Chưng cất phân đoạn tinh dầu tràm gió từ tỉnh thừa thiên huế, việt nam

Trongnghiên cứu này, chúng tôi sử dụng phương pháp chưng cất phân đoạn chân không vớicột vigreux và cột đệm để phân tách tinh dầu tràm gió thô thành các phân đoạn dựa vàonhiệt độ sôi khá

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH KHOA KỸ THUẬT THỰC PHẨM VÀ MÔI TRƯỜNG

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP

CHƯNG CẤT PHÂN ĐOẠN TINH DẦU TRÀM GIÓ TỪ TỈNH THỪA THIÊN

HUẾ, VIỆT NAM

NGUYỄN HOÀNG TUẤN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH KHOA KỸ THUẬT THỰC PHẨM VÀ MÔI TRƯỜNG

a&b

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP

CHƯNG CẤT PHÂN ĐOẠN TINH DẦU TRÀM GIÓ TỪ TỈNH THỪA THIÊN

HUẾ, VIỆT NAM

NGUYỄN HOÀNG TUẤN PHẠM HOÀNG DANH

Tp.HCM, tháng 10 năm 2020

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH

Cán bộ hướng dẫn: (ghi tên và ký duyệt)

Cán bộ chấm phản biện: (ghi tên và ký duyệt)

Khóa luận được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN ĐẠI HỌCTRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH, ngày 09 tháng 10 năm 2020

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Tên Khóa luận:

Tiếng Việt: Chưng cất phân đoạn tinh dầu tràm gió từ tỉnh Thừa Thiên Huế, ViệtNam

Tiếng Anh: Vacuum fractional distillation of cajeput essential oil from Thua ThienHue, Central Vietnam

Nhiệm vụ Khóa luận:

1 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng lên quá trình chưng cất phân đoạn ở quy môphòng thí nghiệm

§ Ảnh hưởng của áp suất chưng cất;

§ Ảnh hưởng của các loại cột khác nhau;

§ Ảnh hưởng của công suất bếp gia nhiệt

2 Đánh giá cảm quan, khả năng kháng oxi hóa và kháng khuẩn của các phân đoạntinh dầu

Ngày giao Khóa luận: 01/02/2020

Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 30/09/2020

Họ tên cán bộ hướng dẫn: Phạm Hoàng Danh

Nội dung và yêu cầu KLTN đã được Hội Đồng chuyên ngành thông qua

TP.HCM, ngày tháng 10 năm 2020

TRƯỞNG/ PHÓ KHOA

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH

KHOA KỸ THUẬT THỰC PHẨM & MÔI TRƯỜNG

BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT HÓA HỌC

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian nghiên cứu để hoàn thành khóa luận tại khoa Kỹ thuật Thực phẩm vàMôi trường, trường Đại học Nguyễn Tất Thành, em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm,hướng dẫn của quý thầy cô, bạn bè

Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến thầy Phạm HoàngDanh, người đã tận tụy, nhiệt tình dìu dắt và giúp đỡ em trong suốt thời gian thực hiệnkhóa luận tốt nghiệp

Em xin chân thành cảm ơn sâu sắc tới toàn thể thầy cô của bộ môn CNKT Hóa học

đã tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ em trong suốt thời gian thực hiện khóa luận

Em cũng xin cám ơn các thầy cô của trường Đại học Nguyễn Tất Thành và các bạnlớp Công nghệ hóa học K16 đã giảng dạy, hỗ trợ và động viên em trong thời gian họctại trường

TÓM TẮT

Các sản phẩm tinh dầu trên thị trường hiện nay đa phần là tinh dầu thô, còn lẫn tạp chấtnên chưa tận dụng hết giá trị kinh tế mang lại từ nguồn nguyên liệu nông nghiệp Trongnghiên cứu này, chúng tôi sử dụng phương pháp chưng cất phân đoạn chân không vớicột vigreux và cột đệm để phân tách tinh dầu tràm gió thô thành các phân đoạn dựa vàonhiệt độ sôi khác nhau Phân đoạn F1 giàu Eucalyptol giúp trị cảm, giảm ho, giảm sốt ởtrẻ Phân đoạn F2 giàu β-Caryophyllene hoạt chất có khả năng điều trị chứng lo âu, trầmcảm Các phân đoạn này cũng rất khác nhau về mặt cảm quan và độ thẩm thấu Thông

số vận hành cho quá trình chưng cất phân đoạn được lựa chọn là sử dụng cột đệm ở ápsuất 60 mmHg và công suất bếp là 100 W Hàm lượng Eucalyptol và β-Caryophyllenethu được ở điều kiện này lần lượt là 27.96 và 24.81% Độ thu hồi tương ứng là 96.81 và85.58%

Today, the essential oils on the market are mostly raw products, so it has not takenadvantage of the economic value from agricultural materials In this study, we used thevacuum fractionation method with vigreux and packed columns to separate raw cajeputessential oil into fractions based on different boiling temperatures Eucalyptol-richfraction helps treat colds, reduces cough and fever in children β-Caryophyllene -richfraction active ingredient with the ability to treat anxiety, depression These fractionsare also very different in terms of sensory and permeability The operating parametersfor fractional distillation were packed-column, the pressure of 60 mmHg and the power

of 100 W The Eucalyptol and β-Caryophyllene content obtained were 27.96 and24.81% The recoveries were 96.81 and 85.58%, respectively

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

TÓM TẮT ii

ABSTRACT iii

MỤC LỤC iv

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC HÌNH vii

DANH MỤC BẢNG ix

MỞ ĐẦU 1

TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU 3

1.1 Tràm gió và tinh dầu tràm gió 3

1.1.1 Tràm gió 3

1.1.2 Tinh dầu tràm gió 4

1.2 Phân đoạn tinh dầu 5

1.2.1 Tinh dầu phân đoạn 5

1.2.2 Công nghệ và thiết bị 6

1.3 Những nghiên cứu trên thế giới 7

ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 11

2.1 Nguyên liệu 11

2.2 Dụng cụ – Thiết bị – Hóa chất 11

2.3 Phương pháp nghiên cứu 12

2.3.1 Quy trình công nghệ 12

2.3.2 Sơ đồ nghiên cứu 14

2.3.3 Bố trí thí nghiệm 14

2.4 Phương pháp phân tích 15

2.4.1 Phân tích định tính 15

2.4.2 Phân tích định lượng 15

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 17

3.1 Thành phần của tinh dầu thô 17

3.2 Ảnh hưởng của áp suất lên quá trình phân đoạn với cột Vigreux 19

3.3 Ảnh hưởng của áp suất lên quá trình phân đoạn với cột đệm 22

3.4 Ảnh hưởng của loại cột phân đoạn 25

3.5 Ảnh hưởng của công suất bếp gia nhiệt 28

3.6 Đánh giá chất lượng sản phẩm 30

3.6.1 Định tính 30

3.6.2 Định lượng 30

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 33

4.1 Kết luận 33

4.2 Kiến nghị 33

TÀI LIỆU THAM KHẢO 34

PHỤ LỤC 36

IR : Infrared spectroscopy (Phổ hồng ngoại)

ISO : International Organization for Standardization (Tổ chức tiêu chuẩn hoáquốc tế)

LB : Luria Bertani (

mi : Khối lượng của hợp chất i

MS : Mass Spectrometry (Khối phổ)

NL : Nguyên liệu

NMR : Nuclear Magnetic Resonance (Cộng hưởng từ hạt nhân)

ODsample : Optical Density of Sample (Mật độ quang của mẫu)

ODsolvent : Optical Density of Solvent (Mật độ quang của dung môi)

PA : Patchouli Alcohol

Ri : Recovery of i (Độ thu hồi của cấu tử i)

Rt : Retention time (Thời gian lưu)

TB : Trung bình

Vig : Vigreux

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Cây tràm gió 3

Hình 1.2 Công thức cấu tạo của (a) Eucalyptol và (b) β-Caryophyllene 5

Hình 1.3 Tinh dầu ban đầu và các phân đoạn của tinh dầu 6

Hình 2.1 Cột chưng cất phân đoạn và vật liệu đệm 12

Hình 2.2 Quy trình công nghệ chưng cất phân đoạn tinh dầu tràm gió 12

Hình 2.3 Hệ thống chưng cất phân đoạn quy mô phòng thí nghiệm 13

Hình 3.1 Đường cong nhiệt độ sôi của các cấu tử theo áp suất 19

Hình 3.2 Thành phần hóa học của tinh dầu thô và các phân đoạn được phân tách bằng cột Vig 2 ở áp suất 60 mmHg 20

Hình 3.3 Thành phần hóa học của F1 (phân đoạn giàu Eucalyptol) được phân tách ở áp suất từ 60 đến 260 mmHg 21

Hình 3.4 Thành phần hóa học của F2 (phân đoạn giàu β-Caryophyllene) được phân tách ở áp suất từ 60 đến 260 mmHg 21

Hình 3.5 Độ thu hồi của Eucalyptol ở F1 và β-Caryophyllene ở F2 được phân tách ở áp suất từ 60 đến 260 mmHg 22

Hình 3.6 Thành phần hóa học của F1 (phân đoạn giàu Eucalyptol) được phân tách ở áp suất từ 60 đến 260 mmHg 23

Hình 3.7 Thành phần hóa học của F2 (phân đoạn giàu β-Caryophyllene) được phân tách ở áp suất từ 60 đến 260 mmHg 24

Hình 3.8 Độ thu hồi của Eucalyptol ở F1 và β-Caryophyllene ở F2 được phân tách ở áp suất từ 60 đến 260 mmHg 25 Hình 3.9 Thành phần hóa học của F1 (phân đoạn giàu Eucalyptol) được phân tách với

Hình 3.11 Độ thu hồi của Eucalyptol ở F1 và β-Caryophyllene ở F2 được phân tách với

các loại cột khác nhau 27Hình 3.12 Thành phần hóa học của F1 (phân đoạn giàu Eucalyptol) được phân tách với

công suất từ 100 đến 200 W 28Hình 3.13 Thành phần hóa học của F2 (phân đoạn giàu β-Caryophyllene) được phân

tách với công suất từ 100 đến 200 W 29Hình 3.14 Độ thu hồi của Eucalyptol ở F1 và β-Caryophyllene ở F2 được phân tách với

công suất từ 100 đến 200 W 29Hình 3.15 Màu sắc của ba phân đoạn được phân tách dưới điều kiện tối ưu 30Hình 3.16 Hoạt tính kháng oxy hóa của tinh dầu thô và ba phân đoạn được phân tách

dưới điều kiện tối ưu 31

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Thông số cột chưng cất phân đoạn 11Bảng 2.2 Các giá trị khảo sát 14Bảng 3.1 Thành phần (%) các hợp chất trong tinh dầu tràm thô 17Bảng 3.2 Nhiệt độ và khối lượng của các phân đoạn với cột Vig ở các áp suất khác nhau

19Bảng 3.3 Nhiệt độ và khối lượng của các phân đoạn với cột đệm ở các áp suất khác nhau

23Bảng 3.4 Nhiệt độ và khối lượng của các phân đoạn với các loại cột khác nhau 26Bảng 3.5 Nhiệt độ và khối lượng của các phân đoạn với các công suất khác nhau 28Bảng 3.6 Hoạt tính kháng khuẩn của phân đoạn F1 được thử nghiệm trên bốn chủng vi

khuẩn gây bệnh 31Bảng 3.7 Hoạt tính kháng khuẩn của phân đoạn F2 được thử nghiệm trên bốn chủng vi

khuẩn gây bệnh 32

Các sản phẩm tinh dầu trên thị trường hiện nay đa phần là tinh dầu thô, còn lẫn tạpchất nên chưa tận dụng hết giá trị kinh tế mang lại từ nguồn nguyên liệu nông nghiệp.

Do vậy, việc đa dạng hóa các sản phẩm dựa trên tinh dầu sẽ giúp tạo ra các sản phẩm

có giá trị kinh tế cao, đưa lĩnh vực sản xuất tinh dầu trở thành ngành mới, đóng góp vàogiá trị sản xuất công nghiệp

Một số tinh dầu có thế mạnh ở Việt Nam như tràm gió, quế, sả Chúng tôi chọn tinhdầu tràm gió để nghiên cứu, vì đây là tinh dầu đã được sử dụng nhiều trong nước vàViệt Nam là một trong số ít nước có nguồn nguyên liệu tốt

2 Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu của đề tài là tạo ra các phân đoạn tinh dầu có hàm lượng hoạt chất cao từnguồn nguyên liệu tràm gió, định hướng ứng dụng trong dược phẩm và phục vụ nhu cầuxuất khẩu

3 Nội dung nghiên cứu

- Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng lên quá trình chưng cất phân đoạn ở quy mô phòngthí nghiệm

§ Đánh giá sự ảnh hưởng của các loại cột khác nhau;

§ Đánh giá sự ảnh hưởng của áp suất chưng cất;

§ Đánh giá sự ảnh hưởng của công suất bếp gia nhiệt

- Đánh giá cảm quan, khả năng kháng oxi hóa và kháng khuẩn của các phân đoạntinh dầu

4 Phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Tinh dầu tràm Huế thô

- Thời gian nghiên cứu: Từ ngày 01/02/2020 đến ngày 30/09/2020.

- Địa điểm nghiên cứu:

§ Quá trình thực nghiệm được thực hiện chủ yếu tại phòng thí nghiệm Hóa đạicương, khoa Kỹ thuật Thực phẩm và Môi trường, trường Đại học NguyễnTất Thành

§ Phân tích GC-MS được thực hiện tại viện Công nghệ Hóa học, số 1 Mạc ĐĩnhChi, Quận 1, Tp Hồ Chí Minh

TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU

Tràm gió và tinh dầu tràm gió

1.1.1 Tràm gió

Cây tràm gió là cây thân gỗ, tên khoa học là Melaleuca cajuputi Powell, thuộc chiTràm Myrtaceae và được trồng phổ biến ở Đông Nam Á, Úc, New Guinea và đảo TorresStrait Tràm gió là thực vậy có chiều cao trung bình đến cao, vỏ cây màu bạc và hoamàu trắng hoặc màu xanh lá Cây tràm gió là nguyên liệu chưng cất ra tinh dầu tràm gióvới nhiều lợi ích trong cuộc sống hàng ngày đã được chứng minh (Jolie, 2018)

Hình 1.1 Cây tràm gió

a) Đặc điểm

- Cây tràm gió có thể cao đến 35 m

- Vỏ cây màu xám, nâu, hoặc trắng tạo thành nhiều lớp Ban đầu vỏ bóng mượt, sau đócứng và tạo thành nhiều lớp sần sùi khi trưởng thành

- Lá cây xếp xen kẽ, lá dài từ 40-140 mm, rộng 7.5-60 mm và thon dần ở cả hai đầu

- Hoa có màu trắng, màu kem hoặc màu xanh lục vàng, hoa thường nở ở cuối cành cây

và phát triển ra phía sau Hoa mọc thành từng cụm dài hình trụ có 8 đến 20 chùm hoa,mỗi chùm có ba hoa Thời điểm ra hoa tùy theo mỗi loại khác nhau

- Quả hình hình tròn mọc dọc theo cành cây, mỗi quả có đường kính 2-2.8 mm (Jolie,2018)

b) Phân loại

- Loài Melaleuca cajuputi Powell subsp cajuputi: hoa nở vào tháng 3 đến tháng 11.Cây phát triển và phân bố ở bán đảo Dampier, sông Calder, Tây Úc và Đông Timor.

- Loài Melaleuca cajuputi subsp cumingiana (Turcz) Barlow: hoa nở từ tháng 2 đếntháng 12 Rừng tràm gió phân bố ở ven biển Việt Nam, Myanmar, Thái Lan, Malaysia

và Indonesia

- Loài Melaleuca cajuputi subsp platyphylla Barlow: hoa nở từ tháng 1 đến tháng 5 và

từ tháng 8 đến tháng 9 Cây phát triển ở New Guinea, đảo Torres Strait và tây bắcQueensland (Jolie, 2018)

c) Công dụng

- Tràm gió được trồng và sử dụng như nguồn nhiên liệu, làm than ở Đông Nam Á Gỗcây tràm gió còn được dùng làm cột, sàn nhà, hàng rào, … Vỏ cây được dùng làmnguyên liệu để lợp, tráng kín thuyền,…

- Người Úc bản địa đã sử dụng lá của loài này để chữa bệnh đau nhức, trị bệnh vềđường hô hấp Tại Thái Lan, lá tràm gió được sử dụng để chế trà thảo dược đểtrị bệnh

- Cây tràm gió được dùng chủ yếu để chiết xuất tinh dầu tràm gió, hay còn gọi tắt làdầu tràm Tinh dầu tràm gió trên thị thường hầu hết là từ loại Melaleuca cajuputisubsp Cajuputi (Jolie, 2018)

1.1.2 Tinh dầu tràm gió

Phân tích thành phần hóa học của dầu tràm có rất nhiều chất, nhưng chỉ hai hoạt chất

có tác dụng là Eucalyptol chiếm 10-15 % và β-Caryophyllene chiếm 10-15 % (Trần,2009)

Eucalyptol là một hợp chất hữu cơ tự nhiên, trong điều kiện nhiệt độ phòng là mộtchất lỏng không màu Nó là một ete vòng đồng thời là một monotecpenoit Eucalyptolcòn được biết đến dưới các tên gọi như 1,8-cineol, 1,8-cineole, limonen oxit, cajeputol,1,8-epoxy-p-menthan, 1,8-oxido-p-menthan, Eucalyptole, 1,3,3-trimethyl-2-oxabicyclo[2,2,2] octan, cineol, cineole

- Nông nghiệp: Eucalyptol được sử dụng như là một thuốc trừ sâu và thuốc xua côntrùng (Wikipedia, 2015).

Hình 1.2 Công thức cấu tạo của (a) Eucalyptol và (b) β-Caryophyllene

Hoạt chất β-Caryophyllene trong tinh dầu tràm cũng có khả năng được sử dụng đểđiều trị chứng lo âu và trầm cảm, chống viêm, kháng sinh, chống oxy hóa, chống ungthư và gây tê cục bộ Do đó β-Caryophyllene là một trong những nguyên liệu quý đểbào chế nhiều loại thuốc dưới dạng bôi xức trực tiếp hoặc dạng hít ngửi bay hơi Đặcbiệt, trong những nguyên cứu mới đây, thành phần β-Caryophyllene có trong tinh dầutràm nguyên chất còn có khả năng ngăn ngừa sự phát triển của các tế bào ung thư(Legault & Pichette, 2007)

Phân đoạn tinh dầu

1.2.1 Tinh dầu phân đoạn

Từ ngàn xưa, thảo mộc đặc biệt là thảo mộc có mùi hương được dùng nhiều trongviệc chăm sóc sức khỏe và làm đẹp Thành phần quan trọng nhất là tinh dầu có trongthảo mộc Đây là lĩnh vực Việt Nam có thế mạnh do là nước nhiệt đới gió mùa với hơn

6000 loài thảo mộc Tinh dầu có thể dùng trực tiếp như dược phẩm, mỹ phẩm, đặc biệt

là nguyên liệu cơ bản quan trọng trong sản xuất nhiều loại dược mỹ phẩm có giá trị Sảnphẩm tinh dầu phân đoạn là sản phẩm tinh dầu chất lượng cao có thể dùng trực tiếp nhưliệu pháp trị liệu

Hình 1.3 Tinh dầu ban đầu và các phân đoạn của tinh dầu

Việc phân đoạn tinh dầu giúp lấy được phân khúc tinh dầu có chất lượng cảm quan

và dược tính cao nhất Do vậy, tinh dầu phân đoạn chất lượng cao sẽ giúp tạo tính cạnhtranh khác biệt với các chủng loại tinh dầu trên thị trường

Ø Tinh dầu tràm gió đã được sử dụng từ lâu đời trong nền y học dân tộc để chăm sóc

bà mẹ và trẻ em Tràm gió phân đoạn chứa nhiều dược chất quý như 1,8-Cineole, Caryophyllene có tác dụng trị cảm cúm, ho, giữ ấm cơ thể, kháng khuẩn

Tẩm trích bằng dung môi dễ bay hơi có nhiều ưu điểm vì tiến hành ở nhiệt độ phòng,nên thành phần hóa học của tinh dầu ít bị thay đổi Trong công nghiệp sản xuất tinh dầu,phương pháp này dùng để tách tinh dầu trong các loại hoa (hàm lượng tinh dầu ít).Phương pháp này có thể lấy được những thành phần quí như sáp, nhựa thơm trong

Công nghệ chưng cất chân không phân đoạn là công nghệ phân tách được dùng từ rấtlâu trong công nghiệp dầu khí, có vai trò tách dầu thô thành các phân khúc nhẹ hơn nhưxăng, diesel, dầu đốt, Công nghệ này cũng được dùng để phân tách và tinh chế cácloại dầu được điều chế từ thực vật (bio-oil) để tạo nhiên liệu.

Công nghệ này gần đây được áp dụng để phân tách các hoạt chất trong tinh dầu nhằmphục vụ cho sản xuất và nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng Tinh dầu về bảnchất là hỗn hợp các chất hữu cơ dễ bay hơi có mùi hương và dược tính, được trích ly từthảo mộc Do vậy, có thể áp dụng phương pháp chưng cất chân không phân đoạn Tinhdầu phân đoạn được chứng minh có nhiều ưu điểm về hiệu quả sử dụng và cảm quan sovới tinh dầu thô Qua đó, tạo tính riêng biệt cho từng phân đoạn và gia tăng sức cạnhtranh của sản phẩm tinh dầu phân đoạn Phương pháp này cũng cho các phân đoạn tinhdầu gần như tinh khiết bằng cách sử dụng áp suất thấp và khả năng phân tách hoạt chấtdựa vào sự khác nhau về nhiệt độ sôi của các chất trong hỗn hợp tinh dầu ban đầu.Công nghệ này ở Việt Nam chưa được phát triển Kết quả tìm kiếm trên trang thươngmại điện tử Amazon chỉ có một vài sản phẩm tinh dầu phân đoạn Ví dụ: tinh dầu tràmtrà có hoạt chất β-Caryophyllene > 36% và hàm lượng 1,8-Cineole < 5% Điều nàychứng tỏ, tinh dầu phân đoạn đã được chú ý trên thế giới nhưng chưa được nghiên cứurộng rãi

Những nghiên cứu trên thế giới

Nghiên cứu năm 2017 của nhóm nghiên cứu đứng đầu là Tiến sĩ Pauletti về việc sửdụng công nghệ chưng cất chân không phân đoạn để phân tách hoạt chất của tinh dầucam Kết quả cho thấy, chúng ta có thể đạt được phân đoạn chứa tới 96.68% D-Limonene - một hoạt chất có dược tính cao, ở đỉnh tháp trong khi hàm lượng chất này ởđáy tháp là 52.81% Hàm lượng Linalool, một hoạt chất có khả năng giải cảm tốt tăng

từ 0.37% trong nguyên liệu thô ban đầu lên 4.22% trong phân khúc tinh dầu dưới đáytháp Các nhóm chức bị oxy hóa có xu hướng tập trung vào phân đoạn nặng ở đáy củathiết bị, trong khi các Terpene nhẹ hơn sẽ tập trung ở phân đoạn nhẹ trên đỉnh tháp(Perini et al., 2017)

Trong một nghiên cứu khác, chúng ta có thể thu được D-Limonene với độ tinh khiết96.7% bẳng phương pháp chưng chất chân không phân đoạn với áp suất 100 mmHg và

nhiệt độ khoảng 25-26oC Hàm lượng D-limonene có thể được 99.9% với sự hỗ trợ bởicông nghệ hấp phụ bằng silica gel (Amanzadeh et al., 2006).

Nhóm nghiên cứu của Faral đã phân tách hoạt chất trong tinh dầu hương đào Úc(Moroccan myrtle) bằng công nghệ phân tách chân không phân đoạn Tinh dầu ban đầuchứa 3 hoạt chất chính: α-Pinene (10%), 1,8-Cineole (43%) và Myrtenyl acetate (25%).Tinh dầu này được tách làm 3 phân đoạn: Phân đoạn 1 giàu α-Pinene (42-54.8%), 1,8-Cineole (27-53.6%); Phân đoạn 2 giàu 1,8-Cineole (83-99.8%); Phân đoạn 3 chứa nhiềuMyrtenyl acetate (62-65%) (Farah et al., 2006)

Phương pháp chưng cất chân không phân đoạn có hoàn lưu cũng được ứng dụng đểphân tách và tinh chế tinh dầu sả Java Trong nghiên cứu này, độ chân không là -76cmHg, tỉ lệ hoàn lưu là 5:1 Hàm lượng hoạt chất chính Citronellal, Citronellol vàGeraniol trong hỗn hợp ban đầu lần lượt là 21.59%, 7.43% và 34.27% Sau khi chưngcất và tinh chế, hàm lượng Cintronellal có thể đạt tới 95.10%, Citronellol 80.65% vàGeraniol có thể đạt 76.63% (Eden et al., 2018)

W Silvestre và cộng sự đánh giá hiệu quả về mặt kỹ thuật của phương pháp chưngcất phân đoạn chân không khi phân tách các hợp chất có trong tinh dầu vỏ quýt xanh(Citrus deliciosa Tenore) Phân hủy nhiệt đồng thời cũng được thực hiện Các kết quảthu được cho thấy chưng cất phân đoạn chân không có khả năng phân tách các terpenehydrocarbon (đỉnh tháp) ra khỏi các terpene có đính các nhóm chức khác (đáy tháp).Một số hợp chất vi lượng như methyl-N-methyl anthranilate (0.6%) và alpha sinensal(0.4%) có hàm lượng tăng hơn 10 lần sau quá trình phân tách, tương ứng 15.3% và10.9% Hợp chất chính trong tinh dầu, D-limonene, giảm từ 70.7% xuống 21.8% ở phânđoạn đáy Không có bằng chứng nào về sự phân hủy nhiệt trong các sản phẩm phân tách(Silvestre et al., 2016)

Chưng cất dải xoay tròn (spinning band distillation) là một trong những phương pháp

để phân tách các hỗn hợp có nhiệt độ sôi cao và gần nhau Phương pháp này không sửdụng dung môi hay phụ gia trong quá trình phân tách Phân đoạn tinh dầu sả, tràm gió,

mmHg đối với hoắc hương và 30 mmHg đối với sả và tràm gió Quá trình gia nhiệt ổnđịnh và dung dịch sôi có kiểm soát Chưng cất dải xoay tròn giúp dòng hơi ngưng tựnhanh hơn so với phân đoạn chân không đơn giản và ở sản phẩm cuối là tối đa Thànhphần citronella, 1,8-cineole và patchouli alcohol trong từng loại tinh dầu lần lượt là 88%,67% và 44% (Kurniawan et al., 2019).

W Warsito và cộng sự đã tiến hành chưng cất phân đoạn tinh dầu chúc (chanh Thái)

và phân tích thành phần các hợp chất có trong mỗi phân đoạn Chưng cất phân đoạnđược thực hiện sử dụng PiloDist 104-VTU, chiều cao tháp là 2m (số mâm là 120), ápsuất hệ thống được cài đặt ở 5 và 10 mBar, tỉ lệ hồi lưu là 10/10, 20/10 và 60/10, phântích thành phần hóa học bằng GC-MS Kết quả thu được thành phần hóa học của tinhdầu chúc gồm 20 hợp chất, với năm thành phần chính là β-citronellal (46.40%), L-linalool (13.11%), β-citronellol (11.03%), citronelyl acetate (6.76%) và sabinen(5.91%) Điều kiện tối ưu cho chưng cất phân đoạn tại áp suất 5 mBar với tỉ lệ hồi lưu

là 10/10 β-citronellal và L-linalool được phân bố từ phân đoạn 1 đến 9 Hydrocarbonmonoterpenes chỉ phân bố từ phân đoạn 1 đến 4, trong khi oxygenated monoterpeneschiếm từ phân đoạn 5 đến 9 Hàm lượng cao nhất của β-citronellal là 84.86% (phân đoạn7), L-linalool là 20.13% (phân đoạn 5), sabinen là 19.83% (phân đoạn 1), 4-terpeneol,β-citronellol và citronelyl acetate tương ứng là 7.16, 12.27 và 5.22% (phân đoạn 9)(Warsito et al., 2017)

G Castillo-Herrera và cộng sự đã làm giàu hàm lượng phenolic trong tinh dầu kinhgiới cay (Oregano) bằng chưng cất phân đoạn Nó có thể nâng hàm lượng thymol vàcarvacrol lên 74% trong một phân đoạn tinh dầu Ngoài ra, sự ảnh hưởng của vùngnguyên liệu đến hàm lượng phenolic trong tinh dầu cũng được nghiên cứu Tuy nhiên,không có sự khác biệt đáng kể nào được tìm thấy Có thể thấy phương pháp chưng cấtphân đoạn chuẩn hóa hàm lượng phenolic trong tinh dầu bất kể nguồn nguyên liệu Bằngcách đó, giúp làm giàu hàm lượng phenolic và làm giảm sự ảnh hưởng của các yếu tốbiến đổi thời tiết đến chất lượng tinh dầu từ 3 bang Mexico khác nhau (Castillo-Herrera

et al., 2007)

Y Aisyah và S Anwar đã nghiên cứu quá trình chưng cất phân đoạn để tăng hàmlượng patchouli alcohol (PA) trong tinh dầu hoắc hương (Pogostemon cablin) Quá trìnhphân tách được tiến hành với bốn nhiệt độ phân đoạn: 120, 125, 130 và 135°C Thànhphần của mỗi phân đoạn được xác định bằng GC-MS Tinh dầu hoắc hương A và B với

hàm lượng PA ban đầu là 27.03 và 36.8% được phân tách thành 4 phân đoạn Kết quảthu được hàm lượng PA tăng lên tới 35.35 và 43.62% tương ứng (Aisyah & Anwar,2012).

Tinh dầu hoắc hương cũng được Z Su và cộng sự phân tách thành 4 phân đoạn (A,

B, C và raffinate) sử dụng chưng cất phân đoạn chân không theo tỉ số hồi lưu cho trước.Patchouli alcohol (PA) được kết tinh từ phân đoạn C (chứa hơn 80% khối lượng) bằngcách làm lạnh và ly tâm Cuối cùng, PA được tinh chế bằng quá trình lọc Đặc trưng của

PA được xác định bằng điểm nóng chảy, phổ hồng ngoại (IR), phổ cộng hưởng từ hạtnhân (NMR) và khối phổ (MS) Hiệu suất thu hồi PA trong phương pháp này đạt 52.9%.Cấu trúc của PA thu được từ phổ1H-NMR,13C-NMR và MS phù hợp với dữ liệu phổchuẩn Như vậy, chưng cất phân đoạn kết hợp với kết tinh có thể ứng dụng thành công

để phân lập PA từ tinh dầu hoắc hương trong điều kiện không có dung môi (Su et al.,2014)

Những nghiên cứu nêu trên cho thấy tính khả thi và hiệu quả của phương pháp chưngcất chân không phân đoạn trong việc tinh chế và phân tách các hợp chất có dược tínhtrong tinh dầu

ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

· Bộ chuyển đổi sừng bò (cow adapter)

· Nhiệt kế thủy ngân

· Cốc thủy tinh 250 ml

· Pipet 10 ml

· Bếp lưới

· Đồng hồ đo công suất Kawa-EN106

· Cột chưng cất phân đoạn

· Vật liệu đệm: lò xo dài 1.8 mm, đường kính 0.4 mm, chất liệu nhựa

Bảng 2.1 Thông số cột chưng cất phân đoạn

Loại cột Số mâm Chiều cao (mm) Đường kính ngoài (mm) Khoảng cách mâm (mm)

-Hình 2.1 Cột chưng cất phân đoạn và vật liệu đệm

Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Quy trình công nghệ

Thuyết minh quy trình công nghệ:

Tinh dầu tràm gió thô đem cân chính xác khối lượng trong khoảng từ 30 g Tinh dầuthô được cho vào bình chưng cất Lắp hệ thống như hình 2.3 Điều chỉnh các thông số

áp suất và công suất bếp phù hợp với yêu cầu mỗi thí nghiệm rồi tiến hành chưng cấtphân đoạn Phần cất được ngắt ra làm 3 phân đoạn theo nhiệt độ (F1, F2) và phần cònlại thu ở bình chưng (F3) Cân khối lượng mỗi phân đoạn để tính độ thu hồi sản phẩm

và phân tích thành phần bằng GC-MS

Hình 2.3 Hệ thống chưng cất phân đoạn quy mô phòng thí nghiệm

(1) Bếp gia nhiệt (2) Cột phân đoạn (3) Kẹp

(4) Nhiệt kế (5) Ống sinh hàn (6) Cow adapter

(7) Bơm chân không

(1)

(3)

(2)

(5)(4)

(6)

(7)

2.3.2 Sơ đồ nghiên cứu

Khảo sát các yếu số ảnh hưởng

lên quá trình chưng cất phân đoạn

Ø Ảnh hưởng của áp suất chưng cất

Ø Ảnh hưởng của loại cột chưng cất

Ø Ảnh hưởng của công suất bếp

Đánh giá chất lượng sản phẩm

Ø Phân tích định tính (cảm quan)

Ø Phân tích định lượng (GC-MS, khảnăng kháng oxy hóa, kháng khuẩn)

2.3.3 Bố trí thí nghiệm

Các thí nghiệm được bố trí khảo sát theo phương pháp luân phiên từng biến Mỗi thínghiệm được thực hiện hai lần và kiểm tra sự lặp lại ở khối lượng của từng phân đoạn.Nhiệt độ sôi của mỗi phân đoạn sản phẩm bằng với nhiệt độ của hỗn hợp hơi ở đỉnh cột

và được đo bằng nhiệt kế