() Tạp chí Khoa học – Đại học Huế ISSN 1859 1388 Tập , Số 7, 2016, Tr 69 76 *Liên hệ nguyenducchung@huaf edu vn Nhận bài 4 2016; Hoàn thành phản biện 4 ; Ngày nhận đăng 4 2016 NGHIÊN C U CÁC Y U ở NH[.]
Trang 1Tập , Số 7, 2016, Tr 69-76
ởÁCH CHI ở ởINH D U ở H ở ỞA NHỨN
ởr n V) ởhị Nh Lành 1 , Nguyễn Hiền ởrang 2 , Nguyễn Cao C ng 2 , Nguyễn Đ c Chung 2*
1ởrư ng ởrung c p nghề số – Huế
2ởrư ng Đ i Học Nông Lâm, Đ i học Huế
ởóm tắt: Ởa nhân có kho ng giống với trên loài được trồng một số nước như n độ, Malaysia,
ởrung Quốc, Việt Nam Ởa nhân sử dụng cho nghiên cứu này là giống sa nhân Amomum xanthioides Wall
được trồng Huyện ởiên Phước, Qu ng Nam Qu sa nhân khô được bóc vỏ, xay nhỏ thành bột và chưng
c t bằng phương pháp lôi cuốn hơi nước để thu tinh dầu thô ởinh dầu nguyên ch t thu được bằng cách
bổ sung Na2SO4 đến % so với thể tích tinh dầu thô sử dụng Kết qu kh o sát các yếu tố nh hư ng đến
kh năng trích ly tinh dầu cho th y điều kiện thích hợp để trích ly là kích thước bột sa nhân ≤ mm, tỷ lệ nguyên liệu/dung môi là / g/ml , chưng c t 0C trong gi ởhành phần hóa học trong tinh dầu sa nhân được xác định bằng GC-MỞ với các thành phần chính phân tích được là camphene , % , limonene (9,70%), camphor (31,21%) và endobornyl acetate (36,87%)
ở khóa: Amomum xanthioides Wall., tinh dầu, chưng c t lôi cuốn hơi nước, GC-MS
Sa nhân (Amomum xanthioides Wall là cây thuốc quý được sử dụng trong nhiều bài thuốc
đông y để kích thích tiêu hóa, chữa đầy hơi, tiêu ch y, ăn không tiêu, nôn mửa, đau bụng, đau
d dày, đau nhức răng, tê th p [ ] Ngoài ra, sa nhân được biết đến như là một lo i gia vị r t được ưa chuộng và có giá trị xu t khẩu lớn
Qu sa nhân có - % tinh dầu, trong tinh dầu có chứa nhiều hợp ch t hóa học giá trị như camphen, -pinen, limonen, camphor, borneol, saponin… ởinh dầu sa nhân có tác dụng kháng khuẩn và kháng n m với hiệu lực ức chế cao, bên c nh đó tinh dầu còn có kh năng chống oxy hóa m nh nên có thể sử dụng làm ch t b o qu n thực phẩm tự nhiên r t tốt [ ], [ ] Ngoài tác dụng kháng khuẩn, các hợp ch t trong sa nhân c)ng được chứng minh là có tác dụng k̀m h̃m
sự phát triển c̉a tế bào ung thư [ ]
Có nhiều phương pháp tách chiết tinh dầu khác nhau như phương pháp cơ học, chưng
c t lôi cuốn hơi nước, trích ly bằng dung môi dễ bay hơi, chiết xu t bằng ch t lỏng siêu tới h n (CO2), trích ly dưới sự hỗ trợ c̉a vi sóng… ởrong đó phương pháp tách tách chiết bằng chưng
c t lôi cuốn hơi nước khá phổ biến, đơn gi n, chi phí th p, nhưng trích ly triệt để và ch t lượng tinh dầu tốt
”ên c nh đó, việc tách chiết tinh dầu sa nhân Việt Nam ít được quan tâm và chưa có một công bố khoa học nào về quy tr̀nh công nghệ tách chiết tinh dầu sa nhân V̀ vậy, chúng tôi tiến hành kh o sát các yếu tố nh hư ng đến kh năng tách chiết tinh dầu từ h t sa nhân
Trang 22 Nguyên liệu và ph ơng pháp nghiên c u
2.1 Nguyên liệu
Qu sa nhân khô (Amomum xanthioides Wall.) (2kg nguyên liệu được thu mua từ huyện
ởiên Phước, tỉnh Qu ng Nam Các qu to, tròn, không bị sâu mọt, mốc được lựa chọn, lo i bỏ
vỏ thu được h t sa nhân độ ẩm , % và sử dụng làm nguyên liệu cho các thí nghiệm trong nghiên cứu này
Muối khan Na2SO4 có độ tinh khiết , % Merck, Đức s n xu t
2.2 Ph ơng pháp nghiên c u
ởinh dầu h t sa nhân được tách chiết bằng phương pháp chưng c t lôi cuốn hơi nước theo Dược Điển Việt Nam IV Ởử dụng thiết bị chưng c t Clevenger, mẫu nguyên liệu/nước được gia nhiệt cho đến khi hỗn hợp sôi, hơi nước t o thành sẽ lôi cuốn tinh dầu đi lên Hỗn hợp hơi lỏng tiếp tục vào hệ thống làm nguội và ngưng tụ ởhu hồi tinh dầu bằng phương pháp bổ sung muối khan Na2SO4 với hàm lượng % khối lượng/thể tích tinh dầu Quá tr̀nh tách chiết tinh dầu sa nhân được mô t h̀nh Mỗi thí nghiệm trong nghiên cứu sử dụng g bột sa nhân từ h t khô, dùng nước làm dung môi, thí nghiệm được tiến hành với lần lặp l i Các thông số kỹ thuật trong quá tr̀nh tách chiết được kh o sát bao gồm
- ởr ng thái nguyên liệu mẫu xay mịn kích thước bột sa nhân ≤ mm , mẫu xay thô
> mm ởiến hành trích ly tinh dầu nhiệt độ 0C, với tỷ lệ nguyên liệu/nước là / trong
th i gian gi Lựa chọn tr ng thái nguyên liệu thích hợp dựa vào số mililit tinh dầu thu nhận được ởr ng thái nguyên liệu này được lựa chọn để tiến hành nghiên cứu các thông số khác
- ởỷ lệ nguyên liệu/dung môi tỷ lệ nguyên liệu g /dung môi ml được kh o sát lần lượt
là 1/5, 1/6, 1/7, / và / , các hỗn hợp này được chưng c t 0C trong gi ởỷ lệ thích hợp được lựa chọn dựa vào số mililit tinh dầu thô thành phẩm và sử dụng tỷ lệ này cho các nghiên cứu tiếp theo
- Nhiệt độ trích ly từ đến 0C, với th i gian chưng c t là gi Ởau khi xác định được nhiệt độ chiết thích hợp, chúng tôi cố định thông số này để nghiên cứu nh hư ng c̉a
th i gian trích ly
- ởh i gian trích ly từ các thông số kỹ thuật đ̃ nghiên cứu tr ng thái nguyên liệu, tỷ lệ nguyên liệu/dung môi, nhiệt độ , chúng tôi kh o sát th i gian trích ly từ , đến gi
Định tính thành phần hóa học c̉a tinh dầu sa nhân bằng phương pháp phân tích sắc
ký ghép khối phổ GC-MỞ theo mô t c̉a I.P.Ở Kapoor [ ] Phương pháp sắc ký
GC-MỞ được thực hiện t i trung tâm Kiểm nghiệm ởhuốc – ởhực phẩm – Mỹ Phẩm, số đư ng ởrương Định, ởP Huế
Phương pháp xử lý số liệu kết qu thí nghiệm được phân tích “NOV“ và kiểm định Lsd
% để so sánh sự khác biệt trung b̀nh giữa các nghiệm thức Các phân tích thống kê được xử
lý trên phần mềm tiêu chuẩn Minitab
Trang 3Hình 1 Quy tr̀nh tách chiết tinh dầu sa nhân
3.1 Các y u t nh h ng đ n kh năng trích ly tinh d u
ởr ng thái nguyên liệu
Để kh o sát nh hư ng c̉a kích thước nguyên liệu đến lượng tinh dầu thành phẩm, chúng tôi tiến hành nghiền h t sa nhân thành bột và rây sàng có kích thước lỗ là mm Mẫu nguyên liệu có kích thước h t ≤ mm và > mm được sử dụng trong các thí nghiệm chưng c t song song Kết qu thu hồi lượng tinh dầu được thể hiện trong b ng
B ng 1 Lượng tinh dầu thu được theo tr ng thái nguyên liệu
Mẫu ởr ng thái nguyên liệu mm Hàm l ợng tinh d u ml
Kết qu b ng cho th y lượng tinh dầu thu được từ nguyên liệu đ̃ xay mịn ở cao hơn so với mẫu ở , ml so với , ml Điều này có thể gi i thích là do kích thước h t nhỏ
làm tăng bề mặt tiếp xúc giữa nguyên liệu và dung môi ”ên c nh đó, các tế bào bị phá vỡ nhiều
giúp phóng thích ch t béo và các thành phần tinh dầu ra bên ngoài Chính v̀ vậy, hiệu su t trích ly tinh dầu sa nhân tăng lên là điều dễ hiểu Như vậy, kết qu này cho phép chúng tôi lựa chọn bột h t sa nhân có kích thước ≤ mm làm nguyên liệu cho quá trình trích ly
ởỷ lệ nguyên liệu/dung môi n ớc
ởrong quá tr̀nh trích ly bằng phương pháp lôi cuốn hơi nước, khi gia nhiệt hỗn hợp nguyên liệu và nước, hơi nước thẩm th u vào trong các lớp tế bào, làm phá vỡ túi tinh dầu và lôi cuốn tinh dầu theo hơi nước Nếu lượng nước quá ít th̀ không đ̉ hòa tan các ch t keo, muối bao bọc xung quanh túi tinh dầu, làm tinh dầu không thoát ra được Ởử dụng càng nhiều dung
Trang 4môi để trích ly th̀ kh năng khuếch tán c̉a tinh dầu vào dung môi càng lớn [ ] Dung môi dễ dàng thẩm th u vào nguyên liệu và hòa tan các c u tử cần trích ly nên lượng tinh dầu trong dung môi càng cao [ ] ởuy nhiên, một giới h n nh t định lượng tinh dầu thu hồi sẽ tăng lên không đáng kể dù tăng lượng dung môi ”ên c nh đó, lượng nước quá nhiều làm gi m hiệu
qu kinh tế c̉a quá tr̀nh chưng c t do tốn năng lượng c p nhiệt, tăng thể tích thiết bị ởrong thí nghiệm này, chúng tôi cố định lượng nguyên liệu sử dụng g và thay đổi lượng dung môi thêm vào để đ t tỷ lệ nguyên liệu/dung môi từ / đến / Kết qu được tr̀nh bày h̀nh
Hình 2 nh hư ng c̉a tỷ lệ nguyên liệu/dung môi đến lượng tinh dầu sa nhân
Các giá trị có cùng ít nh t một chữ cái th̀ không khác nhau mức %
Ởố liệu trên h̀nh cho th y lượng tinh dầu thu được có xu hướng tăng theo lượng tăng c̉a dung môi sử dụng các mẫu tỷ lệ nguyên liệu/dung môi / , / , / , / , / , lượng tinh dầu thu được tương ứng là , , 0,558, 0,667, 0,675, 0,642 ml ởrong đó, lượng tinh dầu thu được các mẫu / , / , / mức cao và không có sự sai khác có ý nghĩa thống kê Quy luật biến thiên này c)ng phù hợp với công bố trước đây c̉a Nguyễn Hoàng Lan và cộng sự trong nghiên cứu công nghệ trích ly tinh dầu từ lá tía tô [ ] tác gi Huỳnh ởhị Kim Nguyệt và
cộng sự với nghiên cứu quá tr̀nh s n xu t tinh dầu từ vỏ qu chanh không h t Citrus latifolia)
[ ] ởừ kết qu nghiên cứu trên, chúng tôi lựa chọn tỷ lệ nguyên liệu/nước là / cho các thí nghiệm tiếp theo
Nhiệt độ trích ly
Một trong những yếu tố quan trọng nh hư ng đến quá tr̀nh trích ly tinh dầu là nhiệt
độ Kết qu kh o sát nh hư ng c̉a các mức nhiệt độ khác nhau - 1400C đến lượng thu hồi tinh dầu sa nhân được tr̀nh bày trong h̀nh
Kết qu h̀nh cho th y lượng tinh dầu thu nhận tăng dần theo các mức nhiệt độ ,
110, 120, 1300C và đ t giá trị cao nh t 0C với các giá trị tương ứng là , , 0,942, 1,133 và , ml Điều này được gi i thích như sau nhiệt độ cao làm tăng tốc độ khuếch tán, dòng đối lưu nguyên liệu/dung môi và gi m độ nhớt c̉a nguyên liệu v̀ vậy làm tăng hiệu su t trích ly [ ] ”ên c nh đó, chúng tôi c)ng tiến hành kh o sát nhiệt độ 0C nhưng lượng tinh dầu thu
Trang 5được là , ml và không có sự sai khác về mặt thống kê so với mẫu chưng c t 0C Do đó, nhiệt độ chưng c t 0C được lựa chọn cho các thí nghiệm tiếp theo
Hình 3 Ởự biến thiên lượng tinh dầu sa nhân theo nhiệt độ trích ly Các giá trị có cùng ít nh t một chữ cái th̀ không khác nhau mức %
ởh i gian trích ly
ởh i gian trích ly phụ thuộc vào các yếu tố nguyên liệu, dung môi, nhiệt độ ởh i gian trích ly càng dài th̀ hàm lượng tinh dầu thu hồi càng cao [ ] ởuy nhiên, khi kéo dài th i gian đến một giới h n nh t định th̀ lượng tinh dầu thu được không tăng nữa, đồng th i có thể nh
hư ng x u đến ch t lượng s n phẩm Do vậy, cần xác định th i gian trích ly thích hợp ởh i gian trích ly được kh o sát là từ , đến gi Kết qu được thể hiện h̀nh
Hình 4 Ởự biến thiên lượng tinh dầu sa nhân theo th i gian trích ly
Các giá trị có cùng ít nh t một chữ cái th̀ không khác nhau mức %
Ởố liệu h̀nh cho th y lượng tinh dầu thu hồi có xu hướng tăng theo th i gian trích ly
Cụ thể lượng tinh dầu từ các mẫu thí nghiệm chưng c t , , 3, 3,5, 4 gi thu được tương ứng là: 0,733, 0,858, 1,033 và 1,150ml Tuy nhiên, khi mẫu được chưng c t , và gi th̀ lượng tinh dầu thu hồi hầu như không thay đổi Kết qu này c)ng phù hợp với quy luật biến thiên c̉a lượng s n phẩm thu được khi tách chiết tinh dầu riềng theo công bố c̉a Võ Kim Thành và
Trang 6cộng sự [ ] Mặt khác, th i gian trích ly kéo dài làm tiêu hao nhiều năng lượng cho quá tr̀nh
c p nhiệt V̀ vậy, th i gian thích hợp để trích ly tinh dầu sa nhân bằng phương pháp chưng c t lôi cuốn hơi nước là h
3.2 Xác định thành ph n hóa học c a tinh d u sa nhân
ởừ kết qu c̉a các thí nghiệm kh o sát, chúng tôi sử dụng các điều kiện tách chiết thích hợp tr ng thái nguyên liệu ≤ mm, tỷ lệ nguyên liệu/dung môi là / , nhiệt độ 0C, th i gian
gi để chưng c t thu tinh dầu sa nhân Ở n phẩm này được làm khan bằng Na2SO4 trước khi xác định thành phần hóa học theo phương pháp sắc ký khí GC – MỞ Kết qu phân tích thể hiện
b ng
B ng 2 ởhành phần hóa học c̉a tinh dầu sa nhân Amomum xanthioides Wall
Trang 7Kết qu thực nghiệm cho th y thành phần chiếm tỷ lệ cao nh t trong tinh dầu h t sa nhân
(Amomum xanthioides Wall.) là endobornyl acetate (36,87%), camphor (31,21%), limonene (9,7%) và
camphene , % Ởố liệu phân tích này có sự khác biệt về thành phần các ch t và hàm lượng c̉a chúng so với công bố c̉a ”aby Ởabulal và cộng sự khi nghiên cứu trên đối tượng Amomum
cannicarpum -pinene 14%, elemol 10,45%, -cadinol 8,50%) [7]; Supriya “ “gnihotri và cộng sự nghiên cứu sa nhân Amomum Subulatum sabinene , %, -terpinene 16,2%, 1,8-cineole 63,3%)
[ ] Nguyên nhân có thể do sự khác nhau về giống loài, th i điểm thu hái, điều kiện khí hậu, thổ nhưỡng khu vực trồng nguyên liệu
Ởau quá tr̀nh kh o sát thực nghiệm với việc tách chiết tinh dầu sa nhân bằng phương pháp lôi cuốn hơi nước, chúng tôi đưa ra một số kết luận như sau
- ởr ng thái nguyên liệu có nh hư ng đến lượng tinh dầu thu nhận từ h t sa nhân, trong
đó nguyên liệu bột sa nhân tr ng thái xay mịn kích thước bột ≤ mm cho kết qu lượng tinh dầu thu được , ml
- Đ̃ xác định được các điều kiện thích hợp cho quá tr̀nh trích ly tinh dầu từ h t sa nhân theo phương pháp chưng c t lôi cuốn hơi nước tỷ lệ nguyên liệu dung môi / g/ml nhiệt độ trích ly 1300C trong th i gian gi
- Các thành phần chính c̉a tinh dầu sa nhân phân tích được bao gồm endobornyl acetate (36,87%), camphor (31,21%), limonene (9,7%), camphene (8,67%)
L i c m ơn
Các thí nghiệm trong nghiên cứu này được được hỗ trợ một phần kinh phí từ đề tài c p
”ộ GDĐở Nghiên cứu nhân giống in vitro và nuôi c y huyền phù tế bào sa nhân (Amomum xanthioides Wall.) trong hệ lên men để thu các ho t ch t sinh học
ởài liệu tham kh o
1 Nguyễn ”in , Các quá trình thiết bị trong công nghệ hóa chất và thực phẩm, Nhà xu t b n Khoa học
và Kỹ thuật Hà Nội
2 Nguyễn ởhị Hoàng Lan, ”ùi Quang ởhuật, Lê Danh ởuyên, Ngô ởhị Huyền ởrang, Đỗ ởhị ởrang (2014), Nghiên cứu công nghệ trích ly tinh dầu từ lá tía tô, ở p chí Khoa học và Phát triển, tập số ,
404-411
3 Đỗ ở t Lợi , Những cây thuốc và vị thuốc Việt Nam NXB Y học, Hà Nội
4 Lê Văn Việt Mẫn, L i Quốc Đ t, ởôn Nữ Minh Nguyệt, ởrần ởhị ởhu ởrà , Công nghệ chế biến
thực phẩm, Đ i học quốc gia ởP Hồ Chí Minh
Trang 85 Huỳnh ởhị Kim Nguyệt, Nguyễn ởhị Hồng Xuyến, Nguyễn ởhị Kiều Xinh, ởh.Ở Lê Ph m ở n Quốc ,
Nghiên cứu quá trình sản xuất tinh dầu từ vỏ quả chanh không hạt Citrus Latifolia , ở p chí khoa học số , trư ng Đ i Học Công Nghiệp ởP.HCM
6 Võ Kim Thành, Đỗ ởhị ởriệu H i , Nghiên cứu chiết tách và xác định thành phần hoá học tinh dầu củ
riềng ở Hội An, Quảng Nam, ở p chí Khoa học và Công nghệ, Đ i Học Đà Nẵng, Ởố
7 Baby Sabulal, Mathew Dan, Nediyamparambu Sukumaran Pradeep, Renju Krishna Valsamma,
Varughese George (2006), Composition and antimicrobial activity of essential oil from the fruits of Amomum
cannicarpum, Acta Pharm (56), 473–480
8 I.P.S Kapoor, B Singh, G Singh, V Isidorov, L Szczepaniak (2008), Chemistry, antifungal and
antioxidant activities of cardamom (Amomum subulatum) essential oil and oleoresins, International Journal of Essential Oil Therapeutics (2), 29-40
9 Jung Wook Choi, Ki Hyun Kim, Il Kyun Lee, Sang Un Choi, and Kang Ro Lee, (2009), Phytochemical
constituents of Amomum xanthioides, Natural Product Science, 15(1), 44-49
10 Krittka Norajit, Natta Laohakunjit, Orapin Kerdchoechuen (2007), Antibacterial effect of five
Zingiberaceae essential oils, Molecules, (12), 2047-2060
11 Supriya A Agnihotri, Sharad R Wakode and Mohammed Ali (2012), Chemical composition,
Antimicrobial and Topical Anti-inflammatory Activity of essential oil of Amomum Subulatum fruits, Acta Poloniae Pharmaceutica - Drug Research, 69(6), 1177-1181
STUDY ON THE FACTORS AFFECTING THE EXTRACTION OF
ESSENTIAL OIL FROM AMOMUM XANTHIOIDES SEEDS
Tran Vu Thi Nhu Lanh 1 , Nguyen Hien Trang 2 , Nguyen Cao Cuong 2 , Nguyen Duc Chung 2*
1The 10th Vocational highschool – Hue city
2College of Agriculture and Forestry, Hue University
Abstract: There are about about 13 varieties with over 100 species of Amomum xanthioides cultivated in
countries, such as India, Malaysia, China, and Vietnam The material used in this research was Amomum
xanthioides Wall collected in Tien Phuoc district, Quang Nam province Dried fruits were peeled, crushed into powder and extracted by steam distillation to produce crude essential oil Pure essential oil was obtained by drying with 5% calcinated Na2SO4 (w/v) The optimal extraction parameters were as follows: the size of amomum powder smaller than 1 mm, the material/solvent ratio 1/7, distillation temperature 130
oC, and distillation time 4 hours Amomum essential oil was analysed by GC-MS, and main components were identified as camphene (8.67%), limonene (9.70%), camphor (31.21%), and endobornyl acetate (36.87%)
Keywords: Amomum xanthioides Wall., essential oil, steam distillation, GC-MS