THỰC HÀNH HÓA HỌC CÁC HỢP CHẤT THIÊN NHIÊN CHIẾT XUẤT TINH DẦU GỪNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP CHƯNG CẤT LÔI CUỐN HƠI NƯỚC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCMVIỆN SINH HỌC – THỰC PHẨM THỰC HÀNH HÓA HỌC CÁC HỢP CHẤT THIÊN NHIÊN CHIẾT XUẤT TINH DẦU GỪNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP CHƯNG CẤT LÔI CUỐN HƠI NƯỚC GVHD: NGUYỄN N

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM

VIỆN SINH HỌC – THỰC PHẨM

THỰC HÀNH HÓA HỌC CÁC HỢP CHẤT THIÊN NHIÊN CHIẾT XUẤT TINH DẦU GỪNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP CHƯNG

CẤT LÔI CUỐN HƠI NƯỚC

GVHD: NGUYỄN NGỌC TUẤN

LỚP: DHDBTP15A

Danh sách sinh viên:

TP HCM, 15 tháng 10 năm 2022

MỤC LỤC

1 Đặt vấn đề 3

2 Phương pháp nghiên cứu 4

2.1 Chuẩn bị mẫu 4

2.2 Phương pháp nghiên cứu 4

2.3 Dụng cụ và hóa chất 6

2.4 Hình ảnh trong quá trình thực hiện 7

4 Tài liệu tham khảo 10

1 Đặt vấn đề

Gừng (Tên khoa học: Zingiber officinale Roscoe thuộc giới Plantae, ngành Magnoliophyta, lớp Liliopsida, bộ Zingiberales, họ Zingiberaceae, chi Zingiber, loài Zingiber officinale) là loại cây thảo được trồng từ rất lâu đời

Gừng không những được sử dụng khá phổ biến như một loại gia vị (Ravindram and Babu, 2005) mà còn được bổ sung vào các khẩu phần ăn để chữa bệnh buồn nôn, chống say tàu xe (Chrubasik, 2005); chống oxi hóa và kháng viêm (Shogi et al., 1982) Chính vì đặc điểm trên mà dịch trích cũng như tinh dầu từ củ gừng được sử dụng phổ biến trong chế biến thực phẩm hay trong dược phẩm Dịch trích từ củ gừng gồm các hợp chất bay hơi và chất tan tạo ra mùi hương đặc trưng và vị cay của gừng Trong đó, hai hợp chất chức năng 6-gingerol và 6-shogaol thì tạo ra vị cay đặc trưng hơn các hợp chất khác có trong gừng (Zancan, 2002) Ngoài ra, chính hai hợp chất trên còn mang tính kháng khuẩn

và được sử dụng trong điều trị các bệnh nhân bị suy giảm miễn dịch (Hiserodt et al., 1998)

Mặt khác, tinh dầu gừng là một hỗn hợp chứa các hợp chất dễ bay hơi, trong đó α-ingiberene là thành phần chính tạo ra mùi hương của gừng, chính đặc điểm này mà tinh dầu gừng thường được sử dụng nhiều trong lĩnh vực dược phẩm, mỹ phẩm hay thực phẩm cụ thể trong các thức uống, gia vị, kem, kẹo Tinh dầu gừng thường được trích bằng phương pháp lôi cuốn hơi nước Việc trích ly tinh dầu gừng cho hàm lượng tối ưu phụ thuộc nhiều yếu tố như phương pháp trích hay nguyên liệu dùng để trích… [1] Trong đó, hàm lượng NaCl bổ sung trong quá trình chưng cất có thể tăng hiệu suất thu hồi và giảm thời gian chưng cất Tuy nhiên nồng độ NaCl phải ở một mức nhất định, nếu quá cao sẽ làm các lớp biểu bì thực vật ngăn cản sự thoát tinh dầu ra ngoài.[2]

Tinh dầu gừng rất có giá trị về mặt kinh tế trên thị trường do những công dụng nó mang lại Do đó, nhóm quyết định thực hiện việc trích ly tinh dầu gừng nhằm kiểm tra giá trị mang lại cụ thể của sản phẩm này cũng như kiểm tra hiệu suất trích ly của gừng khi có bổ sung NaCl trước khi tiến hành trích ly tinh dầu

2 Phương pháp nghiên cứu

Nguyên liệu là củ gừng được trồng tại nhà, tươi, không bị dập nát hay thối hỏng Sau khi vận chuyển đến phòng thí nghiệm, tiến hành lựa chọn sơ bộ, loại bỏ đất cát, rửa sạch, cắt mỏng 0,5cm, xay nhuyễn trước khi bắt đầu quá trình chưng cất [3]

Phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước: Chưng cất nhằm lôi cuốn tinh dầu bằng hơi nước là phương pháp phổ biến sử dụng để tách hỗn hợp không lẫn vào nhau như nước và tinh dầu khi tiếp xúc trực tiếp nhau

Trên cơ sở, khi chưng cất một hỗn hợp gồm 2 chất lỏng không hòa tan vào nhau, áp suất hơi tổng cộng bằng tổng của hai áp suất hơi riêng phần Do đó, nhiệt độ sôi của hỗn hợp luôn luôn thấp hơn nhiệt độ sôi của từng chất Chính nhờ đặc tính làm giảm nhiệt độ sôi này mà phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước là phương pháp thông dụng để tách tinh dầu ra khỏi nguyên liệu thực vật [3]

Ngoài ra, việc chiết tách tinh dầu có thể sử dụng NaCl để tăng hiệu suất trích ly và giảm thiểu thời gian trích ly Điều này được thể hiện nhiều ở các bài báo khoa học sử dụng trong chiết tách các chất khác như: Trích ly lectic từ đậu ma sử dụng NaCl 0,9% (ĐH Cần Thơ, 2021), trích ly PME từ cà chua sử dụng dung dịch NaCl 0,117M (ĐH Cần Thơ, 2010)… Do đó, nhóm chọn ngâm dịch gừng sau khi xay nhuyễn trong 30 phút với 1g NaCl (~0,8%) để tăng hiệu suất trích ly và giảm thiểu thời gian trích ly

Quy trình chưng cất

Thuyết minh quy trình

a) Xử lý mẫu

Gừng sau khi thu hoạch, sẽ rửa sạch, gọt bỏ vỏ, cân chính xác 500g bằng cân phân tích (± 0,0001)

b) Cắt lát nhỏ

Mục đích: chuẩn bị cho quá trình xay nhuyễn

Sau khi cân đủ 500g gừng sẽ được cắt lát nhỏ dày khoảng 0,5 cm Điều này giúp quá trình xay thuận lợi Giúp thu được tinh dầu nhiều nhất trong quá trình trích ly

c) Xay nhuyễn

Mẫu (500g)

Cắt lát nhỏ

Xay nhuyễn

400mL nước

cất

Chưng cất

400mL nước

cất

Thời gian 4h Nhiệt độ 100 o C

Tinh dầu

Mục đích: Giúp quá trình chưng cất nhanh hơn, thu được lượng tinh dầu nhiều hơn Sau khi đã cắt lát tiếp tục bỏ vào máy xay bổ sung 400ml nước mục đích thêm nước để hạn chế việc hạt tinh dầu trong gừng bị oxi hoá, thất thoát vào không khí.Sau khi xay nhuyễn chuyển hỗn hợp xay nhuyễn vào bình cầu 2000mL và tiếp tục bổ sung thêm 400mL nước tiếp tục chưng cất Bổ sung 1g NaCl vào ngâm 30 phút trong bình cầu, sử dụng màng bọc thực phẩm để kín bình cầu

d) Chưng cất:

Mục đích: Thu tinh dầu loại bỏ nước

Thời gian chưng cất 4 giờ ở nhiệt độ 100 ℃

2.3 Dụng cụ và hóa chất

1 Ống sinh hàn

1 Cổ Clavenger

1 Máy bơm hoàn lưu

1 Bình cầu 2000ml

1 Bếp ổn nhiệt đun bình cầu 2000ml

1 Becher 250ml

1 Đũa thủy tinh

1 Lọ đựng tinh dầu

1 Cân kỹ thuật 2 số

2.4 Hình ảnh trong quá trình thực hiện

Quá trình xay nhuyễn

Quá trình chưng cất

Xác gừng sau quá trình

chưng cất

Kết quả quá trình chưng cất: (Sau 4 giờ)

500g gừng tươi cho ra được 1,6 ml tinh dầu gừng 3 Kết quả và nhận xét Hiệu suất trích ly tinh dầu:

H= m m

0

×100 %= 1,85500 × 100 %=0,37%

Trong đó:

m : Khối lượng tinh dầu (g)

Tinh dầu gừng

Nước

m0 : Khối lượng gừng (g)

Kết quả dự kiến: 500g gừng cho ra 1ml tinh dầu gừng trong thời gian 16 tiếng [1]

Thực tế: Khi ngâm với NaCl 0,8% thì hiệu suất tăng và thời gian trích ly giảm: 500g gừng cho ra 1,6ml tinh dầu trong thời gian 2 tiếng Cụ thể: 30 phút đầu tiên trích ly cho ra 0,4ml tinh dầu; 30 phút tiếp theo cho ra 0,6ml tinh dầu; 30 phút tiếp theo cho ra tiếp 0,6ml tinh dầu và sau đó không ra thêm được

Như vậy có thể thấy, việc trích ly có ngâm NaCl rõ ràng giúp tăng hiệu suất trích ly lên 160% và giảm thời gian chưng cất rất nhiều

Xét về tính thương mại:

- Thị trường: Tinh dầu gừng nguyên chất Yaris có giá 300.000đ/10ml

- Thực tế theo kết quả thực nghiệm: 3kg gừng tươi ~ 10ml tinh dầu Trong đó gừng tươi dao động 19.000đ – 21.000đ /1kg → 3 kg gừng ~ 54.000đ – 63.000đ và các chi phí khác

Từ đó có thể nhận định sơ bộ, tinh dầu gừng tạo ra lợi nhuận thương mại cao

Nhận xét

Chiết xuất tinh dầu gừng bằng phương pháp lôi cuốn hơi nước có bổ sung NaCl (0,8%) cho ra hiệu suất trích ly tốt, rút ngắn thời gian chưng cất Vì chưa khảo sát nồng độ NaCl nên cần có một khảo sát cụ thể để nâng cao hiệu suất chưng cất trong thời gian tới

Ngoài ra, xét về yếu tố thương mại thì tạo ra lợi nhuận cao, dễ thực hiện

4 Tài liệu tham khảo

[3] Nguyễn Minh Hoàng - Chưng cất tinh dầu căn hành gừng Zingiber officinale Roscoe

trồng tại Phú Yên và Bình Dương – 2022

[4] Ravindran, P.N ; Nirmal Babu, K 2005 Ginger: The Genus Zingiber, Medicinal And Aromatic Plants: Industrial Profiles; 41, 87-181

[5] Chrubasik S., Pittler M.H., Roufogalis B.D., 2005 Zingiberis rhizoma: a comprehensive review on the ginger effect and efficacy profiles Phytomedicine;12, 684-701

[6] Shogi N., Iwasa A., Takemoto T., Ishida Y., Ohizumi Y., 1982 Cardiotonic principles

of ginger (Zingier officinale Roscoe) J Pharm Sci.; 71, 1174

[7] Zancan K C., Marcia O.M Marques, Ademir J Petenate, M Angela A Meireles

2002 Extraction of ginger (Zingiber officinale Roscoe) oleoresin with CO2 and co-solvents: a study of the antioxidant action of the extracts Journal of Supercritical Fluids

24, 57–76

[8] Hiserodt R.D., Franzblau S.G., Rosen R.T., 1998 Isolation of 6-, 8-, and 10-gingerol from ginger rhizome by HPLC and preliminary evaluation of inhibition of Mycobacterium a_ium and Mycobacterium tuberculosis, Journal of Agricultural and Food Chemistry 46, 2504–2508