MỞ ĐẦU Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, khuynh hƣớng sử dụng các sản phẩm có nguồn gốc tự nhiên ngày càng đƣợc con ngƣời hƣớng đến. Từ xa xƣa, tinh dầu đã đƣợc xem là “báu vật của thiên nhiên” bởi các lợi ích mà tinh dầu mang lại cho con ngƣời. Chẳng hạn nhƣ, tinh dầu bạc hà có tác dụng kích thích các đầu dây thần kinh, gây cảm giác lạnh và giảm đau tại chỗ; tinh dầu hƣơng nhu dùng làm thuốc sát trùng, thuốc giảm đau, chất dùng trong việc trám răng tạm thời; tinh dầu thuộc họ cam quýt dùng làm thuốc kích thích tiêu hóa, trị cảm; tinh dầu tỏi giúp phòng ngừa và điều trị một số bệnh về đƣờng hô hấp do virus; tinh dầu hoa hồng đƣợc sử dụng trong các spa để làm đẹp và còn rất nhiều loại tinh dầu khác có giá trị. Chúng ngày càng đƣợc sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực dƣợc phẩm, thực phẩm, mỹ phẩm.
Việt Nam với điều kiện thiên nhiên nhiệt đới rất thuận lợi cho việc phát triển các loài cây có chứa các túi tinh dầu có giá trị. Trong đó, các loại quả thuộc chi Citrus có tiền năng lớn song chƣa đƣợc khai thác, tận dụng; hầu nhƣ chỉ sử dụng múi, chƣa tận thu đƣợc lƣợng tinh dầu rất dồi dào của phần vỏ quả. Chẳng hạn nhƣ cây tắc là một loài cây rất có tiềm năng, nhƣng vẫn chƣa đƣợc khai thác và tận dụng đúng mức, hầu nhƣ chỉ đƣợc dùng để làm cây cảnh, trang trí trong ngày Tết hay sử dụng trong các bữa ăn gia đình nhƣ một loại gia vị. Xét về mặt y học, tinh dầu tắc có mùi thơm dễ chịu, thoải mái, đƣợc xem là một vị thuốc trong đông y, có tác dụng trị cảm, giảm stress và thanh nhiệt.
Nhóm tinh dầu thuộc họ Citrus đã đƣợc nghiên cứu rất rộng rãi trên Thế Giới. Tuy nhiên ở Việt Nam các công trình nghiên cứu về loại tinh dầu thuộc họ Citrus nói chung và tinh dầu tắc nói riêng vẫn còn rất hạn chế mặc dù loại quả này đƣợc trồng ở rất nhiều nơi trên đất nƣớc ta. Do đó, chúng tôi tiến hành nghiên cứu “Khảo sát các yếu tổ ảnh hƣởng đến quá trình trích ly tinh dầu tắc và ứng dụng tinh dầu tắc trong sản xuất kẹo cứng”, để làm đề tài khóa luận tốt nghiệp. Mục tiêu của nghiên cứu này là tiến hành quy hoạch hóa thực nghiệm để khảo sát ảnh hƣởng đồng thời của 3 yếu tố: tỷ lệ giữa dung môi chiết và nguyên liệu, thời gian ngâm chiết nguyên liệu trong dung dịch NaCl, thời gian chƣng cất tinh dầu.
Từ đó đánh giá đƣợc mức độ ảnh hƣởng của các nhân tố khảo sát và tìm điều kiện tối ƣu cho quá trình tách chiết tinh dầu tắc bằng 1 phƣơng pháp chƣng cất hơi nƣớc. Sau đó ứng dụng tinh dầu tắc vào trong lĩnh vực thực phẩm cụ thể là sản xuất kẹo cứng. Chúng tôi mong rằng đề tài này sẽ đóng góp cho sự phát triển cho nền công nghiệp khai thác tinh dầu tự nhiên của Việt Nam. 2 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.
Tổng quan về cây tắc Tắc hay còn gọi là quất, hạnh, một số tên nƣớc ngoài khác nhƣ: calamondin, kumquat…, có nguồn gốc từ châu á nhiệt đới. Tắc đƣợc trồng lần đầu tiên ở Trung Quốc sau đó đƣợc đƣa vào Đài Loan từ Nhật Bản vào thế kỷ 19 (Hsueh, 2001). Tắc đƣợc trồng từ lâu ở nƣớc ta, nhất là ở Cái Mơn (Cần Thơ). Đây là một loài cây dễ trồng.
Trái tắc ngoài việc làm cảnh trong những ngày Tết cổ truyền, còn đƣợc dùng thay chanh trong một số món ăn, thức uống và gia vị. Lá có hƣơng vị đặc trƣng. Hoa trắng, đẹp và có mùi thơm. Quả tắc có hình bầu dục hay hình tròn, vỏ màu cam, bề mặt sáng mịn.
Tắc thuộc họ Cam quýt (Rutaceae), trƣớc đây đƣợc tách riêng ra thành chi Fortunella. Tuy nhiên, gần đây tắc đã đƣợc đề xuất dƣới tên Citrus japonica. Hiện tại đƣợc sử dụng dƣới tên khoa học là Fortunella japonica (Zhang & Mabberley, 2008). Đặc điểm hình thái Cây tắc là loại cây nhỏ, cao khoảng 1 – 1,5m, thân dẻo màu xanh xám, phân nhiều cành nhánh, lá đơn hình bầu dục màu xanh thẫm, cuốn có cánh rất nhỏ, có đốt ở đầu.
Hoa thƣờng đơn độc, nở xòe 5 cánh màu trắng tƣơi, rất thơm, chùm nhụy rất ngắn. Hoa đậu thành quả hình cầu, lúc còn non màu xanh bóng, khi già chín đổi thành màu vàng cam, rất đẹp. Bên trong ruột có 3 nhiều múi màu vàng nhạt, chứa nhiều nƣớc (Vũ Ngọc Lộ, 1996). Quả tròn màu cam vàng, đƣờng kính khoảng 2cm.
Thịt quả có vị chua, có thể ăn luôn cả vỏ (Hsueh, 2001). Tác dụng của quả tắc Theo Đông y, trái tắc có công dụng thanh nhiệt, tiêu thực, trừ đờm nên rất tốt cho hệ tiêu hóa và hệ hô hấp (Đỗ Tất lợi, 2006). Quả tắc đã đƣợc sử dụng trong y học dân gianvà một số thử nghiệm đã đƣợc thực hiện để nghiên cứu nhằm tìm ra các hợp chất có hoạt tính sinh học đƣợc phân lập từ vỏ tắc (Kumamoto, Matsubara, Iizuka, Okamoto, & Yokoi, 1985). Một số lợi ích quan trọng nhất của quả tắc bao gồm khả năng cải thiện hệ thống miễn dịch, điều hòa hệ tiêu hóa, điều trị bệnh viêm đƣờng hô hấp…( Chiu NC và cs, 1998).
Tổng quan về tinh dầu họ citrus 1. Sơ lược về tinh dầu Tinh dầu là những hỗn hợp khác nhau của những chất bay hơi có nguồn gốc từ thực vật (rất ít khi có nguồn gốc từ động vật). Tinh dầu thƣờng có mùi thơm và thành phần hóa học, cấu tạo, tính chất, điểm cháy, điểm sôi, độ tan trong nƣớc hay trong các dung môi rất khác nhau, phần lớn không tan hay rất ít tan trong nƣớc (Lê Ngọc Thạch, 2003). Tổng quan về tinh dầu họ Citrus Hầu hết các loại giống Citrus đều có chứa túi tinh dầu ở các bộ phận nhƣ vỏ, lá và hoa.
Hàm lƣợng tinh dầu trong vỏ của các loại Citrus thƣờng rất cao (trong vỏ cam khoảng 6,5-9,0% so với trọng lƣợng vỏ tƣơi), cao hơn nhiều so với tinh dầu thu đƣợc ở lá (chỉ 0,2-0,3%). Thành phần chủ yếu của tinh dầu Citrus là các hợp chất nhóm terpen (85-95%) trong đó limonen chiếm khoảng 90% tổng thành phần có mặt trong tinh dầu, là một monoterpen, khối lƣợng phân tử là 136 (Virot et al. Giá trị của tinh dầu đƣợc đánh giá theo thành phần chính. Tinh dầu Citrus có nhiều tính năng chức năng nhƣ mùi thơm hấp dẫn, là chất chống côn trùng và động vật, và hoạt động chống oxy hoá.
Một nghiên cứu trƣớc đây đã báo cáo hoạt động chống vi khuẩn của dầu Citrus (Subba, 1967). Không những thế, tinh dầu họ Citrus còn đƣợc 4 công nhận là an toàn và đã đƣợc tìm thấy là ức chế cả ở dạng dầu và hơi đối với một số vi khuẩn Gram dƣơng và Gram âm (Fisher và cs, 2008). Hơn nữa, có một số lƣợng lớn các nghiên cứu về tinh dầu citrus về tính chất kháng khuẩn của chúng để phát triển một nguồn nguyên liệu kháng khuẩn cho ngành công nghiệp thực phẩm (Mkaddem và cs, 2009). Thành phần hóa học của tinh dầu họ citrus Tinh dầu citrus chứa nhiều thành phần hóa học khác nhau.
Do sự phát triển của kỹ thuật, số lƣợng các thành phần hóa học đƣợc biết đến ngày càng tăng và thành phần hóa học của tinh dầu citrus từ các nguồn khác nhau đƣợc xác định (Wang YW, 2012). Kirbaslar và cộng sự, (2006); Mondello và cộng sự, (2002); Steuer và cộng sự, (2001), Shaw, (1979); Ruberto và Rapisarda (2002) phát hiện và mô tả đầy đủ 78 thành phần có trong tinh dầu họ citrus. Nói chung, thành phần chính của tinh dầu (94-96%) bao gồm các thành phần dễ bay hơi. Phần không bay hơi, đại diện cho một vài phần trăm của tinh dầu bao gồm sterol, carotenoid, axit béo, sáp và flavonoid (Mondello và cộng sự, 2002).
Các chất dễ bay hơi là monoterpenes, sesquiterpenes, và dẫn xuất oxy hóa của chúng (rƣợu, aldehyde, este axit cacboxylic, xeton). Thành phần hóa học của tinh dầu vỏ tắc (Wang YW, 2012) STT RIa Thành phần hóa học Phƣơng pháp (%)c xác định 1 936 α-Pinene MS, RI 0,34 2 955 Camphene MS, RI 1,43 3 993 Myrcene MS, RI 7,11 4 1021 p-Cymene MS, RI 0,01 5 1035 Limonene MS, RI 74,79 6 1064 -Terpinene MS, RI 0,09 7 1072 2,7-Dimethyl-1,6-octadione MS 0,02 8 1091 3,4-Dimethyl styrene MS 0,32 9 1097 Linalool MS, RI 0,30 10 1138 Carveol MS, RI 0,13 11 1146 p-Mentha-2,8-dien-1-o MS, RI 1,00 5 12 1164 p-Mentha-1,5-dien-8-ol MS, RI 1,65 13 1209 Octyl acetate MS, RI 0,62 14 1245 Carvone MS, RI 1,58 15 1365 Piperitenone MS 0,22 16 1371 Perillaldehyde MS 0,18 17 1376 α-Copaene MS, RI 0,18 18 1381 cis-Myrtanyl acetate MS, RI 0,15 19 1383 trans-Myrtanyl acetate MS, RI 0,62 20 1392 β-Elemene MS, RI 0,29 21 1459 Perillyl acetate MS 0,22 22 1498 Bicyclogermacrene MS, RI 0,08 23 1506 α-Selinene MS, RI 0,70 24 1578 Spathulenol MS, RI 0,22 25 1861 Isopropyl cinnamate MS 0,11 Tổng 92,36 RI: các chỉ số lƣu giữ đƣợc xác định trên cột mao quản TR-5 sử dụng chuỗi n-alkan tƣơng đồng. b: Các phƣơng pháp xác định: MS, bằng cách so sánh phổ khối lƣợng với các thƣ viện máy tính; RI, bằng cách so sánh RI với các kết quả từ tài liệu. c (%): tỷ lệ tƣơng đối thu đƣợc từ khu vực đỉnh.
Một số phƣơng pháp trích ly tinh dầu 1. Phương pháp chưng cất hơi nước Phƣơng pháp này dựa trên sự thẩm thấu, hòa tan, khuếch tán và lôi cuốn theo hơi nƣớc của những hợp chất hữu cơ trong tinh dầu chứa trong các mô khi tiếp xúc với hơi nƣớc ở nhiệt độ cao. Sự khuếch tán sẽ dễ dàng khi tế bào chứa tinh dầu trƣơng phồng do nguyên liệu tiếp xúc với hơi nƣớc bão hòa trong một thời gian nhất định (Thavanapong, N. Các dạng của phương pháp chưng cất hơi nước a.
Chưng cất bằng nước Trong trƣờng hợp này nƣớc phủ kín nguyên liệu, nhƣng phải chừa một khoảng không gian tƣơng đối lớn phía trên lớp nƣớc để tránh khi nƣớc sôi mạnh làm văng chất nạp qua hệ thống hoàn lƣu. Sự chƣng cất này thƣờng không thích hợp với những tinh dầu dễ bị thủy giải. Những nguyên liệu xốp và rời rạc rất thích hợp cho phƣơng pháp này. Những cấu phần có nhiệt độ sôi cao, dễ tan trong nƣớc sẽ khó hóa hơi trong khối lƣợng lớn nƣớc phủ đầy khiến cho tinh dầu sản phẩm sẽ thiếu nhữnghợp chất này.
Chưng cất bằng nước và hơi nước Có thể coi phƣơng pháp này là một trƣờng hợp điển hình của phƣơng pháp chƣng cất bằng hơi nƣớc với hơi nƣớc ở áp suất thƣờng. Nhƣ vậy, chất ngƣng tụ sẽ chứa ít sản phẩm phân hủy hơn là trƣờng hợp chƣng cất bằng hơi nƣớc trực tiếp, nhất là ở áp suất cao hay hơi nƣớc quá nhiệt.