Xây dựng chuyên đề “thực hành trải nghiệm hóa học hữu cơ” trong chương trình phổ thông mới

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa Hóa học trường ĐHSP Hà Nội 2 đặc biệt là các thầy cô trong tổ bộ môn Hóa Hữu cơ đã tạo mọi điều giúp đỡ em hoàn thành khóa luận này Trong

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

KHOA HÓA HỌC

======

TRẦN THỊ OANH

XÂY DỰNG TÀI LIỆU THAM KHẢO CHUYÊN ĐỀ

“THỰC HÀNH TRẢI NGHIỆM HÓA HỌC HỮU CƠ” TRONG CHƯƠNG TRÌNH PHỔ THÔNG MỚI

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: Hóa hữu cơ

HÀ NỘI, 2019

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

KHOA HÓA HỌC

======

TRẦN THỊ OANH

XÂY DỰNG TÀI LIỆU THAM KHẢO CHUYÊN ĐỀ

“THỰC HÀNH TRẢI NGHIỆM HÓA HỌC HỮU CƠ” TRONG CHƯƠNG TRÌNH PHỔ THÔNG MỚI

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: Hóa hữu cơ

Người hướng dẫn khoa học

TS CHU ANH VÂN

Hà Nội, tháng 05 năm 2019

LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành cảm ơn T.S Chu Anh Vân giảng viên bộ môn Hóa hữu cơ - khoa Hóa học - Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 đã giao đề tài và tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong suốt quá trình viết và hoàn thành khóa luận tốt nghiêp này

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa Hóa học trường ĐHSP Hà Nội 2 đặc biệt là các thầy cô trong tổ bộ môn Hóa Hữu cơ đã tạo mọi điều giúp đỡ em hoàn thành khóa luận này

Trong khuôn khổ của một bài khóa luận, do điều kiện về thời gian, năng lực cũng như kinh nghiệm của bản thân nên không tránh khỏi những hạn chế, thiếu sót Vì vậy, em kính mong nhận được sự góp ý của thầy giáo, cô giáo và toàn thể bạn đọc để khóa luận được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 02 tháng 05 năm 2019

Sinh viên

Trần Thị Oanh

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Nội dung chính của đề tài 2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3

1.1 Giới thiệu chung về chương trình phổ thông tổng thể 3

1.2 Vài nét về chương trình môn Hóa học trong chương trình phổ thông mới 4 1.2.1 Mục tiêu của chương trình Hóa học 4

1.2.2 Môn hóa học sẽ dạy như thế nào trong chương trình mới 5

1.3 Giới thiệu chung về hoạt động trải nghiệm 6

1.3.1 Khái niệm hoạt động trải nghiệm 6

1.3.2 Đặc điểm hoạt động trải nghiệm 7

1.3.3 Một số hình thức tổ chức hoạt động trải nghiệm 8

1.4 Một số kiến thức bổ trợ trong nội dung chuyên đề học tập “Thực hành trải nghiệm Hóa học hữu cơ 9

1.4.1 Tinh dầu 9

1.4.1.1 Định nghĩa tinh dầu 9

1.4.1.2 Vai trò của tinh dầu trong đời sống thực vật 10

1.4.1.3 Tính chất của tinh dầu 11

1.4.1.4 Các phương pháp thu tinh dầu 15

1.4.2 Xà phòng 17

1.4.2.1 Thành phần và nguyên liệu 17

1.4.2.2 Tiêu chí đánh giá 18

1.4.3 Chitin, chitosan và glucosamine 18

1.4.3.1 Tổng quan về Chitin 18

1.4.3.2 Tổng quan về Chitosan 20

1.4.3.3 Glucosamine và bệnh xương khớp 21

1.4.3.3.1.Bệnh xương khớp và triệu chứng 21

1.4.3.3.2 Glucosamine 22

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 25

2.1 Nội dung và yêu cầu cần đạt 25

2.2 Nguyên tắc xây dựng 26

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ - THẢO LUẬN 27

3.1 Điều chế tinh dầu từ các nguồn thảo mộc tự nhiên 27

3.1.1 Tách tinh dầu bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước 27

3.1.2 Tách tinh dầu bằng bộ chiết Soxhlet……….29

3.2 Chuyển hóa chất béo thành xà phòng 31

3.2.1 Dụng cụ, hóa chất 31

3.2.2 Sơ đồ quy trình 32

3.2.2.1 Chuyển hóa dầu ăn thải thành xà phòng 33

3.2.2.2 Chuyển hóa dầu thực vật thành xà phòng 34

3.2.2.3 Chuyển hóa mỡ động vật thành xà phòng 35

3.3 Điều chế glucosamine hydrochloride từ nguyên liệu vỏ tôm 36

3.3.1 Dụng cụ, hóa chất 36

3.3.2 Sơ đồ quy trình 36

3.3.2.1 Quy trình sản xuất chitin từ vỏ tôm 36

3.3.2.2 Quy trình sản xuất chitosan từ vỏ tôm 38

3.3.2.3 Quy trình sản xuất Glucosamine hydrochloride từ chitin/chitosan 39

3.3.2.4 Quy trình sản xuất Glucosamine hydrochloride từ vỏ tôm 40

KẾT LUẬN 41

TÀI LIỆU THAM KHẢO 42

DANH MỤC BẢNG BIỀU

Bảng 1.1: Phân phối môn hoạt động trải nghiệm 3Bảng 1.2: Phân loại một số hình thức của hoạt động trải nghiệm 9

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Tinh dầu thương mại 10

Hình 1.2 Xà phòng thương mại 18

Hình 1.3 Câu tạo của Chitin 19

Hình 1.4 Chitin 20

Hình 1.5 Cấu tạo của Chitosan 20

Hình 1.6 Chitosan 21

Hình 3.1 Điều chế tinh dầu bằng cất lôi cuốn hơi nước 28

Hình 3.2 Điều chế tinh dầu bằng máy chiết Soxhlet 29

Hình 3.3 Xà phòng thành phẩm 32

Hình 3.4 Chitin thành phẩm 37

Hình 3.5 Chitosan thành phẩm 38

Hình 3.6 Glucosamine hydrochloride thành phẩm 39

tụ kĩ thuật số của kinh doanh, công nghiệp và chức năng, quy trình bên trong.[1]

Theo Klaus Schwab, ông có cái nhìn về cách mạng công nghiệp 4.0 là

cuộc cách mạng nảy nở từ cuộc cách mạng lần ba, nó kết hợp các công nghệ lại với nhau, làm mờ ranh giới giữa vật lý, kỹ thuật số và sinh học Từ đó đến nay, thuật ngữ "Công nghiệp 4.0" đã được sử dụng phổ biến để thay thế cho cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư trên thế giới [1]

Theo Bộ trưởng Nguyễn Chí Dũng, công nghệ 4.0 đang diễn ra với tốc

độ chóng mặt và có tác động sâu sắc và làm thay đổi mạnh mẽ đến mọi lĩnh vực của cuộc sống của các quốc gia trên toàn thế giới Có 04 yếu tố nền tảng

của CMCN 4.0 gồm: Đột phá về thể chế; phát triển và nâng cấp hạ tầng công

nghệ thông tin; xây dựng cơ sở dữ liệu quốc gia; phát triển nguồn nhân lực

Muốn xây dựng một nền tảng tốt cho cuộc CMCN 4.0 thì mỗi quốc gia cần phải có một nền giáo dục vững mạnh Do vậy cải cách giáo dục là nhu cầu thiết yếu của các quốc gia trong đó có Việt Nam Chiều ngày 27/12/2018 Bộ GD&ĐT đã công bố chương trình giáo dục phổ thông (GDPT) mới sau khi đã lấy ý kiến rộng rãi từ những bản dự thảo trước đó Trong chương trình mới chương trình môn Hóa học cũng đã có sự thay đổi về chương trình để giúp học sinh có kĩ năng thực hành thí nghiệm, vận dụng các tri thức Hoá học vào việc tìm hiểu và giải quyết một số vấn đề của thực tiễn, đáp ứng được yêu cầu của cuộc sống

Cấu trúc chương trình đã có sự thay đổi và điểm mới là chương trình mới sẽ có thêm các tiết học chuyên đề trong đó có một chuyên đề mang tên

“Thực hành trải nghiệm hóa học hữu cơ” Quy mô triển khai học tập chuyên

đề này khác hẳn với các giờ thực hành trước đây, sẽ cần nhiều tư liệu tham khảo về cơ sở lý thuyết cũng như video hướng dẫn Với lý do trên tôi lựa

2

chọn nghiên cứu đề tài: “ Xây dựng chuyên đề “Thực hành trải nghiệm Hóa học hữu cơ” trong chương trình phổ thông mới ”

2 Nội dung chính của đề tài

- Xây dựng cách tiến hành của thí nghiệm: Tách tinh dầu sả chanh làm thuốc đuổi muỗi; áp dụng với một số loại tinh dầu khác

- Xây dựng cách tiến hành của thí nghiệm: Chuyển hoá chất béo thành xà phòng

- Xây dựng cách tiến hành của thí nghiệm: Điều chế glucosamine hydrochloride từ nguyên liệu vỏ tôm

3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung về chương trình phổ thông tổng thể

Ngày 27/7/2017, Bộ GD&ĐT đã tổ chức họp báo công bố Chương trình phổ thông tổng thể Theo đó, Chương trình phổ thông mới đã giảm thiểu

số tiết học, giảm thiểu số môn học, tăng cường các tiết thực hành và các tiết học trải nghiệm Cụ thể:

Bảng 1.1: Phân phối môn hoạt động trải nghiệm

Chương trình mới

Chương trình hiện hành

Chương trình mới

Chương trình hiện hành

2353 giờ

1 buổi/ngày

5 buổi/tuần 2,7 h/lớp/buổi

Năng lực: gồm năng lực chung và năng lực đặc thù

- Nhóm năng lực chung (được hình thành thông qua tất cả các môn học và hoạt động giáo dục): năng lực tự chủ và tự học; năng lực giao tiếp và hợp tác; năng lực tự giải quyết vấn đề và sáng tạo

- Nhóm năng lực chuyên môn (được hình thành thông qua một số môn học và hoạt động giáo dục nhất định): năng lực ngôn ngữ, tính toán, tìm hiểu tự nhiên

và xã hội, công nghệ, tin học, thẩm mỹ, thể chất

Ngoài ra chương trình mới không chỉ giúp học sinh hình thành và phát triển các năng lực, phẩm chất đã nêu trên mà còn giúp giáo viên cũng như nhà trường phát hiện và bồi dưỡng những năng khiếu đặc biệt của học sinh

1.2 Vài nét về chương trình môn Hóa học trong chương trình phổ thông mới

1.2.1 Mục tiêu của chương trình Hóa học

Hoá học là ngành khoa học thuộc lĩnh vực khoa học tự nhiên, nghiên cứu về thành phần cấu trúc, tính chất và sự biến đổi của các đơn chất và hợp chất Hoá học kết hợp chặt chẽ giữa lí thuyết và thực nghiệm, là cầu nối các ngành khoa học tự nhiên khác như vật lí, sinh học, y dược và địa chất học Những tiến bộ trong lĩnh vực hoá học gắn liền với sự phát triển của những phát hiện mới trong các lĩnh vực của các ngành sinh học, y học và vật lí Hoá học đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống, sản xuất, góp phần vào sự phát triển kinh tế - xã hội Những thành tựu của hoá học được ứng dụng vào các ngành vật liệu, năng lượng, y dược, công nghệ sinh học, nông- lâm- ngư nghiệp và nhiều lĩnh vực khác.[2]

Môn Hoá học kết hợp cùng các môn học, hoạt động giáo dục khác hình thành, phát triển ở học sinh các phẩm chất chủ yếu và năng lực chung, đặc biệt là thế giới quan khoa học; hứng thú học tập, nghiên cứu; tính trung thực;

5

thái độ tôn trọng các quy luật của thiên nhiên, ứng xử với thiên nhiên phù hợp với yêu cầu phát triển bền vững; khả năng xác định nghề nghiệp, công việc theo như năng lực, sở thích, điều kiện của bản thân.[2]

Chương trình hóa học mới kết hợp với các môn học khác trong chương trình mới sẽ hình thành và phát triển cho học sinh các năng lực và phẩm chất chung theo quy đinh trong chương trình mới.[2]

Ngoài ra, chương trình Hóa học phổ thông mới cũng sẽ giúp học sinh hình thành và phát triển năng lực hóa học Nhóm năng lực đặc thù này bao gồm 6 năng lực sau đây: Năng lực sử dụng ngôn ngữ hóa học; năng lực tính toán; năng lực nghiên cứu và thực hành hóa học; năng lực giải quyết vấn đề thông qua môn hóa học; năng lực vận dụng kiến thức hóa học để áp dụng vào cuộc sống; năng lực sáng tạo

1.2.2 Môn hóa học sẽ dạy như thế nào trong chương trình mới

Trong chương trình Hóa học mới, môn Hóa học được học sinh biết đến khi học giai đoạn giáo dục hướng nghiệp hay cấp THPT trong chương trình hiện hành

Ngoài học chương trình lý thuyết thì học sinh có thêm 35 tiết trong một năm học để học các hoạt động trải nghiệm Tùy thuộc vào các khối lớp khác nhau mà học sinh sẽ có các chuyên đề trải nghiệm khác nhau Ngoài ra sự phân bổ chương trình cũng có sự thay đổi trong nội dung khi tăng thêm phần phức chất, năng lượng hóa học và loại bỏ một số kiến thức bị trùng lặp nhiều trong chương trình hiện hành

Theo chương trình phổ thông mới, học sinh sẽ được tiếp cận với nội dung hóa học từ cấp Trung học cơ sở trong môn học tích hợp mới có tên Khoa học tự nhiên Đến cấp THPT, môn Hóa học sẽ là một môn học độc lập Lớp 10 học sinh sẽ được trang bị cơ sở lý thuyết chủ đạo với những kiến thức

cơ sở về cấu tạo chất và quá trình biến đổi hóa học Qua đó học sinh sẽ giải thích được bản chất, nghiên cứu được quy luật hóa học ở nội dung hóa học trong chương trình hóa học lớp 11 và lớp 12

Trong chương trình hóa học mới có một số điểm nhấn quan trọng Theo PGS.TS Đặng Thị Oanh - Trưởng nhóm xây dựng và phát triển chương trình

6

môn Hóa học mới cho biết: “Chương trình lần này nhấn mạnh định hướng tăng cường bản chất hóa học của đối tượng Đồng thời, giảm bớt và hạn chế nội dung kiểu 'toán học hóa' vốn ít đi vào bản chất hoá học và thực tiễn.[3]

Về mạch kiến thức, kiến thức sẽ được chia thành các chủ đề với quy định về tổng thời gian, nhà trường chủ động xây dựng các tiết học cho phù hợp với điều kiện của từng địa phương với 3 mạch kiến thức là kiến thức cơ

sở hóa học chung, Hóa học vô cơ và Hóa học hữu cơ

Sau này sẽ có nhiều bộ SGK thay cho một bộ sách như hiện nay, các tác giả có thể viết sách theo hướng mở mà không phải lệ thuộc với thời lượng

đã quy định bắt buộc như chương trình hiện hành Ví dụ, chương trình hiện hành sẽ quy định số tiết còn chương trình mới sẽ xây dựng chủ đề và quy định thời lượng dự kiến.[3]

Cấu trúc của chương trình lần này cũng có sự thay đổi Trong chương trình hiện hành, môn Hóa học được dạy xem kẽ lý thuyết chủ đạo với một số chương về các chất cụ thể Nhưng trong chương trình 2018 học sinh sẽ học kiến thức cơ sở hóa học nền tảng sau đó học sinh dựa vào kiến thức này để sinh giải thích cho các phần học sau trong phần hóa học vô cơ và hữu cơ.”[3]

Môn hóa học là một trong 4 nội dung của giáo dục STEM Học sinh được học tích hợp các môn Toán - Kỹ thuật – Công nghệ và Hóa học Tăng cường sử dụng các bài tập tình huống, bài tập mở đòi hỏi học sinh phải có

tư duy phản biện và sáng tạo trong giải quyết vấn đề

Một điểm quan trọng nữa của chương trình là thay vì kiểm tra đánh giá học sinh thông qua các bài kiểm tra như hiện nay thì trong chương trình mới

sẽ đánh giá quá trình hoc tập của học sinh mà không chỉ đánh giá thông qua một vài bài thi cử

Để đáp ứng nhu cầu của một người giáo viên trong giai đoạn cải cách giáo dục, tập huấn giáo dục STEM đã được thực hiện với những kết quả đáng mong đợi

1.3 Giới thiệu chung về hoạt động trải nghiệm

1.3.1 Khái niệm hoạt động trải nghiệm

7

Hoạt động trải nghiệm là một khái niệm mới bắt nguồn từ quan điểm giáo dục tiến bộ về học tập trải nghiệm Theo từ điển tâm lý học của Hiệp hội

Tâm lý học Hoa Kỳ thì: Học tập trải nghiệm là dạng học tập diễn ra trong

quá trình người học tích cực chủ động thực hiện và tham gia vào một hoạt động nào đó [4] Cơ sở tâm lý học và tiết học của hoạt động trải nghiệm đã

được khẳng định rất rõ trong các công trình kinh điển của các nhà tư tưởng lớn như John Dewwey, Lev Semyonovich Vygotsky, Jacques Marie Émile Lacan

Hoạt động trải nghiệm xuất hiện ngay khi trẻ còn chưa có ngôn ngữ và khả năng tự nhận thức.Như trong tác phẩm “Tư duy và lời nói”, Vgotsky đã

khảng định “Kinh nghiệm định hình tư duy và tư duy cũng định hình kinh

nghiệm Có một mối quan hệ chắc chắn giữa suy luận và thực tại”[5]

Hoạt động trải nghiệm xây dựng nên tư duy và ngôn ngữ Khi trẻ học ngôn ngữ đồng nghĩa với việc trẻ học các hành vi mới Johann Wittgenstein

đã từng viết: “Khi trẻ phát triển ngôn ngữ, khi các từ (words) thay thế cho các

hoạt động… thì học ngôn ngữ chính là học … các hành vi mới”.[6]

Hoạt động trải nghiệm là hoạt động vô cũng quan trọng khi hình thành

và phát triển cho học sinh chuyển giao giữa 2 giai đoạn giáo dục cơ bản và giáo dục định hướng nghề nghiệp thế giới tư duy khoa học

Hoạt động trải nghiệm giúp học sinh có được định hướng đúng đắn cho việc hình thành những phẩm chất của một con người lao động mới trong xã hội ngày càng phát triển hiện nay

Do vậy, căn cứ vào các lí do trên hoạt động trải nghiệm được định nghĩa là quá trình cá nhân từng học sinh được trực tiếp hoạt động thực tiễn trong môi trường nhà trường cũng như trong môi trường gia đình, xã hội dưới

sự hướng dẫn và tổ chức của các nhà giáo dục Qua đó hình thành và phát triển tình cảm, đạo đức, phẩm chất, nhân cách, các năng lực từ đó tích lũy kinh nghiệm riêng cũng như phát huy tiềm năng sáng tạo của mỗi cá nhân.[7]

1.3.2 Đặc điểm hoạt động trải nghiệm

8

HĐTN là sự hiện thực hóa của mục tiêu học sinh được học đi đôi với hành, gắn lý thuyết với thực tiễn Học sinh được tự mình tham gia các hoạt động thông qua các HĐTN mà hình thành kỹ năng năng lực cần thiết

Nội dung các HĐTN mang tính tích hợp cao yêu cầu học sinh phải kết hợp được các nội dung, kiến thức của nhiều môn học khác nhau để giải quyết nhiệm vụ, yêu cầu được giao

Hình thức tổ chức HĐTN rất đa dạng Nội dung các hoạt động đa dạng không chỉ trong khuôn phép nội dung học tập trên lớp mà còn có các nội dung ngoài kiến thức sách vở và được thực hiện dưới nhiều hình thức như câu lạc

bộ, hội thi, diễn đàn

Muốn tổ chức HĐTN thành công thì cần có sự phối hợp và tham gia của các tổ chức, lực lượng ngoài nhà trường Ví dụ một số hình thức cần có sự tham gia của các lực lượng ngoài nhà trường cao như: tham quan, thực tế, thực địa, nghiên cứu khoa học

Hoạt động trải nghiệm giúp học sinh hình thành và phát triển những kiển thức và kỹ năng mà các hình thức học tập khác không thực hiện được

Đó là những kinh nghiệm cần có sự thực hiện thông qua các hành động mà học sinh được làm thông qua HĐTN

1.3.3 Một số hình thức tổ chức hoạt động trải nghiệm

Một số hình thức của HĐTN được chia thành các nhóm:

9

Bảng 1.2 một số hình thức của hoạt động trải nghiệm

1.4 Một số kiến thức bổ trợ trong nội dung chuyên đề học tập “Thực hành trải nghiệm Hóa học hữu cơ

1.4.1 Tinh dầu

1.4.1.1 Định nghĩa tinh dầu

Cho đến nay có nhiều quan điểm khác nhau về tinh dầu nhƣ: tinh dầu là các chất thơm thu đƣợc từ thực vật hay tinh dầu là các sản phẩm thứ cấp trong

10

quá trình trao đổi chất trong thực vật Tuy nhiên có một quan niệm mà cho đến nay được nhiều người thừa nhận hơn cả là quan điểm theo Martin Petozilka, Charles Ehret: tinh dầu là sản phẩm thu được bằng phương pháp cất cuốn hơi nước nguyên liệu thực vật.[8]

Hình 1.1: Tinh dầu thương mại

1.4.1.2 Vai trò của tinh dầu trong đời sống thực vật

Bằng phương pháp nguyên tử đánh dấu và một số phương pháp khác người ta xác định được rằng tinh dầu cũng như nhiều hợp chất hữu cơ khác có trong cơ thể thực vật được sinh tổng hợp từ một chất khởi nguyên đó là acid acetic Acid acetic chuyển hóa thành Geranyl – Pyrophosphate và Farnersypyrophosphate, sau đó từ hai chất này sẽ sinh tổng hợp ra hàng loạt các chất khác nhau để đáp ứng nhu cầu sinh trưởng và phát triển của thực vật như: vitamin A, Giberilin, plasoquinon, hoocmon sinh sản, steroids, [8]

Người ta chứng minh được rằng tinh dầu tham gia vào nhiều quá trình chuyển hóa trong cơ thể thực vật Tinh dầu vừa tồn tại ở dạng tự do trong các túi tinh dầu vừa liên kết với các hợp chất khác nhau trong các mô của tế bào thực vật từ đó tinh dầu sẽ tham gia vào các quá trình trao đổi chất, quá trình sinh lý, sinh hóa trong cơ thể thực vật.[8]

Có người cho rằng tinh dầu tự do trong các túi tinh dầu là chất tiết của

cơ quan tiết của thực vật, nhưng một số khác lại cho rằng tinh dầu là chất dự trữ, chất bảo vệ Còn tinh dầu liên kết với các chất khác trong các mô, cơ quan khác của thực vật là tinh dầu chuyển hóa, tinh dầu chức năng.[8]

Theo P.X Tanaxienco (1985) tinh dầu trong thực vật có các vai trò sau:

- Bảo vệ: chống sâu bệnh, nấm mốc, chống sự tàn phá của ngoại cảnh

11

- Biến đổi sức căng bề mặt của nước trong cây, thúc đẩy sự vận chuyển nước,

tăng hiệu quả của chất phản ứng enzymes

Gần đây, có quan điểm cho rằng tinh dầu nhất là phần nhẹ, phần có mùi

là thông tin hóa học giữa các cơ thể sống trong giới thực vật và có khi đóng vai trò duy trì sự tồn tại và phát triển của thực vật nhất là tinh dầu của các loài hoa, nhờ mùi tinh dầu của các loài hoa mà côn trùng, ong bướm bị thu hút nên

nó di chuyển từ hoa này sang hoa khác, từ hoa đực sang hoa cái mang theo nhụy hoa làm cho quá trình thụ phấn tăng hiệu quả và thực vật thêm phát triển.[8]

1.4.1.3 Tính chất của tinh dầu

Tinh dầu là một hỗn hợp nhiều thành phần được thu bằng phương pháp cất lôi cuốn hơi nước nên tinh dầu không tan hoặc ít tan trong nước Tuy tinh dầu gồm nhiều thành phần nhưng mỗi loại tinh dầu của các loài thực vật xác định khác nhau hay của các bộ phận xác định trong cơ thể thực vật thì có số thành phần xác định, hàm lượng các thành phần cũng xác định nên các hằng

số vật lý cũng như các chỉ số hóa học của nó là xác định Do vậy, căn cứ vào các hằng số vật lý và các chỉ số hóa học của tinh dầu để sơ bộ nhận biết và đánh giá tinh dầu.[8]

*) Tính chất vật lý và hằng số vật lý của tinh dầu[8]

Chất lỏng: nhiệt độ sôi không ổn định có thể lên đến 320oC và chiết suất từ 1,3875 đến 1,5850 và tỷ trọng nhỏ hơn hoặc hớn hơn 1 một chút

Chất rắn: điểm chảy ≤ 160oC

Tinh dầu: không tan hay kém tan trong nước, tan tốt trong cồn 99,5% diethyl ether, benzene, ethyl acetate

- Tỷ trọng của tinh dầu

Tỷ trọng của tinh dầu là tỷ số của trọng lượng của một thể tích xác định của tinh dầu và trọng lượng của nước có cùng thể tích

Tỷ trọng phụ thuộc vào bản chất tinh dầu, thành phần tinh dầu, nhiệt độ

12

Tỷ trọng càng cao thì mạch carbon tinh dầu càng dài nếu là mạch thẳng, số vòng càng lớn nếu là mạch vòng, các dẫn xuất oxygen có tỷ trọng cao hơn các hydrocarbons tương ứng

Tỷ trọng của một chất nguyên chất hay một hỗn hợp có thành phần không đổi là một hằng số ở một nhiệt độ xác định nên người ta dùng tỷ trọng

để đánh giá độ tinh khiết một chất hay đánh giá thành phần của một hỗn hợp

Thể tích thay đổi theo nhiệt độ, đối với nước khối lượng riêng của nước lớn nhất khi ở 4oC, khi đó 1 ml mước nặng 1 g Từ 4oC đến 20o

C khối lượng của nó giảm, nên khi đo nước ở nhiệt độ khác mà muốn đưa về 4oC thì phải nhân thêm khối lượng riêng của nước lúc đo

20oC ở trên là nhiệt độ tinh dầu lúc đo

20oC ở dưới là nhiệt độ của nước lúc đo

Đối với một số tinh dầu có chiết xuất thay đổi từ 0,013 đến 0,014 nhưng thông thường 0,003 đến 0,004 khi nhiệt độ thay đổi, nghĩa là thay đổi

- Độ quay cực của tinh dầu

Hầu hết tinh dầu đều có carbon bất đối xứng nên có đồng phân quang học, do vậy nó có khả năng làm quay mặt phẳng ánh sáng phân cực đi một góc nào đó khi cho ánh sáng phân cực qua tinh dầu Để xác định chiều quay của tinh dầu người ta đo độ quay cực tinh dầu cùng với độ quay cực của D – glyceraldehyde Nếu cùng chiều thì tinh dầu thuộc dãy D (quay phải) và ngược chiều thì thuộc dãy L (quay trái)

Độ quay cực α phụ thuộc vào bản chất của chất, vào nồng độ, vào chiều dài của cuvet đựng dầu để ánh sáng đi qua, vào nhiệt độ khi đo, vào bước sóng của ánh sáng dùng để đo [α]Dt gọi là độ quay cực riêng của chất quang hoạt

Biểu thức tính [α]Dt là:



Trong đó α là góc đọc được trên quang cực kế

l là chiều dài cuvet dùng để đo

t là nhiệt độ khi đo

C là nồng độ: Số gam tinh dầu trong 100ml dung dịch Đối với tinh dầu nguyên chất người ta thường đo độ quay cực ở 20o

C, ánh sáng vàng vạch D của đèn sodium, chiều dài cuvet là 1dm và C là tỷ trọng thì

ta có công thức:

14



với α trị số trên máy d là tỷ trọng của tinh dầu đã xác định ở 20oC

Độ quay cực riêng của một chất lỏng quang hoạt trong hỗn hợp chất lỏng

có chất quang hoạt và thành phần không đổi là một hằng số ở nhiệt độ và bước sóng xác định Nên người ta dùng nó để đánh giá độ tinh khiết của một chất và thành phần hỗn hợp

*) Các chỉ số hóa học của tinh dầu [8]

- Chỉ số acid của tinh dầu

Chỉ số acid của tinh dầu là số mg KOH dùng để trung hòa hết axit tự do có trong 1g tinh dầu

 trong đó a: số ml dung dịch KOH 0,1N

m: khối lượng của tinh dầu (g)

Nếu biết phân tử khối của acid có trong tinh dầu thì hàm lượng acid có trong tinh dầu là:

trong đó M là phân tử lượng của acid

Chỉ số acid cho biết hàm lượng acid có trong tinh dầu

15

Chỉ số ester cho biết hàm lượng ester trong tinh dầu

Chú ý: Để có chỉ số ester chính xác người ta dùng tinh dầu đã xác định chỉ

số acid để xác định chỉ số ester, hoặc là tinh dầu đã loại hết acid tự do rồi xác định chỉ số ester

-Chỉ số alcohols tự do trong tinh dầu

Chỉ số alcohols tự do trong tinh dầu được tính bằng chỉ số acyl hóa tinh dầu: chỉ số acyl hóa tinh dầu là hiệu số của chỉ số ester sau khi acyl hóa và chỉ

số ester của tinh dầu Gọi chỉ số alcohols là Al Chỉ số ester sau khi acyl hóa

là E2 và chỉ số ester của tinh dầu là E1 Ta có chỉ số alcohols tự do trong tinh dầu là:

Al = E2 – E1

Chỉ số alcohols cho biết hàm lượng alcohols trong tinh dầu

-Chỉ số carbonyl (aldehydes và ketones)

Hầu hết các aldehydes và ketones tham gia phản ứng oxim hóa

>C=O+NH2OH.HCl >C=N – OH+ HCl

Chuẩn độ lượng HCl hình thành trong phản ứng, chúng ta biết lượng NH2OH tham gia phản ứng và từ đó suy ra được lượng nhóm carbonyl có trong tinh dầu tham gia phản ứng Có thể nói chỉ số nhóm carbonyl trong dầu,

là số mg hydroxylamine oxim hóa hết nhóm carbonyl có trong 1g tinh dầu

1.4.1.4 Các phương pháp thu tinh dầu

Có 4 phương pháp điều chế tinh dầu phổ biến là: Phương pháp cất lôi cuốn hơi nước; phương pháp chiết; phương pháp ướp; phương pháp ép

16

- Phương pháp cất lôi cuốn hơi nước

Nguyên tắc: cất lôi cuốn hơi nước một hỗn hợp hai chất lỏng có khả năng bay hơi mà không trộn lẫn vào nhau Khi áp suất hơi bão hòa bằng áp suất khí quyển, hỗn hợp bắt đầu sôi và hơi nước kéo theo hơi tinh dầu [9]

Lưu ý khi sử dụng phương pháp cất lôi cuốn hơi nước:

+ Tùy vào bản chất của nguyên liệu mà chia nhỏ nguyên liệu cho phù hợp + Thời gian cất phụ thuộc bản chất của nguyên liệu và tính chất của tinh dầu + Thu tinh dầu phải triệt để bỏ nước bằng phương pháp ly tâm

-Phương pháp chiết

Dung môi bao gồm dung môi không bay hơi và dung mỗi dễ bay hơi Dung môi không bay hơi: thường dùng dầu béo hoặc dầu paraffin Dung môi được làm nóng lên đến khoảng từ 60 đến 70o

C sau đó bỏ nguyên liệu vào ngâm trong khoảng thời gian từ 12 đến 48 giờ, lặp lại khoảng 10 - 15 lần để dung môi bão hòa tinh dầu Dùng alcohol để tách tinh dầu và dung môi

và cất thu hồi alcohol sẽ thu được tinh dầu

Dung môi dễ bay hơi: thường dùng là ethers dầu hỏa, xăng công nghiệp… Đầu tiên chiết sau đó thu hồi dung môi bằng phương pháp cất lôi

cuốn sẽ thu được tinh dầu còn lẫn một số tạp chất, tên thị trường là “Concrete

oil” Khi hòa sản phẩm trên với cồn có nồng độ cao, để lạnh thày phân lớp,

lọc loại bỏ phần sáp, lấy lại phần dung dịch sau đó cất hơi nước thu được tinh

dầu với cái tên mà mọi người hay gặp đó là “Absolute oil” Tinh dầu điều chế

theo phương pháp này thường rất thơm, giá thành cao, thường dùng làm mỹ phẩm và nước hoa cao cấp [9]

Hiện nay, phương pháp chiết tinh dầu đạt hiệu quả và chất lượng tốt nhất là chiết xuất với dung môi CO2 lỏng Đây là phương pháp có nhiều ưu điểm như hiệu xuất cao, tiết kiệm dung môi, thu được tinh dầu thu được có chất lượng tốt và thường áp dụng chiết xuất các loại tinh dầu quý hiếm Tuy nhiên, để áp dụng phương pháp này cần phải có sự đầu tư về thiết bị nên chưa được áp dụng phổ biến [9]

17

-Phương pháp ướp

Dùng khuôn gỗ có kích thước 58 x80 x5cm đặt tấm thủy tinh đã bôi mỡ

ở giữa, độ dày lớp mỡ khoảng 3mm Đặt lụa mỏng lên lớp mỡ đã bôi sau rắc

từ 35 đến 40g nguyên liệu tươi sạch và ráo nước lên trên Xếp từ 30 đến 40 khuôn gỗ chồng lên nhau đặt trong phòng kín Thay lớp nguyên liệu sau 24- 72h ướp, thời gian ướp tùy theo từng loại nguyên liệu, thay cho tới khi chất béo bão hòa tinh dầu Có thể sử dụng trực tiếp tinh dầu có chứa chất béo hoặc tách riêng tinh dầu khỏi chất béo tương tự phương pháp điều chế “Absolute oil” ở phần trên

-Phương pháp ép tinh dầu

Phương pháp này áp dụng cho các loại thực vật thuộc họ Citrus vì:

+ Tinh dầu cam, chanh sử dụng chủ yếu trong công nghiệp nước giải khát nên cần có hương vị giống mùi nguyên bản nhất, mà sử dụng phương pháp cất không đảm bảo được điều này

+ Trong các cây họ Citrus có tinh dầu nằm trong túi tiết ở lớp vỏ ngoài, chỉ cần tác động cơ học là có thể tách được tinh dầu nên dễ dàng áp dụng phương pháp ép

+ Các túi tiết tinh dầu được bao trong lớp màng pectin, mà màng pectin có đặc điểm đó là sẽ đông cứng lại khi bị gia nhiệt và vậy khi muốn thu tinh dầu bằng phương pháp này cần phá vỡ màng pectin bằng các tác nhân như: cơ học (chia nhỏ nguyên liệu); hóa học (sử dụng hydrochloric acid hoặc oxalic acid) hay enzyme

Dịch ép còn lẫn nhiều nhiều pectin nên sau khi ép phải lọc, li tâm và bảo quản tinh dầu ở nhiệt độ thấp.[9]