Khảo sát tinh dầu vỏ trái giống citrus họ rutaceae

KHẢO SÁT TINH DẦU VỎ TRÁI GIỐNG CITRUS HỌ RUTACEAE BBT: Đây là đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường năm 2006 của Thạc sĩ Nguyễn Minh Hoàng, Hội đồng nghiệm thu đề tài đã tổ chức báo cáo nghiệm thu và đánh giá đạt loại tốt. Nguyễn Minh Hoàng1 1.ĐẶT VẤN ĐỀ Tinh dầu hiện nay được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực thực phẩm, mỹ phẩm, dược phẩm… Tinh dầu làm nguồn hương liệu có nguồn gốc từ cây cỏ thiên nhiên ngày càng được con người đặc biệt chú ý và ưa chuộng. Việt Nam với điều kiện thiên nhiên nhiệt đới rất thuận lợi cho việc hình thành và phát triển các loại thực vật, trong đó các loại cây có chứa tinh dầu đang được khẳng định là dồi dào và độc đáo. Trong đó, giống Citrus họ Rutaceae tuy có tiềm năng lớn song chưa được khai thác, tận dụng, hầu như chỉ mới sử dụng múi, chưa chế biến và tận dụng tinh dầu từ vỏ quả. Cho nên hàng năm chúng ta còn phải nhập một lượng tinh dầu cam, chanh, bưởi khá lớn để đáp ứng nhu cầu tiêu thụ. Vì lý do đó chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài nhằm mục đích tìm ra điều kiện tối ưu trong việc ly trích tinh dầu, xác định các chỉ số vật lý, hóa học, thành phần hóa học và thử nghiệm tính kháng khuẩn trên một số chủng vi khuẩn gây bệnh của tinh dầu vỏ trái giống Citrus (bưởi, cam, chanh). [1,3,4,6] Hệ thống ly trích tinh dầu bằng phương pháp vi sóng 2. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 2.1. Nguyên liệu - Vỏ trái bưởi da xanh Citrus grandis (L.) Osbeck trồng tại ấp Vinh Hiệp, xã Tân Bình, huyện Vĩnh Cửu, tỉnh Đồng Nai - Vỏ trái cam sành Citrus nobilis Lour trồng tại ấp Hòa Bình, xã Hòa Tịnh, huyện Chợ Gạo, tỉnh Tiền Giang - Vỏ trái chanh giấy Citrus aurantifolia (Christm.) Swingle trồng tại ấp Tây B, xã Đông Hòa, huyện Châu Thành, tỉnh Tiền Giang 2.2. Phương pháp [2,5] 2.2.1. Xác định cơ quan chứa tinh dầu: Mẫu vật là vỏ bưởi, cam, chanh cắt lát mỏng, quan sát dưới kính hiển vi ở trạng thái sống. 2.2.2.Ly trích tinh dầu: Phương pháp chưng cất cổ điển: cho 200 g nguyên liệu và 600 ml nước vào bình chưng cất 2000 ml. Phương pháp vi sóng: Cho 100 g nguyên liệu và 300 ml nước vào bình chưng cất 1000 ml. Ráp hệ thống chưng cất theo từng phương pháp. Tiến hành chưng cất tinh dầu trong những khoảng thời gian xác định tùy theo thí 1 Thạc sĩ, Phó Trưởng Khoa – Phụ trách Khoa CNSH, Đại học Mở TPHCM nghiệm. Để nguội, trích lại phần nước chứa tinh dầu trong ống gạn bằng dietil eter. Làm khan dung dịch bằng Na2SO4 khan. Lọc, thu hồi dung môi. Cân xác định lượng tinh dầu ly trích được. Ghi nhận kết quả. 2.2.3. Xác định thành phần hóa học của tinh dầu Tinh dầu vỏ bưởi, cam, chanh được xác định thành phần hóa học bằng máy sắc ký khí ghép khối phổ (GC-MS) HEWLETT PACKARD 6890 SERIES II. 2.2.4. Thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn của tinh dầu vỏ bưởi, cam, chanh Hoạt tính kháng khuẩn của tinh dầu được khảo sát bằng các phương pháp sử dụng cho kháng sinh (British Pharmacy 98). Khảo sát mang tính chất định tính. Sử dụng phương pháp đĩa giấy để nghiên cứu hoạt tính kháng khuẩn của tinh dầu vỏ bưởi, vỏ cam, vỏ chanh. 3. KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 3.1. Xác định cơ quan chứa tinh dầu Kết quả: Qua giải phẫu và quan sát tế bào, hình dạng cơ quan chứa tinh dầu vỏ bưởi, vỏ cam và vỏ chanh có dạng túi tiết. Hình 1: Túi tiết tinh dầu vỏ bưởi 3.2. Khảo sát hiệu suất ly trích tinh dầu bằng phương pháp chưng cất hơi nước cổ điển Thời gian khảo sát được tính từ lúc hơi nước và tinh dầu ngưng tụ giọt đầu tiên ở ống gạn. 3.2.1. Nguyên liệu không xay: Bảng 3.1: Hiệu suất ly trích tinh dầu vỏ bưởi, cam, chanh theo thời gian (nguyên liệu không xay) Hiệu suất (%) Thời gian (giờ) Bưởi Cam Chanh 2 0,47 0,87 0,63 2,5 0,51 0,95 0,68 3 0,54 1,02 0,72 3,5 0,57 1,08 0,76 4 0,59 1,14 0,79 4,5 0,59 1,19 0,81 5 0,59 1,26 0,83 5,5 1,30 0,83 6 1,34 6,5 1,33 Nhận xét: Tinh dầu thu được có màu vàng nhạt, hiệu suất thu được không cao và thời gian ly trích khá lâu. 3.2.2. Nguyên liệu xay: Bảng 3.2: Hiệu suất ly trích tinh dầu vỏ bưởi, cam, chanh theo thời gian (nguyên liệu xay) Hiệu suất (%) Thời gian (giờ) Bưởi Cam Chanh 0.5 1,39 3,01 1,56 1 1,54 3,27 1,63 1,5 1,58 3,50 1,71 2 1,58 3,79 1,78 2,5 1,58 3,79 1,79 3 3,79 1,78 Nhận xét: Tinh dầu thu được trong suốt, không màu, vị hăng cay nhẹ, mùi thơm tự nhiên đặc trưng, thời gian ly trích ngắn, hiệu suất thu được rất cao. Đồ thị 3.1: Đồ thị biểu diễn hiệu suất ly trích tinh dầu vỏ bưởi (nguyên liệu xay và không xay) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 0 1 2 3 4 5 6 Thôøi gian (giôø) H ie äu su aát (% ) Nguyeân lieäu xay Nguyeân lieäu khoâng xay 3.2.3. So sánh kết quả thu tinh dầu giữa nguyên liệu không xay và nguyên liệu xay: Qua các kết quả trên cho thấy, trong phương pháp chưng cất hơi nước, dùng nguyên liệu xay sẽ cho hàm lượng tinh dầu cao hơn, thời gian ly trích ngắn hơn so với nguyên liệu không xay. Nguyên liệu không xay Nguyên liệu xay Mẫu Thời gian (giờ) Hiệu suất (%) Thời gian (giờ) Hiệu suất (%) Bưởi 4 0,59 1,5 1,58 Cam 6 1,34 2 3,79 Chanh 5 0,83 2 1,78 Ly trích tinh dầu bằng phương pháp chưng cất hơi nước cổ điển với nguyên liệu xay cho hàm lượng tinh dầu cao hơn, thời gian ly trích ngắn hơn rất nhiều so với nguyên liệu không xay. Như chúng ta đã biết, khi không xay nguyên liệu thì quá trình ly trích tinh dầu là một quá trình bao gồm sự thẩm thấu và hòa tan. Ban đầu nước từ bên ngoài thẩm thấu vào trong tế bào, sau đó nước hòa tan tinh dầu. Dưới tác dụng của nhiệt, nước và tinh dầu bốc hơi ra môi trường ngoài, tiếp theo là sự lôi cuốn tinh dầu ra bình hứng. Hệ thống ly trích tinh dầu bằng phương pháp chưng cất cổ điển Khi xay nhỏ nguyên liệu, các tế bào chứa tinh dầu bị vỡ, tinh dầu thoát ra môi trường ngoài và hơi nước chỉ có nhiệm vụ lôi cuốn tinh dầu tự do ra bình hứng. Điều này giải thích tại sao khi không xay nguyên liệu thì thời gian ly trích dài. Ngoài ra, với nguyên liệu xay tinh dầu thu được trong suốt, không màu, có mùi tự nhiên hơn so với nguyên liệu không xay tinh dầu có màu vàng do tiếp xúc nhiệt quá lâu và mùi không còn tự nhiên nữa. 3.3. Khảo sát khả năng ứng dụng vi sóng trong ly trích tinh dầu Bảng 3.3: Hiệu suất ly trích tinh dầu vỏ bưởi, cam, chanh theo thời gian (nguyên liệu không xay) Thời gian (phút) Hiệu suất (%) Bưởi Cam Chanh 13 0,09 0,30 0,17 15 0,16 0,33 0,29 17 0,25 0,39 0,36 19 0,45 0,48 0,38 21 0,51 0,48 0,40 23 0,53 0,38 Nhận xét: Tinh dầu thu được có màu vàng nhạt, mùi thơm giống mùi thơm tự nhiên, thời gian ly trích rất ngắn so với phương pháp chưng cất cổ điển. Tiết kiệm rất nhiều năng lượng (điện) và nước hoàn lưu. 3.4. Chỉ số vật lý và hóa học của tinh dầu vỏ bưởi, cam, chanh: 3.4.1. Chỉ số vật lý Tỷ trọng ( ): Bưởi (0,8235); Cam (0,8363); Chanh (0,8599) Chỉ số khúc xạ ( ): Bưởi (1,4700), Cam (1,4716), Chanh (1,4708) 3.4.2. Chỉ số hóa học Bảng 3.4: Chỉ số hoá học của tinh dầu vỏ bưởi, cam, chanh. Mẫu IA IS IE Bưởi 0,79 11,43 10,64 Cam 1,46 4,80 3,34 Chanh 0,99 17,38 16,39 Các chỉ số lý hóa đo được gần với tài liệu tham khảo và cũng phù hợp với thành phần hóa học tinh dầu. 3.5. Thành phần hóa học tinh dầu vỏ bưởi, cam, chanh: Thành phần bách phân các cấu phần trong tinh dầu vỏ bưởi, vỏ cam, vỏ chanh nguyên liệu xay được xác định bằng phương pháp sắc ký khí ghép khối phổ (GC - MS). Hàm lượng % TT Tên cấu phần A B C 1 Bicyclo[3.1.0] hexan, 4-metil- 1-(1- metil etil)-, didehidro deriv. 0,28 - 0,13 2 α-Pinen 4,36 2,67 3,67 3 β- Pinen 3,67 6,94 17,14 4 β- Mircen 1,4 - - 5 α-Thujen 9,61 6 Limonen 52,86 84,86 26,36 7 3-Caren 1,60 - - 8 γ-Terpinen 18,39 - 6,39 9 Terpinolen 3,26 - 1,00 10 β-Linalool 0,88 0,54 1,04 11 trans-Pinocarveol - - 0,10 12 β-Citronellal - - 0,14 13 Terpinen-4-ol 0,45 - - 14 L-Isopulegol - 0,13 - 15 Carvomenthen 0,10 - - 16 α-Terpineol 1,39 0,36 2,07 17 Nerol 0,24 - 0,14 18 α- Citral 0,16 - 3,73 19 β- Citral 0,12 - 2,79 20 Geraniol - - 1,89 21 Geraniol acetat 0,14 - 0,51 22 Caryophylen 0,30 - 4,27 23 Decanal - 0,52 0,94 24 β-Citronellol - 0,20 - 25 Perilal - 0,18 - 26 cis-Caran - 0,20 - 27 β-Cubeben 2,10 0,30 - 28 γ-Elemen 0,40 - 2,02 29 Piperitone - - 0,12. 30 Undecanal - - 0,09 31 Eremophilen 0,18 - 0,13 32 γ-Muurolen 0,23 - 0,11 33 β-Cadinen 0,11 - - 34 Sabinen - 0,08 - 35 Copaen - 0,32 - 36 Menthal-1,8-dien-9-ol - 0,41 - 37 α-Bergamoten - 0,19 3,81 38 α-Farnesen - 0,97 7,02 39 δ- Elemen - - 1,68 40 Nerol acetat - - 0,21 41 β- Elemen - - 1,37 42 α- Humulen - - 0,74 43 β- Santalen - - 0,34 44 Germacrene D - - 1,33 45 Isocaryophylen - - 0,49 46 Cadinen - 0,31 - 47 Elixen - 0,2 - 48 β-cis-Ocimen - - 1,15 49 α- Selenen - - 0,54 50 α- Himachalen - - 0,24 51 Epiglobulol - - 0,17 52 Tetradecanal - - 0,24 53 α-Bisabolol - - 0,56 Tổng cộng 99,87 99,44 98,31 Hàm lượng % TT Tên cấu phần A B C 1 Bicyclo[3.1.0] hexan, 4-metil- 1-(1- metil etil)-, didehidro deriv. 0,28 - 0,13 2 α-Pinen 4,36 2,67 3,67 3 β- Pinen 3,67 6,94 17,14 4 β- Mircen 1,4 - - 5 α-Thujen 9,61 6 Limonen 52,86 84,86 26,36 7 3-Caren 1,60 - - 8 γ-Terpinen 18,39 - 6,39 9 Terpinolen 3,26 - 1,00 10 β-Linalool 0,88 0,54 1,04 11 trans-Pinocarveol - - 0,10 12 β-Citronellal - - 0,14 13 Terpinen-4-ol 0,45 - - 14 L-Isopulegol - 0,13 - 15 Carvomenthen 0,10 - - 16 α-Terpineol 1,39 0,36 2,07 17 Nerol 0,24 - 0,14 18 α- Citral 0,16 - 3,73 19 β- Citral 0,12 - 2,79 20 Geraniol - - 1,89 21 Geraniol acetat 0,14 - 0,51 22 Caryophylen 0,30 - 4,27 23 Decanal - 0,52 0,94 24 β-Citronellol - 0,20 - 25 Perilal - 0,18 - 26 cis-Caran - 0,20 - 27 β-Cubeben 2,10 0,30 - 28 γ-Elemen 0,40 - 2,02 29 Piperitone - - 0,12. 30 Undecanal - - 0,09 31 Eremophilen 0,18 - 0,13 32 γ-Muurolen 0,23 - 0,11 33 β-Cadinen 0,11 - - 34 Sabinen - 0,08 - 35 Copaen - 0,32 - 36 Menthal-1,8-dien-9-ol - 0,41 - 37 α-Bergamoten - 0,19 3,81 38 α-Farnesen - 0,97 7,02 39 δ- Elemen - - 1,68 40 Nerol acetat - - 0,21 41 β- Elemen - - 1,37 42 α- Humulen - - 0,74 43 β- Santalen - - 0,34 44 Germacrene D - - 1,33 45 Isocaryophylen - - 0,49 46 Cadinen - 0,31 - 47 Elixen - 0,2 - 48 β-cis-Ocimen - - 1,15 49 α- Selenen - - 0,54 50 α- Himachalen - - 0,24 51 Epiglobulol - - 0,17 52 Tetradecanal - - 0,24 53 α-Bisabolol - - 0,56 Tổng cộng 99,87 99,44 98,31 Bằng sắc ký khí ghép khối phổ (GC-MS), chúng tôi nhận thấy các hợp chất hidrocacbon chiếm đa số, trong đó hàm lượng limonen, - pinen, - pinen, - terpinen chiếm thành phần chủ yếu trong tinh dầu vỏ trái giống Citrus. 3.6. Thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn của tinh dầu vỏ bưởi, cam, chanh: A: Staphylococcus aureus ATCC 25923 B: Shigella C: Salmonella paratyphi A Bảng 3.6: Kết quả thử nghiệm tính kháng khuẩn của tinh dầu vỏ bưởi Vi khuẩn Đường kính vòng vô khuẩn (mm) C0 C1 C2 C3 C A 13 9 7 7 0 B 16 11 10 0 0 C 14 10 8 8 0 Bảng 3.7: Kết quả thử nghiệm tính kháng khuẩn của tinh dầu vỏ cam Vi khuẩn Đường kính vòng vô khuẩn (mm) C0 C1 C2 C3 C A 8 0 0 0 0 B 15 10 10 8 0 C 13 12 8 0 0 Bảng 3.8: Kết quả thử nghiệm tính kháng khuẩn của tinh dầu vỏ chanh Vi khuẩn Đường kính vòng vô khuẩn (mm) C0 C1 C2 C3 C A 11 8 7 0 0 B 10 8 7 0 0 C 16 13 10 10 0 4. KẾT LUẬN Phương pháp chưng cất với nguyên liệu không xay tốn nhiều thời gian ly trích, tinh dầu thu được có màu vàng do tiếp xúc nhiệt quá lâu, hiệu suất thấp (bưởi: 0,59%; cam: 1,34%; chanh: 0,83%). Phương pháp chưng cất với nguyên liệu xay có thời gian ly trích ngắn, tinh dầu thu được trong suốt, không màu, hiệu suất thu được cao hơn (bưởi: 1,58%; cam: 3,79%; chanh: 1,78%). Phương pháp chưng cất vi sóng với nguyên liệu không xay có thời gian ly trích cực ngắn (19-21 phút), tinh dầu thu được có màu vàng nhạt, hiệu suất thu được (bưởi: 0,51%; cam: 0,48%; chanh: 0,40%). Kết quả thử nghiệm về hoạt tính kháng khuẩn cho thấy tinh dầu vỏ trái giống Citrus kháng khuẩn tốt trên một số chủng vi khuẩn thử nghiệm. 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Vũ Ngọc Lộ, Đỗ Trung Võ, Nguyễn Mạnh Pha, Lê Thúy Hạnh. Những cây tinh dầu Việt Nam. NXB KHKT Hà Nội, 101-110 (1996). [2] Nguyễn Năng Vinh, Kỹ thuật khai thác và sơ chế tinh dầu, NXB Nông Nghiệp Hà Nội (1978). [3] Võ Văn Chi, Từ điển cây thuốc Việt Nam, NXB Y Học, 141,171,221 (1997) [4] Lã Đình Mỡi. Tài nguyên thực vật có tinh dầu ở Việt Nam, NXB Nông Nghiệp, (2001). [5] Lê Ngọc Thạch, Tinh dầu. NXB Đại Học Quốc Gia, Thành phố Hồ Chí Minh (2003). [6] E. Guenther. The Essential oils. VanNostrand, 2, 22-259(1949). PHỤ LỤC: Ứng dụng tinh dầu Citrus trong đời sống Trong y tế làm thuốc chữa bệnh. Ví dụ: tinh dầu chanh có khả năng sát trùng, chữa các bệnh về đường hô hấp,… Ứng dụng trong công nghệ nước uống: + Nước quả cô đặc: nước quả cô đặc thường bị mất mùi sau quá trình chế biến, người ta thường thêm hương của vỏ quả và phần hương thu hồi trong nước quả khoảng 0,05% so với nước quả nhằm giữ cho sản phẩm có mùi thơm lâu. + Trong nước uống không có rượu hiện nay đều có sử dụng tinh dầu cam, chanh trong công nghệ nước uống soda, limonad sirop. Trong nước uống Cola, tinh dầu chanh 2,5%, cam 1% với các hình hương đặc trưng vị ngọt, đắng đã trở nên phổ biến trong thế kỷ 19. Hương cam chiếm 40-50% trong các loại nước uống không có rượu và nước uống có gas. + Trong công nghệ nước uống có rượu làm chất kích thích khẩu vị: hương cam, hương quýt chiếm khoảng 0,3% trong rượu mạnh; hương cam, hương chanh chiếm 3-4% trong rượu vang khai vị, … Hình 2: Túi tiết tinh dầu vỏ chanh TÓM TẮT Sử dụng phương pháp vi sóng trong việc ly trích tinh dầu vỏ trái giống Citrus đã làm giảm được thời gian ly trích cũng như đạt được hiệu suất ly trích cao hơn so với phương pháp chưng cất cổ điển. Chúng tôi đã tìm được điều kiện ly trích tối ưu và khảo sát được thành phần hóa học của tinh dầu qua hai phương pháp. Ngoài ra, chúng tôi cũng xác định các chỉ số vật lý, hóa học và khả năng kháng khuẩn của tinh dầu này. SUMMARY The use of microwave method to extract the essential oil of Citrus peel has been proved to reduce the extractive time as well as show a high yield compared to the conventional distillation method. We found out the optimal conditions to gain the Citrus oil and investigated the chemical constituents of the two methods. In addition, we determined the physical, chemical indexes and tested the standard anti-microbial activity of this oil.