Trích ly tinh dầu gừng và ứng dụng trong thực phẩm

Chia sẻ: Ngũ Nguyệt Thiên | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

Thêm vào BST

Báo xấu

34
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài tổng quan này nhằm mục đích tổng quan về việc trích ly tinh dầu gừng và các ứng dụng trong bảo quản thực phẩm. Hiệu quả trích ly tinh dầu gừng phụ thuộc rất nhiều vào các yếu tố như nguyên liệu, thiết bị và điều kiện trích ly. Mời các bạn tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Trích ly tinh dầu gừng và ứng dụng trong thực phẩm

TRÍCH LY TINH DẦU GỪNG VÀ ỨNG DỤNG TRONG THỰC PHẨM Nguyễn Thị Thanh Quyên, Bùi Thị Tuyết Nhung, Võ Ngọc Lan Trinh Viện Khoa học Ứng dụng HUTECH, Trường Đại học Công nghệ TP. Hồ Chí Minh GVHD: ThS. Nguyễn Thị Thơ TÓM TẮT Hiện nay, gừng (Zingiber officinale Roscoe) được trồng rất phổ biến trên thế giới, mang lại giá trị kinh tế cao. Gừng được sử dụng rộng rãi trong chế biến thực phẩm và dược phẩm. Tinh dầu gừng với khả năng kháng khuẩn, chống ôxy hoá và nhiều chức năng sinh học khác đã được ứng dụng nhiều vào thực phẩm với mong muốn bảo quản thực phẩm giúp hạn chế sự phát triển của vi sinh vật, kéo dài thời gian bảo quản thực phẩm. Hiệu quả trích ly tinh dầu gừng phụ thuộc rất nhiều vào các yếu tố như nguyên liệu, thiết bị và điều kiện trích ly. Đã có nhiều nghiên cứu về các phương pháp trích ly tinh dầu gừng được công bố, trong đó trích ly bằng phương pháp CO2 siêu tới hạn cho hiệu suất và chất lượng tinh dầu tối ưu nhất. Bài tổng quan này nhằm mục đ ch tổng quan về việc trích ly tinh dầu gừng và các ứng dụng trong bảo quản thực phẩm. Từ khóa: CO2 tới hạn, kháng ôxy hóa, kháng khuẩn, kháng viêm, tinh dầu gừng. 1 GIỚI THIỆU Gừng (tên khoa học: Zingiber officinale Roscoe thuộc giới Plantae, ngành Magnoliophyta, lớp Liliopsida, bộ Zingiberales, họ Zingiberaceae, chi Zingiber, loài Zingiber officinale) là một loài thực vật có vị cay nồng và chứa khoảng 2-3% hàm lượng tinh dầu thường được dùng làm gia vị, thuốc được trồng từ rất lâu đời [9]. Tinh dầu gừng được trích ly từ củ gừng tươi, nguyên liệu được lấy trực tiếp từ vườn, củ gừng già có màu vàng nhiều rễ, củ gừng tươi 6-7 tháng tuổi, không dập nát hay hư hỏng [3]. Gừng là một trong những loài dược liệu được sử dụng phổ biến để điều trị các bệnh như viêm thấp khớp, bong gân, viêm họng, đau bụng, khó tiêu, nôn mửa, tăng huyết áp, sốt,... (Ali et al., 2008) 6. Trên thế giới có nhiều nghiên cứu về thành phần hóa học của củ gừng, trong đó có hợp chất 6- gingerol (Nguyễn Thị Hà Duyên, 2011), đã được nghiên cứu và công bố là có những hoạt tính sinh học đáng quý như: kháng ôxy hóa, kháng viêm, chống buồn nôn, nổi bật là hoạt tính gây độc trên tế bào ung thư, đặc biệt là với tế bào ung thư ruột (Jeong CH et al., 2009), mô vú (Lee H et al., 2008)... 5. 2 TRÍCH LY TINH DẦU GỪNG Tinh dầu nói chung và tinh dầu gừng nói riêng hiện nay được chiết xuất từ nhiều nguyên liệu thực vật bằng một số phương pháp phổ biến, gồm phương pháp chưng cất với hơi nước, phương pháp trích ly, phương pháp ngâm, phương pháp hấp thụ, phương pháp siêu tới hạn CO2,… Trong số 399
những phương pháp trên, phương pháp carbon dioxide (CO2) lỏng siêu tới hạn hiện nay là phương pháp tiên tiến, thân thiện với môi trường đồng thời tạo được sản phẩm có giá trị cao trong công nghiệp thực phẩm và dược phẩm [6]. Bảng 1: Ưu nhược điểm của các phương pháp trích ly [1] Tiêu chí Phương pháp CO2 siêu tới hạn Phương pháp chưng cất hơi nước Có sự chọn lọc khi hoà tan, không Dung môi có sự chọn lọc lớn đối hoà tan các kim loại năng và dễ với các nhóm chất khác nhau. điều chỉnh các chất có khả năng hoà tan tốt, các chất tan hữu cơ ở thể rắn cũng như lỏng, đồng thời cũng hoà Lượng chất có thể tan và tính tan lẫn cả các chất thơm dễ ay hơi chọn lọc thông số trạng thái để có thể lựa chọn các dung môi khác nhau. Tuy nhiên, khó hòa tan các chất phân cực mạnh hoặc hợp chất ion. Khả năng kiểm soát độ hoà tan Dễ dàng kiểm soát thông qua áp Khó kiểm soát suất và nhiệt độ Khả năng ảo tồn hoạt chất Đa số hoạt chất được bảo tồn toàn Đa số các chất kém bền với kém bền vẹn kể cả enzyme nhiệt, dễ phân huỷ đều khó bảo tồn trong sản phẩm Sản xuất quy mô lớn Dễ dạng áp dụng tự động hoá Tùy phương pháp Tính kinh tế Giá dung môi rẻ, nguồn cung dồi Tiêu hao nước và dung môi dào; Tiết kiệm tài nguyên – năng nhiều trong quá trình sản xuất, lượng. một số dung môi giá thành cao. Tính an toàn, thân thiện môi Không độc, không cháy nổ Gây độc, dễ ay hơi, dễ cháy trường nổ, gây ô nhiễm Ảnh hưởng tới sản phẩm Ít ảnh hưởng đến sản phẩm Ảnh hưởng nhiều đến cảm quang, cấu trúc và thành phần sản phẩm. Ưu điểm của dung môi Trơ trong hầu hết các điều kiện, Dễ dàng phản ứng với cơ chất không ăn mòn thiết bị, không phản hoặc sản phẩm; Khó loại sạch ứng cảm quang, tốc độ khuếch tán khỏi sản phẩm. và phản ứng lớn; Vô trùng và ngăn ngừa sự phát triển của vi sinh vật; Không tồn dư, không ảnh hưởng màu, gây mùi cho sản phẩm. Yêu cầu thiết bị Thiết bị chuyên dụng, đắt tiền; cần Thường không yêu cầu cao về nghiên cứu tối ưu hoá điều kiện chiết thiết bị. Đa số đã có quy trình đối với mẫu mới. chuẩn. 400
Theo nghiên cứu của Wang Hong-Wu, củ gừng 7 tháng tuổi được thu hoạch, lưu trữ trong 4 ngày và chưng cất có sự hỗ trợ của vi sóng với công suất 300 W trong thời gian 16 giờ hay 80 phút sẽ thu được dịch trích tinh dầu gừng nhận được có hiệu suất và chất lượng tối ưu nhất. Mặc dù, dầu chưng cất có sự hỗ trợ của vi sóng có thể gia nhiệt nhanh, tiết kiệm được thời gian nhưng hiệu suất trích ly kém, cụ thể hiệu suất của quá trình chưng cất tinh dầu là 0,43432% so với chưng cất có sự hỗ trợ của vi sóng là 0,2874% [10]. Phương pháp ‚lôi cuốn hơi nước‛ đã cho thấy phương pháp này có thể lấy triệt để tinh dầu trong nguyên liệu nhưng lại hạn chế và khó áp dụng đối với những cây có tinh dầu thuộc thành phần khó bay hơi như nhựa và sáp hoặc tinh dầu có thành phần hóa học không bền ở nhiệt độ cao. Khi áp dụng phương pháp ‚CO2 lỏng siêu tới hạn‛ thì những hạn chế này đều được khắc phục, những thành phần không bền được chiết xuất ra với sự phân hủy thấp, thời gian chiết xuất nhanh, có thể điều chỉnh được nhiệt độ và áp suất để có thể trích ly được những thành phần hóa học khác nhau theo ý muốn [4]. Việc trích ly tinh dầu gừng sử dụng phương pháp CO2 siêu tới hạn đã có nhiều thành tựu vượt trội về hàm lượng và chất lượng tinh dầu thu được so với sử dụng phương pháp chưng cất phổ thông. Kết quả cho thấy khi sử dụng phương pháp CO2 siêu tới hạn ở điều kiện 293.15K, áp suất 10MPa, được chiết trong thời gian 180 phút thì hàm lượng các chất có trong tinh dầu gừng được chiết ra tương đối cao. Đặc biệt là Alpha – Zingiberene và Beta – Sesquiphellandrene với các giá trị tương ứng là 18.18 và 11.00 (g/100g) hơn hẳn hàm lượng chiết ra từ phương pháp chưng cất chỉ có 1.64 và 0.74 (g/100g). Từ những nghiên cứu đã tổng hợp được chứng minh rằng việc trích ly sử dụng CO2 siêu tới hạn đã chỉ ra sự khác biệt về hàm lượng và chất lượng của các hợp chất cần chiết xuất [4]. 3 HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA TINH DẦU GỪNG 3.1 Hoạt tính kháng ôxy hóa Trong một nghiên cứu gần đây của Zia-ur-Rehman và các cộng sự, hoạt tính chống ôxy hóa của dịch trích dichloromethane từ củ gừng trong sản phẩm dầu hướng dương tinh luyện đã được đánh giá sau 6 tháng bảo quản ở 25 oC và 45 oC. Kết quả cho thấy sau 6 tháng bảo quản ở 45 oC, hai mẫu dầu có bổ sung dịch trích dichloromethane ở nồng độ 1600 và 2400 ppm có hàm lượng axit béo tự do FFA (lần lượt là 0.083 và 0.080%) và chỉ số peroxide POVs (24,5 và 24,0 meqkg/1) thấp hơn so với mẫu không có bổ sung dịch trích (FFA 0.380%, POV 198,0 meqk/1). Trong khi đó, các mẫu dầu được bổ sung 200 ppm butylated hydrôxyanisole (BHA) và butylated hydrôxytoluene (BHT) có FFA lần lượt là 0.089 và 0.072%; POVs lần lượt là 26,5 và 24,7 meqkg/1. Điều này chứng tỏ dịch gừng trích ly có hoạt tính chống ôxy hóa ở các nồng độ khác nhau và gần tương đương với các chất chống ôxy hóa tổng hợp BHA và BHT [11]. 3.2 Hoạt tính kháng khuẩn Đánh giá hoạt động kháng khuẩn của gừng khi sử dụng CO2 siêu tới hạn làm dung môi. Việc chiết suất CO2 được thực hiện trong quy mô phòng thí nghiệm ở áp suất 10,0 MPa, 17,5 MPa và 25,0 MPa và ở 293,15 K, 313,15 K và 333,15 K. Các điều kiện hoạt động được thử nghiệm đạt năng suất tối đa 2,62% trọng lượng cho chiết suất CO2, và 1,79% trọng lượng cho quá trình thủy hóa. Các chất 401
chiết xuất thu được có tác dụng kháng khuẩn chống lại vi khuẩn gram dương. Còn đối với vi khuẩn gram âm hoạt động ức chế thấp hơn. Đặc biệt, hợp chất 6- gingerol có chức năng kháng được vi khuẩn gram dương Staphylococcus aureus. Do đó, có thể khai thác tiềm năng này vào thực phẩm có hoạt độ nước cao nhằm để ức chế vi khuẩn mà không cần sử dụng đến các chất tổng hợp [4]. 3.3 Hoạt tính kháng viêm Tinh dầu gừng có tác dụng tương đương Aspirin với hoạt t nh chống viêm, giảm đau do ngăn cản sự phóng th ch các chất gây viêm như Prostaglandin, Leukotriene. Gừng có những chất tác dụng giống như thuốc kháng sinh và tác dụng của chúng rõ rệt nhất đối với các chứng viêm nhiễm do vi khuẩn Salmonella gây nên [2]. 4 ỨNG DỤNG TINH DẦU GỪNG TRONG THỰC PHẨM Ngày nay, việc khai thác các thành phần có nguồn gốc tự nhiên đảm bảo an toàn, có khả năng kháng khuẩn và chống ôxy hoá cao từ gừng, riềng để thay thế các hoá chất không an toàn trong quá trình bảo quản thuỷ hải sản (trong đó có tôm thẻ) là một hướng đi cần thiết của Việt Nam. Trong quá trình bảo quản, đánh giá chất lượng tôm thẻ thông qua chỉ tiêu hoá lý (pH, NH3), chỉ tiêu vi sinh vật và cảm quan, cho thấy hiệu quả rõ rệt của dịch chiết gừng, riềng trong việc kéo dài thời gian bảo quản mà vẫn đảm bảo chỉ tiêu về chất lượng và an toàn thực phẩm 7. Chiết xuất dichloromethane từ gừng được đánh giá trong 6 tháng bảo quản dầu hướng dương tinh chế. Chiết xuất gừng cho thấy sự ổn định nhiệt tốt và ức chế 85,2% peroxide hoá acid linoleic khi được làm nóng ở nhiệt độ 185oC trong 120 phút. Do đó việc sử dụng chiết xuất tinh dầu gừng trong thực phẩm được khuyến cáo là chất chống ôxy hoá tự nhiên để ức chế quá trình ôxy hoá lipid 11. Bên cạnh đó, việc kết hợp Montmorillionite (MMT) và tinh dầu gừng nano nhũ tương (GEO) dựa trên gelatin để sản xuất màng kích hoạt có tính chất vật lý được cải thiện, có tiềm năng cho các ứng dụng đóng gói thực phẩm, giúp làm tăng độ dày của màng bao và giảm độ hoà tan trong nước, độ ẩm và tính kỵ nước của bề mặt màng 2. Ngoài ra còn có lớp phủ casein natri có thể ăn được dựa trên Nanoemuls (tạm gọi là chất nhũ tương dạng nano) có chứa tinh dầu gừng (GEO) (3 và 6%wt) đã được áp dụng trên philê ức gà để kéo dài thời hạn sử dụng. Các lớp phủ có thể ăn được đã làm giảm đáng kể tổng số vi khuẩn hiếu khí khi đông lạnh trong 12 ngày và giúp kéo dài độ bền của phile ức gà 8. 5 KẾT LUẬN Tinh dầu gừng với các hoạt tính chức năng đã được khai thác và ứng dụng rộng rãi. Đặc biệt trong công nghệ thực phẩm, tinh dầu gừng giúp ngăn ngừa, hạn chế quá trình ôxy hoá và ức chế một số vi khuẩn có hại, kéo dài thời gian bảo quản của thực phẩm. Bên cạnh đó phương pháp chiết xuất tinh dầu gừng bằng CO2 siêu tới hạn đạt được hiệu quả tách chiết cao hơn, an toàn và giá thành rẻ hơn so với các phương pháp thông thường khác. Sử dụng tinh dầu gừng thay thế cho các loại dầu hay gia vị tổng hợp khác để đảm bảo an toàn sức khoẻ tránh tình trạng ôxy hoá mạnh. Việc sử dụng tinh dầu gừng theo nhiều cách giúp cải thiện sức khoẻ đang rất cần được quan tâm trong giai đoạn hiện nay. 402
TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] E.J. Beckman (2004) Supercritical and near-critical CO2 in green chemical synthesis and processing, The Journal of Supercritical Fluids, 28 pp. 121-191. [2] Elisabete Maria Cruz Alexandre, Rodrigo Vinícious Lourenco, Ana Mônica Quintar Barbosa Bittante, Izabel Cristina Frietas Moraes, Paulo José do Amaral Sobra (2016) Gelatin-based films reinforced with montmorillonite and activated with nanoemulsion of ginger essential oil for food packaging applications. [3] Hồ Thị Nguyệt Linh và Lê Văn Mười (3/2015) Khảo sát thành phần hoá học của tinh dầu trong củ gừng (Zingiber officinale roscoe) trồng tại thành phố Bạc Liêu, số 17. [4] Michele C. Mesomo, Marcos L. Corazza , Papa M. Ndiaye, Osmar R. Dalla Santa , Lúcio Cardozo, Agnes de Paula Scheer (2013) Supercritical CO2 extracts and essential oil of ginger (Zingiber officinale R): Chemical composition and antibacterial activity. [5] Nguyễn Lập Đức , Lê Nguyễn Việt Hoàng , Trần Trung Tín , Nguyễn Văn Phú Vinh , Lê Thị Bạch và Bùi Thị Bửu Huê (2015) Nghiên cứu quy trình tách chiết và khảo sát hoạt tính sinh học của 6-gingerol từ củ gừng (Zingiber officinale-rosc). [6] Phan Nhật Minh, Mai Thành Chí, Phùng Văn Trung, Bùi Trọng Đạt và Nguyễn Ngọc Hạnh (2006) Khảo sát thành phần hóa học của tinh dầu tiêu ( Piper nigrum L) chiết xuất bằng Cacbon dioxite lỏng siêu tới hạn. Trường ĐH Cần Thơ. Tạp chí nghiên cứu khoa học 2006, tr 97 – 102. [7] Phan Thanh Tâm và Nguyễn mạnh Cường (2019) Nghiên cứu ứng dụng dịch chiết có hoạt tính sinh học từ gừng (Zingiber officinale), riềng (Alpinia officinarum) để bảo quản tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei). [8] Soheila Noori, Fariba Zeynali, Hadi Almasi (February 2018) Antimicrobial and antioxidant efficiency of nanoemulsion-based edible coating containing ginger (Zingiber docinale) essential oil and its effect on safety and quality attributes of chicken breast fillets, Volume 84. [9] Võ Thị Bạch Huệ, Đặng Phan Văn Hoài, Văn Hồ Nam (2010) So sánh thành phần tinh dầu của gừng dại và gừng trâu thuộc chi Zingiber, họ Gừng (Gingiberaceae) bằng phương pháp GC – MS. Tạp chí Y học Thành phố Hồ Chí Minh, 14. 1, tr. 16 – 21. [10] Wang Hong-Wu, Liu Yan-Qing, Wei Shou-Lian, Yan Zi-Jun and Kuan Lu. (2010) Comparison of Microwave-Assisted and Conventional Hydrodistillation in the Extraction of Essential Oils from Mango (Mangifera indica L.) Flowers. Molecules, 15, pp.7715-7723. [11] Zia-ur-Rehman, AM Salariya and Farzana Habib (2003) Antioxidant activity of ginger extract in sunflower oil. 403