưởng nếu trong tinh dầu có những cấu phần dễ bị phân hủy.

GVHD: ThS. Đào Thanh Khê

41

Trường: ĐH Công nghiệp Thực phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Không lấy được các loại nhựa và sáp có trong nguyên liệu (đó là những chất định hương thiên nhiên rất có giá trị).

Trong nước chưng luôn luôn có một lượng tinh dầu tương đối lớn.

Nhưng tinh dầu có nhiệt độ sôi cao thường cho hiệu suất rất kém.

2.3.6. Những ảnh hưởng chính trong sự chưng cất hơi nước a) Sự khuếch tán Ngay khi nguyên liệu được làm vỡ vụn thì chỉ có một số mô chứa tinh dầu bị vỡ và cho tinh dầu thoát tự do ra ngoài theo hơi nước lôi cuốn đi. Phần lớn tinh dầu còn lại trong các mô thực vật sẽ tiến dần ra ngoài bề mặt nguyên liệu bằng sự hòa tan và thẩm thấu. Von Rechenberg đã mô tả quá trình chưng cất hơi nước như sau: “Ở nhiệt độ nước sôi, một phần tinh dầu hòa tan vào trong nước có sẵn trong tế bào thực vật.

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

Như vậy, sự hiện diện của nước rất cần thiết, cho nên trong trường hợp chưng cất sử dụng hơi nước quá nhiệt, chú ý tránh đừng để nguyên liệu bị khô. Nhưng nếu lượng nước sử dụng thừa quá thì cũng không có lợi, nhất là trong trường hợp tinh dầu có chứa những cấu phần tan dễ trong nước.

Ngoài ra, vì nguyên liệu được làm vỡ vụn ra càng nhiều càng tốt, cần làm cho lớp nguyên liệu có một độ xốp nhất định để hơi nước có thể đi xuyên ngang lớp này đồng đều và dễ dàng.

Vì các cấu phần trong tinh dầu được chưng cất hơi nước theo nguyên tắc nói trên cho nên thông thường những hợp chất nào dễ hòa tan trong nước sẽ được lôi cuốn trước. Thí dụ, khi chưng cất hơi nước hạt caraway nghiền nhỏ và không nghiền, đối với hạt không nghiền thì carvon (nhiệt độ sôi cao nhưng tan nhiều trong nước) sẽ ra trước, còn limonen (nhiệt độ sôi thấp, nhưng ít tan trong nước) sẽ ra sau. Nhưng với hạt caraway nghiền nhỏ thì kết quả chưng cất ngược lại. b) Sự thủy giải Những cấu phần ester trong tinh dầu thường dễ bị thủy giải cho ra acid và alcol khi đun nóng trong một thời gian dài với nước. Do đó, để hạn chế hiện tượng này, sự chưng cất hơi nước phải được thực hiện trong một thời gian càng ngắn càng tốt. c) Nhiệt độ Nhiệt độ cao làm phân hủy tinh dầu. Do đó, khi cần thiết phải dùng hơi nước quá nhiệt (trên 100oC) nên thực hiện việc này trong giai đoạn cuối cùng của sự chưng cất, sau khi các cấu phần dễ bay hơi đã lôi cuốn đi hết. Thực ra, hầu hết các tinh dầu đều kém bền dưới tác dụng của nhiệt nên vấn đề là làm sao cho thời gian chịu nhiệt độ cao của tinh dầu càng ngắn càng tốt.

GVHD: ThS. Đào Thanh Khê

42

Trường: ĐH Công nghiệp Thực phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Tóm lại, dù ba ảnh hưởng trên được xem xét độc lập nhưng thực tế thì chúng có liên quan với nhau và quy về ảnh hưởng của nhiệt độ. Khi tăng nhiệt độ, sự khuếch tán thẩm thấu sẽ tăng, sự hòa tan tinh dầu trong nước sẽ tăng nhưng sự phân hủy cũng tăng theo.

Trong công nghiệp, dựa trên thực hành, người ta chia các phương pháp chưng cất hơi nước ra thành ba loại chính: - Chưng cất bằng nước.

- Chưng cất bằng nước và hơi nước.

- Chưng cất bằng hơi nước.

- Quy trình kỹ thuật tương đối đơn giản.

- Thiết bị gọn, dễ chế tạo.

- Không đòi hỏi vật liệu phụ như các phương pháp tẩm trích, hấp thụ.

- Thời gian tương đối nhanh.

2.3.7. Thu hồi thêm tinh dầu từ nước chưng Thường tinh dầu trong nước chưng nằm dưới hai dạng phân tán và hòa tan. Dạng phân tán thì có thể dùng phương pháp lắng hay ly tâm, còn dạng hòa tan thì phải chưng cất lại. Nếu trọng lượng riêng của tinh dầu và nước quá gần nhau thì có thể thêm NaCl để gia tăng tỉ trọng của nước làm tinh dầu tách ra dễ dàng.

Trong phòng thí nghiệm, để chưng cất hơi nước tinh dầu, người ta thường dùng bộ dụng cụ thủy tinh Clevenger (hình vẽ phần phụ lục) với hai loại ống hứng tinh dầu, tùy theo tinh dầu nặng hay nhẹ: 2.3.8. Định lượng tinh dầu Về nguyên tắc, sựu xác định hàm lượng tinh dầu trong một nguyên liệu là dựa vào chưng cất lôi cuốn hơi nước tinh dầu rồi đọc thể tích tinh dầu hứng được hoặc cân lượng tinh dầu thu hái được theo hàm lượng tinh dầu trong 100 gram nguyên liệu.

Dùng dụng cụ đơn giản và rẻ tiền, đó là: - Bình cầu có cắm ống sinh hàn hồi lưu - Bình hứng tách tinh dầu gồm hai nhánh: một nhánh chai ngấn từng 1/10, một nhánh nhỏ có đầu cong xuống.

Trên đầu nhánh to có loe thành phễu với đường kính 1,5 - 2 cm nghĩa là hơi rộng hơn đầu dưới của ống sinh hàn, chiều cao nhánh to 8cm, đường kính là 0,5cm. Nhánh nhỏ cao 6cm với đường kính 1,5 - 2mm. Bình hứng được cắm vào nút cao su của ống sinh hàn hồi lưu bằng hai chiếc đinh ghim và có thể di chuyển tự do trong cổ bình cầu nhưng không chạm vào bình cầu. Đầu dưới của ống sinh hàn phải đúng ào miệng của bình hứng, đầu dưới bình phải hứng cách mặt nước 2 - 3cm. Để tiến hành xác định lượng tinh dầu cần từ 200 - 500g nguyên liệu tươi, đã được cắt nhỏ cho vào bình cầu và một lượng nước khoảng 300ml. Đun sôi nước thì tinh dầu bố lên ngưng tụ trong ống sinh hàn và rơi xuống bình hứng. Đun nhẹ và giữ GVHD: ThS. Đào Thanh Khê

43

Trường: ĐH Công nghiệp Thực phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

sôi nhẹ trong khoảng 1 - 3h tùy theo từng loại nguyên liệu. Đến khi đun thêm 15’ nữa mà không thấy tinh dầu tăng thêm thì ngững đun. Để nguội đọc thể tích tinh dầu và tính tỷ lệ %: x% =

ࢇ.૚૙૙ ࢈

Trong đó: a là thể tích bình đọc được (ml) b là khối lượng nguyên liệu (g) Tinh dầu sau khi chưng cất được bảo quản ở nhiệt độ 50C.

GVHD: ThS. Đào Thanh Khê

44

Trường: ĐH Công nghiệp Thực phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM 3.1. Nguyên liệu 3.1.1. Chọn nguyên liệu - Chọn củ nghệ già, chọn những củ tốt khỏe, tươi, không bị úng, thối.

- Chọn nghệ có màu vàng đỏ đậm suốt từ bên trong ra bên ngoài.

Hình 3. 1. Nguyên liệu ban đầu.

3.1.2. Làm sạch Nguyên liệu khi đem về có lẫn nhiều tạp chất chủ yếu là các tạp chất rắn (đất, đá…) và tạp chất hữu cơ (lá cây mục, xơ…) vì vậy bước đầu tiên ta phải làm sạch cơ học. Đầu tiên cho củ nghệ đã chọn vào chậu, đổ nước vào và ngâm khoảng 10 phút, sau đó vớt củ nghệ ra và rửa từng củ trong vòi nước đang chảy, để trong rổ cho củ nghệ ráo nước.

Hình 3. 2. Nguyên liệu làm sạch.

3.1.3. Thái mỏng - Gọt bỏ lớp vỏ ngoài của củ nghệ. Sau đó, dùng dao thái, thái nghệ thành lát mỏng có độ dày khoảng 0.5mm, sau đó thái thành sợi.

GVHD: ThS. Đào Thanh Khê

45

Trường: ĐH Công nghiệp Thực phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

- Mục đích của việc thái mỏng: độ dày của từng lát nghệ có ảnh hưởng đến tốc độ chưng cất, hiệu quả cũng như chất lượng sản phẩm sau này. Lát nghệ càng mỏng và sợi nhỏ thì tinh dầu dễ dàng thu được hơn.

Hình 3. 3. Nguyên liệ thái mỏng,

3.2. Dụng cụ, hóa chất 3.2.1. Dụng cụ - Bộ chưng cất tinh dầu: STT Tên dụng cụ 1 Ống sinh hàn bầu 2 Bình cầu 3 Nhánh chiết - Bếp cầu - Giá đỡ - Bơm nước - Cân điện tử - Nhiệt kế chịu nhiệt - Dụng cụ phòng thí nghiệm thông thường: Cốc thủy tinh, eclen, đũa thủy tinh,..

- Xô đựng nước 3.2.2. Hóa chất - Nước cất 1 lần - Cồn 900 3.3. Kết quả Mẫu thứ nhất (127g):

Kể từ lúc bắt đầu chảy: Sau 20 phút thu được 0.16 ml tinh dầu.

Sau 35 phút thu được 0,28 ml tinh dầu.

GVHD: ThS. Đào Thanh Khê

46

Trường: ĐH Công nghiệp Thực phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Sau 50 phút thu được 0.4 ml tinh dầu Sau 150 phút thu được 1,200 ml tinh dầu Tốc độ chưng cất là 8 giọt (nước và tinh dầu)/phút.

Mẫu thứ hai (250g) Kể từ lúc bắt đầu chảy: Sau 20 phút thu được 0,24 ml tinh dầu.

Sau 35 phút thu được 0, 42 ml tinh dầu.

Sau 50 phút thu được 0.6 ml tinh dầu Sau 168 phút thu được 2.02 ml tinh dầu Tốc độ chưng cất là 12 giọt (nước và tinh dầu)/phút.

Mẫu thứ 3 (160g) Kể từ lúc bắt đầu chảy: Sau 20 phút thu được 0,2 ml tinh dầu.

Sau 35 phút thu được 0,35 ml tinh dầu.

Sau 50 phút thu được 0.5 ml tinh dầu Sau 155 phút thu được 1.55 ml tinh dầu Tốc độ chưng cất là 10 giọt (nước và tinh dầu)/phút.

3.3.1. Đồ thị chưng cất tinh dầu củ nghệ

Thí nghiệm 1

V(ml) 1.4 1.2

1.2

1 0.8 0.6 0.4

0.4 0.28

0.2

0.16

0 20

35

50

150 t(phút

Hình 3. 4. Mẫu 1.

GVHD: ThS. Đào Thanh Khê

47

Trường: ĐH Công nghiệp Thực phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP V(ml)

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thí nghiệm 2

2.5

2.02

2

1.5

1 0.6

0.5

0.42 0.24

0 20

35

168 t(phút)

50

Hình 3. 5. Mẫu 2.

Thí nghiệm 3

V(ml) 1.8 1.6

1.55

1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.5 0.4

0.35

0.2

0.2

0 20

35

50

155 t(phút)

Hình 3. 6. Mẫu 3.

3.3.2. Định lượng tinh dầu Để tính tỉ lệ % của tinh dầu trong thân rễ nghệ vàng ta có thể dựa vào công thức: x% =

ࢇ.૚૙૙ ࢈

Trong đó: a là thể tích tinh dầu đọc được (ml) b là khối lượng nguyên liệu (g) Qua thực nghiệm ta thu được kết quả tính theo tỉ lệ % của tinh dầu củ nghệ vàng như sau: GVHD: ThS. Đào Thanh Khê

48

Trường: ĐH Công nghiệp Thực phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Bảng 3. 1. Hàm lượng tinh dầu

Mẫu số

Lượng nguyên liệu

V(ml) tinh dầu

Hàm lượng (%)

1 2 3

127 250 160

1.2 2.02 1.55

0.944 0.808 0.967

3.3.3. Đánh giá a) Đánh giá cảm quan Tinh dầu nghệ Bình Dương tách được có màu vàng nhạt, trong, có mùi thơm hăng cay đặc trưng.

Theo phân tích hàm lượng và thành phần tinh dầu thu được bằng phương pháp GC-MS,HPLC và LC-MS (theo PGS.TS Trần Văn Sung, trường ĐH Bách Khoa, tp HMC).

Bảng 3. 2. Đánh giá

Chỉ tiêu Tỷ trọng (300C) Chỉ số khúc xạ (300C) Góc quay cực Chỉ số acid Chỉ số xà phòng hóa Chỉ số ester Chỉ số acetyl Đ Ethanol ộ tan 90% Ethanol 80%

GVHD: ThS. Đào Thanh Khê

Tinh dầu nghệ 0.939 1.5095 -120 0.65 32.43 31.78 24.02 1:1:2 (ml tinh dầu/ml ethanol) 1:26 (ml tinh dầu/ ml ethanol)

49

Trường: ĐH Công nghiệp Thực phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG 4. XÂY DỰNG QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 4.1. Sơ đồ quy trình công nghệ Nguyên liệu (Củ nghệ)

Lấy mẫu

Xử lý sơ bộ

Bảo quản, lưu trữ

Cân Cắt, thái mỏng Nguyên liệu hoàn chỉnh Chưng cất lôi cuốn hơi nước (lần 1) Tinh dầu, hỗn hợp (nước+tinh dầu)

Chưng cất lôi cuốn hơi nước (lần 2)

Chiết dung dịch

Tinh dầu

Bảo quản Hình 4. 1. Sơ đồ quy trình công nghệ.

4.2. Thuyết minh quy trình Quy trình tách chiết tinh dầu nghệ bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước gồm 3 giai đoạn: 4.2.1. Giai đoạn 1 GVHD: ThS. Đào Thanh Khê

50

Trường: ĐH Công nghiệp Thực phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

a) Lấy mẫu và xử lý củ nghệ:

Lấy mẫu: Nghệ được đặt mua ở Bình Dương. Lựa chọn kĩ càng những củ nghệ tươi, già, màu nghệ vàng đỏ thẫm, còn chứa nhiều nước. Các mẫu được thu mua ở hai thời điểm khác nhau: - Mẫu thứ nhất: thu mua chiều ngày 06/05/2015. Khối lượng củ :1kg - Mẫu thứ 2,3: thu mua chiều ngày 8/05/2015. Khối lượng củ: 2kg

Cách bảo quản và chưng cất Cách bảo quản: củ nghệ vàng sau khi thu mua được rửa sạch đất. Đối với mẫu cần bảo quản để chưng cất những ngày sau thì cần vùi vào đất ẩm để đảm bảo độ chính xác của tinh dầu trong củ.

Ngày chưng cất: mẫu thử thí nghiệm và mẫu đầu tiên được chưng cất ngay, các mẫu còn lại để qua ngày mới chưng cất. b) Xử lý củ nghệ Nghệ sau khi thu mua được rủa sạch đất và các thành phần bám bẩn bên ngoài vỏ nghệ. Sau đó, gọt sạch lớp vỏ ngoài nhằm tránh các tạp chất bẩn làm giảm hiệu suất chưng cất. Củ nghệ sau khi được làm sạch sơ bộ thì tiến hành đem cân để lấy số liệu khối lượng. Khối lượng củ nghệ sử dụng hạn chế dưới 300gram, do sử dụng bình cầu dung tích nhỏ.

Củ nghệ được thái nhỏ, mỏng thành dạng sợi trước khi cho vào bình cầu. Đồng thời chuẩn bị nước cất một lần để tiến hành thí nghiệm. Cụ thể như sau: Bảng 4. 1. Lượng nước sử dụng

Thí nghiệm 1 2 3

Lượng nước (ml) 350 500 400

Hình 4. 2. Bình cầu chứa nguyên liệu.

GVHD: ThS. Đào Thanh Khê

51

Trường: ĐH Công nghiệp Thực phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

4.2.2. Giai đoạn 2: Quá trình chưng cất lôi cuốn hơi nước Nghệ sau khi được xử lý và thái mỏng được cho vào bình cầu cùng với lượng nước nêu trên. Trên cổ bình cầu có gắn dụng cụ tách chiết hai nhánh. Nhánh lớn gắn liền với cổ bình cầu để thu lượng hơi nước và tinh dầu. Đầu còn lại của nhánh gắn ống sinh hàn ruột bầu. Ống sinh hàn ruột bầu có hai đường nước ra vào. Đầu dưới của đường nước vào gắn với bơm nước. Đầu tuần hoàn còn lại của ống sinh hàn là đầu ra nước. Lượng nước sử dụng được tuần hoàn trong một xô nước lớn nhằm tiết kiệm nước.

Hình 4. 3. Chưng cất lôi cuốn hơi nước.

Bắt đầu cho dòng nước tuần hoàn trong ống sinh hàn trước khi bật bếp điện cầu.

Dùng bếp cầu đun khoảng 20 phút, tinh dầu bắt đầu bay hơi cuốn lên theo hơi nước, qua ống sinh hàn được làm lạnh bằng nước lạnh. Hơi nước và tinh dầu được ngưng tụ lại từng giọt chảy vào nhánh chiết của dụng cụ chiết hai nhánh. Nấu tiếp khoảng 1,5h đến 2h (theo từng mẫu) thì lượng tinh dầu trong bình cầu xem như đã hết. Ngừng đun, để nguội.

Lượng dung dịch gồm nước và tinh dầu được trộn lẫn vào nhau sẽ được đem đi chưng cất lôi cuốn hơi nước lại để thu được tinh dầu bị lẫn trong nước.

Sau khi chưng cất xong thì ta tiến hành xem thể tích tinh dầu của tổng hai lần chưng cất thu được.

GVHD: ThS. Đào Thanh Khê

52

Trường: ĐH Công nghiệp Thực phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 4. 4. Tinh dầu thu được ở nhánh chiết.

4.2.3. Giai đoạn 3: Chiết và bảo quản tinh dầu Sau khi thu được tinh dầu có lẫn nước,do tỉ trọng của tinh dầu nhẹ hơn nước, nổi lên trên nên thể tích phân thành hai lớp: lớp trên là tinh dầu, lớp dưới là nước. Tiến hành tách tinh dầu ra khỏi nước bằng dụng cụ tách chiết hai nhánh đã sử dụng trong quá trình trên. Tinh dầu thu được cho vào lọ sắc ký tiêu chuẩn và để trong tử lạnh giữ nhiệt độ dưới 50C. Các mẫu tinh dầu thu được:

Hình 4. 5. Mẫu tinh dầu thu được ngày 1 và 2.

GVHD: ThS. Đào Thanh Khê

53

Trường: ĐH Công nghiệp Thực phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 4. 6. Mẫu tinh dầu thu được ngày 3.

GVHD: ThS. Đào Thanh Khê

54

Trường: ĐH Công nghiệp Thực phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN 5.1. Kết luận - Bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước chúng tôi đã tách chiết được tinh dầu từ cây nghệ vàng được trồng ở Bình Dương. Đây là phuonga pháp chưng cất đơn giản, không sử dụng dung môi hóa học.

- Lượng tinh dầu thu được nằm trong khoảng 0,8-1,2% - Thời gian chiết 1,5h – 2,5h - Đã chưng cất được tinh dầu củ nghệ vàng ở Bình Dương ở những thời điểm khác nhau.

- Đã nghiên cứu và tìm được thành phần hóa học của tinh dầu củ nghệ vàng: - Thành phần chính tinh dầu nghệ vàng gồm: - Beta-tumerone, Ar-tumeronea, alpha-phellandrene, octho-Cymene, Cineole.

- Về thể tích tinh dầu có sự chênh lệch giữa các thí nghiệm do sử dụng nghệ tươi và nghệ ít tươi.

Tinh dầu củ nghệ vàng có mùi thơm có khả năng chữa bệnh có thể phát triển nhằm mục đích lấy tinh dầu bào chế thuốc.

5.2. Kiến nghị

Tách chiết tinh dầu từ củ nghệ vàng thì lượng curcumin và lượng nước chưa được tách hết nên cần phải tìm ra phương pháp loại nước và các thành phần không mong muốn tuyệt đối ra khỏi tinh dầu.

Tiếp tục nghiên cứu tách chiết tinh dầu bằng phương pháp có sử dụng dung môi khác để thu hiệu suất cao hơn.

Tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về tinh chế, thử nghiệm các hoạt tính sinh học để ứng dụng rộng rãi làm hoạt chất trong công nghệ hóa dược.

Trên cơ sở lý thuyết trên, chứng tôi đề nghị thiết kế đưa ra phương pháp tách chiết triển khai quy mô pilot và công nghiệp.

Tiến hành triển khai thí nghiệm với các giống nghệ ở các vùng địa bàn khác để so sánh lượng tinh dầu thu được.

GVHD: ThS. Đào Thanh Khê

55

Trường: ĐH Công nghiệp Thực phẩm TP. HCM Khoa: Công nghệ hóa học TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Đỗ Tất Lợi “Những cây thuốc và vị thuốc Việt Nam” NXB Y học 2006 “Tinh dầu Việt Nam” NXB Y học năm 1985 2.

Lê Thị Anh Đào( chủ biên)- Đặng Văn Liếu “Thực hành hóa hữu cơ” NXB ĐHSP 2005 3.

Nguyễn Như Quỳnh “Phân tích và định lượng thành phần hóa học của cây tinh dầu cây cúc tần ở Thanh Hóa-Khóa luận tốt nghiệp 2009”.

4.

Nguyễn Tinh Dung “Các phương pháp phân tích lý hóa” NXB Giáo dục 1991 5.

Hoàng Duy Tân “Bệnh thường gặp, thuốc dễ tìm” NXB Đồng Nai 2001

GVHD: ThS. Đào Thanh Khê

xiii