BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM  NGUYỄN THỊ HẰNG NGHIÊN CỨU TÁCH CHIẾT TINH DẦU TỪ LÁ CHANH BẰNG PHƯƠNG PHÁP CHƯNG CẤT LÔI CUỐN HƠI NƯỚC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chun Ngành: CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM GVHD: TS. MAI THỊ TUYẾT NGA Nha Trang, tháng 07 năm 2013 LỜI CẢM ƠN Em xin gửi tới Ban giám hiệu Trường Đại Học Nha Trang, Khoa Công Nghệ Thực Phẩm, Phòng đào tạo Trường Đại Học Nha Trang sự kính trọng, lòng biết ơn sâu sắc, sự tự hào được học tập và nghiên cứu tại trường 4 năm qua. Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình của quý thầy cô phụ trách phòng thí nghiệm Hóa – Vi Sinh, phòng thí nghiệm Hóa Cơ Bản. Đặc biệt em xin tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới TS. Mai Thị Tuyết Nga, người đã tận tình chỉ bảo và hướng dẫn, giúp đỡ em trong suốt quá trình nghiên cứu và thực hiện đồ án tốt nghiệp. Và em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè và người thân đã luôn động viên, giúp đỡ và tạo điều kiện tốt nhất cho em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này. Nha Trang, ngày 20 tháng 6 năm 2013 Sinh viên thực hiện Nguyễn Thị Hằng i MỤC LỤC TRANG LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC i DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT iv DANH MỤC BẢNG v DANH MỤC HÌNH ẢNH vi LỜI MỞ ĐẦU - 1 - CHƢƠNG I. TỔNG QUAN - 2 - 1.1. Giới thiệu chung về cây Chanh - 2 - 1.1.1. Đặc điểm thực vật - 2 - 1.1.2. Phân bố và đặc điểm sinh thái, sinh trưởng - 2 - 1.1.3. Công dụng của cây Chanh - 4 - 1.2. Tổng quan về tinh dầu - 4 - 1.2.1. Khái niệm về tinh dầu - 4 - 1.2.2. Phân loại các thành phần có trong tinh dầu - 5 - 1.2.1.1. Phân loại theo hàm lượng - 5 - 1.2.2.2. Phân loại theo tính chất vật lý - 6 - 1.2.2.3. Phân loại theo bản chất hóa học - 6 - 1.2.3. Tính chất vật lý và hóa học của tinh dầu - 8 - 1.2.3.1. Tính chất vật lý - 8 - 1.2.3.2. Tính chất hóa học - 8 - 1.2.4. Vai trò của tinh dầu trong cuộc sống thực vật - 8 - 1.2.5. Sinh tổng hợp tinh dầu trong cơ thể thực vật - 11 - 1.2.6. Hoạt tính sinh học và công dụng của tinh dầu - 13 - 1.3. Các phương pháp trích ly tinh dầu - 15 - 1.3.1. Phương pháp cơ học - 15 - 1.3.2. Phương pháp tẩm trích. - 16 - 1.3.3. Phương pháp hấp thụ - 16 - ii 1.3.4. Phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước - 16 - 1.3.4.1. Lý thuyết chưng cất - 16 - 1.3.4.2. Những ảnh hưởng chính trong sự chưng cất lôi cuốn hơi nước - 17 - 1.3.4.3. Ưu nhược điểm của phương pháp - 18 - 1.3.5. Các phương pháp mới trong trích ly tinh dầu - 19 - 1.3.5.1. Dung môi dioxit cacbon - 19 - 1.3.5.2. Vi sóng - 19 - 1.4. Các dạng sản phẩm trong quá trình tách chiết tinh dầu - 20 - 1.5. Tình hình nghiên cứu về tinh dầu họ Citrus…………………………… 21 - 1.5.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới - 21 - 1.5.2. Tình hình nghiên cứu trong nước - 21 - CHƢƠNG 2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - 23 - 2.1. Đối tượng nghiên cứu - 23 - 2.1.1. Nguyên liệu chính - 23 - 2.1.2. Dụng cụ - thiết bị - hóa chất - 23 - 2.2. Phương pháp nghiên cứu - 24 - 2.2.1. Chuẩn bị nguyên liệu - 24 - 2.2.2. Phương pháp nghiên cứu - 24 - 2.2.3. Quy trình tách chiết tinh dầu từ lá Chanh dự kiến - 25 - 2.2.4. Bố trí thí nghiệm - 26 - 2.2.4.1. Thí nghiệm xác định hàm lượng NaCl trong nước ngâm chiết. - 26 - 2.2.4.2. Thí nghiệm xác định tỷ lệ nước/nguyên liệu - 27 - 2.2.4.3. Thí nghiệm xác định thời gian ngâm muối - 28 - 2.2.4.4. Thí nghiệm xác định thời gian chưng cất - 30 - 2.2.5. Xác định hàm lượng ẩm trong nguyên liệu Chanh: bằng phương pháp sấy đến khối lượng không đổi - 31 - 2.2.6. Xác định các chỉ số hóa-lý và định danh các cấu tử thành phần của tinh dầu………………………………………………………………………… 31 - 2.2.6.1. Phương pháp xác định các tính chất lý-hóa cơ bản của tinh dầu 31 - iii 2.2.6.2. Định danh các cấu tử thành phần có trong tinh dầu lá Chanh bằng phương pháp phân tích sắc kí khí ghép phối phổ GC-MS - 31 - 2.2.7. Phương pháp xác định tỉ lệ khối lượng tinh dầu - 32 - 2.2.8. Phương pháp xử lý số liệu - 32 - CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN - 33 - 3.1. Kết quả xác định hàm lượng NaCl trong nước ngâm, chiết - 33 - 3.2. Kết quả xác định tỷ lệ nước/nguyên liệu (v/w) thích hợp - 35 - 3.3. Kết quả xác định thời gian ngâm thích hợp - 37 - 3.4. Kết quả xác định thời gian chưng cất thích hợp - 39 - 3.5. Quy trình hoàn thiện tách chiết tinh dầu từ lá Chanh - 41 - 3.6. Kết quả xác định hàm lượng ẩm trong nguyên liệu lá Chanh - 43 - 3.7. Kết quả xác định tỷ lệ khối lượng tinh dầu - 44 - 3.8. Kết quả đánh giá tính chất cảm quan và xác định các chỉ số hóa lý của sản phẩm - 45 - 3.8.1. Tính chất cảm quan của sản phẩm - 45 - 3.8.2. Kết quả xác định các chỉ số hóa - lý của sản phẩm - 45 - 3.9. Kết quả xác định thành phần hóa học của tinh dầu - 46 - 3.10. Tính toán sơ bộ chi phí nguyên vật liệu - 48 - KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ - 49 - 1. Kết luận - 49 - 2. Kiến nghị - 49 - TÀI LIỆU THAM KHẢO - 50 - iv DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VIẾT TẮT TIẾNG ANH TIẾNG VIỆT GC Gas chromatography Sắc kí khí GC-MS Gas chromatography-Spectroscpy Sắc kí khí ghép phối phổ Min Minute Phút v/w Volume/weight Thể tích/khối lượng w/v Weight/Volume Khối lượng/thể tích IA Acide Index Chỉ số acide IS Saponification Index Chỉ số xà phòng IE Esters Index Chỉ số este SD Standard Deviation Độ lệch chuẩn v DANH MỤC BẢNG TRANG Bảng 3.1. Kết quả xác định hàm lượng ẩm trong lá Chanh - 43 - Bảng 3.2. Tỷ lệ khối lượng tinh dầu tách chiết từ lá Chanh - 44 - Bảng 3.3. Bảng mô tả tính chất cảm quan của tinh dầu lá Chanh - 45 - Bảng 3.4. Kết quả xác định các chỉ số hóa lý của tinh dầu lá Chanh - 45 - Bảng 3.5. Kết quả phân tích GC/MS của tinh dầu lá Chanh - 46 - Bảng 3.6. Ước tính chi phí nguyên vật liệu để tách tinh dầu từ 10kg lá Chanh trong phòng thí nghiệm - 48 - vi DANH MỤC HÌNH ẢNH TRANG Hình 1.1. Cây Chanh - 2 - Hình 1.2. Cấu trúc phân tử isopren và bộ khung cơ bản của terpenoid - 5 - Hình 1.3. Công thức hóa học của một số hợp chất thường có trong tinh dầu……- 7 - Hình 2.1. Lá Chanh - 23 - Hình 2.2. Sơ đồ quy trình dự kiến tách chiết tinh dầu từ lá Chanh - 25 - Hình 2.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ muối bổ sung trong nước ngâm chiết - 26 - Hình 2.4. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định tỷ lệ nước bổ sung - 28 - Hình 2.5. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thời gian ngâm nguyên liệu - 29 - Hình 2.6. Sơ đồ bố trí thì nghiệm xác định thời gian chưng cất - 30 - Hình 3.1. Ảnh hưởng của nồng độ muối NaCl trong nước ngâm, chiết tới thể tích tinh dầu lá thu được - 33 - Hình 3.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ nước/lá Chanh đến thể tích tinh dầu thu được - 35 - Hình 3.3. Ảnh hưởng của thời gian ngâm mẫu đến thể tích tinh dầu lá thu được- 37 - Hình 3.4. Tỷ lệ khối lượng tinh dầu thu được trong các thời gian chưng cất khác nhau - 39 - Hình 3.5. Quy trình hoàn thiện tách chiết tinh dầu từ lá Chanh - 41 - - 1 - LỜI MỞ ĐẦU Tinh dầu thiên nhiên hiện nay là một sản phẩm khá thông dụng trên thị trường. Tinh dầu được ứng dụng phổ biến trong nhiều lĩnh vực như thực phẩm, dược phẩm, y học và một số lĩnh vực khác… Hiện nay có rất nhiều phương pháp tách chiết tinh dầu từ thực vật, trong đó có phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước, đây là phương pháp đơn giản, dễ thực hiện và cho hiệu suất thu hồi tinh dầu khá cao. Tinh dầu Citrus được sử dụng khá phổ biến hiện nay trên thị trường do nó có mùi thơm dễ chịu, có tác dụng trị cảm, giảm stress và thanh nhiệt…Chanh thuộc họ Citrus nhưng tính thời điểm này chưa có công trình nào nghiên cứu sâu về nó, đồng thời tận dụng nguồn nguyên liệu rẻ tiền để sản xuất tinh dầu có giá trị kinh tế cao. Được sự đồng ý của Khoa Công Nghệ Thực Phẩm, dưới sự hướng dẫn của TS. Mai Thị Tuyết Nga, em đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu tách chiết tinh dầu từ lá Chanh bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước”. Mục đích nghiên cứu của đề tài là xây dựng quy trình công nghệ thích hợp cho việc chiết xuất tinh dầu từ lá Chanh bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước đồng thời đánh giá chất lượng của tinh dầu thu được. Kết quả nghiên cứu của đề tài có thể xem là cơ sở khoa học ban đầu của việc xây dựng quy trình sản xuất tinh dầu từ lá Chanh trên quy mô công nghiệp cũng như cung cấp những dẫn liệu khoa học về thành phần hóa học và tính chất lý-hóa cơ bản của tinh dầu lá Chanh. Do kiến thức và kinh nghiệm nghiên cứu còn hạn chế cũng như khó khăn về điều kiện thực nghiệm và nguồn kinh phí nên mặc dù đã cố gắng song đề tài của em chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong được sự chỉ bảo của quý thầy cô cũng như sự góp ý kiến từ các bạn sinh viên để đề tài này được hoàn thiện hơn. - 2 - CHƢƠNG I. TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu chung về cây Chanh [8] Chanh ta hay Chanh giấy có tên khoa học: Citrus aurantifolia Swingle. Họ: Rutaceae. 1.1.1. Đặc điểm thực vật [8, 20] Chanh là một loài cây nhỏ, cao từ 1m đến 3m. Thân có nhiều cành, có gai. Lá nhỏ hình trứng , có màu xanh lục dài từ 3cm đến 8cm, rộng từ 3cm đến 5cm mép lá hình răng cưa hoặc trơn. Hoa có màu trắng mọc đơn độc hoặc từng chùm từ 3 đến 10 hoa. Quả có đường kính từ 3cm đến 6cm có hình ovan. Vỏ quả có màu xanh, khi chín có thể chuyển màu vàng. Quả có múi, dịch quả có vị rất chua, hột có diệp tử trắng. Trong vỏ và lá Chanh chứa nhiều tinh dầu. Hình 1.1. Cây Chanh 1.1.2. Phân bố và đặc điểm sinh thái, sinh trƣởng [20] Cây Chanh Citrus aurantifolia Swingle có nguồn gốc từ miền bắc Ấn Độ và vùng tiếp giáp với Myanma và phía bắc Malaysia, Trung Quốc. Hiện nay Chanh được trồng phổ biến trên thế giới đặc biệt là các nước có khí hậu nhiệt đới. Về mặt sinh thái học cây Chanh cũng như hầu hết các loài trong họ Citrus đều không chịu được giá rét. Chúng ưa khí hậu nóng ẩm, lượng mưa hay lượng nước [...]... lần chưng cất tách tinh dầu 2.2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu Sử dụng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước - 25 - 2.2.3 Quy trình tách chiết tinh dầu từ lá Chanh dự kiến Lá Chanh Xử lý Xay (3 phút ) Nghiên cứu tỷ lệ nước ngâm nguyên liệu Ngâm Nghiên cứu nồng độ NaCl, thời gian ngâm Chưng cất lôi cuốn hơi nước Nghiên cứu thời gian chưng cất Ngưng tụ Phân ly Tinh dầu thô Làm khan Na2SO4 khan Lắng gạn Tinh. .. sau: - Xây dựng quy trình tách chiết tinh dầu từ lá Chanh bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước - Áp dụng quy trình để thu nhận tinh dầu từ lá Chanh Sơ bộ tính chi phí nguyên vật liệu - Xác định các chỉ số lý-hóa và thành phần hóa học của tinh dầu lá Chanh Đánh giá chất lượng tinh dầu thu nhận được - 23 - CHƢƠNG 2 ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tƣợng nghiên cứu 2.1.1 Nguyên liệu chính... quan về tinh dầu [2, 6, 8, 10, 16, 17] 1.2.1 Khái niệm về tinh dầu Tinh dầu là hỗn hợp của các hợp chất hữu cơ có đặc tính chung là dễ bay hơi, thường có mùi thơm, có nguồn gốc chủ yếu từ một số bộ phận của thực vật (như hạt, rễ, củ, vỏ cây, hoa, lá, quả, dầu, nhựa cây) hay động vật (túi tinh dầu) , tinh dầu có thể thu được bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn theo hơi nước Vai trò của -5- tinh dầu đối... cất - 17 - Phương pháp này dựa trên sự thẩm thấu, hòa tan, khuếch tan và lôi cuốn hơi nước của những hợp chất hữu cơ trong tinh dầu chứa trong các mô khi tiếp xúc với hơi nước ở nhiệt độ cao Khi chưng cất hơi nước các cấu tử tinh dầu sẽ được tách ra ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ sôi của nước, vì vậy sẽ hạn chế sự biến tính hóa học (sự oxy hóa, nhiệt phân ) các cấu tử tinh dầu Trong quá trình chưng cất, ... hành tách chiết tinh dầu trong đề tài là lá cây Chanh ta (Citrus aurantifolia Swingle) trồng tại Diên Khánh - Khánh Hòa Thu hái và mua lá tại vườn trồng Chanh Lá Chanh được sử dụng để tách chiết tinh dầu phải tươi, không bị nấm mốc, không bị hư hỏng, dập, úa, không bị sâu bệnh, lá đạt độ trưởng thành, không thu hái lá quá non hoặc quá già vì những lá đó hàm lượng tinh dầu chứa trong lá ít Hình 2.1 Lá Chanh. .. tiếp - Tinh dầu tinh khiết (Absolute oil): được thu bằng cách chiết kiệt những sản phẩm cô kết bằng một lượng etanol vừa đủ rồi làm lạnh đột ngột (-5 đến -100C) để tủa và lọc để loại sáp và chất béo Phần dịch thu được đem cô quay chân không loại etanol thu được tinh dầu tinh khiết - Nước chưng (Bouquet): là phần nước còn lại sau khi lóng, gạn thu tinh dầu trong phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước. .. tinh dầu có giá trị cao và có thể xem như một sản phẩm trong công nghệ hương liệu - Nhựa dầu tự nhiên (Resinoid): Dạng này được thu trực tiếp từ phần gỗ của thân cây đang sống, từ nhựa này người ta chưng cất hơi nước để lấy tinh dầu - Cao tinh dầu (Pomade): là chất béo chứa chất thơm thu được trong phương pháp ướp - Nước hoa (hydrosol): là phần nước ngưng được tách ra sau khi đã tách lấy lớp tinh dầu. .. - Nước cất - NaCl - Na2SO4 khan - KOH 0,1N và 0,5N - HCl 0,5N - Dung dịch chỉ thị phenolphtalein 1% 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 2.2.1 Chuẩn bị nguyên liệu Lá Chanh để tách chiết tinh dầu phải tươi, đạt độ trưởng thành của lá, không bị sâu bệnh, lá sau khi thu hái mang đi rửa sạch bằng nước máy để loại bỏ tạp chất, bụi bẩn sau đó tiến hành mang đi xử lý chưng cất lấy tinh dầu, trong đề tài nghiên cứu, ... việc chưng cất hơi nước đang xảy ra Tuy các phương pháp trên mới và hiện đại, cho hiệu suất trích ly tinh dầu và chất lượng tinh dầu cao nhưng thực tế ít được sử dụng do chi phí thiết bị cao và đòi hỏi kĩ thuật khá phức tạp 1.4 Các dạng sản phẩm trong quá trình tách chiết tinh dầu - Tinh dầu dạng cô kết (Concrete oil): thu được từ phương pháp ngâm chiết tĩnh, chủ yếu là dùng để sản xuất tinh dầu thô Đây... (2006) đã nghiên cứu về tinh dầu từ vỏ và hoa của Bưởi; Dharmawan,J thuộc khoa Hóa trường NUS của Singapore (2008) nghiên cứu về đặc tính của hợp chất dễ bay hơi trong quả có múi tại châu Á 1.5.2 Tình hình nghiên cứu trong nƣớc [2, 3, 4, 6, 7, 8, 9] Công trình nghiên cứu “Khảo sát tinh dầu vỏ trái giống Citrus họ Rutaceae” của Nguyễn Minh Hoàng (2006) Công trình nghiên cứu Tách tinh dầu và alkaloid từ quả . tài Nghiên cứu tách chiết tinh dầu từ lá Chanh bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước . Mục đích nghiên cứu của đề tài là xây dựng quy trình công nghệ thích hợp cho việc chiết xuất tinh. phương pháp tách chiết tinh dầu từ thực vật, trong đó có phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước, đây là phương pháp đơn giản, dễ thực hiện và cho hiệu suất thu hồi tinh dầu khá cao. Tinh dầu. NGHỆ THỰC PHẨM  NGUYỄN THỊ HẰNG NGHIÊN CỨU TÁCH CHIẾT TINH DẦU TỪ LÁ CHANH BẰNG PHƯƠNG PHÁP CHƯNG CẤT LÔI CUỐN HƠI NƯỚC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chun Ngành: CƠNG