Tóm tắt Luận án Nghiên cứu thu nhận tinh dầu và nhựa dầu từ chi gừng (Zingiber) thuộc họ gừng (Zingiberaceae) và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm

quan của tinh dầu theo TCVN 8460:2010 2.5.8. Xác định tỷ trọng của tinh dầu theo TCVN 8444:2010 4 2.5.9. Xác định góc quay cực theo TCVN 8446:2010 2.5.10. Xác định chỉ số khúc xạ theo TCVN 8445:2010 2.5.11. Xác định chỉ số acid theo TCVN 8450:2010 2.5.12. Xác định chỉ số ester của tinh dầu theo TCVN 8451:2010 2.5.13. Xác định hàm lượng aldehyde theo TCVN 189:1993 2.5.14. Xác định độ hòa tan trong ethanol theo TCVN 8449:2010 2.5.15. Xác định cấu tử của tinh dầu gừng bằng phương pháp GC/MS 2.5.16. Xác định cấu tử của nhựa dầu gừng bằng phương pháp LC/MS 2.5.17. Phân lập và xác định cấu trúc các hợp chất trong nhựa dầu gừng 2.5.18. Xác định hoạt tính chống oxy hóa - khả năng quét gốc tự do DPPH 2.5.19. Xác định hoạt tính kháng khuẩn bằng phương pháp khuếch tán thạch 2.5.20. Phương pháp đánh giá thị hiếu sản phẩm 2.6. Các phƣơng pháp bố trí thí nghiệm 2.6.1. Tối ưu hóa quy trình chưng cất tinh dầu gừng theo phương pháp đáp ứng bề mặt 2.6.2. Tối ưu hóa quá trình trích ly nhựa dầu gừng theo phương pháp đáp ứng bề mặt 2.6.3. Bố trí thí nghiệm bổ sung hương liệu vào rượu 2.6.4. Bố trí thí nghiệm bổ sung hương liệu nhựa dầu gừng vào sản phẩm chè đen 2.6.5. Nghiên cứu tận dụng phụ phẩm bã gừng vào công nghệ sản xuất khác 5 Cây gừng Z. collinsii (4,0 kg) Cao ethanol (180 g) Ngâm chiết với M (3x10l) E, W Cao ethyl acetate (53 g) Dịch nƣớc FE1 (8,6 g) (8,6 g) FE1.1 (1 g) CC, Silica gel n-Hexane:acetone (100:0, 50:1; 39:1, 20:1, 15:1, 9:1, 4:1, 2:1; 1:1) Sơ đồ 2.3. Phân lập các hợp chất từ cây gừng Z. collinsii CC, Silica gel n-Hexane:acetone (15:1, 9:1) 2 (29 mg) (1g) FE1.3 (3 g) CC, Silica gel n-Hexane:acetone (9:1, 4:1) FE1.6 (0,5 g) FE2 (1,3 g) (g) (8,6 g) FE8 (0,5 g) CC, Silica gel Chloroform:methanol (7:1) FE5 (4,7 g) . (g) (8,6 g) FE9 (0,5 g) CC, Silica gel n-Hexane:acetone (15:1, 9:1, 4:1, 2:1) FE4 (2,7 g) FE10 (3,1 g) 4 (34 mg) (1g) FE6 (1,5 g) (8,6 g) CC, Silica gel Chlorofom:methanol (20:1) 7 (79 mg) (1g) FE1.4 (3 g) FE1.5 (3 g) CC, Silica gel n-Hexane:acetone (15:1) 3 (83 mg) (1g) FE1.2 FB2 (2,3 g) FE7 (1,1 g) FB3 (1,7 g) CC, Silica gel Chloroform:methanol ( 10:1, 6:1) FE3 (2,3 g) (g) (8,6 g) Cao buthanol (30 g) Dịch nƣớc B, W FB4 (3,2 g) FB5 (4,1 g) FB6 (5,3 g) FB7 (1,6 g) FB1 (2 g) 1 (35 mg) (1g) 6 (112 mg) (1g) FE1.1 (1 g) Ngâm chiết với M (3x10l) 5 (55,2 mg) (1g) 6 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Nghiên cứu xác định chất lƣợng nguyên liệu, tính chất hóa lý và thành phần hóa học của tinh dầu và nhựa dầu từ củ 7 loài gừng (Z. cochinchinensis, Z. gramineum, Z. collinsii, Z. rufopilosium, Z. officinale, Z. rubens, Z. zerumbet) tự nhiên khu vực Bắc Trung Bộ (Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Bình), Việt Nam 3.1.1. Khảo sát chất lƣợng nguyên liệu Bảng 3.1. Kết quả khảo sát chất lượng nguyên liệu các loài gừng nghiên cứu TT Zingiber cochinchinensis Zingiber gramineum Zingiber rufopilosum Zingiber zerumbet Zingiber rubens Zingiber collinsii Zingiber officinale 1 Tỷ lệ vỏ (%) 1,61±0,64 6,69±0,45 5,36±0,43 4,24±0,55 7,01±0,10 5,95±0,29 8,20±0,19 2 Tỷ lệ thu hồi thịt củ (%) 97,10±0,70 91,98± 0,51 91,70±0,50 95,25±0,59 91,85±0,77 92,52±0,37 90,80±0,12 3 Lượng tinh dầu (%) 0,74±0,02 0,62±0,03 0,52±0,01 0,86±0,15 0,69±0,01 1,51±0,02 0,93±0,04 4 Độ ẩm của nguyên liệu (%) 68,100 ± 0,3 54,327 ± 0,8 61,667 ± 0,1 61,333 ± 0,4 67,671 ± 0,1 65,333 ± 0,4 71,333 ± 0,4 5 Hàm lượng cellulose (%) 4,22±0,05 6,56±0,04 0,44±0,01 4,44±0,01 2,23±0,03 6,22±0,06 2,44±0,02 6 Hàm lượng tinh bột (%) 26,01±0,1 27,52±0,1 53,25±0,4 48,12±0,1 39,39±0,1 54,40±0,1 56,25±0,01 7 Hàm lượng tro (%) 4,32±0,02 2,63±0,01 14,18±0,19 0,86±0,02 2,68±0,01 3,17±0,08 2,67±0,02 8 Độ trong của tinh dầu Trong Trong Trong Trong Trong Trong Trong 9 Màu sắc của tinh dầu Vàng sáng Vàng sáng nhẹ Vàng sáng đậm Vàng sáng đậm Màu vàng nhạt Màu vàng đậm Vàng chanh đậm 10 Mùi của tinh dầu Mùi thơm dễ chịu Thơm nhẹ Thơm dịu, hơi nồng Mùi thơm, hơi gắt Mùi thơm nồng Thơm dịu nhẹ Mùi thơm nồng 11 Vị của tinh dầu Cay nhẹ Có tính cay Cay nhẹ Có tính cay Có tính cay Cay nhẹ Có tính cay (Giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn, n = 3) 7 3.1.2. Xác định chỉ số hóa lý của tinh dầu gừng Bảng 3.2. Chỉ số hóa lý của tinh dầu gừng TT Chỉ số hóa lý Z. cochinchinensis Z. gramineum Z. rufopilosum Z. zerumbet Z. rubens Z. collinsii Z. officinale 1 Tỷ trọng d20/20 0,867±10 -3 0,975±10 -3 0,985±10 -3 0,943±10 -3 0,939±10 -3 0,920±10 -3 0,974±10 -3 2 Góc quay cực αtD 7°±0,1 11°±0,1 9°±0,1 9°±0,1 2,5°±0,1 10°±0,1 12,5°±0,1 3 Chỉ số khúc xạ n20D 1,4619±10 -4 1,3359±10 -4 1,4851±10 -4 1,4811±10 -4 1,4631±10 -4 1,4818±10 -4 1,4810±10 -4 4 Chỉ số acid (mg KOH/g) 28,05±0,02 22,44±0,02 16,83±0,02 28,05±0,02 33,67±0,02 22,44±0,02 28,05±0,02 5 Chỉ số ester (mg KOH/g) 1,6±0,02 1,4±0,02 1,5±0,02 1,7±0,02 1,5±0,02 1,5±0,02 1,7±0,02 6 Hàm lượng aldehyde (%) 14,4±0,02 15,71±0,02 8,56±0,02 7,43±0,02 15,71±0,02 12,9±0,02 14,31±0,02 7 Độ hòa tan trong ethanol 1 : 1,8 1 : 1,8 1 : 1,8 1 : 2,2 1 : 3,6 1 : 3,6 1 : 1,8 (Giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn, n = 3) 8 3.1.3. Thành phần hóa học của tinh dầu gừng 3.1.3.1. Loài Z. cochinchinensis Trong lá xác định được 27 cấu tử tạo hương. Trong đó các cấu tử chính chủ yếu thuộc nhóm dẫn xuất chứa oxy của sesquiterpene (32,0%), monoterpene hydrocarbon (14,64%). β-eudesmol (13,84%), β- pinene (11,7%), --edesmol (5,45%), spathulenol (3,67%), bicyclogermacrene (3,13%) và α-pinene (2,39%). Trong tinh dầu từ hoa monoterpene hydrocarbon chiếm 20,95%; Sesquiterpene hydrocarbons 4,37%; trong đó các dẫn xuất chứa oxy của sesquiterpenes chiếm tỷ lệ cao là 39,66%. Nerolidol (30,04%), sabinene (8,48%), β-pinene (5,94%), β-ocimene (4,66%), α-pinene (4,40%), trans-β-farnesene (2,31%) và linalool (2,29%) được xác định là các cấu tử tạo hương chính trong tinh dầu từ hoa. Ba mươi tám (38) thành phần đã được xác định trong tinh dầu rễ loài Z. cochinchinensis. Monoterpene hydrocarbon chiếm tỷ lệ 57,77%; các cấu tử chính của tinh dầu là β-pinene (27,61%), α-pinene(8,53%), camphene (3,99%) và 1-phellandrene (2,41%). Còn trong lá xác định được khoảng 40 thành phần tạo hương. Trong đó các cấu tử chính chủ yếu thuộc nhóm sesquiterpene hydrocarbons (69,43%), monoterpene hydrocarbon (17,05%). Cedrol (14,76%), β-eudesmol (13,84%), β-pinene (11,7%), caryophyllene (7,43%), -edesmol (5,45%), spathulenol (3,67%), bicyclogermacrene (3,13%) và α-pinene (2,39%). 3.1.3.2. Loài Z. gramineum Sesquiterpene (76,2%) và monoterpene hydrocarbons (13,6%) là những thành phần chính có mặt trong tinh dầu lá loài Z. gramineum. Các cấu tử chủ yếu là zingiberene (19,5%), β-cubebene (12,9%), β- sesquiphellandrene (12,9%), β-elemene (11,6%), bicycloelemene (9,8%) và β-pinene (7,4%). Các ester tạo hương (22,6%), sesquiterpene (44,8%) và monoterpene hydrocarbons (11,5%) có trong tinh dầu thân. Các cấu tử chủ yếu của tinh dầu là benzyl benzoate (22,6%), β-elemene (9,7%), α-selinene (8,8%) và β- pinene (7,5%). Monoterpenes (92,5%) là nhóm chiếm tỷ lệ cao nhất trong tinh dầu rễ loài Z. gramineum. Các cấu tử chính là γ-terpinene (17,9%), α-terpinene (17,1%), terpinen-4-ol (13,0%) và 1,8-cineole (12,8%). Có 2 thành phần tỷ lệ tương đối là β-pinene (7,2%) và α-terpinolene (6,6%). 3.1.3.3. Loài Zingiber rufopilosum Trong lá tinh dầu loài Z. rufopilosum xác định được lượng lớn thành phần thuộc nhóm sesquiterpene (78,0%) và monoterpene hydrocarbons (15,6%). Các cấu tử chính gồm β-agarofuran (13,7%), α-humulene (8,8%) và α-pinene (8,7%). Các thành phần có chiếm tỷ lệ tương đối cao β- eudesmol (6,8%), β-gurjunene (6,5%), δ-cadinene (5,8%) và endo-1-bourbonanol (5,9%). Sesquiterpene (84,6%) là thành phần chủ yếu trong tinh dầu của thân. Gồm các cấu tử chủ yếu là α-cadinol (15,1%), τ- muurolol (12,1%), endo-1-bourbonanol (9,9%), α-humulene (7,0%), α-gurjunene (6,1%), δ-cadinene. 3.1.3.4. Loài Zingiber zerumbet Khoảng 46 thành phần được xác định có trong tinh dầu rễ loài Z. zerumbet, chiếm 99,6% khối lượng tinh dầu. Monoterpeneoids (76,1%) là nhóm chủ yếu trong tinh dầu. Các cấu tử chính là (Z)-citral (26,1%), camphene (16,3%), sabinene (14,6%), zingiberene (7,2%) và lavandulyl acetate (6,7%). Tinh dầu rễ chứa rất ít zerumbone (1,2%). Rất nhiều thành phần trong tinh dầu loài Z. zerumbet đã được phân tích. Có sự khác biệt lớn của thành phần zerumbone ở các mẫu nghiên cứu có sự khác nhau về vị trí địa lý. Chẳng hạn như trong mẫu nghiên cứu ở Ấn Độ chiếm từ 76,3% ÷ 84,8% trong khi đó thành phần này ở trong tinh dầu mẫu ở Malaysia chỉ có 68,9%. 3.1.3.5. Loài Zingiber rubens 9 Tổng số 26 thành phần được xác định trong tinh dầu từ rễ loài Z. rubens, chiếm 90,1% khối lượng tinh dầu. Các nhóm chất chủ yếu là monoterpenes (75,3%) với các cấu tử chính là (Z)-citral (30,1%), camphene (9,7%), β-phellandrene (7,5%) và 1,8-cineole (7,0%). Zingiberene (5,3%) được xác định thuộc sesquiterpeneoids. Các thành phần hóa học của tinh dầu loài Z. rubens được nghiên cứu tương đối ít ỏi, đây có thể xem là những nghiên cứu đầu tiên về loài này. 3.1.3.6. Loài Zingiber collinsii Trong thành phần tinh dầu loài Z. collinsii, 36 cấu tử được xác định chiếm 96,9% thành phần tạo hương trong tổng khối lượng tinh dầu. Monoterpene hydrocarbons (89,9%) là nhóm hợp chất chiếm tỷ lệ cao nhất trong thành phần tinh dầu. Các cấu tử chính là α-pinene (50,2%), β-pinene (23,6%) và limonene (5,3%). Hai mươi chín (29) cấu tử chính được xác định từ vỏ gừng chiếm 68,8% tổng lượng tinh dầu. Thành phần chính của tinh dầu gồm camphene (7,41%), -phellandrene (6,13%), endo-borneol (5,66%), -terpineol (1,97%) và citral (26,87%), 2,6-octadiene-1-ol (3,31%). 3.1.3.7. Loài Zingiber officinale Nghiên cứu thành phần hóa học của tinh dầu rễ gừng loài Z. officinale Rosce thu ở Nghệ An, Việt Nam, đã xác định được 38 hợp chất chiếm 97,6% tổng hàm lượng tinh dầu. Tinh dầu này chủ yếu là các hợp chất monoterpene (80,8%), các hợp chất sequiterpene chiếm (16,8%), z-citral (30,6%), geranial (21,0%), camphen (12,8%), -phellandren (7,8%), 1,8-cineol (7,3%), geraniol (4,6%) và zingiberen (4,0%) là các thành phần chính của tinh dầu. Qua mẫu nghiên cứu cho thấy, về thành phần chính của mẫu tinh dầu chủ yếu là z-citral (27,4 ÷ 30,6%). Ngoài ra các thành phần nhỏ hơn có mặt trong mẫu là zingiberen (4,0%), camphen (12,8%) và 1,8-cineol (7,3%). 3.1.4. Xác định các cấu tử của nhựa dầu gừng 3.1.4.1. Loài Zingiber cochinchinensis Để tìm ra những hợp chất nào phổ biến trong chiết xuất ethanol của loài Z. cochinchinensis, chúng tôi đã thực hiện LC/MS như mô tả trong phương pháp nghiên cứu. Tổng sắc ký dòng ion (TIC) của chiết xuất ethanol Z. cochinchinensis cho thấy 5 đỉnh chính (Phụ lục phổ). Bảng 3.10. Thành phần hóa học của loài Z. cochinchinensis TT tR * (min) Phổ ESI (+) ESI-MS (m/z) Thành phần Hàm lƣợng (% diện tích pic) 1 18,7 365,1025 ([M + H] + ) Me-[10]-Gingerdiol 5,2 2 18,8 343,1215 ([M + H] + ) Undetermined 45,7 3 18,8 707,2101 ([M + H]+) Undetermined 26,3 4 22,5 317,2116 ([M + H]+) 1-Dehydro-[8]-Gingerdione 2,1 5 22,7 301,1470 ([M + H]+) OAc-[4]-Gingerol 6,2 3.1.4.2. Loài Zingiber gramineum Tổng sắc ký dòng ion (TIC) của chiết xuất ethanol Z. gramineum cho thấy 6 đỉnh chính (Phụ lục phổ). 10 Bảng 3.11. Thành phần hóa học của loài Z. gramineum TT tR * (phút) Phổ ESI (+) ESI-MS (m/z) Thành phần Hàm lƣợng (% diện tích pic) 1 15,3 287,0636 ([M + H] + ) Undetermined 15,8 2 16,6 517,1389 ([M + H] + ) Undetermined 9,4 3 22,7 301,1489 ([M + H] + ) OAc-[4]-Gingerol 12,3 3.1.4.3. Loài Zingiber rufopilosium Tổng sắc ký dòng ion (TIC) của chiết xuất ethanol Z. rufopilosium cho thấy 10 đỉnh chính (Phụ lục phổ). Bảng 3.12. Thành phần hóa học của loài Z. rufopilosium TT tR * (phút) Phổ ESI (+) ESI-MS (m/z) Thành phần Hàm lƣợng (% diện tích pic) 1 18,5 274,2764 ([M + H] + ) 6-Shogaol 2,2 2 20,7 688,3993 ([M + H] + ) Undetermined 2,2 3 20,9 375,2125 ([M + H] + ) 1-Dehydro-[12]-gingerdione 3,3 4 21,0 277,1829 ([M + H] + ) [6]-Shogaol 9,4 5 21,1 299,1638 ([M + H] + ) Undetermined 12,8 6 21,5 403,2074 ([M + H] + ) 1-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-2- nonadecen-1-one 8,1 7 21,9 291,1620 ([M + H] + ) 1-Dehydro-[6]-Gingerdione 3,4 8 22,3 304,3011 ([M + H] + ) Undetermined 9,8 9 22,4 417,2226 ([M + H] + ) 1-(3,4-dimethoxyphenyl)-2-Nonadecen-1-one 7,0 10 22,7 301,1428 ([M + H] + ) OAc-[4]-Gingerol 6,9 3.1.4.4. Loài Zingiber zerumbet Tổng sắc ký dòng ion (TIC) của chiết xuất ethanol Z. zerumbet cho thấy 5 đỉnh chính (Phụ lục phổ). Bảng 3.13. Thành phần hóa học của loài Z. zerumbet TT tR * (min) Phổ ESI (+) ESI-MS (m/z) Thành phần Hàm lƣợng (% diện tích pic) 1 18,5 274,2808 ([M + H] + ) 6-Shogaol 7,6 2 22,5 241,1646 ([M + H] + ) Undetermined 5,6 3 22,5 219,1837 ([M + H] + ) Undetermined 15,6 4 22,7 301,1502 ([M + H] + ) OAc-[4]-Gingerol 43,4 5 23,3 425,2193 ([M + H] + ) Undetermined 2,1 3.1.4.5. Loài Zingiber rubens Tổng sắc ký dòng ion (TIC) của chiết xuất ethanol Z. rubens cho thấy 8 đỉnh chính (Phụ lục phổ). Bảng 3.14. Thành phần hóa học của loài Z. rubens TT tR * (min) Phổ ESI (+) ESI-MS (m/z) Thành phần Hàm lƣợng (% diện tích pic) 1 17,2 269,0715 ([M + H] + ) 4-Gingerdiol 11,6 2 18,5 274,2804 ([M + H] + ) 6-Shogaol 7,1 3 20,0 251,0613 ([M + H] + ) Undetermined 11,5 4 20,0 269,0698 ([M + H] + ) 4-Gingerdiol 2,1 5 20,0 291,0511 ([M + H] + ) 1-Dehydro-6-Gingerdione 1,5 6 22,5 317,2127 ([M + H] + ) 1-Dehydro-8-Gingerdione 1,3 7 22,7 302,1500 ([M + H] + ) 8-Shogaol 3,5 8 22,7 301,1492 ([M + H] + ) OAc-[4]-Gingerol 42,0 11 3.1.4.6. Loài Zingiber collinsii Tổng sắc ký dòng ion (TIC) của chiết xuất ethanol Z. collinsii cho thấy 6 đỉnh chính (Phụ lục phổ). Bảng 3.15. Thành phần hóa học của loài Z. collinsii TT tR * (min) Phổ ESI (+) ESI-MS (m/z) Thành phần Hàm lƣợng (% diện tích pic) 1 18,5 291,1649 ([M + H] + ) 1-Dehydro-6-Gingerdione 5,5 2 22,7 301,1430 ([M + H] + ) OAc-[4]-gingerol 49,3 3 36,7 292,1970 ([M + H] + ) 6-Gingerol 11,1 4 36,7 371,3103 ([M + H] + ) Undetermined 3,1 5 36,7 310,2026 ([M + H] + ) 7-Gingerdiol 3,3 6 36,7 259,1918 ([M + H] + ) Undetermined 8,9 3.1.4.7. Loài Zingiber officinale Tổng sắc ký dòng ion (TIC) của chiết xuất ethanol Z. officinale cho thấy 9 đỉnh chính (Phụ lục phổ). Bảng 3.16. Thành phần hóa học của loài Z. officinale TT tR (min) Phổ ESI (+) ESI-MS (m/z) Thành phần Hàm lƣợng (% diện tích pic) 1 18,5 317,1786 ([M + H] + ) 6-Gingerdiol 11,8 2 19,6 361,2044 ([M + H] + ) Me-[8]-Gingerdiol 3,8 3 21,0 277,1861 ([M + H] + ) 6-Paradol 6,8 4 21,0 299,1678 ([M + H] + ) Undetermined 10,3 5 21,5 403,2143 ([M + H] + ) 1-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-2- nonadecen-1-one 13,8 6 21,5 321,2117 ([M + H] + ) 8-Gingerol 2,4 7 21,5 291,1649 ([M + H] + ) 6-Dehydro-6-Gingerol 2,2 8 22,4 417,2302 ([M + H] + ) 1-(3,4-dimethoxyphenyl)-2-nonadecen- 1-one 3,8 9 22,6 301,1469 ([M + H] + ) OAc-[4]-Gingerol 3,5 Qua phân tích dữ liệu phổ LC/MS ta thấy các mẫu gừng nghiên cứu đều có thành phần tương tự nhau trong đó thành phần chính đó là OAc-[4]-Gingerol, 8-Gingerol, 6-Gingerdiol, 6-Shogaol, 7- Gingerdiol, v.vNgoài ra các loài khác nhau thì có thêm các hợp chất khác nhau. 3.2. Nghiên cứu xây dựng quy trình thu nhận tinh dầu, nhựa dầu gừng, xác định hoạt tính sinh học của tinh dầu và nhựa dầu từ củ gừng loài Z. collinsii tự nhiên khu vực Bắc Trung Bộ, Việt Nam 3.2.1. Nghiên cứu xây dựng quy trình thu nhận tinh dầu gừng 3.2.1.1. Xác định lượng tinh dầu trong vỏ củ gừng bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước 3.2.1.2. Ảnh hưởng của các yếu tố đến lượng tinh dầu gừng thu được 3.2.1.3. Tối ưu hóa quy trình chưng cất tinh dầu gừng 3.2.1.4. Thiết lập mô hình thí nghiệm 3.2.1.5. Mô hình hàm mong đợi 3.2.1.6. Kết quả kiểm tra lại mô hình tối ưu hóa 3.2.1.7. Kết hợp một số kỹ thuật tiền xử lý nhằm nâng cao lượng tinh dầu thu được 12 3.2.1.8. Quy trình thu nhận tinh dầu gừng Sơ đồ 3.1. Quy trình thu nhận tinh dầu gừng 3.2.2. Xây dựng quy trình trích ly nhựa dầu gừng 3.2.2.1. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến lượng nhựa dầu gừng thu được 3.2.2.2. Thiết lập mô hình thí nghiệm tối ưu hóa quy trình trích ly nhựa dầu gừng 3.2.2.3. Mô hình hàm mong đợi 3.2.2.4. Kết quả kiểm tra lại mô hình tối ưu hóa 3.2.2.5. Quy trình trích ly nhựa dầu gừng Nguyên liệu gừng Xử lý cơ học Chưng cất Hỗ trợ siêu âm Bổ sung enzym α-amylase - Loài Z. collinsii - Khối lượng mẫu 100g - Tỷ lệ 2% - Hoạt độ 3000 U/ml - Thời gian 30 phút - Làm sạch - Kích thước 1 mm - Thời gian 45 phút - Tần số 30 kHz - Nhiệt độ 50°C - Tỷ lệ nước/ nguyên liệu: 5,7/1 - Thời gian 290 phút Tinh dầu gừng Bã 13 Sơ đồ 3.2. Quy trình trích ly nhựa dầu gừng 3.2.3. Xác định công thức cấu tạo của một số hợp chất có trong nhựa dầu gừng từ củ gừng loài Z. collinsii tự nhiên khu vực Bắc Trung Bộ, Việt Nam Bảng 3.26. Các hợp chất được tách ra từ cây gừng Z. collinsii TT Ký hiệu Tên chất CTPT 1 Hợp chất 1 Zerumbone C15H22O 2 Hợp chất 2 Scopoletin C10H8O4 3 Hợp chất 3 Quercetin C15H10O7 4 Hợp chất 4 Rutin C27H30O16 5 Hợp chất 5 5-(Hydroxymethyl)furfural C6H6O3 6 Hợp chất 6 Bisdemethoxycurcumin C19H16O4 7 Hợp chất 7 Demethoxycurcumin C20H18O5 Nguyên liệu gừng Trích ly Lọc màng Cô quay chân không Xử lý cơ học Sấy khô Nghiền nhỏ Dịch - Loài Z. collinsii - Khối lượng mẫu 100g - Làm sạch - Cắt nhỏ - Thiết bị sấy đối lưu - w cuối < 4% - Thiết bị nghiền trục - d <1,5mm - Tỷ lệ dung môi/ nguyên liệu 16/1 - Thời gian 20 giờ - Nhiệt độ 60°C Bã Dung môi thu hồi Nhựa dầu gừng 14 3.2.3.2. Xác định cấu trúc các hợp chất a) Xác định cấu trúc của hợp chất 1 (Zerumbone) 7 (Zerumbone) Vị trí DEPT 1 H-NMR H(ppm) 13 C-NMR C(ppm) Thực nghiệm CD3OD Tài liệu [35] Thực nghiệm CD3OD Tài liệu [35] 1 CH2 2,26 ÷ 2,31 ppm (1H, m) 43,3 42,4 2 CH 1,93 ppm (1H, d, J =12,5 Hz) 1,92, d 126,1 125,0 3 C 137,6 136,3 4 CH2 2,38 ÷ 2,44 ppm (1H, m) 40,4 39,5 5 CH2 2,46 ÷ 2,56 ppm (1H, m) 25,4 24,4 6 CH 6,12 ppm (1H, d, J = 11,0Hz) 6,02 151,2 148,8 7 C 138,9 137,9 8 C=O 206,8 204,4 9 CH 5,33 ppm (1H, dd, J = 6,0, 10,0 Hz) 5,97 128,1 127,2 10 CH 5,99 ppm (1H, s) 5,86 163,2 160,8 11 C 38,8 37,9 12 CH3 1,59 ppm (3H, s) 1,54, s 15,3 15,2 13 CH3 1,79 ppm (3H, s) 1,80, s 11,8 11,8 14 CH3 1,08 ppm (3H, s) 1,20, s 24,5 24,2 15 CH3 1,26 ppm (3H, s) 1,07, s 29,8 29,4 Kết hợp phổ 1H-NMR, 13C-NMR, HSQC và so sánh với tài liệu tham khảo cho phép xác định cấu trúc củ 35]. Zerumbone b) Xác định cấu trúc của hợp chất 2 (Scopoletin) Hợp chất 2 là tinh thể màu vàng có nhiệt độ nóng chảy khoảng 203 ÷ 204°C. 28 t 2 (Scopoletin) Vị trí DEPT 1 H-NMR H(ppm) 13 C-NMR C(ppm) Thực nghiệm CDCl3 Tài liệu [105] Thực nghiệm CDCl3 Tài liệu [105] 2 C 161,5 161,50 3 CH 6,28 ppm (1H, d, J = 9,5 Hz) 107,5 107,6 4 CH 7,60 ppm (1H, d, J = 9,5 Hz) 143,3 143,35 5 CH 6,92 ppm (1H, s) 113,4 113,44 6 C 144,1 144,08 7 C 150,3 150,37 8 CH 6,92 ppm (1H, s) 103,2 103,24 9 C 149,8 149,72 10 C 111,5 111,6 15 Kết hợp so sánh dữ liệu phổ của hợp chất 2 với tài liệu khẳng định hợp chất 2 là scopoletin [105]. Scopoletin c) Xác định cấu trúc của hợp chất 3 (Quercetin) 29 3 (Quercetin) Vị trí DEPT 1 H-NMR H(ppm) 13 C-NMR C(ppm) Thực nghiệm DMSO-d6 Tài liệu [90] Thực nghiệm DMSO-d6 Tài liệu [90] 2 C 146,9 146,92 3 C 135,8 135,63 4 C 175,9 175,95 5 C 160,8 160,4 6 CH 6,18 ppm (1H, d, J = 2,0 Hz) 6,17 98,2 98,8 7 C 163,9 163,97 8 CH 6,40 ppm (1H, d, J – 2,0 Hz) 93,4 93,44 9 C 156,2 156,27 10 C 103,1 103,08 1’ C 122,1 122,09 2’ CH 7,67 ppm (1H, d, J = 2,5 Hz) 7,66 115,1 115,2 3’ C 145,1 145,18 4’ C 147,7 147,72 5’ CH 6,88 ppm (1H, d, J = 8,5 Hz) 6,87 115,7 115,79 6’ CH 7,54 ppm (1H, dd, J = 8,5 Hz) 120,0 Kết hợp so sánh dữ liệu phổ của hợp chất 3 với tài liệu khẳng định hợp chất 3 là quercetin [90]. Quercetin d) Xác định cấu trúc của hợp chất 4 (Rutin) Bảng 3.30. Số liệu phổ 13C- NMR của hợp chất 4 (Rutin) Vị trí DEPT 1 H-NMR H(ppm)DMSO-d6 13 C-NMR C(ppm) Thực nghiệm DMSO-d6 Tài liệu [68] Thực nghiệm DMSO-d6 Tài liệu [68] 2 C 156,5 156,52 3 C 133,4 133,38 4 C 177,4 177,45 5 C 161,3 161,29 6 CH 6,18 (1H, d, 1,8 Hz) 6,19 (1H, d, 2,0 Hz) 98,6 98,79 7 C 164,3 164,18 8 CH 6,39 (1H, d, 2,2 Hz) 6,38 (1H, d, 2,0 Hz) 93,7 93,69 9 C 156,7 156,71 16 10 C 104,0 104,05 1’ C 121,3 121,27 2’ CH 7,54 (1H, d, 1,8 Hz) 7,53 (1H, d, J = 2,0) 115,4 115,32 3’ C 144,8 144,82 4’ C 148,5 148,49 5’ CH 6,85 (1H, d, 8,0 Hz) 6,84 (1H, d, 8,0 Hz) 116,4 116,36 6’ CH 7,54 (1H, dd, 8,0; 1,8 Hz) 0,99 (3H, d, 6,0 Hz) 121,6 121,69 Glu 1’’ CH 5,30 (1H, d, 7,8 Hz) 5,34 (1H, d, 7,5 Hz) 101,3 101,28 2’’ CH 3,25 ÷ 3.47 (1H, m) 74,3 74,16 3’’ CH 3,25 ÷ 3.47 (1H, m) 76,5 76,53 4’’ CH 3,25 ÷3.47 (1H, m) 70,1 70,09 5’’ CH 3,25 ÷3.47 (1H, m) 76,0 75,97 6’’ CH 3,83 (1H, m) 67,1 67,08 Rham 1’’’ CH 4,40 (1H, d, 1,8 Hz) 4,38 (1H, d, 1,0 Hz) 100,8 100,82 2’’’ CH 3,63 (1H, dd, 1,5; 3,5 Hz) 3,70 (1H, m) 70,5 70,46 3’’’ CH 3,53 (1H, dd, 3,5; 9,5 Hz) 70,7 70,65 4’’’ CH 3,28 (1H, m) 71,9 71,94 5’’’ CH 3,44 (1H, m) 68,3 68,32 6’’’ CH 1,00 (3H, d, 6,0 Hz) 0,99 (3H, d, 6,0 Hz) 17,9 17,80 Rutin (quercetin-3-O-[-L-rhamnopyranosyl-(16)--D-glucopyranoside) e) Xác định cấu trúc của hợp chất 5 (5-(hydroxymethyl)furfural) 31 5 (5-(hydroxymethyl)furfural) Vị trí DEPT 1 H-NMR H(ppm) 13 C-NMR C(ppm) Thực nghiệm CDCl3 Tài liệu [152] Thực nghiệm CDCl3 Tài liệu [152] 1 CH 9,49 ppm (1H, s) 177,8 177,84 2 C 151,8 151,5 3 CH 7,24 ppm (1H, d, J = 3,5 Hz) 123,8 123,83 4 CH 6,51 ppm (1H, d, J = 3,5 Hz) 109,9 109,95 5 C 161,2 161,24 6 CH2 4,66 ppm (2H, s) 4,65 56,9 56,88 Kết hợp dữ liệu phổ của hợp chất 5 và so sánh với tài liệu cho ta khẳng định hợp chất 5 là 5- (hydroxymethyl) furfural [152]. 5-(hydroxymethyl)furfural 17 f) Xác định cấu trúc của hợp chất 6 (Bisdemethoxycurcumin) 32 6 (Bisdemethoxycurcumin) Vị trí DEPT 1 H-NMR H(ppm) 13 C-NMR C(ppm) Thực nghiệm CDCl3 Tài liệu [120] Thực nghiệm CDCl3 Tài liệu [120] 1 CH2 5,80 ppm (1H, s) 100,8 100,4 2 C 183,1 183,25 3 CH 6,46 ppm (1H, d, J = 16,0 Hz) 120,6 120,63 4 CH 7,57 ppm (1H, d, J = 16,0 Hz) 140,2 140,3 5 C 126,1 126,2 6 CH 7,42 ppm (1H, d, J = 9 Hz) 7,46 129,6 129,8 7 CH 6,87 ppm (1H, d, J = 9 Hz) 115,9 115,91 8 C 159,4 159,44 9 CH 6,87 ppm (1H, d, J = 9 Hz) 6,89 115,9 115,92 10 CH 7,42 ppm (1H, d, J = 9 Hz) 7,45 129,6 129,8 2’ C 183,1 183,2 3’ CH 6,46 ppm (1H, d, J = 16,0 Hz) 6,50 120,6 120,8 4’ CH 7,57 ppm (1H, d, J = 16,0 Hz) 7,59 140,2 140,24 5’ C 126,1 126,2 6’ CH 7,42 ppm (1H, d, J = 9 Hz) 129,6 7’ CH 6,87 ppm (1H, d, J = 9 Hz) 115,9 8’ C 159,4 9’ CH 6,87 ppm (1H, d, J = 9 Hz) 115,9 10’ CH 7,42 ppm (1H, d, J = 9 Hz) 129,6 Kết hợp phổ 1H-NMR, 13C-NMR, HSQC và so sánh với tài liệu tham khảo cho phép xác định cấu trúc củ Bisdemethoxycurcumin [120]. Bisdemethoxycurcumin g) Xác định cấu trúc của hợp chất 7 (Demethoxycurcumin) 33 (Demethoxycurcumin) Vị trí DEPT 1 H-NMR H(ppm) 13 C-NMR C( ppm) Thực nghiệm CDCl3 Tài liệu [104] Thực nghiệm CDCl3 Tài liệu [104] 1 CH 7,57, d, J = 16 Hz 7,59, d, J = 16 Hz 140,2 140,5 2 CH 6,45, d, J = 15,5 Hz 6,48, d, J = 15,5 Hz 120,6 121,8 3 C=O 183,1 183,3 4 CH 5,78 5,80 100,8 101,2 5 C=O 183,1 183,3 6 CH 6,45, d, J = 15,5 Hz 6,48, d, J = 15,5 Hz 120,6 121,8 7 CH 7,57, d, J = 16 Hz 7,59, d, J = 16 Hz 140,2 140,5 1’,1’’ C 126,1 127,6 2’,2’’,6’,6’’ CH 7,42, d, J = 9 Hz 7,13, d, J = 9 Hz 129,6 122,8 3’,3’’,5’,5’’ CH 6,86, d, J = 9 Hz 6,94, d, J = 9 Hz 115,9 114,8 4’,4’’ C 159,4 150,5 4’,4’’-OH 9,31, s 9,6, s 18 Kết hợp phổ 1H-NMR, 13C-NMR, HSQC và so sánh với tài liệu tham khảo cho phép xác định cấu trúc củ demethoxycurcumin [104]. Demethoxycurcumin 3.2.3.4. Xác định một số hoạt tính sinh học của tinh dầu, nhựa dầu gừng từ loài Z. collinsii a) Xác định khả năng quét gốc tự do DPPH của tinh dầu gừng và nhựa dầu gừng Bảng 3.34. Hoạt tính chống oxy hóa của tinh dầu và nhựa dầu gừng từ loài Z. collinsii Mẫu Phần trăm ức chế gốc tự do DPPH ở các nồng độ khác nhau của mẫu (mg/ml) Tỷ lệ pha loãng 0,78125 1,5625 3,125 6,25 12,5 Tinh dầu trước tối ưu 12,33 18,13 27,19 38,52 61,07 Tinh dầu