Nguyễn Văn Khanh, Đỗ Thị Nhài, Bùi Thanh Tùng, Nguyễn Thanh Hải
VNU Journal of Science: Medical and Pharmaceutical Sciences, Vol. 36, No. 3 (2020) 49-56.
Tóm tắt
Tỏi (Allium sativum L.) là một loài có vai trò rất quan trọng trong chi hành (Allium) được tiêu thụ trên toàn thế giới. Các allicin (diallyl disulfid, diallyl trisulfid) có trong tinh dầu tỏi thể hiện tác dụng kháng khuẩn và chống oxy hóa tốt. Mục đích của nghiên cứu này là nghiên cứu sự ảnh hưởng của các phương pháp chiết xuất khác nhau như chiết soxhlet với n-hexan, cất kéo hơi nước, chiết xuất bằng dung môi CO2 siêu tới hạn tới tính chất lý hóa của tinh dầu tỏi. Kết quả phân tích bằng sắc ký khí ghép nối khối phổ cho thấy tinh dầu tỏi gồm 5 chất chính là diallyl sulfid, diallyl disulfid, 3-vinyl-1,2-dithiacyclohex-4-en, 3-vinyl-1,2-dithiacyclohex-5-en, diallyl trisulfid. Tinh dầu được chiết xuất bằng sử dụng dung môi siêu tới hạn cho thấy tác dụng chống oxy hóa cao hơn rất nhiều so với phương pháp cất kéo hơi nước, nhưng thấp hơn acid ascorbic.
Mở đầu
Từ lâu, tỏi (Allium sativum L.) đã được sử dụng nhiều trong cuộc sống để điều trị một số bệnh như cảm lạnh, ho và hen suyễn [1]. Ngày nay, nền y học hiện đại đã chứng minh tỏi có rất nhiều tác dụng sinh học tốt như kháng khuẩn, kháng nấm, kháng vi rút, chống ung thư, chống oxy hoá, hạ cholesterol trong máu, chống sự kết tập tiểu cầu, hoạt động chống viêm và ức chế tổng hợp cholesterol [2].
Tỏi có tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm, kháng vi rút, chống ung thư, chống oxy hoá, hạ cholesterol trong máu
Tinh dầu tỏi chứa diallyl trisulfid, diallyl disulfid, propyl disulfid và nhiều hợp chất khác có tác dụng kháng khuẩn và chống oxy hóa mạnh [3] và được chiết xuất từ củ tỏi bằng nhiều phương pháp chiết xuất khác nhau như cất kéo hơi nước, chiết với dung môi hữu cơ, chiết bằng dung môi siêu tới hạn [4].
Trong nghiên cứu này, chúng tôi tiến hành chiết xuất tinh dầu tỏi bằng các phương pháp chiết xuất khác nhau và đánh giá một số đặc tính của tinh dầu tỏi như hình thức, thành phần hóa học và tác dụng chống oxy hóa của tinh dầu chiết xuất được.
Xem thêm: Dầu tỏi tía việt nam- quà tặng quý giá từ thiên nhiên
Nguyên liệu và phương pháp
2.1. Nguyên liệu
- Tỏi Kinh Môn (Hải Dương) được thu hoạch vào tháng 1/2018; 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl; natri sulfat, methanol (Trung Quốc), n-hexan, acid ascorbic (Đức), nước tinh khiết, khí CO2 sạch (Việt Nam).
2.2. Phương pháp nghiên cứu
2.2.1. Xử lý nguyên liệu
Mẫu tỏi tươi Kinh Môn được bóc vỏ, xay nhỏ bằng máy xay sinh tố để chuẩn bị cho quá trình chiết xuất.
2.2.2. Các phương pháp chiết xuất tinh dầu tỏi
Chiết xuất tinh dầu tỏi bằng dung môi CO2 siêu tới hạn (SCO2):
Tham khảo một số các nghiên cứu trước [6,7], tiến hành khảo sát chiết 200g tỏi bằng dung môi CO2 siêu tới hạn ở các điều kiện như sau:
- Áp suất: 100 – 300 bar.
- Nhiệt độ: 35 – 50 oC.
- Tốc độ dòng CO2: 10 g/phút.
- Thời gian chiết xuất: 0 – 150 phút.
- Tinh dầu chiết xuất được bảo quản trong tủ lạnh ở 4oC.
Chiết xuất tinh dầu bằng phương pháp cất kéo hơi nước:
200 g tỏi được cho vào nồi thêm 1000 mL nước sau đó lắp vào hệ thống chưng cất lôi cuốn hơi nước. Sau một khoảng thời gian 3 giờ, tắt bếp để nguội, do tinh dầu nhẹ hơn nước nằm ở phía trên nên xả van để nước chảy ra trước sau đó sẽ thu được tinh dầu. Dùng muối Na2SO4 để làm khan phần nước còn lẫn trong tinh dầu để thu được tinh dầu nguyên chất. Tinh dầu được bảo
quản trong tủ lạnh ở 4oC.
Chiết xuất tinh dầu bằng phương pháp chiết Soxhlet với dung môi n-hexan:
200 g tỏi cho vào giấy lọc gói lại rồi cho vào bình chiết, thêm vào bình cầu 200 mL n-hexan sau đó lắp vào hệ thống chiết Soxhlet. Sau 6 giờ, tắt bếp để nguội, thu toàn bộ dịch chiết đem cô quay dưới áp suất giảm để loại bỏ n-hexan ở nhiệt độ 40oC. Đem cân và tính hàm lượng tinh dầu thu được. Tinh dầu được bảo quản trong tủ
lạnh ở 4oC.
2.2.3. Phương pháp xác định hiệu suất chiết tinh dầu tỏi
Hiệu suất chiết tinh dầu tỏi được tính theo công thức sau [5,6]:
Hiệu suất chiết (%)= (Khối lượng tinh dầu/Khối lượng mẫu) x 100
Trong đó:
- Khối lượng tinh dầu là khối lượng chất chiết xuất được (g).
- Khối lượng mẫu là khối lượng tỏi đem chiết (g).
Các phương pháp đánh giá tinh dầu:
- Phương pháp xác định các thành phần hóa học chính của tinh dầu bằng phương pháp sắc ký khí ghép nối đầu dò khối khổ (GC-MS)
- Tác dụng chống oxy hóa DPPH
Kết quả nghiên cứu
3.1. Khảo sát các phương pháp chiết xuất tinh dầu tỏi
Tiến hành chiết xuất tinh dầu tỏi (TDT) bằng phương pháp cất kéo hơi nước, chiết soxhlet với n-hexan và chiết bằng dung môi CO2 siêu tới hạn.
Kết quả cho thấy:
- Khi chiết bằng các phương pháp khác nhau thì hiệu suất tinh dầu thu được thay đổi đáng kể, hiệu suất tinh dầu tỏi thu được của SCO2 là cao nhất (0,465%), thấp nhất ở cất kéo hơi nước (0,113%).
- Màu sắc và mùi vị của tinh dầu tỏi ở các phương pháp cũng khác nhau, chiết bằng SCO2 tinh dầu có màu vàng nhạt, mùi tỏi tươi tự nhiên; hai phương pháp còn lại tinh dầu có màu vàng đậm, mùi giống tỏi đã được nấu chín.
Nguyên nhân có thể là do khi chiết xuất bằng cất kéo hoặc chiết soxhlet thì một số thành phần trong tinh dầu không bền với nhiệt nên tinh dầu thu được không còn giữ được mùi tươi tự nhiên. Kết quả này cũng tương tự như trong nghiên cứu của Bottini và cộng sự [8].
Do vậy phương pháp chiết xuất dùng dung môi CO2 siêu tới hạn được sử dụng trong các nghiên cứu tiếp theo.
3.2. Khảo sát các điều kiện chiết xuất bằng phương pháp sử dụng dung môi CO2 siêu tới hạn
3.2.1. Khảo sát khoảng thời gian chiết xuất
Tiến hành chiết TDT với các thông số quy trình như sau khối lượng tỏi là 200 g; nhiệt độ 40ºC; áp suất: 200 bar; tốc độ dòng CO2: 10g/phút; thời gian chiết: 30, 60, 90, 120, 150 phút. Kết quả như trong Hình 1.
Khi tăng thời gian chiết thì hiệu suất TDT
tăng lên.
- Tốc độ chiết tinh dầu tỏi giảm dần theo thời gian, lượng dầu chiết được ở thời điểm 120 phút và 150 phút tương đương nhau lần lượt là 0,465 % và 0,485 %.
- Kết quả này cho thấy sau 120 phút chiết xuất thì lượng tinh dầu trong tỏi gần như đã được chiết kiệt.
Nguyên nhân là do càng về sau thì lượng tinh dầu trong tỏi càng ít đi, do vậy làm giảm tốc độ chiết TDT.
==> Do vậy thời gian chiết xuất là 120 phút được lựa chọn.
3.2.2. Khảo sát sự ảnh hưởng của áp suất chiết
Tiến hành chiết TDT với các thông số quy trình như sau khối lượng tỏi 200 g, nhiệt độ 40ºC, áp suất: 100, 150, 200, 250, 300 bar; tốc độ dòng CO2 10g/phút, thời gian chiết 120 phút. Kết quả được trình bày trong Hình 2.
Kết quả cho thấy :
Khi thay đổi áp suất chiết, hiệu suất tinh dầu tỏi thu được thay đổi đáng kể (hiệu suất TDT ở 100, 150, 200, 250, 300 bar lần lượt là 0,255 %; 0,312 %; 0,465 %; 0,285 %; 0,188 %) cao nhất là ở 200 bar. Khi giữ nhiệt độ ở 40oC, tăng dần áp suất chiết thì tỷ trọng của CO2 tăng, tăng độ hòa tan tinh dầu trong dung môi [7].
Tuy nhiên khi chiết ở áp suất lớn hơn 200 bar thì sự ảnh hưởng của áp suất chiết tới hiệu suất của tinh dầu trong dung môi CO2 là giảm.
==> Do vậy áp suất chiết xuất là 200 bar được lựa chọn.
3.2.3. Khảo sát sự ảnh hưởng của nhiệt độ chiết
Tiến hành chiết TDT với các thông số quy trình như sau khối lượng tỏi 200g; nhiệt độ 35oC, 40ºC, 50ºC; áp suất 200 bar; tốc độ dòng CO2 10g/phút; thời gian chiết 120 phút. Kết quả như trong Hình 3.
Kết quả cho thấy:
Hiệu suất chiết tinh dầu tỏi thu được tăng khi tăng từ nhiệt độ 35oC (0,392%) lên 40ºC (0,465 %), và sau đó giảm ở nhiệt độ 50ºC (0,251 %). Khi giữ áp suất chiết cao ở 200 bar, tăng nhiệt độ từ 40ºC lên 50ºC thì tỷ trọng CO2 giảm, do đó độ tan của tinh dầu trong dung môi và tốc độ khếch tán của CO2 vào tinh dầu giảm dẫn tới giảm hiệu suất chiết [9].
Hơn nữa, khi tăng nhiệt độ từ 40ºC lên 50ºC thì có thể ảnh hưởng tới các thành phần trong tinh dầu mà kém
bền với nhiệt. Do đó nhiệt độ 40ºC được lựa chọn.
==> Như vậy, điều kiện phương pháp chiết bằng dung môi CO2 siêu tới hạn được lựa chọn như sau: áp suất: 200 bar, nhiệt độ: 40oC, tốc độ dòng CO2: 10 g/phút, thời gian chiết xuất: 120 phút.
3.3. Xác định tỷ lệ các thành phần chính trong tinh dầu tỏi
Phân tích các mẫu tinh dầu tỏi bằng phương pháp sắc ký khí ghép nối khối phổ (GC-MS). Kết quả cho thấy các phương pháp chiết khác nhau thì tỷ lệ thành phần trong tinh dầu cũng khác nhau.
5 thành phần chính trong các mẫu TDT là diallyl sulfid, diallyl disulfid, 3-vinyl- 1,2-dithiacyclohex-4-en, 3-vinyl-1,2- dithiacyclohex-5-en và diallyl trisulfid.
Phương pháp cất kéo hơi nước và chiết soxhlet thì chất chính trong tinh dầu lần lượt là diallyl disulfid và diallyl trisulfid còn chiết xuất bằng dung môi CO2 siêu tới hạn thì 3-vinyl-1,2-dithiacyclohex- 5-en chiếm tỷ lệ nhiều nhất trong TDT.
- Nguyên nhân là do trong quá trình chiết xuất ở nhiệt độ cao thì allicin trong tỏi bị nhiệt phân hủy mạnh thành các hợp chất diallyl sulfid, trong khi đó phương pháp SCO2 chiết xuất ở nhiệt độ 40oC nên tỷ lệ các hợp chất diallyl sulfid chiếm ít hơn khá nhiều [10,11].
- Ngoài ra chiết xuất SCO2 thì allicin bị chuyển hóa chủ yếu là các hợp chất 3-vinyl-1,2-dithiacyclohex-5-en và 3-vinyl-1,2- dithiacyclohex-4-en, đây là các hợp chất tạo nên mùi thơm đặc trưng cho tinh dầu tỏi khi so sánh
với 2 phương pháp chiết xuất còn lại [12].
3.4. Đánh giá tác dụng chống oxy hóa của tinh dầu tỏi
Tiến hành đánh giá tác dụng chống oxy hóa của TDT chiết xuất từ cất kéo hơi nước và SCO2 với mẫu chứng dương là acid ascorbic.
Kết quả cho thấy:
Giá trị IC50 của TDT chiết bằng SCO2 (37,68 µg/ml) thấp hơn chiết bằng cất kéo hơi nước 11,64 lần (438,77 µg/ml) và cao hơn acid ascorbic (0,22 µg/ml) khoảng 171 lần.
Hoạt tính chống oxy hóa của tinh dầu tỏi chiết xuất được là do trong tinh dầu tỏi có chứa các hợp chất chứa lưu huỳnh như diallyl sulfid, diallyl disulfid, 3-vinyl-1,2-dithiacyclohex-4-en, 3-vinyl-1,2-dithiacyclohex-5-en và diallyl trisulfide [13,14].
Ngoài ra, mẫu TDT chiết xuất bằng phương pháp SCO2 có khả năng chống oxy hóa tốt hơn phương pháp cất kéo hơi nước.
Nguyên nhân có thể do một số thành phần có hoạt tính chống oxy hóa trong tinh dầu tỏi bị tác động, không bền với nhiệt nên tác dụng chống oxy hóa bị giảm. Như vậy tinh dầu tỏi chiết xuất bằng dung môi CO2
siêu tới hạn có hoạt tính chống oxy hóa tốt hơn phương pháp cất kéo hơi nước.
Tuy nhiên hoạt tính chống oxy hóa vẫn yếu khi so sánh với acid ascorbic, điều này phù hợp với nghiên cứu của Mohsen Barzegar và cộng sự [15].
Kết luận
- Khảo sát các điều kiện tách chiết SCO2 đã xác định được điều kiện chiết xuất hiệu quả: áp suất 200 bar, nhiệt độ 400C, tốc độ dòng 10g/phút, thời gian chiết 2 giờ, hiệu suất chiết tinh dầu khoảng 0,465%.
- Các thành phần chính trong các mẫu tinh dầu tỏi là diallyl sulfid, diallyl disulfid, 3-vinyl-1,2-dithiacyclohex-4-en, 3-vinyl-1,2- dithiacyclohex-5-en và diallyl trisulfid.
- Khả năng chống oxy hóa của tinh dầu tỏi chiết SCO2 cao gấp 11,64 lần so với phương pháp cất kéo hơi nước, tuy nhiên vẫn còn thấp khi so sánh với acid ascorbic.
Xem thêm:Ý kiến chuyên gia về tác dụng giảm mỡ gan nhờ tỏi tía
