Luận án tiến sĩ Công nghệ thực phẩm: 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

Chia sẻ: Phong Tỉ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:209

Thêm vào BST

Báo xấu

149
lượt xem 35
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích của luận án nhằm đưa ra quy trình công nghệ tối ưu thu nhận tinh dầu và nhựa dầu từ gừng; đưa ra một số giải pháp công nghệ định hướng sử dụng các bán thành phẩm vào sản xuất một số loại thực phẩm và đề xuất được giải pháp công nghệ sử dụng bã thải thành một số sản phẩm hữu ích, góp phần bảo vệ môi trường.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án tiến sĩ Công nghệ thực phẩm: 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

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LÊ THỊ MỸ CHÂU 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 LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Hà Nội – 2018
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LÊ THỊ MỸ CHÂU 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 Ngành: Công nghệ thực phẩm Mã số: 9540101 LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS. TS. NGUYỄN THỊ MINH TÚ 2. GS. TS. TRẦN ĐÌNH THẮNG Hà Nội - 2018
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn của PGS. TS. Nguyễn Thị Minh Tú và GS. TS. Trần Đình Thắng. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực, chưa từng được tác giả khác công bố. Người hướng dẫn khoa học Tác giả luận án PGS. TS. Nguyễn Thị Minh Tú GS. TS. Trần Đình Thắng Lê Thị Mỹ Châu
LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành được Luận án Tiến sĩ, ngoài sự cố gắng nỗ lực của bản thân, em đã nhận được sự động viên và giúp đỡ rất to lớn của các thầy, cô và tập thể. Lời đầu tiên, cho phép em được bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc nhất tới PGS. TS. Nguyễn Thị Minh Tú – Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, GS. TS. Trần Đình Thắng - Trường Đại học Vinh, là những người đã tận tình hướng dẫn, định hướng và giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện luận án. Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến PGS. TS. Lê Thanh Mai, PGS. TS. Lâm Xuân Thanh và cố GS. TS. Hà Duyên Tƣ - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, là những người đã hướng dẫn và giúp đỡ em thực hiện các chuyên đề tiến sĩ. Em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến TS. Đỗ Ngọc Đài - Trường Đại học Kinh tế kỹ thuật Nghệ An đã giúp thu mẫu nghiên cứu và định danh mẫu thực vật trong Luận án. Xin gửi lời cảm ơn đến Ban giám hiệu, các phòng ban chức năng của Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, các thầy cô, cán bộ Viện Đào tạo Sau đại học, Bộ môn Quản lý chất lượng - Viện Công nghệ sinh học và Công nghệ thực phẩm - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi về các thủ tục có liên quan. Tôi xin gửi lời cảm ơn đến cơ quan chủ quản - Trường Đại học Vinh, Viện công nghệ Hóa, Sinh - Môi trường và Trung tâm Thực hành Thí nghiệm - Trường Đại học Vinh đã bố trí thời gian, hỗ trợ kinh phí và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để tôi hoàn thành luận án của mình. Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình và bạn bè, đặc biệt là những người thân trong gia đình đã luôn động viên tinh thần và hỗ trợ về tài chính, đây chính là nguồn động lực to lớn giúp tôi vượt qua những khó khăn trong suốt thời gian qua. Hà Nội, ngày……tháng….. năm 2018 Lê Thị Mỹ Châu
MỤC LỤC MỞ ĐẦU ............................................................................................................................... 1 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN ............................................................................................... 4 1.1. Tổng quan về chi gừng ............................................................................................... 4 1.1.1. Đặc điểm thực vật, phân bố, phân loại ............................................................... 4 1.1.2. Thành phần hóa học ........................................................................................... 6 1.2. Tinh dầu gừng và nhựa dầu gừng .............................................................................. 7 1.2.1. Tinh dầu gừng .................................................................................................... 7 1.2.2. Nhựa dầu gừng ................................................................................................. 10 1.3. Các phương pháp thu nhận tinh dầu, nhựa dầu ...................................................... 17 1.3.1. Các phương pháp thu nhận tinh dầu ................................................................. 17 1.3.2. Phương pháp thu nhận nhựa dầu ...................................................................... 18 1.3.3. Các phương pháp tạo bột hương liệu chất thơm .............................................. 21 1.4. Vai trò của gừng trong đời sống con người ............................................................. 24 1.5. Tình hình sử dụng và nghiên cứu gừng ở Việt Nam và trên thế giới ....................... 25 1.5.1. Ở Việt Nam ...................................................................................................... 25 1.5.2. Trên thế giới ..................................................................................................... 26 1.6. Ứng dụng gừng trong công nghệ thực phẩm ........................................................... 27 1.6.1. Chất thơm sử dụng trong sản xuất bánh, kẹo, đồ uống và chế biến các món ăn .................................................................................................................................... 28 1.6.2. Ứng dụng làm thuốc ......................................................................................... 29 1.6.3. Tác dụng chống nấm, vi sinh vật và chống oxy hóa của gừng......................... 29 1.6.4. Ứng dụng của nhựa gừng để làm chất bảo quản thực phẩm ............................ 30 CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................. 32 2.1. Các loài mẫu gừng nghiên cứu ................................................................................ 32 2.2. Hóa chất và thiết bị nghiên cứu sử dụng ................................................................. 34 2.2.1. Hóa chất sử dụng .............................................................................................. 34 2.2.2. Thiết bị nghiên cứu .......................................................................................... 34 2.3. Sơ đồ nghiên cứu........................................................ Error! Bookmark not defined. 2.4. Phương pháp lấy mẫu nguyên liệu gừng ................................................................. 36 2.5. Các phương pháp phân tích ..................................................................................... 36 2.5.1. Xác định tỷ lệ thu hồi thịt củ gừng bằng phương pháp tính phần trăm ............ 36 2.5.2. Xác định độ ẩm của củ gừng bằng phương pháp chưng cất với toluene.......... 36 2.5.3. Xác định lượng tinh dầu củ gừng bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước ............................................................................................................................ 37 2.5.4. Phân tích hàm lượng tinh bột trong củ gừng .................................................... 37 2.5.5. Phân tích hàm lượng cellulose trong củ gừng theo TCVN 5103:1990 ............ 38 2.5.6. Phân tích hàm lượng tro trong củ gừng theo TCVN 9939:2013 ...................... 39
2.5.7. Phân tích cảm quan của tinh dầu theo TCVN 8460:2010 ................................ 39 2.5.8. Xác định tỷ trọng của tinh dầu theo TCVN 8444:2010 ................................... 39 2.5.9. Xác định góc quay cực theo TCVN 8446:2010 ............................................... 40 2.5.10. Xác định chỉ số khúc xạ theo TCVN 8445:2010 ........................................... 40 2.5.11. Xác định chỉ số acid theo TCVN 8450:2010 ................................................. 40 2.5.12. Xác định chỉ số ester của tinh dầu theo TCVN 8451:2010 ............................ 40 2.5.13. Xác định hàm lượng aldehyde theo TCVN 189:1993 (Phương pháp natri sunfat - aldehyde cinnamic) ....................................................................................... 41 2.5.14. Xác định độ hòa tan trong ethanol theo TCVN 8449:2010............................ 41 2.5.15. Xác định cấu tử của tinh dầu gừng bằng phương pháp GC/MS .................... 41 2.5.16. Xác định cấu tử của nhựa dầu gừng bằng phương pháp LC/MS ................... 42 2.5.17. Phân lập và xác định cấu trúc các hợp chất trong nhựa dầu gừng ................. 43 2.5.18. Xác định hoạt tính chống oxy hóa - khả năng quét gốc tự do DPPH............. 47 2.5.19. Xác định hoạt tính kháng khuẩn bằng phương pháp khuếch tán thạch .......... 48 2.5.20. Phương pháp đánh giá thị hiếu sản phẩm....................................................... 48 2.6. Các phương pháp bố trí thí nghiệm ......................................................................... 49 2.6.1. Tối ưu hóa quy trình chưng cất tinh dầu gừng theo phương pháp đáp ứng bề mặt .............................................................................................................................. 49 2.6.2. Tối ưu hóa quá trình trích ly nhựa dầu gừng theo phương pháp đáp ứng bề mặt .................................................................................................................................... 52 2.6.3. Bố trí thí nghiệm bổ sung hương liệu vào rượu ............................................... 54 2.6.4. Bố trí thí nghiệm bổ sung hương liệu nhựa dầu gừng vào sản phẩm chè đen . 56 2.6.5. Nghiên cứu tận dụng phụ phẩm bã gừng vào công nghệ sản xuất khác .......... 57 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................... 59 3.1. Nghiên cứu xác định chất lượng 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 .................................................. 59 3.1.1. Khảo sát chất lượng nguyên liệu ...................................................................... 59 3.1.2. Xác định chỉ số hóa lý của tinh dầu gừng ........................................................ 61 3.1.3. Thành phần hóa học của tinh dầu gừng ............................................................ 63 3.1.4. Xác định các cấu tử của nhựa dầu gừng ........................................................... 81 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 ........................................................................................................ 87 3.2.1. Nghiên cứu xây dựng quy trình thu nhận tinh dầu gừng.................................. 87 3.2.2. Xây dựng quy trình trích ly nhựa dầu gừng ..................................................... 97 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 ........................... 106
3.3. Nghiên cứu quy trình công nghệ sử dụng tinh dầu, nhựa dầu gừng vào một số sản phẩm thực phẩm ............................................................................................................ 120 3.3.1. Ứng dụng vào sản phẩm chè đen ................................................................... 120 3.3.2. Sản xuất rượu gừng ........................................................................................ 122 3.4. Đề xuất giải pháp công nghệ sử dụng các phụ phẩm từ quá trình thu nhận chất thơm (tinh dầu và nhựa dầu) vào một số lĩnh vực khác: sản xuất tinh bột và làm giá thể trồng nấm. ..................................................................................................................... 128 3.4.1. Sản xuất tinh bột từ bã gừng .......................................................................... 128 3.4.2. Ứng dụng bã gừng làm giá thể trồng cây ....................................................... 130 3.4.3. Đề nghị quy trình công nghệ khép kín đối với sản phẩm gừng ..................... 134 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ......................................................................................... 135 DANH MỤC CÔNG TRÌNH LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ...................................... 137 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................... 138 PHỤ LỤC
DANH MỤC CÁCKÝ HIỆU, CHỮ CÁI VIẾT TẮT TT Ký hiệu, chữ Chú giải cái viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt GC/MS Gas Chromatography/Mass Sắc ký khí ghép nối khối phổ 1 Spectrometry HPLC High Performance Liquid Sắc ký lỏng hiệu năng cao 2 Chromatography LC/MS Liquid Chromatography/ Mass Sắc ký lỏng ghép nối khối phổ 3 Spectrometry 4 TLC Thin Layer Chromatography Sắc ký lớp mỏng 5 TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam Haft - maximal inhibitory 6 IC50 Nồng độ ức chế 50% concentration 7 UV-Vis Ultraviolet–visible spectroscopy Phổ tử ngoại-khả kiến Electron Impact –Mass 8 EI-MS Phổ khối va chạm electron Spectrometry 9 DPPH 1,1-diphenyl-2-picryl-hydrrazyl 1,1-diphenyl-2-picryl-hydrrazyl Proton Nuclear Magnetic 10 1H- NMR Phổ cộng hưởng từ proton H1 Resonance Cacbon 13 Nuclear Magnetic 11 13C- NMR Phổ cộng hưởng từ cacbon C13 Resonance Distortionless Enhancement by 12 DEPT Phổ DEPT Polarization Transfer Heteronuclear Single Quantum Phổ hai chiều, tương tác trực tiếp 13 HSQC Correlation C–H Heteronuclear Multiple Bond Phổ hai chiều, tương tác gián tiếp 14 HMBC Correlation C–H Hệ dung môi chloroform: 15 C: M: H2O methanol: nước Hệ dung môi n-hexane: ethyl 16 H: E acetate 17 M: H2O Hệ dung môi methanol: nước Hệ dung môi chloroform: 18 C: M methanol 19 PĐ Phân đoạn 20 CC Column Chromatography Sắc kí cột 21 Me nhóm CH3- 22 Et nhóm C2H5- 23 MS Mas Spectrum Phổ khối lượng 24 Cs Cộng sự
DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1. Phân loại và phân bố của các loài chi gừng ở Việt Nam...................................... 5 Bảng 1.2. Thành phần các chất cay chính trong nhựa dầu gừng [160] .............................. 15 Bảng 2.1. Thông tin các mẫu nghiên cứu ............................................................................ 32 Bảng 2.2. Bố trí thí nghiệm tối ưu hóa quy trình chưng cất tinh dầu gừng ........................ 50 Bảng 2.3. Khảo sát lượng tinh dầu theo thời gian chưng cất có hỗ trợ siêu âm................. 51 Bảng 2.4. Khảo sát sự thay đổi lượng tinh dầu thu được khi bổ sung α-amylase ............... 52 Bảng 2.5. Bố trí thí nghiệm tối ưu hóa quy trình chưng cất nhựa gừng ............................. 53 Bảng 2.6. Tỷ lệ nhựa dầu bổ sung vào sản phẩm chè đen................................................... 56 Bảng 2.7. Tỷ lệ thay thế bã mùn cưa gừng trong giá thể .................................................... 58 Bảng 3.1. Kết quả khảo sát chất lượng nguyên liệu các loài gừng nghiên cứu .................. 60 Bảng 3.2. Chỉ số hóa lý của tinh dầu gừng ......................................................................... 62 Bảng 3.3. Thành phần hóa học các cấu tử bay hơi tinh dầu loài Z. cochinchinnensis.......... 63 Bảng 3.4. Thành phần hóa học tinh dầu loài Z. gramineum ............................................... 66 Bảng 3.5. Thành phần hóa học tinh dầu loài Z. rufopilosum .............................................. 69 Bảng 3.6. Thành phần hóa học của tinh dầu loài Z. zerumbet ............................................ 72 Bảng 3.7. Thành phần hóa học của tinh dầu loài Z. rubens ............................................... 74 Bảng 3.8. Thành phần hóa học các cấu tử bay hơi loài Z. collinsii .................................... 76 Bảng 3.9. Các cấu tử dễ bay hơi từ rễ loài Z. officinale ..................................................... 79 Bảng 3.10. Thành phần hóa học của loài Z. cochinchinensis ............................................. 81 Bảng 3.11. Thành phần hóa học của loài Z. gramineum .................................................... 82 Bảng 3.12. Thành phần hóa học của loài Z. rufopilosium .................................................. 83 Bảng 3.13. Thành phần hóa học của loài Z. zerumbet ........................................................ 84 Bảng 3.14. Thành phần hóa học của loài Z. rubens ............................................................ 84 Bảng 3.15. Thành phần hóa học của loài Z. collinsii.......................................................... 85 Bảng 3.16. Thành phần hóa học của loài Z. officinale ....................................................... 86 Bảng 3.17. Lượng tinh dầu thu nhận từ thịt và củ gừng Z. collinsii ................................... 87 Bảng 3.18. Điều kiện tiến hành thí nghiệm đối với tinh dầu gừng loài Z. collinsii ............ 90 Bảng 3.19. Mô hình thí nghiệm chưng cất tinh dầu gừng loài Z. collinsii .......................... 91 Bảng 3.20. Kết quả phân tích hồi quy – lượng tinh dầu gừng thu được ............................. 92 Bảng 3.21. Kết quả chưng cất tinh dầu theo điều kiện tối ưu ............................................. 94 Bảng 3.22. Điều kiện tiến hành thí nghiệm đối với nhựa dầu gừng loài Z. collinsii ........ 100 Bảng 3.23. Mô hình thí nghiệm trích ly nhựa dầu gừng loài Z. collinsii .......................... 101 Bảng 3.24. Kết quả phân tích hồi quy – lượng nhựa dầu gừng thu được ......................... 102 Bảng 3.25. Kết quả trích ly nhựa dầu gừng theo điều kiện tối ưu..................................... 104 Bảng 3.26. Các hợp chất được tách ra từ cây gừng Z. collinsii........................................ 106 ảng 3.27. Dữ liệu phổ NMR của hợp chất 1 .................................................................. 107
Bảng 3.28. Số liệu phổ 13C- NMR của hợp chất 4 ............................................................. 110 ảng 3.29. Dữ liệu phổ NMR của hợp chất 7 104] ......................................................... 115 Bảng 3.30. Hoạt tính chống oxy hóa của tinh dầu và nhựa dầu gừng từ loài Z. collinsii 117 Bảng 3.31. Hoạt tính kháng các loại vi sinh vật của kanamycin ...................................... 118 Bảng 3.32. Hoạt tính kháng chủng vi khuẩn B. subtilis .................................................... 119 Bảng 3.33. Kết quả xác định lượng nhựa dầu gừng bổ sung vào chè ............................... 120 Bảng 3.34. Thành phần hóa học tinh dầu từ bột tinh gừng Z. Collinsii ............................ 124 Bảng 3.35. Kết quả xác định lượng bột hương liệu tinh dầu bổ sung vào rượu ............... 126 Bảng 3.36. Hàm lượng tinh bột trong mẫu tinh bột gừng thu được .................................. 130 Bảng 3.37. Kết quả phát triển giá thể nấm sò sau các giai đoạn nghiên cứu ................... 132
DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Các hợp chất có trong thành phần hóa học của gừng ........................................ 11 Hình 1.2. Cấu trúc và mối liên quan giữa các cấu tử chính trong gừng ............................. 11 Hình 1.3. Các hợp chất trong nhựa dầu gừng ..................................................................... 12 Hình 1.4. Các hợp chất trong nhựa dầu gừng ..................................................................... 13 Hình 1.5. Các hợp chất trong nhựa dầu gừng ..................................................................... 13 Hình 1.6. Các hợp chất trong nhựa dầu gừng ..................................................................... 14 Hình 1.7. Các hợp chất trong nhựa dầu gừng ..................................................................... 15 Hình 1.8. Các hợp chất trong nhựa dầu gừng ..................................................................... 15 Hình 2.1. Z. cochinchiensis ................................................................................................. 32 Hình 2.2. Z.gramineum ........................................................................................................ 32 Hình 2.3. Z. rufopilosum...................................................................................................... 32 Hình 2.4. Z. zerumbet .......................................................................................................... 33 Hình 2.5. Z. rubens .............................................................................................................. 33 Hình 2.6. Z. Collinsii ........................................................................................................... 33 Hình 2.7. Z. officinale .......................................................................................................... 33 Hình 2.8. Hệ thống sắc ký khí ghép nối khối phổ ................................................................ 42 Hình 2.10. Hệ thống máy cộng hưởng từ hạt nhân ............................................................. 43 Hình 3.1. Sắc ký đồ GC/MS loài Z. cochinchinensis (Hoa) ................................................ 65 Hình 3.2. Sắc ký đồ GC/MS loài Z. gramineum (Rễ) .......................................................... 68 Hình 3.3. Sắc ký đồ GC/MS loài Z. rufopilosum ................................................................. 71 Hình 3.4. Sắc ký đồ GC/MS loài Z. zerumbet ...................................................................... 74 Hình 3.5. Sắc ký đồ GC/MS loài Z. rubens.......................................................................... 75 Hình 3.6. Sắc ký đồ GC/MS loài Z. collinsii (Rễ)................................................................ 78 Hình 3.7. Sắc ký đồ GC/MS vỏ gừng loài Z. collinsii.......................................................... 78 Hình 3.8. Sắc ký đồ GC/MS loài Z. officinale ..................................................................... 80 Hình 3.9. Sắc ký đồ LC/MS loài Z. cochinchinensis............................................................ 81 Hình 3.10. Sắc ký đồ LC/MS loài Z. gramineum ................................................................. 82 Hình 3.11. Sắc ký đồ LC/MS loài Z. rufopilosum ................................................................ 83 Hình 3.12. Sắc ký đồ LC/MS loài Z. zerumbet .................................................................... 84 Hình 3.13. Sắc ký đồ LC/MS loài Z. rubens ........................................................................ 85 Hình 3.14. Sắc ký đồ LC/MS loài Z. collinsii ...................................................................... 85 Hình 3.15. Sắc ký đồ LC/MS loài Zingiber officinale ......................................................... 86 Hình 3.16. Ảnh hưởng của các yếu tố đến lượng tinh dầu thu được ................................... 89 Hình 3.17. Ảnh hưởng của các yếu tố đến lượng tinh dầu gừng thu được.......................... 92 Hình 3.18. Ảnh hưởng của các yếu tố đến lượng tinh dầu gừng thu được.......................... 93 Hình 3.20. Mức độ đáp ứng sự mong đợi quá trình chưng cất thu nhận tinh dầu .............. 93
Hình 3.19. Ảnh hưởng của thời gian siêu âm đến lượng tinh dầu gừng thu được .............. 94 Hình 3.20. Ảnh hưởng của sử dụng enzyme α-amylase đến lượng tinh dầu thu được ........ 95 Hình 3.21. Ảnh hưởng của các yếu tố đến lượng nhựa dầu gừng thu được ........................ 98 Hình 3.22. Ảnh hưởng của các yếu tố đến lượng nhựa dầu gừng thu được ...................... 102 Hình 3.23. Ảnh hưởng của các yếu tố đến lượng nhựa dầu thu được ............................... 103 Hình 3.24. Mức độ đáp ứng sự mong đợi quá trình trích ly nhựa dầu gừng .................... 104 Hình 3.26. Sắc ký đồ GC/MS bột tinh dầu Z. collinsii ...................................................... 125 Hình 3.27. Sản phẩm rượu bổ sung tinh dầu gừng ........................................................... 127 Hình 3.28. Tinh bột gừng thu được sau quá trình sấy ....................................................... 130 Hình 3.29. Ảnh bã mùn cưa gừng sau khi tách tinh bột .................................................... 132 Hình 3.30. Ảnh nấm mọc trên giá thể có thay thế một phần bã gừng ............................... 133
DANH MỤC SƠ ĐỒ Sơ đồ 2.1. Sơ đồ nghiên cứu ................................................................................................ 35 Sơ đồ 2.2. Khu vực lấy mẫu (theo Google map) .................................................................. 36 Sơ đồ 2.3. Phân lập các hợp chất từ cây gừng Z. collinsii ................................................. 45 Sơ đồ 2.4. Sơ đồ bổ sung bột hương liệu vào rượu gừng .................................................... 55 Sơ đồ 2.5. Quy trình sản xuất chè đen bổ sung nhựa dầu gừng .......................................... 56 Sơ đồ 2.6. Quy trình tách tinh bột từ bã gừng ..................................................................... 57 Sơ đồ 2.7. Quy trình thu nhận bã mùn cưa gừng ................................................................ 58 Sơ đồ 3.1. Quy trình thu nhận tinh dầu gừng ...................................................................... 96 Sơ đồ 3.2. Quy trình trích ly nhựa dầu gừng ..................................................................... 105 Sơ đồ 3.3. Quy trình sản xuất chè đen bổ sung nhựa dầu gừng ........................................ 120 Sơ đồ 3.4. Sơ đồ quy trình định hướng tạo bột hương liệu tinh dầu gừng ........................ 122 Sơ đồ 3.5. Quy trình tạo bột hương liệu tinh dầu gừng loài Z. collinsii ........................... 123 Sơ đồ 3.6. Quy trình sản xuất rượu hương liệu tinh dầu gừng.......................................... 126 Sơ đồ 3.7. Quy trình tách tinh bột từ bã gừng ................................................................... 128 Sơ đồ 3.8. Quy trình tách tinh bột từ bã gừng ................................................................... 129 Sơ đồ 3.9. Quy trình tạo giá thể từ bã mùn cưa gừng ....................................................... 131 Sơ đồ 3.10. Đề nghị quy trình công nghệ khép kín đối với sản phẩm gừng ..................... 134
1 MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Việt Nam là nước nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, ẩm ướt quanh năm. Đây là điều kiện thuận lợi cho thảm thực vật phát triển phong phú và đa dạng. Trong đó, có nhiều loài thực vật không chỉ có ý nghĩa trong hệ sinh thái, môi trường, nông lâm nghiệp mà còn có những đặc tính dược lý rất quí báu đã được sử dụng trong các mục đích khác nhau phục vụ đời sống của nhân dân ta. Nhiều công trình khoa học đã chứng minh chất thơm và các hợp chất thiên nhiên có nhiều tính chất quý giá như khả năng chống oxy hóa, kháng khuẩn, chống ung thư, v.v...Với những kết quả này, việc nghiên cứu ứng dụng các chất thơm và các sản phẩm thiên nhiên cho thực phẩm, thực phẩm chức năng đang được đầu tư quan tâm, trở thành xu hướng của xã hội văn minh, hiện đại. Trong tài nguyên thực vật của Việt Nam, gừng là loại cây rất quen thuộc, nó được xem là nguồn nguyên liệu có giá trị để làm gia vị trong chế biến thực phẩm và làm thuốc chữa bệnh. Trong ngành thực vật hạt kín họ Gừng (Zingiberaceae) không phải là họ lớn, chỉ có khoảng 50 chi, 1.300 loài nhưng đây lại là họ có số lượng lớn các loài có giá trị sử dụng trong nhiều lĩnh vực: y học, dược phẩm, công nghệ thực phẩm [159]. Các loài trong họ Gừng phân bố chủ yếu ở vùng nhiệt đới, đặc biệt là vùng Đông Nam Á, v.v... Việt Nam là nước nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa, do đó có nguồn tài nguyên họ gừng rất đa dạng, hiện biết 19 chi, 141 loài và 3 thứ [17]. Trong số 19 chi, 144 loài và thứ có khoảng 14 chi, 64 loài được khai thác và sử dụng trong nhiều lĩnh vực từ các bộ phận khác nhau (thân, rễ, hạt, hoa, quả) [17], [30], [9], [92], [73]. Ở Việt Nam được tác giả Nguyễn Quốc Bình nghiên cứu đầy đủ và có tính hệ thống nhất về họ Gừng (2011), đã công bố ở Việt Nam có 19 chi với 144 loài và thứ. Nhiều nghiên cứu về thành phần hóa học của chất thơm và hoạt tính của nó trên thế giới đã công bố của các loài thuộc chi Amomum, Zingiber, Alpinia, Hedychium,v.v... Tuy nhiên, ở Việt Nam các công trình công bố về các hợp chất thơm và ứng dụng của nó từ họ này không đáng kể. Xuất phát từ thực tế nghiên cứu và sự cấp thiết trên, chúng tôi lựa chọn đề tài: “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”. 2. Đối tƣợng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của luận án là 7 loài gừng thu hái tại khu vực Bắc Trung Bộ (từ Nghệ An đến Quảng Bình), Việt Nam: 1. Loài Zingiber cochinchinensis Gagnep; 2. Loài Zingiber gramineum Noronha ex Blume; 3. Loài Zingiber rufopilosum Gagnep.;
2 4. Loài Zingiber zerumbet (L.) Smith; 5. Loài Zingiber rubens Roxb.; 6. Loài Zingiber collinsii Mood & Theilade; 7. Loài Zingiber officinale Roscoe. 3. Mục tiêu nghiên cứu 1. Xây dựng được cơ sở dữ liệu về thành phần hóa học và giá trị sử dụng của tinh dầu và nhựa dầu gừng của một số loài thuộc chi gừng (Zingiber); 2. Đưa ra quy trình công nghệ tối ưu thu nhận tinh dầu và nhựa dầu từ gừng; đưa ra một số giải pháp công nghệ định hướng sử dụng các bán thành phẩm vào sản xuất một số loại thực phẩm và đề xuất được giải pháp công nghệ sử dụng bã thải thành một số sản phẩm hữu ích, góp phần bảo vệ môi trường. 4. Nội dung nghiên cứu 1. Nghiên cứu xác định chất lượng 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; 2. Xây dựng quy trình thu nhận tinh dầu, nhựa dầu gừng, xác định hoạt tính sinh học của tinh dầu và nhựa dầu, công thức cấu tạo của một số hợp chất trong nhựa dầu từ củ gừng loài Z. collinsii tự nhiên khu vực Bắc Trung Bộ, Việt Nam; 3. Nghiên cứu quy trình công nghệ sử dụng tinh dầu, nhựa dầu gừng vào một số sản phẩm thực phẩm; 4. Đề xuất giải pháp công nghệ sử dụng các phụ phẩm từ quá trình thu nhận chất thơm (tinh dầu và nhựa dầu) vào một số lĩnh vực khác: sản xuất tinh bột và làm giá thể trồng nấm. 5. Những đóng góp mới về cơ sở khoa học của luận án 1. Nghiên cứu một cách có hệ thống khảo sát về chất lượng của nguyên liệu gừng tinh dầu gừng, nhựa dầu gừng của các loài gừng hoang dại tại khu vực Bắc Trung Bộ, Việt Nam; 2. Tối ưu hóa được quy trình công nghệ thu nhận toàn bộ chất thơm từ củ gừng bao gồm thành phần tạo mùi (tinh dầu) và thành phần tạo vị (nhựa dầu); 3. Nghiên cứu khai thác gừng củ theo quy trình khép kín: thu nhận tinh dầu và nhựa dầu từ củ gừng; ứng dụng hương liệu tinh dầu, nhựa dầu gừng trong sản phẩm công nghệ thực phẩm: rượu gừng, trà gừng; định hướng ứng dụng bã của quy trình sản xuất tinh dầu và nhựa dầu gừng để tách tinh bột từ bã gừng và trồng nấm.
3 6. Ý nghĩa khoa học của luận án 6.1. Ý nghĩa khoa học - Kết quả nghiên cứu về chất lượng nguyên liệu, tính chất hóa lý, thành phần hóa học của tinh dầu và nhựa dầu 7 loài gừng (Z. cochinchinensis, Z. collinsii, Z. gramineum, Z. rubens, Z. zerumbet, Z. rufopilosium, Z. officinale) của chi gừng (Zingiber) thuộc họ gừng (Zingiberaceae) là đóng góp khoa học có độ tin cậy cao, góp phần làm phong phú thêm cơ sở dữ liệu về chất lượng nguyên liệu, tính chất hóa lý, thành phần hóa học của tinh dầu gừng và nhựa dầu gừng các loài nghiên cứu - Đã xây dựng được phương trình tối ưu quy trình chưng cất tinh dầu và trích ly nhựa dầu, có các biện pháp nâng cao lượng tinh dầu thu được, xác định được khả năng chống oxy hóa và kháng khuẩn của tinh dầu và nhựa dầu loài gừng Z. collinsii. Đã xác định được một số hợp chất có trong nhựa dầu gừng có ý nghĩa đối với việc tạo vị cay của nhựa dầu. - Đã xác định được tỷ lệ bổ sung hương liệu tinh dầu và nhựa dầu vào một số sản phẩm thực phẩm với mức độ yêu thích cao, và tỷ lệ tạo bột hương liệu tinh dầu gừng bằng β-cyclodextrin phù hợp. 6.2. Ý nghĩa thực tiễn - Kết quả phân tích chất lượng nguyên liệu một số loài gừng hoang dại tại khu vực Bắc Trung Bộ là cơ sở khoa học góp phần cho việc định hướng phát triển và chọn giống gừng nhằm tạo ra sản phẩm hương liệu cho thị trường, đa dạng thị trường hương liệu, và mang lại hương liệu từ gừng có giá trị kinh tế cao - Các kết quả nghiên cứu của đề tài là tài liệu tham khảo khoa học có giá trị về việc tận dụng các phụ phẩm của quy trình sản xuất thực phẩm vào các sản phẩm khác, góp phần tăng giá trị, tận dụng triệt để nguồn nguyên liệu và bảo vệ môi trường. 7. Cấu trúc của luận án Luận án bao gồm 150 trang với 50 bảng số liệu, 49 hình và 17 sơ đồ với 167 tài liệu tham khảo. Kết cấu của luận án gồm: mở đầu (3 trang), tổng quan (28 trang), phương pháp và thực nghiệm (27 trang), kết quả và thảo luận (76 trang), kết luận (2 trang), danh mục công trình công bố (1 trang), tài liệu tham khảo (13 trang), phụ lục (46 trang).
4 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về chi gừng 1.1.1. Đặc điểm thực vật, phân bố, phân loại 1.1.1.1. Đặc điểm thực vật Bộ gừng (danh pháp khoa học là Zingiberales) là một bộ thực vật có hoa bao gồm nhiều loài thực vật tương tự nhau như gừng, đậu khấu, nghệ, cũng như chuối và hoàng tinh. Trong hệ thống Cronquist năm 1981 bộ này chứa cùng tám họ nhưng bộ này được coi như là thuộc về phân lớp gừng (Zingiberidae), phân lớp này lại thuộc về lớp thực vật một lá mầm (Liliopsida). Phân lớp gừng này còn chứa cả bộ dứa (Bromeliales), bao gồm một họ duy nhất là họ dứa (Bromeliaceae), một họ mà APG II đưa vào trong bộ hòa thảo (Poales). Họ gừng (Zingiberaceae) gồm những cây thân thảo sống nhiều năm, mọc ở nơi đất ẩm, nơi sáng, dưới tán rừng hay vách đá ẩm. Một số loài có thể mọc trên đất lẫn sỏi đá, trên bãi đất trống hoặc trong rừng thứ sinh, rừng thưa lên tới độ cao 3000 m so với mặt nước biển [10]. Thân được tạo thành do các bẹ lá ôm chặt lấy nhau tạo thành thân giả, cao 1-3-4(-5) m hay mảnh, cao dưới 1 m hoặc rất ngắn hay không có do các bẹ lá rời đến gốc (Distichochlamys, Kaempferia, v.v…), thân giả không phân nhánh. Rễ nhỏ, hình sợi, đôi khi đầu dễ phình to thành dạng củ (Curcuma, Kaempfria, Stahlianthus, v.v…), ở một số loài, rễ thẳng, cứng, đâm sâu xuống đất, phần trên lộ trên mặt đất. Thân rễ (thường được gọi là củ) to, nạc, nằm ngang dưới mặt đất. Thân rễ các loại cây thuộc chi gừng phát triển rất nhanh. Từ một chồi giống ban đầu, chúng có thể phân nhánh, đâm chồi, tăng sinh khối và phát triển thành một bụi lớn chỉ trong một vài năm. Cây thường có chứa mùi thơm, đôi khi mùi hắc như một số loài trong chi gừng (Zingiber). Nhiều loài là các loại cây cảnh, cây gia vị, hay cây thuốc quan trọng. Các thành viên quan trọng nhất của họ này bao gồm gừng, nghệ, riềng, đậu khấu và sa nhân. Các cây thuộc họ gừng (Zingiberaceae) là cây thảo sống lâu năm, có thân rễ lớn, thường phân nhánh, chứa nhiều chất dự trữ [14], [16]. Lá gồm các phần: bẹ lá, cuống lá, lưỡi lá và phiến lá. Hoa lưỡng tính, bầu hạ, đối xứng hai bên, có màu sắc, kích thước trung bình hoặc lớn. 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 [16]. 1.1.1.2. Phân bố Nước ta có nền khí hậu nhiệt đới gió mùa, thảm thực vật đa dạng và phong phú đặc biệt là các cây tinh dầu và cây thuốc. Đông Nam Á là trung tâm phong phú và đa dạng nhất của chi gừng. Trong số các loài gừng trồng thì loài Z. officinale được trồng phổ biến nhất. Loài gừng Z. officinale đã được trồng rộng rãi từ rất lâu đời ở các nước nhiệt đới châu Á. Đến nay vẫn chưa thấy loài gừng này mọc dại ở bất cứ khu vực nào trên thế giới. Một số giả thiết cho rằng gừng có nguồn gốc ở Ấn Độ, từ đây nó được đưa đến các nước châu Âu, các nước Đông Phi bởi những thương nhân Ả Rập. Trong những năm gần đây phát hiện thêm một loài gừng nữa có tên gừng môi tím đốm (Z. penisulare). Hiện nay gừng Z.
5 officinale đã được đưa trồng ở hầu khắp các nước trong vùng khí hậu nhiệt đới ẩm. Ở Việt Nam gừng Z. officinale được trồng trên khắp các địa phương từ Bắc vào Nam, đặc biệt là các tỉnh miền núi và ngoài hải đảo [14], [17]. 1.1.1.3. Phân loại Năm 1998, K. Larsen và cs đã tổng hợp các chi và loài của họ Gừng trên thế giới [91]. Bằng các phương pháp phân tích AND kết hợp với phân tích đặc điểm truyền thống J. Kress và cs (2002), đã công bố đầy đủ về họ gừng gồm 53 chi được xếp trong 4 phân họ là: Siphonochiloideae, Tamijoideae, Alpinioideae và Zingiberoideae [87]. Nghiên cứu đầy đủ và có tính hệ thống nhất về họ Gừng ở Việt Nam có công trình nghiên cứu của Nguyễn Quốc Bình (2011), tác giả đã công bố ở Việt Nam có 19 chi với 144 loài và thứ [17]. Trong 19 chi thì có 14 chi với 64 loài được sử dụng trong các lĩnh vực như làm thuốc, làm gia vị, làm cảnh và cho tinh dầu [4]. Bảng 1.1. Phân loại và phân bố của các loài chi gừng ở Việt Nam TT Tên khoa học Tên Việt Nam Phân bố 1 Z. officinale Roscoe Gừng Phân bố rộng 2 Z. acuminatum Valeton Gừng nhọn Tây Nguyên, Trung Bộ 3 Z. cochinchinesis Gagn. Gừng Nam Bộ Bà Rịa - Vũng Tàu 4 Z. eberhardtii Gagn. Gừng Eberhardt Lâm Đồng 5 Z. gramineum Bl. Gừng lúa, Ngải Trặc Biên Hòa 6 Z. monophyllum Gagn. Gừng một lá Ninh Bình 7 Z. pellitum Gagn. Gừng bọc da Bà Rịa - Vũng Tàu 8 Z. purpureum Roscoe Gừng tía (gừng dại) Phân bố rộng 9 Z. rubens Roxb. Gừng đỏ Lâm Đồng 10 Z. rufopilosum Gagn. Gừng lông hung Ba Vì, Vĩnh Phúc 11 Z. zerumbet (L.) J. E. Sm. Gừng gió Phân bố rộng 12 Z. penisulare I. Theilade Gừng môi tím đốm Sơ Pai, Kban, Gia Lai 13 Z. collinsii Mood & Theilade Gừng colin Bắc Trung Bộ Trong ngành thực vật hạt kín thì họ Gừng (Zingiberaceae Lindl.) không phải là họ lớn, chỉ có khoảng 50 chi, 1.300 loài nhưng đây lại là họ có số lượng lớn các loài có giá trị sử dụng trong nhiều lĩnh vực: y học, dược phẩm, công nghệ thực phẩm [146]. Các loài trong họ Gừng phân bố chủ yếu ở vùng nhiệt đới, đặc biệt là vùng Đông Nam Á, v.v... Việt Nam là nước nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa, do đó có nguồn tài nguyên họ gừng rất đa dạng, hiện biết 19 chi, 141 loài và 3 thứ [1]. Trong số 19 chi, 144 loài và thứ thì có khoảng 14 chi, 64 loài được khai thác và sử dụng trong nhiều lĩnh vực từ các bộ phận khác nhau (thân, rễ, hạt, hoa, quả) [1], [10], [14], [51]. Do vậy, nghiên cứu họ Gừng (Zingiberaceae Lindl.) để có cơ sở khoa học nhằm khai thác và sử dụng bền vững nguồn tài nguyên thực vật đã và đang là mối quan tâm lớn của các nhà khoa học.
6 Trong số các nhóm cây tài nguyên thực vật thì nhóm cây cho tinh dầu chiếm vị trí quan trọng. Đây là nguồn nguyên liệu thiết yếu của nhiều ngành công nghiệp như mỹ phẩm, thực phẩm và dược phẩm, v.v... Ở Việt Nam họ gừng có khoảng 38/141 loài có tinh dầu thuộc 11/19 chi. Khu vực Bắc Trung Bộ được đánh giá là một trong những trung tâm đa dạng sinh học về các loài thuộc chi Gừng của Việt Nam. Chúng là loài cây thân thảo sống nhiều năm thích nghi được ở nơi đất ẩm, nơi sáng, dưới tán rừng hay vách đá ẩm, hoặc có thể mọc trên đất lẫn sỏi đá, trên bãi đất trống...tạo nên nguồn nguyên liệu dồi dào cho nghiên cứu, sản xuất ứng dụng trong thực phẩm, dược phẩm. 1.1.2. Thành phần hóa học Mặc dù các loài khác nhau của chi này có phần tương đồng về hình thái, nhưng chúng khác nhau về tính chất dược lý và thành phần hóa học cơ [66]. Nói chung thành phần hóa học của củ gừng tùy thuộc vào loại giống, khí hậu đất đai, chế độ chăm bón và thời điểm thu hoạch, v.v... Gừng tươi thường chứa hơn 80% ẩm, 2,3% protein, 0,9% chất béo, 1,2% chất khoáng, 2,4% chất xơ, 12,3% hợp chất carbohydrate và các thành phần vi lượng như chất khoáng (sắt, calcium, phosphorus), các vitamin (thiamine, riboflavin, niacin, acid ascorbic...), v.v... Chất thơm là những chất có khả năng bay hơi, hay bay hơi một phần trong không khí. Các chất thơm có thể ở dạng đơn hay hỗn hợp các chất, có thể là chất rắn hay chất lỏng hoặc khí. Đến nay người ta đã xác định được khoảng 7000 chất bay hơi trong thực phẩm, các chất này chủ yếu thuộc các nhóm chất aldehyde, ketone, các acid hữu cơ, ester, v.v... Chất thơm là một hỗn hợp nhiều thành phần có thể là alcohol được hình thành đầu tiên trong chlorophoit, hay ester do phản ứng ester hoá của các acid với alcohol trong chloroplast hoặc terpene alcohol do sự đồng phân hoá [12]. Qua phân tích hiện đại có tới trên 400 hoạt chất trong gừng. Người ta chia làm 4 loại chính. Chất nhựa: Chiếm 5 10% trong gừng tươi, gồm khoảng 30 hoạt chất trong đó có 2 chất chính là gingerol và shoagol có vị cay hơn. Gừng tươi nhiều gingerol nhưng khi phơi mất nước dần chuyển thành shoagol vì thế gừng khô cay hơn. Tinh dầu: Chiếm 2 3% trong gừng khô, màu vàng sáng nhạt có mùi thơm đặc biệt gồm trên 200 chất mà thành phần chủ yếu là α-camphene, β-phelandrene, các phenol (cineol, citral, borneol, geraniol, linalol, zingiberol). Ngoài ra còn có 3,7% lipid, tinh bột và 5% nhựa dầu trong đó có các chất cay như zingerone, zingerol và shogaol. Chất khoáng: Vi lượng có k m (Zn), selenium (Se), cobalt (Co). Đa lượng có calcium (Ca), postasium (K), magnesium (Mg), sắt (Fe), phospho (P), manganese (Mn). Vitamin: Có B1, B2, B6, C. Người ta vừa phát hiện có một chất men có trong gừng là zingibain (có khoảng 2% trong gừng tươi) có tác dụng phân giải protein (proteolytic) tương tự như chất papain (trong đu đủ) hoặc chất bromelain (trong dứa), 1 g chất zingibain có khả năng làm mềm 10 kg thịt b .
7 Ngoài ra một số hoạt chất có nhiều ở nghệ như curcumin, ớt như capsaicin, chanh như limonene, hạt cà phê như acid caffeic, hạt đậu như lecithin đều có trong gừng. Trong gừng gió có nhiều tinh dầu, dầu béo và nhựa. Tinh dầu có 13% các monoterpene và nhiều sesquiterpene, trong đó humulene chiếm 27%, monocylic sesquiterpene ketone, zerumbon 37,5%. Các monoterpene gồm pinene, camphene, limonene, cineol và campho. Thành phần hóa học của củ gừng tùy thuộc vào giống, môi trường sinh trưởng, điều kiện sinh dưỡng và thời điểm thu hoạch, v.v... Gừng tươi thường chứa hàm ẩm cao, các thành phần dinh dưỡng (protein, chất béo, chất khoáng, chất xơ, hợp chất carbohydrate, chất khoáng, các vitamin...) đều được xác định có trong gừng. Thành phần tạo hương của gừng là tinh dầu và tạo vị là nhựa dầu. 1.2. Tinh dầu gừng và nhựa dầu gừng 1.2.1. Tinh dầu gừng 1.2.1.1. Thành phần hóa học Gừng chứa 2 ÷ 3% tinh dầu với thành phần chủ yếu là các hợp chất hydrocarbon sesquiterpeneic: β-zingiberene (35%), ar-curcumenene (17%), β-farnesene (10%) và một lượng nhỏ các hợp chất alcohol monoterpeneic như geraniol, linalol, borneol [8]. Mùi thơm của gừng phụ thuộc chủ yếu vào tinh dầu dễ bay hơi của nó, năng suất dao động từ 1 ÷ 5%. Hơn 50 thành phần tinh dầu đã được đặc trưng và đây là chủ yếu monoterpeneoid [- phellandrene, (+)-camphene, cineole, geraniol, curcumene, citral, terpineol, borneol] và sesquiterpeneoid [-zingiberene (30÷70%), -sequiphellandrene (15 ÷ 20%), -bisabolene (10 ÷ 15%), (E-E)--farnesene, ar-curcumene, zingiberol]. Một số thành phần tinh dầu được chuyển đổi thành ít mùi xác định các hợp chất làm khô [82]. Hàm lượng và thành phần tinh dầu có thể khác nhau giữa các loài Zingiber khác nhau, theo các yếu tố khác nhau như phương pháp chiết xuất, điều kiện địa lý và phát triển, thời gian thu hoạch, v.v [93], [141], [147], [16]. Kết quả cho thấy α-zingiberene là hợp chất dồi dào nhất trong tất cả các tinh dầu được nghiên cứu từ 17,4 đến 25,4%, tiếp theo là ar- curcumene (14,1-16,4%), β-bisabolene (9,9-12,5%) và β-sesquiphellandrene (9,7 ÷ 13,4%) [158]. Các kết quả này phù hợp với kết quả thu được từ tinh dầu thân khô, cho thấy các thành phần chính là α-zingiberene (29,5%) và sesquiphellandrene (18,4%) [115]. Một lần nữa, α-zingiberene được báo cáo là thành phần chính (28,62%) được tìm thấy trong tinh dầu từ thân của Z. officinale, tiếp theo là camphene (9,32%), ar-curcumene (9,09%) và β- phellandrene (7,97%) [137]. Thành phần của tinh dầu có thể thay đổi không chỉ trong các giống gừng khác nhau, mà còn theo các bộ phận của cây được nghiên cứu, như Sivasothy et al. [138], người đã cho thấy rằng thành phần của tinh dầu thu được của lá và thân rễ của Z. officinale var. Rubrum Theilade thì khác nhau. Trong thực tế, β-caryophyllene (31,7%) là hợp chất chính