›

Đồ án Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly tinh dầu củ gừng (Zingiber oficinale Roscoe), xác định thành phần hóa học và khảo sát một số hoạt tính sinh học

pdf 127 trang thiennha21 13/04/2022 4860
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly tinh dầu củ gừng (Zingiber oficinale Roscoe), xác định thành phần hóa học và khảo sát một số hoạt tính sinh học", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfdo_an_nghien_cuu_cac_yeu_to_anh_huong_den_qua_trinh_trich_ly.pdf

Nội dung text: Đồ án Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly tinh dầu củ gừng (Zingiber oficinale Roscoe), xác định thành phần hóa học và khảo sát một số hoạt tính sinh học

  1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH TRÍCH LY TINH DẦU CỦ GỪNG (Zingiber oficinale Roscoe), XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ KHẢO SÁT MỘT SỐ HOẠT TÍNH SINH HỌC Ngành : CÔNG NGHỆ SINH HỌC Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Giảng viên hướng dẫn : TS. Trịnh Thị Lan Anh Sinh viên thực hiện : Phạm Thị Thủy MSSV: 14111000666 Lớp: 14DSH04 TP. Hồ Chí Minh, 2018
  2. Đồ án tốt nghiệp CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Đồ án tốt nghiệp này là công trình khoa học của riêng tôi dưới sự hướng dẫn của TS. Trịnh Thị Lan Anh. Các số liệu, kết quả được trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. TP.HCM, ngày 20 tháng 07 năm 2018 Sinh viên thực hiện Phạm Thị Thủy Phạm Thị Thủy i
  3. Đồ án tốt nghiệp LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đề tài tốt nghiệp này trước hết em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến toàn thể Quý Thầy, Cô Viện Khoa học Ứng dụng HUTECH, trường Đại học Công Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh đã giảng dạy và trang bị cho em những kiến thức cơ bản, đã tạo điều kiện thuận lợi để em có cơ hội tiếp cận với môi trường làm việc thực tế qua thời gian học tập đầy ý nghĩa này. Đồng thời nhà trường đã tạo cho em có cơ hội được làm việc, cho em bước ra đời sống thực tế để áp dụng những kiến thức mà các thầy cô đã giảng dạy. Qua đề tài tốt nghiệp này em nhận ra nhiều điều mới mẻ và bổ ích để giúp ích cho công việc sau này của bản thân. Đặc biệt, em xin gởi đến cô Trịnh Thị Lan Anh, người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em hoàn thành đề tài đồ án tốt nghiệp này lời cảm ơn sâu sắc nhất. Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Ban Lãnh Đạo, các phòng ban của Viện Khoa học Ứng dụng, đã tạo điều kiện thuận lợi cho em được tìm hiểu thực tiễn trong suốt quá trình làm đề tài tại phòng thí nghiệm. Xin chân thành cảm ơn các thầy, cô, anh, chị làm việc tại khoa Công nghệ sinh học đã nhiệt tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức chuyên môn, hướng dẫn cho em cách làm việc, ghi chú công việc rõ ràng cụ thể để thuận lợi cho việc làm việc nhóm và báo cáo công việc. Vì kiến thức bản thân còn hạn chế, trong quá trình làm, hoàn thiện đề tài em không tránh khỏi những sai sót, kính mong nhận được những ý kiến đóng góp từ cô cũng như thầy, cô, anh, chị. Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn Trường Đại Học Công Nghệ TP.HCM, đã tạo điều kiện giúp em có cơ hội học tập nâng cao kĩ năng của bản thân. Chúc Trường Đại Học Công Nghệ TP.HCM phát triển và ngày càng trở thành nơi tin cậy của nhiều sinh viên. TP.HCM, ngày 20 tháng 07 năm 2018 Sinh viên thực hiện Phạm Thị Thủy Phạm Thị Thủy ii
  4. Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT CTCT : Công thức cấu tạo DMSO : Dimethyl sulfoxyde ĐC : Đối chứng E.Coli : Escherichia coli GC : Gas chromatography MS : Mass spectrometry NA : Nutrient Agar NB : Nutrient Broth NXB : Nhà xuất bản RNA : Ribonucleic Acid SAS : Statistical Analysis Systems TB : Trung bình TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam TCVS : Tiêu chuẩn vi sinh TN : Thí nghiệm DPPH : 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl CFU : colony-forming unit Phạm Thị Thủy iii
  5. Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Một số loại củ thuộc họ gừng Hình 1.2. Một số sản phẩn trà gừng đóng gói trên thế giới Hình 1.3. Hệ thống chƣng cất lôi cuốn hơi nƣớc Hình 1.4. Máy ép tinh dầu Hình 1.5. Hệ thống chƣng cất hơi nƣớc dƣới sự hỗ trợ của vi sóng Hình 1.6. Hệ thống chƣng cất lôi cuốn hơi nƣớc Hình 1.7. Những vị trí của vi khuẩn bị tác động bởi các hợp chất thực vật Hình 1.8. Cấu trúc của morphine Hình 1.9. Quinine trích ly từ cây Cinchona officinalis Hình 1.10. Sơ đồ phân loại saponin (Nguyễn Tấn Thịnh, 2013) Hình 1.11. Staphyllococcus aureus Hình 1.12. Vi khuẩn E.coli Hình 1.13. Vi khuẩn Shigella Hình 1.14. Cấu trúc của DPPH (1,1 diphenyl-2-picrylhydrazyl) Hình 1.15. Phản ứng mất gốc tự do của DPPH Hình 2.1. Củ gừng (Zingiber officinale Roscoe) Hình 2.4. Nguyên liệu củ gừng (Zingiber officinale Roscoe) dùng để thu nhận tinh dầu Hình 2.5. Nguyên liệu gừng tƣơi sau khi đƣợc xay ƣớt Hình 2.6. Kích thƣớc nguyên liệu: A. Cắt lát; B. Cắt sợi; C. Xay nhuyễn Hình 2.7. A ) Củ Gừng Việt Nam (trồng tại Long An); B) Củ Gừng mua tại Chợ lớn TP. HCM Hình 2.8. Gừng nguyên củ đƣợc sau 7 ngày sấy ở nhiệt độ 45 ± 5oC Hình 2.9. Quy trình đánh giá hoạt lực kháng khuẩn của tinh dầu gừng Hình 2.10. Quy trình đánh giá hoạt tính chống oxy hóa của tinh dầu gừng Hình 3.1. Đồ thị ảnh hƣởng của kích thƣớc nguyên liệu đến hàm lƣợng tinh dầu thu đƣợc bằng phƣơng pháp chƣng cất lôi cuốn hơi nƣớc Phạm Thị Thủy iv
  6. Đồ án tốt nghiệp Hình 3.2. Đồ thị thể hiện sự ảnh hƣởng của nồng độ muối NaCl đến hàm lƣợng tinh dầu gừng thu đƣợc bằng phƣơng pháp chƣng cất lôi cuốn hơi nƣớc Hình 3.3. Đồ thị thể hiện ảnh hƣởng của độ tuổi đến hàm lƣợng tinh dầu gừng thu đƣợc bằng phƣơng pháp chƣng cất lôi cuốn hơi nƣớc Hình 3.4. Đồ thị thể hiện hàm lƣợng tinh dầu theo nguồn nguyên liệu Hình 3.5. Sự biến thiên của hàm lƣợng tinh dầu gừng sau 7 giờ chƣng cất lôi cuốn hơi nƣớc vơi thời gian ngâm Hình 3.6. Tinh dầu gừng thu đƣợc bằng phƣơng pháp chƣng cất lôi cuốn hơi nƣớc Hình 3.7. Kết quả kháng E.coli O157 của tinh dầu gừng ở mẫu đối chứng dƣơng và các nồng độ: nguyên chất, 10-1, 10-2 Hình 3.8. Kết quả kháng Staphylococcus aureus ở mẫu đối chứng dƣơng và trên các nồng độ tinh dầu khác nhau: nguyên chất, 10-1, 10-2 Hình 3.10. Kết quả kháng Shigella boydii ở mẫu đối chứng dƣơng và trên các nồng độ tinh dầu khác nhau: nguyên chất, 10-1, 10-2 Hình 3.11. Đồ thị độ tƣơng quan giữa nồng độ dung dịch với phần trăm bắt gốc tự do của tinh dầu gừng Hình 3.12. Phản ứng của DPPH với tinh dầu gừng Phản ứng của hoạt tính chống oxy hóa: 1) Đối chứng âm DPPH, 2) Đối chứng dƣơng: vitamin C, 3) Tinh dầu 1 mg/ml và DPPH, 4) Tinh dầu 0,75 mg/ml và DPPH, 5) Tinh dầu 0,5 mg/ml và DPPH, 6) Tinh dầu 0,25 mg/ml và DPPH, 7) Tinh dầu 0,1 mg/ml và DPPH Phạm Thị Thủy v
  7. Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1. Ảnh hƣởng của kích thƣớc nguyên liệu đến hàm lƣợng tinh dầu thu đƣợc bằng phƣơng pháp chƣng cất lôi cuốn hơi nƣớc Bảng 3.2 Ảnh hƣởng của nồng độ muối NaCl đến hàm lƣợng tinh dầu gừng thu đƣợc bằng phƣơng pháp chƣng cất lôi cuốn hơi nƣớc Bảng 3.3 Ảnh hƣởng của tuổi nguyên liệu đến hàm lƣợng tinh dầu thu đƣợc bằng phƣơng pháp chƣng cất lôi cuốn hơi nƣớc Bảng 3.4. Ảnh hƣởng của xuất xứ của nguồn nguyên liệu (Gừng thu mua từ Chợ lớn TP. HCM và Gừng Long An) đến hàm lƣợng tinh dầu thu đƣợc bằng phƣơng pháp chƣng cất lôi cuốn hơi nƣớc Bảng 3.5. Ảnh hƣởng của thời gian ngâm mẫu và thời gian chiết đến hàm lƣợng tinh dầu củ gừng bằng phƣơng pháp chƣng cất lôi cuốn hơi nƣớc Bảng 3.6 Ảnh hƣởng của việc sấy nguyên liệu đến lƣợng tinh dầu thu đƣợc bằng phƣơng pháp chƣng cất lôi cuốn hơi nƣớc Bảng 3.7. Kết quả định lƣợng tinh dầu gừng Bảng 3.8. Kết quả xác định tỷ trọng tinh dầu gừng Bảng 3.9. Kết quả xác định độ hòa tan của tinh dầu gừng trong ethanol Bảng 3.10. Các chỉ số hóa học của tinh dầu gừng thu đƣợc bằng phƣơng pháp chƣng cất lôi cuốn hơi nƣớc Bảng 3.11. Kết quả phân tích và hàm lƣợng tƣơng đối các hợp chất trong mẫu tinh dầu gừng bằng phƣơng pháp GC-MS Bảng 3.12. Kết quả kháng Escherichia coli O157 của tinh dầu gừng thu đƣợc bằng phƣơng pháp chƣng cất lôi cuốn hơi nƣớc Bảng 3.13. Kết qủa kháng Staphylococcus aureus của tinh dầu gừng thu đƣợc bằng bằng phƣơng pháp chƣng cất lôi cuốn hơi nƣớc Bàng 3.14. Kết quả kháng Shigella boydii của tinh dầu gừng thu đƣợc bằng phƣơng pháp chƣng cất lôi cuốn hơi nƣớc Bảng 3.15. Kết quả đo OD của các mẫu thử DPPH và giá trị phần trăm bắt gốc tự do Phạm Thị Thủy vi
  8. Đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC Cam đoan i Lời cảm ơn ii Danh mục chữ viết tắt iii Mở đầu 1 Chương 1: tổng quan tài liệu 6 1.1. Giới thiệu về cây gừng 6 1.1.1. Vị trí phân loại 6 1.1.2. Khái quát về họ gừng 7 1.1.3. Sơ lược về chi Gừng (Zingiber) 9 1.1.4. Nguồn gốc củ gừng 15 1.1.5. Đặc điểm thực vật 15 1.1.6. Thành phần hóa học 15 1.1.7. Công dụng của gừng 17 1.2. Giới thiệu về tinh dầu 25 1.2.1. Khái niệm về tinh dầu 25 1.2.2. Phân bố tinh dầu trong thiên nhiên 26 1.2.3Quá trình tích luỹ tinh dầu 26 1.2.4. Tính chất vật lý của tinh dầu 27 1.2.5. Tính chất hóa học của tinh dầu 28 1.2.6. Ảnh hưởng của những nhân tố khác nhau đến thành phần và tính chất của tinh dầu gừng 28 1.2.7. Ứng dụng của tinh dầu gừng 29 1.2.8. Nguyên tắc sản xuất tinh dầu từ nguyên liệu thiên nhiên 30 1.2.9. Nguyên tắc trích ly tinh dầu 30 1.2.10. Các phương pháp trích ly tinh dầu 30 1.3. Giới thiệu về phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước 35 1.4. Khả năng kháng khuẩn và cơ chế kháng khuẩn của các hợp chất kháng khuẩn có nguồn gốc thực vật 37 1.4.1. Khái niệm 37 1.4.2. Các cơ chế kháng khuẩn 37 Phạm Thị Thủy i
  9. Đồ án tốt nghiệp 1.4.3 Một số nhóm hợp chất alkaloid ở thực vật 38 1.5. Giới thiệu về các chủng vi khuẩn gây bệnh 44 1.5.1. Staphyllococcus aureus 44 1.5.2. Escherichia coli (E.coli) 46 1.5.3. Shigella 47 1.6. Hoạt tính kháng oxy hóa 51 1.6.1. Khái niệm về gốc tự do 51 1.6.2. Phương pháp nghiên cứu tác dụng chống oxy hóa 52 Chương 2: vật liệu và phương pháp 56 2.1. Địa điểm và thời gian tiến hành đề tài 56 2.2. Vật liệu 56 2.3. Phương pháp nghiên cứu 58 2.3.1. Tiến hành trích ly tinh dầu và khảo sát các yếu tố ảnh hưởng 60 2.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố đến hàm lượng tinh dầu gừng thu được bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước 62 2.3.3. Xác định chỉ số hóa học vật lý của tinh dầu gừng 65 2.3.4. Phương pháp đánh giá hoạt lực kháng khuẩn 70 2.3.5 Phương pháp đánh giá hoạt tính chống oxy bằng DPPH 72 2.4 Thống kê và xử lý số liệu 74 Chương 3: kết quả và thảo luận 75 3.1. Ảnh hưởng của các yếu tố đến hàm lượng tinh dầu gừng thu được bằng biện pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước 75 3.1.1. Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu (cắt lát, cắt sợi, xay nhuyễn) đến hàm lượng tinh dầu thu được bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước. 75 3.1.2. Thí nghiệm 2: Khảo sát nồng độ muối NaCl đến hàm lượng tinh dầu thu được bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước. 76 3.1.3. Thí nghiệm 3: Khảo sát tính ảnh hưởng của tuổi nguyên liệu (củ non, củ bánh tẻ, củ già) đến hàm lượng tinh dầu củ gừng thu được băng phương pháp chưng cât lôi cuốn hơi nước. 78 Phạm Thị Thủy ii
  10. Đồ án tốt nghiệp 3.1.4. Thí nghiệm 4: Khảo sát sự ảnh hưởng của nguồn nguyên (thu mua từ chợ và siêu thị) liệu đến hàm lượng tinh dầu thu hồi 80 3.1.5. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian ngâm và thời gian chưng đến hàm lượng tinh dầu gừng thu được bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước. 81 3.1.6. Thí nghiệm 6: Khảo sát lượng tinh dầu sau sấy của nguyên liệu gừng bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước. 83 3.2. Xác định chỉ số vật lý hóa học của tinh dầu gừng 85 3.2.1. Đánh giá cảm quan 85 3.2.2. Định lượng tinh dầu gừng 85 3.2.3. Các chỉ số hóa học của tinh dầu gừng 87 3.3. Kết quả xác định thành phần hóa học của tinh dầu gừng 88 3.4. Thử hoạt tính kháng khuẩn của tinh dầu gưng hu được bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước 90 3.4.1. Hoạt tính kháng Escherichia coli của tinh dầu gừng thu được bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước. 90 3.4.2. Hoạt tính kháng Staphylococcus aureus của tinh dầu gừng thu được bằng bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước 93 3.4.3. Hoạt tính kháng Shigella boydii của tinh dầu gừng thu được bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước 95 3.5. Thử hoạt tính chống oxy hóa của tinh dầu gừng thu được bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước 97 Chương 4: kết luận và kiến nghị 101 4.1. Kết luận 101 4.2. Kiến nghị 102 Tài liệu tham khảo 103 Phụ lục 1 Phụ lục 1: Thành phần các chất môi trường và cách pha 1 số dung dịch thử 1 Phụ lục 2: Xử lý thống kê ảnh hưởng của các yếu tố đến hàm lượng tinh dầu gừng thu được bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước. 1 Phụ lục 3: Xử lý thông kê của kết quả mức độ kháng khuẩn của tinh dầu gừng trên các nhóm vi sinh vật chỉ thị 4 Phạm Thị Thủy iii
  11. Đồ án tốt nghiệp Phụ lục 4: kết quả xử lý thống kê phần trăm bắt gốc tự do của tinh dầu gừng 5 Phụ lục 5: Kết quả kiểm nghiệm thành phần hóa học và hàm lượng tương đối các hợp chất trong mẫu tinh dầu gừng bằng phương pháp GC-MS. 7 Phạm Thị Thủy iv
  12. Đồ án tốt nghiệp MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của vấn đề 1.1 . Đặt vấn đề Hương liệu nói chung và tinh dầu nói riêng là ngành công nghiệp rất phát triển ở các nước châu Âu và một số nước ở châu Á như Trung Quốc, Ấn Độ, tuy nhiên ở Việt Nam ngành này vẫn chưa phát triển mạnh, chủ yếu là các cơ sở sản xuất thủ công nhỏ lẻ. Với điều kiện khí hậu và đất đai vô cùng thuận lợi để trồng các loại cây chiết xuất tinh dầu, đặc biệt là các loại cây như hương nhu, bạc hà, sả, bạch đàn, húng quế, hoắc hương, sồi, gừng, Việt Nam được coi là mỏ vàng “xanh” của ngành sản xuất và chiết xuất tinh dầu – Điều mà không phải quốc gia nào cũng có được. Theo thống kê của Hiệp Hội Tinh Dầu Việt Nam (VOCA) thì hiện nay nước ta đang có khoảng 300 loại cây có thể dùng chiết xuất tinh dầu và trong đó có 50 loại được sử dụng nhiều nhất. Đặc biệt, những loại cây này lại rất dễ trồng và không mất quá nhiều thời gian để chăm sóc cũng như ít sâu bệnh hơn các loại cây khác, chưa kể giá trị kinh tế mà chúng mang lại vô cùng tiềm năng. Từ lâu trong dân gian đã lưu truyền nhiều bài thuốc quý từ cây cỏ thiên nhiên. Cho đến ngày nay các loại thuốc có nguồn gốc từ các hợp chất thiên nhiên có hoặt tính sinh học vẫn được ưa chuộng hơn các loại thuốc được tổng hợp nhân tạo. Và xu hướng của thế giới hiện tại là nghiên cứu tách chiết được các hợp chất thiên nhiên có thể ứng dụng vào nhiều ngành công nghiệp như thực phẩm, mỹ phẩm, dược phẩm, chứ không chỉ riêng ngành hương liệu. Việt Nam là đất nước có hệ thực vật vô cùng phong phú nên có thể nói chúng ta có một kho tàng thuốc chưa được khai phá. Những loại cây có tác dụng chữa bệnh đôi khi không phải là loại cây quý hiếm như sâm, hay tam thất, mà đôi chúng đến từ các nguyên liệu gia vị dùng cho món ăn hàng ngày. Điển hình chính là củ gừng. Gừng có thể ướp với hầu hết tất cả các nguyên liệu như gà, cá, thịt, hải sản cho đến ốc với nhiều món như kho, hấp, luộc, nấu, Ngoài tính năng khử mùi tanh nguyên liệu, tăng hương vị cho các món ăn, gừng còn là bài thuốc dân gian giúp chúng ta không bị đau bụng mỗi khi dùng các thực phẩm có tính hàn, hoặc các loại thực phẩm sống. Phạm Thị Thủy 1
  13. Đồ án tốt nghiệp Gừng là loại nguyên liệu có sẵn, dễ mua, dễ trồng, thu hoạch quanh năm lại nên có tiềm năng to lớn để sản xuất tinh dầu làm hương liệu thực phẩm, dược phẩm, hoặc mỹ phẩm. 1.2. Tầm quan trọng của đề tài Gừng còn gọi là khương, sinh khương hay can khương và có tên khoa học là Zingiber offcinale Rose. Theo Đông y, củ gừng có vị cay, tính nóng, có tác dụng chữa các bệnh về bộ máy tiêu hóa như đau bụng, tiêu chảy, nôn mửa, giải độc bên cạnh đó còn có tác dụng chữa ho, cảm mạc, phong hàn, Củ gừng có chứa tinh dầu có khả năng làm nóng và kháng khuẩn tốt, nhuận tràng, bổ xung nhiều loại vitamin và kích thích vị giác. Với hơn 115 thành phần hóa học khác nhau được tìm thấy trong rễ và củ gừng, chúng có khả năng chống lại Oxy hóa mạnh mẽ, chống viêm, kháng khuẩn và gừng có chứa hơn 90 % sesquiterpene ( là một hợp chất kháng sinh có nguồn gốc từ tự nhiên, có khả năng chống lại ung thư, ung bướu ). 1.3. Ý nghĩa của đề tài Ý nghĩa khoa học: - Xác định ảnh hưởng của các yếu tố đến khả năng thu nhận tinh dầu củ gừng bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước. - Xác định các thành phần hóa học có trong tinh dầu gừng thu được bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước. - Xác định khả năng kháng khuẩn và khả năng chống oxy hóa của tinh dầu gừng thu được bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước. Ý nghĩa thực tiễn: - Nâng cao giá trị của cây gừng, có thể tạo ra nhiều sản phẩm có giá trị cao từ tinh dầu gừng, có giá thành rẻ, mà lại ứng dụng được nhiều trong các ngành công nghiệp thực phẩm, dược phầm, mỹ phẩm, an toàn, giúp cải thiện kinh tế cho người nông dân trông gừng. - Tạo ra nhiều sản phẩm phục vụ đời sống có nguồn gốc từ thiên nhiên. 1.4. Lý do chọn đề tài Tinh dầu gừng không phải là tinh dầu mới mẻ, tuy nhiên việc tách tinh dầu gừng với quy mô lớn vẫn chưa có nên việc cho ra những hoạt chất có dược tính Phạm Thị Thủy 2
  14. Đồ án tốt nghiệp cao từ tinh dầu gừng vẫn chưa được kiểm soát, cũng như việc chưa ứng dụng hết các lợi ích của tinh dầu gừng vào các ngành công nghiệp dược phẩm, mỹ phẩm, thực phẩm. Vì vậy việc nghiên cứu tách chiết được hàm lượng tinh dầu cao có hoạt tính sinh học từ củ gừng đồng thời thử hoạt tính sinh là việc làm cần thiết góp phần vào việc đánh giá hiệu quả và áp dụng các hợp chất thiên nhiên trong các lĩnh vực như thực phẩm, dược phẩm, và mỹ phẩm. Nghiên cứu của đề tài sẽ làm tăng giá trị kinh tế của củ gừng ở Việt Nam, vì vậy chúng tôi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly tinh dầu củ gừng (Zingiber offcinale Rose), xác định thành phần hóa học và khảo sát một số hoạt tính sinh học”. 2. Tình hình nghiên cứu Củ gừng là được trồng phổ biến trên khắp mọi nơi nên việc nghiên cứu tách chiết và xác định các hoạt chất có trong tinh dầu gừng luôn là đề tài được nhiều người quan tâm. Các nghiên cứu liên quan đến gừng như: - Cây gừng được mô tả trong cuốn “Những cây thuốc và vị thuốc Việt Nam” (Đỗ Tất Lợi, 2004). - Đề tài “Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chưng cất tinh dầu gừng” đã được thực hiện (Tống Thị Ngọc Ánh và Nguyễn Văn Kiên, 2011). - Năm 2012, Nguyễn Thanh Huệ và cộng sự đã nghiên cứu “Khảo sát thành phần hóa học và hoạt tính kháng vi sinh vật của tinh dầu gừng (Zingiber officinale Roscoe) và tinh dầu tiêu (Piper nigrum L.). - Năm 2015, Hồ Thị Nguyệt Linh và Lê Văn Mười đã nghiên cứu và công bố “Khảo sát thành phần hóa học của tinh dầu trong củ gừng (Zingiber officinale Roscoe) trồng tại thành phố Bạc Liêu. Các nghiên cứu ở nước ngoài cũng có thể kể đến như: - Năm 1999, Hervey nghiên cứu thành phần hóa học của gừng và xác định sự có mặt có gingerdion. - Năm 2015, Höferl và cộng sự đã nghiên cứu thành phần hóa học và hoạt tính kháng oxy hóa của tinh dầu gừng (Zingiber officinale) Ecuador. Nghiên cứu này tìm ra được 71 hợp chất có trong tinh dầu gừng Ecuador với các thành phần chính như geranial 10,5% và neral 9,1%), α- Phạm Thị Thủy 3
  15. Đồ án tốt nghiệp zingiberene (17,4%), camphene (7,8%), α-farnesene (6,8%) và β- sesquiphellandrene (6,7%). - Năm 2010, El-ghorab và cộng sự đã nghiên cứu so sánh thành phần hóa học và hoạt tính chống oxy hóa của tinh dầu gừng (Zingiber officinale) và tinh dầu nghệ (Cuminum cyminum), kết quả nghiên cứu này đã công bố thành phần hóa học, khả kăng chống oxy hóa của tinh dầu gừng và nghệ. Ngoài ra còn có nhiều nghiên cứu khác về tinh dầu gừng, như dầu gừng và các tác dụng dược lý của nó. 3. Mục đích nghiên cứu - Xác định ảnh hưởng của các yếu tố (kích thước, độ tuổi của nguyên liệu, nồng độ muối, thời gian ngâm nguyên liệu, địa điểm mua nguyên liệu, đến khả năng thu nhận tinh dầu củ gừng bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước. - Định danh và định lượng thành phần hóa học tinh dầu gừng bằng phương pháp sắc ký ghép khối phổ (GC-MS). - Kiểm tra hoạt tính kháng khuẩn và hoạt tính chống oxy hóa của tinh dầu gừng bằng phương pháp khuếch tán trên đĩa thạch. 4. Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài. - Tiến hành thực nghiệm trích lý tinh dầu từ củ gừng bằng phương pháp lôi cuốn hơi nước. - Định danh và định lượng các thành phần hóa học của tinh dầu củ gừng bằng phương pháp sắc ký khí ghép khối phổ (GC-MS). - Thử hoạt tính sinh học về khả năng kháng khuẩn của tinh dầu củ gừng thu được bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước trực tiếp. - Thử hoạt tính chống oxy hóa của tinh dầu củ gừng thu được bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước và ứng dụng bảo quản thực phẩm. 5. Phƣơng pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lý thuyết: thu thập, phân tích, tổng hợp tài liệu. - Thực nghiệm: + Các phương pháp tách chiết tinh dầu: phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước trực tiếp sử dụng bộ chưng cất tinh dầu nhẹ Clevenger. Phạm Thị Thủy 4
  16. Đồ án tốt nghiệp + Thử hoạt tính kháng khuẩn của tinh dầu gừng trên các chủng vi sinh vật: E.coli, Staphylococcus aureus, Shigella boydii. + Xác định hoạt tính chống oxy hóa: khả năng khử gốc tự do DPPH. Xử lý số liệu bằng phần mềm SAS 9.1 và Excel 2013®. 6. Các kết quả đạt đƣợc của đề tài Lượng tinh dầu thu được từ 200 g nguyên liệu sau 7 giờ chưng cất đạt 1,45 ml tương đương với hàm lượng 0,725%. Định tính thành phần hóa học bằng phương pháp sắc ký khí ghép khối phổ (GC-MS), kết quả cho thấy mẫu tinh dầu chứa 41 chất, trong đó có nhiều hợp chất hóa học như: α-Ciral, β-Citral, Camphene, α-Zingiberene, Sabinene, Cineole. Tinh dầu gừng có khả năng kháng khuẩn tốt: đường kính vòng kháng khuẩn của tinh dầu nguyên chất đối với vi khuẩn E.coli là 23,026 mm, với Staphylococcus aureus là 29, 076 mm, với Shigella boydii là 30 mm. Tinh dầu gừng có khả năng bắt gốc tự do được thể hiện qua giá trị phần trăm bắt gốc tự do là 84,9% và giá trị IC50 là 273µg/ml. 7. Kết cấu của đồ án tốt nghiệp Kết cấu của đồ án tốt nghiệp gồm 4 chương: Chương 1: Tổng quan tài liệu Chương 2: Vật liệu và phương pháp Chương 3: Kết quả và thảo luận Chương 4: Kết luận và kiến nghị . Phạm Thị Thủy 5
  17. Đồ án tốt nghiệp CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Giới thiệu về cây gừng 1.1.1. Vị trí phân loại Cây gừng (Zingiber offcinale Roscoe.) thuộc: Giới (regnum) : Plantae Ngành (divisiso) : Magnoliophyta Lớp (class) : Liliopsida Bộ (ordo) : Zingiberases Họ (familia) : Zingiberaceae Chi (genus) : Zingiber Loài (species) : Zingiber officinale Roscoe. Tên thông thường: gừng, khương, Ingwer (Đức), imbir (Ba Lan), halia (Mã Lai), le gingembre (Pháp), gember (Hà Lan), Củ gừng Củ riềng Hình 1.1. Một số loại củ thuộc họ gừng Nghệ Củ nghệ Phạm Thị Thủy 6
  18. Đồ án tốt nghiệp 1.1.2. Khái quát về họ gừng Họ gừng có khoảng trên 1.000 loài. Nhiều loài là các loại cây cảnh, cây gia vị, hay cây thuốc quan trọng. Đặc điểm hình thái họ Gừng (Zingiberaceae) Dạng sống Các cây trong họ Gừng (Zingiberaceae) gồm những cây thảo nhiều năm thường sống nơi đất ẩm, dưới tán cây hay tán rừng, hiếm khi phụ sinh (Cautleya gracilis, Hedychium bousigonianum, Hedychium poilanii). Rễ nhỏ, hình sợi, đôi khi đầu rễ phình to lên thành dạng củ (Curcuma, Kaempferia, Stahlianthus ). Thân rễ to, nạc, nằm ngang, chứa nhiều chất dự trữ, có khi rất ngắn hoặc chỉ mang hoa, thân được tạo thành do các bẹ lá ôm chặt lấy nhau tạo thành thân giả, rất ngắn hoặc không có (Distichochlamys, Kaempferia ) hay cao 1 – 3 m, đôi khi cao tới 4 – 5 m (Alpinia, Amomum ), không phân nhánh. Cây thường có mùi thơm hay có mùi hắc như một số loài trong chi Zingiber. Lá: lá của các cây trong họ Gừng là lá đơn, mọc cách, các lá xếp thành hai hàng, thường hướng lên trên, đôi khi nằm ngang gần như song song với mặt đất (Kaempferia galanga, K. pulchra); có khi lá chỉ là bẹ lá dạng vảy. Lá gồm các phần là: bẹ lá, cuống lá, lưỡi lá và phiến lá. Bẹ lá: mở đến gốc, phần dưới bẹ lá thường ôm chặt lấy nhau làm thành thân giả. Cuống lá: cuống lá không có hay có, ngắn hay dài (có thể dài tới 25 cm), hình lòng máng nông hoặc sâu. Lƣỡi lá (thìa lìa): là phần giữa bẹ lá và cuống lá, từ bẹ lá kéo dài lên. Lưỡi dày hay mỏng dạng màng, đầu nguyên hay xẻ 2, cụt ngang, dài 1 – 2 mm tới vài cm. Phiến lá: hình mác, hình trứng hẹp, bầu dục, ít khi gần tròn (Kaempferia pulchra), gốc phiến nhọn, hình nêm hay gần tròn; đầu phiến thường nhọn, đôi khi thót nhỏ thành dạng đuôi, hiếm khi tròn. Thông thường, phiến lá mầu xanh, nhưng ở một vài loài trong một số chi, mặt trên lá có đốm trắng loang lổ (Stahlianthus) hay dọc gân chính mặt trên nâu đỏ (Curcuma) hoặc mặt dưới nâu đỏ (Distichochlamys, Stahlianthus, Zingiber). Cụm hoa: cụm hoa mọc trên ngọn thân có lá hay từ thân rễ sát mặt đất, tách biệt với thân có lá, hoặc từ giữa các bẹ lá. Cụm hoa dạng chùy, chùm hay bông. Phạm Thị Thủy 7
  19. Đồ án tốt nghiệp Cuống cụm hoa mọc từ thân rễ ở một số chi được bao phủ bởi các bẹ lá dạng vảy thưa hay dày. Cụm hoa thường không phân nhánh, trừ một số ít loài trong các chi Globba, Alpinia, Elettaria, Elettariopsis. + Lá bắc: lá bắc thường có dạng vảy, hình bầu dục, hình mác hay mác-thuôn, bao lấy lá bắc con và hoa, đôi khi lá bắc bao lấy truyền thể (Bulbil). Các lá bắc dính với nhau ở nửa dưới làm thành dạng túi (Curcuma), hay thành dạng chuông (Stahlianthus), hoặc xếp lợp lên nhau. Ở một vài chi, những lá bắc ở phía dưới của cụm hoa là những lá bắc bất thụ (không chứa hoa), thường có mầu sắc, hay những lá bắc này phát triển rất to bao lấy cả cụm hoa khi non gọi là lá bắc tổng bao (nhưng thường sớm rụng). Đôi khi lá bắc không có hoặc sớm rụng. + Lá bắc con: nằm trong lá bắc và đính gần sát gốc lá bắc, bao lấy hoa. Lá bắc con dạng vảy hay dạng ống, có gốc dính sát với bầu. Đôi khi lá bắc con không có hoặc sớm rụng. Hoa: hoa lưỡng tính, mẫu 3, bầu hạ, đối xứng hai bên, có mầu sắc, kích thước trung bình hoặc lớn. Các hoa đính trên cụm hoa dày đặc hay thưa thớt, hoa đơn độc hay vài hoa trong một cụm nhỏ (Cincinnus) đính vào trục cụm hoa. Hoa gồm các bộ phận: + Đài: có các lá đài dính với nhau ở phần dưới thành hình ống, phần trên chia 2 – 3 thùy ngắn hay dài giống dạng răng, hoặc xẻ chữ V đầu trên chia 2 – 3 thùy dạng răng. + Tràng: dính với nhau ở phần dưới thành hình ống, phần trên chia 3 thùy, thùy lưng thường to hơn 2 thùy bên, phía đầu lõm ít nhiều dạng mũ. + Bộ nhị: chỉ có một nhị sinh sản duy nhất, ở phía trong thùy lưng của tràng, gồm có chỉ nhị dạng bản mỏng hay dày, phía trên đính hai bao phấn hướng trong, mở bằng khe dài dọc theo ô bao phấn. Bao phấn có hay không có phần phụ của trung đới, nếu có thì kéo dài lên phía trên tạo thành mào, không bao lấy vòi nhụy, xẻ thùy hay nguyên, hay bao lấy vòi nhụy kéo dài (Zingiber), hoặc kéo dài ở 2 phía cạnh ngoài hai bao phấn thành dạng cánh (Globba). Đôi khi bao phấn không có phần phụ nhưng ở gốc mỗi bao phấn kéo dài xuống phía dưới tạo thành cựa (Curcuma). Cánh môi đối diện với nhị, do 3 nhị bất thụ dính lại với nhau biến thành, thường to, có màu sặc sỡ. Hai nhị lép còn lại nằm ở hai bên gốc cánh môi, Phạm Thị Thủy 8
  20. Đồ án tốt nghiệp dạng cánh tràng không dính với cánh môi (Hedychium), hay dính với cánh môi ở phía dưới (Zingiber), hoặc tiêu giảm thành dạng răng, dạng vảy hay tiêu giảm hoàn toàn. + Bộ nhụy: bộ nhụy hợp nguyên lá noãn (Syncarpous) hay hợp bên lá noãn (Paracarpous). Một vòi nhụy mảnh, nằm dọc theo rãnh phía trong chỉ nhị, qua khe giữa 2 bao phấn; núm nhụy nhô lên phía trên đầu 2 bao phấn, trừ ở chi Zingiber, vòi nhụy kéo dài vượt quá đầu 2 bao phấn và được phần phụ trung đới của bao phấn kéo dài bao lấy. Ngoài 1 nhụy hữu thụ duy nhất, còn có các vòi nhụy lép đính trên đỉnh bầu, hình dùi hay bản ngắn. Bầu hình cầu, bầu dục, hình trụ hay đôi khi hình phễu. Bầu 3 ô hay 1 ô, noãn đảo, nhiều, đính noãn trụ giữa hay đính noãn bên. Quả: quả nang chẻ ô, đôi khi quả mọng, quả nạc, thường hình cầu, bầu dục, đường kính từ 0,2 cm đến 2 – 3(4) cm, đôi khi quả có ngấn giữa (Alpinia galanga), hay có dạng quả giác (quả cải) (Siliquamomum tonkinense), hoặc quả có gờ nổi theo chiều dọc (Elettaria, Elettariopsis). Vỏ quả có lông hay không, có gai mềm, gai phân nhánh hay không, hay vỏ quả có cánh dạng quả khế. Trong nhân dân hiện nay có nhiều loại: gừng trâu có thân to, củ to thường để làm mứt, có nhiều ở các vùng núi thấp; gừng gié có thân và củ đều nhỏ nhưng rất thơm. Cây ưa ẩm, ưa sáng. Cây trồng thường có hoa năm thứ 2. Chưa thấy cây có quả và hạt. Gừng trồng sau 1 năm nếu không thu hoạch sẽ có hiện tượng tàn lụi (phần trên mặt đất) qua đông. Thời gian sinh trưởng mạnh của cây trùng với mùa hè-thu nóng và ẩm. Gừng tái sinh dễ dàng bằng những đoạn thân rễ có nhú mầm, có thể trồng quanh năm nhưng tốt nhất vào mùa xuân. Ra hoa vào mùa hạ và mùa thu. Các cây tiêu biểu trong họ: - Gừng (Zingiber officinale Roscoe.): dùng làm thuốc, gia vị. - Nghệ (Curcuma longa): dùng làm thuốc, gia vị. - Riềng (Alpinia officinarum): dùng làm gia vị - Sa nhân (Amomum xanthioides Wall.): dùng làm dược liệu. 1.1.3. Sơ lƣợc về chi Gừng (Zingiber) Các đặc điểm nhận biết các chi trong họ Gừng (Zingiberaceae): Phạm Thị Thủy 9
  21. Đồ án tốt nghiệp Theo các nghiên cứu gần đây, họ Gừng ở Việt Nam có 19 chi với khoảng 136 – 145 loài. Sau đây là các chi thuộc họ Gừng (Zingiberaceae) có ở Việt Nam với các đặc điểm dễ nhận biết ngoài thiên nhiên. Chi 1. Alpinia Roxb. – Riềng, Sẹ Đặc điểm: cây thảo cao 1 – 3(4) m. Cụm hoa trên ngọn thân có lá, lá bắc màu nâu hay trắng, cánh môi có màu trắng-vàng, trắng-đỏ, vàng-đỏ sặc sỡ, thường to rộng hơn các thùy tràng, phía đầu xẻ thành 2 – 3 thùy hay nguyên. Phần lớn quả hình cầu, đôi khi có hình bầu dục rộng, hiếm khi là hình thoi (Alpinia oxymitra). Nơi sống: phần lớn các loài trong chi này ưa bóng, ưa ẩm, mọc dưới tán rừng, dưới bóng các cây khác, nhưng có số ít loài vẫn phát triển tốt ở nơi ít bóng. Trên thế giới có khoảng 230 loài, phân bố ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới Châu Á, một số ít ở Úc và quần đảo Thái Bình Dương. Việt Nam có 27 – 30 loài. Chi 2. Amomum Roxb. nom. cons. – Sa nhân, Thảo quả Đặc điểm: cây thảo lâu năm, cao 1 – 3(4 – 5) m. Cụm hoa mọc từ thân rễ sát mặt đất hay từ ngay gốc của thân có lá; cánh môi có màu trắng, vàng hay đỏ. Quả nang thường có 3 dạng: vỏ quả nhẵn, vỏ quả có gai mềm và vỏ quả có cánh giống như dạng quả khế. Nơi sống: thường mọc ven suối, dưới tán rừng ẩm, chỉ phát triển tốt và ra hoa quả ở những nơi nhiều bóng và ẩm. Trên thế giới có khoảng 150 loài, phân bố chủ yếu ở vùng nhiệt đới châu Á và Úc. Việt Nam có 21 – 23 loài. Chi 3. Boesenbergia Kuntze – Bồng nga truật Đặc điểm: cây thảo nhỏ. Cụm hoa mọc giữa các bẹ lá, ít hoa. Mỗi lá bắc chứa một lá bắc con và một hoa, nhị lép bên thường rộng hơn thùy tràng, cánh môi hình trứng ngược rộng, rộng hơn thùy tràng và nhị lép, lõm sâu hình túi, phía gốc hẹp. Nơi sống: mọc hoang dại và được trồng nhiều nơi ở Việt Nam, cây ưa bóng, ưa ẩm, thường mọc ven nương rẫy, dưới tán rừng. Trên thế giới có khoảng 50 loài, phân bố ở Châu Á. Việt Nam có 1 loài. Chi 4. Caulokaempferia K. Larsen – Đại bao khương Đặc điểm: cây thảo mảnh cao 30 – 50 cm. Cụm hoa trên ngọn thân có lá, ít hoa. Các lá bắc xếp hai hàng, mỗi lá bắc bao một cụm nhỏ (Cincinnus) có 1 – 4 hoa. Phạm Thị Thủy 10
  22. Đồ án tốt nghiệp Chỉ nhị rất ngắn, phần phụ trung đới kéo dài thành mào rộng, cong ngược lại, nhị lép bên dạng cánh tràng rộng. Nơi sống: thường mọc nơi vách đá ẩm có nước rỉ xuống, ở độ cao 1200 –1600 m. Trên thế giới có khoảng 10 loài, phân bố ở vùng nhiệt đới Châu Á, vùng tây - nam dãy Himalaya ở Mianma, Trung Quốc, Thái Lan. Việt Nam có 1 loài . Chi 5. Cauley (Benth.) Royle ex Hook. f. – Cầu ly Đặc điểm: cây thảo nhỏ, mảnh, cao 20 – 80 cm. Cụm hoa trên ngọn thân có lá, thường có 2 – 10 hoa đính thưa. Mỗi lá bắc chỉ bao một hoa. Hoa thường có màu vàng, hai thùy tràng bên dính 1/2 ở phía gốc với cánh môi; nhị lép bên dạng cánh tràng, cánh môi dạng nêm rộng, xoè ra, đầu rách mép. Quả hình cầu. Nơi sống: cây phụ sinh, nơi râm mát dưới tán cây khác. Trên thế giới có 5 loài, phân bố ở Ấn Độ, Mianma, Nepal, Butan, Trung Quốc, Thái Lan. Việt Nam có 1 loài. Chi 6. Curcuma L. nom. cons. – Nghệ Đặc điểm: cây thảo, cao 1 – 2 m, thân rễ có nhánh, dày, nạc, có mùi thơm. Cụm hoa mọc từ thân rễ hay giữa các bẹ lá, đôi khi hoa xuất hiện trước lá. Các lá bắc dính với nhau ở 1/2 chiều dài phía dưới và làm thành dạng túi, phần trên xòe ra, phía đầu các lá bắc có màu sắc khác nhau, gốc mỗi bao phấn kéo dài xuống phía dưới thành dạng cựa. Bầu 3 ô. Nơi sống: cây thảo ưa bóng, mọc dưới tán rừng ẩm, ven suối, ven nương rẫy, sinh trưởng tốt trên đất giàu dinh dưỡng, đất phù sa, nhiều mùn ẩm, thoát nước, không được chịu úng. Trên thế giới có khoảng 50 loài, chủ yếu ở vùng nhiệt đới Châu Á, 1 loài ở Úc. Việt Nam có 18 – 20 loài. Chi 7. Distichochlamys M. F. Newman – Gừng đen Đặc điểm: cây thảo nhỏ, các bẹ lá không ôm lấy nhau tạo thành thân giả, rễ nhỏ. Mặt dưới phiến lá nâu nhạt, nâu đỏ; cuống lá dài 15-25cm. Cụm hoa có cuống, mọc giữa các bẹ lá, ít hoa. Hoa màu vàng, cánh môi hình trứng rộng đầu hay gần hình tam giác ngược, xẻ sâu hay nông thành 2 thùy. Bầu 3 ô. Nơi sống: cây thảo ưa bóng, ưa ẩm hay mọc ven suối, dưới tán rừng. Đây là chi đặc hữu của Việt Nam. Chi này có 3 loài, mới chỉ phát hiện thấy ở các tỉnh miền Trung Việt Nam. Phạm Thị Thủy 11
  23. Đồ án tốt nghiệp Chi 8. Elettaria (L.) Maton – Trúc sa, Tiểu đậu khấu Đặc điểm: cây thảo cao 2 – 3 m. Cụm hoa mọc từ thân rễ, trục mảnh, dài, rủ xuống, có nhánh ngắn. Mỗi lá bắc bao 1 cụm nhỏ (Cincinnus) có 3 – 4 hoa. Hoa trắng-tím, có cuống ngắn, cánh môi hình thoi, đầu 3 thùy, thùy giữa rách mép. Quả hình trứng, có gờ nổi dọc. Nơi sống: cây ưa bóng, mọc dưới tán rừng ẩm. Trên thế giới có 3 loài, phân bố ở Ấn Độ, Xrilanka, Singapore, Lào, Campuchia, Nam Mỹ. Ở Việt Nam có 1 loài gặp ở miền Bắc. Chi 9. Elettariopsis Baker – Tiểu đậu Đặc điểm: cây thảo 1 m. Cụm hoa mọc từ thân rễ. Mỗi lá bắc bao 1 cụm nhỏ (Cincinnus) có 1 – 2 hoa. Hoa có đài màu trắng hoặc hồng, chỉ nhị ngắn, rộng, phần phụ trung đới kéo dài thành hình vuông. Quả hình cầu, mầu nâu đỏ, có gờ theo chiều dọc hay không. Nơi sống: thường mọc nơi đất mùn ẩm, ven đường mòn trong rừng, dưới tán cây. Trên thế giới có khoảng 12 loài, phân bố ở Trung Quốc, Lào, Thái Lan, Malaysia, Indonesia. Việt Nam có 2 loài. Chi 10. Etlingera Giseke – Ét ling Đặc điểm: cây to cao đến 4 – 5 m. Cụm hoa mọc từ thân rễ, dạng bông hay đầu, xếp theo vòng cầu đồng tâm trên một đế phẳng, thường có vài hoa nở đồng thời xòe ra. Cánh môi dạng lưỡi dài. Nơi sống: ven rừng, ven suối, sườn đồi nơi ẩm. Trên thế giới có khoảng 70 loài, phân bố ở Trung Quốc, Ấn Độ, Inđônêxia, Malaysia, Thái Lan, bắc Úc. Việt Nam có 5 loài. Chi 11. Gagnepainia K. Schum. – Găng ba Đặc điểm: cây thảo nhỏ, đầu rễ phình lên thành củ. Lá chỉ phát triển thành dạng bẹ lá, không có phiến và lưỡi lá. Cụm hoa xuất hiện trước lá, dưới cụm hoa là các bẹ lá dạng vảy hẹp. Cánh môi chia 3 thùy rõ ràng, thùy giữa dạng chỉ, hai mép cuộn vào nhau theo chiều dọc giống dạng ống, trừ phần gốc xòe ra giống dạng tai, 2 thùy bên to, dạng xoan rộng hay bầu dục. Phạm Thị Thủy 12
  24. Đồ án tốt nghiệp Nơi sống: cây thảo thường mọc nơi đất mùn ẩm, ven suối, sườn đồi, dưới tán rừng. Mới gặp ở miền Trung và miền Nam Việt Nam. Có 3 loài trên thế giới, phân bố ở vùng nhiệt đới Đông Nam Á. Việt Nam có 2 loài. Chi 12. Geostachys (Baker) Ridl. – Địa sa Đặc điểm: cây thảo cao 0,8 – 1 m. Cụm hoa mọc sát gốc thân có lá, ít hoa. Lá bắc sớm rụng; lá bắc con dạng ống, gần như hình thoi, bao lấy 1 cụm nhỏ (Cincinnus) có 3 – 4 hoa. Bầu hình trứng. Quả nang, thuôn. Nơi sống: thường mọc nơi đất mùn ẩm sườn đồi, ven suối, dưới tán rừng. Trên thế giới có 5 loài, phân bố chủ yếu ở Malaysia, Thái Lan. Việt Nam có 2 loài. Chi 13. Globba L. – Lô ba Đặc điểm: cây thảo nhỏ, mảnh, cao 0,2 – 0,9 (1,5) m. Cụm hoa trên ngọn thân có lá. Mỗi lá bắc bao một cụm nhỏ (Cincinnus) trong có vài hoa, hoặc bao 1 truyền thể (bulbil), bao phấn có hay không có phần phụ kéo dài thành dạng cánh nhọn ở các cạnh ngoài, nhị lép bên dạng cánh tràng, cánh môi cong ngược lại. Nơi sống: cây thảo ưa bóng, ưa ẩm, thường mọc dưới tán rừng, ven suối, dọc khe núi, có thể gặp ở độ cao tới 1000 m. Có khoảng 100 loài, phân bố ở vùng nhiệt đới châu Á, 1 loài ở Úc. Việt Nam có 14 loài. Chi 14. Hedychium Koen. – Ngải tiên, Bạch diệp Đặc điểm: cây thảo cao 1 – 2(3) m, đôi khi phụ sinh, lưỡi lá thường dài, rất mỏng. Cụm hoa trên ngọn thân có lá, mỗi lá bắc bao lấy một cụm nhỏ (Cincinnus) có 1 – 4 hoa, nhị lép bên dạng cánh tràng, rộng hơn thùy tràng, gốc không dính với cánh môi. Hoa chỉ có một màu trắng, vàng hay đỏ, thường có mùi thơm. Quả nang hình cầu, mở bằng 3 van. Nơi sống: thường mọc ven nương rẫy, sườn đồi, núi, dưới tán rừng, đặc biệt ven suối. Có khoảng 50 loài, phân bố chủ yếu ở Châu Á, ngoài ra còn có ở Châu Phi (Madagascar). Việt Nam có 12 loài, 1 thứ. Chi 15. Hornstedtia Retz. - Gỉa sa nhân Đặc điểm: cây thảo cao 1 – 2(4) m. Cụm hoa mọc từ thân rễ, gần gốc thân giả, hình trứng hay thoi, cuống cụm hoa ngắn. Các lá bắc xếp lợp, những lá bắc ở dưới và ngoài cùng dày, bất thụ, mầu đỏ, lá bắc hữu thụ ở phía trên, chứa 1 hoa. Quả nang gần hình cầu, gần như 3 góc, nhẵn, mở đến gần gốc. Phạm Thị Thủy 13
  25. Đồ án tốt nghiệp Nơi sống: mọc nơi đất ẩm, ven đường mòn, ven suối, bờ đá ẩm. Có khoảng 60 loài ở vùng nhiệt đới Châu Á. Việt Nam mới phát hiện được 1 loài. Chi 16. Kaempferia L. – Địa liền, Thiền liền Đặc điểm: cây thảo nhỏ, đầu rễ thường phình lên thành dạng củ. Thân giả rất ngắn hoặc không có, phiến lá đôi khi có đốm màu hay hồng ở mặt dưới. Cụm hoa đầu, mọc giữa các bẹ lá hay ở đất từ thân rễ, hoa xuất hiện trước hay sau khi có lá. Nhị lép bên dạng cánh tràng, cánh môi trắng hay hồng, đôi khi có đốm và màu khác ở gần gốc cánh môi. Nơi sống: cây thảo thường sống nơi đất mùn ẩm, ven nương rẫy, trong hốc đá, dưới tán rừng. Trên thế giới có khoảng 50 loài, phân bố ở vùng nhiệt đới Châu Á. Việt Nam có 8 loài. Chi 17. Siliquamomum Baill. – Sa nhân giác Đặc điểm: cây thảo cao 1 – 2 m. Cụm hoa chùm, trên ngọn thân có lá, hoa thưa. Hoa có cuống dài, gần đầu có khớp. Quả nang dài dạng quả cải, dài gấp nhiều lần rộng. Nơi sống: thường mọc ở các sườn núi ẩm ở độ cao 800 – 1500 m. Chỉ có 1 loài duy nhất, phân bố ở Việt Nam và Trung Quốc. Chi 18. Stahlianthus Ktunze – Tam thất gừng Đặc điểm: cây thảo, gần như không thân, đầu rễ phình lên thành dạng củ. Cụm hoa dạng đầu, thường được bao bởi một lá bắc tổng bao hình chuông. Nơi sống: cây thảo thường mọc nơi ẩm, ven nương rẫy, khe suối, hốc khe nơi ẩm. Trên thế giới có 6 loài, phân bố ở Ấn Độ, Trung Quốc, Campuchia, Lào, Thái Lan. Việt Nam có 2 loài. Chi 19. Zingiber Boehm. – Gừng, Khương Đặc điểm: cây thảo cao đến 2 – 3 m. Cụm hoa hình nón hẹp, mọc từ thân rễ sát mặt đất hay trên ngọn thân có lá. Đặc điểm dễ nhận biết nhất là 2 mép phần tiếp nối giữa cuống lá và bẹ lá giống như khuỷu (đầu gối); phần phụ của trung đới kéo dài và cong ở đầu, bao lấy vòi nhụy. Toàn cây thường có mùi hắc. Nơi sống: ven suối, dưới tán rừng, ven đồi, hay còn được trồng. Trên thế giới có khoảng 150 loài, chủ yếu phân bố ở vùng Châu Á nóng ẩm. Việt Nam có 14 – 17 loài (Nguyễn Quốc Bình, 2009). Phạm Thị Thủy 14
  26. Đồ án tốt nghiệp 1.1.4. Nguồn gốc củ gừng Gừng là loại cây gia vị cổ điển được trồng ở nhiều nước trong vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới, từ Đông Á đến Đông Nam Á và Nam Á. Trung Quốc, Ấn Độ, Nhật Bản là những nước trồng Gừng nhiều nhất thế giới. Ở Việt Nam, cây được trồng ở khắp các địa phương, từ vùng núi cao đến đồng bằng và ngoài các hải đảo. 1.1.5. Đặc điểm thực vật Cây gừng là loại cây thân cỏ, sống lâu năm. Thân gừng cao khoảng 50 – 100cm, có nơi cây gừng cao đến 150cm. Thân gừng phát triển theo hình ống, nó bao gồm nhiều bẹ lá ôm sát vào nhau. Lá gừng thuộc loại lá đơn, mọc so le, lá hình mũi mác thuôn dài về phía ngọn. Mặt lá nhẵn bóng màu xanh đậm, gân màu xanh nhạt. Lá gừng cổ mùi thơm. Củ gừng phát triển ngầm dưới đốt củ có nhiều đốt, mỗi đốt có một vài mầm non, nếu gặp điều kiện thuận lợi những mầm đó sẽ phát triển thành chồi, thành thân mới. Củ gừng có vỏ màu vàng nhạt, thân củ gừng có rất nhiều sợi dọc. Củ gừng có vị cay nồng và có thể dùng vào nhiều việc. Hoa gừng không mọc ra từ thân mà mọc ra từ củ. Cuống hoa dài khoảng 20cm, các bông hoa mọc sát nhau. Bông hoa dài khoảng 5cm, rộng 2 – 3 cm, đài hoa dài khoảng lcm. Hoa có 3 cánh màu vàng nhạt, mép cánh hoa màu tím. Nếu người ta thu hoạch củ sớm thì gừng sẽ không có hoa. 1.1.6. Thành phần hóa học - Theo phân tích của Bộ Nông nghiệp Mỹ: Phạm Thị Thủy 15
  27. Đồ án tốt nghiệp Bảng 1.1. Thành phần của củ gừng Trong 100 g củ Trong 100 g củ gừng Thành phần gừng tƣơi khô Năng lượng 333 kJ (80 kcal) 1.404 kJ (336 kcal) Carbohydrates 17,77 g 71,62 g - Đường 1,70 g 3,39 g - Chất xơ thực phẩm 2,0 g 14,1 g Fat 0,75 g 4,24 g Protein 1,82 g 8,98 g Vitamin A 0 IU 30 IU Vitamin C 5,0 mg (6%) 0,7 mg (1%) Photpho 34 mg (5%) 168 mg (24%) Kali 415 mg (9%) 1320 mg (28%) (Nguồn: USDA Cơ sở dữ liệu dinh dưỡng) -Theo ghi nhận từ các bài báo cáo khoa học đã được công bố: Các mùi đặc trưng và hương vị của gừng được gây ra bởi một hỗn hợp của zingerone, shogaols và Gingerols, tinh dầu dễ bay hơi chiếm1-3% trọng lượng của gừng tươi. Ở trong phòng thí nghiệm động vật, các Gingerols làm tăng nhu động của đường tiêu hóa và có tác dụng như thuốc giảm đau , thuốc an thần , hạ sốt và các đặc tính kháng khuẩn. Tinh dầu Gừng đã được chứng minh để ngăn ngừa ung thư da ở chuột và một nghiên cứu tại Đại học Michigan đã chứng minh rằng Gingerols có thể tiêu diệt tế bào ung thư buồng trứng. Hợp chất [6]-gingerol (1-[4'-hydroxy-3'-metoxyphenyl]-5-hydroxy-3-decanone) là thành phần chính tạo mùi hăng của gừng. Tiềm năng chất chemopreventive [6]- gingerol tyrong củ gừng là một chất thay thế đầy hứa hẹn trong tương lai để thay thế các loại thuốc trị liệu ung thư đắt tiền và độc hại. Gừng chứa đến 3% tinh dầu có mùi thơm với thành phần chính là sesquiterpenoids, với (-)-zingiberene là thành phần chính. Số lượng nhỏ hơn của chất sesquiterpenoids khác ( β-sesquiphellandrene , bisabolene và farnesene ) Phạm Thị Thủy 16
  28. Đồ án tốt nghiệp và một phần nhỏ chất monoterpenoid ( β-phelladrene , cineol ,citral ) cũng đã được xác định. Hương vị cay nồng của gừng là do Nonvolatile phenylpropanoid có nguồn gốc từ các hợp chất, đặc biệt là Gingerols và shogaols , tạo thành từ Gingerols khi gừng được sấy khô hoặc nấu chín. Zingerone cũng được sản xuất từ Gingerols trong quá trình này, hợp chất này là ít hăng hơn và có mùi thơm cay ngọt. Gừng cũng là một chất kích thích hóa học nhẹ, và đã được sử dụng bởi các nhà quân sự Châu Âu trước Thế chiến I bằng cách nhét bột gừng vào hậu môn ngựa chiến để kích thích chúng hăng lên trong chiến trận gọi là những “Trung đoàn ngựa chiến feaguing”. Ngoài ra gừng còn có tác động kích thích tuyến nước bọt “sialagogue” làm tăng sản xuất nước bọt nhiều hơn, làm cho việc nuốt dễ dàng hơn, giúp người già ăn uống dể dàng hơn. - Theo Bộ môn thực vật-Khoa dƣợc-Đại học Y Dƣợc TP. HCM Thành phần hóa học của Gừng như sau: Gừng chứa 2 – 3% tinh dầu với thành phần chủ yếu là các hợp chất hydrocarbon sesquiterpenic: β-zingiberen (35%), ar-curcumenen (17%), β- farnesen (10%) và một lượng nhỏ các hợp chất alcol monoterpenic như geraniol, linalol, borneol. Nhựa dầu chứa 20-25% tinh dầu và 20-30% các chất cay. Thành phần chủ yếu của nhóm chất cay là zingeron, shogaol và zingerol, trong đó gingerol chiếm tỷ lệ cao nhất. Ngoài ra, trong tinh dầu Gừng còn chứa α-camphen, β-phelandren, eucalyptol và các gingerol. Cineol trong Gừng có tác dụng kích thích khi sử dụng tại chỗ và có tác dụng diệt khuẩn trên nhiều vi khuẩn. 1.1.7. Công dụng của gừng Củ gừng già với hương vị đậm đà thường được sử dụng như là một gia vị trong công thức nấu ăn của Ấn Độ, và là một thành phần tinh túy của Trung Quốc, Hàn Quốc, Nhật Bản và nhiều món ăn Nam Á cho hương vị món ăn như hải sản hoặc thịt dê và ẩm thực ăn chay và ăn kiêng. Phạm Thị Thủy 17
  29. Đồ án tốt nghiệp - Ở Việt Nam củ gừng là món rau gia vị được dùng vào nhiều mục đích như nước chấm (nước mắm gừng), tương gừng, trong nhiều món xào, món nấu (với thịt dê, bò), - Ở Ấn Độ và Pakistan, gừng tươi là một trong các loại gia vị chính được sử dụng để nấu món cà ri đậu Pulse, đậu lăng và các thực vật khác. Củ gừng như một chất bảo quản thực phẩm hữu ích. Bột gừng cũng được sử dụng trong một số chế phẩm thực phẩm, đặc biệt là đối với phụ nữ mang thai hoặc cho con bú, một trong những món ăn phổ biến nhất là katlu, là một hỗn hợp sền sệt bao gồm bơ sữa trâu lỏng, các loại hạt, và đường. - Ở Bangladesh , gừng băm nhỏ hoặc nghiền thành dạng bột nhão để sử dụng như là một cơ sở cho các món ăn thịt gà và thịt cùng với hành tím và tỏi. - Ở Châu Âu, trong các món ăn Châu Âu, gừng được sử dụng chủ yếu trong các loại thực phẩm ngọt như bánh gừng , gừng snaps, parkin, bánh quy gừng và speculaas. - Ở Myanma gừng được gọi là gyin. Nó được sử dụng rộng rãi trong nấu ăn, món phổ biến là xà lách gyin-Thốt Nốt , trong đó bao gồm gừng cắt nhỏ bảo quản trong dầu, và một loạt các loại quả hạch và các loại hạt. - Ở Trung Quốc, củ gừng cắt lát hoặc toàn bộ thường được kết hợp với các món ăn ngon như cá, và củ gừng xắt nhỏ thường được kết hợp với thịt, khi nó được nấu chín. - Ở Nhật Bản, gừng ngâm để làm cho Beni Shoga và Gari hoặc xát nhỏ và sử dụng nguyên liệu trên đậu phụ hoặc mỳ. -Ở hàn Quốc, trong món kim chi truyền thống, gừng được thái nhỏ và thêm vào các thành phần của hỗn hợp cay ngay trước khi quá trình lên men. - Ở Indonesia cũng sử dụng củ gừng gọi là jahe, như là thành phần phổ biến trong công thức nấu ăn địa phương. - Ở malaysia, gừng được gọi là Halia và được sử dụng trong nhiều loại món ăn, đặc biệt là một món súp. Phạm Thị Thủy 18
  30. Đồ án tốt nghiệp - Ở Việt Nam, lá gừng tươi, xắt nhỏ, cũng có thể được thêm vào món tôm xào và canh khoai lang như một kiểu trang trí bắt mắt và chất gia vị từ lá để thêm một hương vị tinh tế hơn nhiều so với củ gừng xắt nhỏ. Củ gừng được dùng làm kẹo, mứt. - Ở Việt Nam, gừng được chế thành kẹo gừng có tác dụng chống lạnh, thông cổ. Trong dịp tết cổ truyền thường có món mức gừng để ấm bụng và kích thích tiêu hóa. - Ở Ấn Độ và Pakistan, Gừng cũng được sử dụng dưới dạng kẹo ngậm. Kẹo gừng là củ gừng nấu đường cho đến khi mềm, và là một loại bánh kẹo dùng phổ biến để uống trà. - Ở Nhật bản gừng cũng được dùng làm kẹo gọi là Shoga. Tuy nhiên, kẹo gừng đôi khi là một thành phần của hộp kẹo Trung Quốc, và trà thảo dược cũng có thể được chế biến từ gừng. Gừng được dùng như nước trà Trà gừng là một thức uống ở nhiều nước Châu Á, được làm từ củ gừng. Trà ủ từ gừng là một phương thuốc dân gian phổ biến để chống cảm lạnh ở nhiều nước. - Ở Ấn Độ và Pakistan, gừng tươi hoặc sấy khô được sử dụng để trà và cà phê vị gừng, đặc biệt là vào mùa đông. - Ở Trung Quốc, trà gừng được chế bằng cách bóc vỏ và thái lát gừng đun trong nước cho đến sôi, đường nâu (tốt nhất từ mía lau) thường được thêm vào. Cắt lát trái cam hoặc chanh thêm vào để tạo thêm hương vị. Trà gừng có tác dụng chống lạnh, giải cảm.Trà thảo dược cũng có thể được chế biến từ gừng. - Ở Hàn Quốc , trà gừng được gọi là cha saenggang . Nó có thể được thực hiện bằng cách đun sôi lát gừng hoặc bằng cách trộn nước nóng vào gừng ngọt được bảo quản. Có nhiều nới gừng thát lát được tẩm với mật ong lưu trữ trong một vài tuần như mứt, pha nưới sôi được món nước trà gừng. - Ở Nhật Bản trà gừng được gọi là shōgayu. Dùng uống chống lạnh và giải nhiệt. Phạm Thị Thủy 19
  31. Đồ án tốt nghiệp - Ở Philippines, trà gừng được gọi là salabat , phục vụ trong các tháng tương đối lạnh vào mùa đông. Từ trà gừng với thành phần chính là gừng tươi, có hương vị cay và kích thích. - Ở Indonesia, một thức uống gọi là wedang jahe được làm từ gừng và đường cọ. - Ở Ả Rập và một số nước Trung Đông, gừng được gọi là zanjabil, và bột gừng được sử dụng như là một gia vị cho cà phê và sữa. - Ở Somaliland , gừng được gọi là sinjibil, được phục vụ trong các cửa hàng cà phê tại Ai Cập. - Ở Bờ Biển Ngà , gừng nghiền nát và trộn với cam, dứa và chanh để sản xuất nước hoa quả được gọi là nyamanku . - Ở Yêmen, bột gừng được sử dụng trong hawaij, một hỗn hợp gia vị được sử dụng chủ yếu do người Do Thái Yemenite dùng cho súp và cà phê. - Ở Anh, gừng cũng được sử dụng làm gia vị thêm vào cà phê nóng, trà nóng. Hình 1.2. Một số sản phẩn trà gừng đóng gói trên thế giới Gừng dùng trong nước uống có gas Loại nước uống Soda gừng Ginger ale và bia gừng cũng uống say như như các loại bia khác nhưng có tác dụng tốt cho dạ dày được một số quốc gia Châu Âu và Nam Mỹ nơi mà công nghệ đồ uống phát triển, nước uống có gas từ gừng được khai thác. Phạm Thị Thủy 20
  32. Đồ án tốt nghiệp Ở Pháp, rượu gừng là một dạng rượu mùi với tên gọi là Canton được sản xuất tại Jarnac. Ở Anh rượu gừng “Green” là một loại rượu có vị gừng được sản xuất với chai thủy tinh màu xanh lá cây. Ở đảo Corfu , Hy Lạp, một thức uống truyền thống có gừng gọi là tsitsibira , một loại bia gừng, được phổ biến. Thức uống này bắt nguồn từ người Hoa kỳ gốc Anh Anh khi Hoa Kỳ chiếm đóng hòn đảo Ionian. Ở Jamaica làm bia gừng như là một loại thức uống tươi và thức uống có gas trong gia đình. Trà gừng thường được làm từ gừng tươi, cũng như đặc sản bánh gừng Jamaica nổi tiếng khu vực. Các bộ phận cây gừng được dùng làm thuốc + Theo Đông y Gừng có vị cay, tính ấm, vào 3 kinh phế, tỳ, vị, có tác dụng phát biểu, tán hàn ôn trung, tiêu đàm, hành thủy, giải độc. Trong hầu hết các thang thuốc Đông y, dù bệnh hàn hay nhiệt, hư hay thực, các thầy thuốc vẫn thường dùng từ 3 đến 5 lát gừng sống. Ngoài tác dụng hạn chế bớt tính lạnh của các vị thuốc hàn, cách phối hợp này còn giúp cho tỳ vị dễ hấp thu thuốc và người bệnh khỏi nôn ra đối với những thuốc khó uống. Ngoài ra tùy theo hình thức sử dụng, gừng có nhiều công dụng khác nhau. Gừng sống còn gọi là sinh khương có tác dụng phát tán phong hàn, chống nôn ói. Gừng khô còn gọi là can khương, có tính nóng hơn sinh khương, có thể làm ấm tỳ vị. Gừng đốt cháy tồn tính còn gọi là hắc khương. Hắc khương có vị đắng, thường được tẩm đồng tiện, có thể làm ấm can thận, giáng hư hỏa. Vỏ gừng được gọi là khương bì có tác dụng lợi tiểu. Trong kỹ thuật bào chế, gừng cũng có thể giúp cho thầy thuốc đạt được một số mục đích quan trọng. Sinh địa nấu với gừng sẽ hạn chế bớt tính mát. Bán hạ chế với gừng để giải độc. Một số loại thuốc khác như sâm, đinh lăng cũng thường được tẩm gừng, sao qua để tăng tính ấm và dẫn vào phế vị. -Ở Trung Quốc, gừng được bao gồm trong một số toa thuốc truyền thống . Một thức uống gồm củ gừng thái lát nấu nước với đường nâu hoặc với nước cola được sử dụng như một loại thuốc dân gian để trị bệnh cảm lạnh thông Phạm Thị Thủy 21
  33. Đồ án tốt nghiệp thường. Người Trung Quốc cũng làm một loại kẹo gừng khô được lên men trong nước ép mận có đường, thường được dùng để ngăn chặn bệnh ho. Trong lịch sử Y học Trung Quốc cũng đã dùng gừng để điều trị viêm, nhưng một số nghiên cứu khoa học hỗ trợ, cho thấy gừng trị bệnh viêm khớp không có tốt hơn so với các loại tân dược hiện đại. - Ở Mianma, gừng và chất tạo ngọt địa phương được làm từ nước cốt trái cây cọ (htan nyat ) được đun sôi với nhau và được dùng để phòng ngừa cúm. Gừng là vị thuốc chính trong các bài thuốc y học cổ truyền. - Ở Congo, gừng nghiền nát và trộn với nhựa cây xoài để làm ra thuốc tangawisi nước, được coi là một thuốc chữa bách bệnh. - Ở Ấn Độ, gừng xắt lát được dán lên trán để làm giảm đau đầu, và được sử dụng để ăn khi bị cảm lạnh thông thường. Gừng với chanh muối chanh cũng được sử dụng chống buồn nôn. - Ở Indinesia gừng được dùng để chống mệt mỏi, ngăn ngừa và chữa trị bệnh thấp khớp và kiểm soát thói quen ăn uống nghèo dưỡng chất. +Theo Tây y Các nghiên cứu sơ bộ trong Tây y cho biết: Nghiên cứu sơ bộ cho thấy 9 hợp chất tìm thấy trong gừng có thể liên kết với các thụ thể serotonin của con người có thể ảnh hưởng đến chức năng đường tiêu hóa . Nghiên cứu thực hiện trong thử nghiệm in vitro cho thấy chiết xuất từ gừng có thể kiểm soát số lượng các gốc tự do và peroxy lipid. Nghiên cứu sơ bộ liên quan đến tác dụng của gừng trên buồn nôn xảy ra khi mang thai cho thấy rằng uống gừng có thể gây ra ợ hơi sau khi ăn. Trong một nghiên cứu năm 2010, tiêu thụ hàng ngày của gừng đã được hiển thị để giúp giảm đau cơ bắp kết hợp với tập thể dục 25%. Gừng đã được xác định trong một nghiên cứu để giúp làm giảm các dấu hiệu viêm đại tràng do PGE2, do đó cho thấy một biện pháp ngăn ngừa ung thư ruột kết. Trong các nghiên cứu hạn chế, gừng đã được tìm thấy có hiệu quả hơn so với thuốc chống buồn nôn do say sóng , ốm nghén và hóa trị liệu, mặc dù gừng Phạm Thị Thủy 22
  34. Đồ án tốt nghiệp không được tìm thấy tác dụng cao hơn giả dược (Placebo) khi điều trị buồn nôn sau phẫu thuật. Các nghiên cứu ban đầu cho thấy rằng gừng có tác động đến bệnh viêm khớp hoặc có máu loãng và giảm cholesterol, nhưng những hiệu ứng này vẫn chưa được xác nhận. Trong nghiên cứu sơ bộ gừng có tác dụng ngăn đục thủy tinh thể do bệnh tiểu đường thông qua các cơ chế antiglycating. Chất Zingerone trong gừng có hoạt động chống trực khuẩn Escherichia coli gây ra bệnh tiêu chảy. Ở Hoa Kỳ, gừng được sử dụng để ngăn chặn say sóng do tàu, xe và chống buồn nôn khi phụ nữ ốm nghén. Nó được công nhận là an toàn bởi Cục Quản lý thực phẩm và dược phẩm và được bán như là một chế độ ăn uống bổ sung không được kiểm soát. Nước gừng cũng được sử dụng để tránh chuột rút do nhiệt do vận động thể thao. Mộ số bài thuốc từ cây gừng - Ngừa cảm lạnh sau khi phải dầm mưa nhiều giờ: Gừng sống 20g, giã nát, bỏ vào 1 ly nước sôi hoặc trà nóng cho đường vừa đủ ngọt để dễ uống, uống lúc còn nóng ngay khi vừa về tới nhà (theo BS. Phan Xuân Trung). - Chữa ngoại cảm lạnh do lạnh (nấu cháo cảm): Gừng sống 10 g, hành lá 10 g, tiêu sọ 10 hạt. Gạo tẻ 1 nắm nấu cháo, lúc sắp bắt xuống cho gừng sống (xắt nhuyễn) hành lá (cắt ngắn) và tiêu sọ (đâm nát) vào quậy đều. Ăn cháo lúc còn nóng. Ăn xong đắp chăn cho ra mồ hôi (theo BS. Phan Xuân Trung). - Chữa trúng hàn đi tả hoặc phong hàn gây tê thấp, ho suyễn, tay chân móp lạnh: Gừng khô tán nhỏ 5g, hòa với nước ấm hoặc nước cháo nóng mà uống. (theo BS. Phan Xuân Trung). - Chữa nôn mửa khi đi tàu xe: Gừng sống cắt lát mỏng. Ngậm gừng sống nhấm nháp từng chút một, nuốt nước dần cho tới khi hết nôn (theo BS. Phan Xuân Trung). Phạm Thị Thủy 23
  35. Đồ án tốt nghiệp - Chữa mất tiếng hoặc khan tiếng: Củ cải trắng 2 củ, gừng sống 7 lát. Rửa sạch, giã nhuyễn vắt lấy nước cốt uống làm 2 hoặc 3 lần trong ngày (theo BS. Phan Xuân Trung). - Chữa buồn nôn trong thời kỳ có thai: Gừng sống 20 g, giã nát hoặc khoảng 8 g bột gừng khô. Bỏ gừng vào một ly nước sôi hoặc nước trà nóng, có thể thêm một chút đường cho dễ uống (theo BS. Phan Xuân Trung). - Chữa trúng gió, tay chân tê, choáng váng, đột nhiên nói khó, liệt một bên: Gừng sống 40 g, đồng tiện 80 ml. Gừng sống giã nát, cho vào một ít nước sôi, vắt lấy nước, hòa với đồng tiện uống lúc đồng tiện còn ấm. Đồng tiện tính mát, dưỡng âm, có thể trừ phong, tan được huyết ứ, giáng hư hoả. Đồng tiện là nước tiểu "giữa dòng" của bé trai từ 2 đến 10 tuổi. Trên thực tế, để tranh thủ thời gian lúc cấp cứu, có thể sử dụng nước tiểu của người thân trong gia đình có sẳn lúc đó. Bỏ đoạn đầu, bỏ đoạn cuối, chỉ lấy đoạn giữa. Với chức năng phát tán khí huyết ra bì phu và tay chân, giáng khí, hành huyết, tiêu ứ, làm nhẹ áp lực ở vùng ngực và vùng đầu, bài thuốc "sinh khương đồng tiện” còn được kinh nghiệm dân gian sử dụng trong một số bệnh tim mạch như cơn đau vùng tim, cao huyết áp trong điều kiện không tiếp cận được thầy thuốc. Tuy nhiên, điều cần nhớ là các triệu chứng trúng phong hoặc tim mạch không bất chợt xảy đến mà thường bắt nguồn từ những sự mất cân bằng trước đó của cơ thể. Chẳng hạn dương hư hàn thịnh, đàm trọc, huyết ứ, khí trệ, Do đó sau khi giải toả các triệu chứng cấp thời, người bệnh cần đến thầy thuốc chuyên môn để được thăm khám và điều trị thích hợp nhằm ổn định sức khoẻ lâu dài. Cuối cùng, cũng nên nhắc lại một kinh nghiệm dân gian rất hữu ích và có thể xem như một biện pháp dưỡng sinh là ăn 1 – 2 lát gừng sống sau mỗi bữa ăn. Gừng sống vừa giúp kích thích tiêu hóa vừa làm mất đi những mùi thức ăn để lại trong miệng. Ngoài ra, tác dụng "hành khí" của gừng còn tác động tới sự lưu thông của khí huyết, ảnh hưởng tốt đến hệ tim mạch. Chú ý: Gừng khô có tính nóng nên những người có thể tạng nhiệt hoặc đang có các chứng viêm nhiễm không nên dùng (theo BS. Phan Xuân Trung). Phạm Thị Thủy 24
  36. Đồ án tốt nghiệp - Phục hồi sức khỏe sau khi bị bệnh lị vi khuẩn mạn tính Gừng tươi 30 gr đem rửa sạch, sau khi giã nhỏ, cho thêm chút nước vào đun sôi kỹ, để nước gừng còn ấm sẽ lấy khăn mặt khô sạch nhúng vào đó, vắt sơ sơ khăn rồi rửa và lau chùi khắp người, nhất là rửa và lau chùi nhiều ở bộ phận bụng ngực. Gừng tươi tính ôn nhiệt, có tác dụng rất tốt đối với bệnh về đường ruột. Tắm rửa, lau người bằng nước đun nói trên vừa có thể trừ được hàn, thấp, lại có thể cải thiện được tuần hoàn huyết dịch, tăng cường sức chống bệnh, giúp ích cho việc phục hồi sức khỏe sau khi bị bệnh lị vi khuẩn mạn tính (PTS dược học - BS Nguyễn Ninh Hải). - Làm ấm tỳ thận, dẫn khí lưu thông và giảm đau Lấy gừng tươi rửa sạch, thái mỏng 9gr và phụ tử 9gr, đem rang sơ qua, hành 300 gr, muối 250 gr. Nghiền vụn gừng và Phụ tử rang, đắp lên rốn, ngoài băng giữ cố định. Lại lấy muối, hành cho vào nồi rang nóng, cho vào trong túi vải sạch đem là, chườm lên trên đó. Gừng và Phụ tử đã rang đều là vị thuốc có tính ôn nhiệt tốt, dùng để đắp lên rốn, sau đó lại dùng túi hành và muối đã rang để là, chườm, có thể phát huy được tác dụng làm ấm tỳ thận, dẫn khí lưu thông và giảm đau (PTS dược học - BS Nguyễn Ninh Hải). 1.2. Giới thiệu về tinh dầu 1.2.1. Khái niệm về tinh dầu Tinh dầu là hỗn hợp các chất hữu cơ tan lẫn vào nhau, có mùi đặc trưng tùy thuộc vào nguồn gốc nguyên liệu cung cấp tinh dầu. Cần phân biệt rõ tinh dầu với dầu béo (hỗn hợp các triglicerid) và dầu mỏ (hỗn hợp các hydrocarbon). Rất khó khăn khi có một định nghĩa tuyệt đối chính xác cho tinh dầu. Về mặt thực hành, tinh dầu có thể như “một hỗn hợp thiên nhiên có mùi, phần lớn có nguồn gốc từ thực vật”, chỉ có một số ít tinh dầu có nguồn gốc từ thực vật. Tinh dầu thường là thể lỏng ở nhiệt độ phòng, bay hơi hoàn toàn mà không bị phân hủy. Trong thiên nhiên, rất nhiều tinh dầu ở trạng thái tự do, chỉ có một số ít trạng thái tiềm tàng. Ở trạng thái tiếm tàng, tinh dầu không có sẵn trong nguyên liệu mà chỉ xuất hiện trong những điều kiện gia công nhất định trước khi tiến Phạm Thị Thủy 25
  37. Đồ án tốt nghiệp hành ly trích. Còn ở trạng thái tự do, tinh dầu hiện sẵn trong nguyên liệu có thể thu trực tiếp dưới những điều kiện ly trích bình thường (Abegaz et al., 1983). 1.2.2. Phân bố tinh dầu trong thiên nhiên Các loại cây có tinh dầu được phân bố rộng trong thiên nhiên. Kết quả thống kê cho thấy có khoảng 2.500 loài cây có chưa tinh dầu. Trữ lượng tinh dầu trong cây phụ thuộc vào điều kiện khí hậu, thỗ nhưỡng. Cây mọc ở vùng nhiệt đới có trữ lượng tinh dầu cao hơn ở vùng ôn đới. Ngay trong một cây, thành phần và lượng tinh dầu trong các bộ phận khác nhau cũng khác nhau. Ngoài ra lượng tinh dầu thu được còn phụ thuộc vào điều kiện, phương pháp thu hoạch, bảo quản, tách chiết, Hàm lượng tinh dầu trong những cây khác nhau cũng rất khác nhau: hoa hồng hàm lượng tinh dầu vào khoảng 0,25%; bạc hà hàm lượng khoảng 1%; quả hồi và nụ đinh hương thì hàm lượng tinh dầu tương ứng có thể đạt giá trị 5% và 15% (Nguyễn Thị Hồng Liên, 2014). 1.2.3. Quá trình tích luỹ tinh dầu Trong thực vật, tinh dầu được tạo ra và tích trữ trong các mô. Hình thành các mô này thay đổi tùy theo vị trí của chúng trong cây. Những mô này có thể hiện ở tất cả mọi nơi trong cây như rễ, thân, lá, hoa và trái, dưới những tên gọi khác nhau như: Tế bào tiết: tế bào tiết ra tinh dầu rồi giữ luôn trong tế bào (mô tiết) như trong cánh hóa hồng, củ gừng, Lông tiết: cũng là tế bào tiết nhưng nằm nhô ra ngoài bề mặt thực vật, thường bắt gặp ở lá các họ Hoa môi, Cúc, Cà, Túi tiết: tế bào tiết ra tinh dầu nhưng không chứa lại bên trong mà dồn chung chứa vào một xoang trống, tạo ra bởi cơ chế ly bào hay tiêu bào. Túi tiết thường năm bên dưới biểu bì. Thường có ở vỏ trái các giống Citrus, Eucalyptus, Ống tiết: cách tạo ra tinh dầu cũng như túi tiết nhưng nằm sâu bên trong phần gỗ và chạy dài theo sớ gỗ, bắt gặp trong các giống Dipterocarpi, Artmisia, Về phần phân bố lượng tinh dầu, đặc biệt có nhiều trong họ Long não, họ Hoa môi, Họ Cam, Họ Sim, họ Hoa tán. Phạm Thị Thủy 26
  38. Đồ án tốt nghiệp Tinh dầu có trong các bộ phận khác nhau của cây: như ở hoa (hồng, nhài, cam, chanh, ); ở lá (bạch đàn, bạc hà, hương nhu, tần dầy lá, ); ở vỏ cây (quế); ở thân cây (hương đàn, peru, sả, ); ở rễ (hương bài, gừng, nghệ, xuyên khung, ) (Nguyễn Thị Hồng Liên, 2014). 1.2.4. Tính chất vật lý của tinh dầu Ở nhiệt độ thường, tinh dầu ở thể lỏng, trừ một số trường hợp như menthol, camphor, là ở thể rắn. Tinh dầu gần như không tan trong nước và dễ bay hơi, do vậy có thể tách thu tinh dầu bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước. Tinh dầu rất ít tan trong nước, tan tốt trong cồn và các dung môi hữu cơ, các loại dầu mỡ, có thể tan một phần trong dung dịch kiềm, Đa số tinh dầu không có màu hoặc màu vàng nhạt, một số tinh dầu có màu như: tinh dầu quế có màu nâu sẫm, tinh dầu thymus màu đỏ. Tinh dầu thường có vị cay và hắc. Tỷ trọng của tinh dầu thường vào khoảng 0,85 – 0,95; có một số tinh dầu nặng hơn nước như tinh dầu đinh hương, tinh dầu quế. Tỷ trọng thay đổi theo thành phần hóa học. Nếu tinh dầu có thành phần chủ yêu là hydrocarbon terpenic thì tỷ trọng thấp, tinh dầu có hợp chất chứa oxy hoặc nhân thơm thì tỷ trọng cao hơn. Tinh dầu thường có chỉ số khúc xạ vào khoảng 1,45 – 1,56. Chỉ số khúc xạ cao hay thấp tùy theo thành phần các chất chứa trong tinh dầu là no, không no hoặc có nhân thơm. Nếu tinh dầu có nhiều thành phần có nhiều dây nối đôi thì có chỉ số khúc xạ cao. Vì tinh dầu là một hỗn hợp nên không có nhiệt độ sôi nhất định. Điểm sôi của tinh dầu thay đổi tùy theo thành phần hợp chất. Ví dụ, hợp chất terpen có điểm sôi là 150 – 160oC, hợp chất sesquiterpen có điểm sôi cao hơn, khoảng 250 – 280oC, còn các hợp chất polyterpene có điểm sôi trên 300oC. Từ đó, ta có thể tách riêng các thành phần khác nhau trong tinh dầu bằng phương pháp chưng cất phân đoạn. Khi hạ nhiệt độ một số tinh dầu có thể kết tinh như tinh dầu hồi, tinh dầu bạc hà, tinh dầu xá xị, (Nguyễn Kim Phi Phụng, 2000; 2001). Phạm Thị Thủy 27
  39. Đồ án tốt nghiệp 1.2.5. Tính chất hóa học của tinh dầu Dưới ảnh hưởng của nhiệt độ, ánh sáng, không khí, nước tinh dầu dễ bị oxy hóa và có thể bị nhựa hóa một phần. Alcol trong tinh dầu bọ oxy hóa thành aldehyde, aldehyde biến thành acid. Các hợp chất nối đôi dễ bị oxy hóa hoặc tham gia phản ứng cộng hợp. Các hợp chất ceton và aldehyde dễ bị aldol hóa tạo nhựa khi có sự hiện diện của kiềm. Nhiều thành phần có các nhóm chức khác nhau có thể tham gia phản ứng hóa học, làm thay đổi tính chất của tinh dầu (Phùng Thị Ái Hữu, 2012). 1.2.6. Ảnh hƣởng của những nhân tố khác nhau đến thành phần và tính chất của tinh dầu gừng Tinh dầu chứa trong thực vật có thành phần không cố định mà luôn thay đổi theo hướng phát triển của cây cũng như ảnh hưởng của những yếu tố khác. a. Nguyên liệu chế biến và bộ phận dùng để chế biến Mỗi loại cây tinh dầu, ở mỗi bộ phận chứa tinh dầu, có thành phần nhất định trong những điều kiện nhất định, các giống khác nhau thì thành phần tinh dầu cũng khác nhau. Trong cùng 1 cây nhưng lượng tinh dầu ở các bộ phận khác nhau, hàm lượng và thành phần cũng khác nhau (Lê Ngọc Thạch, 2003). b. Phƣơng pháp chế biến Tùy thuộc vào phương pháp chế biến mà hàm lượng và thành phần cũng khác nhau. Tinh dầu nhận được bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước ít bị tạp hơn so với tinh dầu trích ly bằng dung môi bay hơi vì các thành phần tạp khác sẽ hòa tan vào nước (Lê Ngọc Thạch, 2003). c. Hƣớng phát triển của cây Trong thời gian cây sinh trưởng thành phần tinh dầu chịu hàng loạt các biến đổi và những chuyển hóa này có thể xác định thời kỳ mà cây tích tụ được nhiều tinh dầu nhất và có chất lượng cao nhất để thu hoạch và chế biến. Tinh dầu tạo thành trong cây không phải có 1 lượng cố định mà biến đổi liên tục theo hướng phát triển của cây. Sự biến đổi này có xu hướng là càng ngày càng tích tụ nhiều những hợp chất có chứa oxy. Phạm Thị Thủy 28
  40. Đồ án tốt nghiệp Trong các bộ phận khác nhau của cây, tinh dầu tạo thành và tích lũy không giống nhau mà luôn luôn chuyển hóa lẫn nhau (Lê Ngọc Thạch, 2003). d. Độ chín Nguyên liệu được khảo sát khi đạt độ chín kỹ thuật (Phùng Thị Ái Hữu, 2012). e. Độ tƣơi Nguyên liệu bị khô, dập, úng cũng ảnh hưởng đến hàm lượng và chất lượng tinh dầu. Nên tránh để dồn đống nguyên liệu đưa đến sự phát nhiệt bên trong làm thối rữa nguyên liệu. Cần phơi héo nguyên liệu thích hợp, tốt nhất phơi héo trong bóng mát vì nếu nhiệt độ lên quá 40oC một số cấu phần trong tinh dầu sẽ bay hơi. Nhưng độ héo cũng ảnh hưởng đến hàm lượng và chất lượng tinh dầu. Do đó, nếu để nguyên liệu héo trong một thời gian dài sẽ đưa đến giảm khối lượng tinh dầu chứa trong nguyên liệu. Mặt khác, việc này cũng sẽ dẫn đến một số cấu phần không bền trong tinh dầu bị phân hủy làm cho tinh dầu thu được không còn chất lượng tự nhiên. Do đó, trước khi ly trích tinh dầu, nguyên liệu cần được phơi héo, cần phải khảo sát hiệu suất và thành phần hóa học của tinh dầu theo thời gian để héo để biết cần để héo trong thời gian bao nhiêu lâu là thích hợp nhất (Phùng Thị Ái Hữu, 2012). f. Độ sạch Nguyên liệu càng sạch thì chất lượng tinh dầu thu được càng cao. Do đó khi ly trích cần phải làm sạch, loại bỏ bẩn, các đối tượng không phải nguyên liệu cần ly trích ra khỏi nguyên liệu, không được để lẫn vào (Phùng Thị Ái Hữu, 2012). 1.2.7. Ứng dụng của tinh dầu gừng Khoa học ngày càng tiến bộ, định danh được nhiều hoạt chất có trong tinh dầu nên việc ứng dụng tinh dầu vào các sản phầm ngày càng rộng rãi: - Trong thực phẩm: gừng là gia vị cho món ăn, khử mùi tanh, tăng hương vị, khử tính hàn của nguyên liệu, - Trong mỹ phẩm: tinh dầu đóng vai trò quan trọng vì nó có khả năng giữ mùi, chống oxy hóa, bảo vệ da, tạo hương thơm dịu tư nhiên. Nên tinh dầu được ứng dụng nhiều trong: dầu thơm, nước hoa, kem, dầu gội, dung dịch vệ sinh, Phạm Thị Thủy 29
  41. Đồ án tốt nghiệp - Trong y học: giúp dễ tiêu hóa, chống lại tính hàn khi ăn đồ ăn sống hoặc tanh, hoặc khi cảm lạnh, giảm sự căng thẳng mệt mỏi, chưa các bệnh về khớp tăng khả năng tuần hoàn máu, kháng khuẩn kháng viêm. Nên tinh dầu được sử dụng nhiều dưới dang thuốc viên, cao, hay dung dịch lỏng, 1.2.8. Nguyên tắc sản xuất tinh dầu từ nguyên liệu thiên nhiên - Tinh dầu thu được phải có mùi thơm tự nhiên như nguyên liệu. - Quy trình khai thác phải phù hợp với nguyên liệu. - Tinh dầu phải được lấy triệt để khỏi nguyên liệu với chi phí thấp nhất. - Đơn giản, thuận tiện và nhanh chóng (Mai Thị Anh Tú, 2009). 1.2.9. Nguyên tắc trích ly tinh dầu Nguyên tắc trích ly của tất cả các phương pháp nói trên đêu dựa vào những đặc tính của tinh dầu như: - Dễ bay hơi. - Lôi cuốn theo hơi nước ở nhiệt độ dưới 100oC. - Hòa tan dễ dàng trong dung môi hữu cơ. - Dễ bị hấp thụ ngay ở thể khí. 1.2.10. Các phƣơng pháp trích ly tinh dầu Do những yêu cầu về nguyên tắc sản xuất nên khi khai thác hợp chất thơm từ thực vật, động vật, người ta thường dùng một trong các phương pháp sau đây: a. Phƣơng pháp chƣng cất lôi cuốn hơi nƣớc Hình 1.3. Hệ thống chƣng cất lôi cuốn hơi nƣớc 1. Bình cấp hơi nước, Phạm Thị Thủy 30
  42. Đồ án tốt nghiệp 2. Bình chứa nguyên liệu chưng cất 3. Lớp tinh dầu 4. Lớp nước Hơi nước tạo ra từ nồi hơi, thường có áp suất cao hơn không khí, được đưa thẳng vào bình chưng cất. Ngày nay thừng dùng phương pháp này để chưng cát tinh dầu từ các nguyên liệu thực vật. Điểm ưu việt của phương pháp này là người ta có thể điều chỉnh áp suất, nhiệt độ như ong muốn để tận thu sản phẩm nhưng phải giữ nhiệt độ ở mức giới hạn để tinh dầu không bị phân hủy. Việc sử dụng phương pháp này cũng lễ thuộc vào những yếu tố hạn chế, yêu cầu hơi nước không quá nóng và quá ẩm. Nếu nóng nó có thể phân hủy những cấu phần có độ sôi thấp. Nếu dòng chảy của tinh dầu ngưng lại quá sớm, người ta phải chưng cất tiếp bằng hơi nước bão hòa trong một thời gian cho đến khi sự khuếch tán hơi nước được tái lập trở lại, khi đó mới tiếp tục dùng lại hơi nước quá nhiệt. Nếu hơi nước quá ẩm sẽ dẫn đến hiện tượng hơi nước ngưng tụ, phần chất nạp phía dưới sẽ bị ướt, trong trường hợp này, người ta phải tháo nước ra bằng một van xả dưới đáy nồi. Trong công nghiệp, hơi nước trước khi vào bình chưng cất phải đi ngang qua một bộ phận tách nước. Với hơi nước có áp suất cao thường gây ra sự phân hủy quan trọng, nên tốt nhất là bắt đầu chưng cất với hơi nước ở áp suất thấp và cao dần cho đến khi kết thúc. Không có một quy tắc chung nào cho mọi nguyên liệu vì mỗi chất nạp đòi hỏi một kih nghiệm và yêu cầu khác nhau. Hiệu suất và chất lượng tinh dầu phụ thuộc vào đặc tính của tinh dầu và cách chọn phương pháp chưng cất (Lã Đình Mỡi, 2001). Trong phòng thí nghiệm, để chưng cất hơi nước tinh dầu người ta thườn dùng bộ dụng cụ thủy tinh Clevenger. Ưu điểm: - Quy trình kỹ thuật tương đối đơn giản. - Thiết bị gọn dễ chế tạo - Không đòi hỏi vật liệu phụ như các phương pháp tẩm trích, hấp phụ. -Thời gian tương đối nhanh. Nhược điểm: Phạm Thị Thủy 31
  43. Đồ án tốt nghiệp - Không có lợi đối với những nguyên liệu có hàm lượng tinh dầu thấp. - Chất lượng tinh dầu có thể bị ảnh hưởng nếu trong tinh dầu chó những cấu phần dễ phân hủy. - Trong nước chưng luôn luôn có một lượng tinh dầu tương đối lớn. - Những tinh dầu có độ sôi cao thường cho hiệu suất rất kém. b. Phƣơng pháp cơ học Hình 1.4. Máy ép tinh dầu Đây là phương pháp tương đối đơn giản dùng để tách tinh dầu ở dạng tự do bằng tác dụng lực cơ học lên nguyên liệu (thường là ép). Phương pháp này được dùng phổ biến với các loại có vỏ quả họ Citrus như cam, chanh, quýt, bưởi, Vì những loại nguyên liệu này tinh dầu thường phân bố chủ yếu ở lớp vỏ tế bào mỏng trong biểu bì. Khi có lực tác động lên vỏ quả, các tế bào có chứa tinh dầu vỡ ra và giải phóng tinh dầu. Phương pháp ép có nhiều ưu điểm như: tinh dầu giữu nguyên được mùi vị thiên nhiên ban đầu, các thành phần trong tinh dầu ít bị biến đổi. Nhược điểm của phương pháp này: dầu bị lẫn nhiều tạp chất, chủ yếu là các hợp chất hữu cơ hòa tan vật liệu đem ép (Lê Ngọc Thạch, 2003). c. Phƣơng pháp trích ly bằng dung môi dễ bay hơi Phương pháp này dưa trên nguyên tắc sử dụng dung môi thích hợp để hòa tan những cấu tử mang hương trong nguyên liệu đã được xử lý thành dạng thích Phạm Thị Thủy 32
  44. Đồ án tốt nghiệp hợp ở nhiệt độ phòng. Dung môi chiết sẽ ngấm qua thành tế bào của nguyên liệu, các hợp chất trong tế bào sẽ hòa tan vào dung môi, sau đó sẽ cuất hiện quá trình thấm thấu giữ dịch chiết bên trong với dịch chiết dung môi bên ngoài do chênh lệch nồng độ. Sau đó khi trích ly phải thực hiện quá trình tách dung môi ở áp suất thấp để thu tinh dầu. - Ưu điểm: sản phẩm thu được theo phương phá này thường có mùi thơm tự nhiên. Hiệu suất sản phẩm thu được thường cao hơn các phương pháp khác. - Khuyết điểm: yêu cầu cao về thiết bị; thất thoát dung môi; quy trình tương đối phức tạp (Mai Thị Anh Tú, 2009). d. Trích ly bằng dung môi không bay hơi Dựa vào tính chất có thể hòa tan trong chất béo động vật và thực vật của tinh dầu, người ta ngâm nguyên liệu vào dầu động vật hoặc thực vật, tinh dầu sẽ khuếch tán qua màng tế bào, hòa tan vào dầu, sau đó tách riêng tinh dầu để thu nhận tinh dầu. Phương pháp ngâm bằng dung môi không bay hơi có nhiều ưu điểm nhược điêm hơn phương pháp trích lý bằng dung môi dễ bay hơi ở chỗ thu dầu được dầu nhiều tạp chất hơn. Tuy nhiên, phương pháp này rất thủ công, khó cơ giới hóa và nhược điểm lớn nhất là chất béo dùng làm dung môi rất khó bảo quản và chế biến, giá thành cao. Chính vì vậy hiện nay phương pháp này rất ít được sử dụng (Mai Thị anh Tú, 2009). e. Phƣơng pháp trích ly bằng CO2 Lợi dụng tính chất khí CO2 có thể hóa lỏng ở áp suất cao, dùng CO2 lỏng chiết tinh dầu ra khỏi nguyên liệu. Phương pháp trích ly dùng CO2 lỏng được sử dụng nhiều trong công nghiệp trong thời gian gần đây do có nhiều ưu điểm như: - Dung môi CO2 có tính chọn lựa tốt. - CO2 không có tác dụng độc hại với con người như các loại dung môi khác. - Dễ loại và không để lại dấu vết dung môi. - Khi loại dung môi không cần sử dụng nhiệt, vì vậy giữ được mùi thơm của tinh dầu mà không sợ tinh dầu bị phân hủy. - Quá trình kín ít bị hao tốn. Phạm Thị Thủy 33
  45. Đồ án tốt nghiệp Tuy nhiên, phươn pháp này đòi hỏi thiết bị phức tạp chịu áp lực cao, chi phí cho CO2 còn đắt, nên chưa được phổ biến (Mai Thị Anh Tú, 2009). f. Phƣơng pháp vi sóng Hình 1.5. Hệ thống chƣng cất hơi nƣớc dƣới sự hỗ trợ của vi sóng (microwave assisted distillation) Phương pháp vi sóng có đặc điểm: vi sóng (micro-onde, microwave) là sóng điện từ lan truyền với vận tốc ánh sáng. Sóng điện từ này được đặc trưng bởi: - Tần số f, tính bằng Hertz (Hz= cycles/s), là chu kỳ của trường điện từ trong một giây, nằm giữa 300Hz và 30 GHz. - Vận tốc c là 300.000km/ giây. - Độ dài sóng (cm) là đoạn đường đi của vi sóng trong một chu kì, liên hệ với tần số theo công thức £=c/f. - Hầu hết các lò vi sóng gia dụng đề sử dụng tần số 2450 MHz, ở tần số này £=12,24. Một phân tử, thí dụ như nước, phan chia điện tích trong phân tử một cách bất đối xứng. Như vậy các phân tử này là những lưỡng cực có tính định hướng trong nhiều điện trường. Dưới tác dụng của điện trường một chiều, các phân tử lưỡng cực có khuynh hướng sắp xếp theo chiều điện trường này. Nếu điện trường là một điện trường xoay chiều, sự định hướng của các lưỡng cực sẽ thay đổi theo chiều xoay đó. Cơ sở của hiện tượng phát hiện vi sóng là sự tương tác giữa điện trường và các phân tử phân cực bên trong vật chất. trong điện trường xoay chiều có tần số Phạm Thị Thủy 34
  46. Đồ án tốt nghiệp cao 2,45 x 109 Hz, điện trường này sẽ gây ra một sự xáo động ma sát rất lớn giữa các phân tử, đó chính là nguồn gốc của sự nóng lên của vật chất. Với một cơ cấu có tính chất bất đối xứng cao, phân tử nước có độ phân cực rất lớn, do đó nước là một chất rất lý tưởng để dun nóng bằng vi sóng. Ngoài ra, các nhóm định chức phân cực như: -OH, -COOH, -NH2, trong các hợp chất hữu cơ cung là nhóm chịu sự tác động mạnh của trường điện từ. Do đó, những hợp chất càng phan cực càng rất mau nóng dưới sự chiếu xạ của vi sóng. Việc này liên quan đến hằng số điện môi của hợp chất đó. Tóm lại sự đun nóng bởi vi sóng rất chọn lọc, trực tiếp và nhanh chóng (Phạm Thế Chính và cộng sự, năm 2009). g. Phƣơng pháp sinh học Phương pháp này được ứng dụng cho các nguồn nguyên liệu có tinh dầu ở trạng thái kết hợp (glucosid). Để phân lập tinh dầu, người ta phải sử lí bằng cách lên men hoặc dùng enzyme, sau đó kết hợp với chưng cất hay trích ly để thu tinh dầu giống như các loại vật liệu chứa hợp chất thơm khác (Nguyễn Kim Phi Phụng, 2000; 2001). 1.3. Giới thiệu về phƣơng pháp chƣng cất lôi cuốn hơi nƣớc Phương pháp này dựa trên sự khuếch tán, thẩm thấu, hòa tan và lôi cuốn theo 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. Sự khuếch tán sẽ dễ dàng khi tế bào chứa tinh dầu trương phồng do nguyên liệu tiếp xúc với hơi nước bão hòa trong một thời gian nhất định. Trường hợp mô thực vật có chứa sáp, nhựa, acid béo thì phải dùng nhiều hơi nước hơn và sự chưng cất phải được thực hiện trong một thời gian dài vì những hợp chất này làm giảm áp suất hơi chung của hệ thống và làm cho sự khuếch tán trở nên khó khan. 1.3.1. Nguyên lý hoạt động của phƣơng pháp chƣng cất lôi cuốn hơi nƣớc Phương pháp chưng cất lôi cuốn tinh dầu bằng hơi nước được dựa trên nguyên lý của quá trình chưng cất hỗn hợp này được gia nhiệt, cả hai chất đều bay hơi. Nếu áp suất của hơi nước cộng với áp suất của tinh dầu bằng với áp suất môi trường thì hỗn hợp sôi và tinh dầu được lấy ra cùng hơi nước. - Chưng cất lôi cuốn hơi nước trực tiếp Phạm Thị Thủy 35
  47. Đồ án tốt nghiệp Nguyên liệu và nước được cho vào cùng một thiết bị đem đun sôi, hơi nước bay ra sẽ lôi cuốn theo hơi tinh dầu, sau đó làm lạnh ngưng tụ hơi, ta sẽ thu được tinh dầu sau khi phân ly tách nước ra. Thiết bị sử dụng tương đối đơn giản, rẻ tiền, phù hợp với sản xuất nhở ở địa phương, nhất là ở những nơi mới bắt đầu khai thác tinh dầu, bước đầu chưa có điều kiện đầu tư vào sản xuất. Tuy nhiên phương pháp này có những nhược điểm: + Chất lượng tinh dầu sản phẩm không cao + Nguyên liệu dễ bị cháy khét, do bị thiếu nước, bị dính vào thành thiết bị + Khó điều chỉnh các thông số kỹ thuật (nhiệt độ, áp suất), thời gian chưng cất kéo dài. + Tiêu tốn nhiều năng lượng. - Chưng cất hơi nước gián tiếp Phương pháp chưng cất gián tiếp sử dụng nồi bốc hơi nước riêng hoặc sử dụng chung hệ thống hơi nước từ một lò hơi chung cho các thiết bị khác nhau. Do bộ phận chưng cất không bị gia nhiệt trực tiếp nên phương pháp khắc phục dược tình trạng nguyên liệu bị cháy khét, màu sắc và phẩm chất của tinh dầu thu được tốt hơn. Do hơi nước cấp từ bên ngoài nên dễ dàng khống chế và điều chỉnh các yếu tố như lưu lượng, áp suất cho phù hợp với từng loại nguyên liệu, giúp nâng cao hiệu suất cũng như chất lượng tinh dầu thu được. Hình 1.6. Hệ thống chƣng cất lôi cuốn hơi nƣớc Phạm Thị Thủy 36
  48. Đồ án tốt nghiệp 1.4. Khả năng kháng khuẩn và cơ chế kháng khuẩn của các hợp chất kháng khuẩn có nguồn gốc thực vật 1.4.1. Khái niệm Hợp chất kháng khuẩn ở thực vật là tên gọi chung chỉ các hợp chất hữu cơ có trong thực vật có khả năng ức chế hoặc tiêu diệt sự phát triển của vi sinh vật. Các hợp chất kháng khuẩn thường có khả năng tác dụng đặc hiệu lên vi sinh vật với một nồng độ rất nhỏ (Silva và Fernandes, 2010). Các hợp chất này thường thuộc nhiều nhóm hợp chất khác nhau như alkaloid, glucoside, phenolic và tinh dầu. 1.4.2. Các cơ chế kháng khuẩn Hình 1.7. Những vị trí của vi khuẩn bị tác động bởi các hợp chất thực vật (Silva và Fernandes, 2010) a. Ức chế quá trình tổng hợp vách của vi khẩn Gồm có penicillin, bacitracin, vancomycin. Tác động lên quá trình tổng hợp vách nên làm cho vi khuẩn dễ bị các đại thực bào phá vỡ do thay đổi áp suất thẩm thấu b. Ức chế chức năng của màng tế bào Gồm colistin, polymycin, gentamicin và amphotericin. Cơ chế sẽ làm mất chức năng của màng tế bào, làm cho các phân tử có khối lượng lớn và các ion bị thoát ra ngoài. c. Ức chế quá trình sinh tổng hợp protein Phạm Thị Thủy 37
  49. Đồ án tốt nghiệp Nhóm aminoglycoside gắn với receptor trên tiểu phân 30S của ribosome làm cho quá trình dịch mã không chính xác. Nhóm chloramphenicol gắn với tiểu phân 50S của ribosome ức chế enzyme peptidyltransferase ngăn cản việc các acid amin mới vào chuỗi polypeptide. Nhóm macrolide và lincoxinamide gắn với tiểu phân 50S của ribosome làm ngăn cản quá trình dịch mã các acid amin đầu tiên của chuỗi polypeptide. d. Ức chế quá trình tổng hợp acid nucleic: Nhóm refampin gắn với enzyme RNA polymerase ngăn cản quá trình sao mã tạo thành mRNA. Nhóm quinolone ức chế tác dụng của enzyme DNA gryase làm cho 2 mạch đơn DNA không thể duỗi xoắn làm ngăn cản quá trình nhân đôi của DNA. Nhóm sulfamide có cấu trúc giống PABA có tác dụng cạnh tranh PABA và ngăn cản quá trình tổng hợp acid nucleotide. Nhóm trimethoprim tác động vào enzyme xúc tacs cho quá trình tạo thành nhân purin làm ức chế quá trình tạo acid nucleic (Tôn Nữ Minh Nguyệt và cộng sự, 2010). 1.4.3 Một số nhóm hợp chất alkaloid ở thực vật - Morphine Morphine là alkaloid chủ yếu trong nhựa cây anh túc còn xanh (Papaver somniferum). Morphine tinh sạch được thu nhận lần đầu vào năm 1806 và xác định cấu trúc hóa học vào năm 1927. Morphin tác dụng trực tiếp lên hệ thần kinh trung ương, gây nghiện. Morphine có khả năng giảm đau, tạo cảm giác lâng lâng dễ chịu. Hiện nay có rất nhiều hợp chất tổng hợp giống morphine nhưng ít độc hơn được sử dụng trong y tế như linol, lerit, hay phenazone, (Nguyễn Tiến Thắng, 2012). - Phạm Thị Thủy 38
  50. Đồ án tốt nghiệp Hình 1.8. Cấu trúc của morphine - Quinine Từ rất lâu, quinine đã được sử dụng làm thuốc trị sốt rét. Quinine có trong cây Cinchona officinalis có nguồn gốc từ Peru, Bolivia. Cấu trúc hóa học của quinine được xác định vào năm 1907 và tổng hợp hóa từ năm 1945. Quinine ức chế quá trình sao chép DNA và phiên mã tạo RNA của tác nhân gây sốt rét (Nguyễn Tiến Thắng, 2012). Hình 1.9. Quinine trích ly từ cây Cinchona officinalis - Glucoalkaloid Đại diện là latisolin hoạt chất trích ly từ cây trinh nữ hoàng cung (Crinum latifolium) thuộc họ Amaryllidaceae. Vào năm 1986, Ghosal công bố tách được một số dẫn xuất alkaloid từ cây Trinh nữ hoàng cubg có khả năng chống ung thư. Nhiều nghiên cứu về sinh học phân tử từ cây Trinh nữ hoàng cung và trong họ Amaryllidaceae đã chứng minh rằng các alkaloid trong họ này có khả năng chống ung bướu, chống vi khuẩn và kích thích miễn dịch. Phạm Thị Thủy 39
  51. Đồ án tốt nghiệp Nhóm glucoside Glycoside là một phân tử đường liên kết với một nhóm chức bằng liên kết Glycoside. Trong cơ thể sống glycoside đóng rất nhiều vai trò quan trọng như dự trữ năng lượng, cấu trúc tạo hình (cellulose ), bảo vệ (Mucopolysaccharide ), chống tạo thể cetone gây đọc cho cơ thể, đồng thời rất nhiều glycoside từ thực vật được sử dụng làm thuốc (Marco, 2007). Glycoside thường ở dạng rắn, kết tinh một số ít ở dạng lỏng hoặc vô định hình. Các hợp chất glycoside thường không màu, tan trong nước và cồn, ít hoặc không tan trong dung môi hữu cơ như ether hoặc chloroform. Phân loại Nhóm Glycoside thường được phân loại theo tính chất hóa học của aglycone bao gồm các nhóm: - Nhóm alcoholic glycoside: salicine. - Nhóm anthraquinone glycoside. - Nhóm coumarin glycoside: apterin. - Nhóm chromone glycoside benzo-gamma-pyrone. - Nhóm cyanogenic glycoside: amygdalin, dhurrin, linamarin, lotaustralin và prunasin. - Nhóm flavonoid glycoside: hesperidin, naringin, rutin, quecitrin. - Nhóm phenolic glycoside. - Nhóm saponin. - Nhóm cardiac glycoside. - Nhóm steviol glycoside. - Nhóm thioglycoside: sinigrin, sinalbin. Một số nhóm hợp chất glycoside ở thực vật: - Tannin Tanin lnà một polyphenol tan trong nước có trong cây sồi. Gồm 2 nhóm chính là tannin tan và tannin phức không tan. Tannin tan trong nước là những dẫn xuất đơn của benzoic acid như galic aicd và hexahydroxydiphenic acid liên kết với đường đơn. Tannin phức là các đại phân tử tạo thành từ một số gốc hydroxyflavanol. Phạm Thị Thủy 40
  52. Đồ án tốt nghiệp Tanin thường không gắn với vách tế bào như các phenol khác mà nằm ở không bào. Một trong những chức năng sinh học quan trọng nhất của tannin là làm chất cua đuổi dinh dưỡng (chất gây chán ăn). Tannin có thể gây ngộ độc cho nấm mốc, nấm men và vi khuẩn (Nguyễn Tiến Thắng, 2012). - Saponin Saponin là một glucoside tự nhiên thường gặp trong nhiều loài thực vật đặc biệt là nhân sâm. Saponin có một tính chất chung đó là khi bị hòa tan vào nước, saponin có khả năng làm giảm sức căng bề mặt của dung dịch, tạo nhiều bọt, có độc đối với động vật máu lạnh đặc biệt là đối với cá. Tạo phức với cholesterol, có vị hắc và làm hắc hơi mạnh. Một vài loài động vật cũng có saponin như hải sâm, cá sao. Ngày nay, saponin được công nhân là thành phần chính giúp tạo ra những công dụng của nhân sâm. Sâm càng nhiều saponin thì càng tốt, dựa trên tiêu chí đó để đánh giá chất lượng của các loại sâm. Saponin được chia làm 2 nhóm chính dựa trên cấu trúc phần sapogenins là saponin trung tính dẫn xuất steroid và các saponin có tính acid chứa gốc triterpenoid. Phạm Thị Thủy 41
  53. Đồ án tốt nghiệp Saponins Saponin Saponin steroid triterpenoid Nhóm spirosta n Saponin triterpenoid Saponin triterpenoid Nhóm pentacyclic tetracyclic furostan Nhóm aminofurosta n Nhóm Nhóm hopan dammara n Nhóm Nhóm spirosolan olean Nhóm lupan Nhóm Nhóm lanostan solanidan Nhóm ursan Nhóm cucurbitan Hình 1.10. Sơ đồ phân loại saponin (Nguyễn Tấn Thịnh, 2013) Flavonoid Flavonoid là nhóm hợp chất thứ cấp gồm khoảng hơn 5000 chất có bộ khung cấu tạo C15 và thường được cải biến bằng cách gắn thêm các gốc (-OH) và (-OCH3). Thông thường flavonoid thường tồn tại ở dạng phức với glucose và acid hữu cơ. Trong số này có những nhóm chất phổ biến như flavonone và flavonol, authocyacin, roteno. Một số nhóm đại diện chính của flavonoid là isoflavone, flavanonem, flavonol và leucoanthocyanidin (Nguyễn Tiến Thắng, 2012). Flavonoid chủ yếu tập trung ở các cây ngành hạt kín, lớp 2 lá mầm. Trong thực vật bậc cao flavonoid là nhóm sắc tố phổ biến nhất tạo màu cánh hoa từ da cam, đỏ đến xanh dương. Trong lớp 1 lá mầm chỉ có khoảng 10 họ được tìm thấy Phạm Thị Thủy 42
  54. Đồ án tốt nghiệp có chứa flavonoid. Ngoài ra hàm lượng của flavonoid còn phụ thuộc vào nơi mọc, cây mọc ở vùng nhiệt đới và núi cao thì có hàm lượng flavonoid cao hơn những nơi thiếu ánh sáng (Ngô Văn Thu, 2011). - Nhóm tinh dầu Tinh dầu thường là một hỗn hợp gồm nhiều thành phần, có mùi thơm, không tan trong nước, tan trong các dung môi hữu cơ, bay hơi ở nhiệt độ thường và có thể tách chiết từ thực vật bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước. Thông thường tinh dầu đa số là chất lỏng chỉ có một số ít ở thể rắn như: menthol, borneol, vanilin, heliotropin. Không màu hoặc màu vàng nhạt và có thể sẫm màu vì oxi hóa. Tinh dầu có mặt rộng rãi trong các họ cây như: họ Cúc (Asteraceae), họ Hoa Tán (Apiaceae), họ Hoa Môi (Lamiaceae), họ Long Nhãn (Lauraceae), họ Sim (Myrtaceae), họ Cam (Rutaceae) và họ Gừng (Zingiberaceae) Tinh dầu được sử dụng như một vị thuốc, trong đông y tinh dầu được sử dụng để trị sán (Thymol), diệt ký sinh trùng sốt rét (Artermisinin) ngoài ra còn chống viêm, làm lành vết thương, kháng khuẩn và diệt khuẩn, (Ngô Văn Thu, 2011). Phân loại Thành phần hóa học và cấu tạo của tinh dầu khá phức tạp nhưng có thể chia thành 4 nhóm sau: Nhóm dẫn xuất monoterpene. Nhóm dẫn xuất sesquiterpene. Nhóm dẫn xuất các dẫn xuất nhân thơm. Nhóm các hợp chất chứa nitrogen và lưu huỳnh. Một số nhóm hợp chất tinh dầu ở thực vật Monoterpene Monoterpene chủ yếu có mặt trong tinh dầu, có mùi thơm và thường được tách chiết bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước. một vài đại diện tiêu biểu của monoterpene là menthol, geraniol và citral được sử dụng rất rộng rãi trong y học, mỹ phẩm và thực phẩm. Phạm Thị Thủy 43
  55. Đồ án tốt nghiệp - Sesquiterpene Sesquiterpene có cấu tạo từ pharnesylpyrophosphate thường có mặt trong tinh dầu và nhựa thực vật. Một số loại serquiterpene là hormone ảnh hưởng đến quá trình lột xác của sâu bọ, chất thơm và chất gây ngán ăn ở thực vật. Farnesol, abscisic acid và phaseic acid là một số hợp chất sesquiterpene thường thấy (Nguyễn Tiến Thắng, 2012). 1.5. Giới thiệu về các chủng vi khuẩn gây bệnh Một số vi khuẩn hay gặp là Staphylococcus aureus, E.coli, Shigella boydii, Các loại vi khuẩn này thường xuất hiện trên da, thực phẩm. Nếu muỗi chích và da để lại vết thương nhỏ mà mắt thường không thấy được, các loài vi khuẩn trên sẽ phát huy tác dụng tức là làm vết thương sưng đỏ, tạo cảm giá ngứa, dị ứng và nhiễm trùng. Nếu thực phẩm không đảm bảo vệ sinh, khi ăn sẽ mang theo chúng vào hệ tiêu hóa và chúng sẽ gây bệnh trong hệ thống tiêu hóa, gây tiêu chảy, buồn nôn, 1.5.1. Staphyllococcus aureus Staphylococcus aureus do Robert Koch phát hiện năm 1878, sau khi thực hiện phân lập từ mủ ung nhọt. Năm 1880, Louis Pasteur cũng đã thực hiện tiến hành phân lập và nghiên cứu về Staphylococcus aureus. Hình 1.11. Staphyllococcus aureus Phạm Thị Thủy 44
  56. Đồ án tốt nghiệp Staphylococcus aureus là vi khuẩn Gram dương, hình cầu đường kính 0,5 – 1,5 µm, có thể đứng riêng lẻ nhưng thường tạo từng chùm giống chùm nho, không di động, không sinh bào tử. Staphylococcus aureus thường cư trú trên da, niêm mạc, đường ruột các động vật máu nóng . Staphylococcus aureus là vi khuẩn kỵ khí tùy nghi, phát triển dễ dàng trên môi trường nuôi cấy thông thường. Phát triển được ở nhiệt độ 10 – 45°C, mọc tốt ở 37°C, pH thích hợp là 7,0 – 7,5. Ở môi trường canh thang thì sau 5 – 6 giờ làm đục môi trường, sau 24 giờ thì làm đục rõ, để lâu có thể lắng cặn. Ở môi trường thạch, khuẩn lạc tròn lồi, bóng láng, đường kính khoảng 1 – 2 mm, có thể màu vàng đậm, màu vàng cam hoặc màu trắng. Ở môi trường thạch máu, tụ cầu vàng phát triển nhanh, làm tan máu hoàn toàn. Tụ cầu vàng tiết ra năm loại dung huyết tố (hemolysin): α, β, γ, δ, ε. Coagulase do S. aureus sinh ra có khả năng làm đông huyết tương người và động vật khi đã được chống đông. Đây là tiêu chuẩn quan trọng nhất để phân biệt tụ cầu vàng với các tụ cầu khác. Coagulase có ở tất cả các tụ cầu vàng. Coagulase có hai loại: một loại tiết ra môi trường (coagulase tự do), một loại bám vào vách tế bào (coagulase cố định). Staphylococcus aureus cho phản ứng catalase dương tính, lên men được nhiều loại đường như: mannitol, glucose, lactose, mannose, sucrose, levulose, manit. Tụ cầu vàng có khả năng đề kháng với nhiệt độ và hóa chất cao hơn các vi khuẩn không sinh bào tử khác. Nó bị tiêu diệt ở 80°C trong 1 giờ, 100°C trong 1 – 2 phút, có thể sống ở môi trường có nồng độ NaCl cao (15%), có thể tồn tại ngoài môi trường khô ráo 4 – 5 tháng. Vi khuẩn tụ cầu vàng gây bệnh bằng cách gây tổn thương trực tiếp lên các cơ quan như: Da: nhọt da, áp xe, viêm mô tế bào. Hô hấp: viêm khí quản, viêm phổi hoại tử, áp xe phổi biến chứng tràn khí màng phổi, tràn khí trung thất, tràn khí dưới da, tràn mủ màng phổi Tim: viêm nội tâm mạc, tràn mủ màng tim. Phạm Thị Thủy 45
  57. Đồ án tốt nghiệp Màng não: viêm màng não mủ. Xương: cốt tủy viêm, viêm khớp Máu: nhiễm trùng máu hoặc gây bệnh bằng cách gián tiếp tiết ra các độc tố gây viêm da tróc vẫy hoặc hội chứng sốc độc tố (Đại học Y Thái Bình, 2012). 1.5.2. Escherichia coli (E.coli) Hình 1.12. Vi khuẩn E.coli E. coli là vi khuẩn Gram âm, hình que, kích thước trung bình 0,5 µm x 1 – 3 µm, di động bằng tiêm mao, không sinh bào tử, thường được tìm thấy trong đường ruột của người và các động vật máu nóng. E. coli phát triển dễ dàng trên các môi trường nuôi cấy thông thường, là vi khuẩn hiếu khí hoặc kỵ khí tùy nghi, có thể sống ở nhiệt độ 10 – 46°C, pH 5,5 – 8. Nhiệt độ nuôi cấy thích hợp là 37°C, pH thích hợp là 7 – 7,2.Môi trường canh thang: Nuôi cấy sau 3 – 4 giờ vi khuẩn phát triển làm đục nhẹ môi trường, sau 2 ngày trên mặt môi trường có váng mỏng, những ngày sau vi khuẩn lắng xuống đáy ống. Môi trường thạch thường: Nuôi cấy sau 8 – 10 giờ có thể nhìn thấy khuẩn lạc riêng rẽ, qua kính phóng đại, khuẩn lạc to dần, tròn lồi, hơi phồng, mặt nhẵn, bờ đều, đường kính khoảng 1,5 mm. Những ngày sau, khuẩn lạc chuyển thành màu xám xanh, giữa đục xám. Có thể thấy khuẩn lạc dạng R (xù xì) và M (nhầy) Môi trường thạch EMB: E. coli có khuẩn lạc tròn, hơi lồi, bóng, có ánh kim tím. Phạm Thị Thủy 46
  58. Đồ án tốt nghiệp E. coli lên men nhiều loại đường như glucose, galactose, lactose, xylose, ramnose, sinh acid và sinh hơi; indol dương tính, methyl đỏ dương tính, Voges Proskauer âm tính, citrat âm tính, urease âm tính, H2S âm tính. E. coli đề kháng yếu, bị tiêu diệt bởi nhiệt độ 55°C trong 1 giờ, 60°C trong 30 phút và chết ngay ở 100°C. Tuy nhiên, ở môi trường bên ngoài các chủng E. coli độc có thể tồn tại tới 4 tháng. Bình thường E. coli sống trong ruột người không gây bệnh. Khi cơ thể suy yếu một số chủng trở nên gây bệnh. E. coli không những gây bệnh đường ruột như tiêu chảy, kiết lỵ mà còn có thể gây một số bệnh khác như viêm đường tiết niệu, viêm gan, viêm phế quản, viêm màng phổi, E. coli O157: H7 là chủng vi khuẩn gây tiêu chảy phổ biến. Ở vài bệnh nhân vi khuẩn này có thể gây rối loạn máu và suy thận, thậm chí dẫn đến tử vong. Chúng ta có thể bị nhiễm E. coli qua tiếp xúc hay phơi nhiễm với phân người và phân động vật, kể cả gia cầm vì thỉnh thoảng phân người và động vật xâm nhập vào ao, hồ, sông hay nói chung là nguồn nước sinh hoạt. Vi khuẩn có thể lan truyền từ người sang người, thông thường qua người không rửa tay sau khi đi vệ sinh. E. coli cũng có thể lan truyền từ tay đến các vật dụng trong nhà (Chi cục thú y TP. Hồ Chí Minh, 2012). 1.5.3. Shigella spp. Shigella là một chi của vi khuẩn gram âm, kỵ khí tuỳ ý, không di động, hình que vi khuẩn biến đổi gen liên quan chặt chẽ đến E. coli. Chi được đặt tên theo Kiyoshi Shiga , người đầu tiên phát hiện ra nó vào năm 1897. Phân loại: Shigella spp thuộc họ Enterobacteria Đặc điểm của họ Enterobacteria: 1. Lên men glucose 2. Biến đổi nitrate (NO3 thành NO2 hay tất cả con đường thành N2) 3. Oxidase âm Có 4 loài: 1. Shigella dyénteriae Phạm Thị Thủy 47
  59. Đồ án tốt nghiệp 2. Shigella flexneri 3. Shigella sonnei 4. Shigella boydii Hình thái học và sinh lý học Trực khuẩn đường ruột, gram âm, kỵ khí tùy ý. Không di động, không nang, không sinh bào tử. Lên men glucose, không sinh hơi, trừ Shigella flexneri týp 6 có sinh hơi. Không sinh H2S, không sử dụng nitrat. Không lên men lactose, trừ Shigella sonnei lên men lactose chậm (sau 2 ngày). Kháng nguyên: Vi khuẩn đường ruột họ Enterobacteria có cấu trúc kháng nguyên phức tạp. Dựa vào tính chất kháng nguyên người ta phân chia các vi khuẩn cùng loại thành các tuýp huyết thanh khác nhau. Có 3 loại kháng nguyên: - Kháng nguyên O (kháng nguyên thân – somatc antigen): là kháng nguyên của vách tế bào cấy tạo bởi lipoposacharide, có trên 150 loại khác nhau. Đặc tính của kháng nguyên O là: + Chịu được nhiệt, không bị hủy khi đun nóng 100oC trong 2 giờ. + Kháng cồn, không bị hủ khi tiếp xúc với cồn 50o. + Bị phân hủy bởi formal 5%. + Rất độc, chỉ cần 1/20mg đủ giết chết chuột nhắt sau 24 giờ. Khi tiêm cho thú thử nghiệm, kháng nguyên O gây sốt, giảm bạch cầu, sau đó tăng bạch cầu nhưng giảm lympho bào và bạch cầu ái toan, dông máu nội mahcj rải rác, sôc, chết. Tất cả phản ứng trên đều thấy ở những bệnh nhân thương hàn hay sốt do nội độc tố. Kháng nguyên O gặp kháng huyết thanh tương ứng sẽ xảy ra phản ứng ngưng kết O. - Kháng nguyên H (kháng nguyên tiên mao – flagellar antigen): có trên 50 loại khác nhau, cấu tạo bởi protein và có tính chất không chịu được nhiệt, bị phân hủy bởi cồn 50% và các proteinase, không bị phân hủy bởi formal 5%. Khi khàng nguyên H gặp kháng thể tương ứng sẽ có hiện tương ngưng kết H. Phạm Thị Thủy 48
  60. Đồ án tốt nghiệp Ở 1 tuýp huyết thanh, kháng nguyên H có thể có 1 hay 2 hình thức gọi là phase 1 và phase 2. Phase 1 được ký hiệu bằng chữ viết thường, phase 2 ký hiệu bằng chữ số Ả rập. - Kháng nguyên K (Kháng nguyên nang – K capsule antigen): có hơn 100 loại khác nhau. Nằm ngoài kháng nguyên O. Chỉ có ở một số chứ không phải tất cả vi khuẩn đường ruột. Một số kháng ngnuyeen K là polysacharide, số khác là protein. Nếu kháng nguyên K che phủ toàn thân vi khuẩn sẽ ngăn cản phản ứng ngưng kết O. Kháng nguyen K có thê liên hệ đến độc tính của vi khuẩn. Ví dụ: dòng E.coli có kháng nguyên K1 thường gặp trong viêm màng não sơ sinh và kháng nguyên K của E.coli giúp vi khuẩn bám vào tế bào biểu mô trước khi xâm lấn đường tiêu hóa hay đường tiểu. Dựa vào thành phần O.K H người ta có thể định danh được vi khuẩn. Shigella có kháng nguyên O không có kháng nguyên H có một số có kháng nguyên K. Dựa vào kháng nguyên O và tính chất sinh hóa, người ta chia Shigella làm 4 nhóm: - Nhóm A: Shigella dysenteriae, không lên men manitol, có 10 tuýp huyết thanh - Nhóm B: Shigella flexneri, lên men manitol, có 6 tuýp huyết thanh. - Nhóm C: Shigella boydii, lên men manitol có 15 tuýp huyết thanh. - Nhóm D: Shigella sonnei, lên men manitol, orthinine decarboxylase dương tính (các nhóm khác âm tính) chỉ có 1 tuýp huyết thanh. Nhóm A gây bệnh nặng nhất có lẽ liên quan đến khả năng sản xuất độc tố. Việt Nam cũng như những nước đang phát triển khác thường gặp nhóm B. Nhóm D chiếm ưu thế ở Mỹ, Tây Âu và Nhật Bản. Độc tố: - Nội độc tố: là lipopolysaccharide của vách tế bào vi khuẩn, được phóng thích khi tế bà ly giải. Có thể góp phần kích thích thành ruột. - Ngoại độc tố: Shigella dysenteriae 1 tiết một loại độc tố không bền với nhiệt, gọi là độc tố Shiga, tác động lên ruột lẫn hệ thàn kinh trung ương. Tại chỗ, giống như độc tố LT của E.coili, độc tố Shiga gây tiêu chảy, đồng thời ức chế hấp thu đường và các acid amin ở ruột non. Trên hệ thần kinh, giống một Phạm Thị Thủy 49
  61. Đồ án tốt nghiệp neurotoxin, độc tố Shiga gây biểu hiện lâm sàng trầm trọng có thể tử vong. Shigella flexneri và Shigella sonnei cũng tiết độc tố tương tự Shigella dysenteriae 1, được gọi là Shiga-like txin nhưng số lượng ít hơn nhiều. Shigella được lây truyền từ người sang người qua đường phân miệng do nhiễm bẩn thức ăn nước uống. Thời gian ủ bệnh của Shigella spp khoảng 1 tháng. Nhiễm khuẩn Shigella thường chỉ giới hạn ở đường tiêu hóa. Chỉ cần số lượng nhỏ 10 100 vi khuẩn đủ gây bệnh. Sau khi xâm nhập, vi khuẩn tấn công lớp biểu mô niêm mạc ruột già, tạo những áp xe nhỏ li ti, rồi hoai tử, làm lung loestvaf xuất huyết. Triệu chứng chủ yếu là tiêu chảy phân nhầy máu. Số lần đi tiêu 10 – 20 lần/ ngày. Kèm theo đau quặn bụng và sốt cao. Đa số có sự hiện diện bạch cầu trong phân. Bệnh thường kéo dài dưới 7 ngày. Vi khuẩn sống ở ổ loét, 1 phần theo phân ra ngoài. Tổn thương ruột già là nguyên nhân của các triệu chứng đau quặn bụng, đi tiêu nhiều lần, phân nhiều nhầy và thường có máu. Hình 1.13. Vi khuẩn Shigella Phạm Thị Thủy 50
  62. Đồ án tốt nghiệp 1.6. Hoạt tính kháng oxy hóa 1.6.1. Khái niệm về gốc tự do Oxy được xem như một nguyên tố quan trọng giúp con người duy trì sự sống, chúng tham gia vào quá trình hô hấp ở tế bào, sản sinh năng lượng cung cấp cho mọi hoạt động sống của con người (Gruber et al., 2008). Khoản vài thập niên gần đây, các nghiên cứu khoa học đã chứng tỏ rằng oxy vào cơ thể tham gia nhiều quá trình sinh hóa và trong các quá trình đó oxy tạo ra những tiểu phân trung gian gọi là các gốc tự do. Các gốc tự do có nguồn gốc oxy hóa này có hoạt tính cao, kém bền vững và được gọi chung là các gốc dạng oxy hoạt động (ROS: Reactive oxygen species) (Rhodes, 2000). Ban đầu oxygen nhận điện tử tạo ra các gốc superoxyde (O), đây là gốc tự do quan trọng nhất của tế bào. Từ superoxyde (O) nhiều gốc tự do và các phân tử khác nhau của oxy có khả năng phản ứng cao được tạo ra như hydroxyl (HO), hydroperoxyl (HOO), peroxyl (ROO), alkoxyl (RO), lipoperoxyde (LOO), H2O2. Các dạng oxy hoạt động này có năng lượng cao kém bền nên dễ dàng phản uwngsvowis những đại phân tử như protein, lipid, DNA, gây rối loạn các quá trình sinh hóa trong cơ thể. Đồng thời, khi một phân tử sống bị các gốc tự do tấn công, nó sẽ mất điện tử và trở thành một gốc tự do mới, tiếp tục phản ứng với các phân tử khác tạo thành một chuỗi phản ứng thường gọi là phản ứng dây chuyền, gây ra các biến đối có tác hại đối với cơ thể (Gruber et al., 2008). Gốc tự do là những nguyên tử, phân tử hay ion có các điện tử độc thân ở lớp ngoài cùng, do đó chúng kém bền vững thời gian tồn tại ngắn (1/1000 giây) và hoạt tính cao. Vì vậy chúng dễ dàng tham gia phản ứng với các phân tử khác bằng cách lấy đi một điện tử của phân tử đó nhằm bền vững hóa lớp vỏ điện tử của mình nhưng đồng thời sinh ra một gốc tự do mới, gốc tự do mới lại tiếp tục phản ứng với phân tử khác tạo thành phản ứng dây chuyền (Gruber et al., 2008). Một số gốc tự do có vai trò quan trọng trong cơ thể, là những chất chuyển hóa trung gian có hoạt tính mạnh, tuy nhiên nếu không được kiểm soát, kiềm chế, gốc tự do gây ra các bệnh thoái hóa như: ung thư, xơ vỡ động mạch, làm suy yếu hệ thống miễn dịch dễ gây nhiễm trùng, làm giảm trí tuệ, teo cơ quan bộ phân ở người cao niên, phá rách màng té bào khiến chất dinh dưỡng thất thoát, tế bào Phạm Thị Thủy 51
  63. Đồ án tốt nghiệp không tăng trưởng. Chúng tạo ra chất lipofucsin tích tụ dưới da khiến ta có những vết đồi mồi trên mặt, trên mu bàn tay. Ngoải ra, chúng còn tiêu hủy hoặc ngăn cản sự tổng hợp các phân tử protein, đường bột, lipid, enzyme trong tế bào, gây đột biến ở gen, DNA, RNA, làm chất collagen, và elastin mất đàn tính, dẻo dai khiến da nhăn nheo, cơ khớp cứng nhắc (Kedare và Singh, 2011). Theo bác sĩ Harman, các gốc tự do là một trong nhiều nguyên nhân gây ra sự hóa già và sự chết của các sinh vật. Ông cho là gốc tự do phản ứng lên ty lạp thể, gây tổn thương các phân tử bằng cách làm thay đổi hình dạng, cấu trúc, khiến chúng trở nên vô dụng và mất khả năng sản xuấ năng lượng (Harman, 1956). Theo các nhà khoa học thì gốc tự do có thể là thủ phạm gây ra tới trên 60 bệnh, đáng kể nhất gồm có: bệnh xơ vữa động mạch, ung thư, Alzheimer, Parkinson, đục thủy tinh thể, bệnh tiều đường, cao huyết áp không nguyên nhân, xơ gan. Các nghiên cứu cũng phát hiện rằng các gốc dạng oxy hóa hoạt động (ROS) sẽ được loại bỏ bằng các chất chống oxy hóa tự nhiên có sẵn trong cơ thể như enzyme superoxid dismutse (SOD), enzyme glutathion peroxidase (GSP-Px), enzyme catalase (CAT), để tạo sự cân bằng giữa các dạng oxy hoạt động và các dạng chống oxy hóa trong cơ thể con người. Đó là một trạng thái cơ bản của cân bằng nội môi (homeostasis) (Gruber et al., 2008). Ngày nay, do ảnh hưởng của điều kiện sống như: ô nhiễm môi trường, tiếng ồn căng thẳng, lo lắng hay sử dụng các thực phẩm chứa nhiều chất oxy hóa đã tạo điều kiện làm gia tăng gốc tự do, kéo theosau đó là sự gia tằn các dạng oxy hoạt động. Các dạng oxy hoạt động gia tăng, gây ra nhiều phản ứng bất lợi, tổn thương cho cơ thể là nguyên nhân của nhiều căn bệnh nan y. Do đó cần có những nghiên cứu, tìm hiểu về các chất có khả năng chống oxy hóa mang lại những tác dụng tốt, có lợi cho sức khỏe con người. Bên cạnh đó, chúng ta cũng cần khảo sát thêm những quy trình thử hoaajt tính chống oxy hóa tối ưu và dễ thực hiện để phục vụ cho việc nghiên cứu (Cai et al., 2004). Phạm Thị Thủy 52