1. Đặc điểm nguyên liệu

Gừng, Khương - Zingiber officinale (Willd.) Roscoe, thuộc họ Gừng - Zingiberaceae. Gừng, gồm có rễ tươi hoặc rễ khô của Zingiber officinale. Nhà thực vật học người Anh William Roscoe (1753-1831) cho loại cây trồng tên Zingiber officinale trong một báo cáo năm 1807. Họ gừng là một nhóm cây nhiệt đới đặc biệt phong phú ở Indo-Malaysia (Ấn Độ-Malaixia), gồm có trên 1200 loài thực vật trong 53 giống. Giống Zingibergồm có ước chừng 85loài thảo mộc thơm từ Đông Á và Úc châu nhiệt đới. Tên của giống, Zingiber, phát sinh từ từ tiếng Phạn có nghĩa là "horn-shaped," (hình thức sừng) tham khảo về sự nhô ra của thân rễ.

Cây Gừng gió còn có tên gọi là riềng, ngãi xanh, ngãi mặt trời, riềng dại, khuhet, phtu, prateal, vong atit (Campuchia) gingembre fou (Pháp), phong khương, khinh kèng (Tày) gừng dại, gừng rừng.Tên khoa học Zingber zerumbert sm.

Cây thân thảo cao tới 1m. Thân rễ nạc và phân nhánh xoè ra như hình bàn tay gần như trên cùng một mặt phẳng, màu vàng, có mùi thơm. Lá mọc so le, không cuống hình mác, có gân giữa hơi trắng nhạt khi vò có mùi thơm. Cán hoa dài cỡ 20cm, mang cụm hoa hình bông, gồm nhiều hoa mọc sít nhau. Hoa có tràng hoa màu vàng xanh, có thuỳ gần bằng nhau nhọn. Cánh môi ngắn hơn các thuỳ của tràng, màu tía với những chấm vàng. Nhị hoa màu tím. Quả mọng.

Cây gừng thích hợp ở các vùng khí hậu có một mùa khô ngắn, có nhiệt độ không khí tương đối cao,trong thời kỳ củ gừng thành thục. Cây gừng sinh trưởng bình thường dưới tán che của các vườn cây ăn quả và một số loại rừng trồng. Tuy nhiên, dưới độ tán che 0,7 – 0,8 của rừng gỗ tự nhiên, năng suất củ chỉ bằng 1/2 năng suất trồng ở nơi ánh sáng hoàn toàn, trên cùng một loại đất.

Cây gừng cần đất trồng tương đối tốt, tầng đất dày, tơi xốp ít đá lẫn, khả năng giữ nước và thấm nước cao, đất đủ ẩm nhưng phải thoát nước tốt, không gây úng.

Trồng gừng tốt nhất là đất thịt, không ưa đất cát và đất sét. Đất có hàm lượng mùn cao, rất thích hợp với trồng gừng.

Đất trồng gừng có pH từ 4 – 7, nhưng thích hợp nhất là 5,5 – 7. Ở nước ta có 2 loại đất trồng gừng có năng suất cao và chất lượng tốt, đó là đất đỏ trên sản phẩm phong hóa từ đá vôi (nằm ở chân núi đá vôi) và đất nâu đỏ trên bazan và poocphia.

 Trong sản xuất hiện nay, gặp khá phổ biến trồng xen gừng dưới tán các vườn cây ăn quả thân gỗ, như: Mơ + gừng; mận tam hoa + gừng; đào, lê + gừng,v.v..

- Sau khi trồng 10 – 20 ngày, mắt mầm ở củ gừng bắt đầu nảy chồi non và lá non. Trong thời gian này, tiến hành chăm sóc, làm sạch cỏ xung quanh gốc gừng, xới nhẹ và vun đất vào các gốc cây gừng.

- Trong các tháng tiếp theo, khi thấy có nhiều cỏ dại và cây bụi lấn át cây gừng thì cần tiếp tục làm cỏ quanh gốc gừng, kết hợp xới nhẹ và vun đất vào gốc cây gừng.

- Không để củ gừng lộ ra khỏi mặt đất, để đảm bảo phẩm chất của gừng.

- Nếu lá gừng bị vàng trong thời kỳ sinh trưởng nên phun thêm phân đạm nồng độ 1‰ qua lá.

Sau khi trồng 9 tháng, tiến hành thu hoạch củ gừng. Trong giai đoạn này lá cây gừng đã bắt đầu chuyển sang màu vàng, cong lại, một số lá bắt đầu khô héo.

Dùng cuốc đào nhẹ, tránh gẫy củ, sau đó nhổ toàn bộ cây, rũ sạch đất. Nếu tiếp tục trồng gừng sau khi thu hoạch thì để lại gừng giống cho năm sau ngay trên rạch, không phải trồng lại và đỡ công vận chuyển giống.

Sau khi thu hoạch củ, để lại thân lá gừng trong rừng, phủ đều trên mặt đất.     

Loài  gừng của Á châu và Phi châu nhiệt đới, được trồng rộng rãi khắp nơi để lấy củ ăn làm gia vị và làm chất kích thích thơm. Gừng tái sinh dễ dàng bằng những đoạn thân rễ có nhú mầm; có thể trồng quanh năm nhưng tốt nhất là vào mùa xuân; vào cuối đông thì cây khô lá. Khi dùng làm thuốc, người ta đào thân rễ về, cắt bỏ thân lá và rễ tơ, rửa sạch đất, phơi hay sấy khô.

Thân rễ, thu hái vào màu đông, dùng tươi là sinh khương, phơi hoặc sấy khô là can khương. Còn dùng tiêu khương ( gừng khô thái lát dày, sao sém vàng, đang nóng, vẩy vào ít nước, đậy kín. Để nguội); bào khương (gừng khô đã bào chế); thán khương (gừng khô thái lát dày, sao cháy đen tồn tính).

Có thể cất tinh dầu từ gừng với hiệu suất 1 -2,7% hoặc điều chế nhựa dầu gừng từ bột gừng.

2.Thành phần hoá học:

Qua phân tích hiện đại có tới trên 400 hoạt chất trong gừng. Người ta chia làm 4 loại chính.

Chất nhựa: Chiếm 5-10% trong gừng tươi, gồm khoảng 30 hoạt chất trong đó có 2 chất chính là gingerols và shoagols có vị cay hơn. Gừng tươi nhiều gingerols nhưng khi phơi mất nước dần chuyển thành shoagols vì thế gừng khô cay hơn.

Tinh dầu: Chiếm 2-3% trong gừng khô, màu vàng sáng nhạt có mùi thơm đặc biệt gồm trên 200 chất mà thành phần chủ yếu là a- camphene, b-phelandren một carbur là zingiberen một alcol sesquiterpen, các phenol (cineol, citral, borneol, geraniol, linalol, zingiberol). Ngoài ra còn có 3,7% lipid, tinh bột và 5% nhựa dầu trong đó có các chất cay như zingeron, zingerol, và shogaol.

Chất khoáng: Vi lượng có kẽm (Zn), selen (Se), coban (Co). Đa lượng có canci (Ca), kali (K), magiê (Mg), sắt (Fe), phospho (P), mangan (Mn).

Vitamin: Có B1, B2, B6, C. Người ta vừa phát hiện có một chất men có trong gừng là Zingibain (có khoảng 2% trong gừng tươi) có tác dụng phân giải protein (proteolytic) tương tự như chất Papain (trong đu đủ) hoặc chất Bromelin (trong dứa), 1g chất Zingibain có khả năng làm mềm 10kg thịt bò.

Ngoài ra một số hoạt chất có nhiều ở nghệ như Curcumin, ớt như Capsaicin, chanh như Limonene, hạt cà phê như acid caffeic, hạt đậu như Lecithin đều có trong gừng.

Trong gừng gió có nhiều tinh dầu, dầu béo và nhựa. Tinh dầu có 13% các monoterpen và nhiều sesquiterpen, trong đó humulen chiếm 27%, monocylic sesquiterpen xeton, zerumbon 37,5%. Các monoterpen gồm pinen, camphen, limonen, cineol và campho. 

Bảng 2.1.Thành phần các hợp chất trong tinh dầu gừng gió ở tỉnh Lạng Sơn

2.1. Trong tinh dầu gừng, thành phần quan trọng có hàm lượng nhiều và có nhiều ứng dụng là α-Zingiberene(C₁₅ H₂₆)

Tên Iupac: (S-(R*,S*))-5-(1,5-Dimethylhexen-4-yl)-2-methyl-1,3-cyclohexa-1,3-diene

Khối lượng mol phân tử: 204,351 g/mol

Tỉ trọng: 0.8713 g/cm³ at 20 °C

Nhiệt độ nóng chảy: 40-41^OC

 Nhiệt độ sôi: 134-135 °C 

2.2. Ar-Curcumene (C₁₅H₂₂):

2.3. Chất có hàm lượng tương đối cao nhưng ít hơn Curcumene là 1,8-cineole (C₁₀H₁₈O)  [10]

   2.4. Ngoài ra, tinh dầu gừng  còn có Zingeronenhưng hàm lượng ít.

Tinh dầu gừng gió gồm khoảng 20 chất, trong đó Zerumbon có hàm lượng cao nhất.

Bảng 2.2.Thành phần của tinh dầu Gừng gió Tam Đảo-VN

2.5. Zerumbone (C₁₅H₂₂O) có tác dụng ức chế HIV và độc tế bào trên thực nghiệm.

Khối lượng mol: 218.340

Tên IUPAC: (E, E, E)-2,6,9,9-Tetramethyl-

2, 6,10-cycloundecatrien-1-one                           

3.6. α-Humulen (C₁₅H₂₄)
      

3. Các phương pháp chiết xuất tinh dầu.

   Phương pháp được sử dụng khá phổ biến để tinh chế tinh dầu là phương pháp chưng cất. Cũng có nhiều cách khác để tách dung dịch là đông tụ, sử dụng dung môi khó bay hơi, chưng cất theo kiểu lôi cuốn, tẩm trích, chưng cất khô. Mỗi phương pháp đều có những ưu nhược điểm riêng.

   Về nguyên tắc - yêu cầu khi trích xuất :

•  Hiệu suất phải cao hơn 95%.

•  Giữ được mùi hương đặc trưng của nguyên liệu khi còn tươi.

•  Đảm bào độ tinh khiết của tinh dầu thành phẩm.

•  Yếu tố kĩ thuật và công nghệ là then chốt.

3.1. Phương pháp chưng cất:

Để thực hiện việc này, người ta phải trải qua nhiều công đoạn phức tạp; bởi vì bản chất của chưng cất là một phương pháp dùng nhiệt để tách hỗn hợp đồng thể (dung dịch) của các chất lỏng khác nhau. Sản phẩm mong muốn chính là hơi bốc lên. Tính đặc biệt của phương pháp chưng cất là dùng năng lượng như làm một phương tiện trợ giúp để tách. So với các phương pháp hấp thụ hay là dung môi, năng lượng có một ưu thế lớn đó là có thể dễ dàng đưa vào và lấy ra khỏi hệ thống.

   Chưng cất dựa trên nhiệt độ sôi khác nhau của các chất lỏng tham gia. Các chất lỏng có áp suất hơi khác nhau, chất có áp suất hơi cao hơn (nhiệt độ sôi thấp hơn), bốc hơi nhiều hơn so với các chất khác. Cho nên, nồng độ của chất có nhiệt độ sôi thấp hơn trong phần cất cao hơn là ở trong hỗn hợp ban đầu. Tuy nhiên, nồng độ của chất cần phải tách có thể nâng cao lên bằng phương pháp chưng cất phân đoạn, khi đó tinh dầu có độ tinh khiết rất cao. Nếu nhiệt độ sôi giữa tinh dầu và nước cách biệt nhau càng lớn thì càng ít lần chưng cất.

   Chưng cách thủy :

- Chuẩn bị: khi nguyên liệu mới hái còn tươi (riêng đối với nguyên liệu là cánh hoa thì phải hoàn tất việc thu hoạch vào sang sớm vì hương thơm tập trung nhất về đêm khi hoa nở rộ) rải ra phơi nắng ngay, cứ 2h trở một lần, sau 7-8h thì khô. Bó lại từng bó nhỏ, phơi thêm vài ngày nữa cho khô kiệt. Khi phơi nắng chú ý không làm nguyên liệu vỡ vụn.

- Dụng cụ: nồi cất, thùng ngưng (làm lạnh), bình hứng.

- Cất tinh dầu: Áp dụng phương pháp cất kéo bằng hơi nước để lấy tinh dầu.

- Quy trình: Nâng dần nhiệt độ đến khi nước sôi, hơi dầu từ nồi cất qua ống dẫn vào thùng làm lạnh. Tinh dầu ngưng tụ lại và chảy xuống bình hứng. Phần ngưng tụ có lẫn một ít nước. Tinh dầu nhẹ hơn nước (tỉ trọng 0,9) nên nổi lên trên, ta dễ dàng tách được tinh dầu ra khỏi nước.

Chú ý :trong nồi cất, không để nguyên liệu tiếp xúc trực tiếp với nước.

Chưng cất lôi cuốn:Phương pháp lôi cuốn bằng hơi nước sử dụng hơi nước bốc lên từ lò nấu cho đi qua khay đựng hoa nhằm lôi cuốn hương quyện theo hơi nước, sau đó tách hương hoa (tinh dầu) ra khỏi hơi nước bằng phương pháp chưng cất.

Nhược điểm :hàm lượng tinh dầu thu được không cao, tinh dầu không có mùi đặc trưng của hoa tự nhiên do nhiệt độ sôi của nước cao hơn nhiều so với phân đoạn nhiệt cấu tử của hoa.

   Chưng cất khô:lắp nồi như kiểu nấu rượu, rải một lớp cát sạch vào đáy nồi rồi rải nguyên liệu lên cát (hay sỏi), vảy nước cho ướt rồi tiến hành đun.

Nhược điểm:chưng cất khô thu được ít nhưng dung dịch đậm đặc.

3.2. Sử dụng dung môi khó bay hơi:(như mỡ bò đã xử lý tạp chất) để hấp thu hương hoa.

   Nhược điểm :tách hương ra khỏi dung môi phải ở nhiệt độ cao, điều này sẽ khiến cho các cấu tử hương dễ bị phá vỡ, khả năng tách không hoàn toàn và tốn nhiều diện tích để lắp đặt thiết bị.

3.3. Tẩm trích với dung môi dầu hỏa:

   Nhược điểm :hương lôi cuốn không hoàn toàn, do dải nhiệt độ sôi của ete quá rộng, dao động từ 30^oC đến 90^oC nên việc tách dung môi ra khỏi tinh dầu sẽ gặp khó khăn, khiến cho các thiết bị điều khiển nhiệt trong hệ thống khó lập trình.

3.4. Phương pháp đông tụ - kết tinh :

   Dùng để tách hỗn hợp chất có trong tinh dầu. Ví dụ: tinh dầu Bạc Hà (mentha arvensis) chứa trong lá là chủ yếu, tinh dầu được tích tụ trong vách mỏng ở phía trên, do đó dễ vỡ ra và cho hương. Tinh dầu này chứa 50-60% menthol; menthol có giá trị cao hơn tinh dầu Bạc Hà thô rất nhiều. Tách menthol bằng cách hạ thấp nhiệt độ hỗn hợp xuống 10-1⁰C, ở khoảng nhiệt độ này menthol trong tinh dầu kết tinh lại và được rút ra ngoài.

4. Ứng dụng:

Ức chế các vi khuẩn Gram dương và âm như E-coli, Salmonella, Streptococcus viridans, Staphylococcus aureus... kể cả Helico-bacter pylori gây viêm loét dạ dày, tá tràng. Trái lại, gừng kích thích sinh trưởng các Lactobacillus một loại vi khuẩn lành tính rất tốt cho đường tiêu hóa.

Trong một số trường hợp có tác dụng tương đương Aspirin với hoạt tính chống viêm, giảm đau, hạ sốt do ngăn cản sự phóng thích 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.

Hoạt tính của gừng là chống sinh huyết khối ngăn ngừa nhồi máu cơ tim. Chống nôn nhất là cho phụ nữ có thai mà không độc, chống say tàu xe. Ngoài ra, gừng còn có tác dụng bồi bổ cơ thể, tăng tính năng động của tinh trùng.                                                                     Gừng vốn là một thứ gia vị và cũng là một vị thuốc được sử dụng từ lâu trong dân gian. Trong Ðông y, gừng thường được dùng làm thuốc giải cảm, làm ấm tỳ vị và để chống nôn...

Thứ nhất là tác dụng chống lão suy. Kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học Nhật Bản cho thấy: những thành phần tạo ra cảm giác cay trong của gừng có tác dụng chống ôxy hóa rất mạnh đối với các chất mỡ có trong cá và thịt. Tác dụng đó còn mạnh hơn là tác dụng của các thứ thuốc chống ôxy hóa nổi tiếng như BHA, BHT và vitamin E. Gừng không những có thể chống lại sự hủy hoại các chất mỡ trong thức ăn do ôxy hóa, mà khi được hấp thu vào cơ thể, các thành phần cay đó còn có tác dụng chống lại sự ôxy hóa các chất mỡ bên trong cơ thể.

Thứ hai là tác dụng phòng sỏi mật. Các nghiên cứu mới đây, cũng của các nhà khoa học Nhật, cho biết: khi lượng prostaglandin (PG) trong cơ thể phân tiết quá nhiều, hàm lượng chất muxin (một loại protein) trong dịch mật có thể sẽ tăng lên. Chất muxin có thể kết hợp với các ion canxi và bilirubin trong dịch mật và tạo thành các hạt sỏi trong mật. Trong gừng, các loại tinh dầu thơm có tác dụng ức chế sự hợp thành prostaglandin, do đó làm giảm bớt hàm lượng muxin trong dịch mật và có thể làm phòng ngừa bệnh sỏi mật.

Thứ ba là tác dụng cải thiện thành phần máu. Các nghiên cứu trong những năm gần đây ở nhiều nước cho biết, trong gừng có một chất đặc biệt, có cấu tạo hóa học gần giống với chất acid salicylic trong thuốc aspirin. Các nhà bào chế đã sử dụng chất đó, chế thành một loại thuốc hòa loãng máu để chống sự đông máu; thuốc này còn có tác dụng làm giảm mỡ trong máu, hạ thấp huyết áp, đặc biệt là nó có thể phòng ngừa chứng huyết khối và chữa trị bệnh nghẽn tắc cơ tim. Hơn nữa thứ thuốc này lại không hề gây nên tác dụng phụ.                                                                  

Nước gừng có khả năng ức chế sự sinh sản của tế bào ung thư và làm giảm bớt các tác dụng phụ của các thứ thuốc chống ung thư.

Giã gừng tươi vắt lấy nước cốt, bôi ở ngoài da có tác dụng tiêu thũng, giảm phù nề. Giã gừng với vài hạt muối, bó vào chỗ đau có thể chữa bong gân. Giã gừng với củ cải, vắt lấy nước uống có thể tiêu trừ chứng trướng bụng, lại có thể chống mệt mỏi và làm cho tinh thần thêm phần sảng khoái. Trước khi cần đi xa, có thể ăn mấy miếng mứt gừng, vài lát gừng sống, hoặc hãm gừng với nước sôi uống, có thể chống say xe trên đường.

Zerumbon, thành phần chính của tinh dầu gừng gió, ức chế sự phát triển của Micrococcus Pyorgenes var, auereus và Mycobacterium tuberculosis.

» Tin mới nhất:

• CÁC NGUYÊN TẮC SƯ PHẠM VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC CHỦ YẾU ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG GIẢNG DẠY CHẤT HỮU CƠ - PHẦN: HYDROCACBON NO (tiếp theo) (18/07/2022)
• Tính các giá trị thống kê thực nghiệm bằng phần mềm Excel (11/07/2022)
• Ước lượng cho phương sai của tổng thể bằng Minitab (19/06/2022)
• CÁC HIỆN TƯỢNG ĐẶC BIỆT CỦA ĐIỆN TỬ TRONG BÁN DẪN III-V (19/06/2022)
• CÁC NGUYÊN TẮC SƯ PHẠM VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC CHỦ YẾU ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG GIẢNG DẠY CHẤT HỮU CƠ - PHẦN: HYDROCACBON NO (tiếp theo) (18/06/2022)

» Các tin khác:

• Thí nghiệm về phản ứng oxi hóa khử (18/10/2019)
• CÁC NGUYÊN TẮC SƯ PHẠM VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC CHỦ YẾU ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG GIẢNG DẠY CHẤT HỮU CƠ – Phần Danh pháp hợp chất hữu cơ (18/10/2019)
• CÁC NGUYÊN TẮC SƯ PHẠM VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC CHỦ YẾU ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG GIẢNG DẠY PHẦN THỰC HÀNH HÓA HỮU CƠ - Phần 2: Nội dung GV cần chuẩn bị (18/09/2019)
• TÍNH CHẤT BẤT THƯỜNG CỦA CÁC DUNG DỊCH AXIT, BAZƠ VÀ MUỐI (18/09/2019)
• NGHIÊN CỨU SỰ BIẾN ĐỔI HÀM LƯỢNG PROTEIN DÒNG CALLUS MÍA (SACCHARUM OFFICINARUM L.) CHỊU HẠN (16/09/2019)
• Màu carot (11/09/2019)
• Các yếu tố ảnh hưởng đến độ hòa tan (18/08/2019)
• Thí nghiệm về xác định hiệu ứng nhiệt của quá trình hóa học (18/08/2019)
• Một số giảng viên khoa KHTN có kết quả nghiên cứu khoa học tiêu biểu năm học 2018-2019 (02/08/2019)
• Một số công bố khoa học trên tạp chí quốc tế khoa KHTN năm học 2018-2019 (02/08/2019)