CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN 1.1 Bưởi, đặc điểm, thành phần 1.1 Vị trí, phân loại Tên khoa học : Citrus grandis Giới (regnum) : Plamtac Ngành (divisio) : Magnoliophyta Lớp (class) : Magnoliopsida Phân lớp (sublass) : Rosida Bộ (ordo) : Sapindales Họ (familia) : Rutaceae Chi (genus) : Citrus Loài (species) : C.2 Nguồn gốc Cây bưởi có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới thuộc châu Á và được trồng ở Trung Quốc từ hơn 2000 năm trước đây [8]. Đặc biệt, bưởi còn được trồng trên những bờ sông ở miền Nam Thái Lan, ở Đài Loan, khắp miền Nam Nhật Bản, Nam Ấn Độ, bán đảo Malaysia, Indonesia, New Guinea và Tahiti. Người ta tin rằng những hạt giống đầu tiên được thuyền trưởng Shaddock mang đến Châu Mỹ vào cuối thế kỷ XVII. Vì vậy, bưởi còn được gọi là Shaddock.3 Một số thành phần chính Bưởi được tận dụng tất cả các bộ phận, từ hoa (để lấy tinh dầu), lá, vỏ, thịt quả và hạt.
Nước bưởi chứa nhiều chất bổ dưỡng như các loại đường, đạm, chất béo, axit tannic, beta-caroten và các chất khoáng, photpho, sắt, canxi, kali, magie. Ngoài ra, nó còn chứa nhiều vitamin (B1, B2, C), trong đó, hàm lượng vitamin C khá cao, gấp khoảng 10 lần so với quả lê. Dịch quả chín có nhiều chất bổ dưỡng như: nước (89 %), gluxit (9 %), protit (0,6 %), lipit (0,1 %) và các khoáng Ca, K, Mg, S. Lá và hoa có chứa khoảng 0,2 – 0,3 % tinh dầu Hạt: chứa nhiều limonen, vỏ hạt chứa nhiều pectin, trong hạt có nhiều dầu béo.2: Lá và hoa bưởi 3 Hình 1.3: Vỏ bưởi và hạt bưởi Thành phần hoá học trong vỏ bưởi: - Trong vỏ bưởi có chứa 0,80 – 0,84 % tinh dầu, ngoài ra, bưởi còn được biết đến với sự tích lũy flavonoid và axit ascorbic.
Những thành phần này rất quan trọng vì đặc tính dinh dưỡng và chống oxy hóa của chúng. Năm flavonoid là doperidin, naringin, doperin, narigenin và rutin [3]. Tuy nhiên, sự xuất hiện nồng độ cao của hợp chất naringin cực kỳ đắng trong albedo, cũng như các tuyến dầu vỏ trong flavedo. Các thành phần này làm cho vỏ bưởi có vị đắng.
Một lượng ít caroten và pectin cũng được xác định có trong vỏ.4: Một số cấu trúc hoá học của các thành phần có trong vỏ bưởi Cùi bưởi có chứa nhiều thành phần quan trọng như: pectin, hemixenlulozo và xenlulozo. Trong đó, hàm lượng pectin chiếm khoảng 10 – 40 %, pectin tồn tại dưới dạng protopectin không tan; khoảng 48,8 % lượng hemixenlulozo và xenlulozo ở dạng tập hợp.2 Tổng quan về tinh dầu 1.1 Khái niệm về tinh dầu Tinh dầu là hỗn hợp nhiều hợp chất dễ bay hơi, có mùi đặc trưng tùy thuộc vào nguồn gốc và nguyên liệu cung cấp tinh dầu. Tinh dầu có mùi thơm, tan nhiều trong dung môi hữu cơ: chloroform, ete, este. Tinh dầu có thể được sử dụng trực ftiếp hoặc chế ra các chất thơm khác đáp ứng các nhu cầu về thuốc, mỹ phẩm, thực phẩm, nước hoa.1 Phân loại theo nguyên liệu - Nguyên liệu từ quả hạt: hồ tiêu, đại hồi… - Nguyên liệu từ cỏ lá: sả, tràm, bạc hà, quế… - Nguyên liệu từ hoa: hoa hồng, hoa nhài, hoa anh thảo… 5 - Nguyên liệu từ củ, rễ: gừng, nghệ… - Nguyên liệu từ vỏ quả, vỏ cây: cam, chanh, bưởi… - Nguyên liệu từ nhựa: nhựa thông, nhựa cánh kiến… 1.2 Phân loại theo thành phần tinh dầu Tinh dầu có chứa cacbur như pinen (trong vỏ thông), limonen (trong vỏ cây họ cam chanh bưởi), chứa rượu như geraniol, xitronellol (trong hoa hồng, sả…).3 Tính chất lý – hoá của tinh dầu 1.1 Tính chất vật lý của tinh dầu - Trạng thái: Ở nhiệt độ thường, đa số tinh dầu tồn tại ở trạng thái lỏng, trừ một số trường hợp đặc biệt, tồn tại ở thể rắn (menthol, bomeol, camphor, vanillin).
Tinh dầu bay hơi ở nhiệt độ thường. - Màu sắc: thường không màu hoặc có màu vàng nhạt. - Mùi: mỗi tinh dầu có một mùi đặc trưng. Thông thường, chúng có mùi thơm dễ chịu, số ít tinh dầu có mùi hắc khó chịu.
- Vị: thường có vị cay, một số tinh dầu có vị ngọt như quế, hồi… - Tỷ trọng: Tinh dầu có tỉ trọng nhỏ hơn nước, được quyết định bởi tỷ lệ các thành phần chính trong tinh dầu. - Độ tan: Tinh dầu không tan hoặc ít tan trong nước, tan trong cồn và các dung môi hữu cơ. - Độ sôi: phụ thuộc vào thành phần cấu tạo.2 Tính chất hoá học của tinh dầu Tinh dầu rất dễ bị oxi hoá dưới ảnh hưởng của nhiệt độ, ánh sáng và không khí. Một số thành phần chính trong tinh dầu cho các phản ứng đặc hiệu của nhóm chức, tạo thành các sản phẩm kết tinh hay cho màu, người ta dựa vào đặc tính này để định tính và định lượng thành phần chính trong tinh dầu.
Một số hợp chất chính thường gặp: - Hydrocarbon gồm cacbur terpen (chiếm nhiều nhất): limonen, pinen, camphen; cacbur no: heptan, parafin. - Rượu: rượu metylic, etylic, xinamic… - Phenol và ester phenolic: anetol, eugenol, safrol… 6 - Aldehyde: benzoic, xitral… - Xeton: mentol, camfo… - Axit (dưới dạng ester): axetic, butyric… 1.4 Tinh dầu vỏ bưởi 1. Giới thiệu về tinh dầu vỏ bưởi Tinh dầu tồn tại trong các loại cây thuộc chi Citrus với số lượng lớn, chứa 85 – 99 % thành phần dễ bay hơi và 1 – 15 % thành phần không bay hơi. Trong đó, tinh dầu bưởi được ứng dụng nhiều trong dược phẩm và được xem như một chất chống lại vi khuẩn, chống tiểu đường, chất chống oxy hoá, chất chống độc và giảm đau [11].5: Tinh dầu bưởi 1.2 Thành phần hoá học của tinh dầu vỏ bưởi Vỏ bưởi có chứa tinh dầu với tỷ lệ 0,80 – 0,84 %, trong quả chứa 0,50 % tinh dầu.
Tinh dầu bưởi chứa trên 90 % d – limonen, ngoài ra, còn có a – pinen , linalool, geraniol, citral…[2]. Trong đó, limonen là một chất lỏng trong suốt, không màu, là thành phần chính trong tinh dầu của vỏ trái cây có múi như chanh, cam, quýt và bưởi. Limonen là một trong những loại terpen phổ biến nhất trong tự nhiên [12]. Limonen có công thức phân tử là C10H16 với nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi lần lượt là -74,35 °C và 176,00 °C.
Do có mùi thơm dễ chịu, d-limonen được sử dụng rộng rãi như một chất 7 phụ gia tạo mùi và hương thơm trong nước hoa, xà phòng, thực phẩm, kẹo cao su và đồ uống.6: Cấu trúc Limonen (trong tinh dầu vỏ Cam, Quýt, Bưởi) Bảng 1.1: Thành phần hoá học của tinh dầu vỏ bưởi [4]. STT Thành phần Tỉ lệ thành phần hoá học trong tinh dầu vỏ bưởi (%) 1 α-Pinen 0,72 2 Sabinen 0,18 3 β-Myrcen 1,30 4 α-Phellandren 0,89 5 d-Limonen 96,73 6 β-Caryophyllen 0,18 1.3 Ảnh hưởng của những nhân tố khác nhau đến thành phần và tính chất của tinh dầu bưởi Tinh dầu chứa trong thực vật có thành phần không cố định mà luôn thay đổi theo hướng phát triển của cây cũng như ảnh hưởng của những yếu tố khác: Nguyên liệu và bộ phận nguyên liệu dùng để tách tinh dầu Mỗi loại cây, mỗi bộ phận trong cây đều có thành phần chứa tinh dầu nhất định trong những điều kiện xác định, các giống khác nhau thì thành phần tinh dầu cũng khác nhau. Trong cùng một cây, lượng tinh dầu ở các bộ phận là khác nhau, hàm lượng và thành phần tinh dầu cũng khác nhau [1]. 8 Phương pháp tách Tùy thuộc vào phương pháp tách mà hàm lượng và thành phần tinh dầu cũng khác nhau.
Tinh dầu nhận được bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước ít bị lẫn tạp chất hơn so với tinh dầu tách bằng phương pháp bay hơi dung môi vì các thành phần tạp chất dễ bị hòa tan vào nước [1]. Hướng phát triển của cây - Trong thời gian cây sinh trưởng, thành phần tinh dầu chịu hàng loạt các biến đổi và những chuyển hóa này có thể xác định thời kỳ mà cây tích tụ được nhiều tinh dầu nhất và có chất lượng cao nhất để thu hoạch và chế biến. - Tinh dầu tạo thành trong cây không phải có một lượng cố định mà biến đổi liên tục theo hướng phát triển của cây. Trong các bộ phận khác nhau của cây, tinh dầu tạo thành và tích lũy không giống nhau mà luôn luôn chuyển hóa lẫn nhau [1].5 Các phương pháp tách tinh dầu từ vỏ bưởi 1.1 Phương pháp chiết (trích ly) Nguyên liệu dùng cho quá trình chiết cần phải ráo nước.
Sau khi cho dung môi và nguyên liệu vào thiết bị chiết, sau một thời gian (12 - 48 h), đem lọc, ta được mitxen. Mitxen là hỗn hợp gồm tinh dầu và dung môi. Đem lắng và lọc mitxen để tách các tạp chất. Trong trường hợp mitxen có nước, cần phải tách nước.
Sau đó, dùng nhiệt để chưng cất thu hồi lại dung môi. Dung môi từ thành phần bã sau quá trình chiết và dung môi thu hồi sau quá trình chưng cất được đem đi tinh chế để tái sử dụng. Mitxen đã tách dung môi xong gọi là cancret. Cancret là một hỗn hợp gồm tinh dầu, sáp, nhựa thơm và một số tạp chất khác (axit hữu cơ) ở dạng sệt.
Để tách sáp và tạp chất, người ta hoà tan cancret bằng rượu etylic sau đó đem làm lạnh ở - 15C, sáp và tạp chất sẽ đông đặc lại, sau đó, ta lọc để tách tinh dầu. Lúc này, hỗn hợp chỉ còn lại rượu và tinh dầu, dùng phương pháp chưng cất để tách rượu, ta thu được tinh dầu nguyên chất, rượu được đem tinh chế để dùng lại. Sáp là chất định hương có giá trị trong tinh dầu, nhưng khi có sáp trong tinh dầu, tinh dầu thường bị đục, do đó, phải tiến hành tách sáp trong tinh dầu [1]. Ưu điểm: - Có khả năng thu hồi, tái sử dụng dung môi.
9 - Có khả năng hoà tan tinh dầu lớn. Nhược điểm: - Dung môi phải tinh khiết, độ nhớt thấp, trơ với tinh dầu. - Thiết bị chiết thường đắt tiền và phức tạp.7: Quy trình sản xuất tinh dầu từ phương pháp chiết (trích ly) 1.2 Phương pháp ép cơ học Phương pháp này chủ yếu dùng để tách tinh dầu trong các loại vỏ quả như cam, quýt, chanh, bưởi. Đối với các loại quả thuộc chi citrus, tinh dầu nằm trong những túi tế bào ở bề mặt ngoài vỏ.
Khi dùng lực cơ học tác dụng vào vỏ quả, tinh dầu sẽ thoát ra. Người ta thường dùng các cách sau: 10 - Vắt, bóp: Quả được cắt ra thành 2-3 phần, tách thịt quả để riêng rồi dùng tay vắt bóp cho tinh dầu thoát ra ngoài. Tinh dầu thoát ra được thấm vào bông, khi bông đã bão hoà tinh dầu, vắt lại cho vào cốc, đem lọc, lắng, sấy, thu được tinh dầu thành phẩm. Vỏ đã vắt xong đem chưng cất để thu hết tinh dầu.