MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết Việt Nam nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa nóng ẩm, mưa nhiều, cây cối tươi tốt quanh năm, thảm thực vật rất phong phú và đa dạng. Trong số hơn 550 loại cây có chứa tinh dầu ở nước ta, tía tô là một trong những loại cây đang được nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu. Lá tía tô chứa 0,3-1,3% lượng tinh dầu theo chất khô [21].
Tinh dầu lá tía tô từ lâu đã được sử dụng vào rất nhiều mục đích khác nhau. Trên 30 hợp chất trong tinh dầu lá tía tô đã được xác định, trong đó thành phần bay hơi có 4 loại chính là monoterpene, sesquiterpene, phenylpropanoid và furylketone. Loại tinh dầu này chứa thành phần chủ yếu là perilla aldehyde, limonene, α-pinene, β- caryophyllene, linalool và perilla alcohol,…Chúng được sử dụng trong y học, sản xuất nước hoa, các loại mỹ phẩm, phụ gia thực phẩm. Các hợp chất perilla aldehyde, phenylpropanoid và β-caryophyllene trong tinh dầu có tác dụng ức chế các loại vi khuẩn gây ngộ độc thực phẩm như: Sallmonella, tụ cầu khuẩn, trực khuẩn lị, trực khuẩn đại tràng [1].
Tinh dầu lá tía tô còn có tác dụng khử mùi tanh hải sản rất hiệu quả, giải độc cua cá [23]. Ở Nhật Bản và Hàn Quốc, tinh dầu lá tía tô được sử dụng để chế biến các món sashimi, mận muối, món hầm, súp. Tại Mỹ, tinh dầu tía tô nằm trong danh mục các phụ gia thực phẩm được phép sử dụng. Ngoài sử dụng làm chất phụ gia, tinh dầu tía tô còn được sử dụng để bảo quản thịt, cá và các loại thực phẩm khác.
Trong thành phần tinh dầu lá tía tô có chứa một dẫn xuất của perilla aldehyde có tên là perillartine. Chất này có vị ngọt gấp 2.000 lần đường mía và có calo rất thấp. Nó được sử dụng làm chất tạo ngọt thay thế tại Nhật Bản và Mỹ. Đặc biệt, đây còn là phụ gia quan trọng trong ngành sản xuất thuốc lá để giảm mùi hăng cay, làm cho sản phẩm có hương vị hài hòa hơn [3][20][21].
Perilal alcohol và limonene có tác dụng ức chế sự tăng trưởng của các khối u vú, khối u gan, ung thư phổi ở chuột. Với tác dụng kháng khuẩn và tạo hương, tinh dầu tía tô được sử dụng nhiều trong sản xuất nước hoa, kem trị mụn, xà bông, sữa dưỡng thể; xông hơi, massage làm giảm căng thẳng, mệt mỏi, giúp cơ thể luôn tươi trẻ [25]. Để trích ly tinh dầu từ tía tô, có một số phương pháp như trích ly tĩnh: ngâm nguyên liệu trong dung môi cho tới khi đạt nồng độ chất hòa tan bão hòa; trong suốt quá trình trích ly, nguyên liệu và dung môi không được đảo trộn; trích ly động (có khuấy 1 trộn): dung môi và nguyên liệu không thay đổi trong cùng một thiết bị trong suốt thời gian trích ly, nguyên liệu và dung môi được đảo trộn nhờ cánh khuấy làm tăng sự tiếp xúc giữa hai pha, do đó hiệu suất trích ly cao hơn, thời gian trích ly giảm. Trong công nghiệp khai thác tinh dầu, còn sử dụng một số phương pháp trích ly khác như: trích ly hồi lưu, trích ly bằng thiết bị sohxlet [13].
Ngoài ra, phương pháp ly trích sử dụng carbon dioxide (CO2) lỏng siêu tới hạn – là phương pháp ly trích mới được chú ý gần đây, được xem là phương pháp tiên tiến, thân thiện với môi trường đồng thời tạo được sản phẩm có giá trị cao trong dược phẩm. Để góp phần nâng cao hiệu quả khai thác tinh dầu từ lá tía tô, chúng tôi tiến hành nghiên cứu “Xây dựng quy trình chiết tách tinh dầu từ lá tía tô (Perilla frutescens L.) bằng phương pháp ly trích sử dụng CO2 siêu tới hạn” nhằm nhằm trích ly nhiều hơn các hợp chất so với các phương pháp khác, tạo ra dịch chiết có thể sử dụng trực tiếp hoặc tạo tiền đề cho các nghiên cứu ứng dụng hợp chất kháng oxy hóa từ tía tô vào dược phẩm, không những góp phần làm đa dạng hóa các sản phẩm từ tía tô mà còn nâng cao giá trị của chúng đối với sức khỏe con người. Mục tiêu Xây dựng quy trình kỹ thuật chiết tách tinh dầu từ cây tía tô bằng phương pháp ly trích sử dụng CO2 siêu tới hạn; Đánh giá được hiệu quả kinh tế-kỹ thuật của quy trình ở quy mô sản xuất thử nghiệm. Đối tượng nghiên cứu Tinh dầu chiết suất từ lá tía tô 4.
Giới hạn nhiệm vụ Đề tài tiến hành chiết tách tinh dầu từ lá tía tô bằng phương pháp ly trích sử dụng CO2 siêu tới hạn với thiết bị quy mô pilot 10kg/mẻ. Giới thiệu về cây tía tô 1.1 Giới thiệu chung Tía tô có tên khoa học là Perilla frutescens (L.) Britton, giới Plantae, lớp Magnoliopsida, bộ hoa môi (Lamiales), họ bạc hà (Lamiaceae), chi Perilla [7]. Do đặc điểm hình thái rất đa dạng nên việc phân loại các giống tía tô vẫn còn được bàn luận mà chưa đi đến thống nhất. Theo màu sắc lá, tía tô có 2 giống: lá xanh và lá tím.
Dựa trên mục đích sử dụng, tía tô được chia thành hai giống chính: Perilla frutescens var.Crispa: Thường trồng làm thuốc, cất tinh dầu hoặc làm rau gia vị. Trong thành phần tinh dầu của giống này có chứa hàm lượng lớn perilla andehyde (PA) – chất tạo hương thơm của cây. Giống này được trồng rộng rãi ở Nhật Bản, Trung Quốc, Việt Nam hay Mỹ. Mỗi quốc gia, vùng miền lại có cách gọi khác nhau, trong tiếng Nhật giống này được gọi là “Shiso”, ở Mỹ gọi là “beefsteak plant”.
Perilla frutescens var.Frutescens: hạt lớn có hàm lượng dầu cao, thường được trồng để sản xuất dầu hạt. Tinh dầu của giống này thường không chứa PA. Lá có mùi hương gần giống lá vừng, thường được trồng và sử dụng phổ biến ở Hàn Quốc. Ở Nhật, giống tía tô này được gọi là "egoma” [1].
Perilla frutescens Hình 1. Perilla frutescens var.Frutescens Ở Việt Nam cây tía tô còn được gọi là cây tử tô, tử tô tử hay tô ngạnh, hom tô (tiếng Thái), phằn cưa (tiếng Tày). Theo nghiên cứu người ta chia tía tô thành hai giống dựa trên đặc điểm hình thái. Một giống tía tô có mép lá phẳng, mặt trên màu xanh, mặt 3 dưới màu tím đỏ, thân có sọc đỏ, hoa đỏ và có mùi thơm nhẹ.
Giống thứ hai có mép lá quăn, màu tím đậm hơn ở cả hai mặt lá và có mùi thơm mạnh hơn. Tuy nhiên cả hai giống đều có PA trong tinh dầu [7]. Tía tô được ghi nhận lần đầu tiên trong thư tịch cổ của Trung Quốc vào thế kỷ thứ V-VI, có nguồn gốc từ vùng núi Ấn Độ và Trung Quốc. Loài thực vật này phân bố dọc theo dãy Hymalaya của Ấn Độ, Bhutan, Pakistan và Nepal, phía bắc Đông Nam Á như Campuchia, Lào, Thái Lan, Việt Nam, Trung Quốc, Hàn Quốc, Nhật Bản và Đài Loan.
Từ thời cổ đại tía tô được sử dụng như một loại rau ở Trung Quốc, làm gia vị hay bày trên đĩa các món ăn của người Nhật Bản, còn người Hàn quốc lại ưa dùng tía tô trong các món thịt quay, hạt làm gia vị cho các món súp. Theo nhiều nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng tía tô là loài cây có triển vọng vừa dùng làm thuốc, làm gia vị, làm cây trang trí, nó làm tăng tính đa dạng và phong phú nguồn tài nguyên của loài. Đặc tính thực vật và sinh thái Đặc điểm thực vật Thân và lá: Tía tô là một loại cỏ mọc hàng năm, cao từ 0. Thân vuông, mọc đứng, phân nhánh có màu tím nâu hoặc tím sẫm.
Lá mọc đối hình trứng, đầu nhọn có răng cưa ở mép lá, mặt trên xanh lục, mặt dưới có màu tía, nâu hay xanh lục. Các lá mọc đối nhau, cuống lá dài. Khi vò ra có mùi thơm đặc biệt. - Hoa: Cụm hoa mọc ở kẽ lá hoặc ở đầu cành dài 6 – 20 cm, hoa nhỏ màu trắng hay tím, đài hình chuông.
- Quả và hạt: Mùa có quả là từ tháng 7- 10 và quả chín có màu hơi xám chứa từ 1- 4 hạt nhỏ. Hạt có hình trứng hoặc tựa hình trứng, có đường kính từ 0,6- 2 mm, có màu hơi xám đến màu nâu hơi đen. Vỏ hạt có các đường gân hình mạng lưới [10]. Phân bố và sinh thái Chi Perilla L.
có một loài ở châu Á. Nguồn gốc có thể từ vùng núi của Ấn Độ và Trung Quốc, sau đó được nhân trồng khắp nơi ở châu lục. Cây cũng được trồng ở vùng có khí hậu ôn hòa của Châu Âu. Ở Mỹ và Ukrain còn thấy cây mọc hoang dại.
Tía tô là cây ưa sáng và ưa ẩm, thích nghi với những vùng khí hậu ôn hòa, nhiệt độ trung bình năm từ 18-230C. Ở những vùng có khí hậu nhiệt đới điển hình như các tỉnh phía nam, cây chỉ trồng được vào mùa mưa. Tía tô ra hoa kết quả nhiều. Sau khi quả già, cây tàn lụi, hạt giống phát tán ra xung quanh, đến mùa mưa ẩm năm sau mới 4 nảy mầm.
Ở Việt Nam, người ta trồng tía tô ở khắp nơi và gần như quanh năm. Mỗi hecta cần 20-30 Kg hạt giống và thời kỳ gieo hạt tốt nhất vào tháng 1-2 dương lịch. Thông thường mỗi cây chỉ hái 2-3 lần lá. Tùy thuộc vào mục đích sử dụng mà có cách gieo trồng, thu hoạch khác nhau [8].
Tuy nhiên, do nhu cầu sử dụng rau gia vị nhiều nên ở vùng ngoại thành Hà Nội người ta có thể trồng tía tô quanh năm. Ở Hàn Quốc, Nhật Bản và Trung Quốc, tía tô được trồng đến hàng chục ngàn hecta để thu hoạch hoặc cất tinh dầu [10]. Thành phần hóa học của lá tía tô Bảng 1. Thành phần dinh dưỡng của lá tía tô được thể hiện trong bảng dưới đây (trong 100g nguyên liệu tía tô Nhật Bản) Nước 87,50 g Protein 3,80 g Lipid 0,10 g Fibre Cellulose 1,50 g Carbohydrate Carbohydrate khác 5,50 g Canxi 220,00 mg Phốt pho 65,00 mg Khoáng chất Sắt 1,60 mg Natri 1,0 mg Tro 1,60 g Carotene 8700 µg B1 0,12 mg Vitamin B2 0,32 mg 1,00 mg Niacin 55,0 mg C Nguồn: He-ci Yu et al, 2010 [21] 5 1.
Giới thiệu về tinh dầu tía tô 1. Tính chất vật lý Tinh dầu lá tía tô là chất lỏng dễ bay hơi, trong suốt, có màu từ vàng nhạt tới vàng sáng, vị cay, hương tía tô đặc trưng, và có tác dụng sát trùng mạnh. Ở nhiệt độ thường thì ở thể lỏng, có khối lượng riêng nhỏ hơn 1. Tinh dầu tía tô không tan trong nước hoặc ít tan.
Nhưng lại hòa tan tốt trong dung môi hữu cơ. Một số chỉ tiêu hóa lý của tinh dầu lá tía tô được thể hiện ở bảng dưới đây: Bảng 1.