Khoa học và Công nghệ >> NC & ƯD KH&CN tại địa phương
(Đăng lúc: 05/05/2015 07:58:39 AM)
Nghiên cứu sử dụng phương pháp bề mặt đáp ứng để tối ưu hóa hiệu suất chiết xuất tinh dầu Tỏi Lý Sơn
Đây là đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường của nhóm tác giả, thực hiện từ tháng 9/2014 đến tháng 5/2015, nghiên cứu sử dụng phương pháp bề mặt đáp ứng tìm điều kiện tối ưu của các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất quá trình chiết xuất tinh dầu tỏi Lý Sơn bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước. Kết quả nghiên cứu thu được hiệu suất chiết tinh dầu tỏi đạt cao nhất 0,57% khi thể tích dung môi là 200 ml, nồng độ NaCl trong nước ngâm là 2,93%, thời gian ngâm NaCl là 62 phút và thời gian chưng cất là 60 phút.

Ngày nay, khuynh hướng sử dụng thảo dược thiên nhiên để phòng, chữa bệnh và nâng cao sức khỏe con người rất được chú trọng. Tỏi là một trong số thảo dược thiên nhiên có tác dụng chống vi khuẩn. Sản phẩm tinh dầu tỏi rất được ưa chuộng và có giá trị kinh tế cao trong công nghiệp thực phẩm, dược phẩm, mỹ phẩm,... [1,2,3,6]. 

Việt Nam có nhiều vùng trồng tỏi, nhưng nổi tiếng thơm ngon nhất là “Vương quốc tỏi - huyện đảo Lý Sơn”. Hầu hết tỏi Lý Sơn đều được bán dưới dạng tỏi củ, chưa có nhiều hướng phát triển đa dạng cho loại cây trồng này. Nhược điểm lớn nhất khi sử dụng trực tiếp tỏi củ là mùi vị hăng nồng khó chịu, khiến nhiều người không hợp và khó có thể sử dụng được lượng lớn nhằm đáp ứng mục đích phòng ngừa và điều trị một số bệnh [3,5,6]. Mặc khác với khí hậu nóng ẩm gió mùa, người dân lại không có điều kiện bảo quản tốt tỏi khô, tỏi dễ bị hư và giảm chất lượng. Để bảo đảm chất lượng và sử dụng rộng rãi thì việc chiết xuất tinh dầu tỏi sẽ giải quyết được các vấn đề nói trên.

Đã có nhiều công trình nghiên cứu chiết xuất tinh dầu tỏi bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước nhưng chủ yếu tập trung theo hướng nghiên cứu tối ưu luân phiên từng nhân tố ảnh hưởng. Phương pháp này có độ chính xác không cao, nhiều trường hợp không phản ánh đúng bản chất các quá trình xảy ra trong hệ do có sự tương tác giữa các nhân tố. Mục tiêu của nghiên cứu này là sử dụng quy hoạch hóa thực nghiệm khảo sát bề mặt đáp ứng dựa trên mô hình thực nghiệm bậc 2 tâm trực giao để khảo sát ảnh hưởng đồng thời của bốn nhân tố: thời gian ngâm chiết tỏi trong dung dịch NaCl, nồng độ dung dịch NaCl, thể tích dung môi chiết, thời gian chưng cất tinh dầu đến hiệu suất chiết tách tinh dầu, đánh giá được mức độ ảnh hưởng của các nhân tố khảo sát và tìm điều kiện tối ưu cho quá trình tách chiết tinh dầu tỏi bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước. Từ đó xây dựng được quy trình sản xuất tinh dầu tỏi đạt hiệu suất thu tinh dầu cao nhất, rút ngắn thời gian, chi phí sản xuất tinh dầu.

Nghiên cứu được tiến hành theo nguyên liệu là tỏi củ thu hoạch tại huyện Lý Sơn, tỉnh Quảng Ngãi; hóa chất được dùng là đietyl ete (ete dầu hỏa), natriclorua với thiết bị là bộ chưng cất lôi cuốn hơi nước, hệ cô quay chân không, hệ sắc kí khí khối phổ (GC/MS), nhiệt kế và các dụng cụ thủy tinh cần thiết khác.

Để xác định chính xác giá trị tối ưu của các nhân số ảnh hưởng đến hiệu suất chiết xuất tinh dầu, nhóm tác giả tiến hành tối ưu hóa với miền khảo sát 4 nhân tố như sau: thời gian ngâm chiết tỏi trong dung dịch NaCl: 30 – 120 phút, thể tích dung môi chiết: 200 – 500 mL, nồng độ dung dịch NaCl: 2 – 5% (w/w), thời gian chưng cất tinh dầu: 60 – 120 phút. Nghiên cứu theo mô hình hồi quy trực giao 4 yếu tố với 3 thí nghiệm lặp lại ở tâm (k = 4, No = 3), phương án thực nghiệm bao gồm 27 thí nghiệm (24 thí nghiệm khảo sát, 3 thí nghiệm ở tâm). Đánh giá tính có nghĩa của các hệ số hồi quy theo chuẩn Student, đánh giá tính phù hợp của phương trình hồi quy theo chuẩn Fisher [4]. Phần mềm Modde 5.0 được sử dụng để tính toán các số liệu trong quy hoạch và phân tích phương sai, phân tích hồi quy các kết quả thực nghiệm.

 

Hình ảnh bộ chưng cất lôi cuốn hơi nước tinh dầu tỏi

Từ kết quả nghiên cứu thu được mô hình hồi quy bậc 2 biểu diễn mối quan hệ giữa hiệu suất chiết xuất tinh dầu và các biến độc lập như sau:

Dạng mã hóa: y  = 0,435 – 0,019 x1 – 0,026 x2 + 0,019 x3 – 0,232x22 - 0,103x23 + 0,105x24 + 0,019 x1x2  + 0,039 x1x3 + 0,028 x1x4 + 0,021 x2x3 (1)

Dạng thực: Y  = -0,368 – 1,32.10-3 X1 + 0,294 X2 + 5,33.10-3 X3 – 0.023 X4 – 0,058X22 - 5,09.10X23  + 1,17.10X24  + 6,67.10-5 X1X2 + 5,78.10-6 X1X3 + 6,22.10-6  X1X4 + 2,33.10-4 X2X3 (2)
 
Điều kiện tối ưu của quá trình tách chiết tinh dầu tỏi Lý Sơn bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước, sử dụng phương pháp bề mặt đáp ứng trực giao 4 yếu tố với 3 thí nghiệm lặp lại ở tâm như sau: thể tích dung môi nước: 200 mL, nồng độ dung dịch NaCl: 2,93% (w/w), thời gian ngâm trong dung dịch NaCl: 62 phút, thời gian chưng cất: 60 phút. Hiệu suất tách chiết tối ưu tương ứng là 0.57% (w/w).
Dựa trên kết quả phân tích GC/MS cho thấy trong thành phần tinh dầu tỏi Lý Sơn có chứa 7 cấu tử trong đó chiếm chủ yếu là các dẫn xuất của trisulfide (77.29%), trong đó allyl trisulfide chiếm hàm lượng cao nhất, 44.86%, tiếp theo là các dẫn xuất disulfide (14.76%), chủ yếu là diallyl disulfide, 12.24%, các dẫn xuất tetrasulfide và monosulfide chiếm hàm lượng bé, tương ứng 6.23% và 1.73%. Đây là những cấu tử đặc trưng của tinh dầu họ Allium.
Nghiên cứu này sẽ được nhóm tác giả tiếp tục nghiên cứu chiết xuất tinh dầu tỏi Lý Sơn bằng phương pháp hiện đại hơn (chiết hỗ trợ bằng vi sóng, chiết bằng CO2 siêu tới hạn,..); nghiên cứu thử hoạt tính sinh học của tinh dầu tỏi Lý Sơn trên các chủng vi sinh vật khác nhau, so sánh thành phần hóa học, hoạt tính sinh học của tinh dầu tỏi Lý Sơn với các loại tinh dầu tỏi khác (tỏi tía, tỏi ta, tỏi Trung Quốc,...) để đánh giá chất lượng tinh dầu, từ đó kết luận về khả năng ứng dụng của sản phẩm.
 
Tài liệu tham khảo:
[1]. Phương Dung (2009), Nghiên cứu phục tráng giống tỏi Lý Sơn, báo điện tử Quảng Ngãi, http://www.quangngai.gov.vn/quangngai/tiengviet/sbn_41/2009/44640/
[2]. Vũ Bình Dương (2013), Nghiên cứu lên men tạo tỏi đen từ tỏi Lý Sơn và đánh giá tác dụng sinh học của sản phẩm tạo ra, Học viện Quân y, tập 3, tr.55-61.
[3]. Trần Đăng, Lối thoát cho Đảo tỏi, báo Lao Động, số 157 ngày 5.6.2004, Http://www.laodong.com.vn/pls/folder$.view item detail(103108)/
[4]. Lê Đức Ngọc (2001), Xử lý số liệu và kế hoạch hóa thực nghiệm, NXB Đại học Quốc gia, Hà Nội.
[5]. Đỗ Chung Võ và cộng sự (1996), Những cây tinh dầu Việt Nam. Khai thác chế biến và ứng dụng, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật Hà Nội.
[6]. Heinrich P.Koch, Larry D.Lawson (Trần Việt Thắng dịch) (2000), Tỏi - khoa học ứng dụng và chữa bệnh, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, Hà Nội.
 
Nhóm tác giả: Võ Thị Việt Dung, Đào Văn Duy, Trịnh Thị Trinh

Trường Đại học Phạm Văn Đồng Quảng Ngãi


THÔNG BÁO
TIN XEM NHIỀU
LIÊN KẾT WEB
DANH NGÔN KHOA HỌC
Thống kê truy cập
Lượt truy cập: 2453524
Đang trực tuyến: 47