Nghiên cứu chưng cất phân đoạn tinh dầu tiêu nâng cao hàm lượng hoạt chất β-caryophyllene

TÓM TẮTCác yếu tố ảnh hướng đến quá trình chưng cất tinh dầu tiêu đen bằng phương pháp lôi cuốn hơi nước được khào sát.. Đe nâng cao giá trị của hạttiêuđen, tôi chọn đề tài “Nghiên cứu c

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TÁT THÀNH

NGUYF2N TAT THANH

P-CARYOPHYLLENE

Tp.HCM, tháng 10 năm2020

TÓM TẮT

Các yếu tố ảnh hướng đến quá trình chưng cất tinh dầu tiêu đen bằng phương pháp lôi cuốn hơi nước được khào sát Một số thông so vận hành toi ưu như kích thước nguyên liệu từ 0.25-0 707mm, công suất 200W, nhập liệu 300g và chưng cất trong 3 giờ, thu được hiệu suất

3.93% Một số hợp chất chỉnh trong tinh dầu tiêu như /ỉ-caryophyllene (24.28%), D-Limonene

caryophyllene Phân đoạn gàu p-caryophyllene nhất đạt 75.68% và khả năng khảng oxy hóa của nó vượt trội so với dầu thô và các phân đoạn còn lại.

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

DANH MỤC TÙ VIẾT TẮT iv

DANH MỤC BẢNG V DANH MỤC HÌNH vii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TÓNG QUAN VỀ NGHIÊN cúu 3

1.1 Tổng quan về nguyên liệu 3

ỉ I ỉ Giới thiệu về cây hồ tiêu 3

1.1.2 Cách trồng cây hồ tiêu 4

ỉ 1.3 Giới thiệu về hạt tiêu đen 5

ỉ 1.4 Giới thiệu về tinh dầu tiêu đen 5

1.2 Tổng quan về hoạt chất BCP 7

1.3 Tổng quan về phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước 8

1.4 Tổng quan về phương pháp chưng cất phân đoạn 8

1.5 Tổng quan về phương pháp bắt gốc tự do DPPH 9

1.6 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 10

1.6.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước 10

1.6.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 11

Chương 2 TÓNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN cứu 13

2.1 Nguyên liệu 13

2.1.1 Nguyên liệu 13

2.1.2 Dụng cụ - thiết bị — hóa chất 13

2.2 Thời gian và địa điểm nghiên cứu 16

2.2 ỉ Thời gian nghiên cứu 16

2.2 2 Địa điểm nghiên cứu 16

2.3 Phương pháp nghiên cứu 16

2.3 1 Quy trình công nghệ 16

2.4 Sơ đồ nghiên cứu 19

2.5 Bố trí thí nghiệm 20

2.5.1 Khảo sát các yếu to ảnh hưởng tới quả trình chưng cất tinh dầu tiêu 20

2.5.2 Kháo sát ảnh hường của một so điều kiện chưng cất phân đoạn lên hàm lượng của BCP trong các phân đoạn 21

2.5.3 Đánh giả khả năng khảng oxy hóa cùa tinh dầu tiêu đen trước và sau phân đoạn bằng phương pháp DPPH 22

2.6 Phương pháp phân tích 23

2.6.1 Phương pháp đảnh giả cảm quan 23

2.6.2 Phương pháp phân tích định lượng sắc kỉ khí ghép khối phô (GC-MS) 23 2.7 Phương pháp xử lý số liệu 23

2.7 ỉ Xác định khối lượng nguyên liệu khô 23

2.7.2 Xác định khói lượng riêng của tinh dầu 23

2.7.3 Xác định hiệu suất thu tinh dầu 24

2.7.4 Xác định độ thu hồi của từng chất 24

2.7.5 Xác định khá năng bat gốc tự do bởi phương pháp DPPH 25

2.7.6 Xác định khả năng kháng oxy hóa cùa tỉnh dầu bởi TE AC (trolox equivaent antioxidant capacity) 25

Chương 3 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 26

3.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chưng cất 26

3 ỉ 1 Anh hưởng của kích thước nguyền liệu 26

3.1.2 Anh hưởng của thời gian chưng cat và công suất gia nhiệt 26

3.1.3 Anh hưởng của the tích nguyên liệu 27

3.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình chưng cất phân đoạn 28

3.2.1 Thành phần của tinh dầu tiêu đen thô 28

3.2.2 Anh hưởng của áp suất lên nhiệt độ sôi của một so hợp chất chỉnh 30

3.2.3 Kháo sát ảnh hưởng của áp suất lên hàm lượng BCP sau phân đoạn 31

3.2.4 Khảo sát ảnh hưởng của công suất lên hàm lượng BCP sau phân đoạn 40

3.3 Đánh giá khả năng kháng oxy hóa của dầu thô và sau phân đoạn 51

Chương 4 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 54

4.1 Kết iuận 54

4.2 Khuyến nghị 55

TÀI LIỆU THAM KHẢO 56

DANH MỤC TÙ VIẾT TẮT

ASCK: áp suấtchânkhông

BCP: P-caryophyllene

DANH MỤC BANG

Bảng 2.1 Dụng cụ sử dụng trong nghiên cứu 13

Bảng 2.2 Thiết bị sử dụng trong nghiên cứu 14

Bảng 2.3 Hóa chất sử dụng trong nghiên cứu 15

Bảng 2.4 Bảng bố trí thí nghiệm trong nghiên cứu 22

Bảng 3.1 So sánh thành phần tiêu đen thô so vói một so vùng quốc gia 28

Bảng 3.2 Khối lượng của các phân đoạn ờ các ASCK khác nhau 31

Bảng 3.3 Nhiệt độ tại ASCK 500mmHg 32

Bảng 3.4 Độ thu hồi của các hợp chất trong tinh dầu ờ ASCK 500mmHg 32

Bảng 3.5 Nhiệt độ tại ASCK óOOmmH 34

Bảng 3.6 Độ thu hồi của các họp chất trong tinh dầu ờ ASCK óOOmmHg 34

Bảng 3.7 Nhiệt độ tại ASCK 700mmHg 36

Bảng 3.8 Độ thu hồi của các họp chất trong tinh dầu ờ ASCK 700mmHg 36

Bảng 3.9 Nhiệt độ tại ASCK 745mmHg 38

Bảng 3.10 Độ thu hồi của các hợp chất trong tinh dầu ở ASCK 745mmHg 38

Bảng 3.11 Khối lượng các phân đoạn ờ công suất khác nhau ở cột chưng cất 200mm 40

Bảng 3.12 Ảnh hưởng của công suất lên hàm lượng BCP ở cột chưng cất 200mm .41

Bảng 3.13 Độ thu hồi ciia tinh dầu ờ công suất 230W tháp chưng cất 200mm 43

Bảng 3.14 Khối lượng các phân đoạn ở công suất khác nhau ờ cột chưng cất 300mm 44

Bảng 3.15 Ảnh hưởng ciia công suất lên hàm lượng BCP ở cột chưng cat 300mm .45

Bảng 3.16 Độ thu hồi của tinh dầu ở công suất 230W tháp chưng cất 300mm 46

Bảng 3.17 Khối lượng các phân đoạn ở công suất khác nhau ở cột chưng cất 400mm 48

Bảng 3.18 Ảnh hưởng của công suất lên hàm lượng BCP ở cột chưng cất 400mm

48

Bảng 3.19 Độ thu hồi của tinh dầu ở công suất 230W tháp chưng cất 400mm 50

Bảng 3.20 Khả năng kháng oxy hóa của dầu thô và các phân đoạn bằng phương pháp DPPH 52

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Cây hồ tiêu 3

Hình 1.2 Hạt tiêu đen 5

Hình 1.3 Tinh dầu tiêu đen 6

Hình 1.4 Cấu trúc phân tử p-caryophyllene 7

Hình 2.1 Quy trình chưng cất tinh dầu tiêu đen 16

Hình 2.2 Quy trình chưng cất phân đoạn tinh dầu tiêu đen 17

Hình 2.3 Quy trình phân tích khả năng kháng oxy hóa bằng phương pháp DPPH .18

Hình 2.4 Bố trí thí nghiệm chưng cất lôi cuốn hơi nước 20

Hình 2.5 Bố trí thí nghiêm chưng cất phân đoạn 21

Hình 3.1 Ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu 26

Hình 3.2 Ảnh hưởng cua thời gian chưng cất và công suất gia nhiệt 27

Hình 3.3 Ảnh hưởng của khối lượng nhập liệu 28

Hình 3.4 Ảnh hưởng ciia áp suất chân không lên nhiệt độ sôi của các cấu tử chính .31

Hình 3.5 Độ thu hồi ciia BCP trong các phân đoạn ở nhiều áp suất 39

Hình 3.6 Hàm lượng cua BCP trong các phân đoạn ờ nhiều áp suất 40

Hình 3.7 Hàm lượng và độ thu hồi ciia BCP trong cột chưng cất 200mm 42

Hình 3.8 Hàm lượng và độ thu hồi của BCP ở cột chưng cat 300mm 46

Hình 3.9 Hàm lượng và độ thu hồi của BCP ờ cột chưng cất 400mm 49

Hình 3.10 Đường cong chuẩn nồng độ của Trolox 52

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Hiện nay, nhu cầu sử dụng các sản phẩm từ tự nhiên cùa con người ngày càng

cao Tinh dầu là một trong nhùng báu vật của thiên nhiên ban tặng cho chúng ta, đa số

các thành phầnchínhcủatinhdầu đều có những đặc tínhrất tốt như kháng khuẩn, kháng nấm, kháng oxy hóa Tinh dầuđược sử dụng làm nguyên liệutrong nhiều lĩnh vực khácnhau nhưthực phẩm, mỳ phẩm, thuốc bảo vệ thực vật Các sản phẩm có sự xuất hiện

củatinh dầurấtđa dạng như nước lau sàn, nước rửatay, nước rửa chén, kemđánh răng,

kem dưỡng da, thuốc xịt đuối muồi, thuốc bảo vệthực vật, thuốc trừ sâu

Hiện nay nhu cầu thị trường sử dụng các sản phẩm tự nhiên ngày càng gia tăng

trong đó dầu haytinh dầu tựnhiênđể làm đẹp cũng được chútrọng hơn Với các thànhphần kháng khuẩn, kháng nấm, kháng oxy hóa, ức chế ung thư nên tinh dầu tiêuđenngày càng được sử dụng phố biến Hoạt chất p-caryophyllene (BCP) có nhiều tính chất

ưu việt như khả năng chống côn trùng có the áp dụng vào mỹ phàm, như một hoạtchất trao đối có lợi cho việc giảm tích lũy lipid trong tế bào mờ, cải thiện hoạt động hấp thu

glucose trong các tế bào mô cơ cóthể áp dụng cho dược phẩm Hàm lượng BCP trongtinh dầu tiêu nhiều hơn so với nhùng loại tinh dầu thực vậtkhác

Tuy nhiên trongtinhdầu tiêuđenthành phần BCP chưa cao,vì vậy đểứng dụng

vào mỹ phẩm dựa trên những đặc tính tot cùa BCP, chúng ta cần phải nâng cao hàm lượng BCPtrong tinh dầu tiêu đen Tinh dầu tiêu đencó hàm lượng BCP cao sè là chất

nền tự nhiên hữu hiệu để sảnxuấtcác loại mỳ phẩmchăm sóc bảo vệ da, chống các loại

côn trùngnguy hiếm nhưmuồi Đồng thời tinh dầu tiêu đen có hàm lượng BCP sẽ làm

tăng giá trị của tinh dầu tiêu đen truyền thống và tăng thu nhập cho doanh nghiệp sản

xuất

Với mục đích tăng hàm lượng BCP trong tinh dầu tiêu, chưng cất phân đoạn là

một trong những phương pháp hữu ích Đe nâng cao giá trị của hạttiêuđen, tôi chọn đề

tài “Nghiên cứu chưng cất phân đoạn tinh dầu tiêu đe nâng cao hàm lượng hoạt chấtP-

caryophyllene” đethực hiện quá trình nghiên cứu khóa luận tốtnghiệp củabản thân

2 Mục tiêu nghiên cứu

Nghiêncứu, đưara thông số phù hợp cho quá trình chưng cất tinh dầu tiêu bằng phươngpháp lôi cuốn hơi nước.

Nghiên cứu, đưa ra thông số phù hợp cho quá trình chưng cất tinh dầu tiêu đế nâng cao hàm lượng hoạt chất BCP

3 Nội dung nghiên cứu

- Chưng cấttinh dầu tiêu đen bằng phương pháp lôi cuốn hơi nước

o Khảo sát kích thước nguyên liệu

o Khảo sát thời gianchưng cất

o Khảo sát tốc độ gia nhiệt

o Khảosát khối lượng nhập liệu

- Chưng cấtphân đoạntinhdầutiêuđen nhằm nâng cao hàm lượng hoạtchat BCP

o Khảo sátảnh hưởng củaáp suất lên thànhphần BCPcó trong cácphân đoạn

o Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ gia nhiệt lên thành phần BCP có trong cácphân đoạn

o Khảo sátảnh hưởng của chiều cao tháp chưng cất mâm

- Đánh giá khả năng kháng oxy hóa của cácphân đoạn bằng phương pháp DPPH

4 Phạm vi nghiên cứu

Đối tượng: Tiêu đen

Thời gian nghiên cứu: Tháng 02/2020 đến tháng05/2020

CHƯƠNG 1 TÓNG QUAN VỀ NGHIÊN cửu

1.1 Tổng quan về nguyên liệu

/ Ị ỉ Giới thiệu về cây hồ tiêu

Họ: Hồ tiêu (Piperaceae)

Tên khoa học: Piper Nigrum L.

Tên khác: cổ nguyệt, hắc cổ nguyệt, bạch cổ nguyệt

Cây hồ tiêu, có tên khoa học là Piper nigrumthuộc họ Piperaceae có nguồn gốc

từ Ấn Độ Giống này đuợc trong ở Việt Nam vào thế kỷ 17 bởi người Pháp và đượctrồngởPhú Quốc, Hòn Chongvà HàTiên ( Kiên Giang) vào cuối thế kỷ 19 Hồ tiêu là

mộtloại câyđặc trưngcủavùng nhiệt đới ẩm Các vùng trồng hồtiêu chính trênthế giới

chủ yếu nằm ở vùng Châu Á Thái Bình Dương như Ấn Độ, Indonesia, Malaysia, Sri

Lanka, Thái Lan và ViệtNam Hồ tiêu cũng được trồng ở các nước khác như Brazil,

Madagascar, ờ Việt Nam có các vùng trồng tiêu chính với điều kiện khí hậu và thổnhưỡng khác nhau như Quảng Trị, Tây Nguyên, Bình Phước, Bà Rịa-Vũng Tàu, Phú Quốc Hiệnnay, Việt Nam là quốc giacó sảnlượng hồ tiêu lớn nhấtthếgiới Năm 2008,

sản lượng hồ tiêu của Việt Nam chiếm 30% tong sản lượng hồ tiêu của thế giới

(Ravindran & Kallupurackal, 2012)

Ị 1.2 Cách trồng cây hồ tiêu

Câytiêu là câydễ trồng có khả năngthích nghi với nhiều loại đấtkhácnhau Đấttrồngcâytiêu phải đáp ứngcác điều kiện sau:

- Đất giàu mùn, có tầng canh táctừ 75cm đến Im

- Đấtkhông bị ngập úng, thoát nuớc tốt, độ dốc khoảng 25 độ là tốt nhất

1.1.2.2 Lựa chọn loại trụ trồng tiêu

Có hai loại trụ thường dùng trong trồng tiêu là trụ sống và trụ chết, mồi loại đều

có ưu, nhược điểm khác nhau:

- Trụ chết: Là các loại trụ làmbằng cọc bêtông, trụ gạchhoặc câygồ

+ Ưu điếm của loại trụ này là thời gian triển khai trồng tiêu nhanh, không phải chờ đợi trụ tiêu lớn Mậtđộ trồng tiêu có thể dày hơn

+ Nhượcđiểmlàchi phí đầutưcao, câytiêu sinh trưởng về sau không được khỏe

mạnh do thiếu tán che, độ bám rễ kém

- Trụ sống: Là các loại trụ dùng cây muông đen, câygòn, lồng mức, núc nác

+ Ưu diem củatrụ sống là cây sinh trưởng pháttriển khỏe mạnh -bền vừng, bảnthâncác cây làm trụkhi rụng lá sẽ bổsung thêm lượngmùnchođất, chi phí đầu tư thấp

+ Nhược điểm: Thời gian triển khai trồng lâu do phải đợi trụ đủ lớn, một số loạicây phải thường xuyên tỉa cànhtạo tán

- Đối với trụ chết: Trồng với khoảng cách 2,5m X 2,5m Mậtđộ là 1600 trụ/ ha

- Đối với trụ sống: Trồng với khoảng cách 3m X 3m Mật độ là 1100 trụ/ ha

- Trường họp trồngxen kẽ 1 hàngtrụ song + 1 hàngtrụ chết Khoảng cách là 2m

X 2,5m (hàng cách hàng 2m, trụ cách trụ 2,5 m)

- Mật độ tối đa không nên vượt quá 2000 trụ/ ha

1.1.3 Giới thiệu về hạt tiêu đen

Hạttiêu đen có dạng hình cầu, đuờng kính 3.5-5mm Mặt ngoàimàu nâu đen có

nhiều vết nhăn hình vân lưới nổi lên, gốc quả có vết sẹo của cuống quả vỏ quả ngoài

có thế bóc ra được, vỏ quảtrong màu trắng trohoặc màu vàng nhạt, mặt cắt ngang màu

trắng vàng Quả có chất bột, trong có lồ hổng nhỏ, mùi thơm,vị cay

Hình 1.2 Hạt tiêu đen

Tiêu đen rất giàu vitamin c vàkhoáng chất Hạt tiêu đen chứa khoảng 1.5-2.6%

Nitơ, 28-49% tinh bột, 0.3-4.2%tinh dầu, 4.4-12% cồn, 8.7-18% xơ, 1.7-7.4% piperine

và 3.6-5.7% tro (Ravindran & Kallupurackal, 2012)

Hạttiêuđen là gia vị được sử dụng rấtphổ biếntrên toànthế giớivì đặc tính cay, nồng cùa nó Hạt tiêu chứa rất nhiều chất chống oxy hóa với hàm lượng cao như p- carotene, p-cryptoxanthin, choline, acid folic và vitamin c, E Những hoạt chất trên có

khả năng kháng oxy hóa rất tốt, giảmtác hại củacác gốc tự do và ngăn ngừa bệnh ungthư Ngoài ra, hạt tiêu đen còn được sử dụng như là một chất bảo quản tự nhiên do nó

giàu các chất kháng oxy hóavà kháng khuẩn Tinh dầu và piperine tronghạt tiêu được

sử dụng rộng rãi trongmỹ phâm cũng như dược phâm

1.1.4 Giới thiệu về tinh dầu tiêu đen

ỉ 1.4.1 Giới thiệu về tinh dầu

Tinh dầu là hồn hợp các chất dễ bay hơi, có mùi đặc trưng, được trích xuất từ

nhiều bộ phận khác nhaucùacác loạithực vậtkhác nhau Tinh dầu bưởi được trích xuất

từ bưởi, tinh dầu tràm được trích xuất từ lá tràm, tinh dầu hương thảo và bạc hà đượctrích xuất từ thân và lá.

1.1.4.2 Giới thiệu về tinh dầu tiêu đen

Tinh dầu tiêu chứa nhiều hoạt chất dầu dễ bayhơi và có mùi thơm Thành phầnhóahọcchủ yếu củatinhdầu tiêu đengồmcó(Pino, Rodriguez - Feo,Borges, & Rosado, 1990) (Ravindran & Kallupurackal, 2012):

4- Hydrocacbon monoterpene: như D-limonene, myrcene, p-cymene, 3-carene,

cis-ocimene, P-pinene, a-pinene, p-phellarene

+ Dần xuất có oxy của monoterpene: borneol, camphor, carvacrol, cis-carveol,

trans-carveol, carvone, carventanacetone, 1,8-cineole

+ Hydrocacbon Sesquiterpene: p-caryophyllene, a-trans-bergamontane, bisabolene, 5-cadinene

p-4- Dần xuất CÓ oxy cùa sesquiterpene: cadinen-4-ol, caryophylla-3-(12), Ỵ- eudesmol, elemol, cubebol, a-bisabolol, P-bisabolol

4- Các họp chat khác: methyl eugenol, benzaldehyde

Hình 1.3 Tinh dầu tiêu đen

Tinh dầu tiêu đen có rấtnhiềuhoạt tính sinh học hữu ích như kháng nấm(Singh,Marimuthu, Catalan, & DeLampasona, 2004), kháng oxy hóa (Lee, Chae, Shin, & Kim,2020), kháng khuan(Dorman & Deans, 2000), chống côn trùng, kháng ung thư (Deng,

Sriwiriyajan, Tedasen, Hiransai, & Graidist, 2016)

Một số công dụng chính củatinh dầu tiêu đen:

Chất bảo quản thực phẩm: Tinh dầu tiêu đen có hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm, ức chế được sự phát triển cùa các loạivi khuẩn trongthực phẩm, vì thế có the sử

dụng tinhdầu tiêu đen như mộttác nhân bảo quản thực phẩm (Nikolic et al., 2015)

Kích thíchănuống: Các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng tinhdầutiêu đengiúpcho

bệnh nhân bị chứng khó nuốt, kích thích khướu giáctạo điều kiện thuận lợi cho việc uống củabệnh nhân (Munakata et al.,2008)

Chống ung thư: Tinh dầu tiêu đen được xem như một tác nhân điều hòa miễn

dịch, nó có tác dụng chống ung thư thông qua việc thúc đấyhoạt động gây độc tế bàocủa tế bào NK(Majdalawieh & Carr, 2010)

Giúp cai thuốc lá: Những nghiên cứu gần đây cho thấy tinh dầu tiêuđen đóng vaitrò là chấttiềm năngđe hồ trợ quá trình cai thuốc lá ở người (Rose & Behm, 1994)

1.2 Tổng quan về hoạt chất BCP

Tên thường gọi: p-Caryophyllene, trans-Caryophyllene, (E)-Caryophyllene, (E)-Caryophyllene, E-0-Caryophyllene, (-)-(E)-Caryophyllene

p-Côngthức phân tử: C15H24

BCP làmột sesquiterpene hai vòng tự nhiên, một trong những thành phần chínhcủa tinh dầu tiêu, nó có nhiều hoạt tính có lợi như kháng khuẩn (Zhang et al., 2017),

kháng viêm , kháng sinh (Salehi et al., 2019), chống oxy hóa (Jeena, Liju, Umadevi, &Kuttan, 2014), ngăn ngừa ung thư (Legault & Pichette, 2007), hạ huyết áp (Andriana,

Xuan, Quy, Tran, & Le, 2019), chống nhiễm trùng (De Souza et al., 2014), chống côn

1.3 Tổng quan về phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước

Chưng cấtbằng hơi nước là một quá trình được sử dụngđe thu hồi các hợp chất

dễ bay hơi có nhiệt độ sôi cao Quá trình này được sử dụng để chiết xuất tinh dầu từ

thựcvật Trong thựctế, quá trình sử dụng hơi nước làm tác nhân chiết xuất đế làm bay hơi hoặc giải phóng các họp chất dễ bayhơi khỏi nguyên liệu thô Các hợp chất được

bayhơi bằng cách hấp thụ nhiệt từ hơi nước, và sau đó được truyền đến hơi nước, nơi chúng được khuếch tán Pha hơi tạo thành được làm lạnh và ngưng tụ trước khi tách

nước khỏi phadầu dựa trêntính không tan lẫnvào nhau của chúng Trongquátrìnhnày,hai sản phẩm thu được: tinh dầu và hydrosol (Prado et al., 2015)

Uu điếm: Tinh dầu được tạo ra không cósử dụngdung môi, không cần cácbướctách dung môi Có thể áp dụng ở quy mô công nghiệp, thiếtbị với chi phí khôngđắt đỏ,

dễ sử dụng (Prado et al., 2015)

Nhược điếm: Các họp chất nhạy nhiệt có the bị phân hủy về nhiệt hoặc bị thủy

phân, thời gian chiết xuất rất lâu, tốnkém nhiềunăng lượng Khó chiết xuất từcácdạng

nguyên liệu bột quá mịn, dần tới hìnhthành tảng lớn mà hơi nước khó xuyên qua được

1.4 Tổng quan về phương pháp chưng cất phân đoạn

Chưng cất phân đoạn là quá trình nhằm mục đích tách hai hoặc nhiều chất bằng

sự chênh lệch độ bay hơi giữa chúng Quá trình này phụ thuộc vào áp suất và nhiệt độcủa hệ thống, cũng như các đặc tính vật lý và hóa học của các thành phần được tách ra (W p Silvestre, Agostini, Muniz, & Pauletti, 2016)

Công nghệ chưng cất phân đoạn chủ yếu được sử dụng trong các nhà máy lọcdầu,hóadầu, xử lýkhí tự nhiên (Kister, Haas, Hart, &Gill, 1992) Quátrình này thườngđược diễn ra liên tục, nguyên liệu luôn luôn được thêm vào cột chưngcất và sản phẩm cũng được lấy ra song song Quá trình chưng cất phân đoạn công nghiệp thường được

thực hiện trong các cột hình trụ đứng, lớn được gọi là "tháp chưng cất hoặcphân đoạn"

hoặc "cột chưng cất" với đường kính từ khoảng 0,65 đến 6 mét và chiều cao từkhoảng

6 đến 60 mét hoặc hơn Các tháp chưng cất có các cửa xả chất lỏng ở các khoảng cáchlên trên cột cho phép rút các phân đoạn hoặc sản phẩm khác nhau có điểm sôi hoặc

khoảng sôi khác nhau Bằng cách tăng nhiệt độ của sản phẩm bên trong các cột, các sản

phẩm khác nhau được tách ra Sản phẩm “nhẹ nhất” (có nhiệtđộ sôi thấp nhất) thoát ra

từ trên cùng củacột và sảnphấm “nặng nhất (có nhiệt độ sôi cao nhất) thoát ra từdưới

cấu tử nhẹ hơn sẽ dễ dàng tách ra khỏi dung dịch và hiện diện ở phần cat (Diwekar&

Kim, 2005)

1.5 Tổng quan về phương pháp bắt gốc tự do DPPH

1,1 -diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) được xem như một gốc tự do ổn định vì

liên kết pi củacác vòng thơm cóthể bù đắp sựthiếuhụt electronở nguyêntốNitơtrongphân từ Gốc tự do này bền và ổnđịnh, hợp chất có màu tím đậm và dung dịch cùa nó

với methanolcó độhấp thucựcđại ởbước sóng 517nm (Kedare& Singh, 2011) DPPH

không bị dime hóa như các gốc tự do khác

Cơ chế: Khi dung dịch DPPH tiếp xúc với mộtchấtcó khả năng cho 1 nguyêntử

H hoặc 1 gốc tự do khác (• R), DPPH-H hoặc DPPH-R được hình thành dần tới sự mất màu của dung dịch và giảm độ hấp thu Vì thế, có the tính khả năng bắt gốc tự do của

dung dịch cần phân tích nhờ việc giảmđộ hấp thucũngnhư mất màu dung dịch DPPH

Phươngpháp này dựa trên sựgiảm số lượnggốc tự do bởi hoạtđộng của các chất chống

oxy hóa (Santos-Sanchez, Salas-Coronado, Villanueva-Canongo, & Hernandez-Carlos,2019)

Đây là phương pháp được sử dụng rộng rãi để định lượng các chất chống oxy

hóa vìtính đơn giản, rẻ tiền và nhanh chóng củanó Phương pháp quétgốc tựdo DPPH

cho phép phản ứng với hầu hết các loại chất chống oxy hóa do tính ổn định của DPPH

(Prakash, Rigelhof, & Miller, 2001) Vì thế, nó được sử dụng trongnhiều lĩnh vực như

hóa, thực phẩm Nhược điềm của phương pháp này là độ ổn định của DPPH bị ảnhhưởng bởidung môi có tính chất là bazơ Lewis hoặc sự hiện diện của oxy hoà tan

1.6 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

ỉ 6 ỉ Tình hình nghiên cứu ngoài nước

Yukihiro Tambe thuộc Khoa khoa học dược liệu, đại học Kyoto, Nhật Bản vào

năm 1996 đã nghiên cứu tác dụng kháng viêm của BCP lên dạ dày chuột Ket quả cho

thấy BCP ức che các ton thương viêm mạc dạ dàycủachuộtdo ethanol tuyệt đối gâyra,ngoài ra nó còncótácdụngbảovệtếbào (Tambe, Tsujiuchi, Honda, Ikeshiro, & Tanaka,

1996)

Klaudyna Fidyt trong năm 2016 Viện miền dịch học và liệu pháp thí nghiệm

Ludwik Hirszfeld, Việnhàn lâm khoa học BaLan đã nghiên cứu đặctính chống ung thư

của BCP và BCP oxide (BCPO) Nghiên cứu của ông đã chứng minh được BCP tăng

cườnghiệu quảcủamột số thuốcđặc trịung thư, có thể sử dụng BCP như một liệuphápphối họp với thuốc chống ung thư (Fidyt, Fiedorowicz, Strzqdala, & Szumny, 2016)

Klaukethuộc Việntâm thần học phân tử, Đại học Bonn, Đức trongnăm 2014 đã

chọn thụ the loại 2 để kiếmtra tác dụng giảm đau của BCP đối với chuột bị triệu chứng

đau do viêm và đauthần kinh, ông chứng minh rằng BCP có tác dụng giảm phản ứngđau trong giai đoạn muộn của bệnh thông qua con đường uống trực tiếp bằng miệng(Klauke et al., 2014)

Saad s Dahham thuộc phòng nghiên cứu và thử nghiệm EMAN, trường Khoahọc dược phẩm, đại học Sains Malaysia trong năm 2015 đã kiểm tra tác dụng kháng khuẩn của BCP từ tinh dầu trầm hương, ông sử dụng các chủng vi khuẩn và nấm gây bệnh ở người trongnghiên cứu của mình Ketquảcho thấy BCPthe hiện tác dụng kháng khuẩn mạnhđối với tất cả các chùngvi khuẩn được thửnghiệm, với cácgiá trị nồng độ

ức chế tối thiểu dao động từ 3 đến 14 pM Hoạt động chống lại vi khuẩn rõ rệt ở vi khuẩn gram dương so với vi khuẩn gram âm (Dahham et al.,2015)

Miguel Angel Calleja thuộc bệnh viện đại học Virgen de las Nieves, Granada,

Tây Ban Nha vào năm 2012 đà báo cáo hoạt động chống oxy hóa của BCP, tác dụng

bảo vệ của nó đối với bệnh xơ gan và khả năng ức chế của nó đối với hoạt hóa tế bào

gan BCP đã được thửnghiệm về sự ức chế peroxidhóalipid vànhư một chất làm sạchgốc tự do BCP có khả năng ức chế peroxid hóa lipidcao hơn probucol, a-humulene vàa-tocopherol (Calleja et al., 2012)

Abdellah Farah thuộc Viện nghiên cứu Nationale desPlantesMédicinales ởrốc vào năm 2006 đã chưng cất tinh dầu tràm myrtle, sau đó chưng cất phân đoạn tinhdầu thô thu được ở trên Thành phần chính của tinh dầu tràm thô ban đầu bao gom a-

Ma-pinene (10%), eucalyptopl (43%) và myrtenyl acetate (25%) Sau khi chưng cất phân đoạn, ông thu được 3 phân đoạn Phân đoạn 1 giàu a-pinene (42-54.8%) và eucalyptol (27-53.6%) Phân đoạn 2 hầunhư chỉ có eucalyptol (83-95.8%) Phân đoạn3 đặc trưng bởi myrtenyl acetate (62-65%) (Farah et al., 2006)

Wondifraw Abate thuộc trường kỳ thuật hóa học và sinh học, Viện công nghệAddis Ababa,đại học Addis Ababa, Etiôpiavàonăm 2018đã nghiên cứu tối ưu phương

pháp chưng cất lôi cuốnhơi nước thu được tinh dầutiêu đenvà ứngdụng tinh dầu vào

mỹ phẩm Òng đưa ra mô hình thí nghiệmtối ưu của mình với các thông số như nhiệt

độ chưng cất 127.5oC, kích thướcnguyên liệu 750pmvà chưng cất trong 4 giờ 30 phút

và hiệu suất đạt 4.83% ông sử dụng tinh dầu thu được kết hợp với một loại dầu nền từthực vật làm dầu mỹ phẩm Thành phần chính của mỳ phấm gồm chất màu, acid béo,

oleic acid 22.94% và hexandoxicoctandoxic axit8,61% Các đặc tính kháng khuấn củacác dầumỳ phàm có hiệu quả cao hơn 60% (Abate, 2018)

w.p Silvestre (2019), Trung tâm Khoa học và Công nghệ, Đại học Caxias do Sul, Bra-xin phân đoạn tinh dầu hương thảo được mua tại Công ty Tekton, Bang Rio

Grande do Sul, Nam Bra-xin ông và cộng sự sử dụng phương pháp chưng cất phân

đoạn chân không ở áp suất tuyệt đối 1 OkPa, tiến hành phân đoạn tinh dầu hương thảo

thành 2 phần Nghiên cứu nàyphân đoạn theo thời gian và nhiệt độ cố định ở cột hơi

đỉnh Phần lớnhydro terpene được tách ravà nằm ở đoạn đỉnh tháp chưngcất, các hợp

chất có chứa oxy đa so nằm ở phân đoạnđáy tháp chưng cat (Wendel Paulo Silvestre, Medeiros, Agostini, Toss, & Pauletti, 2019)

Hiện nay tại Việt Nam việc nâng cao hàmlượng BCPtrongtinh dầu tiêuđen đầy

tiềm năng vìnước ta có nguồn nguyên liệu rất dồi dào Tinh dầutiêuđen giàu BCP hiện

chưa được nghiên cứu phổbiến ởViệtNam, chỉcó nhữngnghiên cứu về chiếtxuấttinhdầu tiêuđen Tiềm năng ứngdụng vào mỹ phẩm cùatinh dầutiêuđen giàuBCP rất lớn, phương pháp chưngcất chân không phân đoạncóthể sảnxuất theoquy mô công nghiệp

để cung cấp nguyên liệu cho ngành mỳ phẩm

Trần Thiện Hiền thuộc viện công nghệ cao, khoa Môi trường-Thực Phẩm-Hóa,

đại học Nguyễn Tất Thành vào năm 2019 đã nghiên cứu thành phần trong tinh dầu tiêu

được chưng cất bằng phương pháp thông thường từ tiêu đen được trong ở huyện Chư

Sê, tỉnh Gia Lai ông kết luận rằng tinh dầu chiết xuất từ hạt tiêu đen ở Việt Nam thích họp cho sản xuất thuốc chống côn trùng và làm sạch không khí (Tranet al., 2019)

Phan Nhật Minh thuộc trường Đạihọccần Thơ vàonăm 2006 đã sử dụng phương pháp chiết tinh dầu hạt tiêu đen bằng dung môi CƠ2 siêutới hạn Nguyên liệu được thu

hái tại huyện Chư Sê, tỉnh Gia Lai, Việt Nam Tinh dầu thu được màu nâu đậm, có tủavàng, mùi thơm đặc trưng, ông đã chỉ ra đượcnhữngưu điếmnổi bật của phương pháp như thời gian chiết nhanh, sản phẩm giốngthiên nhiên, có thể thu được cấu từhóa họctheo ý muốn tùy thuộc áp suất xác định trước (Minh, Chí,Trung, Đạt, & Hạnh, 2006)

Nguyễn Thanh Huệ thuộc trường Đại họccần thơ vàonăm 2012 đã so sánh thành

phần hóa học và hoạt tính sinh học của tinh dầu hạt tiêu đen và gừng, sử dụng phươngpháp chưng cất thông thườngvà có hồ trợ vi sóng Thành phần chính của tinh dầu tiêu thu được bằng hai phương pháp cất có hàmlượng tương đương, tuy nhiên phương pháp

hồ trợ vi sóng không thi được trans-caryophyllene (Huệ, Khang, Sơ, & Thuyền, 2012)

Chương 2 TÓNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN

CỨU

2.1 Nguyên liệu

2.Ỉ.I Nguyên liệu

Hạt tiêuđen được sửdụng trong xuyên suốt nghiên cứu được thu mua tại thànhpho Buôn Ma Thuột, tỉnh Đắk Lắk, Việt Nam

2.1.2 Dụng cụ - thiết bị - hóa chất

Dụngcụ sử dụng trong thí nghiệm bao gồm:

Bảng 2.1 Dụng cụ sử dụng trong nghiên cứu

TÊN DỤNG CỤ XUÁT s sử" * _ ĨT1NH minh họa»

Bộ chưng cất lôi cuốn hơi Đức

nước

Ống đongthủy tinh 100mL TrungQuốc

Chai đựng tinh dầu TrungQuốc

Bình cầu 1 OOmL TrungQuôc

Tháp chưng cấtđĩa Trung Quôc

TÊN DỤNG CỤ XƯÁT SÚ HÌNH MINH HỌA

Thiết bị ngưng tụ Trung Quôc

Bình cầu 100mL 1 cổ Trung Quôc

Bạch tuột 4 cổ Trung Ọuôc

Bảng 2.2 Thiết bị sử dụng trong nghiên cứu

Bep đun bình cầudạng lưới Trung Ọuôc

Bảng 2.3 Hóa chất sử dụng trong nghiên cứu

TÊN HÓA CHÂT XUÁT SÚ HÌNH MINH HỌA

KI

Muoi Na2SƠ4 khan Trung Quốc

TEN HOA CHÀT XƯẢT Sư

Nước rữa chén Việt Nam

HINH MINH HỌA

2.2 Thời gian và địa điểm nghiên cứu

Từ tháng 02/2020 đếntháng 05/2020

Phòng thínghiệm Hóa đại cương, lầu 4, Trường Đạihọc Nguyền Tất Thành

Phòng thí nghiệm Quátrìnhvàthiết bị, lầu 4,Trường Đại họcNguyễnTất Thành

Phòng thí nghiệmHợpchấtthiên nhiên, lầu 1, Khu nhà F, Trường Cao đắng Công nghệ Đồng An

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 ỉ Quy trình chưng cất tinh dầu tiêu đen

Hình 2.1 Quy trình chưng cât tinh dâu tiêu đen

Thuyết minh quy trình:

Hạttiêuđenđược chọn lựa đế loại bỏ cành khô, bụi bấn và đem xay bằng cối xay

chuyên dùng Sau đó, cho bột tiêu vào râycó kích thước cụ the đe xác định gần đúng

kích thước nguyên liệu rồi tiến hành đo độ ấm mục đích nhằm xác định khối lượng

nguyênliệukhô Ke đến, cân theo khối lượng định sằn sauđó bỏ vào bình đựng nguyên liệu và tiến hành lắp hệ thống chưng cất lôi cuốn hơi nước dạng thắng đứng đế khảo sát

các thông số cần thiết chằng hạn như khảo sát kích thước nguyên liệu, khối lượng nhập

liệu, khảo sát thời gian chưng cất, khảo sát công suất Từ thiết bị làm lạnh ở hệ thốngchưng cất ta thu đượchồn hợp gồmtinh dầu và hydrosol, sauđó chiết lấy phần tinh dầutiêu nằm ở trênta có tinhdầu thô Làmkhan tinhdầu thu đượcbằng muối NaiSCL, tiến hành lắng, gạn đe loại bỏ hoàn toàn muối và thu được sản phẩm cuối cùng là tinh dầutiêu tinh khiết với mùi đặc trưng và màuvàng nhạt Lưu mẫu để phân tích GC-MS

2.3.1 2 Quy trình chưng cất phân đoạn tinh dầu tiêu đen

Càn

Điều chinh áp suàt

I

Gia nhiệt I

Hình 2.2 Quy trình chung cất phân đoạn tinh dầu tiêu đen

Thuyết minh quy trình:

Đem cân khoảng 30g tinh dầu tiêu đen, cho vào bình cầu 100 mL, bỏ vào một ít

đá bọt Đábọt đóng vaitrò tạo mầm sôi, tránhhiện tượng dung dịchbị sôi cục bộ trong

quá trình chưng cất Lắp hệ thống chưng cấtphân đoạn, lắp nhiệt kế thủy ngân vào bình

cầu chứa tinh dầuthô và trên đỉnh tháp chưngcất Sau đó,bâtcôngtắc bơm chân không,

thiết bị gia nhiệt và điều chỉnh áp suất chân không, tốc độ gianhiệtcho phù hợpvới yêucầu của thí nghiệm Quan sát nhiệtđộ trong bình cầu và nhiệt độ trên đỉnh tháp chưng

cất, khi nhiệt độ trên đỉnh vượt quá giá trị dự đoán cho phân đoạn nhẹ thì xoay bạch

tuộc 4 co đe thu tiếp phân đoạn trung bình, phân đoạn nặng nằm ở đáy của bình cầu Nhiệt độcủa mồi phânđoạn tại đỉnh đượcdự đoán và ước lượng bởi quátrìnhmôphỏngchưngcấtphân đoạn bằng phần mem Aspen Plus Vll Sau khi kết thúc thí nghiệm, tháo

thiết bị theo quy tắc lắp trước-tháo sau, sau đó đem cân mồi phân đoạn và lưu mầu để

đi phân tích định lượng GC-MS

sau phân đoạn bằng phương pháp DPPH

Hình 2.3 Quy trình phân tích khả năng kháng oxy hóa bằng phương pháp DPPH

Thuyết minh quy trình:

Quy trình xác định khả năng kháng oxy hóa của tinh dầu dựa theo phươngpháp Brand-Williams với một chút chỉnh sửa (Brand-Williams, Cuvelier, & Berset, 1995) Dung dịchgốcđược chuẩn bị bằng cách hòatan24mgDPPH với 100ml methanol.Dung dịch làm việc được chuẩn bị bằng cách pha loãngdịch gốc với methanol theo tỷ lệ :4

và được hiệu chỉnh về độhấp thụ 1.1 với sai số 0.02 0.2 ml tinhdầuđượcthêmvào 3ml dung dịch DPPH và lắcđều, để yêntrong 30 phút, sauđóđođộ hấp thụ bằng máyquang

phổ UV-Vis ởbước sóng 515 nm Đường cong chuẩn được xây dựng bằng chất chống oxy hóa Trolox với nồngđộ từ 25pM - 125pM (0.006 g/L - 0.031 g/L.) Kết quả được

biếudiền dưới dạng phần trămbắt gốc tự do và pgTE/g EO

2.4 Sơ đồ nghiên cứu

2.5 Bố trí thí nghiêm

2.5 ỉ Khảo sát các yếu to ánh hưởng tới quả trình chưng cất tinh dầu tiêu

Đe khảo sátcác yếu tố ảnh hương tới quátrình trích ly tinh dầutiêubằngphươngpháp chưng cất lôi cuốn hơi nước, tôi sử dụng phương pháp khảo sát luân phiên từng biến Mồi thí nghiệm sè được thực hiện lặp lại ba lần và lấy giá trị trung bình

Hình 2.4 Bố trì thí nghiệm chưng cất lôi cuốn hoi nước

2.5.1 ỉ Khảo sát ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu

Hạttiêu đen được nghiềnnhỏ và râyqua nhiều loại râycó kích thước từ 0.096mm,

0.25mmvà0.707mm tương ứng vớimesh 160, mesh 60 và mesh25.Nguyên liệu không

đi qua rây được sẽ được nghiền thêm một lần nữa đến khi qua được loại rây tưng ứng

Tiêuđen nguyên hạt cũng được nghiên cứu Cân 300g nguyên liệu saukhi xácđịnh kích

thước chính xác, lắphệ thống chưng cất trong2 giờ và công suất gia nhiệt 300w

2.5.1.2 Khảo sát ánh hưởng của thời gian và công suất gia nhiệt

Hạt tiêu đen sè được nghiền đến kích thước tối ưu và cân 300g giống với thí nghiệm trên, thời gian chưng cất từ 30 phút đến 4 giờ, công suất gia nhiệt từ 200W, 300W, 400W, 450W được nghiên cứu song song trong thínghiệm này

2.5.1.3 Khảo sát ảnh hưởng của thế tích nguyên liệu

Kích thước nguyên liệu, thời gian chưng cất, công suất gia nhiệt là những số liệu tối ưu cùa các thí nghiệm trước, thay đổi khối lượng nhập liệu từ 300g, 500g, 700g,

800g

của BCP trong các phán đoạn

Hình 2.5 Bố trí thí nghiệm chưng cất phân đoạn.

Bộthí nghiệm chưng cất phân đoạn của phòng thí nghiệm là một bộ chưng cất gián đoạn, khá đơn giản so với các mô hình chưng cấtphân đoạn dầu khí Phươngphápchưng cất phân đoạn dựa trên sự khác biệt về nhiệt độ sôi của các cấu tử trong dungdịch Nhiệt độ sôi của chất phụ thuộc vào áp suất tuyệt đối, áp suất càng cao nhiệt độ

sôi của chất càng cao và ngược lại Tinh dầu tiêu có rất nhiều chất là sesquiterpene và

dần xuất có oxy của nó, với nhiệt độ sôi ở áp suất khí quyển rất cao như BCP sôi ở 262°c Sử dụng áp suất chân không để giảm nhiệt độ sôi của chất cũngnhư dung dịch,

giảm chi phí tốn kém về mặtnăng lượng với thiết bị gia nhiệt

Tinh dầu tiêu giàu monoterpene và dầnxuất có oxy của chúng, sesquiterpene vàdần xuất có oxy của chúng Neu xét về nhiệtđộ sôi, ta thấy có sự khác biệt rõ rệt giữa

cácthànhphần này Các chấtmonoterpene và dẫnxuấtcủanócónhiệtđộ sôi thấp, trong

khi sesquiterpene và dần xuất của nó có nhiệt độ sôi cao, khoảng chênh lệch nhiệt độgiữahai nhóm nàyrất lớn Dựa vào đó, ta sẽ cố gắng tách tinh dầutiêu làm 3 phần, mộtphânđoạn nhẹ chứa monoterpene, mộtphân đoạn trung bình chứa các sesquiterpene cóthe bay lên đỉnh tháp chưng cất và mộtphân đoạn nặng nằm ở đáy bình cầu

Các thí nghiệm ở đây sử dụng tháp chưng cất 300 mm, công suất gia nhiệt banđầu không đổi là 160W, áp suất chânkhông sẽ được thay đổi từ500mmHg, óOOmmHg,

700mmHg, và 745mmHg (áp suất chân không tối đa mà bơm chân không có thể đáp

ứngđược)

2.5.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của công suất gia nhiệt

Áp suất tối ưu ở thí nghiệm trên sè được sử dụng trongcác thínghiệm ở khảo sát này Mồi loại tháp chưng cất sè được vận hành với công suất gia nhiệt khác nhau dao

động từ 100W, 130W, 160W, 200W và 230W Bảng3.1 thểhiệncác thí nghiệm sè thực hiện ởkhảo sát này, dấu “x” the hiện điều kiện nghiên cứu

Bảng 2.4 Bảng bố trí thí nghiệm trong nghiên cứu

min chân

không Công suất (W) Công suất (W) Công suất (W) (mmHg)

Phân tích khả năng kháng oxy hóa của tinh dầu tiêu đen thô và các phân đoạn

nhẹ,trungbình, nặng củacác mẫu tốtnhất ở mồi loạitháp chưng cất bằng phương pháp DPPH

2.6 Phương pháp phân tích

Màu sắc: Xác định màu sắc và độ trong suốtcủa tinh dầubằng cách cho tinh dầuvào ống nghiệm 1Oml, thỉnh thoảng lắc và quan sát roi ghi nhận về tính chất, cường độcủa màu và độ trong suốt, nếu tinh dầu vẫn đục và không trong suốt chứng tỏ còn lẫnnước, nước và tinh dầu tạo thành hệ nhũ tươngnên dung dịch bị đục

Phương pháp phân tích sắc kí khí ghép khối phổ là phương pháp phân tích hiện

đại, kết hợp giữa phần sắc kí khí và phần khối phổ để xác định các chất khác nhau có

trong mầuthử nghiệm Phân tích sắc kí ghép khối pho tinh dầu tiêu đen được thực hiện bởimáy sắc kí ThermoFisher Science Trace 1310kết hợp với máyquangphổ khốiTSQ

9000 Khí mang sử dụng ở đây là Helium với tốc độ 1.2 pL/phút và tỉ lệ chia 1:250.Khoảng nhiệtđộ trong lò được chia làm bagiai đoạn:

- Gia nhiệt lên 50°C trong 30 giây;

- Goa nhiệttừ50°C lên 160°C với tốc độ tối thiểu 5°c/phút,

- Gia nhiệt từ 160°C đến 260°C với tốc độ tối thiểu 1o°c/phút và giữ trong phút Các hợp chất trong tinh dầu tiêu đen được định danh bởi phổ khối của

chúng bằng thư viện NIST 2.2

2.7 Phương pháp xử lý số liệu

Trong đó:

mkhô : khối lượng nguyên liệu khô (gam);

mo : khối lượng nguyên liệuban đầu (gam);

H : độẩm của nguyênliệu (%)

Khối lượng riêng của tinh dầu được xác định bằng bình đo tỷ trọng Cân bình tỷ

trọng rồng kèm nút bình có dung tích 10 mL, ta được khối lượng mi Sau đó, đô tinh

dầuvào đầy chaivà đậynút lại, taxácđịnh đượckhối lượng m2 Sau khi rửa và làmkhôbình đo tỷ trọng, đổ nước vào đầy bình vàđậy nútlại, ta xác định được khối lượng m3.

Trong đó:

rm : khối lượng cùa bình đo tỷtrọng(g);

m2 : khối lượng bình đotỷtrọng và tinhdầu (gam);

m3 : khối lượng bình đo tỷtrọng vànước(gam);

Hiệu suất thunhận dầu tính theo lượng dầu có trong nguyên liệu được xác định

theo công thức:

mkhô

Trong đó:

Y : Hiệu suất thu hồi tinh dầu theo khối lượng (%)

V : Thể tích tinhdầu thu (ml)

d : khối lượng riêng tinhdầu tiêu đen

nikhô : Khối lượng nguyên liệu khô

2.7.4 Xác định độ thu hồi của từng chất

Độ thu hồi cùa mộtchấttrongmột phân đoạn được xác định bằng tỷlệ giừa khối

lượng chất đó có trong phân đoạn và khối lượngcủa chất có trong tinh dầu ban đầu

Độ thu hồi của một chất trong tất cả phân đoạn được xác định bằng tong độ thu

hồi của chấtđó trong mồi phân đoạn

mA0

Trong đó:

Ĩ1ÌA1 : khối lượng của chất A có trong phân đoạn 1

niA0 : khối lượng của chất A có trong tinh dầu thô

2.7.5 Xác định khả năng bắt gốc tự do bởi phương pháp DPPH

Trong đó:

As : Độ hấp thu của hồnhợp tinh dầu với dung dịch DPPH

Ab : Độ hấp thu của dung môi với dung dịch DPPH

2.7.6 Xác định khá năng khảng oxy hóa của tinh dầu bởi TEAC (troỉox equỉvaent

Chương 3 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

3.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chưng cất

Kết quả trong Hình 3.1 đã chỉ ra rằng hạt tiêu đen sau khi nghiền thì lượng tinhdầu thu được cao hơn so với giữ nguyên hạt Xuhướng này là do hạt tiêu đen sau khi

nghiền có diện tích bề mặt nhỏ hơn, làmtăng diệntíchtiếp xúc giữa nguyên liệu và hơi

nước, tinh dầu dễ bị lôi cuốn dẫn tới hiệu suất thu đượccao hơn.Tuy nhiên, nếu nghiền

đen kích thước quá nhỏ, hiệu suất phá vờcáctếbào càng caonhưng dề gây tắc ống dần

hơi(tinh dầu + nước) và độ xốpbélàm ảnh hưởng đến quá trình chưng cất.Nhược điếm

của phươngpháp chưng cất lôi cuốnhơi nước là khó chiết xuất từ các dạngnguyên liệu bột quá mịn, dần tới hình thành tảng lớn mà hơi nước khó xuyên qua được (Dilworth,Riley, & Stennett, 2017) Dựa vào Hình 4.1, tiêu đen ở kích thước mesh 25 và mesh 60

làtốtnhất

Dựavào Hình 3.2 ta thấy khoảng thời gian đầu từ 30 phút đến 60phút, công suất

gia nhiệt càng cao thì hiệu suất càng cao Thời gian càng tăng, công suất gianhiệt thấp thì hiệu suất thu được tinh dầu càng cao Nhiệt độ của quá trình chưng cất là điểm sôi

của hỗn hợphơi nước và tinh dầu Khi tốcđộ gianhiệtthấp, cần nhiềuthời gian hơn để làm tăng nhiệtđộ của hồn hợp Tại thời điểmđạtđược nhiệtđộcần thiết,hơi nướcđóngvai trò là môi trường cho quá trình chưng cất Thời gian lưu cùa hơi nước ảnh hưởng trựctiếp đến hiệu suất chiết xuấttinh dầu, thời gian lưu càng cao thì hiệu suất càng cao

và ngược lại (Fitriady, Sulaswatty, Agustian, Salahuddin, & Aditama, 2017) Côngsuất

gia nhiệt 200Wvà chưng cất trong 3 giờ là điềukiệntối ưu nhất, hiệu suấtthu được tại thời điểm này là 3.93% (w/w)

4.0 3.8 3.6

0 50 100 150 200 250

Thời gian (phút)

Hình 3.2 Ảnh hưởng của thòi gian chưng cất và công suất gia nhiệt

Do bìnhcầuchứanguyên liệu chỉ chứađược 800g bột tiêuđen, xem như800g là

the tích tối đa có the nhập liệu Khối lượng nhập liệu dao động từ 300g, 500g, 700g,

800gtương ứng với 37.5%, 62.5%, 87.5% và 100% thể tích Khi lượng nhập liệu tăng

lên, hiệu suất thu được tinh dầu giảm đi Xu hướng này do the tích nhập liệu tăng dẫn

tới mật độ nguyên liệu dày đặc hơn, áp suất hơi nước được tạo ra từ thiết bị gia nhiệt

thấp hơn, dần tới việc khó thực hiện quá trình giải phóng tinh dầu khỏi nguyên liệu của hơi nước (Alam, Husin, Asnawi, &Adisalamun, 2018) Dựa vào Hình 3.3 ta thấy chiềugiảm hiệu suất tương ứng với chiều tăng thể tích nguyên liệu, tuy nhiên thay đổi này

không quáđáng lớn Đe cósố lượng tinh dầu đủ đế thựchiện các thí nghiệm phân đoạn

tinhdầu, tôi chọn khối lượngnhập liệu là 800g mồi thí nghiệm

3.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình chưng cất phân đoạn

3.2 ỉ Thành phần của tinh dầu tiêu đen thô

Bảng 3.1 So sánh thành phần tiêu đen thô so vói một số vùng quốc gia

aMenon(2005)(Menon & Padmakumari, 2005)

bThien Hien et al (2019)(Tranet al., 2019)

Terreira et al (1999) (Ferreira, Nikolov, Doraiswamy,Meireles, & Petenate, 1999)

dOrav etal (2004) (Orav, Stulova, Kailas, & Muurisepp, 2004)

eSingh et al(2004) (Singh et al., 2004)

Dựa vào Bảng 3.1 ta thấy tinh dầu tiêu đen đa số là monoterpene (68.71%) và

sesquiterpene (30.33) Tinh dầu tiêu trong nghiêncứu này có cácthành phần chính khá

tương đồng so với các nghiên cứukể trên Hàm lượng a-pinene (10.12%) và P-pinene(10.67), 3-carene (20.36) vượt trội so hơn nhiều so với các nghiên cứu còn lại

Chươngtrình Aspen Plus V11 được sử dụng để mô phỏng ảnh hưởng củaáp suất chân không (ASCK) lên đườngcong nhiệt độ sôi của một số hợp chất chính Thưviện

của Aspen Plus có sẵn các thông tin chitiết về đặc tính hóa lí, cấu tạo của cáchọp chất

trên nên sè cho ra so liệu môphỏng đáng tin cậy Dựa vào thành phần của tinh dầu tiêu

thô, chúng ta chọn 5 chất bao gồm a-pinene, (3-pinene, 3-carene, D-limonene và P- caryophyllene đe thực hiện quá trình mô phỏng Tinh dầu có rất nhiều họp chất nhạy

cảm với nhiệtđộ,nếunhiệtđộdung dịch quá cao sẽ cómột sốchất bị biến tính Đe giảm

nhiệtđộ sôi của dungdịch, sử dụng áp suất chân không làmột phương thứchữu hiệuvà

an toànnhất, vì chưng cất phân đoạn chỉ dựa trên sựkhác nhau về nhiệt độ sôi của các

chất Quá trình mô phỏng nhiệt độ sôi của mồi họp chất từ 30 đến 160°C Khoảng cáchcủa đường cong càng lớn, chênh lệch nhiệt độ sôi của các cấu tử càng cao Nhìn vào

Hình 4.4ta thấyngoại trừ BCP, các chất chính còn lại có nhiệt độ sôi rất thấp ở áp suất

chân không, áp suất chân không 15mmHg các cấu tử nhẹ sôi chỉ ở 34-35°C