Nghiên cứu quá trình tạo hệ nhũ tương nano tinh dầu tiêu bằng phương pháp đồng hóa tốc độ cao và ứng dụng trong chế biến thực phẩm

Từ những ý tưởng trên, chúng tôi thực hiện nghiên cứu: ―NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH TẠO HỆ NHŨ TƯƠNG NANO TINH DẦU TIÊU BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐỒNG HÓA TỐC ĐỘ CAO VÀ ỨNG DỤNG TRONG Mục tiêu nghiên cứ

Nghiên cứu quá trình tạo hệ nhũ tương nano Tinh dầu tiêu bằng phương pháp đồng hóa tốc

Độ cao và ứng dụng trong chế biến thực phẩm

Lý Thị Minh Hiền

MỤC LỤC

Đặt vấn đề 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2

1.1 Hệ nhũ tương nano 2

1.1.1 Giới thiệu 2

1.1.2 Các phương pháp tạo hệ nhũ tương nano 5

1.1.2.1 Phương pháp năng lượng thấp (low energy method) 7

1.1.2.2 Phương pháp năng lượng cao (high energy method) 10

1.1.3 Phương pháp phân tích hệ nhũ tương nano 12

1.1.4 Một số nghiên cứu hệ nhũ tương nano trong nước 14

1.2 Tinh dầu và tinh dầu tiêu đen 15

1.2.1 Giới thiệu tinh dầu 15

1.2.2 Thành phần và tính chất tinh dầu tiêu đen 18

CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22

2.1 Nguyên vật liệu – Thiết bị 22

2.1.1 Nguyên vật liệu 22

2.1.2 Thiết bị 24

2.2 Quy trình tạo hệ nhũ tương bằng phương pháp đồng hóa tốc độ cao 25

2.3 Khảo sát sự tạo thành hệ nhũ tương nano 28

2.3.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ pha dầu và pha nước 28

2.3.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ tinh dầu tiêu đen- dầu nành 29

2.3.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ dầu và Tween 80 30

2.3.4 Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hưởng tốc độ khuấy 31

2.3.5 Thí nghiệm 5: Khảo sát ảnh hưởng thời gian khuấy 33

2.4 Khảo sát sự ổn định của hệ nhũ tương 34

2.4.1 Thí nghiệm 6: Khảo sát ảnh hưởng của quá trình ly tâm 34

2.4.2 Thí nghiệm 7: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ bảo quản 34

2.5 Khảo sát khả năng bảo quản thịt tươi của hệ nhũ tương nano 35

2.5.1 Các quy trình xử lý mẫu thịt 35

2.5.1.1 Quy trình xử lý mẫu thịt tươi 35

2.5.1.2 Quy trình xử lý thịt ướp gia vị 37

2.5.2 Các thí nghiệm ứng dụng 38

2.5.2.1 Thí nghiệm 8: Khảo sát khả năng bảo quản thịt heo tươi 38

2.5.2.2 Thí nghiệm 9: Khảo sát khả năng bảo quản thịt gà tươi 39

2.5.2.3 Thí nghiệm 10: Khảo sát khả năng bảo quản thịt heo ướp gia vị 40

2.5.2.4 Thí nghiệm 11: Khảo sát khả năng bảo quản thịt gà ướp gia vị 40

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ - THẢO LUẬN 42

3.1 Khảo sát quá trình tạo thành hệ nhũ tương nano 42

3.1.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ pha dầu và pha nước 42

3.1.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng tinh dầu tiêu đen 44

3.1.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ dầu và Tween 45

3.1.4 Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hưởng tốc độ khuấy 46

3.1.5 Thí nghiệm 5: Khảo sát ảnh hưởng thời gian khuấy 47

3.2 Khảo sát sự ổn định của hệ nhũ tương 47

3.2.1 Thí nghiệm 6: Khảo sát ảnh hưởng của chế độ ly tâm 47

3.2.2 Thí nghiệm 7: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ bảo quản 49

3.3 Khảo sát khả năng bảo quản thịt của hệ nhũ tương nano 52

3.3.1 Thí nghiệm 8: Khảo sát khả năng bảo quản thịt heo tươi 53

3.3.2 Thí nghiệm 9: Khảo sát khả năng bảo quản thịt gà tươi 54

3.3.3 Thí nghiệm 10: Khảo sát khả năng bảo quản thịt heo ướp gia vị 55

3.3.4 Thí nghiệm 11: Khảo sát khả năng bảo quản thịt gà ướp gia vị 57

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 59

4.1 Kết luận 59

4.2 Kiến nghị 60

TÀI LIỆU THAM KHẢO 61

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1 Tinh dầu tiêu đen 22

Hình 2.2 Tween 80 23

Hình 2.3 Dầu đậu nành 23

Hình 2.4 Thiết bị khuấy từ gia nhiệt 24

Hình 2.5 Thiết bị đồng hóa tốc độ cao 24

Hình 2.6 Thiết bị đo kích thước hạt 25

Hình 2.7 Thiết bị quang phổ 25

Hình 2.8 Sơ đồ quy trình tạo hệ nhũ tương nano tinh dầu tiêu đen 27

Hình 2.9 Sơ đồ quy trình xử lý thịt tươi với dung dịch bảo quản 36

Hình 2.10 Sơ đồ quy trình xử lý thịt ướp gia vị 37

Hình 3.1 Sự thay đổi độ đục của mẫu ở các tỷ lệ dầu/ nước khác nhau 43

Hình 3.2 Sự phân bố kích thước giọt nhũ của mẫu sau 1 giờ 51

Hình 3.3 Sự phân bố kích thước giọt nhũ của mẫu 15 ngày ở 30oC 51

Hình 3.4 Sự phân bố kích thước giọt nhũ của mẫu 15 ngày ở 5oC 52

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Bảng bố trí thí nghiệm 1 28

Bảng 2.2 Bảng bố trí thí nghiệm 2 29

Bảng 2.3 Bảng bố trí thí nghiệm 3 31

Bảng 2.4 Bảng bố trí thí nghiệm 4 32

Bảng 2.5 Bảng bố trí thí nghiệm 5 33

Bảng 2.6 Bảng bố trí thí nghiệm 8 39

Bảng 2.7 Bảng bố trí thí nghiệm 9 39

Bảng 2.8 Bảng bố trí thí nghiệm 10 40

Bảng 2.9 Bảng bố trí thí nghiệm 11 41

Bảng 3.1 Tính chất hệ nhũ tương nano ở các tỷ lệ pha dầu: pha nước 42

Bảng 3.2 Tính chất hệ nhũ tương nano ở các tỷ lệ tinh dầu và dầu nành 45

Bảng 3.3 Tính chất hệ nhũ tương nano ở các tỷ lệ Tween 80: pha dầu 45

Bảng 3.4 Tính chất hệ nhũ tương nano ở các tốc độ khuấy 46

Bảng 3.5 Tính chất hệ nhũ tương ở các thời gian khuấy 47

Bảng 3.6 Độ đục của hệ nhũ tương nano ở các chế độ ly tâm 48

Bảng 3.7 Độ đục của hệ nhũ tương nano ở các nhiệt độ bảo quản 49

Bảng 3.8 Mật độ vi sinh vật hiếu khí trên thịt heo tươi bảo quản lạnh 53

Bảng 3.9 Mật độ vi sinh vật hiếu khí trên thịt gà tươi bảo quản lạnh 54

Bảng 3.10 Mật độ vi sinh vật hiếu khí trên thịt heo ướp gia vị bảo quản lạnh 56

Bảng 3.11 Mật độ vi sinh vật hiếu khí trên thịt gà ướp gia vị bảo quản lạnh 57

ĐẶT VẤN ĐỀ

Tiêu là loại gia vị phổ biến dùng trong thực phẩm ở Việt Nam cũng như trên thế giới Trong tinh dầu tiêu có nhiều thành phần vừa đóng vai trò tạo hương vị vừa giúp bảo quản thực phẩm nhờ đặc tính kháng khuẩn và chống oxy hóa Ngoài tiêu dạng bột, hiện nay tinh dầu tiêu nguyên chất cũng đang được chú ý trong ngành thực phẩm và dược phẩm Tuy nhiên tinh dầu nói chung và tinh dầu tiêu nói riêng rất dễ bay hơi và khó phân tán đều trong môi trường thực phẩm vốn chứa nhiều nước, để cải thiện vấn

đề này, hệ nhũ tương nano là một trong số nhiều giải pháp có thể thực hiện Bằng cách hòa tan tinh dầu tiêu vào pha ưa béo và phân tán thành giọt nhũ với kích thước bé hơn 200nm trong môi trường nước của thực phẩm sẽ đem lại nhiều ưu điểm cho sản phẩm Giọt tinh dầu kích thước nano sẽ phân tán đều hơn trong sản phẩm, khả năng bảo vệ tinh dầu tốt hơn vì khó thất thoát do bay hơi cũng như giúp tăng hoạt tính sinh học của tinh dầu với vai trò bảo quản sản phẩm Từ những ý tưởng trên, chúng tôi thực hiện nghiên cứu: ―NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH TẠO HỆ NHŨ TƯƠNG NANO TINH DẦU TIÊU BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐỒNG HÓA TỐC ĐỘ CAO VÀ ỨNG DỤNG TRONG

Mục tiêu nghiên cứu là xây dựng quy trình tạo hệ nhũ tương nano tinh dầu tiêu đen bằng phương pháp đồng hóa tốc độ cao, sau đó đánh giá tính chất hóa lý và khả năng bảo quản thực phẩm của hệ nhũ tương nano tinh dầu tiêu đen

Nội dung nghiên cứu: Khảo sát thông số kỹ thuật của quy trình tạo hệ nhũ tương nano tinh dầu tiêu đen: tỷ lệ pha dầu: nước; hàm lượng tinh dầu tiêu đen, tỷ lệ dầu: chất nhũ hóa, tốc độ khuấy, thời gian khuấy đến hệ nhũ tương Khảo sát độ ổn định của hệ nhũ tương nano tinh dầu tiêu đen ở các chế độ ly tâm và các nhiệt độ bảo quản khác nhau Khảo sát khả năng bảo quản thịt tươi và thịt ướp gia vị của hệ nhũ tương nano tinh dầu tiêu đen

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Hệ nhũ tương nano (nanoemulsion)

Hê nhũ tương nano thường dùng để mang và phân tán các hợp chất có hoạt tính sinh học Hiện nay nhiều hợp chất chức năng có lợi cho sức khỏe như ngăn chặn và điều trị bệnh thường có trên thị trường ở dạng thuốc hay thực phẩm chức năng Tuy nhiên, các hợp chất này đôi khi thể hiện hoạt tính sinh học kém Nguyên nhân chủ yếu

là do nhiều hợp chất chức năng không ưa nước Kỹ thuật nano nói chung hay hệ nhũ tương nano nói riêng thường được sử dụng giúp cải thiện khả năng hòa tan và tăng hoạt tính sinh học của các hợp chất chức năng ưa béo Hệ nhũ tương nano là một ứng dụng phù hợp vì hệ nhũ nano giúp mang hay phân phối hợp chất ưa béo như chất dinh dưỡng, thuốc, hương, chất chống oxy hóa và chất kháng khuẩn (Silva và cộng sự, 2012)

Theo Gupta (2016), hệ nhũ tương nano có một số đặc điểm chung như: kích thước giọt nhỏ, độ ổn định cao, trong suốt Những đặc điểm này làm hệ nhũ nano được ứng dụng trong thực phẩm, mỹ phẩm, dược phẩm và phân phối thuốc Hệ nhũ tương nano thường có kích thước đường kính hạt khoảng 100nm Với kích thước này (nhỏ hơn bước sóng ánh sáng nhìn thấy được từ 400-700nm), hệ nhũ tương nano có thể ở trạng thái trong suốt Tuy nhiên có thể điều chỉnh kích thước giọt để hệ nhũ này có thể chuyển từ trong suốt sang dạng trắng sữa Hệ nhũ tương nano có thể ổn định từ vài

tháng đến vài năm Hệ nhũ nano ít nhạy cảm với sự pha loãng, nhiệt độ hay thay đổi

pH hơn hệ nhũ micro

Với kích thước giọt phân tán nhỏ, hệ nhũ tương nano siêu ổn định dưới tác động trọng lực nhờ hiệu ứng chuyển động Brown Hoạt tính sinh học của hợp chất bao bọc trong hệ nhũ tương cũng được cải thiện đáng kể nhờ sự tăng diện tích bề mặt so với thể tích Cũng nhờ kích thước giọt phân tán nhỏ mà sự vận chuyển hợp chất chức năng này qua màng cũng tăng theo (Nirmal, 2018)

Hạn chế của hệ nhũ tương nano là sự mất ổn định trong thời gian bảo quản dài

do hiện tượng tách pha sau khi giọt nhũ đông tụ, kết tụ hay do hiện tượng chín Ostwald Tuy nhiên sự mất ổn định này có thể được khắc phục nhờ sử dụng chất nhũ hóa với tỷ lệ cao Chất nhũ hóa thực phẩm thường dùng tạo nhũ nano như lecithin, polysorbate, ester đường hay polymer sinh học (tinh bột biến tính, gum tự nhiên, protein động thực vật) Các hợp chất này làm ảnh hưởng đến tính lưu biến, lực tĩnh điện, lực đẩy không gian của hệ (Nirmal, 2018)

Chất nhũ hóa sử dụng có thể dạng không ion, lưỡng tính (zwitterionic), cation hay anion

Thành phần hệ nhũ nano có thể gây độc Lượng lớn chất nhũ hóa có thể gây kích thích hệ tiêu hóa hay da khi uống hay thoa cục bộ Do đó, lựa chọn chất nhũ hóa rất quan trọng Sử dụng tối thiểu chất nhũ hóa thường được tán thành Chất nhũ hóa không ion thường ít độc hơn loại có tính ion và thường có nồng độ tạo micelle tới hạn thấp hơn (critical micelle concentration / CMC) Hệ nhũ dầu trong nước để uống hay dùng ngoài sử dụng chất nhũ hóa không ion thường ổn định cho cơ thể hơn (Chime, 2014)

Thông số quan trọng khác để chọn chất nhũ hóa là sự cân bằng ưa nước ưa béo (hydrophile-lipophile balance / HLB) Chất nhũ hóa thường tập trung ở mặt phân cách hai pha dầu nước và làm giảm năng lượng tạo nhũ tương và cải thiện sự ổn định hệ Giá trị HLB để tạo hệ nhũ dầu trong nước thường lớn hơn 10 Sử dụng trộn lẫn hai loại với HLB thấp và cao thường tạo hệ nhũ bền khi hòa tan trong nước (Chime, 2014)

Loại và bản chất chất nhũ hóa cũng là yếu tố ảnh hưởng đáng kể, chất nhũ hóa không ion thường được chọn vì ít bị ảnh hưởng bởi pH và sự thay đổi lực ion, thường

an toàn (GRAS)

Sự hòa tan của dầu và chất nhũ hóa cũng là yếu tố quan trọng Chất nhũ hóa không cần thiết phải hòa tan tốt với cả hợp chất chức năng và dầu Sự hòa tan chất nhũ hóa và dầu bước đầu có thể xác định khả năng hình thành hệ nhũ nano

Chất đồng nhũ hóa (cosurfactant) được cho thêm vào để tạo hệ nhũ nano với nồng độ chất nhũ hóa thấp Rượu có độ dài mạch từ ngắn – trung bình đến dài (C3–C8) thường được cho vào với vai trò đồng nhũ hóa để làm giảm sức căng bề mặt và tăng độ lỏng (fluidity) của mặt phân cách Chúng làm tăng tính linh động của đuôi hydrocarbon và cho phép thấm dầu vào vị trí này Alcohol có thể làm tăng sự hòa tan của nước và dầu vì tạo phần trung gian giữa hai pha Đồng nhũ hóa dùng trong hệ nhũ nano như Transcutol P, glycerin, ethyleneglycol, ethanol, propanol, ethanol, isopropyl alcohol, n-butanol, PEG 400, Carbitol, và propylene glycol (Chime, 2014)

Hiện nay hệ nhũ tương nano trong thực phẩm dùng để phân tán các loại hợp chất màu tự nhiên hay các chất có hoạt tính sinh học cao như carotene, lycopene, curcumin,…hay các loại chất tạo hương vị kém tan trong nước như các loại tinh dầu, với vai trò tăng giá trị dinh dưỡng, cảm quan sản phẩm hay bảo quản sản phẩm

Trong đó, tinh dầu là nhóm lipid kỵ nước chứa hỗn hợp chất hương, là những hợp chất trao đổi chất thứ cấp của tế bào giúp sinh vật chống lại các yếu tố có hại từ ngoại cảnh như vi sinh gây bệnh, động vật ăn cỏ, côn trùng hay tia UV Thành phần cơ bản tinh dầu gồm terpen, terpenoid, phenylpropanoid và nhiều hợp chất khác Nhiều nghiên cứu cho thấy tinh dầu có khả năng kháng khuẩn như tinh dầu xả, tinh dầu xạ hương, tinh dầu quế, tinh dầu đinh hương,… Tuy nhiên việc sử dụng tinh dầu trong thực phẩm có hạn chế do sự kém ổn định của tinh dầu và hương vị tinh dầu làm ảnh hưởng tính chất cảm quan thực phẩm Do đó, bao bọc tinh dầu trong hệ nhũ tương nano làm tăng hoạt tính tinh dầu và hạn chế ảnh hưởng đến mùi vị sản phẩm (Nirmal, 2018)

Có nhiều nghiên cứu để tạo thành hệ nhũ tương nano tinh dầu và ứng dụng chế phẩm này trong thực phẩm được thực hiện Theo nghiên cứu của Gharenaghadeh và

cộng sự (2017), hệ nhũ tương tinh dầu Salvia multicaulis tạo thành bằng phương pháp

đánh siêu âm tạo giọt có kích thước 89,45nm sau 60 ngày vẫn ổn định trạng thái

Tinh dầu tỏi thường dùng trong thực phẩm với vai trò tạo hương và bảo quản thực phẩm khỏi vi sinh vật Theo nghiên cứu của Katata-Seru và cộng sự (2017), hệ nhũ tương nano chứa tinh dầu tỏi có tính kháng khuẩn cao hơn tinh dầu tỏi thông

thường và làm tăng đường kính vòng kháng khuẩn E.coli O157 lên 2mm so với mẫu

tinh dầu thường không tạo nhũ nano

Tinh dầu tầm ma (nettle oil) tạo nhũ nano bằng phương pháp đồng hóa áp suất cao có khả năng kháng khuẩn tương đương kháng sinh kanamycin 50μg/ml với các nồng độ thành phần phù hợp với 2,5% tinh dầu theo khối lượng, hàm lượng chất nhũ hóa Tween 40 và Tween 80 bằng với lượng tinh dầu (Gharibzahedi và cộng sự, 2016)

Tinh dầu Eugenia brejoensis được dùng để tạo nhũ nano và thử hoạt tính kháng

khuẩn của hệ nhũ tương này Kết quả ghi nhận được kích thước vòng kháng khuẩn của

hệ nhũ tương nano tinh dầu tạo thành với kích thước hạt 143,13nm có khả năng ức chế tương tự dung dịch chứa chất kháng sinh chloramphenicol 1000ppm (Mendes và cộng

sự, 2018)

Nghiên cứu của Noori và cộng sự (2018), ứng dụng hệ nhũ tương nano chứa tinh dầu gừng bảo quản thịt gà tươi bảo quản lạnh bằng phương pháp nhúng phủ bề mặt cho thấy có sự khác biệt về mức độ nhiễm vi khuẩn sau 12 ngày bảo quản

1.1.2 Các phương pháp tạo hệ nhũ tương nano

Vì hệ nhũ tương nano là hệ không đạt cân bằng nhiệt động học, nên để tạo thành

hệ cần năng lượng lớn và nồng độ chất nhũ hóa cao hay cả hai điều kiện trên đồng thời Có hai nhóm phương pháp để tạo thành hệ nhũ nano: nhóm phương pháp năng lượng cao và nhóm phương pháp năng lượng thấp

Mặc dù phương pháp sử dụng năng lượng cao là cách truyền thống để tạo nhũ nano nhưng hiện nay, phương pháp sử dụng năng lượng thấp cũng được quan tâm vì khả năng ứng dụng rộng rãi và tạo hệ nhũ tương nano với tính ổn định cao

Nhìn chung, năng lượng cần được cung cấp vì quá trình tạo nhũ tương không phải là quá trình ngẫu nhiên Để tạo thành hệ nhũ nano cần năng lượng nhiều hơn hệ nhũ macro Sự có mặt của chất nhũ hóa làm giảm sức căng bề mặt giữa dầu và nước Các phân tử nhỏ như chất nhũ hóa không ion làm giảm sức căng bề mặt tốt hơn chất nhũ hóa dạng polymer như polyvinyl alcohol Vai trò khác của chất nhũ hóa là làm tăng diện tích mặt phân cách hai pha Trong quá trình tạo nhũ, diện tích mặt phân cách hai pha tăng lên điều này gây ra hiện tượng giảm diện tích bề mặt dư thừa vừa được tạo ra Sự hình thành hệ nhũ ổn định được thực hiện nhờ sự hấp phụ chất nhũ hóa lên

bề mặt phân pha vừa tạo thành, điều này cần thời gian (thời gian sẽ giảm khi hoạt tính nhũ hóa cao) Vì sự cân bằng tạo ra chậm khi dùng dạng polymer, sự hấp phụ không kịp làm giảm diện tích mặt phân cách Trong thực tế, hỗn hợp chất nhũ hóa có thể được sử dụng để tạo nên ảnh hưởng đến sức căng bề mặt và độ dãn của mặt phân pha (dilatational modulus) Vài hỗn hợp chất nhũ hóa làm giảm sức căng bề mặt tốt hơn nhờ kết hợp hai loại chất nhũ hóa Vai trò quan trọng của chất nhũ hóa là tránh hiện tượng kết giọt trong quá trình tạo nhũ

Chất nhũ hóa tạo diện tích bề mặt mới cho giọt nhũ tương nano và bao phủ giọt nhũ nano nhanh trong quá trình nhũ hóa và tránh kết giọt Hạt micelle chất hoạt động

bề mặt được tạo thành trong pha liên tục Hạt micelle này tách ra thành monomer và hấp phụ nhanh lên bề mặt pha phân tán và tạo giọt

Hệ nhũ tương nano có thể được tạo thành bởi phương pháp sử dụng năng lượng cao hay năng lượng thấp Với phương pháp năng lượng cao thiết bị sử dụng cung cấp năng lượng cường độ cao phá vỡ giọt phân tán kích thước lớn tạo thành giọt phân tán nano Phương pháp năng lượng thấp tạo giọt phân tán nano dựa trên sự tạo thành ngẫu nhiên nhờ sự có mặt hệ chất nhũ hóa khi thay đổi điều kiện dung dịch và môi trường

1.1.2.1 Phương pháp năng lượng thấp (low energy method)

Như được đề cập trong tên gọi, phương pháp tạo nhũ năng lượng thấp cần mức năng lượng thấp để hình thành hệ nhũ Những phương pháp này chủ yếu dựa trên sự điều chỉnh trạng thái mặt phân pha (modulation of interfacial phenomenon/phase transitions) và điều chỉnh bản chất hóa lý của chất hoạt động bề mặt/ chất đồng nhũ hóa và dầu để tạo giọt nhũ nano Phương pháp năng lượng thấp còn gọi là phương pháp tụ giọt (condensation method), dựa trên sự chuyển pha (the phase transitions) xảy

ra trong quá trình tạo nhũ Sự chuyển pha là kết quả của sự thay đổi tính chất của chất hoạt động bề mặt và đạt được ở thành phần cố định nhờ làm thay đổi hình dạng (spontaneous curvature) ngẫu nhiên của chất hoạt động bề mặt không ion nhờ nhiệt

độ, phương pháp này được gọi là phương pháp chuyển pha nhờ nhiệt độ (Phase Inversion Temperature/ PIT), dùng phổ biến trong công nghiệp Hay có thể tạo hệ nhũ tương nano nhờ cố định nhiệt độ nhưng thay đổi thành phần của hệ nhờ phương pháp điểm chuyển pha hệ nhũ tương (Emulsion Inversion Point / EIP)

Trong các phương pháp này hệ nhũ tương nano tạo thành nhờ sử dụng năng lượng dự trữ trong hệ để tạo giọt nhỏ Quá trình tạo nhũ đạt được nhờ làm thay đổi thông số kỹ thuật làm ảnh hưởng đến sự cân bằng ưa kỵ nước của hệ (HLB) như nhiệt

độ, thành phần,… Hạn chế của phương pháp này là kỹ thuật phức tạp, độ chính xác cao và dùng nhiều chất hoạt động bề mặt tổng hợp

 Phương pháp chuyển pha nhờ thay đổi nhiệt độ

Phương pháp này dựa vào sự hòa tan của chất nhũ hóa không ion theo nhiệt độ,

ví dụ như chất nhũ hóa polyethoxylate, sự thay đổi khả năng ái nước hay kỵ nước của

nó sẽ tùy thuộc nhiệt độ Điều này thực hiện được là nhờ chất hoạt động bề mặt polyethoxylate có khuynh hướng trở nên ưa béo khi ở nhiệt độ cao và tạo nên sự dehydrate hóa của nhóm polyoxyethylene Hiện tượng này là cơ sở để tạo nhũ nano bằng phương pháp PIT

Phương pháp chuyển pha nhờ nhiệt độ (Phase inversion temperature/ PIT, chất nhũ hóa có khả năng đặc biệt được sử dụng (thường là chất nhũ không ion) Sự thay đổi đặc tính ái nước ái dầu khi thay đổi nhiệt độ của chất nhũ hóa trong điều kiện nồng

độ các thành phần của hệ không thay đổi làm hình thành hệ nhũ tương nano Phương

pháp này bao gồm sự phá vỡ hệ nhũ micro đột ngột ở điểm chuyển pha nhờ làm lạnh nhanh hệ nhũ tương Hệ nhũ nano hình thành ngay lập tức ở trạng thái ổn định động học và không thể nghịch đảo được Phương pháp này khá đơn giản, ngăn chặn hợp chất mang hoạt tính sinh học bị phân hủy trong quá trình sản xuất, tiêu thụ ít năng lượng và dễ dàng công nghiệp hóa

Tinh dầu bạc hà và dầu dừa được Tubtimsri và cộng sự (2018) dùng làm nguyên liệu tạo hệ nhũ tương nano bằng phương pháp chuyển pha nhờ nhiệt độ Pha dầu được chuẩn bị bằng cách định lượng và trộn các thành phần tinh dầu bạc hà, dầu dừa và chất nhũ hóa Quá trình trộn pha dầu thực hiện ở 62°C Nước được gia nhiệt lên 65°C sau

đó pha dầu được trộn vào nước Hỗn hợp sau đó được đồng hóa tốc độ cao ở điều kiện khuấy 3800 vòng/ phút và làm mát về nhiệt độ phòng Trong nghiên cứu này cho thấy

sự thay đổi hàm lượng chất nhũ hóa, loại chất nhũ hóa và tỷ lệ tinh dầu - dầu dừa làm thay đổi kích thước giọt và tính chất hệ Hệ nhũ tương thành phẩm cho thấy khả năng phân hủy tế bào ung thư KON trong điều kiện in vitro

Chuesiang và cộng sự (2018) tiến hành tạo hệ nhũ tương nano từ tinh dầu quế với các thành phần pha dầu 10% (tinh dầu quế, triglyceride độ dài mạch trung bình), pha nước 80% và chất nhũ hóa Tween 80 (10%) Trong công bố này, pha dầu được trộn lẫn trong 3 phút sau đó chất nhũ hóa và nước được cho vào, khuấy trộn thêm 30 phút để tạo hệ nhũ tương thô Hỗn hợp được nâng nhiệt lên đến 90oC sau đó hạ nhiệt đến nhiệt độ chuyển pha (PIT) Bước tiếp theo làm lạnh nhanh hỗn hợp với nước ở

4oC và khuấy trong 3 phút Tác giả định nghĩa nhiệt độ PIT là nhiệt độ là ở đó hệ có

độ đục thấp nhất do hình thành hệ nhũ tương micro Do đó, nhiệt độ PIT được nhóm tác giả xác định bằng phương pháp đo độ đục ở bước sóng 600nm

 Phương pháp điểm chuyển hệ nhũ (Emulsion inversion point):

Với phương pháp này, thành phần hệ nhũ được thay đổi trong điều kiện nhiệt độ

cố định Cấu trúc hệ được hình thành nhờ quá trình pha loãng từ từ với nước hay dầu

để tạo hệ nhũ tương nano ổn định động học

Phương pháp điểm chuyển hệ nhũ là một phương pháp năng lượng thấp tạo hệ nhũ tương nano khi pha nước được chuẩn độ từ từ vào pha dầu có chứa chất hoạt động

bề mặt Giai đoạn đầu, hình thành hệ nhũ tương nước trong dầu kém ổn định vì hàm lượng pha dầu cao hơn pha nước trong hệ Khi nước được bổ sung thêm vào, hệ chuyển sang cấu trúc khác như pha liên tục, nhũ kép,… Quá trình này xảy ra là do hệ nhũ ban đầu được tạo thành với chất hoạt động bề mặt thân pha phân tán (nước) hơn pha liên tục (dầu) Do vậy, hệ nhũ tương ở giai đoạn đầu không ổn định, quá trình khuấy trộn liên tục cần được thực hiện để tạo sự đồng nhất cho hệ, quá trình mất ổn định tăng dần cho đến khi chuyển thành hệ nhũ tương ngược lại (ví dụ: từ hệ nhũ tương nước trong dầu thành hệ nhũ tương dầu trong nước) Sự tăng tốc độ kết tụ là lý

do tạo sự chuyển pha khi thay đổi thành phần, và hiện tượng này tạo thành do sự tăng dần thể tích pha phân tán ban đầu (pha nước) và nhờ tác động liên tục của quá trình khuấy Do đó, thông số quan trọng của quá trình tạo nhũ bằng phương pháp điểm chuyển pha là tốc độ chuẩn độ nước (tốc độ thêm nước), loại chất nhũ hóa, nồng độ chất nhũ hóa, phương pháp khuấy và tốc độ khuấy (Borrin và cộng sự, 2016)

Trong nghiên cứu của Letsididi và cộng sự (2018), hợp chất trans-cinnamic acid được sử dụng để tạo chế phẩm nhũ tương nano và đánh giá khả năng kháng khuẩn của

chế phẩm này với Staphylococcus aureus, Salmonella typhimurium và Pseudomonas

aeruginosa Phương pháp tạo nhũ tương nano bằng chuyển pha được thực hiện Pha

hữu cơ được trộn từ các thành phần 10% hoạt chất, 80% acetone, 10% triglyceride có

độ dài mạch trung bình Pha nước với 4% Tween 80 được bổ sung từ từ vào pha hữu

cơ để tạo hệ nhũ nano Giọt nhũ tạo thành với kích thước giọt 46,7nm và chỉ số phân tán kích thước hạt 0,27

Trong một nghiên cứu khác của Li và cộng sự (2015), hoạt chất allyl isothiocyanate được sử dụng tạo hệ nhũ tương nano với kích thước giọt dao động từ

137 – 215nm và ứng dụng làm chất bảo quản trong thực phẩm Thành phần hệ nhũ tương gồm nước 74%, chất nhũ hóa (hỗn hợp Tween 80 và Span 80) 6%, hoạt chất allyl isothiocyanate 1% và dầu khoáng 19% Pha dầu tạo thành từ các thành phần hoạt chất, dầu khoáng và hỗn hợp chất nhũ hóa Pha dầu được trộn đều bằng thiết bị khuấy

gia nhiệt với tốc độ 1200 vòng/ phút Sau đó nước được cho từ từ vào pha dầu với tốc

độ 1mL/ phút và khuấy thêm 30 phút trước khi kiểm tra mẫu

1.1.2.2 Phương pháp năng lượng cao (high energy method)

Sự hình thành hệ nhũ nano bằng phương pháp năng lượng cao được thực hiện nhờ việc chọn lựa thành phần tạo hệ nhũ tương (chất nhũ hóa, hợp chất chức năng) và cường độ năng lượng ứng dụng trong quá trình tạo nhũ Các quá trình thiết bị sử dụng

để tạo nhũ nano có thể chia thành ba nhóm tùy theo thiết bị sử dụng:

 Đồng hóa áp suất cao: Hỗn hợp nhũ tương kích thước lớn được tạo thành sau

đó đưa vào hệ thống đồng hóa áp suất cao Với lực cắt lớn sẽ phá vỡ cấu trúc giọt phân tán và tạo thành giọt nhỏ Gharibzahedi và cộng sự (2016) tiến hành tạo nhũ tương nano với tinh dầu tầm ma bằng phương pháp đồng hóa áp suất cao ở 75MPa lặp lại 5 lần với hàm lượng chất nhũ hóa thay đổi tạo giọt phân tán kích thước 100nm và có khả năng kháng vi sinh vật tương đương kháng sinh Kanamycin ở một số nghiệm thức Chang và cộng sự (2014) tạo hệ nhũ nano tinh dầu xạ hương với đồng cơ chất dầu bắp

và chất nhũ hóa lauric alginate cation (LAE) Hệ nhũ tương được tạo thành bằng phương pháp đồng hóa áp suất cao (10kPa) Ít nhất 60% dầu bắp sẽ làm giảm hiện tượng chín Ostwald và giúp hệ nhũ tương ổn định khi kiểm tra ở ngày thứ 30 Sự có

mặt của tinh dầu và LAE làm tăng khả năng ức chế nấm men Zygosaccharomyces

bailli so với không có LAE (hàm lượng 200µg/ml dịch chế phẩm trong dịch nuôi cấy

so với 400μg/ml chế phẩm khi không có LAE)

 Siêu âm: Khi hai dung dịch không hòa tan vào nhau được đánh siêu âm với sự

có mặt của chất nhũ hóa, giọt nhũ được tạo thành bởi sự hình thành bóng khí Điều này tạo sự xáo trộn của dung dịch xung quanh và tạo thành tia dung dịch phun với tốc

độ cao, kết quả tạo thành giọt nhũ Tuy nhiên kỹ thuật này chứng tỏ không hiệu quả khi ứng dụng quy mô công nghiệp Noori và cộng sự (2018), sử dụng phương pháp đánh sóng siêu âm với tần số 20kHz mức năng lượng 200W trong 5 phút đạt hiệu quả tạo thành hệ nhũ tương nano có kích thước hạt trung bình 57,4nm và chỉ số đa phân tán 0,222 Cũng với phương pháp tạo nhũ nano bằng sóng siêu âm, Shadnam và cộng

sự (2017) đã tạo được hệ nhũ tương nano từ tinh dầu hoa Zataria multiflora Boiss và

đồng cơ chất dầu hướng dương Chế phẩm này sau đó đượcsử dụng xử lý fillet cá và bảo quản sản phẩm được trong 15 ngày ở 4oC, tạo nên sự khác biệt có ý nghĩa so với nghiệm thức đối chứng

 Đồng hóa tốc độ cao/ Khuấy tốc độ cao: Phương pháp đồng hóa tốc độ cao

được sử dụng trong quá trinh tạo hệ nhũ nano với nhiều vai trò tăng cường khả năng phân tán giọt, hỗ trợ các phương pháp tạo giọt (theo năng lượng thấp và năng lượng cao) Tác giả Katata-Seru và cộng sự (2017) đã sử dụng phương pháp tạo nhũ nano năng lượng thấp sau đó kết hợp đồng hóa tốc độ cao trong hai phút với tốc độ khuấy từ 10.000 – 20.000vòng/phút Để tăng cường khả năng phân tán pha dầu trong nước trước khi đồng hóa áp suất cao, Gharibzahedi và cộng sự (2016) đã áp dụng phương pháp đồng hóa tốc độ cao hai pha dầu (10%) và pha nước (90%) ở tốc độ 12.500vòng/phút trong 2,5 phút Kết quả sau khi kết hợp hai phương pháp đồng hóa cho hệ nhũ với kích thước 100nm

Phương pháp đồng hóa tốc độ cao và phương pháp siêu âm được sử dụng kết hợp

để tạo hệ nhũ tương nano citral (Theo Lu và cộng sự , 2018) Chất nhũ hóa Span 80 và Brij 97 được sử dụng để tạo thành hỗn hợp chất nhũ hóa với chỉ số HLB dao động từ 2-12 Hệ nhũ tương thô được tạo thành từ pha dầu, pha nước, hỗn hợp chất nhũ hóa và đồng dung môi ethylene glycol với phương pháp đồng hóa tốc độ cao trong 10 phút với tốc độ cao nhất của thiết bị (PT-MR 3000, Kinematica AG, Littau, Switzerland)

Hệ nhũ tương thô được tiến hành đánh siêu âm với tần số 20kHz với năng lượng và thời gian thay đổi để phân tán giọt nhũ thành kích thước nano Hệ nhũ tương có giọt

bé nhất đạt 28nm với hỗn hợp chất nhũ hóa có HLB 12

Tuy nhiên, phương pháp này cũng có thể được sử dụng làm công cụ chính để phân tán và tạo giọt nano như trong một số nghiên cứu Mendes và cộng sự (2018) tạo

hệ nhũ nano với tinh dầu Eugenia brejoensis bằng phương pháp đồng hóa tốc độ cao

với hai chế độ khuấy 8.000 và 12.000vòng/ phút, tạo được kích thước hạt lần lượt là 355,63 và 143,13nm tương ứng chỉ số phân tán kích thước hạt là 0,5 và 0,3 Chất hoạt động bề mặt được sử dụng ổn định hệ nhũ tương là Tween 80

Trong một nghiên cứu khác của Silva Gundel và cộng sự (2018), tinh dầu xả được tạo nhũ nano với hỗn hợp chất nhũ hóa Span 80 và Tween 80 trong pha nước

Nước được bơm vào pha dầu trong điều kiện khuấy 10.000 vòng/phút Quá trình khuấy tiếp tục với tốc độ 17.000 vòng/ phút kéo dài 60 phút sau khi nước được cho vào hết Quá trình khuấy này được làm mát với bể nước đá để không ảnh hưởng chất lượng hệ nhũ tương Kích thước giọt nhũ tạo thành 78,46nm với chỉ số đa phân tán 0,25 Hệ hầu như không thay đổi sau 90 ngày bảo quản ở nhiệt độ lạnh

1.1.3 Phương pháp phân tích hệ nhũ tương nano

Tính chất hệ nhũ tương nano được xác định bằng một số phân tích vật lý và hóa học để đánh giá những thông số như thành phần hệ nhũ tương, hình dạng thành phần, trạng thái, pH, độ nhớt, tỷ trọng, độ dẫn điện, sức căng bề mặt, kích thước hạt, thế zeta của pha phân tán

Phân tích nhiệt quét vi sai (Differential scanning calorimetry/ DSC) cung cấp thông tin về sự tương tác giữa các thành phần và kính hiển vi phân cực để khẳng định hướng của thành phần trong mẫu

Quá trình tự nhũ hóa có thể đánh giá bằng cách tiếp cận hình ảnh Hiệu quả quá trình xác định thông qua tốc độ nhũ hóa và sự phân bố kích thước hạt

Đo độ đục của mẫu để xác định nhanh trạng thái cân bằng nhờ đạt được do sự phân tán và tái sắp xếp của quá trình nhũ hóa

Kích thước hạt là yếu tố quan trọng để xem trạng thái hệ nhũ tương Phương pháp quang phổ tương quan photon (Photon correlation spectroscopy/ PCS) và kỹ thuật phân tán ánh sáng bao gồm phân tán ánh sáng tĩnh (static light scattering/SLS), phân tán ánh sáng động (dynamic light scattering /DLS) là phương pháp hữu dụng để phân tích kích thước hạt nhũ

Độ nhớt, độ dẫn điện và hằng số điện môi cung cấp thông tin ở trạng thái vĩ mô

Độ nhớt xác định sự có mặt micelle đảo dạng que Độ dẫn điện (conductivity measurement) cho biết hệ nhũ nano có pha liên tục dầu hay nước

Đo hằng số điện môi (Dielectric measurement) là phương pháp phát hiện cả cấu trúc và động học hệ nhũ nano Cấu trúc hệ có thể nghiên cứu nhờ phương pháp cộng hưởng từ hạt nhân khuyếch tán (self-diffusion nuclear magnetic resonance /SD NMR)

và phân tán tia X góc hẹp (small angle xray scattering/SAXS)

Kính hiển vi điện tử tách mẫu kết đông (Freeze fracture electron microscopy) cũng được dùng để nghiên cứu cấu trúc hệ nhũ tương nano, tuy nhiên làm lạnh thật nhanh cần được thực hiện để duy trì cấu trúc

Sự phân cực của giọt nhũ cũng là yếu tố quan trọng để xem hiệu quả tạo hệ nhũ Chỉ số cân bằng ưa nước ưa béo, độ dài và sự bất bão hòa của acid béo, khối lượng phân tử của phần ưa nước và nồng độ chất nhũ hóa sẽ ảnh hưởng đến sự phân cực của giọt dầu Sự phân cực đại diện cho ái lực của hợp chất chức năng với dầu hay nước và loại liên kết tạo thành hệ Điện tích giọt dầu trong hệ nhũ nano là tính chất khác cần quan tâm Thường giọt dầu mang điện âm do có mặt acid béo, tuy nhiên nếu liên kết lipid mang điện dương như oleylamine ở nồng độ 1-3%, hệ nhũ nano mang điện dương Sau đây là các thông số cần đo đạc của hệ nhũ tương nano

 Thông số đo hình thái (Morphology): hình thái hệ nhũ tương nano được xác

định bằng phương pháp kính hiển vi điện tử truyền qua (transmission electron microscopy /TEM) và kính hiển vi điện tử quét (scanning electron microscopy/SEM) SEM mô tả hình ảnh 3 chiều của hình cầu Mẫu được đo ở sự xoay chiều hiệu điện thế phù hợp với độ phóng đại khác nhau Đây là một phương pháp phân tích hình thái bề mặt tốt đối với pha phân tán Phần mềm phân tích hình ảnh được thêm vào thiết bị để

hỗ trợ phân tích hình thái và bề mặt

Với phương pháp TEM, hình ảnh độ phân giải cao của pha phân tán được chụp Kích thước hạt và sự phân bố kích thước hạt được thể hiện nhờ phần mềm hình ảnh kỹ thuật số

Những kỹ thuật khác như tia X, phân tán neutron (neutron scattering), kính hiển

vi lực nguyên tử (atomic force microscopy) hay kính hiển vi điện tử nghiệm lạnh (cryo-electron microscopy) là những phương pháp tiêu biểu để khám phá cấu trúc và

sự chuyển động của hệ nhũ nano

 Kích thước giọt, sự đa phân tán và thế zeta (Droplet size, polydispersity

and zeta potential): Phương pháp phân tán ánh sáng động (Dynamic light

scattering/DLS) được dùng để phân tích sự dao động ở một mật độ phân tán của giọt nhũ dựa vào chuyển động Brown (Brownian motion) Kích thước giọt, sự đa phân tán

và thế zeta được đo bằng phương pháp này Chỉ số đa phân tán đo đạc được thể hiện

sự đồng nhất của pha phân tán Thiết bị còn cho biết kích thước trung bình của giọt Nhiễu xạ laser (Laser diffraction) là một kỹ thuật khác dùng để đo kích thước hạt

 Độ nhớt (Viscosity): Được đo bằng nhớt kế Độ nhớt hệ nhũ tương nano ảnh

hưởng bởi thành phần chất hoạt động bề mặt, nước và dầu cùng với nồng độ các thành phần này trong hệ Tăng hàm lượng nước thường làm giảm độ nhớt, trong khi giảm lượng chất hoạt động bề mặt làm tăng sức căng bề mặt giữa nước và dầu từ đó làm tăng độ nhớt Độ nhớt rất quan trọng trong sự ổn định hệ và phóng thích thuốc Hệ nhũ tương nano làm chất mang thường là hệ dầu trong nước và thường ít nhớt hơn hệ nhũ nước trong dầu Hệ dầu trong nước sẽ giúp phóng thích hoạt chất nhanh hơn và dễ rửa hơn sau khi thoa lên da với thuốc bôi da Nhiều thiết bị và phương pháp dùng để đo đặc điểm lưu biến học (rheological properties) của hệ nhũ tương

1.1.4 Một số nghiên cứu hệ nhũ tương nano trong nước

Hệ nhũ tương nano cùng các kỹ thuật nano khác được ứng dụng nhiều ở Việt Nam để vận chuyển và bảo vệ các hợp chất có hoạt tính sinh học ứng dụng trong các lĩnh vực như mỹ phẩm, dược phẩm và thực phẩm Các nghiên cứu về nano hữu cơ nói chung và hệ nhũ tương nói riêng tại Việt Nam hiện nay chủ yếu nghiên cứu phục vụ ứng dụng trong dược phẩm Các ứng dụng cấu trúc nano này trong thực phẩm tại Việt Nam còn rất hạn chế

Trong Tạp chí Dược học tháng 6 năm 2017, Lê Khắc Tuấn và Phạm Đình Duy

đã thực hiện điều chế giá mang hệ nhũ tương nano để vận chuyển hoạt chất miconazol, một loại thuốc kháng nấm kỵ nước Trong công trình này, nhóm tác giả chọn lựa phương pháp tạo nhũ nano bằng cách thay đổi nhiệt độ và thành phần hỗn hợp để tạo giọt nano Kích thước giọt nhũ tối ưu là 123nm và hiệu suất mang thuốc trung bình đạt được 84,4%

Trong một nghiên cứu khác của tác giả Lê Thị Kim Vân và cộng sự (2016), hệ nano nhũ tương tạo thành bằng phương pháp đồng hóa áp suất cao chứa hoạt chất sarpogrelat và rosuvastatin, hệ nhũ tương này sau đó được sấy phun để tạo thành chế phẩm thuốc với kích thước hạt bé hơn 200nm

Trong cùng lĩnh vực bào chế thuốc nhiều tác giả khác chọn kỹ thuật nhũ tương nano như Lê Thị Thu Hòa và cộng sự (2014) nghiên cứu bào chế viên nang tan nhanh chứa natri diclofenac bằng nano nhũ tương, Vũ Thị Thu Giang và Nguyễn Thị Kim Thu (2016), tạo chế phẩm vitamin C bằng kỹ thuật nano nhũ tương kép, Đàm Xuân

Thanh và cộng sự (2017) bào chế vi nang chứa Lactobacillus acidophilus bằng

phương pháp đông tụ nhũ tương

1.2 Tinh dầu và tinh dầu tiêu đen

1.2.1 Giới thiệu tinh dầu (Theo Baser và cộng sự, 2010)

Tinh dầu là hỗn hợp gồm nhiều hợp chất dễ bay hơi tạo thành từ tế bào sống và phân tách bởi các phương pháp vật lý như ép hay chưng cất từ toàn bộ thực vật hay một bộ phận của thực vật Các thành phần chính của tinh dầu được sinh tổng hợp từ ba con đường:

- Con đường mevalonate tạo sesquiterpenes,

- Con đường methyl-erithrytol tạo mono và diterpene

- Con đường shikimic acid tạo phenylpropene

Tuy nhiên, có rất nhiều hợp chất đơn và sự đa dạng trong thành phần tinh dầu Nhiều hợp chất dễ bay hơi đảm nhận vai trò tác động đến hệ sinh thái Chúng đóng vai trò như truyền thông tin trong cơ thể như hợp chất bảo vệ khỏi động vật ăn cỏ hay côn trùng xâm nhiễm Tất cả thực vật đều tạo ra hợp chất dễ bay hơi tuy nhiên với hàm lượng thấp Một số loài thực vật đặc biệt có thể dùng sản xuất tinh dầu thương mại Hai nguyên tắc quyết định loài thực vật trở thành loài khai thác tinh dầu:

- Các loài hoa: hoa hồng, hoa lài, hoa huệ Những loài hoa này tạo và phóng thích tinh dầu nhờ lớp biểu bì của cánh hoa

- Sự tạo thành và tích lũy hợp chất dễ bay hơi trong những cấu trúc đặc biệt Loại thực vật này tạo hàm lượng tinh dầu cao hơn hoa

Tinh dầu là thành phần không thể thiếu trong cuộc sống hàng ngày Tinh dầu được ứng dụng tạo hương vị thực phẩm, phụ gia thức ăn chăn nuôi, hương liệu thuốc

lá, thành phần mỹ phẩm và nước hoa Hơn nữa, tinh dầu còn được dùng làm sạch không khí, khử mùi Hiện nay tinh dầu còn dùng diệt côn trùng, sát khuẩn Tinh dầu

còn là nguồn sản phẩm thương mại nguồn gốc tự nhiên và dùng làm nguyên liệu tổng hợp hóa chất

Tinh dầu được con người biết đến từ hàng trăm năm trước Trước cả khi nước hoa được sử dụng, tinh dầu đã được biết đến Trước khi có nền y tế như hiện nay, tự chữa lành là cách để con người chống bệnh tật Sau đó tinh dầu được dùng để làm mỹ phẩm, bột giặt và xà phòng Khi ngành công nghiệp tổng hợp hóa học bắt đầu và phát triển nhanh suốt thế kỷ 19, sản xuất tinh dầu cũng tăng vì sự cần thiết của nó với cuộc sống Sản lượng mỗi loại tinh dầu cũng rất khác nhau có thể hơn 35.000 tấn hay vài kg một năm Giá của tinh dầu cũng khác nhau 1,8 đô cho tinh dầu vỏ cam hay 120 ngàn

đô cho tinh dầu orris

Sản xuất tinh dầu có thể dựa vào nguồn nguyên liệu dại hay từ trồng trọt ở khắp nơi trên thế giới kể cả vùng lạnh có tuyết Dự đoán có khoảng 300.000 loài thực vật, trong đó khoảng 10% có tinh dầu và có thể khai thác được Nhiều quốc gia, đặc biệt ở châu Phi và châu Á, sản xuất tinh dầu là nguồn xuất khẩu chính

Tinh dầu thương mại được sản xuất chủ yếu bằng hai phương pháp: ép lạnh và lôi cuốn hơi nước

Ép lạnh (Cold expression) là quá trình ép thực hiện ở nhiệt độ thường trong gia nhiệt, được sử dụng trước khi phương pháp lôi cuốn hơi nước được phát minh Dụng

cụ bằng gỗ hay đá được sử dụng để phá vỡ tế bào chứa tinh dầu và giải phóng hợp chất tạo hương Phương pháp này dùng để thu tinh dầu từ vỏ trái cây thuộc họ citrus Phương pháp cơ học được sử dụng để thu tinh dầu citrus vì loại tinh dầu này chứa các hợp chất aldehyde không ổn định nhiệt Các hợp chất như heptanal, octanal, nonanal, decanal và dodecanal rất dễ bị oxy hóa bởi oxy trong không khí dẫn đến hình thành acid Do đó, terpenoid dạng aldehyde như neral, geranial, citronellal và perilla aldehyde hay α và β sinensal rất nhạy cảm với sự oxy hóa Dùng phương pháp chưng cất sẽ thu được tinh dầu citrus với chất lượng thấp vì phản ứng hóa học xảy ra nhanh hơn ở nhiệt độ và sự phân hủy aid tạo hợp chất dễ bay hơi kém ổn định Hơn nữa, vài hợp chất hydrocarbon terpen và ester trong tinh dầu citrus cũng nhạy cảm với nhiệt và oxy

Phương pháp chưng cất được sử dụng để trích kiệt vỏ chanh đã được ép lạnh

Chưng cất lôi cuốn hơi nước là phương pháp phổ biến dùng trích ly tinh dầu từ thực vật Phương pháp này có lịch sử lâu đời trong ngành sản xuất nước hoa và chất dễ hay hơi khác Hệ thống chưng cất được thiết kế rất khác nhau

Tất cả dung dịch sẽ bay hơi tùy nhiệt độ, thậm chí một số chất lỏng bay hơi ở nhiệt độ phòng Điều đó là do nhiệt độ làm phân tử lỏng di chuyển và các phân tử trên

bề mặt sẽ khuyếch tán vào không khí Sự phóng thích tinh dầu trong ống tinh dầu của thực vật là do sự phá vỡ tế bào chứa tinh dầu do tăng áp suất khi nhiệt độ tăng làm giãn nở các thành phần trong tế bào tinh dầu

Nguyên liệu được ngâm trong nước sôi trong quá trình trích ly Tinh dầu khuyếch tán khỏi tế bào bằng phương pháp thẩm thấu Khi tinh dầu thoát ra, nó sẽ bay hơi và được mang đi nhờ hơi nước Khả năng bay hơi của thành phần tinh dầu không phụ thuộc vào tốc độ bay hơi mà phụ thuộc vào khả năng hòa tan của tinh dầu trong nước Như vậy, thành phần dễ tan trong nước sẽ bay hơi trước thành phần khó tan trong nước Một vài thành phần trong tinh dầu không có trong thực vật mà được tạo ra trong quá trình chưng cất Chúng được tạo thành do phản ứng phân hủy hóa sinh hay hóa học trong quá trình chưng cất từ những phân tử khối lượng lớn và phân tử không bay hơi

Thủy phân ester thành alcohol và acid có thể xảy ra trong quá trình chưng cất hơi nước Điều này làm ảnh hưởng đến loại tinh dầu nhiều ester và cần có biện pháp hạn chế sự phân hủy này Ví dụ như tinh dầu hoa lavender nhiều linalyl acetate và tinh dầu nhục đậu khấu nhiều α-terpinyl acetate

Ngành công nghiệp tinh dầu phát triển là do yêu cầu phát triển của công nghệ thực phẩm và mỹ phẩm từ những năm cuối thế kỷ 18

Từ năm 1806, William Colgate mở cửa hàng đầu tiên bán xà phòng và bột giặt Năm 1866, Colgate sản xuất sản phẩm xà phòng thơm và nước hoa đầu tiên Năm

1837, William Proctor và Jame Gamble bắt đầu sản xuất xà phòng Sau 22 năm, P &

G đạt doanh số 1 triệu đô

Cùng khoảng thời gian đó, tinh dầu được dùng trong sản xuất thực phẩm và nước uống Năm 1790, nước soda bão hòa CO2 xuất hiện ở Mỹ Năm 1833, ra đời sản phẩm nước ngọt hương chanh Bia gừng ra đời tại Ireland năm 1851 Đến 1905, sản phẩm

Coca Cola ra mắt Ngành nước uống chỉ sử dụng hạn chế một số loại tinh dầu từ trái cây họ citrus, gừng, quế, đinh hương, bạc hà Các loại tinh dầu này còn dùng trong sản xuất bánh kẹo, bánh mì, sản phẩm ngành sữa

Ngành thức ăn nhanh và sản phẩm chế biến dùng nhiều loại tinh dầu từ gia vị và rau gia vị như tiêu, gừng, ớt, hung quế, thì là,…

1.2.2 Thành phần và tính chất tinh dầu tiêu đen

Tiêu đen là loại gia vị thông dụng trong chế biến thực phẩm từ rất lâu đời ở Việt Nam và trên thế giới

Ngoài ra, tiêu đen còn là thành phần quan trọng trong ngành dược tại Ấn Độ Tiêu có một số chức năng như giảm đau và hạ sốt, chống oxy hóa và chống vi sinh vật

Với thực phẩm, tiêu giúp kéo dài thời gian bảo quản thực phẩm, hạn chế hư hỏng

vì có khả năng kháng vi sinh vật Tinh dầu tiêu ức chế nhiều loại vi sinh vật như

Vibrio cholerae, Staphylococcus albus, Clostridium diphthereae, Shigella dysenteriae, Streptomyces faecalis, Bacillus spp., Pseudomanas spp.,…Tinh dầu tiêu làm ngưng sự

phát triển và tạo aflatoxin của Aspergillus parasitics ở nồng độ 0,2–1% Tinh dầu lá

Mùi tiêu là do thành phần tinh dầu, và tinh dầu này thu hồi bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước Tinh dầu chứa monoterpene, sesquiterpene và dẫn xuất chứa oxy của chúng Nhiệt độ sôi từ 80–200ºC Trong sản xuất tinh dầu công nghiệp, phương pháp lôi cuốn hơi nước được thực hiện, hơi nước được bơm qua bột tiêu trong khoang chưng cất Tinh dầu dễ bay hơi cuốn theo hơi nước và thu bằng các ngưng tụ, làm khô và bảo quản tránh không khí

Oleoresin chứa cả vị cay và hương tiêu Oleoresin sản xuất bằng phương pháp trích bằng dung môi từ bột tiêu với các dung môi như acetone, ethanol, ethyl acetate hay ethylene dichloride Có thể dùng quy trình một hay hai giai đoạn để thu sản phẩm

này Trong quy trình một giai đoạn, dùng dung môi trích ly thu resin Ở phương pháp hai giai đoạn, tinh dầu thu hồi bằng phương pháp lôi cuốn hơi nước, sau đó, bã được trích ly tiếp với dung môi thu oleoresin Sau đó, hai thành phần được trộn lại

Thành phần hóa học tiêu đen được công bố bởi các tác giả Guenther (1952),

Govindarajan (1977), Parmar et al (1997) và Narayanan (2000)

Piperine được phân tách lần đầu bởi Oersted (1819) ở dạng tinh thể màu vàng Loại alkaloid này tạo nên vị cay chính cho tiêu Ngoài ra, 5 loại alkaloid với hàm lượng thấp khác cũng được phát hiện trong dịch trích tiêu

Piperine (C17H19O3N; nhiệt độ nóng chảy 128–130ºC) là base yếu, bị thủy phân bởi HNO3 hay dung dịch kiềm tạo base dễ bay hơi piperidine (C5H11N) Sản phẩm acid hóa của quá trình thủy phân là piperic acid (C17H19O4)

Piperine có bốn đồng phân là 2 trans 4 trans (piperine); 2 cis 4 trans (isopiperine); 2 trans 4 cis (isochavicine) và 2 cis 4 cis (chavicine ) Sự tổng hợp các đồng phân này được thực hiện bởi Grewe et al (1970) Ba đồng phân của piperine ít

cay Piperine rất nhạy cảm với ánh sáng Chiếu xạ piperine hòa tan trong dung môi alcohol tạo hỗn hợp isopiperine and isochavicine

Piperine có thể định lượng nhờ thiết bị quang phổ UV nhờ đo độ hấp thu cực đại tại 342–345 nm trong dung môi benzine hay ethylene dichloride Vì dung dịch piperine rất nhạy cảm ánh sáng nên không được tiếp xúc trực tiếp ánh sáng Năm hợp chất cấu trúc giống piperine được phân tách và kiểm tra tính chất bởi nhiều tác giả Govindarajan (1977), Narayanan (2000) Các hợp chất đó là piperettine, piperanine,

piperylin A, piperolein B và pipericine Parmar et al (1997) liệt kê các hợp chất

alkaloid khác ngoài nhóm piperine như đã đề cập gồm: brachymide B, guineesine, retrofractamide A, sarmentine, sarmentosine và tricholein

Tinh dầu tiêu là hỗn hợp các hợp chất dễ bay hơi Hương đặc trưng tạo thành bởi

sự có mặt của tất cả các hợp chất này Hơn 80 thành phần được báo cáo có trong tinh dầu tiêu Một số hợp chất tiêu biểu như sau

Nhóm hợp chất monoterpene hydrocarbon và monoterpen chứa oxy

Bao gồm: camphene, δ-carene, ρ-cymene, limonene, myrcene, cis-ocimene, phellandrene, β-phellandrene, α-pinene, β-pinene, sabinene, α-terpinene, γ-terpinene,

α-terpinolene, α-thujene Trong đó, thành phần chính là α-pinene, β-pinene, sabinene và limonene

Có nhiều hợp chất monoterpenoid chứa oxy trong tinh dầu tiêu, khoảng 43 hợp chất đƣợc biết đến

Nhƣ: borneol, camphor, carvacrol, cis-carveol, transcarveol, carvone, carventanacetone, 1,8-cincole, cryptone, ρ-cymene-8-ol, ρ-cymene-8-methyl ether, dihydrocarveol, dihydrocarvone, linalool, cis-menthadien-2-ol, 3,8,(9)-ρ-menthadien-1-ol, 1(7)-ρ-menthadien-6-ol, 1(7)- ρ -menthadien-4-ol, 1,8(9)- ρ -menthadien-5-ol, 1,8(9)- ρ-menthadien-4-ol, cis- ρ -2-menthen-1-ol, myrtenal, myrtenol, methyl carvacrol, trans-pinocarveol, pinocamphene, cissabinene hydrate, trans-sabinene hydrate, 1-terpinen-4-ol, 1-terpinen-5-ol, α-terpeneol,1,1,1,4-trimethylcyclo-hepta-2, 4-dien-6-ol, phellandral, piperitone, citronellal, nerol geraniol, isopinocamphone, methyl citronillate, methyl geranate, α-terpenyl acetate, terpenolene epoxide and trans-limonene epoxide Hợp chất sesquiterpene hydrocarbons và sesquiterpene chứa oxy Khoảng 25 hợp chất sesquiterpene hydrocarbon có trong tinh dầu tiêu, phổ biến nhất

là β-caryophyllene

Hợp chất khác nhƣ α-cis-bergamontene, α-trans-bergamontene, β-bisabolene,

δ-cadinene, γ-δ-cadinene, calamenene, α-copaene, α-cubebene, β-cubebene, ar-curcumene, β-elemene, δ-elemene, β-farnasene, α-guaiene, α-humulene, γ-humulene, isocaryophyllene, γ-muurolene, α-santalene, α-selinene, β-selinene, ledene, sesquisabenene and zingiberene Hợp chất sesquiterpene chứa oxy có trong tinh dầu tiêu đƣợc xác định nhƣ: 5,10(15) cadinen-4-ol, caryophylla-3-(12), 7(15)-dien-4-β-ol, caryophylla-2,7 (15)-dien-4-β-ol, caryophylla-2-7 (15) dien-4-β-ol, caryophyllene

alcohol, caryophyllene ketone, caryophyllene oxide, epoxydihydrocaryophellene,

cis-nerolidol, 4,10,10-trimethyl-7-methylene bicyclo-(2.0) decane-4-carboxaldehyde, eudesmol, elemol, cubebol, α-bisabolol, β-bisabolol, viriideflorol, cubenol và epi-cubenol

γ-Ngoài hai nhóm chất trên, nhiều hợp chất cũng đƣợc tìm thấy trong tinh dầu tiêu

nhƣ: eugenol, methyl eugenol, benzaldehyde, trans-anethole, myristicin, safrole,

piperonal, m-methylacetophenone, ρ-methylacetophenone, n-butyrophenone, methylheptanone, pinol, methyl heptanote, methyloctanoate, 2-undecanone, n-nonane,

n-tridecane, và acid vòng thơm nhƣ benzoic acid, phenyl acetic acid, cinnamic acid, piperonic acid, butyric acid, 3-methyl butyric acid, haxanoic acid và 2-methyl pentanoic acid

CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Nguyên vật liệu – Thiết bị

2.1.1 Nguyên vật liệu

- Tinh dầu tiêu đen sử dụng trong nghiên cứu có nguồn gốc từ Ấn Độ Được cung cấp bởi công ty Synthite Industrial

Mô tả: Tinh dầu trong suốt màu xanh lục nhạt, mùi đặc trưng của tinh dầu tiêu

Hình 2.1 Tinh dầu tiêu đen

Chất nhũ hóa sử dụng trong nghiên cứu là Tween 80, các tên gọi khác như sorbitan monooleate, Polyethylene glycol sorbitan monooleate, Polyoxyethylenesorbitan monooleate, Polysorbate 80 Hợp chất Tween 80 được cung cấp bởi BioBasic, Canada Dung tích chai 500ml

Hình 2.2 Tween 80 BioBasic

- Dầu đậu nành Neptune (Công ty TNHH dầu thực vật Cái Lân)

Hình 2.3 Dầu đậu nành Neptune Môi trường nuôi cấy vi sinh vật bao gồm: Tryptone (HIMEDIA, Ấn Độ), Cao nấm

men (HIMEDIA, Ấn Độ) , Glucose (GHTech, Trung Quốc), Agar (VIETXOCO, Việt Nam)

2.1.2 Thiết bị

- Thiết bị khuấy từ gia nhiệt Are – xuất xứ Ý

Hình 2.4 Thiết bị khuấy từ gia nhiệt

- Thiết bị đồng hóa tốc độ cao Silverson, Model L5T, xuất xứ Anh Tốc độ tối đa 10.000 vòng/ phút

Hình 2.5 Thiết bị đồng hóa tốc độ cao

Hình 2.6 Thiết bị đo kích thước hạt bằng phương pháp DLS – HORIBA SZ 100

Hình 2.7 Thiết bị quang phổ kế mrc Spectro V-11D 2.2 Quy trình tạo hệ nhũ tương nano bằng phương pháp đồng hóa tốc độ cao Thuyết minh quy trình:

Tinh dầu tiêu đen, dầu nành và chất nhũ hóa Tween 80 được cho vào becher 500ml với tỷ lệ phù hợp sao cho hỗn hợp cuối cùng có khối lượng 200g Hỗn hợp được khuấy trộn đồng nhất trên thiết bị khuấy từ với tốc độ 700 vòng/phút trong 10 phút Nước được cho từ từ vào hỗn hợp pha dầu vừa tạo thành trong khi giữ nguyên

tốc độ khuấy Tiếp tục khuấy hệ nhũ tương thô tạo thành trong 15 phút với tốc độ khuấy từ không đổi

Hệ nhũ tương thô sau đó được đưa vào thiết bị khuấy tốc độ cao thực hiện khuấy trong 20 - 40 phút ở tốc độ từ 5.000 – 10.000 vòng/phút Đầu khuấy thiết bị được đưa vào trong becher chứa mẫu sao cho không chạm thành, ngập trong mẫu và cách đáy khoảng 2cm Trong quá trình khuấy để tránh hiện tượng tăng nhiệt ảnh hưởng trạng thái hệ nhũ tương và chất lượng tinh dầu, becher chứa hỗn hợp được đặt trong môi trường chứa nước đá, duy trì nhiệt độ ổn định từ 15 – 20o

Tinh dầu tiêu đen

Tween 80 Dầu nành

Hệ nhũ tương tinh dầu tiêu đen

Hình 2.8 Sơ đồ quy trình tạo hệ nhũ tương nano tinh dầu tiêu đen

2.3 Khảo sát sự tạo thành hệ nhũ tương nano tinh dầu tiêu đen

2.3.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ pha dầu và pha nước đến hệ nhũ tương

Mục tiêu thí nghiệm: Thí nghiệm nhằm tìm ra tỷ lệ pha dầu và nước phù hợp cho quá

trình tạo hệ nhũ tương nano bằng phương pháp đồng hóa tốc độ cao Hàm lượng nước quá thấp sẽ khó tạo thành hệ nhũ tương dầu trong nước như mong muốn và với hàm lượng dầu quá cao lại cần bổ sung lượng chất nhũ hóa lớn để có tỷ lệ chất nhũ hóa và dầu phù hợp kéo theo sự tăng độ nhớt hệ; độ nhớt lớn làm việc quá trình đồng hóa tốc

độ cao khó thực hiện và khó tạo thành các giọt nhũ với kích thước đồng đều Ngược lại, khi hàm lượng nước quá cao hệ nhũ tương kém bền dễ tách thành hai pha sau khi tạo thành

Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm được bố trí theo kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên một yếu tố

Yếu tố thí nghiệm: tỷ lệ pha dầu và pha nước (g/g) – A

Bảng 2.1 Bảng bố trí thí nghiệm 1 STT Nghiệm thức Tỷ lệ dầu : nước (g/g)

- Tỷ lệ Tween 80: pha dầu = 1:2

- Tỷ lệ tinh dầu: dầu nành = 3:7

- Tốc độ đồng hóa: 7.000 vòng/ phút

- Thời gian đồng hóa: 30 phút

Đánh giá thí nghiệm:

Sau khi tiến hành thí nghiệm, các mẫu nhũ tương được đo độ đục bằng cách đo chỉ số độ hấp thu bước sóng 600nm của mẫu nhằm đánh giá xem mức độ ổn định của

hệ và sự thay đổi độ hấp thu của mẫu ở các thời điểm vừa tạo thành, 60 phút, 120 phút

và 24 giờ sau khi tạo nhũ

Mẫu thí nghiệm cũng được đo kích thước giọt nhũ và chỉ số phân bố hệ nhũ bằng phương pháp DLS sau khi tạo thành

2.3.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ tinh dầu tiêu đen và dầu nành trong pha dầu đến hệ nhũ tương

Mục tiêu thí nghiệm: Khi thay đổi hàm lượng tinh dầu tiêu đen sẽ ảnh hưởng đến

tính chất pha dầu Từ đó làm thay đổi khả năng phân tán của giọt dầu trong pha liên tục Thí nghiệm này nhằm tìm ra tỷ lệ tinh dầu tiêu đen phù hợp nhất để tạo được hệ nhũ nano bền tránh hiện tượng kết tụ giọt trong quá trình bảo quản

Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm được bố trí theo kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên một yếu tố

Yếu tố thí nghiệm: tỷ lệ tinh dầu tiêu đen và dầu nành (g/g) – B

Bảng 2.2 Bảng bố trí thí nghiệm 2 STT Nghiệm thức Tỷ lệ tinh dầu tiêu đen và dầu nành

- Tỷ lệ pha dầu: pha nước: Theo kết quả thí nghiệm 1

- Tỷ lệ Tween 80: pha dầu= (1:2)

Mục tiêu thí nghiệm: Trong quá trình tạo hệ nhũ nano sự có mặt của chất nhũ hóa là

yếu tố không thể thiếu để giữ giọt nhũ ổn định kích thước và phân tán đồng đều Vì diện tích mặt phân cách hai pha tăng lên đáng kể khi kích thước giảm đi so với hệ nhũ tương thông thường nên hàm lượng chất nhũ hóa cho vào cũng tăng lên Tùy đặc điểm từng hệ nhũ tương mà chọn các loại chất nhũ hóa khác nhau Trong nghiên cứu này,

hệ nhũ tương nano tạo thành là hệ dầu trong nước nên cần chọn chất nhũ hóa có hệ số cân bằng ưa nước ưa béo (HLB) từ 8 trở lên Tween 80 (polysorbate 80, polyoxyethylene (20) sorbitan monooleate) là một loại chất nhũ hóa không mang tính ion, có thể dùng cho thực phẩm và có chỉ số HLB 15 sẽ phù hợp cho hệ nhũ tương dầu trong nước

Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm được bố trí theo kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên một yếu tố

Yếu tố thí nghiệm: tỷ lệ Tween 80 và dầu (g/g) – C

Bảng 2.3 Bảng bố trí thí nghiệm 3 STT Nghiệm thức Tỷ lệ Tween 80 : dầu

- Tỷ lệ pha dầu: pha nước: Theo kết quả thí nghiệm 1

- Tỷ lệ tinh dầu tiêu đen: dầu nành: Theo kết quả thí nghiệm 2

2.3.4 Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hưởng tốc độ khuấy đến hệ nhũ tương

Mục tiêu thí nghiệm: Trong phương pháp đồng hóa tốc độ cao, tốc độ cánh khuấy

đóng vai trò quan trọng trong quá trình tạo lực cắt tác động lên pha dầu, giúp pha dầu phân tán thành giọt nhỏ Lúc này với sự có mặt của chất nhũ hóa, các phân tử chất nhũ hóa này sẽ hấp phụ lên bề mặt liên pha tạo thành lớp vỏ bảo vệ Lớp vỏ này làm giảm sức căng bề mặt của hệ, giúp giọt dầu không kết giọt và tạo hệ nhũ tương bền Thí

nghiệm này giúp chọn lựa được tốc độ khuấy phù hợp tạo hệ nhũ nano, nếu tốc độ khuấy quá thấp, giọt dầu phân tán với kích thước lớn Nếu tốc độ khuấy quá cao sẽ hao phí năng lượng không cần thiết, vì tốc độ khuấy không phải là yếu tố tỷ lệ nghịch hoàn toàn với kích thước giọt

Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm được bố trí theo kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên một yếu tố

Yếu tố thí nghiệm: tốc độ khuấy thiết bị (vòng/phút) – D

Bảng 2.4 Bảng bố trí thí nghiệm 4 STT Nghiệm thức Tốc độ khuấy (vòng/phút)

- Tỷ lệ pha dầu: pha nước : Theo kết quả thí nghiệm 1

- Tỷ lệ tinh dầu tiêu đen: dầu nành: Theo kết quả thí nghiệm 2

- Tỷ lệ Tween 80: pha dầu: Theo kết quả thí nghiệm 3

- Thời gian đồng hóa: 30 phút

Đánh giá thí nghiệm:

Sau khi tiến hành thí nghiệm, các mẫu nhũ tương được đo độ đục bằng chỉ số độ hấp thu ở bước sóng 600nm của mẫu sau 24 giờ tạo thành để so sánh tính chất của hệ nhũ tương Mẫu thí nghiệm cũng được đo kích thước giọt nhũ và chỉ số phân bố hệ nhũ bằng phương pháp DLS sau khi tạo thành

2.3.5 Thí nghiệm 5: Khảo sát ảnh hưởng thời gian khuấy đến hệ nhũ tương

Mục tiêu thí nghiệm: Với một tốc độ cánh khuấy nhất định, thời gian đồng hóa càng

tăng thì kích thước hạt càng đồng đều và sự phân tán hệ nhũ tương càng đồng nhất Tuy nhiên khi hệ đã đạt được sự đồng nhất tối đa ở tốc độ khuấy này, nếu tiếp tục tăng thời gian không làm hệ phân bố đều hơn mà chỉ sinh nhiệt và làm biến tính các hợp chất có hoạt tính trong mẫu Thí nghiệm này nhằm tìm ra thời gian đồng hóa tốt nhất cho tốc độ lựa chọn ở thí nghiệm 4

Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm được bố trí theo kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên một yếu tố

Yếu tố thí nghiệm: thời gian khuấy (phút) – E

Bảng 2.5 Bảng bố trí thí nghiệm 5 STT Nghiệm thức Thời gian khuấy (phút)

- Tỷ lệ pha dầu: pha nước : Theo kết quả thí nghiệm 1

- Tỷ lệ tinh dầu tiêu đen: dầu nành: Theo kết quả thí nghiệm 2

- Tỷ lệ tween 80: pha dầu: Theo kết quả thí nghiệm 3

- Tốc độ đồng hóa cơ: Theo kết quả thí nghiệm 4

Đánh giá thí nghiệm:

Sau khi tiến hành thí nghiệm, các mẫu nhũ tương được đo độ đục bằng chỉ số độ hấp thu ở bước sóng 600nm của mẫu sau 24 giờ tạo thành để so sánh tính chất của hệ

nhũ tương Mẫu thí nghiệm cũng được đo kích thước giọt nhũ và chỉ số phân bố hệ nhũ bằng phương pháp DLS sau khi tạo thành

2.4 Khảo sát sự ổn định của hệ nhũ tương nano tinh dầu tiêu đen tạo thành bằng phương pháp đồng hóa tốc độ cao

2.4.1 Thí nghiệm 6 : Khảo sát ảnh hưởng của quá trình ly tâm đến hệ nhũ tương Mục tiêu thí nghiệm: Dưới tác động của lực ly tâm sẽ đẩy nhanh tốc độ tách pha của

hệ nhũ tương nano tinh dầu tiêu đen nếu hệ có kích thước giọt không đồng nhất Hệ nhũ tương nano tinh dầu tiêu đen được tiến hành ly tâm nhằm mục đích kiểm tra độ ổn định của hệ

Cách tiến hành: Mẫu nhũ tương nano được tạo thành từ phương pháp đồng hóa tốc

độ cao theo quy trình Hình 2.8 với các thành phần pha dầu, chất nhũ hóa và Tween 80 cũng như thông số vận hành thiết bị là thông số tối ưu ở các thí nghiệm trước sẽ được

ly tâm với các tốc độ 3000 và 4000 vòng/ phút trong thời gian tăng dần từ 5, 10, 15,

Mục tiêu thí nghiệm: Để khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ lưu mẫu đến độ ổn định

của mẫu Các mẫu nhũ tương nano tinh dầu tiêu được để ổn định ở các nhiệt độ khác nhau sau khi tạo thành và đánh giá độ ổn định của mẫu

Cách tiến hành: Các mẫu nhũ tương nano được tạo thành từ phương pháp đồng hóa

tốc độ cao theo quy trình Hình 2.8 sẽ được lưu ở 2 nhiệt độ khác nhau là 5 và 30oC (nhiệt độ phòng) trong vòng 15 ngày

Đánh giá thí nghiệm: Trong thời gian theo dõi mẫu được đo độ đục bằng chỉ số độ

hấp thu ở bước sóng 600nm để đánh giá tính ổn định của hệ tại các thời điểm: vừa tạo