Phân đoạn tinh dầu sả Java (Cymbopogon winterianus) bằng phương pháp chưng cất chân không và đánh giá hoạt tính sinh học các phân đoạn thu được

Abstract

Java citronella essential oil (Cymbopogon winterianus) is a natural product with many biological activities and is commonly used in the food and cosmetics industries. This work aims to evaluate the use of vacuum fractional distillation to separate Java essential oil compounds, producing essential oil fractions containing high citronellal and rhodinol (mixture of citronellol and genariol) content. The effect of process parameters, namely vacuum pressure and type column on the fractionation time, content, and recovery of citronellal and rhodinol in the fractions, was investigated. The fractions were then evaluated for their antioxidant and antibacterial properties. The fractionation of Java oils successfully provided four fractions, i.e., fraction 1 (F1), fraction 2 (F2), fraction 3 (F3) and fraction 4 (F4). GC-MS (Gas Chromatography-Mass Spectrometry) spectra showed that the main compound contained in F2 fractions was citronella. Meanwhile, F4 was the main fraction for rhodinol recovery. The optimal conditions of the fractional distillation system included a column height of 400 mm, and pressure of 40 mbar. These conditions correspond to the highest total citronella content of 80.2%, with a recovery of 92.8% at the F2 fraction and the highest total rhodinol content of 71.2%, with a recovery of 81.3% at the F4 fraction. Different Java essential oil fractions show different anti-oxidant and anti-bacterial properties. Fraction 4 with main components including citronellol and genariol showed the highest antioxidant capacity (7.0186 ± 0.0254 mg AAE/mL EO). Meanwhile, the F2 fraction with the main ingredient citronella showed the best antibacterial ability among the fractions and the original essential oil.

Tóm tắt

Tinh dầu sả Java (Cymbopogon winterianus) là một sản phẩm tự nhiên với nhiều hoạt tính sinh học và được sử dụng phổ biến trong công nghiệp thực phẩm và mỹ phẩm. Trong nghiên cứu này, các phân đoạn khác nhau của tinh dầu sả Java được phân tách khỏi tinh dầu thô bằng phương pháp chưng cất phân đoạn chân không. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chưng cất phân đoạn gồm áp suất chân không và cột chưng cất được khảo sát. Các phân đoạn tinh dầu được xác định thành phần hóa học, khả năng kháng oxy hóa và khả năng kháng khuẩn. Kết quả cho thấy, hệ chưng cất được vận hành ở áp suất chân không 40 mbar sử dụng cột đĩa 400 mm cho độ thu hồi citronella ở phân đoạn F2 đạt giá trị cao nhất là 92,8%, với hàm lượng citronella đạt 80,2% và độ thu hồi rhodinol (hỗn hợp citronellol và geraniol) ở phân đoạn F4 đạt giá trị cao nhất là 81,3% với hàm lượng 71,2%. Có sự khác biệt về thành phần và hàm lượng các hợp chất có trong từng phân đoạn so với tinh dầu thô. Hàm lượng citronellal tăng từ 32,76% từ tinh dầu thô đến 80,2% ở phân đoạn F2. Hàm lượng rhodinol từ 29,12% từ tinh dầu thô đến 71,2% ở phân đoạn F4. Các phân đoạn tinh dầu sả Java khác nhau cho thấy, khả năng kháng oxy hóa và ức chế vi khuẩn khác nhau. Phân đoạn F4 với thành phần chính gồm citronellol và genariol cho thấy khả năng kháng oxi hóa cao nhất (7,0186 ± 0,0254 mg AAE/mL EO). Trong khi đó phân đoạn F2 với thành phần chính citronella cho thấy khả năng kháng khuẩn tốt nhất trong các phân đoạn và cả tinh dầu gốc ban đầu.