Nghiên cứu quá trình chưng cất phân đoạn chân không tinh dầu sả chanh

Trong tinh dầu sả chanh, hàm lượng citral trong tinh dầu thay đồi theo mùa, vùng thổ nhưỡng, thời gian thu hoạch...Theo quy định cùa tiêu chuẩn TCVN 11425:2016 ISO 3217:1974 về tinh dầu

JJ II

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYÊN TÁT THÀNH

KHOA KỸ THUẬT THựC PHẢM VÀ MÔI TRƯỜNG

NGUYEN TAT THANH

KHOÁ LUẬN TÓT NGHIỆP

Nguyễn Huỳnh Thanh Thư

Tp.HCM, tháng 10 năm 2020

*

TÓM TẮT

Tinh dâu sả chanh (Cymbopogon citratus) với thành phản chính là Citral là sán phàm

có giá trị thương mại cao và nhiêu ứng dụng khác nhau trong dược phàm, hương liệu, mỹ phẩm, thực phàm Chất lượng của tinh dầu sá thường được đảnh giả bằng lượng citral của nó Citral càng cao thì tinh dầu càng tinh khiết Công việc này nham đánh giá khá năng kỹ thuật cùa phương pháp chưng cất phân đoạn chân không đê tách và nâng cao một số hợp chất chỉnh cùa tinh dầu sá chanh Quá trình chưng cất phân đoạn cùa tinh dầu sá chanh đã tạo ra thành công sáu phần, tức là, Phần I (Fl), Phần 2 (F2), Phần 3 (F3), Phần 4 (F4), Phần 5 (F5) và cặn (Đ) Các phân đoạn được phản tích thành phần hóa học và hoạt động chồng oxy hỏa cùa chủng Sắc ký khí-khối phổ cho thấy sự khác biệt về thành phần giữa các phân đoạn và tinh dầu thô Phần khối lượng cùa hợp chất chính cùa tinh dầu, Citral, đã tăng từ 0,78 trong dầu thô lên 0,941 và 0,95 tirơng ứng ở F4 và F5, trong các điều kiện hoạt động cùa cột (chiều cao 400mm, 710mm Hg và công suất bếp cùa 165w) Mặt khác, nồng độ myrcene cao nhất được tìm thấy ờ F1 và F2 Thừ nghiệm hoạt tính chống oxy hóa được thực hiện bảng phương pháp 2,2-diphenyl- l-picrylhydrazyl (DPPH) cho thấy F4 và F5 có hoạt tính cao nhất trong hầu het các trường hợp Những kết quá này cho thấy chưng cất phân đoạn chân không có thể là một quy trình hiệu quả đe nâng cấp tinh dầu sá.

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

DANH MỤC CHŨ VIẾT TẮT iii

DANH MỤC HÌNH iv

DANH MỤC BẢNG V Mở ĐẦU 1

Chương 1 TÓNG QUAN 4

1.1 Tổng quan tinh dầu 4

1.2 Tổng quan về tinh dầu sả chanh 5

1.2.1 Đặc điểm sinh thái 5

1.2.2 Thành phần hóa học 6

1.2.3 Hoạt tính sinh học và ứng dụng cùa tinh dầu sả chanh 8

1.3 Các phương pháp phân tách và tinh che để nâng cao hoạt chất chính trong tinh dầu 9

1.4 Phương pháp chưng cất phân đoạn chân không ứng dụng trong phân tách và tinh chế tinh dầu: 10

CHƯƠNG 2 NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN cúu 13

2.1 Nguyên liệu 13

2.2 Dụng cụ — thiết bị - hóa chất 13

2.2.1 Dụng cụ 13

2.2.2 Thiết bị 14

2.2.3 Hóa chất 14

2.3 Thời gian và địa điểtn nghiên cứu 14

2.3.1 Thời gian nghiên cứu 14

2.3.2 Địa điểm nghiên cứu 14

2.4 Phương pháp nghiên cứu 14

2.4.1 Quy trình nghiên cứu 14

2.4.2 Sơ đo nghiên cứu 17

2.4.3 Bố trí thí nghiệm 17

2.5 Phương pháp phân tích 18

2.5.1 Phương pháp định tính 18

2.5.2 Phân tích định lượng 18

2.6 Phương pháp xử lý so liệu 19

2.6.1 Phương pháp phân tích sắc kí khí ghép khối pho (GC-MS) 19

2.6.2 Phân tích khả năng kháng oxy hóa 19

CHƯƠNG 3 KÉT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 20

3.1 Thành phần cua tinh dầu sả chanh thô [Majewska, 2019/ 20

3.2 Anh hưởng của áp suất lên nhiệt độ sôi của một so hợp chất chính 25

3.3 Khảo sát ảnh hưởng của chiều cao cột lên hàm lượng Citral 26

3.4 Khảo sát ảnh hưởng của áp suất chân không lên hàm lượng Citral của các phân đoạn 29

3.5 Kháo sát công suất 35

3.6 Thông so toi ưu 36

3.7 Khả năng kháng oxy hóa 36

Chương 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 37

4.1 Kết luận 37

4.2 Kiến nghị 3 7 Tài liệu kham thăo 38

DANH MỤC CHỮ VIÉT TẮT

DPPH: 2,2 -diphenyl- l-picrylhyrazyl

GC-MS: Sắc ký khí- khối phổ

ISO: Tổ chức tiêu chuẩn hóa quốc tế

TCVN: Tiêu chuẩn Việt nam

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Sả chanh (Cymbopogon citratus) 6

Hình 1.2 Thành phần chính của tinh dầu sả chanh từ các khu vực khác nhau trên thế giói .7

Hình 1 3 Đồng phân ciia Citral 8

Hình 2.1 Tinh dầu sả chanh thô 13

Hình 2 2 Quy trình chưng cất phân đoạn tinh dầu sả chanh 15

Hình 2 3 Quy trình đo kháng oxy hóa 16

Hình 3.1 Đồ thị nhiệt độ / áp suất của các thành phần chính của tinh dầu sả chanh (mô phong bằng Aspen Plus VI1) 26

Hình 3 2 Ảnh hưởng chiều cao cột lên hàm lưọng Citral 28

Hình 3 3 Ảnh hưởng chiều cao cột đối vói độ thu hồi 29

Hình 3 4 Hàm lượng và độ thu hồi của Citral vói áp suất 680mmHg 30

Hình 3 5 Hàm lượng và độ thu hồi của Citral vói áp suất 710mmHg 31

Hình 3 6: Hàm lượng của Citral tổng ở các áp suất chân trong khác nhau 33

Hình 3 7 Độ thu hồi của Citral tổng ở các áp suất chân trong khác nhau 33

Hình 3 8: Hàm lượng của 3 hoạt chất của các phân đoạn vói các áp suất khác nhau 34

Hình 3 9 Hàm lượng 35

Hình 3.10 Độ thu hồi của citral ở các phân đoạn vói các công suất nhiệt 36

Hình 3.11 Khả năng kháng oxy hóa 36

Hình 3.12 Khả năng làm mất màu DPPH 36

DANH MỤC BANG

Bảng 1 1 Tinh dầu có nguồn gốc từ các bộ phận của cây 4

Bảng 2.1 Sơ đồ bố trí 17

Bảng 2 2 Bố trí các thí nghiệm 18

Bảng 3.1 Thành phần tinh đầu sả chanh và các vùng trên quốc gia 20

Bảng 3 2 Ảnh hưởng của chiều cao cột 26

Bảng 3.3 Ảnh hưởng của chiều cao cột vói hàm lượng của 3 hoạt chất chính 27

Bảng 3 4: Khối lượng và nhiệt độ đỉnh của các phân đoạn ở áp suất chân không 680 mmHg 30

Bảng 3 5: Khối lượng và nhiệt độ đỉnh của các phân đoạn ở áp suất chân không 710 mmHg 31

Bảng 3 6: Khối lượng và nhiệt độ đỉnh của các phân đoạn ờ áp suất chân không 745 mmHg 32

Bảng 3 7: Ảnh hưởng của công suất lên hàm lượng Citral 35

Bảng 3 8: Thông số tối ưu 36

Bảng 3 9 Độ thu hồi của mẫu tối ưu 35

Mặc dù tinh dầu là nguyên liệu cũa nhiều ngành mỹ phẩm, dược phẩm, thực phẩm nhưng tinh dầu của Việt Nam thường phải nhập của nước ngoài Nguyên nhân chính của hiện tượng này là tinh dầu Việt Nam sản xuất có chất lượng không đồng đều và đặc biệt là hàm lượng các hoạt chính chính không đạt Citral là thành phần chính cùa tinh dầu sà chanh,

nó là hồn hợp của hai aldehyde monterpene đồng phân lập the; geranial đong phân trans và neral đồng phân cis [Mohamed Nadjib Boukhatem, 19 Sep 2014.] Chất lượng tinh dầu sả chanh được đánh giá bởi hàm lượng citral cùa nó

Tinh dau sả chanh ở Việt Nam hau het được chưng cất tại các cơ sở thù công Mặc dù tại mỗi vùng lượng tinh dầu sà chanh có thể đạt số lượng một vài tấn/tháng Tuy vậy số lượng này là khá nhỏ để tính đến xuất khẩu khi mà sản lượng phải đạt tới mức vài chục tấn/tháng Do vậy để đáp ứng nhu cầu sàn xuất lớn và nhu cầu xuất khẩu cần phâi tính đến phương án tập trung thu mua tinh dầu sà chanh từ nhiều vùng nguyên liệu khác nhau Bởi vì chất lượng tinh dầu sẽ thay đoi theo thổ nhưỡng khí hậu, thời gian thu hoạch nên chất lượng tinh dầu tại các vùng khác nhau là rất khác nhau Đe có thể xuất khẩu và sứ dụng, chất lượng tinh dầu phái được ổn định và chuẩn hóa Nghĩa là tính chất và thành phan cùa tinh dầu sả chanh phải dao động trong một phạm vi cho phép theo các chuẩn quốc tế hoặc trong nước Đây là một thực te sàn xuất phái giải quyết neu muốn sản xuất tinh dầu sả chanh chất lượng cao

Trong tinh dầu sả chanh, hàm lượng citral trong tinh dầu thay đồi theo mùa, vùng thổ nhưỡng, thời gian thu hoạch Theo quy định cùa tiêu chuẩn TCVN 11425:2016 (ISO 3217:1974) về tinh dầu sâ chanh (Cymbopogon citratus), hàm lượng tối thiểu Citral trong tinh dau là 75%, hầu het tinh dầu được chưng cất thủ công ở nước ta hiện nay chưa đáp ứng được tiêu chuẩn này, do vậy đe đâm bảo chất lượng đong đều về mặt hàm lượng các hoạt chat cần phải có công nghệ phân tách và tinh che tinh dầu đe đảm bão thành phần chính có trong tinh

dầu Công nghệ chiết tách tinh dầu là công nghệ khá lâu đời và phổ biến Tuy vậy, đề chiết tách đuợc tinh dầu có hàm luợng hoạt chất cao, đáp ứng các chuẩn dược phẩm và mỹ phẩm còn khá hạn chê.

Phương pháp chưng cất phân đoạn chân không là một phương pháp có the được áp dụng trong việc phân tách, tinh chế nâng cao các hoạt chất chính trong tinh dầu Việc sử dụng công nghệ phân đoạn đe nâng cao hoạt chất chính cùa tinh dầu sả chanh là hết sức can thiết nhằm tạo

ra dòng sàn phẩm tinh dầu sả chanh chất lượng cao đáp ứng tiêu chuẩn TCVN, ISO và tiến tới

là có thể xuất khẩu từ đó sẽ nâng cao giá trị cây sả chanh và tăng thu nhập cho người nông dân Ngoài ra, với công nghệ phân đoạn chân không chúng ta có thể kiểm soát nồng độ hoạt chất đạt tiêu chuẩn đặt ra: Mặc dù nguyên liệu đầu vào thay đổi theo vị trí địa lý nhưng đau ra ổn định, tinh dầu đạt chất lượng cao Điều này đặc biệt cần thiết khi chúng ta phát triền các dòng sản phẩm dược mỳ phẩm hoặc xuất khẩu vốn cần ổn định về hàm lượng hoạt chất và chất lượng Công nghệ phân tách tinh dau bang phương pháp chưng cất phân đoạn chân không có the cho phép thành lập trung tâm phân tách tinh dầu có the thu mua tinh dầu sà chanh từ nhiều vùng trong cả nước, sau đó chuẩn hóa đầu ra theo tiêu chuẩn sản xuất dược mỹ phẩm hoặc xuất khẩu Điều này cho phép giám giá thành sản xuất do tận dụng được nguồn lao động nhàn rồi tại các vùng nguyên liệu, do vậy có thể giảm giá thành sàn xuất mà vẫn đảm bào chất lượng đầu ra theo các tiêu chuẩn kỳ thuật

Theo hieu biết tốt nhất cũa em, các nghiên cứu toàn diện ve việc phân đoạn tinh dầu sã chanh bằng phương pháp chưng cất phân đoạn chân không là chưa được công bố cà ờ Việt Nam

và the giới Từ những phân tích trên em chọn và thực hiện đe tài: "Nghiên cứu quá trình chưng

cất phân đoạn chân không tinh dầu sá chanh".

2 Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu quy trình chưng cất phân đoạn chân không tinh dầu sà chanh để nâng cao hoạt chat citral có trong tinh dầu

Xác định thành phần hoá học cùa các phân đoạn tinh dầu từ quá trình chưng cất phân đoạn

Đánh giá khả năng kháng oxi hóa cũa các phân đoạn tinh dầu từ quá trình chưng cất phân đoạn

3 Nội dung nghiên cứu

Nội dung r Nghiên cứu đánh giá tổng quan về tinh dầu sả chanh

Nội dung 2: Nghiên cứu quy trình chưng cất phân đoạn chân không tinh dầu sả chanh

để nâng cao hoạt chất citral có trong tinh dầu Cụ thể khào sát các yếu tố:

Ảnh hường cùa áp suất chân khôngẢnh hường cùa loại cột chưng cất phân đoạn và chiều cao cộtẢnh hưởng cùa năng lượng cung cấp (tốc độ cùa quá trình chưng cất phân đoạn)

Nội dung 3: Đánh giá thành phần của các phân đoạn bang ket quà phân tích GCMS

Nội dung 4: Đánh giá khả nâng kháng oxi hóa của các phân đoạn tinh dầu từ quá trình chưng cất phân đoạn

4 Phạm vi nghiên cứu

a Đối tượng nghiên cứu

Nguyên liệu được sử dụng trong suốt quá trình nghiên cứu là tinh dầu sà chanh thô,

có nguồn gốc từ huyện Lạc Thủy, tĩnh Hòa Bình, Việt Nam, được cung cấp bởi công ty cổ phần quốc te Aota

b Thời gian nghiên cứu

Nghiên cứu được thực hiện trong khoảng thời gian từ tháng 3/2020 đen tháng 9/2020, tại Khoa Kỳ thuật Thực phẩm và Môi trường, Đại học Nguyền Tất Thành

CHƯƠNG 1 TỐNG QUAN

1.1 Tổng quan tinh dầu

Tinh dầu là chất lỏng có mùi thơm và thường có thành phần phức tạp ( họp chất hữu cơ tan lẫn vào nhau, dễ bay hơi ) được thu từ một số bộ phận như (hạt, rề, lá, củ, vỏ trái, vỏ cây, hoa, lá, ) cùa các loại cây thảo mộc.[Danielski, 2008]

Mổi bộ phận của cây đều có chứa tinh dầu, nhưng tùy bộ phận có nhiều tinh dầu hoặc

bộ phận có ít tinh dầu Nên khi chiết tách tinh dầu người ta sẽ thử nghiệm và chọn lựa bộ phận thích hợp cứa từng cây Ngoài ra tinh dầu có trong cây còn phụ thuộc vào điêu kiện khí hậu, tho nhưỡng, môi trường sống, quá trình thu hoạch, bảo quản và chiết tách Mồi cây sẽ có lượng tinh dầu và thành phần trong các bộ phận khác nhau cũng khác nhau:

Bảng 1.1 Tinh dầu có nguồn gốc từ các bộ phận của cây

Lá, cành Hoa Vỏ Quà, hạt Thân rề Gỗ

Bạc hà Hông Cam Màng tang Cù gừng Xá xị

Sà Nhài Chanh Hồi Cây nữ lang Thông

Lá trà xanh Oải hương Quất Cam Long não Cây đàn hươngTràm Cúc la mã Quýt Tiêu Đinh lăng Cây tuyet tùngHương nhu Đinh hương Bưởi Ngò rí

Hương thảo Phong lữ Cây bách xù

Ve mặt cấu trúc, tinh dầu nguyên chất là một hỗn hợp phức tạp cùa nhiều chất hữu cơ như hidrocacbon, ancol, este, ete nhưng đa số là tecpens (nhóm hydrocacbon không no) hoặc

các dần xuất phenylpropanic, chúng khác biệt giữa thành phần hóa học và cấu trúc Các phuơng pháp khai thác tinh dầu phụ thuộc từng loại nguyên liệu và trạng thái của tinh dầu mà dùng các phương pháp tách khác nhau Dựa vào các yêu cầu, người ta thường dùng những phương pháp sau:

• Phương pháp hóa lý: chưng cất và trích ly (Dùng nước hoặc hơi nước);

• Phương pháp cơ học: ép, bào nạo để khai thác tinh dầu;

• Phương pháp kết hợp: kết hợp giữa quá trình hóa lý và quá trình cơ học, hoặc sinh hóa (lên men) và cơ học, hoặc sinh hóa và hóa lý

Tinh dầu hiện nay được sữ dụng rộng rãi trong các lĩnh vực thực phẩm, mỳ phẩm, dược phẩm Tinh dầu làm nguồn hương liệu có nguồn gốc từ cây cỏ thiên nhiên ngày càng được con người đặc biệt chú ý và ưa chuộng

Tinh dầu với thuốc: [Tiwari BK, (2009]từ xưa, tinh dầu đã được dùng để đều trị các

bệnh sưng viêm, giảm đau, các bệnh ve đường hô hấp đã có nhiều nghiên cứu cho thay hoạt tính sinh học rất đáng chú ý: kháng nấm, kháng khuẩn, kháng viêm, giảm đau, chống ung thư, bảo vệ tim mạch, chong côn trùng, Tinh dầu còn được sừ dụng rộng rãi trong phương pháp trị liệu bang chất thơm

Tinh dầu và mỹ phẩm: [CJ, (2003);Beneti sc, (2011)] Với đặc tính là chất thơm và có khả năng kháng nấm, kháng khuẩn, chống ôxi hóa nên tinh dầu được sứ dụng nhiều trong mỹ phẩm như: xà phòng, kem đánh răng, các sản phẩm tẩy rữa, nước hoa, nước thơm Ngoài ra, tinh dầu còn có tác dụng ngăn cân ƯV, chống ôxi hóa rất tốt nên được sữ dụng trong các loại

mỳ phẩm bào vệ da ngăn cản quá trình lão hóa và chống tác hại cùa uv Tác dụng kháng khuẩn

và kháng viêm cũa tinh dầu cũng đã được ứng dụng vào trong các sàn phẩm kem đánh răng, nước súc miệng vừa làm thơm miệng vừa chữa bệnh nha chu, viêm lợi

Tinh dầu và thực phẩm: [Nenden Indrayati Anggraeni, 09 February 2018.] Tinh dầu

có tác dụng chống ôxi hóa, ngăn ngừa vi khuẩn, nấm nên đã được ứng dụng đe bảo quản thực phẩm Ngoài ra, tinh dầu được dùng nhiều làm hương vị cho thực phẩm và đồ uống

1.2 Tổng quan về tinh dầu sả chanh

1.2.1 Đặc điểm sinh thái.

Sả chanh có tên khoa học là Cymbopogon citratus, đây là loại cây mọc thành bụi, sống lâu năm cao từ 0,8- 1.5m Thân cây có màu trắng hơi tím Phiến lá dài khoảng Im, hẹp, mép lá hơi nhám, đầu lá hơi nhọn hơi rủ xuống, có màu xanh sáng và có mùi thơm nhẹ Bẹ lá cuốn

chặt vào nhau, không có lông nhưng có sọc dọc Hoa mọc thành nhiều cụm nhỏ không cuống

Sả chanh là một loại thảo mộc ở vùng nhiệt đới bắt nguồn từ Ân Độ và Sri Lanka Và được sứ dụng rộng rãi ở các nước nhiệt đới và cận nhiệt đới thích họp với khí hậu ẩm ướt với điều kiện đầy đù ánh sáng [Simonsen, 1947]

Hình 1.1 Sả chanh (Cymbopogon citratus)

Sà chanh chịu hạn tốt nhưng chịu nhiệt kém, cây sả phát triển tốt ở 22- 27°c Lượng mưa thích họp là 1500-2000mm/năm đe sà được phát triển tốt nhất Cây sả chanh là cây cần đủ ánh sáng đe quang hợp và cho sự tích tụ tinh dầu trong te bào Ớ nước ta cây sả đã được trong

từ lâu với diện tích lớn ở cà hai miền Nam và Bắc

1.2.2 Thành phần hóa học

Sản phẩm chính cùa cây sả là tinh dầu có trong thân lá cùa cây Tinh dầu có hàm lượng

từ 0.4-2% tùy thuộc vào khí hậu đất đai và sự chăm sóc, bón phân, thời gian thu hoạch ở nhiệt độ thường, tinh dầu sã có màu vàng, có mùi thom nhẹ hơi giống như mùi chanh, không tan và nhẹ hơn nước [Kondo, (2000)]

Thành phần chính có trong tinh dầu sả chanh chù yếu là citral Citral là hồn hợp cùa hai aldehyde monterpene đồng phân lập thể; geranial đồng phân trans (40-62%) chiếm ưu thế hom

so với neral đong phân cis (25-38%) [Robacker, (1977)] Chất lượng tinh dàu sả chanh được đánh giá bởi hàm lượng citral cùa nó Theo tiêu chuẩn iso, tinh dầu sà chanh chứa ít nhất 75% citral được coi là một sản phẩm có chất lượng [W.P Silvestrea, (2019)] Một hợp chất hóa học khác thường xuất hiện trong tinh dầu Sả là myrcene Tỳ lệ phần trâm cùa nó thay đồi rất nhiều

và dao động từ 0,8-25% trong tinh dầu thu được

Hình 1.2 Thành phần chính của tinh dầu sả chanh tù’ các khu vực khác nhau trên thế

giói [Mohamed Nadjib Boukhatem, 19 Sep 2014] [Boukhatem, (2014a)[

Quốc gia

Geranial

Thành phần chínhNeral MyrceneAn-giê-ri 42.16 31.52 7.45

Bên cạnh citral và myrcene còn có geraniol (1.34-21.86%), citronellal (0.12-12.77%),

và Limonene (0.18-7.9) thường được phát hiện Các thành phần nhỏ khác được tìm thay trong tinh dầu là: citronellol, globulol, linalool, hinesol, borneol, isopulegol, trans-verbenol, cis-

verbenol, nerol, trans-farnesol, 3-methyl cyclohexanol, eucalyptol, carotol, cardinol, cubenol, citronellyl acetate và -guaiene.

Các nghiên cứu cho thấy hàm lượng cùa citral quyết định đến chất lượng của tinh dầu

sả chanh Citral (CioHióO) là hồn hợp cùa hai aldehyde monterpene đồng phân lập the; geranial đồng phân trans và neral đong phân cis

Hình 1 3 Đồng phân của Citral

Citral là một họp chất hương thơm được sử dụng trong mỹ phẩm, nước hoa và các sản phẩm chăm sóc các nhân Citral có tác dụng chống viêm, kháng khuẩn mạnh,và có tác động pheromon lên côn trùng Citral hiện nay được dùng để tổng họp vitamin A, lycopene, ionone

và methylionone, đế che dấu mùi khói

1.2.3 Hoạt tính sinh học và ứng dụng của tinh dầu sả chanh

Hoạt tính sinh học cùa tinh dầu sả đã được nghiên cửu rộng rãi, đặc biệt là đặc tính kháng khuẩn, chong oxy hóa, chống nấm, diệt và xua đuổi côn trùng, diệt ấu trùng Hoạt tính sinh học cùa tinh dầu phụ thuộc vào thành phần hóa học cùa chúng, có the thay đổi đáng kể, ngay cả trong cùng một loài, và cà sự tương tác giữa các thành phần cấu trúc cùa chúng Nhờ những hoạt tính sinh học trên, tinh dầu sả chanh được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau

❖ Trong thực phẩm

Tinh dầu Sâ được thêm vào đo uổng có cồn và không cồn, món tráng miệng, bánh kẹo, gia vị nướng, gelatin và puddings, và thịt cũng như các chất béo và dầu Nó cải thiện mùi vị cùa một số sản phẩm như rượu vang, và nước sốt

Sà chanh được làm gia vị trong nền ẩm thực cùa các quốc gia Châu Á Có thể dùng tươi, dùng khô hoặc xay làm bột như Ân Độ sả dung nấu cà ri, súp

- Sà được dùng xào với thịt, kết hợp với các loại mắm và làm nước chấm

- Ớ các nước khác, sã còn được dùng đe làm trà uống

❖ Trong y học [Tyagi AK, 2012; Rauber, 2004]

Theo Đông y: Sả chanh có vị cay the, mùi thơm nhẹ, tính ấm nên được dung để chữa ho, đay bụng, có tác dụng ra mo hôi hạ sốt, kháng khuẩn, sát trùng vet thương, khó tiêu, kháng nam, thuốc giảm đau và thuốc đuôi muồi

Dịch chiết nước nóng cùa lá khô được dùng trong dạ dày cho chuột có tác dụng khi so sánh với chứng phù bàn đạp do carrageenin gây ra

ở Ấn Độ, trong y học cổ truyền được dùng như một loại thuốc, trị chấn bệnh ợ chua, chống nhiễm trùng và đuổi côn trùng

❖ Trong thương mại

Tinh dầu Sâ là có tam quan trọng đáng ke trong thương mại bởi vì nó được sữ dụng trong sàn xuất nước hoa, mùi vị, nước thơm, mỹ phẩm, chất tẩy rừa, và dược phẩm

Theo Cục quàn lý dược và thực phẩm công nhận tinh dầu Sả là an toàn (GRAS)

và có thể được sữ dụng như một chất phụ gia thực phẩm thay thế các loại tổng hợp

1.3 Các phưomg pháp phân tách và tinh chế đế nâng cao hoạt chất chính trong tinh dầu.

Có rất nhiều nghiên cứu liên quan đen quá trình chiết xuất tinh dầu sả chanh, cũng như các nghiên cứu liên quan đen hoạt tính sinh học cùa chúng Tuy nhiên các nghiên cứu ve công nghệ phân tách và tinh che đe nâng cao hoạt chất chính trong tinh dầu được công bố rất ít Chưng cất đường ngắn (Short-path distillation) là một kỳ thuật phân tách công nghệ cao hoạt động ở áp suất chân không cao, được sừ dụng đe phân tách các thành phan trong tinh dầu mà không cần thêm bất kỳ thành phần phụ nào vào hệ thống, gây ra tác động nhiệt tối thiểu và đạt chất lượng cao cho tinh dầu Martins và cộng sự (2012) [Martins et al., 2012] đã sử dụng phương pháp này để tinh chế metylchavicol từ tinh dầu húng quế, đã cho kết quà khả quan về chất lượng cùa các phân đoạn (phần cất và phần đáy) Quá trình chưng cất đường ngắn cũng được báo cáo bởi Tovar và cộng sự (2011) [Tovar et al., 2011] đe tinh che citral từ tinh dầu sả chanh thô, kết quả cho thấy hàm lượng citral thu được đã gia tăng đáng kể so với tinh dầu thô Olmedo và cộng sự (2014) [Olmedo et al., 2014] nghiên cứu quá trình chưng cất đường ngan cùa tinh dầu kinh giới cay, kết quà cho thay có một thành phần khác của phân đoạn thu được chưng cất so với tinh dầu thô Mezza và cộng sự (2018), [Mezza et al., 2018] thực hiện quá trình tinh chế tinh dầu hương thào, két quả cho thấy sự gia tăng các hợp chất monoterpen và sesquiterpenes chứa oxy ở phân đoạn nặng và nong độ của hydrocacbon monoterpen trong

phân đoạn nhẹ.Việc sữ dụng chân không cao đã ngăn chặn sự biến tính vì nhiệt cùa các thành phần trong tinh dầu Tuy nhiên, loại hệ thống này đòi hỏi độ chân không cao đề hoạt động,dao động từ 0,1 đen 10 Pa , đều này làm tăng chi phí quy trình[Hu et al., 2013]

Một phương pháp cũng được nghiên cứu đe tinh che nâng cao hoạt chất trong tinh dầu

là sừ dụng hệ thống chiết xuất phân đoạn sữ dụng CƠ2 siêu tới hạn[Danielski et al., 2008] Phương pháp chiết xuất bang CO2 siêu tới hạn được áp dụng nhiều trong chiết tách các thành phan cùa một số tinh dầu, chất thơm là những tác nhân dễ bị ảnh hưởng bởi các yeu tố vật lý như nhiệt độ, ánh sáng và yêu cầu độ tinh khiết trong quá trình sàn xuất Đây là công nghệ được sử dụng nhiều trong công nghệ dược phẩm bởi nó khắc phục được các nhược điểm cũa phương pháp trích ly bang dung môi hữu cơ Quá trình phân đoạn bang cách sữ dụng CO2 siêu tới hạn bao gồm việc sứ dụng các đặc tính của CO2 ở trạng thái tới hạn để thực hiện việc tách một số thành phần của tinh dầu Kỳ thuật này thường sử dụng để chiết xuất tecpen thay cho quá trình tách, mà các thành phần thu được cùa chúng khác nhau đáng kể là từ tinh dầu thu được bang cách chưng cất hơi nước/chưng cất trực tiếp, hoặc ép lạnh Benelli và cộng sự (2010)[Benelli et al., 2010] đã so sánh việc chiết xuất tinh dầu vỏ cam bang phương pháp ép lạnh và CO2 siêu tới hạn Các tác già đã báo cáo limonene là hợp chất chính cùa tinh dầu được

ép lạnh (58,44% trọng lượng), trong khi nếu dùng quá trình chiết xuất siêu tới hạn, limonene là một họp chất phụ (1,99% trọng lượng); Thành phần tinh dầu thu được khi sừ dụng chiết xuất siêu tới hạn cho thấy axit n-hexadecanoic là họp chất chính (36,80% trọng lượng), có the là từ lớp sáp báo vệ quả Ngoài các phương pháp trên, phương pháp chưng cất phân đoạn chân không cũng là một phương pháp được sữ dụng đe tách các thành phần riêng biệt trong hồn họp lỏng nói chung và phân tách các thành phan trong tinh dầu nói riêng

1.4 Phương pháp chưng cất phân đoạn chân không ứng dụng trong phân tách và tỉnh chế tinh dầu:

Chưng cất phân đoạn là một phương pháp được biết đến và sữ dụng rộng rãi để tách các thành phần riêng biệt trong hồn họp lòng Công nghệ chưng cất chân không phân đoạn là công nghệ phân tách được dùng rất lâu đời trong công nghiệp dầu khí có vai trò tách dầu thô thành các phân khúc nhẹ hơn như xăng, diesel, dầu đốt [Parra, León, & Hoyos, 2010] Công nghệ này cũng được dùng đe phân tách và tinh che các dầu được điều chế từ thực vật (bio-oil)

để tạo nhiên liệu [Choi, Kim, & Woo, 2017], Đe tách và tinh chế tinh dầu, quá trình được thực hiện trong điêu kiện chân không Ọuá trình được thực hiện bang cách đun nóng hồn hợp các chất có nhiệt độ sôi khác nhau, trong đó các chất có nhiệt độ sôi thấp nhất sẽ được phân tách trước, cho đen cuối cùng là chất có nhiệt độ sôi cao nhất Trong quá trình phân tách, pha

hơi được làm giàu bởi thành phần dễ bay hơi nhất khi nó lên đến đinh cột Phương pháp này dựa trên sự khác biệt ve độ bay hơi cùa các thành phần trong hồn hợp, trong đó quá trình truyền khối xảy ra thông qua sự tiếp xúc giữa pha hơi và pha lỏng ở cùng nhiệt độ và áp suất, quá trình bay hơi và ngưng tụ xảy ra đồng thời và liên tục Ket quả làm gia tăng nong độ cùa thành phần dề bay hơi hơn trong pha hơi và thành phần ít bay hơi hơn trong pha lỏng Chì sau khi hầu het chất lỏng dễ bay hơi hơn đã được tách khỏi hỗn hợp, chất lòng ít bay hơi hơn sẽ trải qua quá trình bay hơi và ngưng tụ [Beneti et al., 2011; w p Silvestre, Agostini, Muniz,

& Pauletti, 2016]

Việc sử dụng áp suất chân không làm giảm nhiệt độ sôi của các họp chất vì độ bay hơi tăng lên khi áp suất giảm, quá trình này thúc đẩy sự phân tách Khi thực hiện ở áp suất chân không cũng làm chậm các phân ứng phân hũy các họp chất nhạy cảm với nhiệt độ do giảm nhiệt độ sôi so với khi làm việc ở áp suất khí quyến Công nghệ này gần đây được áp dụng để phân tách các hoạt chất trong tinh dầu đe phục vụ cho sàn xuất và nhu cầu ngày càng cao cùa người tiêu dùng Tinh dầu ve bàn chất là hồn hợp các chất hữu cơ dễ bay hơi có mùi hương và dược tính được trích ly từ thảo mộc, do vậy có the áp dụng phương pháp chưng cat chân không phân đoạn Tinh dầu phân đoạn được chứng minh có nhiều ưu điểm về hiệu quả sữ dụng và cảm quan so với tinh dầu thô, do vậy tạo những tính chất riêng biệt cho từng phân đoạn và gia tăng sức cạnh tranh cùa sản phấm tinh dau phân đoạn Phương pháp này cũng cho các phân đoạn tinh dầu hoàn toàn tinh khiết do dựa trên nguyên lý sứ dụng áp suất thấp và khả năng phân tách cùa các hoạt chất dựa vào sự khác nhau ve nhiệt độ sôi cùa các chất trong hồn họp tinh dầu ban đầu

Có rất ít nghiên cứu đã khảo sát việc chưng cất phân đoạn chân không của tinh dầu Nhóm nghiên cứu cùa Milojevic và cộng sự (2010) [Milojevic, Glisic, & Skaỉa, 2010] báo cáo các mô hình chưng cất phân đoạn tinh dầu tương tự ở cây bách xù (Juniperus communis L.) kết quà đã tách được một số thành phan chú yếu chù yếu của tinh dầu gom a-pinen, sabinene

và myrcene (65% tinh dầu) Silvestre và cộng sự (2016) [W p Silvestre et al., 2016], đã tiến hành nghiên cửu phân đoạn tinh dầu quýt xanh (Citrus deliciosa Tenore), các kết quà thu được chứng minh rằng chưng cất phân đoạn chân không có khá năng tách các tecpen

hydrocacbon (thu hồi ở đinh cột) khỏi các tecpen có chức năng hóa học khác (rượu, andehit, xeton, V.V.), vẫn còn ở dưới cùng Một số họp chat vi lượng trong tinh dầu quýt xanh , chẳng hạn như metyl-N-metyl anthranilate (phần khối lượng 0,006 trong tinh dầu thô) và alpha sinensal (phan khối lượng 0,004 trong tinh dầu thô), nong độ cùa chúng tăng hơn mười lần sau khi phân tách Phần khối lượng của họp chất chính cùa tinh dầu, d-limonene, đã giảm từ

0,707 trong dầu thô xuống 0,218 ở đáy cột Không có bằng chứng về sự biến tính vì nhiệt trong các sàn phẩm cùa quá trình tách Nghiên cứu năm 2017 cùa nhóm nghiên cứu đứng đầu

là Pauletti [Perini, Silvestre, Agostini, Toss, & Pauletti, 2017] ve việc sữ dụng công nghệ chưng cất chân không phân đoạn để phân tách hoạt chất cùa tinh dau cam Ket quà cho thấy chúng ta có the đạt được phân đoạn chứa tới 96.68% D-limonene - một hoạt chất có dược tính cao, ờ đinh tháp trong khi hàm lượng chất này ở đáy tháp là 52.81% Hàm lượng Linalool, một hoạt có khả năng giải cảm tốt tăng từ 0.37% trong nguyên liệu thô ban đầu lên 4.22% trong phân khúc tinh dầu dưới đáy tháp Các phân khúc chứa oxy có xu hướng tập trung vào phân đoạn nặng ở đáy cùa thiết bị, trong khi các phân đoạn nhẹ như terpine sẽ tập trung ở phân khúc nhẹ trên đỉnh tháp Trong một nghiên cửu khác, chúng ta có thể thu được D- limonen với độ tinh khiết 96.7% bang phương pháp chưng chất chân không phân đoạn với áp suất 100 mm Hg và nhiệt độ khoảng 25-26 °C Hàm lượng D-limonene có thể được 99.9% với

sự hồ trợ bời công nghệ hấp phụ bang silica gel[Amanzadeh, Ashrafi, & Mohammadi, 2006] Nhóm nghiên cứu Faral [Farah et al., 2006] đã phân tách hoạt chất trong tinh dầu hương đào

Úc (Moroccan myrtle) bang công nghệ phân tách chân không phân đoạn Tinh dầu ban đau chứa 3 hoạt chat chính: a-pinene (10%), 1,8-cineole (43%) and myrtenyl acetate (25%) Tinh dầu này được tách làm 3 phân đoạn: phân đoạn 1 giàu a-pinene (42-54.8%), 1,8-cineole (27- 53.6%); Phân đoạn 2 giàu 1,8-cineole (83-99.8%); Phân đoạn 3 chứa nhiều myrtenyl acetate (62-65%) Phương pháp chưng cất chân không phân đoạn có hoàn lưu cũng được ứng dụng đế phân tách và tinh che tinh dầu sã Java (Eden, Alighiri, Cahyono, Supardi, & Wijayati, 2018) Trong nghiên cứu này, áp suất chân không là -76 cmHg, ti lệ hoàn lưu là 5:1 Hàm lượng hoạt chat chính citronellal, citronellol và geraniol trong hồn họp ban đau lần lượt là 21.59%, 7.45% và 34.27% Sau khi chưng cất và tinh che, hàm lượng cintronellal có the đạt tới

95.10%, citronellol 80.65% and geraniol có the đạt 76.63% Nhóm nghiên cứu cùa Silvestre

và cộng sự (2019) [Wendel Paulo Silvestre, Medeiros, Agostini, Toss, & Pauletti, 2019] cũng

đã tien hành nghiên cứu quá trình phân đoạn tinh dầu hương thảo bang phương pháp chưng cất phân đoạn chân không Nghiên cứu này nhằm đánh giá các phân đoạn cùa tinh dầu hương thảo Các tecpen nhẹ (a-pinen, myrcen, camphene) đã bị loại bỏ ờ trên đình cột, trong khi các thành phần chứa oxy (verbenon, borneol, linalool, geraniol) vần ở dưới cùng Nong độ của một số họp chất có thành phẩn nhỏ tăng hơn mười làn (borneol, geraniol) so với với tinh dầu thô Những nghiên cứu nêu trên cho thấy tính khả thi và tính hiệu quâ của phương pháp chưng cất chân không phân đoạn trong việc tinh che và phân tách các hợp chất có dược tính trong tinh dầu

CHƯƠNG 2 NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN cứu

2.1 Nguyên liệu

Tinh dầu sả chanh thô có nguồn gốc từ huyện Lạc Thủy, tình Hòa Bình, Việt Nam(20°B 105°Đ), được cung cấp bởi công ty cổ phan quốc te Aota Tinh dầu được chiết tách trực tiếp từ sả chanh tươi, tinh dầu thô đảm bảo 100% hữu cơ, không chứa hóa chất tổng họp

Hình 2.1 Tinh dầu sả chanh thô

6 Bơm chân không;

7 Nhiệt ke thũy ngân;

8 Cuvet thủy tinh;

9 Bình định mức 100ml;

2.3 Thời gian và địa điếm nghiên cứu

2.3.1 Thời gian nghiên cứu

Từ tháng 03/ 2020 tới 09/2020

2.3.2 Địa điểm nghiên cửu

Nghiên cứu được thực hiện tại Khoa Kỳ thuật Thực phẩm và Môi trường, Đại học Nguyễn Tất Thành

2.4 Phương pháp nghiên cún

2.4.1 Quy trình nghiên cứu

a Quy trình chưng cất phân đoạn tinh dầu sà chanh

Hình 2 2 Quy trình chưng cất phân đoạn tinh dầu sả chanh

Lấy tinh dầu sâ chanh thô mang đi cân sau đó cho vào bình cầu 250ml Thiet lắp hệ thống phân đoạn, lắp 2 nhiệt ke thủy ngân vào bình cầu chứa tinh dầu và đinh cột chưng cất Bật hệ thống bơm chân không, điêu chinh công suất gia nhiệt và áp suất chân không cho phù hợp với yêu cầu của từng thí nghiệm Theo dõi nhiệt độ ở trong bình cầu và ở đinh cột đế lấy từng phân đoạn (1,2,3,4,5) mồi phân đoạn chệnh lệch nhau khoáng 15-20 phút và phần còn lại

ở bình cầu là phân đoạn 6 Dựa vào phan mềm mô phòng Aspen Plus VI1 đe theo dõi nhiệt độ đỉnh của mồi phân đoạn Sau khi phân đoạn xong, tháo thiết bị, rứa sạch và sấy khô như ban đầu trước khi lắp Các phân đoạn thu được mang đi cân và đo GCMS để xác định thành phần

b Quy trinh đo kháng oxy hóa

Hình 2 3 Quy trình đo kháng oxy hóa

Dung dịch gốc được chuẩn bị bàng cách cân 0.024g DPPH hòa tan với dung môi ethyl acetate định mức 100ml, bọc kín và đe trong tù lạnh 36h Dung dịch DPPH gốc được pha loãng với ethyl acetate theo tỳ lệ 1:4, mang đi hiệu chình với bước sóng 517nm đạt độ hấp thụ là 1.1 sau đó bọc kín hồn hợp DPPH và cho vào trong thau nước đá đe dung môi trong bị bay hơi Tinh dầu sà chanh pha với dung môi ethyl acetate với các tỷ lê 1:10, 1:50, 1:100 Tiếp đó, lấy 0.4ml hỗn hợp tinh dầu đã pha và 1.6ml hỗn hợp DPPH, lắc đều và để trong tối 30p thu đước các giá trị độ hấp thụ được đo bằng máy quang phổ uv vis ở bước sóng 517nm [Beneti et al.; Boukhatem et al.; Eden et al.; Farah et al.; Majewska et al.; Wendel Paulo Silvestre et al.; Skaria]

2.4.2 Sơ đồ nghiên cứu

Bảng 2 1 Sơ đồ bố trí

Khảo sát các thông sô

, , J Ảnh hưởng cùa công suất;

ành hưởng lên quá & 6 ’

; , „ _ X , J Ảnh hưởng cùa áp suất;

trình chưng cat phân & 1

đoan r s Ảnh hường của khối lượng tinh dầu phân đoạn

J Ảnh hường cùa cột chưng cất

Đánh giáchất lượng z Phân tích định tinh (tinh chất hóa lý, cãm quan);

san phẩm _ Phân tích định lượng (GC-MS);

V J Phân tích khà năng kháng oxy hóa

2.4.3 Bố trí thỉ nghiệm

a Khảo sát ânh hưởng áp suất

Các thí nghiệm ở đây sữ dụng các loại cột phân đoạn Công suất gia nhiệt không thay đổi 165W Áp suất chân không được thay đổi từ 680mmHg, 710mmHg và 745mmHg (áp suất tối đa)

b Khảo sát ảnh hường cùa công suất gia nhiệt

ở các thí nghiệm áp suất chân không đã được chọn thông số tối ưu sẽ được sữ dụng để kháo sát công suất gia nhiệt Mỗi cột phân đoạn sẽ được khảo sát với tất cả công suất gia nhiệt

từ 100W, 165W, 265w và 365w

c Khảo sát ảnh hưởng loại cột phân đoạn

Thực hiện các thí nghiệm với các loại cột phân đoạn như cột đệm, cột đĩa từ 200mm tới 400mm Với công suất nhiệt là 165W và áp suất 745mmHg không đoi