Luận văn Thạc sĩ Hóa học: Nghiên cứu xây dựng mô hình động học của quá trình trích ly tinh dầu từ nguồn nguyên liệu vỏ trái cây họ Citrus vùng đồng bằng sông Cửu Long

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:173

Thêm vào BST

Báo xấu

69
lượt xem 15
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nghiên cứu được tiến hành nhằm mục đích khảo sát hiệu suất trích ly của tinh dầu và xây dựng quy trình công nghệ sản xuất tinh dầu cho hiệu suất thu hồi và chất lượng tinh dầu cao. Bên cạnh đó, sử dụng kỹ thuật phân tích số liệu để áp dụng các mô hình động học vào dữ liệu thực nghiệm. Động học quá trình và tầm quan trọng của mô hình không chỉ đối với sự hiểu biết cơ bản mà còn cho thấy khả năng tối ưu hóa, điều khiển và thiết kế các quá trình chiết xuất từ quy mô phòng thí nghiệm đến quy mô công nghiệp.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Hóa học: Nghiên cứu xây dựng mô hình động học của quá trình trích ly tinh dầu từ nguồn nguyên liệu vỏ trái cây họ Citrus vùng đồng bằng sông Cửu Long

BỘ GIÁO DỤC VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- Đào Tấn Phát NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐỘNG HỌC CỦA QUÁ TRÌNH TRÍCH LY TINH DẦU TỪ NGUỒN NGUYÊN LIỆU VỎ TRÁI CÂY HỌ CITRUS VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Khu vực Thành Phố Hồ Chí Minh - 2021
BỘ GIÁO DỤC VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- Đào Tấn Phát NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐỘNG HỌC CỦA QUÁ TRÌNH TRÍCH LY TINH DẦU TỪ NGUỒN NGUYÊN LIỆU VỎ TRÁI CÂY HỌ CITRUS VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG Chuyên ngành: Hóa Hữu Cơ Mã số: 844014 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: Hướng dẫn 1 : PGS. TS. Bạch Long Giang Hướng dẫn 2 : PGS. TS. Trần Ngọc Quyển Khu vực Thành Phố Hồ Chí Minh - 2021
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam kết đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, được thực hiện tại phòng thí nghiệm Công nghệ và Môi trường của trường Đại học Nguyễn Tất Thành dưới sự hướng dẫn của Thầy PGS.TS Bạch Long Giang và Thầy PGS.TS Trần Ngọc Quyển trong khuôn khổ của Chương trình Khoa học và Công nghệ của Bộ Giáo dục và Đào tạo (Mã số: CT2020.01.TCT-07), đề tài cấp Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh Hậu Giang (Mã số: 37/HĐ-KHCN, 23/11/2020). Các số liệu và kết quả được nêu trong luận văn là trung thực và chính xác, các ý tưởng tham khảo, so sánh với những kết quả từ các công trình khác đã được trích dẫn trong luận văn. TP.HCM, ngày tháng năm 2021 Đào Tấn Phát i
LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn thạc sĩ này, tôi xin chân thành bày tỏ lời cảm ơn đến Quý Thầy Cô của Khoa Hóa học, Học viện Khoa học và Công nghệ, Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã hỗ trợ tôi trong suốt quá trình học tập. Đặc biệt hơn, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến hướng dẫn khoa học của tôi, PGS.TS Bạch Long Giang (trường Đại học Nguyễn Tất Thành) và PGS.TS Trần Ngọc Quyển (Viện Khoa học Vật liệu Ứng dụng) – Người Thầy đã định hướng, trực tiếp dẫn dắt và chỉ bảo cho tôi trong suốt thời gian học tập, thực hiện đề tài nghiên cứu khoa học này. Đồng thời, Thầy cũng là người luôn cho tôi những lời khuyên vô cùng quý giá về cả kiến thức chuyên môn cũng như định hướng phát triển sự nghiệp. Bên cạnh đó, tôi xin gửi lời cám ơn PGS.TS Nguyễn Đại Hải – Viện Khoa học Vật liệu Ứng dụng đã hỗ trợ tôi thực hiện các phương pháp phân tích trong nghiên cứu của mình. Xin cảm ơn sự hợp tác, cộng sự của các bạn sinh viên đến từ trường Đại học Nguyễn Tất Thành, Đại học Nông Lâm TPHCM đã hỗ trợ tôi hoàn thành tốt luận văn này. Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn Tập đoàn Vingroup – Công ty CP, hỗ trợ bởi Chương trình học bổng đào tạo Thạc sĩ, Tiến sĩ trong nước của Quỹ Đổi mới sáng tạo Vingroup (VINIF), Viện Nghiên cứu Dữ liệu lớn (VINBIGDATA) cho luận văn thạc sĩ này của tôi. Một lần nữa, tôi xin chân thành cảm ơn. ii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Ngữ nghĩa vEO Lượng tinh dầu thu được trong quá trình chiết tách (mL) mused Khối lượng nguyên liệu đã sử dụng (g) qt Lượng tinh dầu thu được trong nguyên liệu đến thời điểm t (%, v/w) Lượng tinh dầu thu được đến thời bão hòa (%, v/w) Lượng tinh dầu tính toán được đến thời điểm bão hòa (%, v/w) k1 Hằng số tốc độ bậc 1 của quá trình chưng cất (phút-1) k2 Hằng số tốc độ bậc 1 của quá trình chưng cất (g.mL-1phút-1) kw Hằng số tốc độ cho giai đoạn cho giai đoạn rửa (phút-1) kd1 Hằng số tốc độ cho quá trình khuếch tán không cản trở (phút-1) kd2 Hằng số tốc độ cho quá trình khuếch tán cản trở (phút-1) fw Phần tinh dầu trích ly thông qua giai đoạn rửa fd1 Phần tinh dầu trích ly thông qua giai đoạn khuếch tán không cản trở fd2 Phần tinh dầu trích ly thông qua giai đoạn khuếch tán cản trở ĐBSCL Đồng Bằng Sông Cửu Long GC-MS Sắc ký khí – khối phổ iii
DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1. 1. Một số hợp chất chính hay gặp trong thành phần tinh dầu ........... 19 Bảng 2. 1. Danh mục hóa chất ........................................................................ 37 Bảng 2. 2. Danh mục dụng cụ thí nghiệm ...................................................... 38 Bảng 3. 1. Thông số động học của quá trình chiết xuất ................................. 61 Bảng 3. 2. Thông số động học của quá trình chiết xuất ................................. 71 Bảng 3. 3. Thông số động học của quá trình chiết xuất ................................. 81 Bảng 3. 4. Thành phần hóa học của tinh dầu cam sành ................................. 83 Bảng 3. 5. Thành phần hóa học của tinh dầu chanh ....................................... 85 Bảng 3. 6. Thành phần hóa học của tinh dầu vỏ bưởi .................................... 88 Bảng 3. 7. Kết quả đường kính vòng kháng khuẩn ........................................ 89 Bảng 3. 8. Đánh giá mức độ kháng khuẩn của các loại tinh dầu lên các chủng vi khuẩn ........................................................................................................... 90 Bảng 3. 9. Khả năng bắt gốc tự do DPPH ...................................................... 91 Bảng 3. 10. Khả năng bắt gốc tự do ABTS .................................................... 92 iv
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1. 1. Quả bưởi da xanh ............................................................................ 9 Hình 1. 2. Quả cam sành ................................................................................ 13 Hình 1. 3. Quả chanh không hạt ..................................................................... 15 Hình 2. 1. Cơ sở của phương pháp DPPH*.................................................... 45 Hình 2. 2. Quy trình chiết tách tinh dầu Citrus .............................................. 48 Hình 3. 1. Hàm lượng tinh dầu vỏ cam chiết xuất ở tỉ lệ nước và nguyên liệu khác nhau......................................................................................................... 54 Hình 3. 2. Hàm lượng tinh dầu vỏ cam chiết xuất ở nhiệt độ chưng cất khác nhau ................................................................................................................. 55 Hình 3. 3. Mô hình động học bậc nhất của tinh dầu cam tại nhiệt độ chưng cất khác nhau......................................................................................................... 57 Hình 3. 4. Mô hình rửa tức thời-khuếch tán của tinh dầu cam tại nhiệt độ chưng cất khác nhau ........................................................................................ 57 Hình 3. 5. Mô hình rửa và khuếch tán không cản trở của tinh dầu cam tại nhiệt độ chưng cất khác nhau .......................................................................... 58 Hình 3. 6. Mô hình rửa và khuếch tán của tinh dầu cam tại nhiệt độ chưng cất khác nhau......................................................................................................... 58 Hình 3. 7. Hàm lượng tinh dầu vỏ chanh chiết xuất ở tỉ lệ nước và nguyên liệu khác nhau.................................................................................................. 64 Hình 3. 8. Hàm lượng tinh dầu vỏ chanh chiết xuất ở nhiệt độ chưng cất khác nhau ................................................................................................................. 65 Hình 3. 9. Mô hình động học bậc nhất của tinh dầu chanh tại nhiệt độ chưng cất khác nhau ................................................................................................... 67 Hình 3. 10. Mô hình rửa tức thời-khuếch tán của tinh dầu chanh tại nhiệt độ chưng cất khác nhau ........................................................................................ 67 Hình 3. 11. Mô hình rửa và khuếch tán không cản trở của tinh dầu chanh tại nhiệt độ chưng cất khác nhau .......................................................................... 68 Hình 3. 12. Mô hình rửa và khuếch tán đồng thời của tinh dầu chanh tại nhiệt độ chưng cất khác nhau ................................................................................... 68 Hình 3. 13. Hàm lượng tinh dầu vỏ bưởi chiết xuất ở tỉ lệ nước và nguyên liệu khác nhau.................................................................................................. 74 Hình 3. 14. Hàm lượng tinh dầu vỏ bưởi chiết xuất ở nhiệt độ khác nhau .... 75 Hình 3. 15. Mô hình động học bậc nhất của tinh dầu bưởi tại nhiệt độ chưng cất khác nhau ................................................................................................... 77 Hình 3. 16. Mô hình rửa tức thời-khuếch tán của tinh dầu bưởi tại nhiệt độ chưng cất khác nhau ........................................................................................ 77 Hình 3. 17. Mô hình rửa và khuếch tán không cản trở của tinh dầu bưởi tại nhiệt độ chưng cất khác nhau .......................................................................... 78 v
Hình 3. 18. Mô hình rửa và khuếch tán đồng thời của tinh dầu bưởi tại nhiệt độ chưng cất khác nhau ................................................................................... 78 Hình 3. 19. Phổ GC-MS của tinh dầu từ vỏ cam sành ................................... 83 Hình 3. 20. Phổ GC-MS của tinh dầu từ vỏ chanh không hạt........................ 85 Hình 3. 21. Phổ GC-MS của tinh dầu từ vỏ bưởi da xanh ............................. 87 vi
MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 4 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ............................................................................. 6 1.1. GIỚI THIỆU VỀ CÂY HỌ CITRUS .................................................... 6 1.1.1. Sơ lược về cây họ Citrus ................................................................. 6 1.1.2. Phân loại và phân bố ....................................................................... 6 1.1.3. Tình hình sản xuất Citrus ở Việt Nam ............................................ 7 1.2. GIỚI THIỆU VỀ BƯỞI DA XANH ..................................................... 8 1.2.1. Nguồn gốc ....................................................................................... 8 1.2.2. Đặc điểm thực vật ........................................................................... 9 1.2.3. Đặc điểm sinh học ......................................................................... 10 1.2.4. Công dụng của bưởi ...................................................................... 11 1.3. GIỚI THIỆU VỀ CAM SÀNH ............................................................ 13 1.3.1. Nguồn gốc ..................................................................................... 13 1.3.2. Đặc điểm thực vật ......................................................................... 13 1.4. GIỚI THIỆU VỀ CHANH KHÔNG HẠT .......................................... 14 1.4.1. Nguồn gốc ..................................................................................... 14 1.4.2. Đặc điểm thực vật ......................................................................... 15 1.4.3. Phân bố và đặc điểm sinh thái, sinh trưởng .................................. 16 1.4.4. Công dụng của cây chanh ............................................................. 18 1.5. GIỚI THIỆU VỀ TINH DẦU ............................................................. 19 1.5.1. Khái niệm tinh dầu ........................................................................ 19 1.5.2. Tinh dầu chiết xuất từ vỏ bưởi ...................................................... 20 1.5.3. Tinh dầu chiết xuất từ vỏ chanh .................................................... 20 1.5.4. Tinh dầu chiết xuất từ vỏ cam ....................................................... 21 1.6. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHIẾT TÁCH TINH DẦU ........................... 21 1.6.1. Phương pháp trích ly bằng dung môi ............................................ 21 1.6.2. Phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước ................................... 22 1.6.3. Phương pháp ép lạnh ..................................................................... 22 1.6.4. Phương pháp chưng cất hỗ trợ vi sóng ......................................... 22 1.7. GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ CÁC CHỦNG VI SINH VẬT .............. 23 1.7.1. Staphylococcus aureus .................................................................. 23 1.7.2. Escherichia coli ............................................................................. 23 1.7.3. Salmonella enterica....................................................................... 24 1.7.4. Bacillus cereus .............................................................................. 24 1.8. GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ GỐC TỰ DO ......................................... 25 1.9. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC ............... 26 1.9.1. Trong nước .................................................................................... 26 1.9.2. Ngoài nước .................................................................................... 28 1.10. LUẬN GIẢI ĐỀ TÀI ......................................................................... 34 1
CHƯƠNG 2. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP .......................... 37 NGHIÊN CỨU ................................................................................................ 37 2.1. NGUYÊN VẬT LIỆU ......................................................................... 37 2.1.1. Nguyên liệu ................................................................................... 37 2.1.2. Dụng cụ, thiết vị và hóa chất......................................................... 37 2.1.3. Địa điểm và thời gian thí nghiệm.................................................. 38 2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU........................................................ 38 2.2.1. Phương pháp thu nhận nguyên liệu............................................... 38 2.2.2. Phương pháp chiết xuất tinh dầu ................................................... 39 2.2.3. Phương pháp phân tích và đo đạc kết quả .................................... 39 2.2.4. Phương pháp nghiên cứu mô hình động học của quá trình trích ly tinh dầu .................................................................................................... 39 2.2.5. Phương pháp đánh giá thành phần hóa học của tinh dầu .............. 42 2.2.6. Phương pháp đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của các loại tinh dầu ................................................................................................................. 42 2.2.7. Phương pháp đánh giá hoạt tính kháng oxy hóa của các loại tinh dầu ........................................................................................................... 44 2.2.8. Phương pháp xử lý số liệu............................................................. 47 2.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ................................................................ 47 2.3.1. Quy trình công nghệ quá trình chiết xuất...................................... 47 2.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố đến quá trình chưng cất ........ 49 2.3.3. Khảo sát và tính toán các thông số trong mô hình động học quá trình chưng cất tinh dầu của các loại tinh dầu......................................... 49 2.3.4. Đánh giá và lựa chọn mô hình động học quá trình trích ly tinh dầu ................................................................................................................. 51 2.3.5. Đánh giá hiệu suất, thành phần của tinh dầu vỏ của các loại tinh dầu ........................................................................................................... 51 2.3.6. Đánh giá khả năng kháng khuẩn của các loại tinh dầu ................. 51 2.3.7. Đánh giá hoạt tính kháng oxy hóa của các loại tinh dầu .............. 52 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................. 53 3.1. NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH CHIẾT XUẤT TINH DẦU CAM SÀNH ...................................................................................... 53 3.1.1. Ảnh hưởng của điều kiện chiết xuất ............................................. 53 3.1.2. Động học quá trình chiết xuất tinh dầu Cam sành ........................ 56 3.2. NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH CHIẾT XUẤT TINH DẦU CHANH KHÔNG HẠT .................................................................... 63 3.2.1. Ảnh hưởng của điều kiện chiết xuất ............................................. 63 3.2.2. Động học quá trình chiết xuất tinh dầu Chanh không hạt ............ 66 3.3. NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH CHIẾT XUẤT TINH DẦU BƯỞI DA XANH .............................................................................. 73 3.3.1. Ảnh hưởng của điều kiện chiết xuất ............................................. 73 2
3.3.2. Động học quá trình chiết xuất tinh dầu Bưởi da xanh .................. 76 3.4. THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA 03 LOẠI TINH DẦU HỌ CITRUS ..................................................................................................................... 83 3.4.1. Thành phần hóa học của tinh dầu cam sành ................................. 83 3.4.2. Thành phần hóa học của tinh dầu chanh không hạt ...................... 84 3.4.3. Thành phần hóa học của tinh dầu bưởi da xanh ........................... 86 3.5. ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH KHÁNG KHUẨN CỦA 03 LOẠI TINH DẦU HỌ CITRUS ...................................................................................... 89 3.6. ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH KHÁNG OXY HÓA CỦA 03 LOẠI TINH DẦU HỌ CITRUS ...................................................................................... 91 CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................. 94 4.1. KẾT LUẬN .......................................................................................... 94 4.2. KIẾN NGHỊ ......................................................................................... 95 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 96 3
MỞ ĐẦU Việt Nam với điều kiện thiên nhiên nhiệt đới rất thuận lợi cho việc hình thành và phát triển các loài thực vật, điển hình như các loại cây có chứa tinh dầu đang được khẳng định là dồi dào và độc đáo. Trong đó, giống Citrus họ Rutaceae có tiềm năng và nhu cầu thị trường về tinh dầu ngày càng lớn như vỏ bưởi da xanh (Citrus maximax), chanh không hạt (Citrus latifolia) và cam sành (Citrus sinensis) ở khu vực ĐBSCL. Trong các nghiên cứu cho thấy quá trình trích ly có ảnh hưởng rất lớn đến hiệu suất thu hồi tinh dầu, các thông số quy trình tác động qua lại lẫn nhau trong quá trình chiết xuất, tinh dầu di chuyển bên trong tế bào thực vật ra môi trường tách chiết. Quy mô chiết xuất ở phòng thí nghiệm chưa đủ đánh giá những tác động trong quá trình này, kéo theo sự sai lệch trong kết quả chiết tách tinh dầu ở quy mô lớn. Từ đó, mô hình động học trích ly tinh dầu được đánh giá nhằm đưa ra một dữ liệu cụ thể về các mối quan hệ giữ các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất và chất lượng tinh dầu trong quá trình trích ly. Mặt khác, hệ số quan trọng trong sự tác động giữa các nhân tố được nêu ra giải quyết bài toán lựa chọn thông số công nghệ cho quy trình sản xuất quy mô công nghiệp. Điều này được đánh giá khá hữu ích về vấn đề kinh tế và thương mại. Ngoài ra, thành phần hóa học, hoạt tính kháng khuẩn-kháng oxi hóa của tinh dầu thu được cũng cần được đánh giá để khai thác tiềm năng của các loại tinh dầu, có thể ứng dụng vào các sản phẩm thực phẩm, đa dạng hơn trong các ngành mỹ phẩm, dược phẩm và các sản phẩm tẩy rửa gia dụng… nâng cao giá trị kinh tế của cây có múi. Với những dữ liệu đã nêu, việc triển khai đề tài ‘‘Nghiên cứu xây dựng mô hình động học của quá trình trích ly tinh dầu từ nguồn nguyên liệu vỏ trái cây họ Citrus vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long’’ là cần thiết. Đề tài tìm ra mô hình động học phù hợp để mô tả cơ chế chiết xuất của quá trình dựa trên các dữ liệu thực nghiệm và đánh giá mức ảnh hưởng của yếu tố chiết xuất đến cơ chế quá trình. Mục đích nghiên cứu của đề tài là xây dựng mô hình động học thích hợp cho việc chiết xuất tinh dầu từ vỏ bưởi da xanh (Citrus maximax), chanh 4
không hạt (Citrus latifolia) và cam sành (Citrus sinensis) đồng thời đánh giá chất lượng, hoạt tính sinh học tinh dầu thu được. Nghiên cứu được tiến hành nhằm mục đích khảo sát hiệu suất trích ly của tinh dầu và xây dựng quy trình công nghệ sản xuất tinh dầu cho hiệu suất thu hồi và chất lượng tinh dầu cao. Bên cạnh đó, sử dụng kỹ thuật phân tích số liệu để áp dụng các mô hình động học vào dữ liệu thực nghiệm. Động học quá trình và tầm quan trọng của mô hình không chỉ đối với sự hiểu biết cơ bản mà còn cho thấy khả năng tối ưu hóa, điều khiển và thiết kế các quá trình chiết xuất từ quy mô phòng thí nghiệm đến quy mô công nghiệp. Các mô hình động học cùng hiệu suất và thành phần tinh dầu rất quan trọng đối với các quá trình chiết xuất từ góc độ công nghệ và cả kinh tế. Kết quả nghiên cứu của đề tài có thể xem là cơ sở khoa học ban đầu của việc xây dựng quy trình chiết tinh dầu, mô hình động học của tinh dầu họ Citrus quy mô pilot, quy mô công nghiệp cũng như cung cấp những dẫn chứng khoa học về thành phần hóa học đặc trưng của tinh dầu. 5
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. GIỚI THIỆU VỀ CÂY HỌ CITRUS 1.1.1. Sơ lược về cây họ Citrus Họ Citrus còn gọi là họ cam-quýt hay cam-chanh, tên thường gọi của các loài cây có múi như: Cam, Chanh, Quýt, Bưởi, Tắc. Tên gọi: - Việt Nam: Cam Quýt - Anh: Citrus - Pháp: Agrumes - Lào: Mak - Indonesia: Krauch - Indonesia: Jeruk - Malaysia: Limau - Miama: shouk Đặc điểm thực vật họ citrus được mô tả như sau: Cây thảo hay cây to, không có gai hoặc có móc hay có gai chứa túi tiết trong vỏ. Lá có tuyến trong mờ hay không có tuyến, mọc cánh hay mọc đối, đơn hay kép, lá chét mọc cách hay mọc đối, có cuống hoặc không có cuống, đều hoặc không đều, có lá kèm hoặc không có lá kèm. Cụm hoa ở kẻ lá hay ở ngọn, hoa lưởng tính, 3-8 lá đài rời hoặc liền ít nhất ở gốc. Bầu có nhiều lá noãn, ít nhiều rời nhau đầu nhụy rời hay liền. Hạt có nội nhũ hay không có nội nhũ, cây mầm thẳng hay cong, lá mỏng hay dày, phẳng hay xếp nếp, đôi khi có nhiều trong cùng một hạt [1]. 1.1.2. Phân loại và phân bố Họ cam quýt gồm 150 giống và 2000 loài phân bố trên khắp thế giới trừ những vùng lạnh. Ở Việt Nam họ Citrus được tìm thấy khoảng 22 giống và 127 loài giống cam quýt gồm khoảng trên dưới 29 loài, phân bố từ Ấn Độ, 6
miền Nam Trung Quốc, khắp các nước Việt Nam, Lào, Campuchia, Thái Lan, Miama, Malaysia, Philippine, Indonesia, đến miền bắc Autralia và New Caledonia [1]. Trung tâm phong phú và đa dạng nhất của giống cam-quýt là khu vực Ấn Độ và Malayia. Ở Việt Nam, khí hậu rất thích hợp cho giống Citrus phát triển nên được trồng rộng rãi khắp các vùng trong cả nước. Các loài chính yếu được trồng từ Bắc vào Nam ở các vườn cây ăn trái. Khu vực phía Bắc trồng phổ biến ở Nam Đàn, Nghi Lộc, Hải Dương, Hà Tĩnh, Yên Bái, Thanh Hóa, Nghệ An,.. Khu vực phía Nam được trồng phổ biến ở các tỉnh đồng bằng Sông Cửu Long. Hệ thống phân loại Citrus phức tạp do khả năng thích ứng rộng ngày càng có nhiều loại lai tự nhiên, nhân tạo, các đột biến tự nhiên dẫn đến nhiều giống mới, loài mới xuất hiện. Chính vì thế công tác phân loại ngày càng phức tạp và cần được bổ sung, cập nhật các loài mới, giống mới liên tục. Hiện nay các loài họ Citrus được trồng khắp các khu vực có khí hậu nhiệt đới và cận nhiệt đới. Các loại cây có múi được trồng ở Việt Nam: - Bưởi Da Xanh: Citrus maxima(Burm) Merr. - Bưởi Năm Roi: Citrus grandis(L.) Osbeck - Chanh ta hay chanh giấy: Citrus auranifolia Swingle - Chanh tây: Citrus limolia Osbeck - Quýt đường: Citrus reliculata Blanco: - Cam xoàn: Citrus nobilis Lour. - Cam sành: Citrus sinensis(L.) Osbeck - Phật thủ: Citrus medico L.var.sarcodatylis 1.1.3. Tình hình sản xuất Citrus ở Việt Nam Hiện nay, Viện nghiên cứu cây ăn quả miền Nam [1] đã thu thập một số giống cam, chanh, quýt, bưởi: 60 giống từ Pháp, Mỹ, Trung Quốc và Thái 7
Lan. Ngành sản xuất cam, quýt trên thế giới không ngừng phát triển và mức tiêu thụ quả có múi của thị trường thế giới ngày càng cao. Các giống bưởi Phúc Trạch, Đoan Hùng bưởi Thanh Trà là những giống có tiếng trong nước từ lâu và được khách nước ngoài ưu chuộng. Các loại bưởi Năm Roi, Da Xanh nổi tiếng và được xem là đặt trưng cho bưởi của cả nước với đặc điểm ít hạt, mọng nước, vỏ mỏng, rất ngọt. Các giống cam mật cho đến nay vẫn được xem là những giống chủ lực trồng để xuất khẩu và cung cấp nhu cầu trong nước. Các giống quýt của nước ta đa dạng và phong phú nhất được trồng phổ biến ở tất cả các vùng miền trong nước. 1.2. GIỚI THIỆU VỀ BƯỞI DA XANH 1.2.1. Nguồn gốc Bưởi Da Xanh có tên khoa học: Citrus Maxima Burm. Merr Giới (regnum): Plantac Ngành (division): Mangolliphyta Lớp (class): Mangnoliopsida Phân lớp (subclass): Rosida Bộ (ordo): Sapindales Họ (familia): Rutaceae Chi (genus): Citrus Loài (species): C.maxima 8
Hình 1. 1. Quả bưởi da xanh Giống Bưởi da xanh có nguồn gốc tại huyện Mỏ Cày trước năm 1975, được trồng ở Mỹ Thạnh An, vì chất lượng vượt trội so với các giống bưởi khác nên được gìn giữ, nhân rộng và tiếng thơm Bưởi da xanh Mỹ Thạnh An lần đầu được biết đến sau hội thi trái ngon năm 1996. Tuy nhiên, mãi đến năm 2000 trên thị trường mới biết nhiều đến giống bưởi này. Hiện nay, cây Bưởi da xanh đang được phát triển mạnh ở khu vực ĐBSCL và nổi trội ở tỉnh Bến Tre. 1.2.2. Đặc điểm thực vật Cây Bưởi cao khoảng 5 đến 10 m, thường có gai lớn, nhánh non có lông tơ [2]. Rễ: thường có 1 rễ cái và những rễ nhánh, từ rễ nhánh mọc ra các rễ lông yếu ớt. Sự phát triển của rễ thường xen kẽ với sự phát triển của thân, cành trên mặt đất. Rễ mọc ra từ hạt thường khỏe, mọc sâu, nếu đất thoáng nước tốt và tơi xốp rễ có thể mọc sâu đến 4 m. Thân, cành: Bưởi thuộc loại thân gỗ, các chành chính thường mọc ra ở các vị trí khoảng 1m cách mặt đất. Cành có thể có gai, nhất là khi trồng bằng hạt. Cành phát triển theo lối, khi cành mọc dài đến một khoảng nhất định thì ngừng lại. Trong một năm cây có thể cho 3 đến 4 đợt cành, tùy theo chức năng của cành mà chúng có tên khác nhau như: cành mang trái, cành mẹ, cành dinh dưỡng và cành vượt. 9
Lá: lá Bưởi thuộc lá đơn gồm có cuống lá, cánh lá và phiến lá. Lá lớn, có cành lá to, phiến là hình xoan đến bầu dục, dạng trái tim, dài từ 12 đến 15 cm, mặt dưới gân lá thường có lông. Hoa: hoa Bưởi lớn, mọc đợn hay chùm, cánh hoa màu trắng kem, có từ 20-25 nhị đực, bầu noãn có 11-16 ngăn, đường kính rộng từ 2,5-4 cm, rất thơm, thường là hoa lưỡng tính. Thời gian từ khi ra hoa đến khi hoa tàn thay đổi tùy giống và điều kiện khí hậu, trung bình là một tháng. Trái: Bưởi có trái lớn, hình cầu hay hình trái lê, đường kính từ 10 đến 40 cm, có màu xanh và vàng nhạt khi chín, vỏ dày, tép lớn màu nhạt hay hồng. Trái nặng trung bình từ 1-2kg. Trái bưởi có 3 phần chính: ngoại bì, trung bì, nội bì. Thời gian chín của trái thay đổi từ 7 đến 8 tháng sau khi thụ phấn. Quá trình phát triển của Bưởi chia làm 3 giai đoạn: từ 4-9 tuần sau khi đậu trái, trái chủ yếu phát triển kích thước và trọng lượng. Bên cạnh đó phần thịt trái cũng phát triển chủ yếu là các tép phát triển về kích thước và số lượng. Sau đó, cùng với sự phát triển của các tép là sự phát triển của lớp trung bì. Giai đoạn cuối cùng, trái đạt độ chín, hàm lượng acid trong nước giảm dần, màu xanh chuyển sang vàng và độ cứng của trái sẽ giảm dần. Hạt: hình dạng, kích thước, trọng lượng, số lượng hạt trong trái và mỗi múi thay đổi nhiều tùy từng giống. Bưởi là loại trái hạt lớn, đơn phôi, có nhiều hạt, tuy nhiên một số giống bưởi như Bưởi Biên Hòa, Bưởi Da Xanh hạt thường mất dần qua quá trình phát triển của trái. 1.2.3. Đặc điểm sinh học Cây bưởi da xanh có đặc tính sinh trưởng khá [2], dạng tán hình tròn, phiến lá phủ một phần lên đáy cánh lá, bìa lá có răng cưa tròn, ít lông tơ, màu lá xanh đậm. Cây có khả năng cho trái từ 2 đến 3 năm sau khi trồng nếu được chăm sóc tốt (đối với cây chiết cành và cây ghép). Năng suất có thể trên 100 trái/cây/năm (cây khoảng 14 năm tuổi), năng suất tương tối ổn định. Trái bưởi da xanh có dạng hình cầu, nặng trung bình từ 1,2-2,5 kg/trái; vỏ có màu xanh đến xanh hơi vàng khi chín, dễ lột và vỏ khá mỏng (14-18 10
mm); tép bưởi màu hồng đỏ, bó chặt và dễ tách khỏi vách múi; nước quả khá ngon, vị ngọt không chua (độ brix: 9.5-12%); mùi thơm; không hoặc rất ít hạt. Thời điểm thu hoạch: Cây bưởi từ khi ra hoa đến thu hoạch khoảng 7-8 tháng, tuỳ theo mùa vụ, tuổi cây, tình trạng sinh trưởng… Khi trái chín, túi tinh dầu nở to, vỏ căng và chuyển màu, đáy hơi bằng và khi ấn thì mềm, trái nặng. Nên thu hoạch vào lúc trời mát và thao tác nhẹ tay. Tránh thu quả lúc nắng gắt, sẽ làm các tế bào tinh dầu căng dễ vỡ. Không nên thu quả sau cơn mưa hoặc có sương mù vì dễ bị ẩm thoái khi tồn trữ. 1.2.4. Công dụng của Bưởi Bưởi là loại trái cây có rất nhiều chất dinh dưỡng, cung cấp nhiều dưỡng chất cho cơ thể chúng ta. Trong thành phần dinh dưỡng của trái Bưởi có nhiều loại vitamin và khoáng chất mà cơ thể rất cần. Chẳng hạn như vitamin C, trong một trái bưởi trung bình có tới 39 milligram. Bưởi chứa nhiều vitamin C và potassium, là nguồn cung cấp chất vôi (calcium), folate, sắt, và chất khoáng khác (Viện dinh dưỡng học Việt Nam). Bưởi đỏ hay bưởi hồng chứa nhiều beta caroten là tiền chất của vitamin A. Ngoài ra, Bưởi còn chứa nhiều chất xơ, ít caloris, nhiều hợp chất bioflavonoids và một vài chất khác có khả năng ngăn ngừa bệnh ung thư và tim mạch [3]. Bưởi giúp ăn ngon, kích thích sự tiêu hóa vì tăng cường sự tiết mật và tiết dịch vị. Dùng bưởi vào buổi sáng lúc bụng đói có tác dụng lợi tiểu và tẩy chất độc, giúp lọc máu, thải những chất cặn bẩn và độc tố ở thận và gan ra ngoài. Một số người bị bệnh thấp khớp, viêm khớp, hoại huyết, và kinh phong lành nhờ ăn Bưởi thường xuyên. Làm giảm cholesterol: trong bưởi có pectin, chất xơ hòa tan có tác dụng làm giảm cholesterol trong máu, giảm chất béo thâm nhập vào cơ thể. Theo nghiên cứu trong những người có hàm lượng cholesterol trong máu cao, việc ăn thường xuyên 15g pectin trong bưởi trong thời gian 4 tháng giúp giảm cholesterol trong máu trung bình 8%, trong trường hợp đặc biệt có thể giảm tới 20% [4]. 11
Chống cao huyết áp, giảm tai biến tim mạch: Hesperidin và naringin là 2 chất flavonoid giúp bảo vệ tính đàn hồi của mạch máu, ngừa xơ cứng động mạch, gián tiếp chống cao huyết áp và tai biến mạch máu não. Acid galacturonique trong Bưởi có tác động đặc biệt lên cholesterol xấu, một trong những yếu tố tạo nên mảng xơ vữa thành mạch làm giảm sự đàn hồi của động mạch. Chính tác động này có tác dụng săn đuổi và loại bỏ sự tích tụ cholesterol đồng thời làm sạch các mạch máu [5]. Phòng chống ung thư: Nhiều chất tìm thấy trong Bưởi có tác dụng chống oxy hóa mạnh như lycopene, limonoid và naringin. Chúng góp phần xoa dịu các triệu chứng cảm lạnh và các tai biến tim mạch cũng như ung thư. Các nghiên cứu khoa học cho thấy limonoid làm gia tăng hàng lượng của một số enzyme có khả năng làm giảm độc tính và hỗ trợ việc loại bỏ các tác nhân gây ung thư [6]. Lá Bưởi: Dùng để trị các chứng nhức đầu do phong, viêm khớp. Lá Bưởi chín dùng để xoa bóp, nấu nước xong hoặc ngân chữa chứng sưng khớp, bong gân, và chấn thương. Múi Bưởi: Có tác dụng chống viêm, ức chế quá trình ngưng tụ tiểu cầu và cải thiện độ bền vùng thành mạch. Cùi Bưởi: Vị ngọt đắng, tính ấm, tác động vào tỳ, thận, bàng quan, công dụng hóa đàm, tiêu thực, hạ khí và làm khoan khoái lồng ngực. Cùi bưởi được dùng để trị các bệnh sau: chứng ho hen ở người già, đau bụng do lạnh, chậm tiêu, sán khí, phụ nữ mang thai non nhiều. Hoa Bưởi: Có tác dụng hành khí, tiêu đờm, giảm đau, dùng để chữa các chứng đau dạ dày, đau tức ngực. Tinh dầu: tinh dầu thu được ly trích từ vỏ bưởi có tác dụng giải rượu, thư giản, được sử dụng hữu hiệu trong việc làm đẹp, có tác dụng tóc mọc nhanh. Hạt Bưởi: Chứa 40-75% dầu béo có tác dụng trị sán khí. Vỏ hạt Bưởi tươi có tác dụng cầm máu rất tốt, bằng cách lấy vỏ hạt Bưởi tươi ép vào bông và bó vào chỗ chảy máu. Chất nhầy từ hạt bưởi ngâm nước có tác dụng làm 12