Nghiên cứu đặc điểm sinh trưởng cây hồi (illicium verum hook f ), tách chiết tinh dầu và hoạt tính sinh học từ lá, quả hồi tại huyện văn lãng lạng sơn

Trang 1 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM LƯƠNG THANH TÙNG NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM SINH TRƯỞNG CÂY HỒI ILLICIUM VERUM HOOK.F., TÁCH CHIẾT TINH DẦU VÀ HOẠT TÍNH SINH HỌC TỪ LÁ, QUẢ

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

LƯƠNG THANH TÙNG

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM SINH TRƯỞNG CÂY HỒI

(ILLICIUM VERUM HOOK.F.), TÁCH CHIẾT TINH DẦU

VÀ HOẠT TÍNH SINH HỌC TỪ LÁ, QUẢ HỒI

TẠI HUYỆN VĂN LÃNG - LẠNG SƠN

Ngành: Quản lý tài nguyên rừng

Mã số: 8620211

LUẬN VĂN THẠC SĨ LÂM NGHIỆP

Người hướng dẫn khoa học: TS Đặng Ngọc Hùng

THÁI NGUYÊN - 2023

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

- -

LƯƠNG THANH TÙNG

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM SINH TRƯỞNG CÂY HỒI

(ILLICIUM VERUM HOOK.F.), TÁCH CHIẾT TINH DẦU

VÀ HOẠT TÍNH SINH HỌC TỪ LÁ, QUẢ HỒI

TẠI HUYỆN VĂN LÃNG - LẠNG SƠN

Chuyên ngành: Quản lý tài nguyên rừng

Mã số ngành: 8620211

LUẬN VĂN

Người hướng dẫn khoa học: TS Đặng Ngọc Hùng

THÁI NGUYÊN, 2023

LỜI CAM ĐOAN

Luận văn tốt nghiệp: “Nghiên cứu đặc điểm sinh trưởng cây hồi (Illicium

verum Hook.f.), tách chiết tinh dầu và hoạt tính sinh học từ lá, quả hồi tại huyện Văn Lãng - Lạng Sơn” Luận văn đã sử dụng dữ liệu từ các nguồn điều tra, đo đếm

từ thực địa 3 địa điểm bao gồm 2 xã và Thị trấn) cùng với dữ liệu tham khảo từ địa phương, những thông tin được trình bầy đã trích dẫn nguồn gốc từ rất nhiều nguồn tác giả khác nhau

Luận văn cam đoan về dữ liệu tham khảo, số liệu và kết quả nghiên cứu được trình bầy tại luận văn là trung thực Số liệu được trích dẫn rõ nguồn gốc

Lương Thanh Tùng

LỜI CẢM ƠN

Việc hoàn thành chương trình đào tạo cao học chuyên ngành Quản lý tài nguyên rừng - trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, tôi xin chân thành cảm ơn đến: Quý thầy cô giáo trường Đại học Nông Lâm, Khoa Lâm nghiệp, Phòng Đào tạo sau đại học, Ban giám hiệu nhà trường đã tận tình giảng dạy và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian khóa học Tôi xin gửi lời cảm ơn đến TS Đặng Ngọc Hùng đã hướng dẫn tôi trong suốt thời gian thực tập và hoàn thành luận văn này

Vì thời gian có hạn, trình độ chuyên môn còn hạn chế và bản thân mới bước đầu làm quen với công tác nghiên cứu khoa học, nên đề tài không tránh khỏi những thiếu sót Kính mong quý thầy, cô giáo và bạn bè đồng nghiệp quan tâm góp ý để đề tài được hoàn thiện hơn

Xin chân thành cảm ơn!

Thái Nguyên, ngày 18 tháng 10 năm 2023

Học Viên

Lương Thanh Tùng

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN iii

MỤC LỤC iv

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC BẢNG ix

DANH MỤC HÌNH ẢNH x

TRÍCH YẾU LUẬN VĂN xi

ABSTRACT OF THESIS xiv

MỞ ĐẦU 1

1 Đặt vấn đề 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3

1.1 Cơ sở khoa học nghiên cứu về cây Hồi 3

1.1.1 Điều tra rừng 3

1.1.2 Phân loại cây Hồi 3

1.1.3 Đặc điểm hình thái 3

1.1.4 Đặc điểm sinh thái 5

1.1.4 Phân bố 9

1.1.5 Giá trị kinh tế, khoa học và bảo tồn 10

1.2 Tổng quan nghiên cứu về cây hồi trên thế giới và ở Việt Nam 11

1.2.1 Nghiên cứu về cây Hồi trên thế giới 11

1.2.2 Nghiên cứu về sinh trưởng cây Hồi Việt Nam 13

1.3 Nghiên cứu về tinh dầu 13

1.3.1 Tinh dầu từ thực vật 13

1.3.2 Tinh dầu 14

1.3.3 Sự ảnh hưởng của tinh dầu 15

1.3.4 Sinh tổng hợp tinh dầu 16

1.3.5 Chiết xuất tinh dầu 17

1.3.6 Khái niệm về tinh dầu Hồi 19

1.3.7 Hoạt tính kháng vi khuẩn (Antimicrobial activity) 22

1.4 Tổng quan khu vực nghiên cứu 24

1.4.1 Điều kiện tự nhiên của huyện Văn Lãng 24

1.4.2 Điều kiện kinh tế - xã hội của huyện Văn Lãng 26

1.4.3 Đánh giá chung về thực trạng phát triển kinh tế - xã hội 28

Chương 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30

2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 30

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 30

2.1.2 Phạm vị nghiên cứu 30

2.1.3 Địa điểm nghiên cứu 30

2.2 Nội dung nghiên cứu 30

2.3 Phương pháp nghiên cứu 31

2.3.1 Phương pháp nghiên cứu về thực trạng gây trồng cây Hồi ở huyện Văn Lãng 31

2.3.2 Phương pháp điều tra sinh trưởng và sản lượng của cây Hồi 31

2.3.3 Phương pháp tách chiết và hoạt tính sinh học từ lá và quả Hồi 35

2.3.4 Đánh giá hoạt tính kháng vi khuẩn gây bệnh ở người từ mẫu tinh dầu Hồi (tách chiết từ mẫu sấy và áp dụng dung môi tách chiết) 39

2.4 Xử lý số liệu 43

2.4.1 Xử lý số liệu ngoại nghiệp 43

2.4.2 Xử lý nội nghiệp 44

Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 46

3.1 Thực trạng gây trồng cây Hồi của huyện Văn Lãng 46

3.1.1 Hiện trạng sử dụng đất đai của huyện Văn Lãng 46

3.2 Ảnh hưởng của đất đến sinh trưởng của cây Hồi tại huyện Văn Lãng 52

3.2.1 Loại đất và nền vật chất tạo đất 52

3.2.2 Các dạng lập địa cơ bản tại 2 xã Thanh Long và Gia Miễn 54

3.2.3 Đánh giá ảnh hưởng độ dày tầng đất đến sinh trưởng của cây Hồi về đường kính và chiều cao 1,3; vn của 2 xã 55

3.3 Ảnh hưởng của địa hình đến sinh trưởng của cây Hồi về 1.3; vn 2 xã Thanh long và Gia Miễn huyện Văn Lãng 59

3.3.1 Kết quả anh hưởng độ dốc đến sinh trưởng của cây Hồi về 1.3; vn 59

3.3.2 Ảnh hương của vị trí khác nhau đến sinh trưởng cây Hồi về đường kính và chiều cao tại huyện Văn Lãng 60

3.4 Kết quả sinh trưởng 1,3 và vn,của cây Hồi tại các OTC khác nhau của 2 xã Thanh Long và Gia Miễn tại huyện Văn Lãng, tỉnh Lạng Sơn 63

3.5 Kết quả sinh trưởng dc và t cây Hồi khác nhau tại các OTC của 2 xã Thanh Long và Gia Miễn tại huyện Văn Lãng, tỉnh Lạng Sơn 65

3.4 Đánh giá những thuận lợi, khó khăn, cơ hội và thách thức trong sản xuất và tiêu thụ Hồi tại khu vực nghiên cứu 68

3.5 Giải pháp đề xuất để phát triển mô hình trồng Hồi tại huyện Văn Lãng, tỉnh Lạng Sơn 69

3.5.1 Những khó khăn và tồn tại 69

3.5.2 Đề xuất giải pháp 74

3.6 Kết quả tách chiết tinh dầu từ nguồn mẫu lá và quả tươi Hồi của Huyện Văn Lãng, tỉnh Lạng Sơn 76

3.8.3 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của loại dung môi đến khối lượng tinh dầu từ lá và quả hồi 77

3.7 Kết quả đánh giá hoạt tính sinh học của tinh dầu hồi từ lá và quả Hồi tươi với mẫu sấy đến khả năng kháng vi khuẩn gây bệnh ở người 78

3.7.1 Kết quả ảnh hưởng của loại tinh dầu chiết xuất từ mẫu quả tươi bằng phương pháp sấy ở nhiệt độ 40 oC đến khả năng kháng vi khuẩn gây bệnh ở người 79

3.7.2 Kết quả ảnh hưởng của tinh dầu chiết xuất bằng dung môi tách chiết đến khả năng kháng vi khuẩn gây bệnh ở người từ mẫu tinh dầu quả Hồi 81

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 84

TÀI LIỆU THAM KHẢO 86

CÁC BẢNG PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn Bộ NN&PTNT

Chiết CO2 bằng chất lỏng siêu tới hạn Supercritical fluid CO2 extraction

-SFE

Chiết xuất có sự hỗ trợ của vi sóng Microwave-assisted extraction -MAE

Chưng cất bằng thủy phân - chiết vi dung

môi khoảng không gian đầu

Hydrodistillation-headspace solvent microextraction- HD-HSME

Giá trị phân tích trung bình - phương sai Mean-Variance Analysis HSME là sự kết hợp giữa lấy mẫu khoảng trống HSS

Nồng độ ức chế tối thiều-Minimum

Môi trường PDA (nuôi cấy) 4 g/L potato extract; 20 g/L dextrose

15 g/L agar) 20 mL/ đĩa petri

Tên tiếng việt Tử viết tắt

Enzymatic Digest of casein + 3 g/L Enzymatic digest of soybean + 5 g/L Sodium chloride + 2,5 g/L Dipotassium hydrogen phosphate + 2,5 g/L Glucose monohydrate

Môi trường hấp thụ vi sóng Microwave absorption

medium-MAM

Môi trường TSB

Tryptone soy agar: 17 g/L Enzymatic Digest of casein + 3 g/L Enzymatic digest of soybean + 5 g/L Sodium chloride + 2,5 g/L Dipotassium hydrogen phosphate + 2,5 g/L Glucose monohydrate

Một phân nhóm virus cúm A (Influenza A

Chiết xuất có hỗ trợ của vi sóng Microwave-assisted

extraction-MAE

Tiêu chuẩn của CLSI, 2006

CLSI các tiêu chuẩn Kiểm tra độ nhạy cảm với vi sinh vật và kháng sinh (AST) và các hướng dẫn về phương pháp thử nghiệm

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Hàm lượng của trans-anethol trong tinh dầu Hồi 7

Bảng 2.1 Ảnh hưởng của thời gian tách chiết đến chất lượng tinh dầu từ lá và quả cây Hồi (Illicium verum Hook.f.) 37

Bảng 2.2 Ảnh hưởng của dung môi tách chiết đến khối lượng tinh dầu cây Hồi từ mẫu lá và quả 38

Bảng 2.3 Khả năng kháng vi khuẩn của tinh dầu Hồi bằng phương pháp sấy 40

Bảng 2.4 Khả năng kháng vi khuẩn của tinh dầu Hồi áp dụng dung môi tách chiết 43

Bảng 3.1: Hiện trạng sử dụng đất huyện Văn Lãng tính đến năm 2021 46

Bảng 3.2 Diện tích quy hoạch trồng Hồi trên địa bàn huyện Văn Lãng 48

Bảng 3.3: Cấp độ dốc rừng trồng Hồi tại tại Huyễn Văn Lãng 50

Bảng 3.4: Phân chia nhóm thực vật chỉ thị cơ bản tại 2 xã 51

Bảng 3.5: Các loại đất chính có tại địa bàn nghiên cứu 52

Bảng 3.6 Các yếu tố lập địa cơ bản tại các OTC được điều tra 52

Bảng 3.7: Các dạng lập địa cơ bản tại 2 xã Thanh Long và Gia Miễn 54

Bảng 3.8: Cấp độ dày tầng đất ảnh hưởng đến đường kính 1,3 cây Hồi tại 2 xã Văn Lãng và Gia Miễn 56

Bảng 3.9: Cấp độ dày tầng đất ảnh hưởng đến chiều cao cây Hồi 57

Bảng 3.10 Kết quả anh hưởng của độ dốc đến sinh trưởng cây Hồi về Đường kính và chiều cao 1,3; vn 59

Bảng 3.11 Kết quả ảnh hưởng của vị trí khác nhau đến sinh trưởng đường kính, chiều cao cây Hồi tại 2 xã Thanh Long và Gia Miễn 61

Bảng 3.12: Kết quả sinh trưởng về 1.3 và vn của cây Hồi tại 2 xã Thanh Long và Gia Miễn 63

Bảng 3.13: Kết quả mật độ, sinh trưởng về dc và t; sản lượng tươi và khô cây Hồi tại 2 xã, huyện Văn Lãng 66

Bảng 3.14 Kết quả nghiên cứu phương pháp phơi sấy mẫu khô đến khối lượng tinh dầu từ lá và quả Hồi 76

Bảng 3.15 Kết quả sử dụng dung môi tách chiết đến khối lượng tinh dầu từ lá và quả Hồi 77

Bảng 3.16: Kết quả khả năng kháng vi khuẩn gây bệnh ở người từ mẫu tinh dầu sấy của quả Hồi 79

Bảng 17: Kết quả khả năng kháng vi khuẩn gây bệnh ở người từ tinh dầu chiết xuất bằng dung môi 81

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Cấu trúc hóa học của các hợp chất chọn lọc của tinh dầu I verum

Thành phần chính của tinh dầu từ cây hồi (I verum) (hợp chất 1-7) 20

Hình 2.1 Quy trình chưng cất lôi cuốn hơi nước không chiếu xạ vi sóng 36 Hình 3.1 Điều tra thu thập số liệu đường kính và chiều cao cây Hồi tại 2 xã

Thanh Long và Gia Miễn 62 Hình 3.2: Đo đếm sinh trưởng D1.3; Hvn tại 2 xã Thanh Long và Gia Miễn 65 Hình 3.3 Điều tra thu thập số liệu đường kính tán và chiều cao dưới cành cây

Hồi tại xã Thanh Long và Gia Miễn huyện Văn Lãng tỉnh Lạng Sơn 67 Hình 3.4 Nuôi cấy và test nồng độ tinh dầu, tinh dầu tách chiết bằng

phương pháp sấy ảnh hưởng đến khả năng kháng vi khuẩn gây bệnh ở người; a: nuôi cấy vi khuẩn trên đĩa petri và test tinh dầu; b: sau khi test tinh dầu và nuôi trong điều kiện nhiệt độ 25 oC đo đếm đường kính khuếch tán, kháng vi khuẩn trên đĩa nuôi cấy 79 Hình 3.5 Nuôi cấy và test nồng độ tinh dầu, tinh dầu tách chiết bằng dung

môi ảnh hưởng đến khả năng kháng vi khuẩn gây bệnh ở người; a: Nuôi cấy vi khuẩn trên đĩa và test tinh dầu; b: Sau khi test tinh dầu và nuôi trong điều kiện nhiệt độ 25 oC đo đếm khả năng kháng vi khuẩn trên đĩa nuôi 81

TRÍCH YẾU LUẬN VĂN Tên tác giả luận văn: Lương Thanh Tùng

Tên luận văn: Nghiên cứu đặc điểm sinh trưởng cây hồi (Illicium verum Hook.f.), tách chiết tinh dầu và hoạt tính sinh học từ lá, quả hồi tại huyện Văn

Lãng - Lạng Sơn

Ngành: Quản lý tài nguyên rừng Mã số: 8620211

Tên đơn vị đào tạo: Trường Đại học Nông Lâm, Đại học Thái Nguyên

1 Mục tiêu nghiên cứu

- Đánh giá được thực trạng trồng cây Hồi (Illicium verum Hook.f.) tại 2 xã

Thanh Long và Gia Miễn, huyện Văn Lãng;

- Đánh giá sinh trưởng cây Hồi 15, 10, 8 năm tuổi tại 2 xã Thanh Long và Gia Miễn, huyện Văn Lãng;

- Đề xuất một số giải pháp để phát triển bền vững cây Hồi huyện Văn Lãng, cũng như các vùng trồng hồi;

- Chưng cất, tách chiết khối lượng tinh dầu và đánh giá hoạt tính sinh học của

lá và quả Hồi 15, 10 và 8 năm tuổi;

2 Phương pháp nghiên cứu

Thừa kế các thông tin, số liệu về Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của huyện Văn Lãng, từ Phòng Nông nghiệp &PTNT, phòng Quản lý Tái nguyên-Môi trường, phòng Thống kê v.v…

Thừa kế những dữ liệu khoa học về loài cây điều tra, kế hoạch trồng, hồ sơ thiết kế, là những kết quả kiểm kê đánh giá hiện trạng rừng hiện nay, các loại bản

đồ địa hình, sổ tay điều tra rừng, lập các biểu điều tra…

* Bước 1: Điều tra sơ bộ nắm bắt được những thông tin cập nhập về đối tượng nghiên cứu để kịp thời bổ sung những thông số kỹ thuật cần lựa chọn ở phần chuẩn bị

* Bước 2: Điều tra tỉ mỉ

Trong nghiên cứu kỹ thuật tách chiết, đề tài áp dụng phương pháp sinh thái thực nghiệm với việc bố trí thí nghiệm định vị để thu thập mẫu để phục vụ nghiên cứu tiếp theo với thí nghiệm trong phòng như nội dung tách chiết, đánh giá hoạt

tinh của tinh dầu đối với 3 loại vi khuẩn gây bệnh ở người và đưa ra kết luận

Xử lý số liệu bằng, tổng hợp thành kết quả bằng phần mềm Excel và SPSS

3 Kết quả nghiên cứu

Văn Lãng là một huyện vùng cao miền núi của tỉnh Lạng Sơn, nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, chịu ảnh hưởng chung của khí hậu miền Bắc, nhiệt độ trung bình năm 20,8 oC, độ ẩm bình quân năm là 82 % Mùa mưa từ tháng 4 đến tháng 9, lượng mưa trung bình 1.540 mm/năm phù hợp cho sinh trưởng và phát triển nhiều loại cây trồng, trong đó có cây Hồi

Điều tra lập địa tại vùng trồng Hồi có 2 dạng lập địa chính là: FsI1a, FaI1a là đất đỏ vàng trên đá phiến sét kí hiệu Fs và đất đỏ vàng trên đá macma axít, kí hiệu

Fa là thích hợp cho cây Hồi

Cây Hồi thích nghi sinh trưởng trên tầng đất dày > 80cm và ≤ 30o qua phân tích, so sánh chỉ tiêu đường kính và chiều cao tại 2 xã Thanh Long và Gia Miễn huyện Văn Lãng Hồi sinh trưởng, phát triển tốt

Ở cùng cấp độ tuổi thì đường kính và chiều cao của cây Hồi có sự khác nhau khi độ dốc là khác nhau, độ dốc càng lớn thì đường kính và chiều cao của cây Hồi

sẽ thấp hơn so với những rừng Hồi có độ dốc phù hợp

Tại vị trí chân dốc thì cây Hồi sinh trưởng về đường kính và chiều cao tốt hơn

so với vị trí sườn và đỉnh dốc

Cây Hồi tại 2 xã Thanh Long và Gia Miễn huyện Văn Lãng đều sinh trưởng tốt, lượng tăng trưởng hàng năm cao, cây khỏe mạnh và chống chịu được sâu bệnh hại cây Yếu tố thời tiết và đất đai phù hợp cho cây sinh trưởng và phát triển

Kết quả tinh dầu được tách chiết mẫu 15 tuổi, lá và quả với phương pháp sấy ở nhiệt độ 40 oC lá và quả là cao nhất trong 4 thí nghiệm là: 9.19±0.27 (mL/kg) và 11.29±1.00 (mL/kg)

Kết quả sử dụng dung môi chiết xuất tinh dầu với 3 độ tuổi, phương pháp 50

% Nước cất + 50 % cồn ở mẫu quả Hồi 15 tuổi, cho khối lượng lượng tinh dầu tách

chiết cao nhất ở lá và quả tươi là: 11.52±0.59 (mL/kg) và 12.47±1.01 (mL/kg)

Mẫu tách chiết tinh dầu có áp dụng phơi sấy được sử dụng đánh giá hoạt tính kháng vi khuẩn gay bệnh ở người cho thấy: với 3 độ tuổi khác nhau mẫu quả tách chiết tinh dầu áp dụng phương pháp sấy 40 oC (tủ sấy nóng) cho kết quả đánh giá khả năng kháng vi sinh (vi khuẩn gây bệnh ở người) và mạnh nhất đối với dòng vi

khuẩn Bacillus subtilis KEMB 51201-001, tinh dầu ở mẫu tuổi 15, đường kính

kháng vi khuẩn gây bệnh ở người là: 12.77±0.35 (mm)

Mẫu tinh dầu chiết xuất áp dụng dung môi tách chiết cho thấy sự khác nhau về

độ tuổi mẫu quả áp dụng loại dung môi là: 50 % Nước cất + 50 % cồn ở mẫu quả Hồi 15 tuổi, tác dụng mạnh kháng vi khuẩn gây bệnh ở người và mạnh nhất đối với

dòng vi khuẩn Staphylococcus aureus ATCC 6538, đường kính kháng vi khuẩn gây

Đề tài mới chỉ nghiên cứu về ảnh hưởng của lập địa đến sinh trưởng, phát triển

mà chưa nghiên cứu đến ảnh hưởng môi trường sinh thái, lập địa đến năng suất, chất lượng quả, chất lượng tinh dầu (đặc biệt ảnh hưởng đến thành phần hoạt chất cũng như tác dụng dược liệu có trong tinh dầu và hương liệu), vì vậy cần nghiên cứu tiếp sâu và rộng về vấn đề này sẽ giúp làm tăng giá trị cây Hồi cũng như tinh dầu và hoạt tính Hồi tại huyện Văn Lãng

ABSTRACT OF THESIS

Author: Luong Thanh Tung

Thesis Title: Research on growth characteristics of anise (Illicium verum Hook.f.), extraction of essential oils and biological activities from anise leaves and fruits in Van Lang district - Lang Son

Industry: Forest resource management Code: 862.0201 Educational Institution: Thai Nguyen University of Agriculture and Forestry

- Distill, extract the mass of essential oil and evaluate the biological activity of

15, 10 and 8 year old Anise leaves and fruits;

2 Research methods

Inheriting information and data about the natural, economic and social conditions of Van Lang district, from the Department of Agriculture and Rural Development, the Department of Renewable Resources and Environment, the Department of Statistics, etc

Inheriting scientific data on investigated tree species, planting plans, design documents, inventory results assessing current forest status, topographic maps, forest survey manuals, and planning Investigation forms…

* Step 1: Preliminary investigation to capture updated information about the research object to promptly supplement the technical parameters that need to be selected in the preparation section

* Step 2: Investigate meticulously

In researching extraction techniques, the project applies the experimental ecological method with the arrangement of a location experiment to collect samples

to serve subsequent research with laboratory experiments such as extraction content and evaluation The activity of essential oils against 3 types of bacteria that cause diseases in humans and draw conclusions

Process data and synthesize results using Excel and SPSS software

3 Research results

Van Lang is a mountainous district of Lang Son province, located in the tropical monsoon climate zone, under the general influence of the Northern climate, the average annual temperature is 20,8 oC, the average annual humidity is 82 % The rainy season is from April to September, with an average rainfall of 1,540 mm/year, suitable for the growth and development of many crops, including anise Site investigation in the Anise growing area has two main types of sites: FsI1a, FaI1a which are yellow-red soil on shale with the symbol Fs and yellow-red soil on acid igneous rock, symbol Fa which is suitable for anise

The Anise tree is adapted to grow on a layer of soil > 80cm thick and ≤ 30o Through analysis and comparison of diameter and height criteria in 2 communes Thanh Long and Gia Mien, Van Lang district, Hoi grows and develops well

At the same age level, the diameter and height of Anise trees are different when the slope is different The greater the slope, the diameter and height of Anise trees will be lower than in Anise forests with suitable slopes fit

At the foot of the slope, the Anise tree grows in diameter and height better than at the slope and top of the slope

Anise trees in Thanh Long and Gia Mien communes, Van Lang district, all grow well, with high annual growth, healthy trees and resistant to pests and diseases Weather and soil factors are suitable for plants to grow and develop

The results of essential oil extracted from 15-year-old samples, leaves and fruits with the drying method at 40 oC for leaves and fruits were the highest in 4 experiments: 9.19±0.27 (mL/kg) and 11.29±1.00 (mL/kg)

The results of using the solvent to extract essential oils with 3 ages, the method of 50 % Distilled water + 50 % alcohol in 15-year-old Anise fruit samples, gave the highest volume of extracted essential oil in fresh leaves and fruits: 11.52

±0.59 (mL/kg) and 12.47±1.01 (mL/kg)

Samples extracted from essential oils using drying were used to evaluate the anti-bacterial activity in humans, showing that: with 3 different ages, fruit samples extracted with essential oils applied drying method at 40 oC (oven dry) gives the results of evaluating the ability to resist microorganisms and is the strongest for the

bacterial strain Bacillus subtilis KEMB 51201-001, essential oil in 15 year old

samples, diameter of resistance to resist microorganisms was: 12.77±0.35 (mm) Essential oil samples extracted using extraction solvents show differences in the age of fruit samples using the solvent: 50 % Distilled water + 50 % alcohol in 15-year-old fruit samples, strong anti-bacterial effect diseases in humans and is

strongest against the bacterial strain Staphylococcus aureus ATCC 6538, the

diameter of which is resistant to resist microorganisms was: 12.98±0.15 (mm)

of location on the growth of star anise trees in the district

The project has only researched the effects of site on growth and development, but has not yet studied the effects of the ecological environment and site on productivity, fruit quality, and essential oil quality (especially affecting active ingredients as well as medicinal effects in essential oils and aromas), so further and extensive research on this issue is needed to help increase the value of Anise plants

as well as essential oils and Anise activity in the Van Lang district

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Việt Nam trong những năm qua, đã sản xuất và xuất khẩu các hàng hóa, sản phẩm đặc trưng của vùng nhiệt đới Cây Hồi một trong những sản phẩm đại diện cho vùng nhiệt đới cũng như miền núi phía bắc Cây Hồi là cây có nhiều giá trị và tác dụng thuộc nhóm cây lâm sản ngoài gỗ (LSNG) Hoa Hồi Lạng Sơn là sản phẩm thiên nhiên tốt, dùng trong nhiều mục đích, được Cục sở hữu trí tuệ bầu trọn là TOP

10 sản phẩm Với mục tiêu phát triển nông - lâm - môi trường - bảo tồn và đa dạng sinh học, rất nhiều nghiên cứu thực tiễn báo cáo kết quả cho thấy đạt được nhiều mục tiêu khi phát triển cây Hồi như lĩnh vực: Kinh tế - Xã hội - Môi trường Trong những năm qua có nhiều dự án, chương trình như: phát triển kinh tế nông hộ, dự án phủ xanh đất trống đồi núi trọc, dự án trồng rừng Việt Đức, dự án 06 của chính phủ tại tỉnh Lạng Sơn chọn cây Hồi như một giải pháp đầu tư triển khai có quy mô và quy hoạch thành vùng nguyên liệu tập trung Chiến lược trước mắt cũng như lâu dài tỉnh Lạng Sơn là phát triển Hồi bền vững Cây Hồi ngoài ý nghĩa kế thừa truyền thống qua các thế hệ thì bên cạnh đó giá trị

về kinh tế cũng đóng góp rất nhiều cho Tỉnh Lạng Sơn và nó còn mang một sắc thái nhân văn tốt đẹp (Bộ NN&PTNT, 2006)

Cây Hồi (Illicium verum Hook.f.) thuộc cây lâm sản ngoài gỗ (LSNG), là loài

cây lâm sản đặc biệt: quả khô cung cấp cho thị trường trong và ngoài nước Với

vùng sinh thái hẹp, cây Hồi (Illicium verum Hook.f.) là cây đặc sản của huyện Văn

Lãng và được trồng chủ yếu ở xã Gia Miễn và xã Thanh Long với diện tích trồng Hồi lên tới 60 % diện tích canh tác Lâm nghiệp Sản phẩm Hồi như tinh dầu Hồi được chiết xuất từ lá, quả và hạt nhưng chủ yếu từ quả, là nguyên liệu quý trong công nghiệp dược phẩm và thực phẩm Ngoài ra tinh dầu Hồi còn được sử dụng làm hương liệu để chế biến đồ mĩ phẩm cao cấp, quấn thuốc lá, sản xuất xà phòng thơm, kem đánh răng… Sau khi ép lấy tinh dầu, bã còn lại dùng để chế biến thuốc trừ sâu, làm men, than hoạt tính, thức ăn gia súc…Cây Hồi là cây gắn liền với đời sống nhân dân các dân tộc, góp phần phát triển kinh tế của địa phương Ngoài lợi ích về mặt kinh

tế cây còn góp phần bảo vệ môi trường sinh thái, làm tăng độ che phủ của rừng, bảo vệ

đa dạng sinh học, đồng thời cây Hồi còn góp phần tạo công ăn việc làm, xóa đói giảm nghèo, đảm bảo an sinh xã hội và an ninh quốc phòng (Duy, 2009)

Trong những năm qua, cây Hồi được xác định là trọng điểm và có ý nghĩa rất lớn phát triển kinh - tế xã hội - môi trường sinh thái ở những vùng núi phía bắc Việt Nam Nghiên cứu đặc điểm sinh trường tác động đến năng suất, chất lượng quả hồi cũng như việc đánh giá tinh dầu chiết xuất từ quả và lá Hồi tươi, đặc biệt là giá trị trong sử dụng và điều trị một số loại bệnh như trống hay kháng vi khuẩn, vi rút, nấm bệnh, trống oxy hóa đã và đang được nghiên cứu sâu rộng Từ giá trị về trồng rừng, bảo vệ đất, phát triển bền vững cũng như đáp ứng được giá trị trong dược liệu

và chăm sóc sức khỏe là rất cần thiết Nghiên cứu tách chiết tinh dầu Hồi từ lá và quả để nâng cao hiệu quả kinh tế cho người trồng, chế biến sản phẩm từ cây Hồi

Do vậy, việc “Nghiên cứu đặc điểm sinh trưởng cây Hồi (Illicium verum Hook.f.), tách chiết tinh dầu và hoạt tính sinh học từ lá, quả Hồi tại huyện Văn

Lãng, tỉnh Lạng Sơn”, nhằm đánh giá được đúng thực trạng gây trồng, năng suất,

chất lượng, đánh giá đúng giá trị của cây Hồi từ hoạt động sinh học và tách chiết tinh dầu từ lá và quả Hồi làm cơ sở tăng hiệu quả kinh tế cho người trồng Hồi, đảm bảo phát triển bền vững và cân đối góp phần xóa đói giảm nghèo cho người dân vùng trồng Hồi

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Chưng cất, tách chiết khối lượng tinh dầu và đánh giá hoạt tính sinh học của

lá và quả Hồi 15, 10 và 8 năm tuổi;

Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Cơ sở khoa học nghiên cứu về cây Hồi

1.1.1 Điều tra rừng

Điều tra rừng, còn gọi là đánh giá tài nguyên rừng, có thể được hiểu là “quy trình thu thập thông tin về số lượng và tình trạng tài nguyên rừng, thảm thực vật và các thành phần liên quan cũng như nhiều đặc điểm của diện tích đất nơi có rừng” (Hush và cộng sự 2003) Thuật ngữ “điều tra rừng” đề cập đến cả danh mục thông tin

về rừng cũng như việc đo lường và đánh giá dữ liệu làm cơ sở cho thông tin Điều tra rừng là nền tảng của quy hoạch rừng và chính sách lâm nghiệp Trong khi các thiết kế ban đầu về quản lý rừng bền vững và điều tra rừng tập trung vào sản xuất gỗ (Hartig 1819; Cotta 1804), các thiết kế điều tra rừng hiện đại hỗ trợ cái nhìn toàn diện về hệ sinh thái rừng không chỉ giải quyết vấn đề sản xuất gỗ mà còn nhiều chức năng của rừng cũng như cần hiểu cơ chế hoạt động của hệ sinh thái rừng (Lund 1998; Corona và

cộng sự 2003; Köhl và cộng sự 2006; Corona và Marchetti 2007)

1.1.2 Phân loại cây Hồi

Giới (regnum): Thực vật (Plantate)

Bộ (ordo): Hồi (Illiciales)

Họ (familia): Hồi (Illiciaceae)

Phân họ (subfamilia): Hồi (Illiciaceae)

Chi (genus): Hồi (Illicium)

Loài (species): Hồi (Illicium verum Hook.f.)

1.1.3 Đặc điểm hình thái

Illicium verum Hook f, 1888 Tên đồng nghĩa: Illicium anisatum Lour, 1790, non L, 1759; Badianifera officinarum Kuntze, 1891 (ngoài ra còn có tên như: Đại

Hồi, Bát giác hương, Đại Hồi hương, Hồi sao, Hồi 8 cánh, Mắc Hồi (Tày) Họ:

Illiciaceae, Tên trên thị trường: Chinese star anise, Star anise, Anise oil (Nguyễn Ngọc Bình & Trần Quang Việt, 2002)

Thân: Hồi là cây gỗ trung bình, xanh quanh năm, cao 6-8m, có khi cao tới 15m, đường kính thân 15-30cm Thân mọc thẳng, tròn, dạng cột, vỏ ngoài màu nâu xám Cành non hơi mập, nhẵn màu lục nhạt, nhẵn, sau chuyển màu nâu xám, cành rất giòn và tương đối thẳng Tán cây hình tháp, tròn đều

Lá: mọc cách, thường tập trung ở đầu cành trông như mọc vòng, mỗi vòng thường 3-5 lá Phiến lá nguyên, dày, cứng, giòn dạng trái xoan hoặc hình trứng thuôn, dài 6-12 (cm), rộng 2-2,5 (cm), gốc lá hình nêm, chóp lá nhọn hoặc tù, mặt trên màu xanh thẫm, nhẵn bóng, mặt dưới xanh nhạt, gân lá lông chim gồm 9-12 đôi không nổi rõ; cuống lá dài 7-10 mm và nhẵn

Hoa: Cây Hồi sau khoảng 5-7 năm tuổi thì bắt đầu ra hoa và cho quả Một năm

có 2 vụ hoa quả, vụ chính (vụ mùa) hoa nở vào tháng 7 đến tháng 10 năm trước và quả chín vào tháng 9-10 năm sau, vụ phụ (vụ chiêm) hoa nở vào tháng 6-7 năm trước và quả chín tháng 4-5 năm sau Hoa lưỡng tính, to, mọc đơn độc hoặc từ 2-3 cái ở kẽ lá; cuống hoa to và ngắn; đài 5-6 phiến màu lục và rụng ngay sau khi hoa nở; cánh hoa 16-20, hình bầu dục, thường nhỏ hơn các lá đài mặt ngoài màu trắng, mặt trong màu hồng thẫm

Quả: màu xanh nhạt khi tươi, chin ở dạng khô, cứng màu nâu, quả có 6-10 cánh, thường 8 cánh, mỗi cánh có 1 hạt Hạt màu đỏ hoặc nâu sẫm Toàn bộ cây Hồi đều có tinh dầu, ở quả là nhiều nhất (khoảng 8-11 % ở quả khô) Tinh dầu Hồi thành phần chủ yếu là trans-anethol chiếm khoảng 80 % màu vàng

Phân bố thực vật: Hồi (Illicium) có trên 40 loài, chủ yếu phân bố ở khu vực

Bắc Mỹ, Đông Nam Á và Đông Á Ở Việt Nam, đã phát hiện được khoảng 16 loài (chiếm 40 % số loài của cả chi) Riêng tại Sa Pa (Lao Cai) đã gặp tới 6 loài Quả và

lá của các loài trong chi Hồi đều có tinh dầu Các loài khác nhau dẫn đến thành phần hoá học tinh dầu mỗi loài cũng khác nhau (Nguyễn Ngọc Bình & Trần Quang Việt, 2002)

Lưu Đàm Cư và cộng sự (2005) đã xếp các dạng Hồi tại Lạng Sơn vào 3 nhóm dựa vào đặc điểm số lượng noãn trên quả:

Nhóm 8 cánh: trong mỗi quả có (7-8-10) lá noãn Trong đó số quả có 8 lá noãn chiếm ưu thế (75-91 %)

Nhóm trung gian: trong mỗi quả có (5-8-13) lá noãn Trong đó số quả có 8 lá noãn không vượt quá 60,9 %

Nhóm nhiều lá noãn: mỗi quả có 7-13 lá noãn Trong đó số quả có 9-13 lá noãn chiếm ưu thế (61,9-95,6)

Phân bố: Việc phát hiện ra Hồi sinh trưởng tự nhiên là không được tìm thấy

Đã có nhiều công bố, báo cáo Hồi là loài cây bản địa ở vùng Đông Bắc Việt Nam và Nam Trung Quốc Hồi được trồng chủ yếu tại Việt Nam, ở Quảng Ninh (Bình Liêu)

và Lạng Sơn như: Thị xã Lạng Sơn, Đình Lập, Văn Lãng, Văn Quan, Bắc Sơn, Bình Gia, Cao Lộc, Chi Lăng, Lộc Bình, Tràng Định ) Vài năm gần đây, Hồi được đưa trồng ở Bắc Kạn và Cao Bằng (Đông Khê) Ở Nam Trung Quốc cây Hồi cũng được trồng nhiều tại: Vân Nam, đảo Hải Nam, Quảng Đông, Quảng Tây Hồi

đã được nhập trồng tại Nhật Bản, Ấn Độ (Nguyễn Ngọc Bình & Trần Quang Việt, 2002)

1.1.4 Đặc điểm sinh thái

* Sinh thái

I verum là loài ưa sáng khi trưởng thành và chịu bóng khi còn non Không nên trồng, không thích hợp trên đất đá vôi; khe núi sâu thiếu ánh sáng, thiếu ẩm; khu vực

trong đó loài chiếm ưu thế là Imperata cylindrica và các cây bụi như Artemisia

annua, Rhodomyrtus tomentosa, Melastioma candidum chỉ thị đất bị thoái hóa nhiều (Orwa và cộng sự., 2009) http://www.worldagroforestry.org/output/agroforestree-database)

* Giới hạn sinh học về độ cao

Cây có thể sinh trưởng với độ cao lên tới 2000 m Nhiệt độ trung bình năm: 12-18 °C, Lượng mưa trung bình năm: 1.500-2.400 mm Loại đất: mọc trên đất feralit tạo thành trên đá phiến mica, sa thạch sét, độ sâu lớp đất từ 120 cm trở lên, độ pH từ 4-6 và hàm lượng mùn tối thiểu 2 % (Orwa và cộng sự-2009) http://www.worldagroforestry.org/output/agroforestree-database)

Tại các khu vực đồi núi vùng Đông Bắc Việt Nam và miền Nam Trung Quốc, Hồi đã được trồng từ rất nhiều thế hệ Hiện này,Rừng Hồi tập trung chủ yếu ở độ cao (200-300 và 400-600 m, với nhiệt độ trung bình năm 18-22 ºC và tổng lượng

mưa trung bình năm (1.000-1.400 và 1.600-2.800) mm (Hướng., 2004)

Việt Nam và Trung Quốc đều chịu ảnh hưởng trực tiếp của gió mùa Đông Bắc ảnh hưởng cả những vùng trồng Hồi tập trung, hàng năm nhiệt độ không khí xuống thấp 13,5-15 ºC, có tới 4 tháng và có sương muối Hồi ở Việt Nam phân bố của Hồi thích nghi và phát triển với loại đất có lớp đất mặt dày, độ phì cao, thoát nước tốt,

có độ pH 5-8, đặc biệt là đất feralit màu đỏ, màu nâu đến màu vàng, phát triển trên

sa diệp thạch Hồi là cây ưa sáng, song ở giai đoạn nhỏ cần che bóng

Cây Hồi sinh trưởng nhanh theo chiều cao, giai đoạn đầu (chiều cao có thể đạt 1,5-2,0 m/năm) Cây 5-6 năm tuổi cao tới 9-10 m Cây ra hoa, bói quả từ 5-6 năm tuổi, trồng bằng hạt Thường, Hồi nảy chồi vào 2 vụ trong năm Vụ chính hay gọi là

vụ xuân, nảy chồi vào cuối tháng 1-2; vụ hè thu (phụ) từ tháng 6-7 và 10-11 Ra hoa chính tháng 7-9 và quả chín tháng 7-9 năm sau, là vụ Hồi chính (vụ Hồi mùa) Tại địa phương vào tháng 3-4 hàng năm cũng có một vụ Hồi chiêm, nhưng chất lượng quả thấp, chủ yếu là quả non bị rụng, quả chưa phát triển hoàn toàn (gọi là: “Hồi chân chuột”, “Hồi đinh”, “Hồi chân chó”) Một số cây Hồi thường đặc biệt ra hoa, đậu quả rải rác quanh năm thường ít Vụ chính Hồi cho năng suất, chất lượng quả cao, từ khi nở hoa, thụ phấn đến quả chín thường 1 năm, chu kỳ 2-3 năm cây lại sai

quả một lần (Hướng., 2004)

- Công dụng:

+ Cây hồi (Illicium verum Hook.f.) thuộc họ Hoa tán, có hoa, có nguồn gốc ở

khu vực phía đông Địa Trung Hải và Tây Nam Á; Đông và Đông Nam Á Hương vị của nó có điểm tương đồng với một số loại gia vị khác, chẳng hạn như hoa hồi, thì

là và cam thảo Hồi là một loại cây thân thảo hàng năm Lá đơn, dài và có thùy nông; Những bông hoa màu trắng, mọc thành chùm dày đặc Quả khô, dài, thường được gọi là 'hồi' Thành phần của hồi Độ ẩm: 9-13 %, Protein: 18 %, Dầu béo: 8-23

%, Tinh dầu: 2-7 %, Tinh bột: 5 %, Chiết xuất không chứa N: 22-28 %, Chất xơ thô: 12-25 % Hoa hồi chứa 2-3 % dầu Thành phần chính của Dầu là Anethole 80-

90 % (Tuan DQ and Ilangantileke SG, 1997) Nhưng nó cũng có thể chứa lipid giàu axit béo Dầu hồi được sử dụng trong công nghiệp chế biến thực phẩm để tạo hương

vị cho bánh Anethole được sử dụng để tổng hợp thuốc chloral, thuốc chống co giật

và pentobarbital Tất cả chúng ta đều quen thuộc với mùi hương dễ chịu tỏa ra từ hoa, gia vị và nhiều loại cây Bản chất hoặc mùi thơm của thực vật là do các loại dầu dễ bay hơi có trong chúng Những loại dầu dễ bay hơi có mùi này có trong thực

vật được gọi là tinh dầu Tinh dầu chứa các chất dễ bay hơi được cô lập bằng phương pháp hoặc quy trình vật lý Dầu được sử dụng trong quá trình ướp xác, trong y học và trong các nghi lễ thanh tẩy

Hoa hồi (Illicium verum Hook.f.) từ lâu đã được sử dụng trong y học cổ truyền

Trung Quốc và công nghiệp thực phẩm với tác dụng xua tan cảm lạnh, điều hòa dòng khí và giảm đau (Wang và cộng sự, 2011)

Là một cây thuốc, cây hồi đã được chứng minh là có đặc tính kích thích tiêu hóa, chống ký sinh trùng, kháng khuẩn, chống oxy hóa, kháng nấm và hạ sốt (Ertas

và cộng sự, 2005; Mohammed, G A 2008)

Hoa hồi chứa tinh dầu với trans-anethole, một paramethoxyphenyl propene là thành phần hoạt chất chính (85-90 %) Các hợp chất khác trong tinh dầu hồi là eugenol, estragole và anisaldehyde Hoa hồi và tinh dầu của nó thường được công nhận là an toàn (GRAS) và được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp thực phẩm, nhà máy bia và thực phẩm bổ sung sức khỏe (Bayram, I., 2007)

+ Thành phần hoạt chất: Tinh dầu Hồi chủ yếu ở quả từ 3-3,5 % quả tươi và

8-13 % ở quả khô Lá Hồi chứa tinh dầu, hàm lượng thấp 0,3-1,0 % Trans-anethol (80-98 %) là thành phần chủ yếu của tinh dầu; ngoài ra còn có khoảng trên 20 hợp chất khác (limonen, α-pinen, β-phellandren, linalool, δ-3-caren, methylchavicol, myrcen, anisaldehyd, sabinen, 4-terpineol, paracymen, α- terpinen ) Cis-anethol thường chỉ có hàm lượng rất nhỏ (-0,1 %), nhưng lại rất độc và độ độc gấp 15-30 lần so với trans-anethol (Anon, 2004)

Nếu sr dụng nhiều, tinh dầu Hồi sẽ gây ngộ độc hoặc dùng quá liều lượng Trong tinh dầu Hồi, chất lượng phụ thuộc chặt chẽ vào hàm lượng của trans-anethol Dưới đây là mối tương quan giữa độ đông và hàm lượng trans-anethol trong tinh dầu Hồi:

Bảng 1.1 Hàm lượng của trans-anethol trong tinh dầu Hồi

Độ đông ( o C) 21,1 18,6 16,3 14,0 11,6 9,9 8,0 6,2 Hàm lượng trans-anethol

trong tinh dầu (%) 100 95 90 85 80 75 70 65

Hạt Hồi chứa từ 50-80 % dầu béo, thành phần chính là các myristic, linoleic, acid oleic và stearic Một số công bố khoa học của Viện Hoá học (Viện Khoa học

và Công nghệ Việt Nam) đã cho thấy trong quả Hồi (gọi là “hoa Hồi”) đã chiết xuất được acid shikimic, 100 kg quả Hồi khô chiết được 6,5-7 kg acid shikimic Acid shikimic được coi là nguồn nguyên liệu quan trọng để chế biến thuốc tamiflu, một loại thuốc chủ yếu để chữa trị bệnh cúm gia cầm H5N1 hiện nay (Lã Đình Mỡi & Lưu Đàm Cư, 2001)

+ Công dụng: Theo báo công bố của Mohamad Hesam Shahrajabian và cộng

sự., 2019, Hoa hồi (Illicium verum Hook f.) là một loại thảo mộc quan trọng trong y

học cổ truyền Trung Quốc cũng như y học cổ truyền châu Á Quả có mùi thơm, vị đậm đà, cay nồng và ngọt nhẹ Hoa hồi là một trong nhiều loài có chứa các hợp chất

có hoạt tính sinh học cũng như một số hợp chất phenolic và flavonoid, có đặc tính chống oxy hóa, bảo quản và kháng khuẩn Tất cả các tài liệu liên quan bằng tiếng Anh của các nhà nghiên cứu ở các nước khác nhau đều được thu thập Các từ khóa về hoa hồi, hoa hồi, y học cổ truyền Trung Quốc và khoa học dược phẩm hiện đại được tìm kiếm trên Google Scholar, Scopus, Research Gate và PubMed Hạt của nó là nguồn cung cấp khoáng chất tốt như canxi, sắt, đồng, kali, mangan, kẽm và magiê Tinh dầu của cây hồi Trung Quốc có chứa anethole đã cho thấy một số đặc tính chức năng bao gồm các đặc tính kháng khuẩn, chống oxy hóa, hạ đường huyết, hạ đường huyết và estrogen Do tất cả các đặc tính tích cực, chẳng hạn như hoạt động chống đái tháo đường, hạ lipid máu, chống oxy hóa, chống ung thư và kháng khuẩn, cả hạt và tinh dầu hồi đều hứa hẹn được sử dụng an toàn làm siêu thực phẩm bổ sung và nguyên liệu thô trong cả ngành công nghiệp dược phẩm và thực phẩm Dầu hạt hồi có chứa anethol, estragole, eugenol, pseudisoeugenol, methyl chavicol và anisaldehyde, coumarin, scopoleting, umbelliferon, estrol, terpene hydrocarbon và polyacetylenes là các hợp chất chính Dầu thực vật có cả tác dụng dược lý và lâm sàng Các tác dụng dược lý bao gồm các tác dụng kháng khuẩn, bảo vệ gan, chống co giật, chống viêm, chống co thắt, giãn phế quản, estrogen, tác dụng long đờm và diệt côn trùng, và các tác dụng lâm sàng như buồn nôn, táo bón, thời kỳ mãn kinh, virus, tiểu đường, béo phì và tác dụng an thần Kết hợp với một chế độ ăn uống bổ dưỡng, các loại thuốc

truyền thống khác của Trung Quốc và châu Á, hoa hồi Trung Quốc và hạt ansie có thể cải thiện nhiều khía cạnh khác nhau của sức khỏe Cần có nhiều nghiên cứu lâm sàng hơn để khám phá nhiều chất và tác dụng của chúng trong nhân sâm góp phần vào sức khỏe cộng đồng (Mohamad Hesam Shahrajabian và cộng sự., 2019)

1.1.4 Phân bố

PHÂN BỐ LOÀI ĐƯỢC GHI NHẬN (Orwa và cộng sự., (2009)

http://www.worldagroforestry.org/output/agroforestree-database)

Loài bản địa (Native): China, Vietnam

Loài cây ngoại lai (Exotic): Jamaica, Laos, Philippines

Bản đồ trên cho thấy các quốc gia nơi loài này đã được trồng Nó không gợi ý rằng loài này có thể được trồng ở mọi vùng sinh thái trong quốc gia đó, cũng như không thể trồng loài này ở các quốc gia khác ngoài những quốc gia được mô tả Vì một số loài cây là loài xâm lấn nên cần tuân theo các quy trình an toàn sinh học áp dụng cho địa phương, khu vực trồng cây (Orwa và cộng sự., 2009)

http://www.worldagroforestry.org/output/agroforestree-database)

Hồi phân bố nhiều ở các tỉnh miền núi phía bắc như: Bắc Kạn, Cao Bằng, Lạng Sơn, Quảng Ninh Lạng Sơn, tổng diện tích tự nhiên là 832.378,38 ha, đất có

rừng 372.500,8 ha, diện tích rừng Hồi 33.503 ha, chiếm 70 % so với diện tích Hồi

cả nước Hồi phân bố hầu hết ở các huyện, thành phố của Lạng Sơn, nhưng tập trung nhiều ở các huyện: Văn Quan, Bình Gia, Văn Lãng….(Hướng., 2004)

1.1.5 Giá trị kinh tế, khoa học và bảo tồn

Đặc biệt là các nước khu vực Đông Nam Á- châu Á, cũng như nhiều nước như

Mỹ, Mexico, Cu Ba và Pháp, Đức, Ý quả và tinh dầu Hồi được coi là gia vị để chế biến thực phẩm Ở Mỹ quả Hồi mang ký hiệu “GRAS 2095” và tinh dầu Hồi mang ký hiệu “GRAS 2096” thuôc danh mục sản phẩm thương mại an toàn được phép sử dụng sản xuất thuốc và chế biến thực phẩm Hồi là nguyên liệu để chiết xuất acid shikimic, nguồn nguyên liệu để tổng hợp chất Osaltamivir - hoạt chất của thuốc tamiflu - là thuốc kháng virus có hiệu quả trong điều trị cúm gia cầm H5N1 ở người vào giai đoạn ban đầu (Nguyễn Thanh Hảo, 2010)

Theo báo cáo sơ bộ, diện tích rừng Hồi ở Lạng Sơn, Quảng Ninh tới năm 2005 trên 30.000 ha, sản lượng quả là 3.426 tấn Đến năm 2010 đã có thêm 20.000 ha Tinh dầu Hồi, hang năm chiết xuất từ 150-250 tấn Trên thị trường thế giới quả Hồi

và tinh dầu Hồi là sản phẩm hàng hóa xuất khẩu có giá trị, từ 1994-1997 giá mua bán tinh dầu Hồi 9.500-10.900 USD/tấn và quả Hồi khô 1.400-1.600 USD/tấn Ở

Việt Nam, chi Hồi (Illicium) có nguồn gen phong phú, đa dạng, đã thống kê được khoảng 16 loài Tất cả các loài trong chi Hồi (Illicium) đều chứa tinh dầu với các

thành phần hoá học khác nhau Một số loài tinh dầu lại chứa chủ yếu là safrol, linalool và methyl eugenol Các loài trong chi Hồi ở Việt Nam là nguồn gen quý cần được nghiên cứu để khai thác, bảo tồn, phát triển và sử dụng bền vững Nghiên cứu về quy hoạch vùng trồng, giống, thâm canh, chế biến tinh dầu và các sản phẩm khác, thị trường tiêu thụ cần được quan tâm và (Hướng., 2004)

Vì vậy khi nghiên cứu về cây Hồi thường các nhà nghiên cứu: Nguồn gốc suất

xứ, quá trình di thực, phân bố cụ thể từng giai đoạn, nghiêncwus hiện trạng gây trồng hồi, thị trường tiêu thụ nhằm quy hoạch vùng trồng Hồi tương ứng; nghiên cứu tương quan các chỉ số tương quan sinh trưởng, phát triển đến năng suất, sản lượng và chất lượng dầu từ cây Hồi; Giá trị sử dụng của cây Hồi mang lại nguồn giá trị kinh tế, xã hội và môi trường cho người trồng Hồi….(Nguyễn Thanh Hảo, 2010)

1.2 Tổng quan nghiên cứu về cây hồi trên thế giới và ở Việt Nam

1.2.1 Nghiên cứu về cây Hồi trên thế giới

1.2.1.1 Nghiên cứu về phân bố, đặc điểm thực vật của cây Hồi

Nghiên cứu về cây Hồi từ phân bố, nguồn gốc, sinh trưởng-phát triển, giá trị

sử dụng của cây Hồi, đã có có nhiều tác giả đề cập, tiêu biểu như: Illicium verum Hook f (Illiciaceae) là một loại cây thường xanh, thơm có hoa màu đỏ tím và quả

hình sao có mùi thơm hồi Nó phát triển gần như độc quyền ở miền nam Trung Quốc và Việt Nam Quả của nó (hồi) là một loại thuốc cổ truyền quan trọng của Trung Quốc cũng như một loại gia vị được sử dụng phổ biến (Lợi và Thu, 1970) Quả có hình dáng đặc trưng được liệt kê trong Dược điển Trung Quốc (ấn bản năm 2010) và đã được sử dụng như một loại thuốc cổ truyền Trung Quốc để điều trị nôn mửa, đau dạ dày, mất ngủ, viêm da và đau thấp khớp (Guo-Wei Wanga và cộng sự, 2011) Theo truyền thống, tinh dầu hồi được sử dụng tại chỗ để điều trị bệnh thấp khớp và như một chất khử trùng Là một loại gia vị nổi tiếng, hoa hồi lần đầu tiên được du nhập vào châu Âu vào thế kỷ XVII và có hương vị cam thảo đặc biệt nhờ một hợp chất hóa học gọi là anethole (Guo-Wei Wanga và cộng sự, 2011)

I verum là một nguồn giàu lignan và sesquiterpene loại seco-prezizaane (Lee và cộng sự, 2003a,b; Song và cộng sự, 2007) Từ quan điểm hóa học, các hợp chất này

thuộc loại cấu trúc độc đáo và chỉ xuất hiện ở các loài Illicium, và chúng được coi là dấu hiệu hóa học đặc trưng của các loài Illicium (Chang và cộng sự., 2010) Các

thành phần này đã được báo cáo là thể hiện các hoạt động sinh học đa dạng bao gồm các tác dụng gây độc thần kinh và gây suy nhược thần kinh (Huang và cộng sự,, 2001b, 2002) Hoa hồi là nguồn cung cấp axit shikimic công nghiệp, một thành phần chính được sử dụng để tạo ra thuốc kháng vi-rút Tamiflu (oseltamivir phosphate), được coi là phương thuốc điều trị vi-rút cúm gia cầm H5N1 Hiện nay, oseltamivir là loại thuốc duy nhất có thể làm giảm mức độ nghiêm trọng của bệnh cúm gia cầm

Cây hồi Nhật Bản (I anisatum L.), ngoài ra ở Nhật Bản còn có một loài có họ hàng

gần với cây Hồi, quả của loại cây này không ăn được vì nó có chứa một chất độc thần kinh đã được kiểm nghiệm Các trường hợp mắc bệnh, bao gồm các độc tính nghiêm trọng về thần kinh và đường tiêu hóa như co giật, tiêu chảy và nôn mửa, được báo cáo

sau khi sử dụng trà hồi, có thể là kết quả của việc sử dụng loài này (Bissels và cộng

sự, 2002) Sesquiterpenes (như anisatin và neoanisatin) của trái cây đã được chứng minh là nguyên nhân gây ra độc tính của nó (Yamada et al., 1968) Vì vậy, hoa hồi Nhật Bản không thích hợp để sử dụng, điều trị …nhưng có thể được sử dụng để điều trị một số vấn đề về da trong y học cổ truyền (Lai và cộng sự, 1997)

Illicium verum Hook.f được phân loại trong ngành Magnoliophyta, lớp Magnoliopsida, phân lớp Magnoliidae, bộ Austrobaileyales, họ Illiciaceae (Ban biên

tập Tạp chí Thực vật Trung Quốc, 2004) Tên chi Illicium có nguồn gốc từ tiếng Latin illicere allure, có lẽ vì hương thơm ngọt ngào và hấp dẫn Chi Illicium có mối quan hệ gần gũi với họ mộc lan (Magnoliaceae) Do đó, Illicium được phân loại vào

họ Magnoliaceae trong hầu hết các tài liệu phân loại ban đầu, nhưng chi này sau đó

đã bị Smith loại khỏi Magnoliaceae trên cơ sở hình thái hoa và giải phẫu thực vật và được xếp vào họ Illiciaceae Không rõ cây Hồi ở Quảng Tây là cây hoang dã thiên nhiên, hay được nhập tịch và loài thực sự có nguồn gốc từ đâu (Viện Khoa học Y dược cổ truyền Quảng Tây, 1984)

Các chất kích thích hưng phấn (I anisatum L và I lanceolatum A C Smith)

và nhận dạng của chúng Vào tháng 9 năm 2003, Cơ quan Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) đã khuyến cáo người tiêu dùng không nên tiêu thụ các loại trà có chứa hoa hồi Những loại trà như vậy có liên quan đến các tác dụng phụ nghiêm trọng bao gồm co giật, nôn mửa và tiêu chảy (Upton, 2006)

Hoa hồi Trung Quốc là một loại gia vị cũng như thực phẩm an toàn được nhiều người biết đến Một số báo cáo lưu ý rằng hoa hồi Trung Quốc có thể bị nhiễm hoa hồi Nhật Bản có độc tính cao (Lee và cộng sự, 2003a; Vandenberghe và cộng sự, 2003; Ize-Ludlow và cộng sự, 2004)

Do đó, điều quan trọng là phải phân biệt quả I verum với quả của loài Illicium độc hại, đặc biệt là trong các mẫu bột của I verum Nhiều phương pháp khác nhau

đã được báo cáo để xác định và phân biệt giữa chúng, chẳng hạn như phân tích hình thái, hóa học bằng sắc ký khí kính hiển vi huỳnh quang, sắc ký khí giải hấp nhiệt và phương pháp HPLC/ESI-MS/MS (Joshi và cộng sự, 2005; Lederer và cộng sự, 2006; Hu và cộng sự, 2010)

1.2.1.2 Mô tả thực vật và trồng Hồi

Lá: có mùi hương thơm, hình mũi mác hoặc hình elip, dày, 5-15 cm × 2-5 cm,

có lông; hoa: lưỡng tính, màu hồng đến đỏ sẫm, mọc ở nách lá hoặc gần đầu, cuống hoa 1,5-4 cm, cánh hoa từ 7 đến 12, hình elip rộng đến hình trứng rộng, bao phấn 1-1,5 mm, hạt phấn trisyncolpate; quả: hình ngôi sao, màu nâu đỏ, gồm sáu đến tám nang xếp thành vòng xoắn; lá noãn dài 10 mm, hình thuyền, cứng và nhăn nheo, chứa hạt; hạt: màu nâu, dẹt, hình trứng, nhẵn, sáng bóng và giòn Loại cây này được nhân giống bằng hạt và chủ yếu được trồng để lấy hương liệu, làm thuốc và làm gia

vị ẩm thực ở miền nam Trung Quốc cũng như ở Việt Nam Quả được thu hoạch trước khi chín, sau đó phơi khô Hoa nở từ tháng 3-5, quả chín từ tháng 9-10 (Editorial Board of Flora of China, 2004)

1.2.2 Nghiên cứu về sinh trưởng cây Hồi Việt Nam

Ở Việt Nam đã phát hiện 16 loài Hồi, trừ loài I verum chỉ gặp trong rừng

trồng, các loài còn lại ở dạng hoang dại và thường sinh trưởng tự nhiên trong rừng nguyên sinh, đôi khi cả rừng thứ sinh ở khắp các tỉnh miền núi phía Bắc, miền

Trung và Tây nguyên Loài Hồi (Illicium verum Hook.f.) đã được trồng thành

những quần thể lớn hoặc bán hoang dại ở các tỉnh miền núi Đông Bắc nước ta chủ yếu là ở Lạng Sơn, Cao Bằng, Thái Nguyên, Quảng Ninh, thậm chí Hồi còn có mặt

ở Lâm Đồng

Theo nghiên cứu của Bùi Ngạnh và Trần Quang Việt, nghiên cứu về kĩ thuật gieo ươm cây Hồi Nguyễn Ngọc Tân và Đặng Thuận Thành nghiên cứu về sinh lí cây Hồi Nguyễn Ngọc Bình và Lê văn Hán nghiên cứu về đất trồng Hồi Hoàng Chương và Đoàn Thị Bích nghiên cứu về nhân giống vô tính cây Hồi Phí Quang Điện - Lê Văn Hán nghiên cứu kĩ thuật phục tráng rừng Hồi Hoàng Xuân Phàn và

Vi Thiện nghiên cứu về kĩ thuật trồng Hồi Tuy nhiên thời gian nghiên cứu không dài lại bị giãn đoạn do chiến tranh nhưng một số công trình cũng đã được tổng kết đánh giá (Phí Quang Điện & Lê Văn Hán, 1981)

1.3 Nghiên cứu về tinh dầu

1.3.1 Tinh dầu từ thực vật

Tinh dầu (Essential oils) được chiết xuất từ lá, cánh hoa, thân, hạt và thậm chí

cả rễ của cây Cây hương liệu/thơm (Aromatic plants) thường chứa dầu dễ bay hơi ở

mọi tỷ lệ và ở các nồng độ khác nhau Ví dụ, hoa hồng chủ yếu tiết ra dầu etheric ở dạng hoa, trong khi gừng tiết ra nhiều dầu thơm hơn ở thân rễ Mỗi loại tinh dầu dễ bay hơi đều là duy nhất, nó khác nhau ngay cả trong cùng một loại cây và ứng dụng của tinh dầu thật tuyệt vời cũng đa dạng như chính tự nhiên Sự kết hợp phức tạp của các chất hữu cơ tạo thành dầu dễ bay hơi mang lại hương liệu riêng biệt, tùy thuộc vào loài, thời kỳ thu hoạch, khí hậu cũng như bộ phận của cây mà nó được chiết xuất Nhiều hợp chất tự nhiên tạo nên tinh dầu đã được xác định, riêng có dầu bạc hà (mint oil) có không quá 200 thành phần khác nhau Nhiều hợp chất là đồng phân cấu trúc (Hariri A và cộng sự., 2018) Trong số các nguyên tố hoạt động này của thực vật, người ta tìm thấy các chất như cineol, fenchone, limonene, menthol, mentone, pinene, sabinen, một số trong đó hiện diện với số lượng vô cùng nhỏ, khiến nó hầu như không thể tái tạo bằng phương pháp tổng hợp thành phần phòng thí nghiệm của dầu thơm thảo dược (Jahan S và cộng sự., 2015) Thiên nhiên chắc chắn là nhà hóa học vĩ đại nhất, vì tinh chất thơm của thực vật trong toàn bộ hệ thực vật đã biết không thể được tổng hợp trong hàng nghìn năm nỗ lực chung của tất cả các nhà hóa học trên thế giới

1.3.2 Tinh dầu

Tinh dầu là các chất thơm có trong các tế bào hoặc tuyến chuyên biệt của một

số loài thực vật được chúng sử dụng để bảo vệ bản thân khỏi động vật ăn thịt và sâu bệnh, đồng thời cũng để thu hút các loài thụ phấn Nói cách khác, tinh dầu là một phần của hệ thống miễn dịch của cây Bác sĩ, nhà vật lý học, nhà chiêm tinh,

nhà thần học và triết gia nổi tiếng người Thụy Sĩ, Paracelsus, đã gọi dầu chưng cất

từ thảo dược - tinh chất ngũ cốc - tinh hoa của thực vật là tinh dầu (essential oils) (Jahan S và cộng sự., 2015) Tinh dầu là những chất dễ bay hơi có nồng độ cao được chiết xuất từ các bộ phận khác nhau của một số loài thực vật, mỗi loại có tác dụng chữa bệnh và cung cấp năng lượng cụ thể Những chất lỏng dễ bay hơi này là những chất phân tử rất phức tạp, có tác dụng cực kỳ mạnh mẽ và chính xác Tinh dầu thực chất không phải là một loại dầu vì nó không chứa chất béo Nó thu được từ tinh chất giàu hương liệu, vị tự nhiên và các thành phần hoạt tính được tiết ra tế bào của một số bộ phận của cây Chất lỏng hương liệu thu được bằng cách chưng cất hoặc ép các cơ quan bài tiết Ví dụ, vỏ cam quýt được ép lạnh và các bộ phận khác

của cây (thân, lá, hoa, rễ, gỗ) được chưng cất (Ghaderinia P and Shapouri R (2017); Hariri Moghadam F và cộng sự., 2018) Các quá trình này tạo ra chất thơm cô đặc

và nguồn hoạt chất đậm đặc, tinh dầu còn được gọi là dầu dễ bay hơi hoặc dầu ether (Aramesh M and Ajoudanifar H., 2017) Việc chiết xuất tinh dầu rất tốn kém vì cần một lượng lớn nguyên liệu thô để sản xuất ra một vài mL tinh dầu Điều này giải thích mức giá cao cần thiết cho tinh dầu chính hãng Ví dụ, để có được một giọt tinh dầu hoa hồng cần thiết, khoảng 60 bông hồng (Ouis N and Hariri A., 2018) Tuy nhiên, cũng có những loại dầu rẻ tiền hơn do có nhiều nguyên liệu thô rẻ tiền và năng suất chiết xuất cao Những loại dầu như vậy là: cam quýt, chanh, cam, cam bergamot, chanh, dầu sả, dầu cây trà Vì vậy, tinh dầu rất quý nhưng chỉ cần một giọt là đủ mang lại hiệu quả tốt, hơn nữa, vượt quá liều lượng 2 % sẽ gây độc và gây tác dụng phụ7-8 (Barazesh F và cộng sự., 2017; Righi K và cộng sự., 2018)

1.3.3 Sự ảnh hưởng của tinh dầu

Tinh dầu tương đối phổ biến trong thế giới thực vật, một số loại tinh dầu rất giàu các hoạt chất chất cả về số lượng và chất lượng Thông thường, tinh dầu được tìm thấy trong thực vật bậc cao (khoảng 50 họ) thuộc bộ thực vật hạt kín (Asterales,

Laurales, Magnoliales, Zimgiberales, v.v.) hoặc ginsenosides (Pinales), nhưng còn

được gọi là sesquiterpenic lactone sesquiterpene dễ bay hơi hoặc tạo ra chất dễ bay hơi như sesquiterpene halogen hóa Mặc dù các hợp chất terpenic là đặc trưng của giới thực vật, một số monoterpen được sinh tổng hợp đã được báo cáo từ vi khuẩn đất, côn trùng (có thể là pheromone), và một số sesquiterpene và diterpen có nguồn gốc động vật (Kumar A và cộng sự., 2015; Georgieva N and Kosev V., 2018; Vasileva V., 2015) Sự tổng hợp và tích lũy tinh dầu xảy ra bên ngoài cây, trong các tuyến chức năng như các họ: Asteraceae, Geraniaceae, Laminaceae, v.v và trong các mầm mới nhú, hoặc bên trong cây, trong các tế bào tiết, trong các khoảng gian bào (kênh tiết) túi tiết như các họ: Anacardiaceae, Rutaceae, Myrtaceae Tinh dầu

có thể tích tụ trong tất cả các cơ quan của thực vật nhưng với số lượng khác nhau Như vậy chúng ta có thể gặp chúng ở: rễ, lá, hoa, quả, gỗ của thân hoặc trong vỏ cây Hàm lượng trong tinh dầu thực vật thường dưới 1 %, hiếm khi đạt tới 15 % hoặc thậm chí cao hơn trong sản phẩm khô của một số thực vật Tên của cây hương liệu được đặt cho những loài chứa lượng dầu dễ bay hơi cao hơn (ít nhất 0,1-0,2 %),

có mùi đủ dễ nhận biết hoặc có thể khai thác hiệu quả về mặt kinh tế (Marinova D.H và cộng sự., 2018; Ouis N and Hariri A., 2017; Olufeagba SO., 2016) Ngoài

ra, còn có những loài khác tuy có mùi đặc trưng nhưng vẫn chứa các chất chữa bệnh bao gồm tinh dầu

1.3.4 Sinh tổng hợp tinh dầu

Quá trình sinh tổng hợp các chất có mùi hương diễn ra trong lá, nơi hầu hết chúng được tìm thấy và tồn tại cho đến khi ra hoa Khi ra hoa, tinh dầu di chuyển vào hoa và một phần được tiêu thụ trong quá trình thụ tinh Sau khi thụ tinh, nó tích tụ trong quả

và hạt hoặc di chuyển sang lá, vỏ và rễ (Bakari M and Yusuf H.O., 2018; Jasim, R.K., 2016) Trong quá trình trưởng thành của thực vật, thành phần của tinh dầu thay đổi: ở cây non, chúng chủ yếu chứa hydrocacbon terpenic và các phân tử đơn giản hơn, trong khi cơ quan sinh sản chứa dầu etheric giàu hợp chất oxy hơn Mặc dù vai trò của chúng trong cơ thể thực vật đã được biết đến một phần, nhưng dầu ether có nhiều công dụng

Có hơn 3.000 loại tinh dầu có đặc tính vật lý và hóa học, khoảng 150 loại trong số đó được sản xuất ở quy mô công nghiệp (Nikolova I and Georgieva N., 2018; Eed A.M and Burgoyne A.H., 2015; Rahimian Y và cộng sự., 2018)

* Thành phần hóa học của tinh dầu

Tinh dầu là hỗn hợp phức tạp (5000-7000 thành phần hóa học) trong đó thành phần mono- và sesquitrpene chiếm ưu thế, nhưng cũng chứa các hợp chất thơm, thường là dẫn xuất phenylpropane và hiếm khi gặp diterpenes Các hợp chất terpenic có thể là hydrocacbon hoặc dẫn xuất oxy hóa (oxit, rượu, aldehyd, xeton, axit) hoặc sản phẩm phản ứng của chúng (ester, ete) Hợp chất terpenic là các chất

có nguồn gốc thực vật đi vào thành phần tự nhiên của hỗn hợp phân tử dẫn đến sự hình thành các loại dầu dễ bay hơi (thiết yếu, etheric) Để có được nước thơm và tinh dầu cần có nguyên liệu, sản phẩm thực vật và chất lượng Trước hết, việc thu hoạch nguyên liệu thực vật phải hết sức cẩn thận để không bị ô nhiễm bởi các loài thực vật khác Tinh dầu phổ biến ở hầu hết các cơ quan của cây, nhưng phổ biến hơn là ở hoa và lá (Hassan S.A và Soleimani T., 2016; Saidi A và cộng sự., 2017) Thành phần hóa học của tinh dầu rất đa dạng và các thành phần chính có thể là một phần của chuỗi béo, thơm và terpenic Nói chung, tinh dầu có chứa các chất bậc

ba, hiếm khi bậc bốn Các sản phẩm dễ bay hơi được tạo thành từ terpen, chất thơm, aldehyd, xeton, phenol, axit dễ bay hơi, este, v.v Nguyên liệu thực vật chịu tác động của thủy động lực học không phải lúc nào cũng được xử lý sau khi thu hoạch (Zerkaoui L và cộng sự., 2018) Nói chung, cây tươi sẽ tạo ra mùi dễ chịu hơn và tác dụng chữa bệnh tốt hơn; trừ hoa quế, hoa chanh và hoa oải hương được dùng khô Trong trường hợp thực vật khô, nước thơm ít bay hơi hơn đôi khi thu được do những thay đổi về hình thái và hóa học do tác động của không khí, nhiệt độ, do sự tích tụ gam, có thể do thay đổi (Hariri A và cộng sự., 2017; Bozhanska T., 2018) Ngoài ra, quy trình công nghệ của việc thu được dầu dễ bay hơi ảnh hưởng quyết định đến thành phần và chất lượng tinh dầu Trong trường hợp chưng cất bằng nước, các quá trình vật lý và hóa học được tạo ra làm thay đổi đáng kể hàm lượng của nguyên liệu thực vật và do đó làm thay đổi lượng dầu dễ bay hơi được giải phóng Các sản phẩm thực vật được đưa đến mức độ thuận tiện bằng cách nghiền, cắt, nghiền, được lựa chọn theo tính chất và thành phần hóa học (Belkhodja H và cộng sự., 2017; Mahmoodi M và cộng sự., 2018; Menkovska M và cộng sự, 2017) Như vậy, hoa và lá rụng xuống thuộc cấp độ I, còn vỏ và rễ, quả và hạt khô thuộc cấp độ II hoặc III Trái cây tươi được nghiền nát để thu được phần cùi có thể hấp thụ hơi nước Các phương tiện được sử dụng để chiết và chưng cất là nước cất hoặc nước khử các hợp chất khoáng và làm lạnh đến 35-40 oC (Eed A.M and Burgoyne A.H., 2015) Tỷ lệ nguyên liệu mẫu thực vật-dung môi tách chiết dao động từ tỷ lệ 1:1 cho đến 1:5 Tỷ lệ này phụ thuộc vào lượng dầu dễ bay hơi có trong thực vật và

độ hòa tan của nó (Nair M.S.V and Williams E.S., 2015) Dầu dễ bay hơi không pha loãng dư thừa được tách ra khỏi dung dịch nước bão hòa

1.3.5 Chiết xuất tinh dầu

Tinh dầu thu được thích hợp bằng một trong các quy trình sau như bằng cách

ép (quy trình được sử dụng đặc biệt để chiết xuất dầu vỏ chanh)

• Bằng cách chưng cất trong dung môi tạo hơi nước

• Bằng cách chiết xuất các sản phẩm thực vật tươi với dung môi như: ete, dầu

mỏ, benzen, axeton hoặc toluene hoặc bằng chất lỏng siêu tới hạn như cacbonic anhydrit dưới áp suất

• Bằng cách chiết từ dung dịch đậm đặc thu được từ nước hoa hoặc ngâm

• Việc chiết xuất công nghiệp tinh dầu từ các loại cây thơm/ hương liệu khác nhau được thực hiện theo các phương pháp khác nhau tùy theo đặc tính của chúng Trong thực tế, các phương pháp phổ biến nhất là:

• Chiết xuất tinh dầu bằng phương pháp chưng cất hơi nước

• Chiết xuất tinh dầu bằng các dung môi khác nhau (Satimehin F.P và cộng sự., 2017; Semnani S.N., 2017; Ayadi Hassan S và Belbasi Z., 2017)

* Phương pháp chưng cất hơi nước

Đây là phương pháp thường được sử dụng để chiết xuất dầu dễ bay hơi từ hầu hết các loại cây thơm/ hương liệu Trong trường hợp này, sẽ rất hữu ích nếu có hơi nước nóng để loại bỏ và vận chuyển, đặc biệt là các loại tinh dầu Hơi nước xâm nhập vào khối thực vật, được chưng cất, phá hủy lớp phủ olefin, làm bay hơi dầu và sau đó trộn với hơi nước (nước thơm) Hỗn hợp hơi nước và hơi dầu đi vào chất làm lạnh (bình ngưng tụ), tại đây nó biến thành chất lỏng không có gì khác ngoài nước

và dầu dễ bay hơi Hỗn hợp này đến bình florentine (bình tách), nơi diễn ra quá trình phân tách, cụ thể là dầu dễ bay hơi dễ lắng đọng hơn khi nổi trên mặt nước (Dlilali B và cộng sự., 2017) Tùy thuộc vào cách đặt nguyên liệu thô vào nồi hơi, các kiểu chưng cất sau đây được biêt đên:

1 Chưng cất trong nước: Dùng cho tất cả các loại tinh dầu không phân hủy ở

100 °C Tỷ lệ nguyên liệu thô và nước là: 1: 4

2 Chưng cất trong nước và hơi nước: được áp dụng cho các loại tinh dầu trong đó một số thành phần hòa tan trong nước, nhờ đó nguyên liệu thô được đặt trên mặt nước Việc đun nóng nước từ nồi hơi để chuyển hóa hơi được thực hiện bằng lửa trực tiếp hoặc bằng ống dẫn hơi mù Do đó, dầu dễ bay hơi sẽ được chiết

ra khỏi hơi được hình thành

3 Chưng cất hơi nước: được sử dụng để chiết xuất hầu hết các loại dầu Quá trình này bao gồm việc truyền hơi nước thu được trong các nồi hơi đặc biệt ở nhiệt

độ và áp suất cao, nguyên vật liệu thực vật được đặt trong các giỏ đặc biệt

Chưng cất bằng hơi nước là phương pháp phổ biến nhất và được áp dụng ở hầu hết các nước sản xuất tinh dầu (Egu U.N and Okonkwo J.C., 2017) Chiết xuất tinh dầu bằng các dung môi khác nhau Đây là một trong những phương pháp lâu đời nhất

được biết đến và sử dụng để sản xuất tinh dầu Việc sử dụng dung môi là một phương pháp phức tạp và tốn kém nên hiếm khi được áp dụng Phương pháp này dựa trên khả năng hòa tan của tinh dầu trong nhiều chất khác nhau như mỡ động vật, dầu thực vật, xăng, ete dầu mỏ, v.v Việc chiết xuất tinh dầu được gọi là chiết xuất và các dung môi không bay hơi như chất béo được gọi là macerates Việc chiết bằng dung môi đặc biệt hữu ích đối với dầu thu được từ hoa và những loài có dầu dễ bay hơi bị phân hủy dưới tác động của nhiệt độ cao (Danilchuk Y.V., 2016) Phương pháp được mô tả ở trên được áp dụng để chế biến hoa hồng, hoa cà, cây keo, cây bụi, v.v Trong trường hợp ngâm, nguyên liệu thô được chiết xuất sẽ được cho vào mỡ Nếu sử dụng mỡ động vật thì nhiệt độ sẽ duy trì ở mức 40-60 °C Nguyên liệu thô, tùy thuộc vào đặc tính của nó, sẽ được duy trì trong dung môi từ 24-48 giờ Chất hòa tan được sử dụng 6-15 lần để chiết xuất dầu dễ bay hơi (Ojogu NA., 2017), nó thay đổi sau khi bão hòa hoàn toàn

1.3.6 Khái niệm về tinh dầu Hồi

Tinh dầu hồi là sản phẩm chiết xuất từ hoa hồi nguyên chất Tinh dầu hồi nguyên chất phải trải qua rất nhiều công đoạn tỉ mỉ, cẩn thận mới có thể cho ra thành phẩm như: chưng cất, trích đoạn phân ly Tinh dầu hồi nguyên chất màu vàng

nhạt hoặc không màu, sánh và mang một mùi hương đặc trưng

Tinh dầu hồi chứa hàm lượng cao trans-anethol, không những thế, nó còn chứa hơn 20 hợp chất Theo nghiên cứu, tinh dầu hồi được coi là nguyên chất nếu chứa nhiều hơn 85 % trans-anethol và hàm lượng cis-anethol nhỏ hơn 3 % (Nguyễn Mạnh Tường, 2010)

1.3.6.1 Phân loại các thành phần có trong tinh dầu Hồi

Bằng phương pháp chiết xuất kéo hơi nước với quả Hồi tươi, tinh dầu đạt được 3-3,5 %, tinh dầu dạng lỏng, không màu hoặc màu vàng nhạt, có mùi thơm

khác biệt

Anethol chiếm 80-90 % là thành phần chủ yếu trong tinh dầu hồi, ngoài ra còn có a-pinen, terpineol, limonen, d-pinen, safrol, l-phellandren Lá hồi cũng có tinh dầu nhưng độ đông đặc hơi thấp Hạt hồi không mùi, chỉ chứa dầu béo (Vu Ngoc Lo, 1999)

1.3.6.2 Tính chất lý-hóa chung của tinh dầu Hồi

Hóa thực vật I verum chứa tinh dầu, hợp chất C6-C3 prenylat hóa, lignan,

sesquiterpen và flavonoid Các hợp chất này được thể hiện trong hình 2

Hình 1.1: Cấu trúc hóa học của các hợp chất chọn lọc của tinh dầu I verum Thành

phần chính của tinh dầu từ cây hồi (I verum) (hợp chất 1-7)

Chất dễ bay hơi và kỹ thuật chiết xuất Hoa hồi là một loại gia vị nổi tiếng và thường được sử dụng làm hương liệu trong công nghiệp thực phẩm Mùi phụ thuộc chủ yếu vào dầu dễ bay hơi của nó Do đó, tinh dầu là chủ đề chính của nghiên cứu

hóa học về loài Illicium Thành phần và hàm lượng tinh dầu thay đổi tùy theo thời

điểm thu hoạch, yếu tố mùa vụ, nơi xuất xứ và cây tươi hay khô Theo báo cáo của Heath (1981) chỉ ra rằng hàm lượng chất dễ bay hơi là 2,5-3,5 % trong quả hồi tươi

và 8-9 % trong nguyên liệu khô Tinh dầu của gia vị nằm ở vỏ quả chứ không phải

ở hạt Theo các báo cáo đã công bố trước đây, tinh dầu từ quả hồi chủ yếu bao gồm (E)-anethole (70-94 %) (1), estragole (2), limonene (3), (Z)-anethole (4), pinene (5), -phellandrene (6) và -terpineol (7) (Li và Liu, 2000) (Hình 2)

Có thể sử dụng nhiều kỹ thuật khác nhau để chiết xuất tinh dầu từ quả hồi, chẳng hạn như chưng cất thủy phân (hydrodistillation-HD), chưng cất hơi nước (steam distilla tion-SD), chiết bằng dung môi (solvent extraction -SE), chiết CO2

bằng chất lỏng siêu tới hạn (supercritical fluid CO2 extraction -SFE), chưng cất bằng thủy phân - chiết vi dung môi khoảng không gian đầu (hydrodistillation-

headspace solvent microextraction- HD-HSME) và chiết xuất có sự hỗ trợ của vi sóng (microwave-assisted extraction -MAE) (Zhai và cộng sự, 2009; Dzamic và cộng sự, 2009; Gholivand và cộng sự, 2009)

Theo truyền thống, tinh dầu được thu được bằng quy trình chưng cất bằng thủy phân (hydrodistillation- HD) hoặc SD, trong đó sự kết hợp giữa nhiệt độ tương đối cao của hơi nước và ảnh hưởng thủy phân của nước có thể gây ra sự phân hủy nhiệt, thủy phân và hòa tan trong nước của một số thành phần hương thơm (Yan và cộng sự, 2002) Cũng có thể gặp phải sự thất thoát một số hợp chất dễ bay hơi và hiệu suất chiết thấp khi sử dụng các phương pháp chiết này Mặc dù SE cho năng suất chiết cao hơn nhưng quy trình chiết tốn nhiều thời gian Ngoài ra, dịch chiết thu được từ SE có chứa dư lượng gây ô nhiễm mẫu (Wang và cộng sự, 2006) Bởi

vì những hạn chế này có thể được khắc phục bằng SFE, nên việc chiết xuất tinh dầu

từ quả hồi bằng phương pháp này đã thu hút sự chú ý ngày càng tăng trong những năm gần đây Thật vậy, SFE có thể được thực hiện ở áp suất tương đối thấp và gần nhiệt độ phòng CO2 siêu tới hạn được loại bỏ hoàn toàn khỏi mẫu khi kết thúc quá trình chiết và khả năng thoát hơi của nó có thể bị thay đổi bằng cách thay đổi áp suất và nhiệt độ (Della Porta và cộng sự, 1998) Wang và cộng sự (2007b) đã so sánh các tính chất vật lý và thành phần cấu tạo của dịch chiết từ cây hồi bằng ba quy trình tách, SD, SE và SFE, kết hợp với GC-MS Ba dịch chiết này có đặc điểm là màu sắc và mùi khác nhau, hàm lượng anethole tổng số từ 75,0 % đến 77,3 % Sản phẩm dầu từ SFE có chất lượng tốt hơn so với SE và SD Nghiên cứu này tương tự như kết quả nghiên cứu đã công bố của một số tài liệu (Della Porta và cộng sự., 1998)

Một thiết bị chiết xuất đơn giản đã được mô tả bởi Zhai và cộng sự., (2009) để chiết xuất tinh dầu từ cây hồi bằng phương pháp chiết xuất có sự hỗ trợ của vi sóng (microwave-assisted extraction-MAE) mà không cần bất kỳ phương pháp tiền xử lý nào khác Trong nghiên cứu này, chất lỏng ion được sử dụng làm môi trường hấp thụ vi sóng (microwave absorption medium-MAM) và được ứng dụng vào quá trình chiết xuất tinh dầu hồi của MAE Chất lỏng ion là một loại hợp chất ion có điểm

nóng chảy thấp, có thể hấp thụ năng lượng vi sóng nhanh chóng và hiệu quả Việc thêm nó vào hệ thống chiết xuất có thể cải thiện tốc độ của quá trình chiết xuất MAE chiết xuất nhiều thành phần dễ bay hơi hơn nhưng với hàm lượng anisole tương đối thấp hơn (50,9 %) so với hydrodistillation-HD (Zhai và cộng sự., 2009) Một thiết bị chiết xuất khác được HD-HSME sử dụng để chiết xuất tinh dầu từ quả hồi (Gholivand và cộng sự, 2009) HSME là sự kết hợp giữa lấy mẫu khoảng trống (HSS) và lấy mẫu dung môi chiết vi mô (SME), và là một phương pháp mới

có thể được sử dụng để chuẩn bị mẫu trong phân tích sắc ký Khoảng trống trực tiếp phân tích các hợp chất dễ bay hơi trong dung dịch nước hoặc các nền mẫu khác đã được sử dụng rộng rãi như một phương tiện xác định trực tiếp chất dễ bay hơi hợp chất mà không bị ảnh hưởng bởi nền mẫu HSME đã được chứng minh là một phương pháp cô đặc hiệu quả cho chiết các hợp chất dễ bay hơi từ dung dịch mẫu nước (Shariati-Feizabadi và cộng sự., 2003) So với HD, thời gian ngắn hơn (3-4 phút) và lượng mẫu nhỏ hơn được yêu cầu và các thành phần dễ bay hơi hơn của tinh dầu hồi sao được xác định HD-HSME được coi là phương pháp hữu ích để phân tích đơn giản, nhanh chóng và hiệu quả các loại tinh dầu từ thực vật

1.3.7 Hoạt tính kháng vi khuẩn (Antimicrobial activity)

Tinh dầu hồi có đặc tính kháng nấm mạnh (Dzamic và cộng sự, 2009) Anethole, thành phần chính của dầu hồi, đã được báo cáo là có hoạt tính kháng nấm

(Huang và cộng sự, 2010) Hoạt tính kháng nấm đã được nghiên cứu in vitro bằng

cách sử dụng xét nghiệm ức chế phát triển xuyên tâm sợi nấm, xét nghiệm tiếp xúc với hơi và xét nghiệm ức chế nảy mầm bào tử Giá trị IC50 của dầu chống lại sự phát triển sợi nấm của 11 loại nấm gây bệnh thực vật dao động từ 0,07-0,25 mg/mL Giá trị IC50 của dầu chống lại sự phát triển của tất cả các loại nấm thử nghiệm nằm trong khoảng từ 0,06-0,25 mg/mL Procymidone hoặc carbendazim đối chứng dương tính ở nồng độ 5 g/mL đã ức chế hoàn toàn sự phát triển của tất cả các loại

nấm thử nghiệm Năm 2002, De và cộng sự xác định anethole phân lập từ I verum

là thành phần sát trùng tại chỗ, cho thấy nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) 5-50 g/mL chống lại 12 vi khuẩn và 15 loại nấm (De và cộng sự., 2002) Hoạt tính sát trùng tại

chỗ của anethole phân lập được xác định in vitro bằng cách sử dụng các vi sinh vật

khác nhau bằng phương pháp đĩa thạch tiêu chuẩn Những phát hiện gần đây của Yang và cộng sự (2010) cho thấy rằng chiết xuất CO2 và ethanol siêu tới hạn của I

verum có hoạt tính kháng khuẩn đáng kể chống lại 67 chủng phân lập kháng thuốc

lâm sàng, bao gồm 27 chủng Acinetobacter baumannii, 20 chủng Pseudomonas

aeruginosa và 20 chủng Staphylococcus vàng kháng methicillin Phần diethyl ether

(EE) thu được từ chiết xuất phân đoạn và chiết xuất CO2 siêu tới hạn (SFE) cho thấy hoạt tính kháng khuẩn với giá trị MIC lần lượt là 0,15-0,70 và 0,11 mg/mL Phần EE cho thấy tác dụng hiệp đồng với một số kháng sinh thương mại Họ đã xác

định được bốn hợp chất kháng khuẩn từ I verum bằng GC-MS và đánh giá khả

năng kháng khuẩn của chúng.hiệu quả Đối với các nghiên cứu so sánh, các thí nghiệm cũng được tiến hành theo cách tương tự bằng cách sử dụng (E)-anethole, anisyl aldehyde, anisyl axeton và rượu anisyl làm chất chuẩn (E)-anethole có hoạt tính kháng khuẩn cao hơn các thành phần khác (anisyl aldehyde, anisyl axeton và

rượu anisyl) chống lại A bauman nii, với giá trị MIC là 0,11 mg/mL Độ nhạy kháng khuẩn xét nghiệm được thực hiện in vitro bằng phương pháp khuếch tán đĩa

tiêu chuẩn

Iauk và cộng sự., 2003 đã nghiên cứu hoạt tính kháng khuẩn in vitro của dịch chiết metanol và thuốc sắc từ quả I verum chống vi khuẩn kỵ khí và vi khuẩn răng lợi hiếu khí: Porphyromonas gin givalis, Prevotella spp., Fusobacteria nucleatum,

Capnocytophaga nướu, Veilonella parvula, Eikenella corrodens,

Peptostreptococcus micros và Actinomyces odontolyticus Chỉ có chủng E corro

dens có tính mẫn cảm hữu ích với cả chiết xuất metanol và thuốc sắc (MIC lần lượt

là 256 và 512 mg/L) Spiramycin đóng vai trò kiểm soát tích cực chống lại sự phát

triển của E corrodens, với MIC giá trị 2 mg/L Ngoài ra, phenylpropanoid,

(-)-illicinone-A và Axit 3,4-seco-(24Z)-cycloart-4(28),24-diene-3,dioic,

26-metyleste, phân lập từ rễ I verum có hoạt tính kháng HIV vừa phải trong ống

nghiệm với giá trị EC50 là 16,0 và 5,1 M có độ chọn lọc giá trị chỉ số (SI) lần lượt là 18,2 và 15,6 (Song và cộng sự., 2007) Zidovudine (một chất chống HIV) được sử dụng làm đối chứng dương tính (EC50 là 0,0108 M) Năm 2007, Shan và cộng sự

đã báo cáo mối quan hệ rất tích cực giữa hoạt tính kháng khuẩn và tổng hàm lượng phenolic trong một số lượng lớn các chiết xuất gia vị và thảo mộc từ các vùng khác