Nghiên cứu một số chất tạo hương thuộc nhóm Terpenoid thu nhận từ một số loại quả có múi ở miền Bắc Việt Nam và ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm

- Trong khi đó những năm gần đây, chúng ta đang chú trọng tới việc trồng cây ăn quả có múi, nhưng những loại quả này mới chỉ được sử dụng phần múi, còn phần vỏ chiếm từ 20- 25%, có chứa một số cấu tử tạo hương thuộc nhóm terpenoid trong tinh dầu vỏ quả có múi lại chưa được quan tâm nghiên cứu.
- Cho đến thời điểm này ở nước ta có rất ít công trình khoa học nghiên cứu tách chiết và thu hồi các cấu tử tạo hương thuộc nhóm terpenoid trong tinh dầu vỏ quả có múi, để tổ hợp ra một loại hương liệu mới dùng trong công nghiệp thực phẩm.
- Xuất phát từ những lý do trên mà chúng tôi tiến hành đề tài “Nghiên cứu một số chất tạo hương thuộc nhóm Terpenoid thu nhận từ một số loại quả có múi ở miền Bắc Việt Nam và ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm”.
- Đề tài nhằm tạo ra một loại hương liệu quả có múi, tận dụng được phần vỏ quả có múi và góp phần giải quyết đầu ra cho loại quả này.
- Mục tiêu của đề tài Xây dựng quy trình công nghệ tách chiết các cấu tử tạo hương thuộc nhóm terpenoid từ vỏ quả bưởi, cam và chanh, làm cơ sở khoa học để tổ hợp hương.
- Tổ hợp tạo ra một loại hương liệu quả có múi từ các hợp chất có chứa oxy và ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm.
- Nghiên cứu khảo sát quả có múi thích hợp cho thu thồi tinh dầu.
- Nghiên cứu xây dựng quy trình thu hồi tinh dầu.
- Nghiên cứu xác định chỉ số hóa lý và các cấu tử trong tinh dầu.
- Nghiên cứu xác định các cấu tử tạo hương thuộc nhóm terpenoid trong tinh dầu.
- Nghiên cứu làm giàu các hợp chất có chứa oxy trong tinh dầu.
- Nghiên cứu tổ hợp hương và tạo hương liệu nhóm terpenoid trong tinh dầu.
- Ý nghĩa lý thuyết Đã tách chiết và xác định được các cấu tử tạo hương thuộc nhóm terpenoid trong tinh dầu vỏ quả bưởi Đoan Hùng, cam sành Hàm Yên và chanh giấy Hàm Yên.
- Đã xây dựng được quy trình làm giàu các hợp chất có chứa oxy trong tinh dầu vỏ quả bưởi Đoan Hùng, cam sành Hàm Yên và chanh giấy Hàm Yên.
- Đã xây dựng được quy trình tạo hương liệu dạng bột từ các cấu tử tạo hương thuộc nhóm terpenoid trong tinh dầu vỏ quả bưởi Đoan Hùng, cam sành Hàm Yên và chanh giấy Hàm Yên với chất cố định hương là β-cyclodextrin và maltodextrin.
- Ý nghĩa thực tiễn Kết quả nghiên cứu góp phần tạo ra một loại hương liệu mới từ vỏ quả có múi, góp phần làm đa dạng hoá sản phẩm hương liệu trên thị trường.
- Tận dụng được vỏ quả có múi từ các cơ sở sản xuất nước giải khát, góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường, đồng thời góp phần giải quyết đầu ra và nâng cao giá trị sử dụng cho các loại quả này.
- Kết quả nghiên cứu của đề tài còn góp phần đưa ra công thức, thông số kỹ thuật, quy trình thu hồi tinh dầu và phối hợp hương liệu cho các sản phẩm thực phẩm.
- Tính mới của đề tài Luận án là công trình khoa học nghiên cứu và xác định được đầy đủ các cấu tử tạo hương đặc trưng thuộc nhóm terpenoid trong tinh dầu vỏ quả bưởi Đoan Hùng, cam sành Hàm Yên và chanh giấy Hàm Yên của Việt Nam, là cơ sở khoa học cho việc nghiên cứu tổ hợp hương liệu từ tinh dầu của loại quả này.
- Xây dựng được quy trình làm giàu các hợp chất có chứa oxy tạo mùi thơm cho tinh dầu vỏ quả bưởi Đoan Hùng, cam sành Hàm Yên, chanh giấy Hàm Yên bằng ethanol 96% và ethanol 70%, đồng thời loại bớt các cấu tử hydrocarbon, không tạo mùi thơm nhưng gây ra vị đắng cho tinh dầu, từ đó góp phần làm tăng giá trị của tinh dầu vỏ quả có múi ở Việt Nam.
- Xây dựng được quy trình sản xuất hương liệu quả có múi dạng bột, góp phần giữ được các cấu tử tạo hương trong hương liệu với thời gian dài, thuận tiện trong bảo quản, vận chuyển và sử dụng trong lĩnh vực thực phẩm.
- Terpenoid phân bố rộng rãi trong thiên nhiên và có nhiều ở cây có tinh dầu.
- Khái quát về cây ăn quả có múi 1.2.1.
- Trong bưởi có nhiều thành phần hóa học có tác dụng tốt cho sức khỏe, đặc biệt là tinh dầu bưởi có tác dụng phòng trừ huyết áp cao và cảm cúm.
- Vỏ quả, lá và hoa bưởi có chứa nhiều tinh dầu có giá trị cao.
- Trong vỏ quả, lá và hoa cam cũng có chứa nhiều tinh dầu.
- Quả chanh được dùng trong bữa ăn hàng ngày, làm nước giải khát, làm rượu, làm mứt, lá non dùng làm gia vị và tách chiết tinh dầu.
- Tinh dầu chanh có múi thơm hấp dẫn, trong đó có các cấu tử octanal, 4 citronellal, decanal, dodecanal.
- Tổ hợp hƣơng Để có tổ hợp hương người ta sử dụng các cấu tử tạo hương khác nhau.
- Mùi chủ thể là mùi của cấu tử chính trong tổ hợp hương.
- Loại này thường bao gồm các aldehyde và các tinh dầu có chứa nhóm terpenoid như tinh dầu họ citrus.
- Nguyên vật liệu Đề tài nghiên cứu trên đối tượng là vỏ quả bưởi Đoan Hùng- Phú Thọ (Citrus grandis Osbek), vỏ quả cam sành Hàm Yên- Tuyên Quang (Citrus sinensis Osbeck) và vỏ quả chanh giấy Hàm Yên- Tuyên Quang (Citrus limonia Osbeck).
- Các phương pháp thu hồi tinh dầu vỏ quả có múi 2.2.1.1.
- Phương pháp ép lạnh Phương pháp này chủ yếu dùng để tách tinh dầu trong các loại vỏ quả có múi .
- Phương pháp chưng cất lôi cuốn theo hơi nước Chưng cất là một quá trình biến đổi một cấu tử hoặc một hỗn hợp thể lỏng thành thể hơi ở trong một thiết bị sau đó hơi được ngưng tụ nhờ hệ thống làm lạnh.
- Hơi nước sôi kéo theo hơi của tinh dầu đến bình làm lạnh, ở đây chúng bị ngưng tụ thành hỗn hợp tinh dầu và nước.
- Do tinh dầu không tan vào nước nên tách thành lớp.
- Phương pháp xác định cấu tử và cấu tử tạo hương trong tinh dầu vỏ quả có múi Cấu tử và cấu tử tạo hương trong tinh dầu vỏ quả có múi được xác định trên thiết bị GS-MS 2010 Shimadzu với chương trình thực hiện như sau: Nhiệt độ cột 80-150oC, tốc độ tăng nhiệt 3oC/phút, giữ ở 5 phút và 150-2200C tốc độ tăng nhiệt 80C/phút, giữ ở 5 phút.
- Phương pháp xác định nhóm cấu tử tạo hương 2.2.3.1.
- Phương pháp tách nhóm cấu tử tạo hương trong tinh dầu vỏ quả có múi Để tách chiết nhóm cấu tử tạo hương, chúng tôi sử dụng phương pháp sắc ký cột với chất hấp phụ là silicagel Merck 60, cỡ hạt 100- 160 mesh, được hoạt hóa ở nhiệt độ 1050C, thời gian 24 giờ, dung môi chạy cột là n-hexane và diethyl ether.
- Xác định nhóm cấu tử tạo hương theo phương pháp A không A Để đánh giá cảm quan các cấu tử tạo hương chúng tôi sử dụng phép thử A không A, phép thử này xác định xem các cấu tử tạo hương có mùi thơm giống mùi của tinh dầu vỏ quả có múi hay không.
- Phương pháp làm giàu các hợp chất có chứa oxy trong tinh dầu vỏ quả có múi Để làm giàu các hợp chất có chứa oxy trong tinh dầu vỏ quả có múi, chúng tôi sử dụng ethanol 96% để hòa tan các hợp chất có chứa oxy trong tinh dầu vỏ quả có múi, sau đó sử dụng ethanol 70% để tạo phân lớp.
- Xác định công thức tổ hợp hương theo nguyên tắc Jan-Carl Dựa trên cơ sở các cấu tử tạo hương trong tinh dầu vỏ quả bưởi Đoan Hùng, tinh dầu vỏ quả cam sành Hàm Yên và tinh dầu vỏ quả chanh giấy Hàm Yên có sự tương đồng nhau.
- Các cấu tử tạo hương trong ba loại quả này chủ yếu là các cấu tử có nhóm chức aldehyde.
- Do đó để tổ hợp hương từ tinh dầu vỏ quả có múi sau khi làm giàu các hợp chất có chứa oxy, chúng tôi sử dụng nguyên tắc Jan-Carl, tổ hợp mức .
- Phương pháp tạo hương liệu quả có múi Qúa trình tạo hương liệu chia thành 3 giai đoạn: Giai đoạn 1: Nhũ hóa hoặc phân tán đều tổ hợp hương dạng lỏng trong dung dịch chất mang (chất cố định hương).
- khối lượng quả Hàm lượng tinh dầu (ml) tính theo 100g chất khô của vỏ quả Mùi tinh dầu vỏ quả có múi Thơm Thơm nhẹ Thơm Thơm nhẹ Thơm Thơm nhẹ Thơm Thơm nhẹ Giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn, n=3 Dựa vào bảng 3.1, chúng tôi thấy giống bưởi Tộc Sửu, cam sành Hàm Yên, chanh giấy Hàm Yên có hàm lượng tinh dầu cao hơn, tinh dầu có mùi thơm hấp dẫn hơn, đồng thời diện tích và sản lượng lớn hơn các giống quả có múi khác.
- Xây dựng quy trình thu hồi tinh dầu vỏ quả có múi 3.2.1.
- Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi tinh dầu 3.2.1.1.
- Ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu đến hiệu suất thu hồi tinh dầu Chưng cất vỏ quả bưởi Đoan Hùng, cam sành Hàm Yên, chanh giấy Hàm Yên ở các kích thước 0,1mm, 0,5mm, 1,0mm, 1,5mm, 2,0mm, 2,5mm, 3,0mm, 3,5mm với tỷ lệ 8 nước/nguyên liệu là 5/1(ml/g), thời gian chưng cất là 180 phút và tỷ lệ khối lượng nguyên liệu/thể tích thiết bị là 0,1(kg/l).
- Hiệu suất thu hồi tinh dầu (%)Kích thƣớc nguyên liệu (mm)Tinh dầu vỏ quả bưởi Đoan HùngTinh dầu vỏ quả cam sành Hàm YênTinh dầu vỏ quả chanh giấy Hàm Yên Hình 3.1.
- Ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu đến hiệu suất thu hồi tinh dầu Qua hình 3.1, cho thấy trong thước nguyên liệu từ 0,5 đến 1,5mm thì hiệu suất thu hồi tinh dầu cao nhất.
- Do đó để đảm bảo hiệu suất thu hồi tinh dầu và tiết kiệm chi phí, chúng tôi chọn khoảng kích thước của nguyên liệu là 0,5 đến 1,5mm để nghiên cứu.
- Ảnh hưởng của tỷ lệ nước/nguyên liệu đến hiệu suất thu hồi tinh dầu Đề tài tiến hành chưng cất với tỷ lệ nước/nguyên liệu là và 7/1(ml/g).
- Kết quả được trình bày như sau Hiệu suất thu hồi tinh dầu (%)Tỷ lệ nƣớc/ nguyên liệu (ml/g)Tinh dầu vỏ quả bưởi Đoan HùngTinh dầu vỏ quả cam sành Hàm YênTinh dầu vỏ quả chanh giấy Hàm Yên Hình 3.2.
- Ảnh hưởng của tỷ lệ nước/nguyên liệu đến hiệu suất thu hồi tinh dầu Hình 3.2 cho thấy ở tỷ lệ nước/nguyên liệu từ 3/1 đến 5/1(ml/g) thì hiệu suất thu hồi tinh dầu cao nhất.
- Ảnh hưởng của thời gian chưng cất đến hiệu suất thu hồi tinh dầu Đề tài chưng cất với kích thước của nguyên liệu là 0,5mm, tỷ lệ nước/nguyên liệu là 5/1(ml/g) và tỷ lệ khối lượng nguyên liệu/thể tích thiết bị là 0,1(kg/l).
- Hiệu suất thu hồi tinh dầu (%)Thời gian chƣng cất (phút)Tinh dầu vỏ quả bưởi Đoan HùngTinh dầu vỏ quả cam sành Hàm YênTinh dầu vỏ quả chanh giấy Hàm Yên Hình 3.3.
- Ảnh hưởng của thời gian chưng cất đến hiệu suất thu hồi tinh dầu 9 Qua hình 3.3 cho thấy trong khoảng thời gian từ 60 đến 180 phút thì hiệu suất thu hồi tinh dầu tăng cao.
- Do đó để tiết kiệm chi phí và hạn chế sự biến đổi các cấu tử trong tinh dầu, chúng tôi chọn khoảng thời gian từ 60 đến 180 phút để nghiên cứu.
- 3.2.2 Tối ưu hóa quá trình chưng cất tinh dầu vỏ quả có múi 3.2.2.1.
- Mô hình thí nghiệm chưng cất tinh dầu vỏ quả bưởi Đoan Hùng TN A B C Y1.
- Vậy hiệu suất chưng cất tinh dầu vỏ quả bưởi Đoan Hùng được biểu diễn như sau: Y A + 3,10B + 1,76 C – 2,51 AB + 3,85A2 Cho thấy kích thước nguyên liệu (A) ảnh hưởng lớn nhất đến hiệu suất thu hồi tinh dầu, sau đó đến tỷ lệ nước/nguyên liệu (B) nhưng ở mức độ thấp hơn.
- Còn thời gian chưng cất (C) thì ảnh hưởng ít đến hiệu suất thu hồi tinh dầu vỏ quả bưởi Đoan Hùng.
- Ảnh hưởng của các yếu tố đến hiệu suất thu hồi tinh dầu vỏ quả bưởi Đoan Hùng Hình 3.4.c.
- Ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu và tỷ lệ nước/nguyên liệu đến hiệu suất thu hồi tinh dầu vỏ quả bưởi Đoan Hùng Hình 3.4.b.
- Ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu và thời gian chưng cất đến hiệu suất thu hồi tinh dầu vỏ quả bưởi Đoan Hùng Hình 3.4.d.
- Ảnh hưởng của tỷ lệ nước/nguyên liệu và thời gian chưng cất đến hiệu suất thu hồi tinh dầu vỏ quả bưởi Đoan Hùng 3.2.2.2.
- Tối ưu hóa Kết quả tối ưu hóa bằng phần mềm Design-Expert 7.1, với tinh dầu vỏ quả bưởi Đoan Hùng như sau: Kích thước nguyên liệu 0,50mm, tỷ lệ nước/nguyên liệu 5/1(ml/g), thời gian chưng cất 135 phút.
- Mức độ đáp ứng sự mong đợi quá trình chưng cất tinh dầu vỏ quả bưởi Đoan Hùng Tương tự với tinh dầu vỏ quả cam sành Hàm Yên: Kích thước nguyên liệu 0,50mm, tỷ lệ nước/nguyên liệu là 5/1(ml/g), thời gian chưng cất là 132 phút, khi đó hiệu suất đạt 81,36%.
- Tinh dầu vỏ quả chanh giấy Hàm Yên: Kích thước nguyên liệu 0,50mm, tỷ lệ nước/nguyên liệu là 5/1(ml/g), thời gian chưng cất là 132 phút, khi đó hiệu suất đạt 80,06%.
- Xây dựng quy trình chƣng cất và xác định cấu tử trong tinh dầu vỏ quả có múi 3.3.1.
- Xây dựng quy trình chưng cất Từ các kết quả nghiên cứu chúng tôi thiết lập quy trình chưng cất tinh dầu vỏ quả có múi như sau: Hình 3.6.
- Sơ đồ quy trình chưng cất tinh dầu vỏ quả có múi Kiểm tra, phân loại, chọn lọc Tinh dầu thô Làm khan Natrisunfat khan Nguyên liệu vỏ quả bưởi, cam, chanh Rửa sạch Chưng cất Cắt thái: 0,5mm Bóc tách lấy vỏ và loại bỏ cùi trắng Ruột quả Nước Tỷ lệ nước/nguyên liệu: 5/1(ml/g), thời gian:132-135 phút, kích thước nguyên liệu: 0,5mm Tinh dầu đã làm khan 12 3.3.2.
- Xác định các cấu tử trong tinh dầu vỏ quả có múi Để xác định các cấu tử trong tinh dầu vỏ quả có múi, chúng tôi sử dụng phương pháp GC-MS.
- Cấu tử của tinh dầu vỏ quả bưởi Đoan Hùng, cam sành Hàm Yên và chanh giấy Hàm Yên TT Tên cấu tử trong tinh dầu Tỷ lệ.
- Vỏ quả bƣởi Đoan Hùng Vỏ quả cam sành Hàm Yên Vỏ quả chanh giấy Hàm Yên 1 n-butan-1-ol α-thujene α-pinene camphene sabinene β-pinene myrcene bicyclogermacrene cis-β-ocimene γ-terpinene l-limonene octanal germacrene-D p-cymene terpinolene nonanal cis-linalool oxide trans-linalool oxide cis-nerolidol linalool octanol β-elemene 0,09.
- 0,18 Tổng các hợp chất có chứa oxy Tổng các cấu tử hydrocarbon Tổng cộng Ghi chú.
- Bảng 3.3 cho thấy đã xác định được 46 cấu tử trong tinh dầu vỏ quả bưởi Đoan Hùng (cấu tử hydrocarbon: 70,12%, các hợp chất có oxy: 28,10.
- 42 cấu tử trong tinh dầu vỏ quả cam sành Hàm Yên (cấu tử hydrocarbon: 73,54%, các hợp chất có chứa oxy: 24,12.
- 43 cấu tử trong tinh dầu vỏ quả chanh giấy Hàm Yên (cấu tử hydrocarbon: 73,81%, các hợp chất có chứa oxy: 22,93.
- Nghiên cứu tách chiết và xác định nhóm cấu tử tạo hƣơng trong tinh dầu 3.4.1.
- Tách chiết nhóm cấu tử tạo hương 3.4.1.1.
- Sơ đồ quy trình tách chiết nhóm cấu tử tạo hương Từ các kết quả nghiên cứu thử nghiệm chúng tôi đưa ra sơ đồ quy trình tách chiết nhóm cấu tử tạo hương trong tinh dầu vỏ quả có múi với các bước như sau: 14 Hình 3.7.
- Sơ đồ quy trình tách nhóm cấu tử tạo hương trong tinh dầu vỏ quả có múi 3.4.1.2.
- Thuyết minh quy trình tách nhóm cấu tử tạo hương Phân đoạn 2 đem cô quay: tinh dầu vỏ quả bưởi Đoan Hùng thời gian 12 phút thì thu được 0,16 ml, tinh dầu vỏ quả cam sành Hàm Yên thời gian 10 phút thì thu được 0,14 ml và tinh dầu vỏ quả chanh giấy Hàm Yên thời gian 12 phút thì thu được 0,17 ml dịch đặc màu vàng đậm trong suốt có mùi thơm đặc trưng.
- Xác định nhóm cấu tử tạo hƣơng trong tinh dầu vỏ quả có múi 3.4.2.1.
- Xác định nhóm cấu tử tạo hương trong tinh dầu vỏ quả bưởi Đoan Hùng Bằng phương pháp GC-MS đã xác định được 8 cấu tử tạo hương trong phân đoạn tinh dầu vỏ quả bưởi Đoan Hùng với hệ dung môi n-hexane và diethyl ether.
- Cấu tử tạo hương trong phân đoạn tinh dầu vỏ quả bưởi Đoan Hùng với n-hexane và diethyl ether TT Tên cấu tử tạo hƣơng Tỷ lệ.
- Sắc ký đồ phân đoạn tinh dầu vỏ quả bưởi Đoan Hùng với n-hexane và diethyl ether Qua bảng 3.4 cho thấy trong phân đoạn này có màu vàng đậm, sánh và có mùi thơm đặc trưng.
- Kết quả phân tích cho thấy chủ yếu là các cấu tử thuộc nhóm ester aldehyde và ketone.
- Xác định nhóm cấu tử tạo hương trong tinh dầu vỏ quả cam sành Hàm Yên Bằng phương pháp GC-MS đã xác định được 5 cấu tử tạo hương trong phân đoạn tinh dầu vỏ quả cam sành Hàm Yên với hệ dung môi n-hexane và diethyl ether.
- Cấu tử tạo hương trong phân đoạn tinh dầu vỏ quả cam sành Hàm Yên với n-hexane và diethyl ether TT Tên cấu tử tạo hƣơng Tỷ lệ.
- Sắc ký đồ phân đoạn tinh dầu vỏ quả cam sành Hàm Yên với n-hexane và diethyl ether 16 Trong 5 cấu tử thu được chủ yếu là các aldehyde, trong đó decanal: 30,68%, nonanal: 21,84%, geranial: 19,18% là những cấu tử chiếm tỷ lệ lớn nhất.
- Xác định nhóm cấu tử tạo hương trong tinh dầu vỏ quả chanh giấy Hàm Yên Bằng phương pháp GC-MS, chúng tôi đã xác định được 6 cấu tử trong phân đoạn này, kết quả được trình bày ở như sau: Bảng 3.6.
- Cấu tử tạo hương trong phân đoạn tinh dầu vỏ quả chanh giấy Hàm Yên với n-hexane và diethyl ether TT Tên cấu tử tạo hƣơng Tỷ lệ.
- Sắc ký đồ phân đoạn tinh dầu vỏ quả chanh giấy Hàm Yên với n-hexane và diethyl ether Trong 6 cấu tử thu được trong dịch màu vàng đậm thì decanal: 34,07%, octanal: 30,34%, citronellal: 12,82% là những cấu tử chiếm tỷ lệ cao, các cấu tử còn lại đều chiếm tỷ lệ < 10%.
- Đây là những cấu tử góp phần quan trọng trong việc tạo mùi thơm của tinh dầu vỏ quả chanh giấy Hàm Yên.
- Nghiên cứu làm giàu các hợp chất có chứa oxy trong tinh dầu vỏ quả có múi Qua các kết quả nghiên cứu chúng tôi đã xác định được các hợp chất có chứa oxy là những cấu tử tham gia tạo mùi thơm cho tinh dầu nhưng lại chiếm tỷ lệ nhỏ, còn cấu tử hydrocarbon, không tạo mùi thơm lại chiếm tỷ lệ lớn.
- Quy trình làm giàu các hợp chất có chứa oxy Từ các kết quả nghiên cứu chúng tôi đưa ra quy trình làm giàu các hợp chất có chứa oxy trong tinh dầu vỏ quả có múi gồm các bước như sau:

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt