Đánh giá hiệu quả diệt muỗi của tinh dầu thô tách chiết từ cây Hương Thảo (Rosemary)

LỜI CẢM ƠN Trên thực tế không có sự thành công nào mà không gắn liền với những sự hỗ trợ, giúp đỡ dù ít hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp của người khác. Trong suốt thời gian từ khi bắt đầu học tập ở giảng đường đại học đến nay, nhóm nghiên cứu đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của quý thầy cô, gia đình và bạn bè. Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, nhóm nghiên cứu xin gửi đến quý thầy cô ở Viện Sinh học - Thực phẩm - Trường Đại học Công nghiệp TP Hồ Chí Minh đã cùng với tri thức và tâm huyết của mình để truyền đạt những kiến thức và kinh nghiệm là nền tảng, cơ sở vững chắc cho nhóm nghiên cứu thực hiện tốt đồ án tốt nghiệp. Đặc biệt, nhóm nghiên cứu xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến thầy Phạm Hồng Hiếu và cô Nguyễn Thị Minh Nguyệt đã tận tình hướng dẫn, gợi ý và giúp đỡ nhóm nghiên cứu trong việc nghiên cứu và hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp này. Xin chân thành cảm ơn tập thể cán bộ phòng thí nghiệm của Viện Sinh học - Thực phẩm đã tạo mọi điều kiện tốt nhất về trang thiết bị máy móc, dụng cụ trong suốt thời gian tiến hành thí nghiệm. Đồ án tốt nghiệp này, nhóm nghiên cứu đã tìm hiểu và tiến hành trong suốt sáu tháng. Bước đầu đi vào thực tế, tìm hiểu về lĩnh vực sáng tạo trong nghiên cứu khoa học, kiến thức còn hạn chế và còn nhiều bỡ ngỡ. Do vậy, không tránh khỏi những thiếu sót là điều chắc chắn, rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của quý thầy cô để kiến thức được hoàn thiện hơn. Sau cùng, xin kính chúc quý thầy cô thật dồi dào sức khỏe, niềm tin để tiếp tục thực hiện sứ mệnh cao đẹp của mình là truyền đạt kiến thức cho thế hệ mai sau. TÓM TẮT Hiện nay các chế phẩm sử dụng để diệt muỗi trên thị trường đa số là các hóa chất nên ảnh hưởng đến môi trường và sức khỏe người sử dụng. Tinh dầu hương thảo có khả năng diệt muỗi nhưng lại chưa được ứng dụng rộng rãi. Đề tài nghiên cứu tập trung vào hai nhiệm vụ chính: - Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly tinh dầu hương thảo bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước với các thông số tối ưu: Nồng độ NaCl trong nước ngâm chiết 4%, tỷ lệ dung môi/nguyên liệu 3/1 (ml/g), thời gian ngâm nguyên liệu 0 giờ (nghĩa là không thực hiện công đoạn ngâm) trước khi chưng cất, thời gian chưng cất 80 phút - Đánh giá hiệu quả diệt muỗi tinh dầu thô tách chiết từ cây hương thảo (Rosemary) thu được bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước: Hiệu quả nhạy kháng của muỗi Aedes aegypti với tinh dầu hương thảo ở dạng dung dịch (phun xịt) tối ưu khi sử dụng cồn 80º với tỷ lệ tinh dầu/cồn là 1/40 (ml/ml). Kết quả cho thấy tiềm năng sử dụng tinh dầu hương thảo làm dung dịch diệt muỗi an toàn cho sức khỏe người sử dụng và thân thiện với môi trường. MỤC LỤC Đề mụcTrang Lời cảm ơni Tóm tắtii Mục lụciii Danh mục hìnhiv Danh mục bảng biểuv Danh mục từ viết tắtvi LỜI MỞ ĐẦU1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN3 1.1. Nguồn gốc cây hương thảo3 1.1.1. Đặc điểm cây hương thảo3 1.1.2. Thành phần hóa học3 1.1.3. Một số lợi ích của cây hương thảo5 1.2. Tổng quan về tinh dầu5 1.2.1. Khái quát về tinh dầu5 1.2.2. Quá trình tích lũy tinh dầu6 1.2.3. Tính chất lý, hoá của tinh dầu6 1.2.4. Một vài nét về tinh dầu Rosemary7 1.2.5. Tình hình nghiên cứu về tinh dầu Rosemary trên thế giới8 1.3. Các phương pháp trích ly tinh dầu10 1.3.1. Phương pháp tẩm trích10 1.3.2. Phương pháp chưng cất hơi nước13 1.4. Các phương pháp hỗ trợ trong việc trích ly tinh dầu15 1.4.1. Phương pháp vi sóng15 1.4.2. Phương pháp siêu âm17 1.5. Tổng quan về khả năng diệt muỗi của tinh dầu thực vật19 1.5.1. Một số loại thực vật có khả năng diệt muỗi19 1.5.2. Tổng quan về muỗi Aedes aegypti22 CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU25 2.1. Vật liệu25 2.1.1. Đối tượng nghiên cứu25 2.1.2. Dụng cụ thiết bị - Hóa chất25 2.2. Phương pháp nghiên cứu26 2.2.1. Quy trình nghiên cứu26 2.2.2. Bố trí thí nghiệm28 2.2.3. Phương pháp phân tích và xử lý số liệu35 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN38 3.1. Xác định một số chỉ tiêu nguyên liệu38 3.1.1. Xác định độ ẩm nguyên liệu38 3.1.2. Xác định các chỉ tiêu hóa lý của tinh dầu hương thảo38 3.1.3. Xác định thành phần hóa học tinh dầu bằng phương pháp GC-MS39 3.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly tinh dầu hương thảo bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước41 3.2.1. Khảo sát sự ảnh hưởng của nồng độ NaCl trong nước ngâm chiết tới hàm lượng tinh dầu thu được41 3.2.2. Khảo sát sự ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi/nguyên liệu tới hàm lượng tinh dầu thu được42 3.2.3. Khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian ngâm nguyên liệu tới hàm lượng tinh dầu thu được44 3.2.4. Khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian chưng cất tới hàm lượng tinh dầu thu được46 3.3. Đánh giá hiệu quả diệt muỗi của tinh dầu thô hương thảo48 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ51 4.1. Kết luận51 4.2. Kiến nghị51 TÀI LIỆU THAM KHẢO53 PHỤ LỤC DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Tinh dầu hương thảo (Rosemary) thương mại7 Hình 1.2. Giống muỗi Aedes aegypti22 Hình 2.1. Sơ đồ quy trình trích ly tinh dầu26 Hình 2.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm28 Hình 2.3. Sơ đồ xác định độ ẩm của nguyên liệu29 Hình 2.4. Sơ đồ xác định hàm lượng NaCl trong nước ngâm chiết30 Hình 2.5. Sơ đồ xác định tỷ lệ dung môi/nguyên liệu31 Hình 2.6. Sơ đồ xác định thời gian ngâm nguyên liệu32 Hình 2.7. Sơ đồ xác định thời gian chưng cất33 Hình 2.8. Sơ đồ đánh giá hiệu của diệt muỗi của tinh dầu hương thảo34 Hình 3.1. Tinh dầu hương thảo thu được bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước38 Hình 3.2. Ảnh hưởng của nồng độ muối NaCl trong nước ngâm chiết tới hàm lượng tinh dầu thu được41 Hình 3.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi/nguyên liệu tới hàm lượng tinh dầu thu được43 Hình 3.4. Ảnh hưởng của thời gian ngâm nguyên liệu tới hàm lượng tinh dầu thu được45 Hình 3.5. Thể tích tinh dầu thu được theo thời gian chưng cất47 Hình 3.6. Tỷ lệ muỗi chết của dung dịch diệt muỗi với tỉ lệ 1/40 ở ba mức cồn 70º, 80º và 90º50   DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1. Bảng thành phần dinh dưỡng trên 100g lá hương thảo tươi4 Bảng 1.2. Tỷ lệ % thành phần hóa học trong tinh dầu hương thảo khi trích lý bằng chưng cất hơi nước và CO2 siêu tới hạn ở 50ºC/100bar so với chất khô9 Bảng 1.3. Hoạt tính diệt côn trùng, muỗi của tinh dầu một số loài bạch đàn21 Bảng 1.4. Đánh giá hiệu lực diệt muỗi Aedes aegypti của chế phẩm từ nhân hạt cây neem trong lồng kính 70×70×70 cm23 Bảng 1.5. Đánh giá hiệu lực diệt muỗi Aedes aegypti của chế phẩm từ nhân hạt cây neem trong lồng kính 180×180×180cm24 Bảng 1.6. Bảng khảo sát tỷ lệ muỗi chết ở mức nồng độ cồn, thời gian khác nhau24 Bảng 3.1. Thành phần chính trong tinh dầu hương thảo (phần trăm khối lượng)39 Bảng 3.2. Hiệu quả nhạy kháng của muỗi với tinh dầu hương thảo ở dạng dung dịch (phun xịt) cồn 70º, 80º và 90º48   DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT DEETN,N – Diethyl – meta – toluamide CTChemotype TCVNTiêu chuẩn Việt Nam LT50Thời gian phơi nhiễm LC50Nồng độ hóa chất phơi nhiễm LỜI MỞ ĐẦU 1.ĐẶT VẤN ĐỀ Tại Việt Nam theo báo cáo của Bộ Y tế tháng 12 năm 2015, cả nước ghi nhận 81441 trường hợp mắc bệnh sốt suất huyết tại 58 tỉnh, thành phố, 52 trường hợp tử vong, Số mắc bệnh tăng 11.5% so với trung bình giai đoạn 2010 - 2014 nhưng tăng cao so với cùng kỳ năm 2014 (vì năm 2014 là năm có số mắc thấp nhất trong vòng 25 năm qua) [60]. Mặc khác hiện nay trên thị trường xuất hiện nhiều sản phẩm diệt muỗi được tạo từ các hợp chất hóa học (DEET) mang hương liệu, hóa chất tổng hợp, độc hại cho con người gây nên các bệnh mẫn cảm, dị ứng cho người sử dụng, nguy hiểm cho trẻ em, ảnh hưởng đến môi trường và có giá thành khá cao. Việc đánh giá hiệu quả và tạo ra những sản phẩm diệt muỗi có nguồn gốc thiên nhiên, sử dụng các nguồn nguyên liệu có sẵn trong tự nhiên là hết sức cần thiết. Điều này cũng sẽ giải quyết được các vấn đề nan giải từ sản phẩm có nguồn gốc hóa học và bệnh sốt xuất huyết đang đe dọa tính mạng con người, đặc biệt là trẻ em [50]. Hương thảo (Rosemery) là một trong những loại cỏ rất tự nhiên, dễ trồng và khá nhiều tinh dầu. Từ xa xưa cha ông ta đã biết đến loại thực vật này và đã ứng dụng chúng rất nhiều trong cuộc sống, tiêu biểu là ứng dụng khả năng diệt muỗi của nó trong việc phòng ngừa muỗi đốt, sốt xuất huyết. Tuy nhiên, đó cũng chỉ là những kinh nghiệm của cha ông để lại và chưa có một nghiên cứu khoa học nào tại Việt Nam tìm hiểu về hiệu quả diệt muỗi của tinh dầu hương thảo. Dung dịch diệt muỗi hiện nay thường được bán trên thị trường chủ yếu được pha trộn với hương liệu để tạo mùi cho sản phẩm mà chưa có sản phẩm pha trộn với tinh dầu để diệt muỗi. Bên cạnh đó, giá thành của các loại sản phẩm này khá cao, chủ yếu được gia công tại Việt Nam hoặc nhập khẩu từ các nước khác như Nhật, Indonesia, Malaysia,… Với mục tiêu xa hơn là tạo ra các sản phẩm diệt muỗi dạng dung dịch từ tinh dầu hương thảo, cần xác định được chất hòa tan tạo nhũ hóa tinh dầu đó và tỉ lệ tinh dầu trong sản phẩm để tăng hiệu lực diệt muỗi lên cao nhất nhưng với chi phí thấp nhất. Vì những lý do trên, việc nghiên cứu, đánh giá khả năng diệt muỗi từ tinh dầu cây hương thảo (Rosemary) được thu bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước là hết sức cần thiết với mục tiêu xa hơn là tạo ra sản phẩm thân thiện môi trường và người sử dụng, tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn có ở Việt Nam với giá thành có tính cạnh tranh. 2.NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI - Nghiên cứu cơ sở lí luận và thực tiễn của đề tài. - Xác định một số chỉ tiêu nguyên liệu. - Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly tinh dầu hương thảo bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước. - Đánh giá hiệu quả diệt muỗi tinh dầu thô tách chiết từ cây hương thảo (Rosemary) thu được bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước. 3.CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Nghiên cứu lí thuyết: tìm hiểu, phân tích, tổng hợp tài liệu - Thực nghiệm hóa học: + Phương pháp trích ly tinh dầu: Phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước. + Phương pháp sinh hóa: Đánh giá hiệu quả diệt muỗi Aedes aegypti của tinh dầu thô Rosemary. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Nguồn gốc cây hương thảo Tên khoa học Rosmarinus officinalis, là một loài thực vật có hoa trong họ Hoa môi. Loài này được Carl Linnaeus mô tả khoa học đầu tiên năm 1753 [35]. Ngành (divisio) Magnoliophyta Lớp (class) Magnoliopsida Bộ (ordo) Lamiales Họ (familia) Lamiaceae Tông (tribus)Mentheae Chi (genus)Rosmarinus L. Loài (species)Rosmarinus officinalis [40, 52] Hương thảo có nguồn gốc từ Địa Trung Hải, Bồ Đào Nha và Tây Bắc Tây Ban Nha, được trồng nhiều ở Nam Âu châu, Tây Á và Bắc Phi trước đây [34]. Hương thảo mới được du nhập về Việt Nam thời gian ngắn nhưng đã nhận được sự quan tâm của nhiều người. Đặc biệt là những người yêu thiên nhiên, thích khám phá. Tại Việt Nam cây được nhập trồng ở một số tỉnh miền Trung và miền Nam, thường trồng bằng cách giâm cành hay gieo hạt. 1.1.1. Đặc điểm cây hương thảo Theo tài liệu Tuệ Tĩnh Toàn Tập (2010), hương thảo là loài cây nhỏ cao 1 - 2 m, phân nhánh, mọc thành bụi, lá nhiều, hẹp, hình dải, dai, có mép gập xuống, không cuống, màu xanh sẫm và nhẵn ở trên, phủ lông rải rác màu trắng ở mặt dưới [10]. Hoa xếp 2 - 10 ở các vòng lá, dài cỡ 1 cm, màu lam nhạt hơi có màu hoa cà với những chấm tím ở phía trong các thuỳ, toàn cây có mùi rất thơm [10]. 1.1.2. Thành phần hóa học Hương thảo là một loại thảo dược nên cây có chứa một số chất có lợi cho sức khỏe như tinh dầu (0.5% ở cây khô, 1.1 - 2% ở lá, 1.4% ở hoa) [35]. Tinh dầu hương thảo có các thành phần chính 1,8-cineole, α -pinene, camphene, α -terpineol và borneol [21, 43]. Ngoài ra cây chứa choline, một glucosid không tan trong nước, một saponosid acid, các acid hữu cơ (citric, glycolic), heterosid, acid rosmarinic [35]. Bảng 1.1. Bảng thành phần dinh dưỡng trên 100g lá hương thảo tươi [32] Thành phầnGiá trị dinh dưỡngĐơn vị Năng lượng131Kcal Carbohydrates20.70g Protein3.31g Tổng số chất béo5.86g Cholesterol0mg Chất xơ14.10g Folates109µg Niacin0.912mg Acid Pantothenic0.804mg Pyridoxine0.336mg Riboflavin0.152mg Thiamin0.036mg Vitamin A2924IU Vitamin C21.8mg Natri26mg Kali668mg Canxi317mg Đồng0.301mg Sắt6.65mg Magie91mg Mangan0.960mg Kẽm0.93mg 1.1.3. Một số lợi ích của cây hương thảo - Cây hương thảo trong ẩm thực: là một loại gia vị đặc trưng không thể thiếu trong thực phẩm [36]. Ngoài ra còn có chứa một số chất chống oxy hóa tự nhiên an toàn và hiệu quả cho bảo quản thực phẩm [59]. - Cây hương thảo trong y học: + Cây hương thảo giúp cải thiện trí nhớ, tốt cho não bộ [42]. + Cây hương thảo có tác dụng lợi tiểu [51]. + Cây hương thảo có tác dụng giảm đau, kháng viêm [38]. + Cây hương thảo chống ung thư [24]. + Cây hương thảo chống huyết khối [30]. + Cây hương thảo kháng độc tố [39]. + Cây hương thảo có chứa chất chống oxy hóa [46]. 1.2. Tổng quan về tinh dầu 1.2.1. Khái quát về tinh dầu [9] Tinh dầu là hỗn hợp của nhiều hợp chất thiên nhiên, có mùi đặc trưng gặp nhiều trong thực vật, có trong động vật, bay hơi ngoài không khí ở nhiệt độ thường, không để lại vết trên giấy, tinh dầu rất ít tan trong nước, tan tốt trong dầu béo và các dung môi hữu cơ. Các hợp phần của tinh dầu hòa tan lẫn nhau, nếu một lượng tinh dầu nào đó là một khối đồng nhất (một pha) bắt đầu sôi ở một nhiệt độ nào đó phụ thuộc vào thành phần và tỷ lệ các hợp phần. Tinh dầu có thể sử dụng trực tiếp hoặc chế ra các chất thơm khác đáp ứng các nhu cầu xã hội (thuốc, chất thơm thực phẩm, nước hoa,...) Concrete oil: Sản phẩm chiết xuất hương thơm thu được từ thực vật khi dùng phương pháp chiết xuất với dung môi, sau khi bốc hơi dung môi phần còn lại được gọi là Concrete oil thường có chứa sáp và ở thể đặc. Pomade: Chất béo thơm được lấy từ các loại hoa bằng phương pháp chiết lạnh hay chiết nóng. Absolute oil: khi hoà tan concrete oil, pomade trong cồn có nồng độ cao, khi để lạnh phần sáp bị đông đặc, lọc loại bỏ phần này, phần còn lại đem chưng cất lôi cuốn hơi nước, sản phẩm thu được có tên absolute oil. Water absolute oil: một số trường hợp khi chưng cất lôi cuốn hơi nước một lượng đáng kể tinh dầu nằm trong nước ở dạng nhũ tương. Tinh dầu này được

TỔNG QUAN

Nguồn gốc cây hương thảo

Tên khoa học Rosmarinus officinalis, là một loài thực vật có hoa trong họ Hoa môi Loài này được Carl Linnaeus mô tả khoa học đầu tiên năm 1753 [35]

Hương thảo, có nguồn gốc từ khu vực Địa Trung Hải, đặc biệt là Bồ Đào Nha và Tây Bắc Tây Ban Nha, hiện nay được trồng phổ biến ở Nam Âu, Tây Á và Bắc Phi.

Hương thảo, một loại cây mới du nhập vào Việt Nam, đã thu hút sự chú ý của nhiều người, đặc biệt là những người yêu thiên nhiên và thích khám phá Tại Việt Nam, cây hương thảo được trồng chủ yếu ở một số tỉnh miền Trung và miền Nam, thường thông qua phương pháp giâm cành hoặc gieo hạt.

1.1.1 Đặc điểm cây hương thảo

Hương thảo là loài cây nhỏ cao từ 1 đến 2 mét, phân nhánh và mọc thành bụi Cây có nhiều lá hẹp, hình dải, dai và có mép gập xuống, không cuống, với màu xanh sẫm và nhẵn ở mặt trên, trong khi mặt dưới được phủ lông trắng rải rác.

10 ở các vòng lá, dài cỡ 1 cm, màu lam nhạt hơi có màu hoa cà với những chấm tím ở phía trong các thuỳ, toàn cây có mùi rất thơm [10]

Hương thảo là một loại thảo dược quý, chứa nhiều chất có lợi cho sức khỏe như tinh dầu, với tỷ lệ 0.5% ở cây khô, 1.1 - 2% ở lá và 1.4% ở hoa Tinh dầu hương thảo bao gồm các thành phần chính như 1,8-cineole, α-pinene, camphene, α-terpineol và borneol Bên cạnh đó, cây hương thảo còn chứa choline, glucosid không tan trong nước, saponosid acid, các acid hữu cơ như citric và glycolic, heterosid, cùng với acid rosmarinic.

Bảng 1.1 Bảng thành phần dinh dưỡng trên 100g lá hương thảo tươi [32]

Thành phần Giá trị dinh dưỡng Đơn vị

1.1.3 Một số lợi ích của cây hương thảo

Cây hương thảo là một gia vị quan trọng trong ẩm thực, không thể thiếu trong nhiều món ăn Ngoài việc tăng cường hương vị, cây hương thảo còn chứa các chất chống oxy hóa tự nhiên, giúp bảo quản thực phẩm một cách an toàn và hiệu quả.

- Cây hương thảo trong y học:

+ Cây hương thảo giúp cải thiện trí nhớ, tốt cho não bộ [42]

+ Cây hương thảo có tác dụng lợi tiểu [51]

+ Cây hương thảo có tác dụng giảm đau, kháng viêm [38]

+ Cây hương thảo chống ung thư [24]

+ Cây hương thảo chống huyết khối [30]

+ Cây hương thảo kháng độc tố [39]

+ Cây hương thảo có chứa chất chống oxy hóa [46].

Tổng quan về tinh dầu

1.2.1 Khái quát về tinh dầu [9]

Tinh dầu là hỗn hợp tự nhiên có mùi đặc trưng, xuất hiện nhiều trong thực vật và động vật Chúng bay hơi ở nhiệt độ thường, không để lại vết trên giấy và ít tan trong nước, nhưng tan tốt trong dầu béo và dung môi hữu cơ Các thành phần của tinh dầu hòa tan lẫn nhau, và nhiệt độ sôi của một lượng tinh dầu đồng nhất phụ thuộc vào thành phần và tỷ lệ của các hợp phần.

Tinh dầu có thể sử dụng trực tiếp hoặc chế ra các chất thơm khác đáp ứng các nhu cầu xã hội (thuốc, chất thơm thực phẩm, nước hoa, )

Concrete oil là sản phẩm chiết xuất hương thơm từ thực vật thông qua phương pháp chiết xuất bằng dung môi Sau khi dung môi bốc hơi, phần còn lại được gọi là Concrete oil, thường chứa sáp và có dạng đặc.

Pomade: Chất béo thơm được lấy từ các loại hoa bằng phương pháp chiết lạnh hay chiết nóng

Absolute oil được tạo ra bằng cách hòa tan dầu concrete và pomade trong cồn nồng độ cao Khi hỗn hợp này được làm lạnh, phần sáp sẽ đông đặc và được lọc bỏ Phần còn lại sau đó được chưng cất bằng hơi nước, dẫn đến sản phẩm cuối cùng mang tên absolute oil.

Water absolute oil là sản phẩm thu được từ quá trình chưng cất lôi cuốn hơi nước, trong đó một lượng tinh dầu đáng kể hòa tan trong nước dưới dạng nhũ tương Tinh dầu này được chiết xuất bằng dung môi và sau khi bốc hơi, tạo ra "Water absolute oil."

Rhodinol và Rhodinal là hai loại hợp chất có nguồn gốc từ tinh dầu, trong đó Rhodinol chứa các thành phần có nhóm chức alcol, còn Rhodinal bao gồm các thành phần có nhóm chức aldehyd.

1.2.2 Quá trình tích lũy tinh dầu [6]

Tinh dầu trong thực vật được hình thành và tích lũy trong các mô, với hình dạng khác nhau tùy thuộc vào vị trí trong cây Những mô này có thể xuất hiện ở mọi bộ phận của thực vật, bao gồm rễ, thân, lá, hoa và trái, và được gọi bằng những tên khác nhau.

- Tế bào tiết: Tinh dầu được tiết ra rồi chúng được giữ trong tế bào (mô tiết) ví dụ như trong hoa hồng, củ gừng,…

- Lông tiết: Cũng là tế bào tiết nhưng nằm nhô ra ngoài thực vật, thường bắt gặp ở các loại môi, cúc, cà,…

Túi tiết là cấu trúc tế bào có chức năng tiết ra tinh dầu, nhưng không giữ lại bên trong mà dồn chung với một xoan trống Quá trình này diễn ra nhờ cơ chế ly bào hoặc tiêu bào, và thường nằm bên dưới lớp biểu bì.

Ống tiết là một cấu trúc tạo ra tinh dầu, tương tự như túi tiết nhưng nằm sâu trong phần gỗ và chạy theo sớ gỗ Cấu trúc này thường được tìm thấy ở các giống cây như Dipterocarpi và Artemisia.

1.2.3 Tính chất lý, hoá của tinh dầu [4]

Thể chất: Ða số là chất lỏng ở nhiệt độ thường, một số thành phần ở thể rắn: Menthol, borneol, camphor, vanilin, heliotropin

Màu sắc của tinh dầu thường là không màu hoặc vàng nhạt, nhưng trong quá trình bảo quản, hiện tượng oxy hóa có thể khiến tinh dầu sẫm màu Một số tinh dầu đặc biệt có màu sắc riêng, như các hợp chất azulen với màu xanh mực.

Mùi: Ðặc biệt, đa số có mùi thơm dễ chịu, một số có mùi hắc, khó chịu

Vị: cay, một số có vị ngọt như tinh dầu quế, hồi

Bay hơi được ở nhiệt độ thường

Tỷ trọng của tinh dầu thường nhỏ hơn 1, nhưng một số loại như tinh dầu quế, đinh hương và hương nhu có tỷ trọng lớn hơn 1 Tỷ lệ các thành phần chính như aldehyd cinnamic, eugenol, safrol, asaron và methyl salicylat quyết định tỷ trọng của tinh dầu Nếu hàm lượng các thành phần này thấp, tinh dầu có thể nhẹ hơn nước Về độ tan, tinh dầu không tan hoặc chỉ ít tan trong nước, nhưng tan trong alcohol và các dung môi hữu cơ khác Độ sôi của tinh dầu phụ thuộc vào thành phần cấu tạo, và có thể sử dụng phương pháp chưng cất phân đoạn để tách riêng từng thành phần.

Rất dễ oxy hoá, sự oxy hoá thường xảy ra cùng với sự trùng hợp hoá, tinh dầu sẽ chuyển thành chất nhựa

Các thành phần chính trong tinh dầu có khả năng tham gia vào các phản ứng đặc hiệu của nhóm chức, từ đó tạo ra các sản phẩm kết tinh hoặc màu sắc Dựa vào đặc tính này, chúng ta có thể định tính và định lượng các thành phần chính trong tinh dầu.

1.2.4 Một vài nét về tinh dầu Rosemary

Hình 1.1 Tinh dầu hương thảo (Rosemary) thương mại Đặc điểm trong suốt, độ sánh nhẹ

Thành phần hóa học chủ yếu bao gồm α-Pinen, β-Pinen, camphor, borneol, 1,8-cineole, limonene và bornyl acetate, trong đó α-Pinen và β-Pinen thường được tìm thấy trong tinh dầu thông, camphor là long não, borneol có nguồn gốc từ tinh dầu cây đại bi, và limonene được chiết xuất từ vỏ cam chanh.

Các kiểu hóa học, tinh dầu hương thảo có 3 kiểu chính:

1.2.5 Tình hình nghiên cứu về tinh dầu Rosemary trên thế giới

Tinh dầu hương thảo đã được sử dụng từ hàng trăm năm nay và hiện nay có nhiều nghiên cứu về thành phần cũng như hoạt tính của nó Một nghiên cứu của Tanja Rozman và cộng sự (2009) đã chỉ ra rằng tinh dầu hương thảo Rosmarinus officinalis L có khả năng kháng khuẩn tốt đối với chủng Listeria, với kết quả cho thấy tinh dầu chứa 40.49% acid carnosic có hiệu quả kháng khuẩn tốt hơn so với loại chứa 20.04% acid carnosic, cả hai đều được pha loãng trong ethanol tuyệt đối (0.160g/ml) Ngoài acid carnosic, tinh dầu hương thảo còn chứa các hợp chất khác như carnosol và acid rosmarinic, cũng có khả năng kháng khuẩn.

Nghiên cứu của tác giả Ziza Kamal GENENA và cộng sự (2008) chỉ ra rằng tinh dầu Rosemary, được chiết xuất bằng phương pháp CO2 siêu tới hạn, chứa chất chống oxy hóa và chất kháng khuẩn Kết quả cho thấy, trong 100g dịch chiết từ cây Rosmarinus officinalis, có 10.06g hợp chất phenolic, với khả năng kháng khuẩn chủ yếu đối với vi khuẩn gram dương như S aureus và B cereus, cũng như một số vi khuẩn gram âm như E coli và P aeruginosa, mặc dù không đáng kể Ngoài ra, dịch chiết hương thảo cũng ức chế sự phát triển của C albicans sau 60 phút Phương pháp CO2 siêu tới hạn được thực hiện ở nhiệt độ 50ºC và áp suất 100 bar, mang lại hàm lượng tinh dầu đạt 3.52% so với chất khô.

Tỷ lệ phần trăm các thành phần hóa học trong tinh dầu hương thảo được trích ly bằng phương pháp chưng cất hơi nước và CO2 siêu tới hạn ở nhiệt độ 50ºC và áp suất 100 bar so với chất khô được thể hiện trong bảng 1.2.

Thành phần Chưng cất hơi nước [20] Chưng cất CO 2 siêu tới hạn [27] α-Pinene 5.2 0.4

Myrcene 1.7 vết β-Phellandrene vết vết p-Cymene 2.2 vết

Eugenol vết — α-Copaene 0.2 0.6 β-Caryophyllene 4.2 3 α-Humulene 0.4 vết

Germacrene D 0.3 vết α-Muurolene 0.2 vết α-Farnesene 0.1 vết γ-Cadinene 0.4 vết

Calamenene vết vết δ-Cadinene 0.3 vết

Calacorene 0.2 vết α-Cadinene vết vết

Chú thích: vết, hàm lượng nhỏ hơn 0.05%; —, không xác định

Các phương pháp trích ly tinh dầu

1.3.1.1 Tẩm trích bằng dung môi dễ bay hơi

Phương pháp trích ly ở nhiệt độ phòng mang lại nhiều lợi ích, giúp bảo toàn thành phần hóa học của tinh dầu Phương pháp này không chỉ được sử dụng để trích ly cô kết từ hoa mà còn hiệu quả trong việc tận trích khi các phương pháp khác không đạt hiệu quả tối ưu, cũng như trong việc trích ly các loại nhựa dầu gia vị.

Dựa trên hiện tượng thẩm thấu, khuếch tán và hòa tan của tinh dầu có trong các mô cây đối với các dung môi hữu cơ

Yếu tố quyết định thành công của phương pháp tẩm trích là chất lượng và đặc tính của dung môi Do đó, dung môi sử dụng cần phải đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt để đảm bảo hiệu quả tối ưu.

- Hòa tan hoàn toàn và nhanh chóng các cấu phần có mùi thơm trong nguyên liệu

- Hòa tan kém các hợp chất khác như sáp, nhựa dầu có trong nguyên liệu

- Không có tác dụng hóa học với tinh dầu

- Không biến chất khi sử dụng lại nhiều lần

- Hoàn toàn tinh khiết, không có mùi lạ, không độc, không ăn mòn thiết bị, không tạo thành hỗn hợp nổ với không khí và có độ nhớt kém

Nhiệt độ sôi thấp là yếu tố quan trọng khi chưng cất dung dịch trích ly để thu hồi dung môi, vì nhiệt độ sôi cao có thể làm giảm chất lượng của tinh dầu Để đảm bảo hiệu quả, điểm sôi của dung môi cần phải thấp hơn điểm sôi của cấu phần dễ bay hơi nhất trong tinh dầu.

Ngoài ra, cần có thêm những yếu tố phụ khác như: giá thành thấp, nguồn cung cấp dễ tìm,…

Không có dung môi nào đáp ứng tất cả các yêu cầu cần thiết, vì vậy người ta thường sử dụng cả dung môi không tan trong nước như dietil eter, eter dầu hỏa, hexan, cloroform và dung môi tan trong nước như etanol, aceton Trong một số trường hợp cụ thể, hỗn hợp dung môi cũng được sử dụng để đạt được hiệu quả tốt hơn.

Phương pháp trích ly này phù hợp với nguyên liệu có hàm lượng tinh dầu thấp hoặc chứa các thành phần hòa tan trong nước nhạy cảm với nhiệt độ cao Quy trình kỹ thuật bao gồm các bước sau đây.

Tẩm trích là quá trình ngâm nguyên liệu vào dung môi trong bình chứa, trong đó việc xay nhỏ nguyên liệu trước khi ngâm có thể tăng cường khả năng trích ly Hỗn hợp nguyên liệu và dung môi cần được xáo trộn đều trong suốt thời gian trích ly Ngoài ra, cần khảo sát xem việc gia nhiệt có cần thiết hay không; nếu có, nhiệt độ không nên vượt quá 50ºC để bảo toàn mùi thơm của sản phẩm cuối cùng.

Sau khi quá trình tẩm trích kết thúc, dung dịch trích ly được thu hồi và có thể thay thế bằng dung môi mới tùy theo nguyên liệu Nước trong dung dịch cần được tách ra, sau đó làm khan bằng Na2SO4 và lọc Để tránh mất mát và phân hủy sản phẩm, dung môi nên được thu hồi ở nhiệt độ thấp nhất có thể, vì vậy phương pháp chưng cất dưới áp suất kém (cô quay) là lựa chọn tối ưu Dung môi thu hồi có thể được sử dụng cho quá trình trích ly nguyên liệu tiếp theo.

Xử lý sản phẩm trích ly bao gồm việc thu hồi hoàn toàn dung môi, tạo ra một chất đặc sệt chứa tinh dầu và các hợp chất khác như nhựa, sáp, và chất béo Để tách riêng tinh dầu, chất đặc này được chưng cất bằng hơi nước Tinh dầu thu được có mùi thơm tự nhiên, tuy nhiên khối lượng không nhiều và chứa một số cấu phần thơm có nhiệt độ sôi cao, mang lại tính chất định hương rất tốt.

Sau khi loại bỏ dung dịch trích ly khỏi hệ thống, bã vẫn còn chứa khoảng 20 - 30% dung môi trích ly Để lấy phần dung dịch còn lại, người ta thường sử dụng phương pháp chưng cất hơi nước nếu dung môi không tan trong nước, hoặc ly tâm và lọc ép nếu dung môi tan trong nước Cuối cùng, dung dịch này được tách nước, làm khan và kết hợp với dung dịch trích ly.

Chất lượng sản phẩm và hiệu quả của phương pháp trích ly chủ yếu phụ thuộc vào loại dung môi được sử dụng Để đạt được kết quả tốt nhất, dung môi cần phải đáp ứng đầy đủ các yêu cầu đã được nêu ra trước đó.

Sản phẩm thu được từ phương pháp này có mùi thơm tự nhiên và hiệu suất cao hơn so với các phương pháp khác, mang lại nhiều lợi ích cho người tiêu dùng.

- Yêu cầu cao về thiết bị

- Quy trình tương đối phức tạp

1.3.2 Phương pháp chưng cất hơi nước [7]

Phương pháp chiết xuất tinh dầu dựa trên quá trình thẩm thấu, hòa tan và khuếch tán của các hợp chất hữu cơ khi tiếp xúc với hơi nước ở nhiệt độ cao Sự khuếch tán diễn ra hiệu quả hơn khi tế bào chứa tinh dầu được làm phồng do nguyên liệu tiếp xúc với hơi nước bão hòa trong thời gian nhất định Tuy nhiên, đối với mô thực vật chứa sáp, nhựa và acid béo, quá trình chưng cất cần kéo dài hơn, vì những hợp chất này làm giảm áp suất hơi và gây khó khăn cho sự khuếch tán.

Chưng cất là quá trình tách rời các cấu phần của hỗn hợp chất lỏng dựa trên sự khác biệt về áp suất hơi Khi chưng cất hỗn hợp hai chất lỏng không hòa tan, áp suất hơi tổng cộng bằng tổng áp suất hơi riêng phần, dẫn đến nhiệt độ sôi của hỗn hợp thấp hơn nhiệt độ sôi của từng chất Ví dụ, tại áp suất 760 mmHg, nước sôi ở 100ºC và benzen ở 80ºC, nhưng hỗn hợp của chúng sôi ở 69ºC Đặc tính này đã khiến phương pháp chưng cất hơi nước trở thành phương pháp phổ biến để tách tinh dầu từ nguyên liệu thực vật.

 Những ảnh hưởng chính trong sự chưng cất hơi nước

Khi nguyên liệu được làm vỡ vụn, chỉ một số mô chứa tinh dầu bị vỡ, cho phép tinh dầu thoát ra theo hơi nước Phần lớn tinh dầu còn lại sẽ tiến ra bề mặt nguyên liệu thông qua quá trình hòa tan và thẩm thấu Von Rechenberg mô tả rằng ở nhiệt độ nước sôi, tinh dầu hòa tan vào nước trong tế bào thực vật, sau đó thẩm thấu ra bề mặt và bị hơi nước cuốn đi, trong khi nước thẩm thấu vào nguyên liệu và hòa tan thêm tinh dầu Quy trình này lặp lại cho đến khi tinh dầu được chiết xuất hoàn toàn Do đó, sự hiện diện của nước là cần thiết, nhưng cần tránh để nguyên liệu bị khô trong quá trình chưng cất hơi nước quá nhiệt Đồng thời, việc sử dụng quá nhiều nước cũng không có lợi, đặc biệt với các tinh dầu có thành phần tan dễ trong nước Cuối cùng, nguyên liệu cần được làm vỡ vụn và có độ xốp nhất định để hơi nước có thể xuyên qua một cách đồng đều và dễ dàng.

Cấu phần este trong tinh dầu có thể dễ dàng bị thủy phân thành acid và rượu khi đun nóng lâu với nước Để giảm thiểu hiện tượng này, việc chưng cất hơi nước cần được thực hiện trong thời gian ngắn nhất có thể.

Các phương pháp hỗ trợ trong việc trích ly tinh dầu

1.4.1 Phương pháp vi sóng [7] Đại cương về vi sóng (microwave) là sóng điện từ lan truyền với vận tốc ánh sáng Sóng điện từ này được đặc trưng bởi:

- Tần số f, tính bằng Hetz (Hz = vòng/giây), là chu kỳ của trường điện từ trong một giây, nằm giữa 300 MHz và 30 GHz

- Vận tốc c là 300.000 km/giây

Độ dài sóng λ (cm) của vi sóng là khoảng cách mà sóng di chuyển trong một chu kỳ, được tính theo công thức λ = c/f Các lò vi sóng gia dụng thường hoạt động ở tần số 2450 MHz, tương ứng với độ dài sóng λ là 12.24 cm.

Một số phân tử như nước có điện tích phân chia không đối xứng, khiến chúng trở thành những lưỡng cực có tính định hướng trong điện trường Khi có điện trường một chiều, các phân tử lưỡng cực sẽ sắp xếp theo chiều của điện trường Ngược lại, trong điện trường xoay chiều, sự định hướng của các lưỡng cực sẽ thay đổi theo chiều xoay của điện trường.

Hiện tượng phát nhiệt do vi sóng xảy ra khi điện trường tương tác với các phân tử phân cực trong vật chất Khi áp dụng điện trường xoay chiều tần số cao (2.45x10^9 Hz), nó tạo ra sự xáo động ma sát mạnh mẽ giữa các phân tử, dẫn đến sự nóng lên của vật chất Nước, với cấu trúc phân tử bất đối xứng và độ phân cực cao, là một chất lý tưởng để đun nóng bằng vi sóng Bên cạnh đó, các nhóm định chức phân cực như -OH, -COOH, và -NH2 cũng góp phần vào khả năng này.

Hợp chất phân cực sẽ nóng lên nhanh chóng khi chịu tác động của vi sóng, điều này liên quan đến hằng số điện môi của chúng Tóm lại, quá trình đun nóng bằng vi sóng rất hiệu quả, nhanh chóng và có tính chọn lọc cao.

Vi sóng có khả năng xuyên qua nhiều vật liệu như không khí, gốm sứ, thủy tinh và polymer, đồng thời phản xạ trên bề mặt kim loại Độ xuyên thấu của vi sóng tỉ lệ nghịch với tần số; khi tần số tăng, độ xuyên thấu giảm Chẳng hạn, với tần số 2450 MHz, một vật chất có độ ẩm 50% có độ xuyên thấu khoảng 10 cm Ngoài ra, vi sóng cũng có thể lan truyền trong chân không và trong điều kiện áp suất cao.

Năng lượng của vi sóng rất yếu, chỉ dưới 10 -6 eV, trong khi năng lượng của liên kết cộng hóa trị là 5 eV, cho thấy bức xạ vi sóng không phải là bức xạ ion hóa Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng vi sóng không gây hại cho sinh vật; ví dụ, khi nghiên cứu hoạt động của enzyme dưới tác động của vi sóng, kết quả cho thấy ảnh hưởng của nó tương tự như các phương pháp gia nhiệt thông thường Vi sóng tạo ra một kiểu đun nóng độc đáo, khác với cách truyền nhiệt thông thường, khi mà nhiệt độ được tăng lên từ bên trong vật chất thay vì từ bề mặt.

Vi sóng tác động đến các phân tử phân cực, đặc biệt là nước, khiến chúng tăng hoạt động Khi nước hấp thụ vi sóng, nó bị đun nóng và bốc hơi, tạo ra áp suất cao tại vị trí tác động, từ đó đẩy nước từ trung tâm ra bề mặt của vật cần đun.

1.4.1.3 Trích ly dưới sự hỗ trợ của vi sóng

Dưới tác động của vi sóng, nước trong tế bào thực vật nóng lên, tạo áp suất tăng đột ngột khiến các mô chứa tinh dầu vỡ ra Tinh dầu thoát ra ngoài, có thể được thu hồi qua hệ thống ngưng tụ trong phương pháp chưng cất hơi nước hoặc hòa tan vào dung môi hữu cơ trong phương pháp tẩm trích Thời gian trích ly tinh dầu phụ thuộc vào điều kiện chưng cất, có thể thực hiện với hoặc không có nước, đặc biệt khi nguyên liệu chứa nhiều nước Nước có thể được thêm một lần hoặc liên tục cho đến khi quá trình trích ly hoàn tất Vi sóng không chỉ tác động đến nước mà còn ảnh hưởng đến các thành phần phân cực trong tinh dầu, trong khi các hợp chất hidrocarbon ít bị ảnh hưởng, dẫn đến quá trình trích ly diễn ra nhanh hơn so với chưng cất hơi nước thông thường.

Siêu âm là âm thanh có tần số vượt quá ngưỡng nghe của con người (16 Hz - 18 kHz) và được phân chia thành hai vùng dựa trên ứng dụng thực tiễn.

- Vùng có tần số cao (5 - 10 MHz), ứng dụng trong y học để chuẩn đoán bệnh

Siêu âm với tần số thấp từ 20 đến 100 kHz được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp, bao gồm kích hoạt phản ứng hóa học, hàn chất dẻo, tẩy rửa và cắt gọt, nhờ vào khả năng cung cấp năng lượng hiệu quả.

Siêu âm tạo ra năng lượng thông qua quá trình hình thành và vỡ bọt trong môi trường chất lỏng Trong nửa chu kỳ đầu, bọt hình thành và sau đó vỡ trong nửa chu kỳ sau, giải phóng một lượng năng lượng lớn.

1.4.2.2 Hiện tượng tạo bọt và vỡ bọt

Trong lĩnh vực hợp chất thiên nhiên, siêu âm được sử dụng để hỗ trợ phương pháp tẩm trích, giúp rút ngắn thời gian trích ly Phương pháp siêu âm thường mang lại hiệu suất cao hơn so với phương pháp khuấy từ Đặc biệt, khi trích xuất tinh dầu bằng siêu âm ở nhiệt độ phòng, sản phẩm giữ được mùi thơm tự nhiên.

Các thiết bị siêu âm hiện nay chủ yếu bao gồm hai dạng:

Hiện nay trong phòng thí nghiệm thường sử dụng bồn siêu âm trong phương pháp tẩm trích

Bồn siêu âm thường được làm bằng inox và có bộ phận phát ra siêu âm ở đáy, một số mẫu còn trang bị bộ gia nhiệt nhưng không cho phép tăng nhiệt độ quá cao Ưu điểm của bồn siêu âm là năng lượng phân bố đồng đều, dễ thao tác và sử dụng Tuy nhiên, nhược điểm của nó là chỉ có một tần số cố định, không thể kiểm soát nhiệt độ khi siêu âm trong thời gian dài và không hoạt động hiệu quả ở nhiệt độ thấp.

Bồn siêu âm hiện nay có nhiều kích thước khác nhau để phù hợp với vật chứa bên trong Để tối ưu hóa khả năng siêu âm, cần thêm một ít chất hoạt động bề mặt vào nước trong bồn Đồng thời, bình chứa nguyên liệu cần được đổ ngập dung môi, với mức dung môi thấp hơn hoặc bằng lớp nước bên ngoài.

Tổng quan về khả năng diệt muỗi của tinh dầu thực vật

1.5.1 Một số loại thực vật có khả năng diệt muỗi

1.5.1.1 Tinh dầu hương thảo (Rosemary)

Cây hương thảo không chỉ là một loại thảo dược hấp dẫn mà còn mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe Ngoài việc được sử dụng trong nấu ăn, cây hương thảo còn có tác dụng xua đuổi và phòng chống muỗi hiệu quả.

Cây hương thảo phát triển mạnh mẽ trong khí hậu nhiệt đới, nhưng vào mùa đông, bạn có thể sử dụng lá hương thảo để đun nước, giúp đuổi muỗi hiệu quả cho cả gia đình.

Cây sả là một loài thực vật quen thuộc và có nhiều ứng dụng hữu ích trong cuộc sống hàng ngày Một trong những công dụng nổi bật của sả là diệt muỗi, nhờ vào mùi hương đặc trưng của nó khiến muỗi cảm thấy khó chịu và tránh xa Phương pháp này đã được truyền miệng trong dân gian từ lâu và được coi là hiệu quả.

Tinh dầu sả, chiết xuất từ cây sả, là sản phẩm thiên nhiên hiệu quả trong việc diệt muỗi và an toàn cho cả trẻ em lẫn phụ nữ mang thai Sản phẩm này không chỉ khắc phục những hạn chế của các loại thuốc diệt muỗi thông thường mà còn mang lại lợi ích cho sức khỏe người dùng Hương thơm dễ chịu của tinh dầu sả giúp thư giãn cho con người nhưng lại khiến muỗi phải tránh xa.

Nghiên cứu của Huỳnh Kha Thảo Hiền và cộng sự (2013) cho thấy việc sử dụng cồn 96º làm dung môi hòa tan tinh dầu có khả năng diệt muỗi hiệu quả Kết quả cho thấy mẫu tinh dầu này đạt hiệu quả diệt muỗi khá tốt.

Nghiên cứu của Trương Ngọc Bảo Trân và cộng sự (2014) cho thấy tinh dầu sả có hiệu quả diệt muỗi cao, với tỷ lệ pha trộn tinh dầu sả và cồn 80º là 1:80, đạt tỷ lệ diệt muỗi lên đến 98.5% sau 20 phút.

1.5.1.3 Tinh dầu bạc hà mèo

Bạc hà là một trong những loại cây hiệu quả trong việc diệt muỗi, nhờ vào tinh dầu và các chất chiết xuất chứa Nepetalactone, một hóa chất mà muỗi rất sợ, theo nghiên cứu trên tạp chí Bioresource Technology.

Trồng cây bạc hà quanh nhà không chỉ giúp xua đuổi muỗi mà còn ngăn chặn nhiều loại côn trùng khác như kiến, ong và gián Tinh dầu bạc hà là một phương pháp tiêu diệt côn trùng thân thiện với môi trường Do đó, việc trồng bạc hà ở sân và hiên nhà là một giải pháp hiệu quả để đẩy lùi muỗi, vượt trội hơn nhiều so với các sản phẩm chứa DEET.

Một trong những phương pháp tự nhiên hiệu quả để chống muỗi là trồng cây hoa oải hương Với sắc tím quyến rũ và hương thơm dễ chịu, oải hương không chỉ giúp thư giãn mà còn khiến muỗi phải tránh xa Bạn có thể trồng oải hương trong chậu quanh nhà hoặc trên cửa sổ Ngoài ra, hoa oải hương khô còn có thể được sử dụng để pha trà thảo dược bổ dưỡng.

1.5.1.5 Tinh dầu bạch đàn chanh

Tinh dầu bạch đàn, đặc biệt là từ loài Bạch đàn xanh (E globulus), có hoạt tính như một loại thuốc trừ côn trùng tự nhiên, hiệu quả trong việc chống lại muỗi và các loài chân đốt gây hại Nghiên cứu của Yang và cộng sự (2004) cho thấy tinh dầu này, với hợp chất chính là 1,8-cineole, có tính độc mạnh mẽ đối với chấy hại da đầu Pediculus humanus capitis Đáng chú ý, hoạt tính trừ chấy rận của tinh dầu bạch đàn vượt trội hơn cả deltaphenothrin và pyrethrum, với giá trị LT50 chỉ 0.125 mg/cm², trong khi của delta-phenothrin là 0.25 mg/cm².

Ceferino và cộng sự (2006) đã chứng minh rằng tinh dầu từ một số loài bạch đàn có hoạt tính chống lại các loài chấy rận gây hại cho da đầu Nghiên cứu này cho thấy tinh dầu bạch đàn có tiềm năng phát triển sản phẩm mới trong việc điều trị chấy rận Hoạt tính trừ côn trùng của tinh dầu từ các loài bạch đàn được trình bày chi tiết trong Bảng 1.3.

Bảng 1.3 Hoạt tính diệt côn trùng, muỗi của tinh dầu một số loài bạch đàn [22]

Loài Bạch đàn Sinh vật thử nghiệm

Giết chết nhộng Musca domestica

Chống lại chấy rận hại da đầu Độc với ấu trùng muỗi Aedes aegypti

Eucalypstus sp Trừ ấu trùng muỗi Aedes albopictus, A aegypi và Culex pipiens pallens

Vào cuối những năm 1990, nghiên cứu cho thấy tinh dầu bạch đàn chủ yếu được sử dụng để xua đuổi côn trùng Theo Fraduin và Day (2002), với 30% tinh dầu bạch đàn có thể tiêu diệt muỗi trong 2 giờ, nhưng cần có ít nhất 70% hàm lượng cineole Ngoài ra, Lucia và cộng sự (2007) đã chứng minh rằng tinh dầu Bạch đàn xanh (E globulus) có độc tính với ấu trùng Aedes aegypti, với giá trị LC50 là 32.4 ppm.

Vào năm 2005, Trung tâm Kiểm soát và Ngăn chặn Bệnh tật Hoa Kỳ đã khuyến nghị sử dụng tinh dầu bạch đàn chanh, chứa p-methane-3,8 diol, do có hoạt tính chống lại virus West.

Nile gây bệnh Neuological do muỗi

1.5.1.6 Tinh dầu cây phong lữ

Pelargonium (geranium) is a flowering plant known for its vibrant colors and alluring fragrance The essential oil extracted from geranium flowers contains compounds such as a-pinene, myrcene, limonene, menthone, linalool, geranyl acetate, citronellol, geraniol, and geranyl butyrate, which have calming effects and help reduce stress Interestingly, the scent is also highly repellent to mosquitoes.

1.5.1.7 Tinh dầu lá khuynh diệp Được biết đến như cây bạch đàn bởi khuynh diệp có khả năng rỉ ra một chất nhựa là chất kino Đặc tính chữa bệnh của cây khuynh diệp đã được phát hiện và khai thác từ thế kỉ 19 Để lưu lại giống cây này họ trồng chúng ở các vùng nhiệt đới cũng bởi chúng còn có thể đuổi côn trùng và ngăn các bệnh truyền nhiễm Có một điều đặc biệt nữa là khuynh diệp có thể đuổi muỗi rất tốt Tinh dầu lá khuynh diệp được trích ly bằng phương pháp lôi cuốn hơi nước do Huỳnh Kha Thảo Hiền và cộng sự (2014) tiến hành tác dụng xua muỗi Aedes aegypti của tinh dầu khuynh diệp với nồng độ tinh dầu 30% tương ứng 0.857 (ml/cm 2 ) có hệ số bảo vệ là 93.65 ± 0.728% (sau 30 phút) [2]

1.5.2 Tổng quan về muỗi Aedes aegypti

VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Vật liệu

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu là lá cây hương thảo, thuộc loài Rosmarinus officinalis L được trồng tại Hóc Môn, Thành phố Hồ Chí Minh Cây có độ tuổi thọ từ 6 - 7 tháng tuổi, chiều dài lá 3 - 4.5 cm không bị sâu mọt, bị mốc, loại bỏ những lá bị héo chỉ chọn những lá tươi xanh

Hương thảo được thu hoạch vào lúc 5 giờ 30 phút sáng, với nguyên liệu chính là lá Sau khi loại bỏ tạp chất và những lá sâu, úa, chúng được cho vào túi và bảo quản ở nhiệt độ 4°C cho đến khi sử dụng.

2.1.2 Dụng cụ thiết bị - Hóa chất

- Dụng cụ chưng cất tinh dầu nhẹ Clevenger

Phương pháp nghiên cứu

2.2.1.1 Quy trình trích ly tinh dầu bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước

Chưng cất lôi cuốn hơi nước

Lắng gạn Ngâm với dung môi

Hình 2.1 Sơ đồ quy trình trích ly tinh dầu

2.2.1.2 Thuyết minh quy trình a Nguyên liệu

Nguyên liệu được chọn là cành lá non từ cây hương thảo Rosmarinus officinalis L., không bị sâu mọt hay mốc, chỉ chọn những lá tươi xanh Sau khi cắt, nguyên liệu được đóng gói trong bao bì nilong 100 g/gói và bảo quản ở nhiệt độ 4ºC.

- Cắt nhỏ nguyên liệu sao cho kích thước nguyên liệu 1 - 3 mm rồi cho vào bình cầu 2 lit c Ngâm với dung môi

Sau khi cắt nhỏ nguyên liệu, cho vào bình cầu 2 lít và lắp vào bộ chưng cất tinh dầu nhẹ Clevenger, thời gian ngâm nguyên liệu với dung môi sẽ được khảo sát qua các thí nghiệm Quá trình chưng cất sẽ sử dụng phương pháp lôi cuốn hơi nước để tách chiết tinh dầu hiệu quả.

- Sử dụng bộ chưng cất tinh dầu nhẹ Clevenger để tách chiết tinh dầu

- Xác định hàm lượng tinh dầu theo ISO 6571 (tương đương với TCVN 7039 -

Thời gian chưng cất kiệt được xác định từ lúc bắt đầu sôi cho đến khi không còn tinh dầu xuất hiện trong dịch ngưng Trong môi trường phòng thí nghiệm, tốc độ chưng cất được điều chỉnh thông qua bộ cảm biến của bếp điện và khoảng cách giữa nguồn nhiệt và đáy bình chưng cất.

Hơi được dẫn vào thiết bị ngưng tụ với nhiệt độ nước ra dưới 30ºC, nơi mà ống dẫn hơi tiếp xúc với ống làm lạnh ngược chiều Quá trình này khiến hơi ngưng tụ, làm tăng nồng độ cấu tử dễ bay hơi dọc theo ống dẫn Cấu tử dễ bay hơi có nhiệt độ sôi thấp hơn, nên khi nồng độ tăng, nhiệt độ sôi của dung dịch giảm Cuối cùng, hơi ngưng tụ thành lỏng, chảy vào phễu thủy tinh và tiếp tục vào thiết bị tách chiết.

Hỗn hợp tinh dầu và nước được đưa vào thiết bị tách chiết, trong đó tinh dầu hương thảo có trọng lượng riêng nhẹ hơn nước, dẫn đến việc tinh dầu nổi lên trên Sau khi tách ra, tinh dầu được thu lại, trong khi nước chưng sẽ chảy ra đáy phễu và được hồi lưu về nồi nấu để tiếp tục quá trình chưng cất.

Dung dịch lỏng sau ngưng tụ được tách tinh dầu bằng phương pháp lắng, dựa vào sự khác biệt về tỷ trọng giữa tinh dầu và nước Quá trình lắng diễn ra từ 12 đến 24 giờ, nhờ trọng lượng riêng khác nhau, nước sẽ lắng xuống, tạo thành hai lớp dễ dàng tách rời.

Sau khi lọc, tinh dầu thô được xử lý bằng 5% muối khan để thu được tinh dầu tinh khiết Tinh dầu tinh khiết sau đó được lưu trữ trong lọ thủy tinh màu nâu có nắp kín và bảo quản ở nhiệt độ 4ºC.

SƠ ĐỒ BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM

TN1: Xác định một số chỉ tiêu của nguyên liệu

TN2: Khảo sát sự ảnh hưởng của nồng độ NaCl tới hàm lượng tinh dầu thu được

TN3: Khảo sát sự ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi/nguyên liệu tới hàm lượng tinh dầu thu được

TN5: Khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian chưng cất tới hàm lượng tinh dầu thu được

TN4: Khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian ngâm nguyên liệu tới hàm lượng tinh dầu thu được

TN6: Đánh giá hiệu quả đuổi muỗi của tinh dầu thô hương thảo

Hình 2.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm

 Thí nghiệm 1: Xác định một số chỉ tiêu của nguyên liệu a Xác định độ ẩm của nguyên liệu

Cân cốc có chứa mẫu (G1)

Sấy 100º C÷10º C đến khi khối lượng không đổi (G2)

Xác định độ ẩm nguyên liệu

Hình 2.3 Sơ đồ xác định độ ẩm của nguyên liệu

- Độ ẩm nguyên liệu tính theo công thức:

Tiến hành lặp lại thí nghiệm ba lần để lấy giá trị độ ẩm trung bình của nguyên liệu Đồng thời, xác định một số chỉ tiêu cảm quan và chỉ số của tinh dầu Cuối cùng, phân tích thành phần trong tinh dầu bằng phương pháp GC-MS.

 Thí nghiệm 2: Khảo sát sự ảnh hưởng của nồng độ NaCl tới hàm lượng tinh dầu thu được

+ Thời gian ngâm nguyên liệu: 120 phút

+ Thời gian chưng cất: 120 phút

+ Tỷ lệ dung môi/nguyên liệu (ml/g): 5/1

- Thông số khảo sát: Hàm lượng NaCl (%) bổ sung trong nước ngâm 0, 2, 4, 6 và 8%

- Hàm mục tiêu: Hàm lượng phần trăm tinh dầu thu được

Bổ sung nước ngâm với nồng độ NaCl (w/v, %)

Chưng cất lôi cuốn hơi nước

Chọn hàm lượng NaCl tối ưu

Hình 2.4 Sơ đồ xác định hàm lượng NaCl trong nước ngâm chiết

Tiến hành lặp lại 3 lần, kết quả của Thí nghiệm 2 được cố định cho các lần làm thí nghiệm tiếp theo

 Thí nghiệm 3: Khảo sát sự ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi/nguyên liệu tới hàm lượng tinh dầu thu được

+ Hàm lượng NaCl trong nước ngâm chiết được xác định ở Thí nghiệm 2 + Thời gian ngâm nguyên liệu: 120 phút

+ Thời gian chưng cất: 120 phút

- Thông số khảo sát: Tỷ lệ dung môi/nguyên liệu (ml/g) được thay đổi ở các mức 3/1, 4/1, 5/1, 6/1, 7/1 và 8/1

- Hàm mục tiêu: Hàm lượng phần trăm tinh dầu thu được

Tỷ lệ dung môi/nguyên liệu (ml/g)

Chọn tỷ lệ dung môi/nguyên liệu (ml/g) tối ưu

Chưng cất lôi cuốn hơi nước

Hình 2.5 Sơ đồ xác định tỷ lệ dung môi/nguyên liệu

Tiến hành lặp lại 3 lần, kết quả của Thí nghiệm 3 được cố định cho các lần làm thí nghiệm tiếp theo

 Thí nghiệm 4: Khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian ngâm nguyên liệu tới hàm lượng tinh dầu thu được

+ Hàm lượng NaCl trong nước ngâm chiết được xác định ở Thí nghiệm 2

+ Tỷ lệ dung môi/nguyên liệu (ml/g) được xác định ở Thí nghiệm 3

+ Thời gian ngâm nguyên liệu: 120 phút

+ Thời gian chưng cất: 120 phút

- Thông số khảo sát: Thời gian ngâm nguyên liệu được thay đổi ở 6 mức 0, 1, 2,

- Hàm mục tiêu: Hàm lượng phần trăm tinh dầu thu được

Ngâm nguyên liệu với thời gian (giờ)

Tách chiết Tinh dầu thô

Chọn thời gian ngâm nguyên liệu tối ưu

Chưng cất lôi cuốn hơi nước

Hình 2.6 Sơ đồ xác định thời gian ngâm nguyên liệu

Tiến hành lặp lại 3 lần, kết quả của Thí nghiệm 3 được cố định cho các lần làm thí nghiệm tiếp theo

 Thí nghiệm 5: Khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian chưng cất tới hàm lượng tinh dầu thu được

+ Hàm lượng NaCl trong nước ngâm chiết tối ưu đã xác định ở Thí nghiệm 2 + Tỷ lệ dung môi/nguyên liệu tối ưu đã xác định Thí nghiệm 3

+ Thời gian ngâm nguyên liệu tối ưu đã xác định Thí nghiệm 4

- Thông số khảo sát: Thời gian chưng cất

- Hàm mục tiêu: Thời điểm lượng tinh dầu thu được không thay đổi theo thời gian

Chọn thời gian chưng cất tối ưu

Thời gian chưng cất (phút)

Hình 2.7 Sơ đồ xác định thời gian chưng cất

Tiến hành lặp lại 3 lần, kết quả của Thí nghiệm 5 được cố định cho các lần làm thí nghiệm tiếp theo

 Thí nghiệm 6: Đánh giá hiệu của diệt muỗi của tinh dầu hương thảo

+ Khối lượng tinh dầu 1 (ml)

Số lượng muỗi được sử dụng là 25 con/lồng, gồm muỗi cái Aedes aegypti từ 2 đến 5 ngày tuổi, được cung cấp bởi Viện sốt rét - Ký sinh trùng - Côn trùng TP Hồ Chí Minh Những con muỗi này đáp ứng đầy đủ tiêu chuẩn và được nuôi dưỡng bằng dung dịch glucose 10%.

+ Kích thước lồng hình trụ chiều cao 20 (cm); đường kính 20 (cm)

+ Thể tích một lần phun: 0.8 - 0.9 (ml)

+ Khảo sát tỷ lệ cồn/tinh dầu (ml/ml): 20/1, 30/1, 40/1, 50/1

+ Khảo sát các mức cồn: 70º, 80º, 90º

+ Khảo sát thời gian muỗi chết: 10, 20, 40, 60 (phút) cho đến 24 giờ

- Hàm mục tiêu: Tỷ lệ phần trăm muỗi chết

Khảo sát thời gian muỗi chết Cồn 70º Đánh giá hiệu quả đuỗi muỗi

Pha trong cồn (khảo sát tỷ lệ cồn/tinh dầu, ml/ml ở các mức độ cồn 70º , 80º , 90º )

10 phút 20 phút 40 phút 60 phút 24 giờ sau

Hình 2.8 Sơ đồ đánh giá hiệu của diệt muỗi của tinh dầu hương thảo

2.2.3 Phương pháp phân tích và xử lý số liệu

2.2.3.1 Phương pháp phân tích a Xác định độ ẩm nguyên liệu theo TCVN 1867:2001 [15]

- Dùng nhiệt độ cao để làm bay hơi hết nước trong mẫu phân tích

Để phân tích mẫu tinh dầu, cần thực hiện các bước sau: tính hàm lượng ẩm dựa trên hiệu khối lượng trước và sau khi sấy; xác định màu sắc và độ trong suốt theo TCVN 8460:2010; xác định mùi và vị của tinh dầu cũng theo tiêu chuẩn này Tiếp theo, xác định chỉ số acid (IA) theo TCVN 8450:2010, chỉ số xà phòng hóa (IS) theo TCVN 6126:2007, và chỉ số este (IE) theo TCVN 8451:2010 Cuối cùng, đánh giá hiệu quả diệt muỗi của tinh dầu hương thảo dựa trên thông tư của Bộ Y tế năm 2014 về quy chuẩn kỹ thuật quốc gia trong khảo nghiệm hóa chất diệt côn trùng.

Mục đích của nghiên cứu là đánh giá hiệu quả diệt muỗi của tinh dầu hương thảo, dựa trên quy chuẩn Việt Nam về khảo nghiệm hóa chất diệt muỗi dạng phun hạt thể tích cực nhỏ Quy chuẩn này được biên soạn bởi Ban soạn thảo 03 Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khảo nghiệm hóa chất và chế phẩm diệt côn trùng, do Cục Quản lý môi trường Y tế trình duyệt và Bộ Y tế ban hành.

Dụng cụ trang thiết bị:

- Lồng muỗi hình trụ cao 20 cm, đường kính 20 cm, bọc màn tuyn thông thường 32- 36 lỗ/ cm 2

- Số lượng lồng cần chuẩn bị: 5 lồng (4 lồng cho thông số cần khảo sát và 1 lồng cho mẫu đối chứng)

- Đồng hồ theo dõi thời gian (có khả năng đếm giây và đếm phút)

- Trang phục phòng hộ cá nhân: kính, khẩu trang, găng tay, ủng, quần áo

- Bảng ghi kết quả khảo nghiệm

- Chuẩn bị mẫu: Thể tích tinh dầu hương thảo pha trong cồn theo thứ tự 1:20, 1:30, 1:40, 1:50 ở 3 mức cồn khác nhau 70º, 80º, 90º

Muỗi cái Aedes aegypti từ 2 đến 5 ngày tuổi, được cung cấp bởi Viện sốt rét - Ký sinh trùng - Côn trùng TP Hồ Chí Minh, sẽ được chuẩn bị cho nghiên cứu Chúng sẽ được nuôi dưỡng bằng dung dịch glucose 10% để đảm bảo đạt tiêu chuẩn cần thiết.

Trong thí nghiệm, 25 con muỗi chưa hút máu được chọn và cho hút dung dịch glucose 10%, sau đó được đặt vào lồng vải hình trụ có chiều cao 20 cm và đường kính 20 cm Mỗi nghiệm thức được lặp lại 3 lần để đảm bảo độ chính xác của kết quả.

+ Thể tích dung dịch phun ra 0.8 - 0.9 ml/lồng

+ Sau thời gian tiếp xúc, quan sát và tính tỉ lệ muỗi chết sau thời gian 10, 20,

40, 60 phút và kéo dài đến 24 giờ

+ Sau khi thử nghiệm kết thúc, căn cứ vào tỷ lệ muỗi chết để đánh giá hiệu quả nhạy kháng của muỗi với dung dịch bằng công thức:

25 x 100 + Đánh giá hiệu quả nhạy kháng của muỗi với hoá chất diệt: Tỷ lệ muỗi chết 90-100% sau 24 giờ là đạt yêu cầu

2.2.3.2 Phương pháp xử lý số liệu

Mỗi thí nghiệm nghiên cứu được lặp lại tối thiểu 3 lần, kết quả là giá trị trung bình kèm theo sai số

Sử dụng Microsoft Excel 2016 để phân tích số liệu thô, đánh giá sự khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa các lần lặp trong thí nghiệm và biểu diễn đồ thị tương quan.

Sử dụng phần mềm Statgraphics Centurion XV để phân tích thống kê số liệu thí nghiệm và đánh giá sự khác biệt giữa các mẫu với nhau

KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN

Xác định một số chỉ tiêu nguyên liệu

3.1.1 Xác định độ ẩm nguyên liệu

Nghiên cứu của Gachkar và cộng sự (2007) chỉ ra rằng cây hương thảo bị ảnh hưởng mạnh mẽ bởi vị trí địa lý, thổ nhưỡng và khí hậu, dẫn đến sự khác biệt về thành phần và độ ẩm khi trồng ở các vùng khác nhau.

Kết quả thí nghiệm cho thấy hàm lượng ẩm trong nguyên liệu hương thảo là 77.72 ± 0.25 (%), gần tương đương với nghiên cứu của Eduardo Dellacassa (2009) với độ ẩm là 78.19%.

3.1.2 Xác định các chỉ tiêu hóa lý của tinh dầu hương thảo

Tinh dầu hương thảo trích ly bằng phương pháp chưng cất hơi nước thu được có tính chất sau:

Hình 3.1 Tinh dầu hương thảo thu được bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước

- Màu: Trong suốt màu vàng nhạt

- Mùi: Có mùi thơm tự nhiên và đặc sắc của nhiều loại cây như: bạc hà, chanh, sả, oải hương, lá húng chanh, lavender, ngãi cứu,…

- Vị: Có vị đắng, cay thơm, tính mát

3.1.3 Xác định thành phần hóa học tinh dầu bằng phương pháp GC-MS

Kết quả phân tích tinh dầu hương thảo bằng phương pháp sắc ký khí ghép khối phổ (GC-MS) của THERMO SCIENTIFIC cho thấy các thành phần hóa học chính Phân tích được thực hiện trên cột TG-SQC (15 m x 0,25 mm x 0,25 µm) với khí mang là heli Các phổ khối lượng thu được đã được đối chiếu với thư viện phổ NIST để xác định các cấu tử có trong tinh dầu hương thảo.

Bảng 3.1 Thành phần chính trong tinh dầu hương thảo (phần trăm khối lượng)

Khả năng đuổi/diệt muỗi

Bicyclo[2.2.1]hept an-2-one, 1,7,7- trimethyl-

Chú thích: vết, hàm lượng nhỏ hơn 0.05%; —, không xác định

Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly tinh dầu hương thảo bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước

3.2.1 Khảo sát sự ảnh hưởng của nồng độ NaCl trong nước ngâm chiết tới hàm lượng tinh dầu thu được

Tiến hành khảo sát nồng độ NaCl trong nước ngâm chiết trên 100g nguyên liệu hương thảo thu được kết quả như sau:

Nồng độ NaCl (%) Hàm lượng tinh dầu thu được (%)

Dựa trên kết quả từ bảng số liệu, chúng ta có thể xây dựng đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa nồng độ NaCl trong nước ngâm chiết và sự biến đổi hàm lượng tinh dầu hương thảo thu được qua từng giai đoạn khảo sát.

Nồng độ muối NaCl trong nước ngâm chiết có ảnh hưởng đáng kể đến hàm lượng tinh dầu thu được Các chữ cái khác nhau trong kết quả phân tích chỉ ra sự khác biệt có ý nghĩa giữa các mẫu thử.

Nồng độ NaCl trong nước ngâm chiết (%)

Kết quả thí nghiệm cho thấy hàm lượng muối bổ sung ảnh hưởng đến lượng tinh dầu thu được Cụ thể, khi không sử dụng muối, hàm lượng tinh dầu chưng cất đạt 1.928 ± 0.032 (%) Sử dụng muối 2% tăng lên 1.997 ± 0.013 (%), và đạt cao nhất với 4% muối là 2.175 ± 0.014 (%), sau đó giảm khi nồng độ muối tăng lên 8%, chỉ còn 1.868 ± 0.029 (%) Việc sử dụng muối trong quá trình ngâm chiết để chưng cất tinh dầu hương thảo là hiệu quả Kết quả này tương đồng với nghiên cứu trước đây, như của Phạm Thị Mỹ Loan (2012) với 10% muối và Nguyễn Đắc Phát (2010) với 12.2% muối, cho thấy sự khác biệt trong thành phần hóa học của nguyên liệu.

Muối NaCl là hợp chất vô cơ giúp tăng khả năng thẩm thấu của nước trong tế bào, giảm lực tương tác giữa các cấu tử tinh dầu kém phân cực với nước, từ đó làm tinh dầu dễ tách ra trong quá trình chưng cất Tuy nhiên, nồng độ muối quá cao có thể giảm lượng tinh dầu thu được do tinh dầu hương thảo chứa nhiều gốc phân cực, gây ảnh hưởng tiêu cực đến quá trình chiết xuất Ngoài ra, nồng độ muối cao còn làm tăng nhiệt độ sôi của hỗn hợp chưng cất, trong khi các hợp chất trong tinh dầu hương thảo dễ bị thủy phân ở nhiệt độ cao, dẫn đến tổn hao lượng tinh dầu.

3.2.2 Khảo sát sự ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi/nguyên liệu tới hàm lượng tinh dầu thu được

Tiến hành khảo sát 100g nguyên liệu hương thảo với những tỷ lệ dung môi khác nhau thu được kết quả như sau:

Tỷ lệ dunng môi/nguyên liệu (ml/g) Hàm lượng tinh dầu thu được (%)

Dựa trên kết quả từ bảng số liệu, chúng tôi đã xây dựng đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa thể tích dung môi trích ly và khối lượng nguyên liệu, cũng như sự biến đổi hàm lượng tinh dầu hương thảo thu được trong từng giai đoạn khảo sát.

Hình 3.3 Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi/nguyên liệu tới hàm lượng tinh dầu thu được

(Các chữ cái khác nhau thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa)

Kết quả thí nghiệm được trình bày trong Hình 3.3 cho thấy sự khác biệt về hàm lượng tinh dầu thu hồi ở mỗi tỷ lệ dung môi/nguyên liệu Cụ thể, với tỷ lệ dung môi/nguyên liệu là 2/1, hàm lượng tinh dầu thu được có sự chênh lệch rõ rệt.

Tỷ lệ dung môi/nguyên liệu (ml/g) đạt được chỉ là 1.368 ± 0.012 (%), do lượng dung môi và nước trong nguyên liệu không đủ, dẫn đến cháy nguyên liệu khi chưng cất ở nhiệt độ cao và thất thoát tinh dầu Khi tăng tỷ lệ dung môi/nguyên liệu lên 3/1, lượng tinh dầu thu được cao nhất là 2.710 ± 0.023 (%) Tuy nhiên, khi khảo sát với tỷ lệ dung môi/nguyên liệu từ 4/1 đến 8/1, hàm lượng tinh dầu giảm liên tục từ 2.457 ± 0.020 (%) xuống còn 2.034 ± 0.011 (%), cho thấy việc tăng tỷ lệ nước ngâm không mang lại hiệu quả trong quá trình chưng cất tinh dầu.

Nước có vai trò quan trọng trong quá trình chiết xuất tinh dầu, khi thẩm thấu vào mô nguyên liệu và hòa tan các hợp chất hữu cơ Quá trình này khiến tế bào chứa tinh dầu trương phồng, dẫn đến việc giải phóng tinh dầu khi màng tế bào không còn đủ sức chịu đựng Tuy nhiên, nếu lượng nước sử dụng quá ít, sẽ không đủ để hòa tan chất keo trên màng tế bào, làm giảm tốc độ thẩm thấu và khuếch tán tinh dầu, dẫn đến thu hoạch ít tinh dầu Ngược lại, nếu sử dụng quá nhiều nước, độ thông thoáng của hỗn hợp giảm, làm giảm khả năng lôi cuốn hơi nước và kéo dài thời gian gia nhiệt, khiến các cấu tử phân cực trong tinh dầu dễ hòa tan vào nước, gây tổn thất lượng tinh dầu thu được.

3.2.3 Khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian ngâm nguyên liệu tới hàm lượng tinh dầu thu được

Tiến hành khảo sát 100g nguyên liệu hương thảo với những mốc thời gian ngâm khác nhau thu được kết quả như sau:

Thời gian ngâm (giờ) Hàm lượng tinh dầu thu được (%)

Dựa trên kết quả từ bảng số liệu, chúng tôi đã xây dựng đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa thời gian ngâm nguyên liệu và sự biến đổi hàm lượng tinh dầu hương thảo thu được trong từng giai đoạn khảo sát.

Hình 3.4 Ảnh hưởng của thời gian ngâm nguyên liệu tới hàm lượng tinh dầu thu được

(Các chữ cái khác nhau thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa)

Kết quả từ thí nghiệm (Hình 3.4) cho thấy thời gian ngâm có ảnh hưởng đáng kể đến lượng tinh dầu thu được Cụ thể, lượng tinh dầu giảm dần theo thời gian ngâm; khi không ngâm mẫu, hàm lượng tinh dầu thu được cao nhất đạt 2.740 ± 0.065 (%).

0 giờ 1 giờ 2 giờ 3 giờ 4 giờ 5 giờ

Thời gian ngâm nguyên liệu (giờ) mẫu trong 1 giờ thì lượng tinh dầu thu được là 2.500 ± 0.080 (%) Khi tiến hành ngâm

Lượng tinh dầu thu được giảm dần theo thời gian, với các giá trị lần lượt là 2.308 ± 0.049, 2.296 ± 0.058, 2.178 ± 0.052 và 2.121 ± 0.076 (%) sau 2, 3, 4 và 5 giờ Để tối ưu hóa hàm lượng tinh dầu và tiết kiệm chi phí cũng như thời gian thí nghiệm, nên chọn thời gian ngâm là 0 giờ, tức là không thực hiện công đoạn ngâm trước khi chưng cất.

Dung môi thẩm thấu vào tế bào và khuếch tán các cấu tử tinh dầu ra ngoài, giúp quá trình chưng cất tinh dầu trở nên dễ dàng hơn và tăng lượng tinh dầu thu được Tuy nhiên, nếu thời gian ngâm quá lâu, các cấu tử phân cực trong tinh dầu có thể hòa tan trong nước, dễ bị phân hủy bởi yếu tố môi trường, dẫn đến thất thoát tinh dầu do hình thành các cấu tử bay hơi.

3.2.4 Khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian chưng cất tới hàm lượng tinh dầu thu được

Tiến hành khảo sát 100g nguyên liệu hương thảo với những mốc thời gian khác nhau thu được kết quả như sau:

Thời gian (phút) Thể tích thu được (ml)

Dựa trên bảng số liệu, chúng tôi đã xây dựng đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa thời gian chưng cất và sự biến đổi thể tích tinh dầu hương thảo qua từng giai đoạn khảo sát.

Hình 3.5 Thể tích tinh dầu thu được theo thời gian chưng cất (Các chữ cái khác nhau thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa)

Kết quả thí nghiệm cho thấy thể tích tinh dầu thu được tăng dần theo thời gian chưng cất, nhưng khi đạt mức tối đa, lượng tinh dầu không còn tăng thêm mặc dù thời gian chưng cất tiếp tục kéo dài Sự gia tăng thể tích tinh dầu có sự khác biệt rõ rệt ở từng giai đoạn chưng cất.

Trong giai đoạn đầu của quá trình chưng cất, thể tích tinh dầu thu được tăng nhanh, cụ thể trong 10 phút đầu là 0.66 ± 0.02 ml, sau 20 phút đạt 0.84 ± 0.01 ml, và sau 30 phút là 0.91 ± 0.02 ml Sau 40 phút, thể tích tinh dầu tiếp tục tăng nhưng với tốc độ chậm hơn, đạt mức tối đa 1.04 ± 0.01 ml tại 100 phút Tuy nhiên, từ 80 phút đến 100 phút, sự khác biệt về thể tích tinh dầu không có ý nghĩa thống kê Do đó, để tiết kiệm thời gian và chi phí, thời gian chưng cất tối ưu được chọn là 80 phút cho các thí nghiệm tiếp theo.

Đánh giá hiệu quả diệt muỗi của tinh dầu thô hương thảo

Sử dụng tinh dầu hương thảo pha với cồn theo tỉ lệ 1/20, 1/30, 1/40, và 1/50 (ml/ml) với ba mức cồn 70º, 80º, và 90º, cùng với mẫu đối chứng Sau khi tiếp xúc với dung dịch, tiến hành quan sát và tính toán tỷ lệ muỗi chết sau 10, 20, 30, 40, 50, 60 phút và kéo dài đến 24 giờ.

Bảng 3.2 Hiệu quả nhạy kháng của muỗi với tinh dầu hương thảo ở dạng dung dịch (phun xịt) cồn 70º, 80º và 90º

Nồng độ cồn Thời gian

Tỷ lệ trung bình muỗi chết/25 con (%)

Tỷ lệ tinh dầu/cồn 1/20 1/30 1/40 1/50 Đối chứng

Ghi chú: Mẫu đối chứng - cồn không pha tinh dầu

Theo nghiên cứu về khả năng nhạy kháng của muỗi với chất tiêu diệt, tinh dầu hương thảo pha với cồn 80º theo tỷ lệ 1/40 cho thấy muỗi nhạy kháng sau 30 phút, trong khi cồn 90º với cùng tỷ lệ cho kết quả sau 40 phút, cả hai đều đạt yêu cầu với tỷ lệ muỗi chết trên 90% Do đó, tỷ lệ tinh dầu 1/40 với cồn 80º là phù hợp Ngược lại, trong thí nghiệm đối chứng với cồn không có tinh dầu, không ghi nhận muỗi chết Đặc biệt, cồn 70º không đạt yêu cầu ngay cả sau 24 giờ, với tỷ lệ muỗi chết dưới 90%.

Kết quả nghiên cứu cho thấy tỷ lệ tinh dầu hương thảo với cồn 80º là 1/40 là phù hợp để tạo ra sản phẩm dạng dung dịch phun xịt, có hiệu quả diệt muỗi sau 10, 20, 40 và 60 phút.

Nghiên cứu so sánh khả năng diệt muỗi của tinh dầu hương thảo ở ba nồng độ cồn 70º, 80º và 90º cho thấy, nồng độ 80º có hiệu lực cao nhất, tăng dần từ 10 phút đến 60 phút, với khả năng nhạy kháng muỗi đạt yêu cầu sau 30 phút Ngược lại, nồng độ 90º lại có hiệu lực thấp hơn 80º và không đạt yêu cầu sau 30 phút, do nồng độ cồn cao dễ bay hơi làm mất tinh dầu Trong khi đó, nồng độ cồn 70º với tốc độ bay hơi kém dẫn đến nồng độ tinh dầu trong không khí không đủ để diệt muỗi, tạo ra sự khác biệt rõ rệt so với mẫu 80º.

Hình 3.6 Tỷ lệ muỗi chết của dung dịch diệt muỗi với tỉ lệ 1/40 ở ba mức cồn 70º, 80º và 90º

Nghiên cứu của Huỳnh Kha Thảo Hiền và cộng sự (2013) cho thấy tinh dầu sả chanh hòa tan trong cồn 96º có khả năng diệt muỗi hiệu quả Tuy nhiên, nghiên cứu chỉ dừng lại ở việc sử dụng tinh dầu hương thảo với cồn mà chưa được thương mại hóa Cồn 90º hoặc cao hơn có thể gây dị ứng da, kích ứng mắt và không an toàn cho trẻ em, do đó cần giảm nồng độ và chi phí Nồng độ cồn 80º với tỷ lệ pha 1/40 được xác định là tối ưu cho việc diệt muỗi.

Tỷ lệ m u ỗ i ch ết/25 con (% )