BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG 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
TRƯỜNG 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

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
CHƯƠNG 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

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
CHƯƠNG 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

GC/MS
HPLC
LC/MS

4
5

TLC
TCVN

6

IC50

7

UV-Vis

8

EI-MS

9

DPPH

10

1


1,1-diphenyl-2-picryl-hydrrazyl
Proton
Nuclear
Magnetic
Resonance
Cacbon 13 Nuclear Magnetic
Resonance
Distortionless Enhancement by
Polarization Transfer
Heteronuclear Single Quantum
Correlation
Heteronuclear Multiple Bond
Correlation

15 C: M: H2O
16 H: E
17 M: H2O
18 C: M
19
20
21
22
23
24

PĐ
CC
Me
Et
MS

Phân đoạn
Sắc kí cột
nhóm CH3nhóm C2H5Phổ khối lượng
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

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

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


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

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

CHƯƠNG 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

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.


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

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

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 arcurcumene (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 βphellandrene (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


8

được tìm thấy trong lá, trong khi thân rễ chủ yếu chứa nhiều monoterpenoids, như
camphene (14,5%), geranial (14,3%) và geranylacetate (13,7%). Tinh dầu gừng giàu βsesquiphellandrene (27,16%), caryophyllene (15,29%), α-zingiberene (13,97%), αfarnesene (10,52%) và ar-curcumene (6,62%) cho thấy hoạt tính kháng khuẩn và chống
oxy hoá cao [64]. Tinh dầu Z. officinale giàu ar-curcumene (59%), β-myrcene (14%), 1,8cineol (8%), citral (7,5%) và α-zingiberene (7,5%) có hiệu ứng kháng viêm [59]. Tinh dầu
gừng có chứa geranial (25,9%), α-zingiberene (9,5%), E, E -α-farnesene (7,6%), neral

m-phenylphenol [52].
Ở Việt Nam từ loài Gừng (Z. officinale) có các công trình điển hình như: Nguyễn
Xuân Dũng và cộng sự, 2005 công bố với các thành phần chính là camphene (11,7%), βphelandrene (11,4%) và geranyl acetate (23,4%) [23]. Đỗ Đình Rãng và cộng sự đã công
bố loài này ở Hưng Yên, từ rễ là zingiberene (10,1%), camphene (9,3%), 1,8-cineol
(8,1%); trong khi đó từ lá chủ yếu là β-cariophyllene (28,7%), geraniol (14,4%) và
caryophyllene oxide (10,9%) [3].
Gần đây, khi nghiên cứu tách chiết và phân tích bằng thiết bị GC, GC/MS của 2
loài Z. rubens và Z. zerumbet ở Nghệ An và Hà Tĩnh, kết quả cho thấy, trong tinh dầu chủ
yếu là các hợp chất (Z)-citral (30,1%), camphene (9,7%), β-phellandrene (7,5%), 1,8cineole (7,0%) và zingiberene (5,3%).
Nghiên cứu về thành phần hóa học tinh dầu loài Gừng tía (Z. montanum) ở
Indonesia, Taroeno và cs (1991) đã công bố, mẫu 1 với các thành phần chủ yếu là
terpinene-4-ol (10,2%), sabinene (10,1%), trans-1-(3,4-dimethoxyphenyl) butadiene
(9,8%), trans-1-(3,4-dimethoxyphenyl) but-1-ene (7,4%); mẫu 2 là trans-1-(3,4dimethoxyphenyl) butadiene (8,7%), sabinene (8,1%), terpinene-4-ol (7,8%). Ở
Bangladesh, Mohammad N. I. B. và cs (2008), cho thấy thành phần chủ yếu từ lá là
sabinene (15,0%), β-pinene (14,3%), caryophyllene oxide (13,9%) và caryophyllene
(9,5%). Từ rễ là 1,4-bis (methoxy) (26,5%), (Z)-ocimene (22,0%) và terpinene-4-ol
(18,5%) [106]. Ở Thái Lan với các thành phần chính là sabinene, terpinene-4-ol và (E)-1(3,
4-dimethylphenyl) butadiene, khi thử hoạt tính sinh học cho thấy, trong đó tinh dầu có khả
năng kháng khuẩn mạnh [130]. Khi nghiên cứu in vitro gây độc tế bào sử dụng dòng tế bào
HeLa, Archana Das và cộng sự (2013) cho thấy, các hợp chất camphene, citral và linalool
có khả năng gây độc tế bào [58]. Trong tinh dầu rễ của loài Z. zerumbet ở Ấn Độ với các
hợp chất chính được xác định là zerumbone (69,9%) α-humulene (12,9%), humulene
epoxide II (2,5%), caryophyllene oxide (1,1%) và camphene (1,9%) [124].
1.2.1.2. Công dụng của tinh dầu
Tinh dầu của Zingiber được sử dụng để bảo quản các thực phẩm khác nhau chống
lại oxy hóa tự nhiên và sự hư hỏng của vi khuẩn vì tính chất chống oxy hóa và chống vi
khuẩn [47], [64], [136]. Nhiều nghiên cứu invitro cho thấy khả năng kháng khuẩn của dịch
chiết từ loài Zingiber đối với cả vi khuẩn Gram dương (Bacillus cereus, Staphylococcus
aureus) và vi khuẩn Gram âm (Escherichia coli, Salmonella typhi, Pseudomonas
aeruginosa, Klebsiella pneumonia) [88]. Các kết quả này cho thấy tinh dầu của loài

trong nhựa dầu gừng [39], [54], [68], [126].
Các hợp chất dễ bay hơi:
Nhiều tài liệu đã xác nhận các hợp chất dễ bay hơi chính có trong các sản phẩm
nhựa dầu gừng ở các vùng khác nhau trên thế giới, tựu chung lại là các thành phần sau:
zingiberene, zingiberol, d-β-phellandrene, n-decylaldehyde, n-nonyl-aldehyde, dcamphene, d-borneol, ar-curcumene, v.v...[81], [116].

Zingiberene

Zingiberol

d-β-Phelandrene


11

1-(4’-hydroxy-3’-methoxyphenyl)-5-hydroxyalkan-3-on

Zingerone

1-(4’-hydroxy-3’-methoxyphenyl)-5-alk-4-en-3-on

Hình 1.1. Các hợp chất có trong thành phần hóa học của gừng
Shogaol cũng có thể tổng hợp được từ zingerone và hexaldehyde [101]. Các hợp
chất trên có mối liên quan đến nhau được thể hiện trong sơ đồ:

Hình 1.2. Cấu trúc và mối liên quan giữa các cấu tử chính trong gừng
Cùng với shogaol, người ta còn tìm thấy dấu vết của paradol có công thức phân tử
là C17H24O3 và một dẫn xuất của nó. Ngoài ra trong nhựa dầu gừng còn một số chất khác
chưa xác định [94].
Tùy theo giống gừng mà thành phần hóa học của nhựa dầu gừng là khác nhau. John