Đồ án hcmute nghiên cứu quy trình công nghệ trích ly tinh dầu từ lá húng quế có hoạt tính chống oxy hóa

Nghiên cứu quy trình công nghệ trích ly tinh dầu từ lá húng quế, khám phá hoạt tính chống oxy hóa và ứng dụng trong ngành thực phẩm.

• Tác giả: Ngô Thị Quỳnh Anh
• Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Tấn Dũng
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM
• Chuyên ngành: Công nghệ Thực phẩm
• Đề tài: Nghiên cứu quy trình công nghệ trích ly tinh dầu từ lá húng quế có hoạt tính chống oxy hoá
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• MỤC LỤC
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Rau húng quế
• 1.1.1. Tên gọi
• 1.1.2. Đặc điểm thực vật
• 1.1.3. Nguồn gốc và phân bố
• 1.1.4. Sinh trưởng và phát triển
• 1.1.5. Thu hái và chế biến
• 1.1.6. Giá trị của húng quế
• 1.1.7. Công dụng của cây húng quế
• 1.1.8. Ứng dụng trong ngành thực phẩm
• 1.1.9. Ứng dụng trong y học
• 1.1.10. Ứng dụng trong sản xuất tinh dầu và các hợp chất hương
• 1.2. Tinh dầu húng quế
• 1.2.1. Thành phần hoá học tinh dầu húng quế
• 1.2.2. Công dụng của tinh dầu húng quế
• 1.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến hàm lượng và chất lượng tinh dầu
• 1.2.3.1. Giống và di truyền
• 1.2.3.2. Điều kiện trồng trọt
• 1.2.3.3. Thời điểm thu hái
• 1.3. Xử lý sơ bộ nguyên liệu. Các phương pháp sản xuất tinh dầu
• 1.3.1. Phương pháp cơ học
• 1.3.2. Phương pháp tẩm trích
• 1.3.2.1. Tẩm trích bằng dung môi không bay hơi
• 1.3.2.2. Tẩm trích bằng dung môi dễ bay hơi
• 1.3.3. Phương pháp hấp thụ
• 1.3.4. Phương pháp ướp
• 1.3.5. Phương pháp hấp thụ động học
• 1.3.6. Phương pháp chưng cất hơi nước
• 1.3.7. Các phương pháp mới trong trích ly tinh dầu
• 1.3.7.1. Trích ly siêu tới hạn
• 1.3.7.2. Trích ly có sử dụng vi sóng
• 1.3.7.3. Trích ly có sử dụng sóng siêu âm
• 1.3.8. Cơ sở lý thuyết của phương pháp chưng cất hơi nước
• 1.3.8.1. Lý thuyết chưng cất
• 1.3.8.2. Các yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến quá trình chưng cất tinh dầu
• 1.3.8.3. Sự thủy giải
• 1.3.8.4. Chưng cất bằng nước
• 1.3.9. Phương pháp quy hoạch thực nghiệm
• 1.3.9.1. Thực nghiệm yếu tố toàn phần. Phương án cấu trúc có tâm
• 1.3.9.2. Phương án trực giao cấp hai
• 1.3.9.3. Thiết lập bài toán quy hoạch thực nghiệm
• 1.3.10. Cơ sở lý thuyết của phương pháp sắc ký khí
• 1.3.10.1. Các bộ phận của máy sắc ký
• 1.3.10.2. Bộ phận đưa mẫu vào máy
• 1.3.10.3. Cột sắc ký khí
• 1.3.10.4. Bộ phận phát tín hiệu (detector)
• 1.3.10.5. Các yếu tố ảnh hưởng hiệu quả tách chất
• 1.3.10.5.1. Áp suất hơi của hợp chất
• 1.3.11. Loại cột sắc ký khí
• 1.3.12. Sắc ký khí ghép khối phổ (GC – MS)
• 1.3.13. Phương pháp DPPH
• 1.4. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 1.4.1. Đối tượng nghiên cứu – Dụng cụ – Thiết bị – Hoá chất
• 1.4.1.1. Đối tượng nghiên cứu
• 1.4.2. Phương pháp nghiên cứu
• 1.4.2.1. Sơ đồ quy trình công nghệ
• 1.4.2.2. Phương pháp nghiên cứu công nghệ
• 1.4.2.3. Phương pháp phân tích, đánh giá
• 1.4.2.4. Phương pháp xác định độ ẩm nguyên liệu
• 1.4.2.5. Phương pháp xác định chỉ số axit của tinh dầu
• 1.4.2.6. Phương pháp xác định chỉ số savon hoá S của tinh dầu
• 1.4.2.7. Phương pháp xác định chỉ số ester của tinh dầu
• 1.4.2.8. Quy hoạch thực nghiệm
• 1.4.2.9. Thử hoạt tính ức chế gốc DPPH của tinh dầu húng quế
• 1.4.2.9.1. Chuẩn bị mẫu
• 1.4.2.9.2. Thử hoạt tính khử gốc tự do DPPH
• 1.4.2.10. Xử lý kết quả
• 1.4.2.11. Phân tích thành phần hoá học của tinh dầu lá húng quế
• 1.5. KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN
• 1.5.1. Độ ẩm nguyên liệu
• 1.5.2. Tối ưu hoá quá trình trích ly tinh dầu lá húng quế
• 1.5.2.1. Xây dựng mối quan hệ giữa các yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến hàm mục tiêu
• 1.5.2.2. Xây dựng và giải bài toán tối ưu một mục tiêu
• 1.5.2.3. Giải bài toán tối ưu một mục tiêu cho hàm hiệu suất trích ly tinh dầu lá húng quế
• 1.5.2.4. Xác lập chế độ công nghệ và xây dựng quy trình trích ly tinh dầu bằng phương pháp chưng cất hơi nước
• 1.5.3. Tính chất của tinh dầu húng quế
• 1.5.3.1. Tính chất cảm quan
• 1.5.3.2. Tính chất hoá học
• 1.5.3.3. Kết quả phân tích GC – MS
• 1.5.3.4. Khảo sát hoạt tính chống oxy hoá của tinh dầu với HT và vitamin C
• 2. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về húng quế và tinh dầu húng quế

Húng quế, hay còn gọi là rau quế, là một loại thảo mộc có giá trị cao trong ngành thực phẩm và dược phẩm. Tinh dầu húng quế được chiết xuất từ lá của cây húng quế, chứa nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học. Nghiên cứu cho thấy tinh dầu này có khả năng chống oxy hóa, giúp bảo vệ tế bào khỏi tổn thương do gốc tự do. Các thành phần chính trong tinh dầu húng quế bao gồm estragol, linalool và các hợp chất khác, có tác dụng tích cực trong việc cải thiện sức khỏe. Việc nghiên cứu quy trình trích ly tinh dầu húng quế không chỉ có ý nghĩa khoa học mà còn có giá trị thực tiễn trong sản xuất thực phẩm và mỹ phẩm.

1.1. Đặc điểm thực vật và giá trị của húng quế

Húng quế là cây thân thảo, có mùi thơm đặc trưng, thường được trồng ở vùng nhiệt đới. Cây có thể cao từ 0,5 đến 1,2 mét, với lá mọc đối nhau và hoa mọc thành chùm. Húng quế không chỉ được sử dụng trong ẩm thực mà còn có giá trị trong y học nhờ vào các hợp chất chống oxy hóa và kháng khuẩn. Nghiên cứu cho thấy húng quế có thể giúp giảm nguy cơ mắc các bệnh mãn tính và ung thư, nhờ vào khả năng chống oxy hóa của các hợp chất trong tinh dầu.

II. Quy trình trích ly tinh dầu húng quế

Quy trình trích ly tinh dầu húng quế chủ yếu sử dụng phương pháp chưng cất hơi nước. Phương pháp này cho phép thu được tinh dầu với hiệu suất cao và giữ được các đặc tính cảm quan của sản phẩm. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng thời gian chưng cất và tỷ lệ nước/nguyên liệu là hai yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu suất trích ly. Kết quả cho thấy, với thời gian chưng cất 4 giờ và tỷ lệ nước/nguyên liệu 13,42 ml/g, hiệu suất trích ly đạt 61,57%. Điều này cho thấy quy trình trích ly tinh dầu húng quế có thể được tối ưu hóa để đạt được sản phẩm chất lượng cao.

2.1. Các phương pháp trích ly tinh dầu

Ngoài phương pháp chưng cất hơi nước, còn có nhiều phương pháp khác như tẩm trích bằng dung môi, trích ly siêu tới hạn và trích ly bằng sóng siêu âm. Mỗi phương pháp có ưu điểm và nhược điểm riêng, tuy nhiên, chưng cất hơi nước vẫn là phương pháp phổ biến nhất trong sản xuất tinh dầu. Nghiên cứu cho thấy rằng việc lựa chọn phương pháp trích ly phù hợp không chỉ ảnh hưởng đến hiệu suất mà còn đến chất lượng của tinh dầu thu được.

III. Hoạt tính chống oxy hóa của tinh dầu húng quế

Hoạt tính chống oxy hóa của tinh dầu húng quế được đánh giá thông qua phương pháp DPPH. Kết quả cho thấy tinh dầu húng quế có khả năng ức chế gốc tự do với IC50 là 91,79 µg/ml, thấp hơn so với BHT và vitamin C. Điều này cho thấy tinh dầu húng quế có tiềm năng sử dụng như một chất chống oxy hóa tự nhiên trong ngành thực phẩm. Việc sử dụng tinh dầu húng quế không chỉ an toàn mà còn mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe, mở ra hướng đi mới trong việc thay thế các chất chống oxy hóa tổng hợp.

3.1. So sánh hoạt tính chống oxy hóa

Khi so sánh với các chất chống oxy hóa khác như BHT và vitamin C, tinh dầu húng quế cho thấy hoạt tính chống oxy hóa ở mức trung bình. Tuy nhiên, với các thành phần tự nhiên, tinh dầu húng quế có thể được xem là một lựa chọn an toàn và hiệu quả cho việc bảo quản thực phẩm. Nghiên cứu này mở ra cơ hội cho việc phát triển các sản phẩm thực phẩm mới, sử dụng tinh dầu húng quế như một thành phần chính trong việc bảo quản và tăng cường giá trị dinh dưỡng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1. Rau húng quế 1. Tên gọi Húng quế hay còn gọi là rau quế, húng giổi, é quế, húng chó, húng lợn, basil, sweet basil (Anh) là một loài rau thơm đa niên thuộc họ Hoa môi. - Tên khoa học: Ocimum basilicum Linn.

- Bộ (ordo): Lamiales - Họ (familia): Lamiaceae - Chi (genus): Ocimum - Loài (species): Ocimum basilicum Hình 1. Cây húng quế 1. Đặc điểm thực vật Húng quế là một loại cây có mùi thơm, thân hình vuông, lá mọc đối nhau, cụm hoa ở ngọn cành gồm nhiều vòng hoa. Sự đa dạng về hình thái học trong loài húng quế chủ yếu do sự thay đổi lớn trong sắc tố, hình dạng, kích thước lá và lông tơ (Darrah, 1980).

Một cách tổng quát, húng quế là một loài cỏ đứng cao 0,5 ÷ 1,2 m, toàn cây có mùi thơm, phân nhánh. Thân có mấu, tiết diện vuông. Thân non màu xanh có phớt tía hoặc màu tía, rất ít lông tơ. Thân già màu xám nâu hay xám tía.

á đơn, mọc đối ch o chữ thập, màu xanh lục, bìa có răng cưa cạn. Hoa mọc thành chùm đơn, cụm hoa ở ngọn cành kiểu chùm xim bó hoặc chùm xim biến dạng hình tháp. Quả bế tư, rời nhau, mỗi quả có một hạt màu đen. Rễ mọc nông, ăn lan trên mặt đất.

Hầu hết các giống húng quế thương mại có sẵn trên thị trường thuộc về các loài O. Sự phân loài của Ocimum rất phức tạp do sự lai tạo giữa các loài và thể đa bội của các loài trong chi xảy ra phổ biến. Ngoài ra, còn do sự tồn tại của nhiều giống thực vật, tên giống cây trồng và chemotypes trong loài không có sự khác khác biệt đáng kể về hình thái (Simon và cộng sự, 1990). SVTH: NGÔ THỊ QUỲNH ANH 4 do an KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS.

NGUYỄN TẤN DŨNG 1. Nguồn gốc và phân bố Chi Ocimum gọi chung là húng quế từ lâu đã được công nhận là một loài thực vật quý giá. Nguồn gốc của húng quế cho đến nay vẫn là vấn đề đang được nghiên cứu và chưa có ý kiến thống nhất của các nhà khoa học. Tuy nhiên, nhiều nhà khoa học cho rằng húng quế có nguồn gốc từ Ấn Độ, Trung Quốc và vùng Địa Trung Hải.

Theo ghi nhận của Pushpangadan và Bradu (1995) có hơn 150 loài thảo mộc và cây bụi hằng năm hoặc lâu năm thuộc chi Ocimum. Chúng được trồng chủ yếu ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt châu Á, châu Phi, khu vực Trung và Nam Mỹ (Darrah, 1988 , nhưng sự đa dạng chủ yếu ở châu Phi (Paton, 1992). Cho đến 1999, Patron và cộng sự đề xuất rằng Ocimum ch có 65 loài. Ở nước ta, húng quế được trồng rộng rãi ở nhiều nơi trong cả nước, chủ yếu tập trung tại các t nh đồng bằng bắc bộ như Hưng Yên, Hải Dương.

Sinh trư ng và phát triển Húng quế thường được trồng bằng hai phương pháp: gieo hạt và giâm cành. Húng quế phát triển tốt ở những nơi có nhiệt độ 25 ÷ 30oC, lượng mưa 1500 ÷ 1800 mm. Húng quế là loại cây ưa ẩm, ưa sáng, thích hợp với đất thoát nước, có nhiều mùn, sinh trưởng quanh năm, tốt nhất vào mùa hè, về mùa đông cây ra hoa, kết hạt và tàn lụi. Đất thích hợp để trồng húng quế là đất phù sa, giàu dinh dưỡng, các đất khác vẫn trồng được nhưng cho năng suất và chất lượng k m hơn.

Nơi đất trồng cần có nắng tốt vì khi đó húng quế mới có mùi thơm đặc trưng. Thành phần hoá học trong húng quế chứa nhiều đạm, khoảng 6% lượng protein trong đó có chứa nhiều axit amin quan trọng (tryptophan, methionine, leucine), 0,5 ÷ 0,8% tinh dầu Đỗ Tất ợi, 2004) trong đó có linalool, cineol, metyl chavicol và nhiều chất khác, hàm lượng các hợp chất này phụ thuộc vào nhiều yếu tố giống cây, điều kiện trồng trọt,…. Thu hái và chế biến Sau gieo hạt 40 ngày hoặc 30 ngày sau khi giâm cành là có thể thu hoạch. Tiến hành cắt nguyên cây hoặc 2/3 cây (chừa gốc 5cm , sau đó tiếp tục chăm sóc, bón phân cho cây tái sinh.

Cứ 20 ngày thu hoạch 1 lần. Sau nhiều đợt thu hoạch năng suất giảm 30 ÷ 50% thì phá bỏ và trồng lại. Trên thế giới, húng quế được trồng với mục đích thu hái để cất tinh dầu dùng làm thuốc hoặc công nghiệp chất thơm. SVTH: NGÔ THỊ QUỲNH ANH 5 do an KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS.

NGUYỄN TẤN DŨNG Ở miền Bắc nước ta, trước đây người ta ch dùng lá và ngọn làm gia vị, hạt dùng để ăn cho mát và giải nhiệt. Ngoài ra, lá và ngọn có hoa được thu hái đem phơi hoặc sấy khô làm thuốc. Toàn cây được dùng để cất tinh dầu Đỗ Tất Lợi, 2004). Giá trị của húng quế Ngoài việc dùng trong mục đích ẩm thực, cây cảnh, húng quế là một nguồn tiềm năng về tinh dầu và các hợp chất hương.

Một điều đáng ngạc nhiên, lượng tinh dầu trong húng quế “ ong não” tương đối cao (> 5% trọng lượng khô). Một số hợp chất thơm có thể được tìm thấy trong chemotypes húng quế như citral, eugenol, linalool, methyl chavicol, methyl cinnamate và được bán trên thị trường tinh dầu quốc tế. Những chemotypes thường được biết đến bởi tên của nó dựa trên nguồn gốc địa lý, ví dụ như húng quế Ai Cập, Pháp, Châu Âu, hoặc Reunion (Simon và cộng sự, 1990; Marotti và cộng sự, 1996). Cây húng quế đánh giá trong nghiên cứu của Simon và Morales (1999) cho thấy sự đa dạng của của các hợp chất hương.

Sự kết hợp của linalool và methyl chavicol hoặc 1,8- cineol phản ánh hương thơm của húng thơm truyền thống. Những loại khác có mùi hương riêng biệt. Húng quế là một nguồn anthocyanins. Các loại húng quế có sắc tố màu tím đậm là một nguồn tiềm năng mới của anthocyanins.

Phippen và Simon (1998 đã sử dụng kỹ thuật sắc ký lỏng hiệu năng cao, dữ liệu quang phổ, và plasma-giải hấp khối phổ để phân tích các anthocyanins có trong húng quế màu tím. Kết quả cho thấy 14 anthocyanins khác nhau đã được xác định. Trong đó có 11 sắc tố là cyanidin chiếm hàm lượng cao. Sự đa dạng trong húng quế dựa trên ngoại hình, mùi vị, hương thơm, thuộc tính công nghiệp, tính ăn được và sắc tố tự nhiên cung cấp cơ hội cho sự phát triển ẩm thực mới, trang trí và cây công nghiệp.

Một số loài húng quế có tiềm năng thương mại cho việc sản xuất các sản phẩm công nghiệp. Húng quế “ ong não” nên được tiếp tục khai thác như là một nguồn tiềm năng của long não, trong khi húng quế “Đông Ấn Độ” và “Tree” như là một nguồn tiềm năng của eugenol. Húng quế tím chứa hàm lượng anthocyanins rất cao và là một nguồn phong phú của anthocyanins và có thể là một nguồn tiềm năng mới của các sắc tố đỏ ổn định cho ngành công nghiệp thực phẩm. Công dụng của cây húng quế Húng quế là một trong những loại thảo mộc phổ biến và được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới hiện nay.

SVTH: NGÔ THỊ QUỲNH ANH 6 do an KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. NGUYỄN TẤN DŨNG 1. Ứng dụng trong ngành thực phẩm Húng quế không ch là loại thảo mộc ẩm thực phổ biến được dùng trong nấu nướng như một loại gia vị, rau trang trí (sử dụng cả ở dạng tươi và khô để tạo hương vị thơm ngon, hấp dẫn cho các món ăn mà húng quế còn mang lại nhiều lợi ích cho sức khoẻ cũng như phục vụ cho nhiều mục đích quan trọng nên từ lâu nó được khai thác và ứng dụng rộng rãi trong đời sống. Do đặc tính kháng khuẩn, chống oxy hoá nên húng quế còn được dùng để bảo quản thực phẩm và ngăn ngừa các bệnh truyền qua thực phẩm.

Theo một nghiên cứu tại Trung tâm Năng lượng nguyên tử, Ramna, Dhaka, angladesh được công bố trong năm 2010 thì hơn 50 hợp chất được phân lập từ lá và thân cây húng quế được thử nghiệm trên một số loài vi khuẩn gây bệnh như Staphylococcus aureus, E. dysenteriae và Salmonella typhi. Sau quá trình quan sát, các nhà nghiên cứu kết luận rằng húng quế có thể chống lại các vi khuẩn gây bệnh nói trên. Do đó, nó có thể được sử dụng như một tác nhân chống vi khuẩn trong các ngành công nghiệp thực phẩm và dược phẩm.

Ứng dụng trong y học Chất chiết từ húng quế được sử dụng trong y học cổ truyền chữa nhiều loại bệnh. Điều trị sâu răng và hơi thở có mùi. Theo một nghiên cứu được công bố trong năm 2010 trên Tạp chí Sản khoa và Phụ Khoa của Đài oan thì húng quế có thể giúp giảm cholesterol, chống ung thư và tăng cường hệ thống miễn dịch. Một thành phần hóa học của húng quế được gọi là axit caffeic được thử nghiệm trong nghiên cứu này cho kết luận là có hiệu quả chống lại ung thư cổ tử cung.

Ổn định lượng đường trong máu, hỗ trợ điều trị bệnh tiểu đường loại 2. Chữa cảm cúm, ho, đau họng, đau đầu, đau dạ dày, viêm xoang, chứng sung huyết. Húng quế ran còn được sử dụng để điều trị sốt, tắc nghẽn cổ họng và đau bụng. Diệt côn trùng, kháng khuẩn, vi rút, ký sinh trùng, kìm hãm sự phát triển của nấm (Simon, 1990).

Giảm đau, ngứa do côn trùng cắn đốt. Kích thích não hoạt động, loại trừ căng thẳng, suy giảm trí nhớ, tăng nhận thức, nhạy b n và tăng khả năng tập trung. Biện pháp tránh thai tự nhiên, lợi sữa. Chữa kinh nguyệt không đều.

Tốt cho hệ tiêu hoá, chống đầy hơi, khó tiêu, buồn nôn, tiêu chảy, táo bón. SVTH: NGÔ THỊ QUỲNH ANH 7 do an KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. NGUYỄN TẤN DŨNG Giảm nguy cơ bị viêm nhiễm đường tiết niệu, giúp lợi tiểu và hỗ trợ bài tiết nước tiểu. Khả năng chống oxy hoá mạnh làm chậm quá trình lão hoá, kéo dài tuổi thọ.

Ngăn ngừa chảy máu, làm lành vết thương. Hạt trị đau mắt đỏ, mờ đục giác mạc. Tốt cho xương khớp do húng quế rất giàu -caroten giúp bảo vệ tế bào biểu mô khỏi sự tấn công của các gốc tự do, giúp phòng tránh bệnh viêm khớp. Ứng dụng trong sản xuất tinh dầu và các hợp chất hương Húng quế là nguồn thu tinh dầu và các hợp chất hương (Simon và cộng sự, 1990), là nguyên liệu cho ngành sản xuất tinh dầu phục vụ cho nhiều mục đích tiêu dùng khác.

Tinh dầu húng quế Tinh dầu là hỗn hợp nhiều chất dễ bay hơi có mùi thơm đặc trưng thường có mặt ở nồng độ thấp. Thành phần và chất lượng tinh dầu phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu dùng để sản xuất tinh dầu.