PHẠM THỊ KIM LIÊN – LỚP 11-03

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Đề tài:

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT VI NANG
TINH DẦU TỎI ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP
THỰC PHẨM VÀ DƯỢC PHẨM

Người hướng dẫn : TS. Bùi Thị Bích Ngọc
Sinh viên

: Phạm Thị Kim Liên

Lớp

: K18 CNSH 11-03

NĂM - 2015

Hà Nội 2015


VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC


các cô, chú, anh, chị đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện đề
tài.
Đồng thời, tôi xin tỏ lòng biết ơn đến các thầy cô giáo khoa Công nghệ Sinh
học - Viện Đại Học Mở Hà Nội đã nhiệt tình giảng dạy cho tôi trong suốt khóa học.
Cuối cùng tôi xin gửi lời biết ơn đến gia đình, bạn bè đã giúp đỡ và ủng hộ,
động viên trong thời gian qua.
Do thời gian có hạn nên Khoá Luận khó tránh khỏi có những thiếu sót, tôi rất
mong nhận được sự thông cảm và góp ý của các thầy cô giáo để Khoá Luận được
hoàn thiện hơn.

Hà Nội, ngày 22 tháng 05 năm 2015
Sinh viên

Phạm Thị Kim Liên


Khoá Luận Tốt Nghiệp

Phạm Thị Kim Liên -K18 CNSH

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong Khóa Luận này là
trung thực.
Tôi xin cam đoan rằng, mọi sữ giúp đỡ cho việc hoàn thành Khóa Luận này
đã được cảm ơn và các thông tin được trích dẫn trong Khóa Luận này đã được ghi
rõ nguồn gốc.

Hà Nội, ngày 22 tháng 05 năm 2015
Người cam đoan


PHẦN II. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......... 27
2.1. Nguyên liệu và hóa chất.................................................................................. 27
2.1.1. Nguyên liệu ................................................................................................. 27
2.1.2. Hóa chất ...................................................................................................... 27
2.1.3. Thiết bị ........................................................................................................ 27
2.2. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................ 29


Khoá Luận Tốt Nghiệp

Phạm Thị Kim Liên -K18 CNSH

2.2.1. Phương pháp xác định hiệu suất cố định hương .......................................... 29
2.2.2. Phương pháp công nghệ ............................................................................... 30
2.2.2.1. Nghiên cứu lựa chọn điều kiện tạo nhũ tương thích hợp với phương pháp
tạo phức để sản xuất vi nang tinh dầu tỏi............................................................... 31
2.2.2.2. Nghiên cứu lựa chọn điều kiện ủ thích hợp với phương pháp tạo phức để
sản xuất vi nang tinh dầu tỏi .................................................................................. 32
2.2.2.3. Nghiên cứu lựa chọn điều kiện sấy phun thích hợp với phương pháp tạo
phức để sản xuất vi nang tinh dầu tỏi .................................................................... 32

PHẦN III: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN..................................................... 33
3.1. Nghiên cứu lựa chọn điều kiện tạo nhũ thích hợp với phương pháp tạo phức để
sản xuất vi nang tinh dầu tỏi .................................................................................. 33
3.1.1. Lựa chọn chất mang thích hợp cho quá trình tạo nhũ tương trong sản xuất vi
nang tinh dầu tỏi .................................................................................................... 33
3.1.2. Lựa chọn hệ dung môi hòa tan chất mang thích hợp cho quá trình tạo nhũ
tương trong sản xuất vi nang tinh dầu tỏi ............................................................... 34
3.1.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi hòa tan/chất mang đến quá trình
tạo nhũ tương trong sản xuất vi nang tinh dầu tỏi .................................................. 35

PHẦN IV. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................. 47
4.1. Kết luận .......................................................................................................... 47
4.2. Kiến nghị ........................................................................................................ 48

TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................... 49


Khoá Luận Tốt Nghiệp

Phạm Thị Kim Liên -K18 CNSH

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Thành phần hóa học cơ bản của củ tỏi [27]. ............................................ 6
Bảng 1.2. Chỉ số hóa lý của tinh dầu tỏi thu được bằng phương pháp chưng cất [4]. ........... 9
Bảng 1.3. Chỉ số hóa lý của tinh dầu tỏi thu được bằng phương pháp chưng cất kết
hợp với phương pháp trích ly. ............................................................................... 10
Bảng 1.4. Hàm lượng tinh dầu trong tỏi ở một số nước trên thế giới [4]. .............. 10
Bảng 1.5. Thành phần của một số chất trong củ tỏi tươi từ các nguồn khác nhau
[27]. ..................................................................................................................... 11
Bảng 1.6. Thành phần các sản phẩm tỏi ngâm dầu và cất hơi nước điển hình
trên thị trường thế giới [29]. ................................................................................. 12
Bảng 1.7. Mô tả một số phương pháp tạo vi nang [28]. ......................................... 16
Bảng 1.8. Một số thông số vật lý của CD [35, 36]. ................................................ 20
Bảng 1.9. Các sản phẩm thương mại và công dụng [29]. ...................................... 24
Bảng 3.1. Ảnh hưởng của chất mang đến quá trình tạo nhũ tương. ....................... 33
Bảng 3.2. Ảnh hưởng của hệ dung môi hòa tan đến quá trình tạo nhũ tương. ........ 35
Bảng 3.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi hòa tan/chất mang đến quá trình tạo
nhũ tương. ........................................................................................................... 36
Bảng 3.4. Ảnh hưởng của tỷ lệ tinh dầu tỏi/chất mang đến quá trình tạo nhũ
tương .................................................................................................................... 37

Hình 4. Cấu trúc và kích thước của CD. ...................................................... 20
Hình 5. Dầu tỏi Việt Mỹ BBW. ................................................................... 25
Hình 6. Viên dầu tỏi Tuệ Linh. .................................................................... 26
Hình 7. Thiết bị cô quay chân không Buch. ................................................. 28
Hình 8. Thiết bị máy sấy phun. .................................................................... 28
Sơ đồ 2.1. Sơ đồ tổng quát quy trình sản xuất vi nang tinh dầu tỏi. ............. 30
Sơ đồ 3.1. Thuyết minh quy trình công nghệ sản xuất vi nang tinh dầu tỏi .. 45


Khoá Luận Tốt Nghiệp

Phạm Thị Kim Liên -K18 CNSH

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU

CD

: Cyclodextrin

MD : Maltodextrin
TD

: Tinh Dầu

SP

: Sản phẩm


MỞ ĐẦU



cũng như mở rộng phạm vi ứng dụng của sản phẩm tinh dầu tỏi ở Việt Nam, em
mạnh dạn lựa chọn đề tài với nội dung:
“Nghiên cứu quy trình công nghệ sản xuất vi nang tinh dầu tỏi, ứng dụng trong
công nghiệp thực phẩm và dược phẩm”
Trong khuôn khổ đề tài này, em sẽ thực hiện nghiên cứu 3 nội dung chính:
•

Lựa chọn nguyên liệu phù hợp với công nghệ sản xuất vi nang tinh dầu tỏi.

•

Lựa chọn được các yếu tố công nghệ phù hợp với quy trình sản xuất vi nang

tinh dầu tỏi.
•

Xây dựng quy trình công nghệ sản xuất vi nang tinh dầu tỏi.

Viện Đại Học Mở Hà Nội

2


PHẦN I. TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu về củ tỏi
Củ tỏi có tên khoa học là Allium sativumL, thuộc họ hành tỏi, ở Trung Quốc
gọi là Đại Tỏi, tiếng anh gọi là Garlic.Allium sativumL có nguồn gốc ở Địa Trung
Hải và nhiều vùng khác ở Châu Á. Ngày nay, tỏi được trồng nhiều trên khắp thế

•

Tỏi vỏ tím (đỏ).

Hình 2. Tỏi vỏ tím.

Viện Đại Học Mở Hà Nội

4


Tỏi vỏ tím có lá dày, cứng, màu lá xanh nhạt, củ cứng và cay hơn tỏi vỏ
trắng. Dọc thân gần củ có màu tía. Khi thu hoạch có màu trắng ngà. Mỗi củ có 1011 nhánh (tép), đường kích củ 3,5-4 cm.
Nước tỏi đặc dính, lá tỏi cay, phẩm chất khá tốt, dùng để ăn sống, ăn chín và
muối tỏi đường. Thân và củ to khỏe, tươi non, có mùi thơm. Tỏi vỏ tím chịu rét,
chín sớm.Giống này có hương vị đặc biệt nên được trồng nhiều hơn tỏi trắng.
•

Tỏi vỏ trắng.

Hình 3. Tỏi vỏ trắng.
Lá xanh đậm to bản, củ to, đường kích củ 4-4,5 cm. Khi thu hoạch vỏ lụa củ
màu trắng, tép nhỏ và số lượng nhiều. So với tỏi vỏ tím, tỏi vỏ trắng chịu rét, chín
muộn, vỏ non trắng, vị cay nhạt, khả năng bảo quản kém, hay bị óp hơn tỏi tía.
Thành phần hóa học của củ tỏi thay đổi tùy thuộc vào loại giống, đất đai, khí
hậu, điều kiện chăm sóc nhưng nhìn chung nó gồm những chất chính được thể hiện ở
bảng 1.1.

Viện Đại Học Mở Hà Nội


% theo trọng lượng tỏi tươi

9,5-27,4

Chất tro

% theo trọng lượng tỏi tươi

0,6-1,5

mg/ 100g tỏi

5-14

Cal/100g

39-140

% theo trọng lượng tỏi tươi

-

Alliin
Năng lượng
NaCl
Ph

6,33

Độ axit

mg/100mg tỏi

50-90

P

mg/100mg tỏi

390-460

K

mg/100mg tỏi

100-120

Na

mg/100mg tỏi

10-22

Mg

mg/100mg tỏi

43-77

Al


mg/100mg tỏi

0,3-0,6

Cu

mg/100mg tỏi

0,02-0,03

Zn

mg/100mg tỏi

1,8-3,1

Mn

mg/100mg tỏi

0,2-0,6

Cr

mg/100mg tỏi

0,3-0,5

S



mg/100mg tỏi

0,25

Riboflavin

mg/100mg tỏi

0,08

Axit nicotinic

mg/100mg tỏi

0,5

VTM C

mg/100mg tỏi

5

VTM B6

mg/100mg tỏi

Rất ớt

Retinol

•

Tác dụng giảm đường huyết: Tỏi có tác dụng gia tăng sự phóng thích Insulin

tự do trong máu, tăng cường chuyển hóa glucose trong gan - giảm lượng đường
trong máu và trong nước tiểu (tác dụng tương đương với Tolbutamid, một loại
sunfamid chữa tiểu đường type II).
•

Tác dụng kháng sinh: Tỏi có tác dụng kháng khuẩn, kháng virus, diệt ký sinh

trùng và nguyên sinh động vật và diệt côn trùng.
•

Tác dụng đối với hệ thống mạch máu lưu: Tỏi làm giảm tryglycerid và

cholesterol trong máu. Tỏi làm tăng hàm lượng cholesterol tốt (HDL) và giảm
lượng cholesterol xấu (LDL) do đó làm giảm các rối loạn chuyển hóa mỡ trong
máu, chống xơ cứng động mạch vành, động mạch não và động mạch ngoại vị.
•

Tác dụng đối với tế bào ung thư: Tỏi có tác dụng chống lại tiến trình phát

triển của khối u và của nhiều loại ung thư khác nhau
•

Tác dụng chống nhiễm độc chất phóng xạ: Tỏi làm tăng thải trừ các đồng vị

phóng xạ và giảm sự tích đọng các chất đồng vị phóng xạ trong cơ thể. Ngoài ra, tỏi
còn có tác dụng bảo vệ gan và chống các bệnh đường hô hấp.

1,5813

Vàng tươi

pH=10, không lên

1,0277

1,5435

Vàng nhạt

pH=8, không lên men

1,0478

1,5685

pH=8, lên men tự

1,0521

1,5685

men

xanh
Vàng nhạt, hơi
xanh


1.73

Tinh dầu tỏi có độ nhớt không cao, dễ dàng bị cuốn theo hơi nước, tan ít
trong nước, nó gồm cả phần tinh dầu nặng và tinh dầu nhẹ nên ở trong nước thì tồn
tại ở dạng lơ lửng, tan tốt trong petan, dietyl ete, etyl axetat, CO2 lánh.
1.2.2. Tính chất hóa học của tinh dầu tỏi
Thành phần hóa học của tinh dầu tỏi cụ thể hơn là hàm lượng các chất hữu
cơ chứa sunphua dễ bay hơi được nghiên cứu tỷ mỉ và chính xác bởi nhiều công
trình khoa học trên thế giới. Các công trình nghiên cứu đều thống nhất với nhau về
số lượng các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi chứa sunphua và một số chất khác có mặt
trong tinh dầu tỏi nhưng lại chưa có sự thống nhất với nhau về hàm lượng của
chúng.
Theo một số tài liệu, hàm lượng tinh dầu trong củ tỏi phụ thuộc vào giống,
điều kiện chăm sóc, khí hậu, đất đai, phương pháp khai thác… Hàm lượng tinh dầu
trong củ tỏi dao động trong khoảng 0,06-0,25% so với nguyên liệu tươi (bảng 1.4).
Bảng 1.4. Hàm lượng tinh dầu trong tỏi ở một số nước trên thế giới [4].
Hàm lượng tinh dầu ( theo % trọng lượng tỏi tươi)
Nguồn gốc
Trong củ

Trong cây

Việt nam

0,06-0,2

-

Pháp


8,52±1,9

9,01±1,9

Fungi –prone- galic

3,83±0,6

8,09±1,9

Tỏi thương mại

14,02±6,8

15,43±3,0

galic

Ngoài các thành phần cơ bản trong bảng trên trong tinh dầu tỏi cũng chứa
methylthiiran, 1 - metylthio-1 propendecan, dimethyldisunphit, metyl 1 -propenyldisunphit,2,4-imidazolidindion, dimethyltrisunphit, 2-propenyldisunphit, 1,3,5,7xiclooctatetran, methyl 2-propyltrisunphit, vinydithiin, ajoen, alixin,
dialylpentasunphit, dialylheptasunphit…[4, 27, 29].
Để đánh giá chất lượng của tinh dầu tỏi, ngoài việc dựa vào thông số hóa lý
của nó, người ta cũng dựa vào hàm lượng allicin có mặt trong sản phẩm. Tuy nhiên,
allicin không có mặt ngay trong củ tỏi mà nó tồn tại dưới dạng tiền chất là: S-alylL-xysteinsunphoxit gọi là alliin. Khi các tế bào của củ tỏi bị phá trong quá trình xay
nghiền… thì alliin sẽ tiếp xúc trực tiếp với enzym alinaza có trong củ tỏi, enzym
này phân cắt alliin thành allicin. Sự chuyển hóa alliin thành allicin nhờ enzym
alinaza rất nhanh bởi trong các tép tỏi hàm lượng alliin và alinaza xấp xỉ bằng nhau.
Điều dó giải thích tại sao alliin lại chuyển hóa thành các thiosulfid quá nhanh khi tỏi
được ép ra. Alliin là chất dễ dàng hòa tan trong nước và cũng dễ dàng bị nhiệt phân
ở 120-180oC, trong một giờ tạo ra hơn 40 hợp chất sulfur khác nhau như


3,9

Dialyltrisulfide

18,4

7,5

Dialyltetrasulfide

8,1

-

Dialylpentansulfide

2,1

-

Dialylhexasulfide

0,4

-

Alylmethylmonosulfide

0,9


-

Dimethylmonosulfide

-

-

Dimethyldisulfide

1,3

-

Dimethyltrisulfide

3,3

-

Dimethyltetrasulfide

1,3

-

Dimethylpentasulfide

0,4


19,4

E-ajoen

-

7,9

Z-ajoen

-

4,2

Allicin là một chất dầu không màu, hòa tan tốt trong cồn, benzene,
etylaxetat, dầu béo, tan ít trong nước… Allicin có tính kháng khuẩn mạnh có khả
Viện Đại Học Mở Hà Nội

12


năng chống oxy hóa, có tính kích thích da, có mùi vị giống như tỏi, nó dễ dàng bị
phân hủy bởi nhiệt độ tạo ra dialyldisulfide, dialyltrisulfide và các hợp chất có chứa
sulfur khác nhau. Allicin dễ dàng mất do bị oxy hóa và do đó mất tính kháng sinh.
Vì vậy, người ta cho rằng tác dụng kháng sinh của allicin là nguyên tử oxy có trong
phân tử tạo ra. Allicin dễ dàng kết hợp với một axit amin có gốc -SH là xystein, mà
gốc -SH được coi là nguyên nhân kích thích sự sinh sản vi sinh vật và tế bào. Do đó
allicin ức chế sự sinh sản của các vi sinh vật bằng cách phá hoại gốc -SH của
xystein [23]. Phương trình phản ứng như sau:

13


Công nghệ này cho phép phân phối các thành phẩm của sản phẩm tới đúng vị
trí và thời điểm mong muốn. Trong công nghệ thực phẩm hay dinh dưỡng, người ta
có thể sử dụng kỹ thuật vi nang để che giấu mùi vị không mong muốn của sản phẩm
như vị đắng của vitamin B1, thậm chí tăng hương cho chúng bằng cách ướp hương
vật liệu dùng để bao gói. Tạo vi nang cũng có thể bảo vệ các hợp chất khỏi sự tương
tác lẫn nhau hay tương tác với môi trường, gây mất hoạt tính sinh học hoặc tạo ra
các chất mới không mong muốn.
Công nghệ vi nang cũng có thể ứng dụng trong việc cố định tế bào hay
enzyme và kiểm soát hoạt động của chúng. Ngoài ra công nghệ vi nang có thể
chuyển các chất dạng lỏng, dạng dầu dễ bay hơi sang dạng bột tiện lợi cho quá trình
bảo quản, vận chuyển, cân, đo, đong, đếm hay phân tán vào trong các hệ ưa nước.
Đối với các chất thơm, phương pháp vi nang phân tử sẽ giúp bảo vệ chúng
khỏi tác động của môi trường (nhiệt độ, ánh sáng, ôxy) bằng cách khóa chúng trong
các chất mang rắn, có thể hòa tan nhanh chóng trong nước khi sử dụng (tạo phức vi
nang: casule hay phức bao). Điều này có nghĩa là các phức bao được tạo ra nhằm
bảo vệ các chất thơm khỏi quá trình bay hơi, quá trình oxy hóa… trong khi bảo
quản, vận chuyển hay chế biến. Nhìn chung, quá trình tạo phức vi nang chia thành 3
giai đoạn
+ Giai đoạn 1: Nhũ hóa hoặc phân tán đều các chất thơm dạng lỏng trong
dung dịch chất mang.
+ Giai đoàn 2: Làm khô phức vi nang.
+ Giai đoạn 3: Làm khô phức vi nang.
Trong quá trình sản xuất, đầu tiên các chất thơm được nhũ hóa hoặc phân tán
trong các chất mang dạng dung dịch (hay chất mang tạo phức vi nang với chất
thơm). Phương pháp phổ biến là hòa chất thơm dạng lỏng vào dung dịch chất mang
( bao gồm: chất mang + chất tạo màng + nước), sau đó hỗn hợp này được đồng hóa
nhằm xé nhỏ chất thơm thành các phần tử có kích thước nhỏ bé, đồng thời giúp