TIỂU LUẬN HÓA SINH THỰC PHẨM

Chúng được sử dụng chủ yếu cho các ứng dụng địa phương như là hỗn hợp với dầu thực vật hoặc dùng để hít thở.. EO chứa các thành phần có đặc tính diệt khuẩn và kháng vi-rút có thể được sử

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

- -

TIỂU LUẬN HÓA SINH THỰC PHẨM

Giáo viên hướng dẫn : Cô Hoàng Lan Phượng Nhóm Thực Hiện : 05

Lớp : K66CNTPD

Hà Nội – 9/2022

DANH SÁCH THÀNH VIÊN NHÓM 5

luận

3 Đinh Thị Kim Ngân 6650680 K66CNTPD 9

4 Trần Thị Thanh An 6655754 K66CNTPD 9

8 Trần Thị Tuyết Mai 6655815 K66CNTPD 9

Nhận xét của giảng viên :

….………

………

………

………

………

………

b) Trường công nghệ cao, Đại học Ibn Zohr, Agadir, Maroc c) Đại học Lyon, Đại học Lyon-1, CNRS, UMR 5007, LAGEP- CPE, 43

bd 11 Novembre 1918, F-69622 Villeurbanne, Pháp d) CNRS, Dịch vụ Phân tích Trung ương, Viện Khoa học Phân tích, Villeurbanne, Pháp

e) Phòng thí nghiệm Công nghệ sinh học và Xác định giá trị Tài nguyên Thiên nhiên, Khoa Khoa học, Đại học Ibn Zohr, Agadir, Maroc

1.Giới thiệu

Tinh dầu (EO) đã một lần nữa được quan tâm trong một số lĩnh vực Là sản phẩm tự nhiên, chúng có các đặc điểm lý hóa thú vị với giá trị phụ gia cao thân thiện với môi trường EO cũng có các hoạt động sinh học đa dạng và phù hợp Ví dụ, chúng được sử dụng trong lĩnh vực y tế nhờ các hoạt động diệt khuẩn (diệt khuẩn, diệt virut và diệt nấm) và các đặc tính y học Nhiều nghiên cứu đã làm nổi bật tác dụng kháng khuẩn của EO ngay cả đối với vi khuẩn đa kháng thuốc (Mayaud et al., 2008; Burt, 2004) Hơn nữa, EO đã được sử dụng

để chống lại các bệnh nhiễm trùng trong bệnh viện, sử dụng như một chất lỏng làm sạch để khử trùng thiết bị y tế và bề mặt (Warnke và cộng sự, 2009) hoặc như một bình xịt trong các phòng mổ và phòng chờ để làm sạch không khí nhằm hạn chế ô nhiễm (Billerbeck, 2007) Chúng cũng có thể mang lại cảm giác dễ chịu về tinh thần cho bệnh nhân nhờ mùi dễ chịu của chúng Việc sử dụng EO làm chất bảo quản thực phẩm cũng đã được nhắc đến (Burt, 2004; Tiwari et al., 2009) Do có thành phần hóa học phức tạp, thường bao gồm hơn

100 hợp chất terpenic khác nhau, EO có phổ hoạt tính sinh học và kháng khuẩn rộng (kháng khuẩn, kháng nấm, chống nấm mốc, kháng virus, kiểm soát dịch hại, thuốc đuổi côn trùng) Trong lĩnh vực dược phẩm, EO có mặt trong thành phần của nhiều dạng bào chế (viên nang, thuốc mỡ, kem, xi-rô, thuốc con nhộng, bình xịt và thuốc xịt) Số lượng chế phẩm không ngừng tăng lên Chúng được sử dụng chủ yếu cho các ứng dụng địa phương như là hỗn hợp với dầu thực vật hoặc dùng để hít thở

Ngành công nghiệp thực phẩm cũng thể hiện nhu cầu ngày càng tăng đối với EO do các ứng dụng quan trọng của chúng như chất bảo quản thực phẩm (Burt, 2004), đổi mới trong bao bì thực phẩm và cuộc chiến chống lại các mầm bệnh gây ngộ độc thực phẩm nguy hiểm (Listeria monocytogenes, Salmonella typhimurium, Clostridium perfringens, Pseudomonas putida và staphylococcus aureus) Nhiều nghiên cứu đã chứng minh hiệu quả của EO ở liều lượng thấp trong cuộc chiến chống lại mầm bệnh do vi khuẩn gặp trong ngành công nghiệp thực phẩm và sản phẩm thịt (Oussalah và cộng sự, 2006, 2007) Tương tự, mối quan tâm của công chúng ngày càng tăng về việc sử dụng kháng sinh trong thức

ăn chăn nuôi vì sự xuất hiện của vi khuẩn kháng kháng sinh và khả năng lây truyền từ vật nuôi sang người Trên thực tế, ở Liên minh châu Âu, việc sử dụng

kháng sinh tổng hợp, chất kích thích tăng trưởng và sức khỏe làm chất phụ gia trong thức ăn chăn nuôi đã bị cấm từ năm 2006 (Castanon, 2007) Trong bối cảnh này, EO đã được chứng minh là một sự thay thế thú vị vì hoạt động kháng khuẩn nổi tiếng và được ghi nhận của chúng EO chứa các thành phần có đặc tính diệt khuẩn và kháng vi-rút có thể được sử dụng làm chất thay thế ma túy tổng hợp trong chăn nuôi (Varona và cộng sự, 2013) Cơ quan Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm đã công nhận EO là các chất an toàn theo Quy định của Bộ luật Liên bang và một số có chứa các hợp chất có thể được sử dụng làm chất phụ gia kháng khuẩn (CFR, 2015; Ait-Ouazzou và cộng sự, 2011; Cox và cộng

sự, 2001; Deans và Ritchie, 1987; Nerio và cộng sự, 2010; Muyima và cộng sự, 2002)

Các ứng dụng khác bao gồm hàng dệt y tế và kỹ thuật Trong trường hợp này, bao bọc là kỹ thuật được lựa chọn trong quy trình công nghiệp như một phương tiện truyền đạt các chất hoàn thiện và đặc tính trên hàng dệt không thể thực hiện được hoặc không hiệu quả về chi phí khi sử dụng các công nghệ khác Trong ngành dệt may, ứng dụng chính của bao bọc là chất tạo mùi thơm

và chất làm mềm da Các ứng dụng khác bao gồm thuốc chống côn trùng, thuốc nhuộm, vitamin, chất kháng khuẩn, vật liệu thay đổi giai đoạn và các ứng dụng

y tế, chẳng hạn như thuốc kháng sinh, hormone và các loại thuốc khác

EO là những hợp chất bay hơi không ổn định và mỏng manh Do đó, chúng có thể bị phân hủy dễ dàng (do oxy hóa, bay hơi, nung nóng, ánh sáng) nếu chúng không được bảo vệ khỏi các yếu tố bên ngoài Việc bảo vệ như vậy

có thể tăng thời gian hoạt tính của chúng và kiểm soát sự lan toả Sự ổn định của EO có thể được tăng lên bằng cách đóng gói (Hong và Park, 1999) Việc đóng gói cũng được chứng minh là cải thiện hoạt tính kháng khuẩn của một số loại kháng sinh (DrulisKawa và Dorotkiewicz-Jach, 2010) Mục đích của bài đánh giá này là báo cáo các thuộc tính của EO, cách khai thác chúng, các quy trình đóng gói và ứng dụng của chúng

2 Tinh dầu là gì ?

Theo Dược điển Châu Âu xuất bản lần thứ 7, EOs được định nghĩa là:

“Sản phẩm có mùi, thường có thành phần phức tạp, thu được từ nguyên liệu thực vật đã được xác định về mặt thực vật, bằng cách đun, chưng cất khô hoặc bằng phương pháp cơ học thích hợp mà không cần nhiệt Một loại tinh dầu

thường được tách ra khỏi pha nước bằng phương pháp vật lý mà không dẫn đến

sự thay đổi đáng kể thành phần hóa học của nó” Các EO sau đó có thể được xử

lý thêm một cách thích hợp Chúng được gọi về mặt thương mại là đã được xác định, loại bỏ, được cải chính hoặc tách riêng từ “x” theo ấn bản thứ 7 của Dược điển Châu Âu EO là chất lỏng thơm có dầu được chiết xuất từ các nguyên liệu thực vật có mùi thơm Chúng có thể được sinh tổng hợp trong các cơ quan thực vật khác nhau dưới dạng chất chuyển hóa thứ cấp như hoa (hoa nhài, hoa hồng, tím và oải hương), thảo mộc, chồi (đinh hương), lá (Thym, Eucalyptus, Salvia), quả (anis, hồi), cành cây , vỏ cây (quế), vỏ cây (cam quýt), hạt (bạch đậu khấu),

gỗ (đàn hương), thân rễ và rễ (gừng) Chúng có thể được trích xuất bằng các phương pháp khác nhau Do bản chất kỵ nước và tỷ trọng của chúng thường thấp hơn so với nước, chúng thường ưa béo, hòa tan trong dung môi hữu cơ, không hòa trộn với nước Chúng có thể được tách khỏi pha nước bằng cách gạn Tuy nhiên, sản lượng khai thác của chúng khác nhau tùy thuộc vào loài và cơ quan Tuy nhiên, chúng vẫn còn rất thấp (khoảng 1%), điều này khiến chúng trở thành những chất quý hiếm có giá trị cao Trong số các loài thực vật, chỉ 10% có chứa EO và được gọi là thực vật thơm (hơn 17.000 loài thực vật, phân bố khắp nơi trên thế giới (Svoboda và Greenaway, 2003)) Các thể loại mà chúng có thể được tìm thấy được sắp xếp trong một số ít họ: Lamiaceae, Lauraceae, Asteraceae, Rutaceae, Myrtaceae, Poaceae, Cupressaceae và Piperaceae (Bruneton, 1999)

3.Tiết tinh dầu

EO được sinh tổng hợp, tích lũy và lưu trữ trong các cấu trúc mô học, các tuyến tiết (Bouwmeester và cộng sự, 1995; Bruneton, 1987) Svoboda và Greenaway (2003) xác nhận rằng có hai loại tuyến tiết: những nằm trên bề mặt thực vật với sự bài tiết ngoại sinh và những nằm bên trong thực vật trong các cơ quan nội tạng với nội sinh bài tiết Chúng cũng khu trú trong tế bào chất của một số tế bào tiết ở một hoặc nhiều cơ quan thực vật Chúng ta có thể phân biệt các loại khác nhau (xem Bảng 1)

3.1 Mô tiết bên ngoài

Mô như vậy nằm bên ngoài cây

- Nhú biểu bì: chúng là những tế bào biểu bì hình nón tiết ra các tinh chất

thường gặp trong cánh hoa (tức là Rosa sp.)

- Trichomes tuyến (các tuyến tiết hoặc lông): chúng phát triển từ tế bào

biểu bì Chúng sinh tổng hợp và nơi tích tụ EO và là đặc trưng của họ Lamiaceae gia đình (Turner và cộng sự, 2000) Tinh dầu tổng hợp là tích lũy trong một túi giữa các tế bào tiết và một chung lớp biểu bì (Hình 1a – d) Có nhiều loại trichomes tuyến (Rezakhanlo và Talebi, 2010): không cuống (Hình 1a) và có cuống

trichomes Loại thứ hai có ba loại: peltate (Hình 1b), và số hóa trichomes (Hình 1e) (Rezakhanlo và Talebi, 2010; Baran và cộng sự, 2010; Ascensão và Pais, 1998)

- Trichomes không tuyến: chúng có lông giống nhau cấu trúc thành

trichomes tuyến cũng được tìm thấy ở một số Labiatae (Hình 1f) (Kremer

và cộng sự, 2014; Rezakhanlo và Talebi, 2010)

3.2 Mô tiết bên trong

Mô này nằm bên trong cây Chúng tôi phân biệt

- Các kênh bài tiết: chúng là các kênh nhỏ (Hình 1g) đôi khi kéo dài trên

toàn bộ chiều dài của cây và thành trong đó được hình thành từ các tế bào tiết chất ngồi (Apiaceae)

- Các túi phân sinh (hay túi tiết): là một khoảng gian bào, thường có hình

cầu, chứa đầy các giọt EO do các tế bào bao quanh nó tổng hợp

- Tế bào tiết nội bào: chúng là những tế bào biệt lập chuyên tích tụ và bài

tiết EO bên trong không bào của chúng Khi nồng độ EOs đạt đến mức cao, các tế bào này sẽ chết (ví dụ như tế bào của cây quế, lá nguyệt quế, thân rễ của cây thạch nam)

Đối với một số tác giả, cần phân biệt giữa tinh chất thực vật và tinh dầu

Số hạng thứ nhất tương ứng với chất tiết tự nhiên do các tế bào tiết chuyên biệt tạo ra trong cây Cách thứ hai đề cập đến chiết xuất thu được bằng hơi nước hoặc chưng cất thủy, có nghĩa là EO là tinh chất thực vật được chưng cất Ví dụ, chiết xuất thu được từ vỏ của trái cây có múi bằng phương pháp lạnh là tinh dầu nhưng chiết xuất thu được bằng cách chưng cất hơi nước là tinh dầu Các mô khác nhau chuyên lưu trữ và tích tụ EO cung cấp một lớp bảo vệ lý tưởng cho các sản phẩm dễ vỡ này chống lại các yếu tố bên ngoài mà chúng dễ bị tổn thương (ánh sáng, nhiệt, độ ẩm và quá trình oxy hóa) Họ phát hành nội dung

của họ bằng cách rách sau khi độ ẩm thay đổi hoặc do tác động cơ học Nó là trường hợp khi trích xuất các EO trong đó chúng ta sẽ thảo luận về các cách tiếp cận trong các đoạn văn sau Vai trò sinh học của EO trong thực vật vẫn là giả thuyết nhưng có vẻ như chúng đóng một vai trò trong tương tác thực vật - thực vật (ức chế sự nảy mầm và tăng trưởng của thực vật khác) và tương tác giữa thực vật và động vật (chất thu hút của polli nators và chất xua đuổi dịch hại) Họ cũng cung cấp một vai trò phòng thủ chống lại nấm và vi sinh vật gây bệnh và chống lại động vật ăn cỏ (không có lông) và côn trùng (Erman, 1985) Các chuyên gia coi EO là nguồn tín hiệu hóa học cho phép nhà máy kiểm soát và điều chỉnh môi trường của chúng (Bruneton, 2009) Eos chất chiết xuất có thể khác nhau về chất lượng, số lượng và thành phần theo khí hậu, thành phần đất,

cơ quan thực vật, tuổi và giai đoạn chu kỳ sinh dưỡng (Masotti và cộng sự, 2003; Angioni và cộng sự, 2006)

Bảng 1 : Cấu trúc bài tiết chuyên tích tụ và dự trữ tinh dầu

A.E Asbahani và cộng sự / Tạp chí Dược phẩm Quốc tế 483 (2015) 220–243

Cấu trúc bài tiết Sự mô tả Cây nội tạng Thí dụ Họ thực vật

Cơ quan bài tiết

bên ngoài

Nhú bì Tế bào tiết

biểu bì hình nón

Hoa Cánh hoa

Rosa damascena Convallaria majalis

Thuộc họ hoa hồng

Họ măng tây Lông tiết hoặc

tuyến

trichomes

Tế bào tận cùng của trichomes tiết

ra EO

Thân cây

Lá

Pelargonium sp Salvia sp., Mentha sp

Họ Geraniaceae

Họ hoa môi

Cơ quan bài tiết

nội bộ

Khoảng gian bào chứa đầy các tế bào tiết

Epicarp của trái cây Citrus sp

Họ Rutaceae

Họ Myrtaceae

Hình.1a: Tuyến tiết

không cuống trên bề mặt

lá trên của origanum

her-aleoticum để lại cho thấy

không gian dưới dạng

thấu kính chứa đầy tinh

2010)

Hình.1c: Digitiform

tri-chome của Stachys vandulifolia vahl (Ảnh hiển vi ánh sáng) (Re-zakhanlo và Talebi,

tế bào tiết tổng hợp trong suốt thực vật

EO bên trong không bào của chúng

Thân cây

Lá Thân rễ

Cinnamomum ceylanicum Laurus nobilis Acorus calamus

Họ Long não

Hinh.1d: Các loại

tri-chomes tiết khác nhau

trong cây cỏ hương bài là

(Tế bào tiết C.S; Tế bào

gốc C.B Túi tinh dầu

Hình.1f: Ảnh hiển vi SEM của Micromeria kerneri cho thấy tri-chomes không tuyến (NG) (Kremer và cộng

sự, 2014)

Hình.1g: Mặt cắt của lá

tuyến phân sinh dạng

kênh của Pinus pinaster

4.Thành phần hóa học của tinh dầu

EOs là hỗn hợp phức tạp của các hợp chất dễ bay hơi được chiết xuất từ một số lượng lớn thực vật Nhìn chung, chúng đại diện cho một một phần thành phần thực vật (ít hơn 5% thực vật khô vật chất) và bao gồm chủ yếu là tecpen hydrocacbon (isoprenes) và terpenoids Các hợp chất đầu tiên là monoterpen (chúng có 10 nguyên tử cacbon và đại diện cho hơn 80% thành phần EOs) và sesquiterpenes (chúng có 15 nguyên tử cacbon) Chúng có thể trình bày cấu trúc mạch hở hydrocacbon, như cấu trúc đơn , hai vòng hoặc ba vòng cấu trúc Loại thứ hai, còn được gọi là isoprenoids Chúng là các dẫn xuất oxy hóa của hydrocacbon tecpen như rượu, anđehit, xeton, axit, phenol, ete và este (Bakkali

và cộng sự, Năm 2008; Templeton, 1969)

Chúng bao gồm cả mono- oxy và sesquiterpenes (sesquiterpenoids) Một số EO

có chứa một lớp phân tử oxy hóa khác là phenylpropanoit và các dẫn xuất của chúng Chúng được tìm thấy trong các trường hợp đặc biệt (Sassafras, vỏ quế,

cỏ vetiver, đinh hương) (Barceloux, 2008) (xem Bảng 2) Terpen đại diện cho một nhóm rất lớn các hydrocacbon tự nhiên phong phú nhất Chúng có nhiều chức năng khác nhau (Gershenzon và Dudareva, 2007) Một số tecpen là loại thuốc mạnh chống lại các bệnh như ung thư (Ebada và cộng sự, 2010), sốt rét (Parshikov và Netrusov, 2012) và bệnh tim (Liebgott và cộng sự, 2000) Một số khác cho thấy đặc tính diệt côn trùng (Rossi và cộng sự, 2012) Khối cấu tạo cơ bản của tecpen là đơn vị isopren (2-metyl-1,3- butadien) được liên kết theo kiểu đầu-đuôi Nó được biểu diễn bằng công thức cấu tạo chung(C5H8) n với n là số đơn vị isopren liên kết Quy tắc isoprene do Ruzicka phát triển năm 1921 đóng vai trò quan trọng trong việc xác định cấu trúc (Ruzicka, 1953) Phân loại tecpen dựa trên số lượng đơn vị isopren Monoterpen bao gồm hai đơn vị isopren (2 x C5) và có công thức phân tử (C10H16) trong khi sesquiterpenes chứa ba đơn vị isopren (3 x C5) và có công thức phân tử (C15H24) Bảng 2 bao gồm các thành phần của một số EO cùng với các đặc tính hóa lý và hoạt động sinh học của chúng

Bảng 2.Một số thành phần của tinh dầu với một số đặc tính lý hóa và hoát tính sinh học

Khối lượng phân tử

Nhiệt độ sôi

Chỉ số khúc xạ

Mật độ tương đối (g/ml)

Nguồn thực vật

Một số hoạt tính sinh học

A-Pinène

7785-70-8

C 10 H 16 136.23 157.9 1.465 0.858 Thông

biển sao(quả thông)

Chống viêm, chống oxi hóa

có hoa trong họ

Chống nấm, chống oxi hóa, chống viêm

Cử) Kim ngân thảo

Myrcène

123-35-3

C10H16 136.23 167 1.469 0.791 Cam

xanh ( cam chua)

Chống oxi hóa, bảo vệ dạy dày

5 Các phương pháp chiết xuất tinh dầu

EO được lấy từ nguyên liệu thực vật bằng một số phương pháp chiết xuất (Wang và Weller, 2006) (Dick và Starmans, 1996) Các phương pháp như vậy

có thể được phân thành hai loại: phương pháp thông thường / cổ điển và phương pháp tiên tiến / cải tiến Việc nghiên cứu các công nghệ mới (siêu âm, vi sóng) trong những thập kỷ qua đã dẫn đến sự xuất hiện của các quy trình chiết xuất mới và hiệu quả hơn (giảm thời gian chiết xuất và tiêu thụ năng lượng, tăng năng suất chiết xuất, cải thiện chất lượng EO)

5.1 Phương pháp thông thường và cổ điển

Đây là những phương pháp thông thường dựa trên việc chưng cất nước bằng cách đun nóng để thu hồi EOs từ chất nền thực vật

5.1.1 Chưng cất hydro

Đây là phương pháp đơn giản và cũ nhất được sử dụng để chiết xuất các

EO (Meyer-Warnod, 1984) Trong lịch sử, Avicenna, (980-1037), là người đầu tiên phát triển chiết xuất thông qua alembic Ông đã chiết xuất ra loại tinh dầu nguyên chất đầu tiên của hoa hồng Nguyên liệu thực vật được ngâm trực tiếp vào nước bên trong alembic và toàn bộ được đun sôi Thiết bị khai thác bao gồm một nguồn sưởi ấm được đặt bằng một cái bình (alembic), trong đó chúng

ta có thể đưa nguyên liệu thực vật và nước vào.Thiết lập bao gồm một bình

ngưng và một bình gạn để thu gom nước ngưng và để tách EO ra khỏi nước, tương ứng (xem Hình 2) Nguyên tắc chiết xuất dựa trên quá trình chưng cất azeotropic Trên thực tế, ở áp suất khí quyển và trong quá trình chiết xuất (đun nóng), nước và các phân tử EO tạo thành một hỗn hợp không đồng nhất đạt đến nhiệt độ sôi của nó ở điểm thấp hơn gần 100 ° C trong khi đối với các thành phần EO, điểm này rất cao (xem Bảng 2) Hỗn hợp EOs / nước sau đó được chưng cất tương tự như thể chúng là một hợp chất đơn lẻ Đây được gọi là đồng chưng cất với sự hiện diện của hơi nước làm ổ dung môi

A.E Asbahani và cộng sự Tạp chí Quốc tế về Dược phẩm 483 (2015) 220-243

Ưu điểm của nước là nó không thể trộn lẫn với phần lớn các phân tử tecpen của EO và do đó, sau khi ngưng tụ, EO có thể dễ dàng tách ra khỏi nước bằng cách gạn đơn giản Việc chưng cất hydro bằng hệ thống Clevenger được khuyến nghị bởi ấn bản thứ ba của Dược điển Châu Âu để xác định sản lượng EO Nó cho phép tái chế các chất ngưng tụ thông qua một hệ thống cohobage Phương pháp này thích hợp cho việc chiết các cánh hoa và hoa (tức là cánh hoa hồng) vì

nó tránh được sự nén chặt và vón cục của vật liệu thực vật trong quá trình chiết Tuy nhiên, quá trình chưng cất thủy phân có một số hạn chế: (i) thời gian chiết xuất lâu (3-6 giờ; 24 giờ đối với cánh hoa hồng), (ii) tạo tác và biến đổi hóa học của các phân tử terpenic khi tiếp xúc lâu với nước sôi (thủy phân, tuần hoàn .)

và (ii) đun nóng quá mức và làm mất một số phân tử phân cực trong quá trình chiết xuất nước (Bohra et al., 1994) Một biến thể tối ưu của kỹ thuật này, chưng cất tuabin (Seiller và Martini, 1999) cho phép thu được sản lượng cao bằng cách tái chế nước thơm Nó làm giảm thời gian chưng cất nhờ sự hiện diện của các tuabin (cho phép phân mảnh và kích động) Ngoài ra, nó cho phép thu hồi gần như hoàn toàn các EO có trong hơi qua cột tấm Ở quy mô công nghiệp, phương pháp này vẫn được sử dụng vì một số lý do: (i) sự đơn giản của việc lắp đặt (không yêu cầu thiết bị đắt tiền), (i) tính dễ thực hiện của phương pháp và (ii) tính chọn lọc của nó

5.1.2 Hơi nước cuốn vào

Đây là một trong những phương pháp chính thức để lấy EO Đây là một phương pháp được sử dụng rộng rãi để chiết xuất EO (Masango, 2005) Nó dựa trên nguyên tắc tương tự như quá trình chưng cất bằng hydro với sự khác biệt là