Khóa luận tốt nghiệp: Khảo sát quá trình trích ly tinh dầu hoa sứ (Plumeria obtusa L.) bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước có hỗ trợ siêu âm

Ngày nay, cây hoa sứ không chỉ được trồng trong vườn nhà để lấy bóng mát và cho hoa đẹp. Ngoài ra, trong y học cổ truyền, các bộ phận của cây hoa sứ đều có thể dùng làm thuốc chữa bệnh từ vỏ của thân cây, vỏ của rễ, hoa, nụ hoa, lá tươi và nhựa cây. Tuy nhiên, các bài thuốc chữa bệnh từ hoa sứ trắng được sử dụng phổ biến nhất.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÂY ĐÔ KHOA DƯỢC – ĐIỀU DƯỠNG

TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH DƯỢC HỌC

MÃ SỐ: 77202021

KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH TRÍCH LY TINH DẦU HOA SỨ (Plumeria obtusa L.)

BẰNG PHƯƠNG PHÁP CHƯNG CẤT LÔI CUỐN HƠI NƯỚC

CÓ HỖ TRỢ SIÊU ÂM

MSSV: 14D720401819 LỚP: ĐẠI HỌC DƯỢC 9K

Cần Thơ, 2019

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÂY ĐÔ KHOA DƯỢC – ĐIỀU DƯỠNG

TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH DƯỢC HỌC

MÃ SỐ: 77202021

KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH TRÍCH LY TINH DẦU HOA SỨ (Plumeria obtusa L.)

BẰNG PHƯƠNG PHÁP CHƯNG CẤT LÔI CUỐN HƠI NƯỚC

CÓ HỖ TRỢ SIÊU ÂM

MSSV: 14D720401819 LỚP: ĐẠI HỌC DƯỢC 9K

Cần Thơ, 2019

i

LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn khoa Dược - Điều dưỡng, trường Đại học Tây đô đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi được học tập và thực hiện đề tài tiểu luận tốt nghiệp này

Để hoàn thành bài tiểu luận tốt nghiệp, trước hết tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy, cô trong khoa Dược - Điều dưỡng đã tận tình giảng dạy, trang bị cho tôi những kiến thức quý báu trong những năm vừa qua Đặc biệt, tôi xin gởi đến Ths Nguyễn Ngọc Yến người đã phụ trách hướng dẫn tôi hoàn thành bài báo cáo thực tập này lời cảm

ơn sâu sắc nhất

Cuối cùng tôi xin cảm ơn gia đình và bạn bè của tôi, những người luôn ở bên cạnh tôi ủng hộ, giúp đỡ tôi có thời gian nghiên cứu đề tài và hết lòng hỗ trợ tôi về mặt tinh thần trong suốt thời gian thực hiện đề tài

Trong quá trình thực hiện đề tài tiểu luận, cũng như là trong quá trình làm bài báo cáo, khó tránh khỏi sai sót Bên cạnh đó, do trình độ lý luận cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên bài báo cáo không thể tránh khỏi những thiếu sót, tôi rất mong nhận được ý kiến đóng góp của quý thầy, cô để tôi có thể học hỏi thêm được nhiều kinh nghiệm

và hoàn thiện đề tài tiểu luận tốt nghiệp này

Tôi xin chân thành cám ơn!

Cần Thơ, ngày 20 tháng 06 năm 2019

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Huỳnh Ý Nhi

ii

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan bài tiểu luận tốt nghiệp này là nghiên cứu thực sự của cá nhân, được thực hiện dựa trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm Bài tiểu luận được tiến hành thực tế tại k

hoa Dựợc - Điều dưỡng trường Đại học Tây Đô

Tôi xin cam đoan các nội dung được tham khảo trong bài tiểu luận đã được trích dẫn chính xác và đầy đủ theo quy định Các số liệu, kết quả thí nghiệm trong bài báo cáo này là trung thực

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Huỳnh Ý Nhi

iii

TÓM TẮT Ngày nay, cây hoa sứ không chỉ được trồng trong vườn nhà để lấy bóng mát và cho hoa đẹp Ngoài ra, trong y học cổ truyền, các bộ phận của cây hoa sứ đều có thể dùng làm thuốc chữa bệnh - từ vỏ của thân cây, vỏ của rễ, hoa, nụ hoa, lá tươi và nhựa cây Tuy nhiên, các bài thuốc chữa bệnh từ hoa sứ trắng được sử dụng phổ biến nhất

Hoa sứ sử dụng cho đề tài nghiên cứu này là hoa sứ trắng thuộc giống Plumeria obtusa L thu hái tại phường Long Hòa, quận Bình Thủy, thành phố Cần Thơ Tinh dầu hoa

sứ được trích ly bằng phương pháp lôi cuốn hơi nước có hỗ trợ siêu âm Đề tài này được thực hiện nhằm khảo sát điều kiện trích ly các thành phần hóa học của tinh dầu trong hoa

sứ Tinh dầu hoa sứ được làm tinh khiết bằng diethyleter và làm khan bằng Na2SO4 khan Kết quả khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng trích ly tinh dầu cho thấy điều kiện tối ưu để trích ly là chưng cất ở 100 oC trong khoảng 3 giờ 30 phút, kích thước hoa sứ cắt nhỏ dưới 1 mm

Kết quả sau khi tiến hành nghiên cứu thu được tinh dầu hoa sứ màu vàng nhạt, thơm

tự nhiên, có tỷ trọng ở 25 oC là 0,8898 g/mL và chỉ số acid (IA) là 3,5723 và hàm lượng khoảng 0,058 % Dựa vào phương pháp sắc ký khí ghép phổ GC-MS xác định được thành phần hóa học của tinh dầu hoa sứ gồm hơn 25 hợp chất Trong đó, Benzyl salicylate (49,24

%), Benzyl Benzoate (Ascabiol) (13,77 %) và trans-Farneson (9,07 %) hiện diện như những cấu tử chính

Tuy hoa sứ trắng là loài rất thông dụng nhưng không phải ai cũng biết cách sử dụng các chế phẩm được tinh chế từ loại hoa này Vì vậy, nghiên cứu này đã góp phần vào việc

mở ra hướng nghiên cứu về khả năng ứng dụng của cây hoa sứ và tinh dầu hoa sứ Qua đó, tận dụng được nguồn nguyên liệu từ thiên nhiên, rẻ tiền để bào chế ra các dược phẩm hoặc thực phẩm chức năng lành mạnh, ít tác dụng phụ và an toàn phục vụ cho nhu cầu điều trị

và bảo vệ sức khỏe của con người

iv

MỤC LỤC

Trang

LỜI CẢM ƠN i

LỜI CAM ĐOAN ii

TÓM TẮT iii

MỤC LỤC iv

DANH MỤC BẢNG vii

DANH MỤC HÌNH viii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ix

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÂY HOA SỨ 2

1.1.1 Nguồn gốc và đặc điểm thực vật 2

1.1.2 Phân loại khoa học 3

1.1.3 Phân bố và đặc điểm sinh thái, sinh trưởng 3

1.1.4 Công dụng của hoa sứ 4

1.1.5 Thành phần hóa học 5

1.1.6 Một số bài thuốc từ cây sứ 5

1.1.7 Một số chế phẩm tinh dầu hoa sứ 5

1.2 TỔNG QUAN VỀ TINH DẦU 7

1.2.1 Khái niệm về tinh dầu 7

1.2.2 Nguồn gốc và sự phát triển của tinh dầu 8

1.2.3 Phân loại các thành phần có trong tinh dầu 9

1.2.3.1 Phân loại theo hàm lượng 9

1.2.3.2 Phân loại theo tính chất vật lý 10

1.2.3.3 Phân loại theo tính chất hóa học 10

1.2.4 Tính chất vật lý và hóa học của tinh dầu 10

1.2.4.1 Tính chất vật lý 10

1.2.4.2 Tính chất hóa học 11

1.2.5 Ứng dụng của tinh dầu 11

1.2.6 Vai trò của tinh dầu trong đời sống thực vật 13

1.3 PHƯƠNG PHÁP CHƯNG CẤT LÔI CUỐN HƠI NƯỚC 15

1.3.1 Phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước 15

1.3.1.1 Nguyên tắc chung 15

v

1.3.1.2 Những ảnh hưởng chính trong sự chưng cất lôi cuốn hơi nước 16

a) Sự khuếch tán 16

b) Sự thủy giải 17

c) Nhiệt độ 17

1.3.1.3 Ưu và nhược điểm của phương pháp 17

a) Ưu điểm 17

b) Nhược điểm 17

1.3.2 Các phương pháp mới trong việc trích ly tinh dầu 18

1.3.2.1 Công nghệ CO2 siêu tới hạn 18

1.3.2.2 Vi sóng 19

1.4 ĐẠI CƯƠNG VỀ SÓNG SIÊU ÂM 20

1.4.1 Khái niệm sóng siêu âm 20

1.4.2 Nguyên tắc tác động của sóng siêu âm 21

1.4.2.1 Hiện tượng xâm khí thực 21

1.4.2.2 Hiện tượng vy xoáy 23

1.4.3 Cơ sở khoa học của sóng siêu âm truyền trong chất lỏng 23

1.4.3.1 Hiện tượng “Cavitation” 23

1.4.3.2 Hiện tượng vỡ bóng 23

1.4.4 Một số ứng dụng của sóng siêu âm 24

1.6 PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ KHÍ GHÉP KHỐI PHỔ GC-MS (Gas Chromatography - Mass Spectrometry) 24

1.6.1 Khái niệm 24

1.6.2 Cấu tạo 24

1.6.3 Công dụng 25

1.7 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ TINH DẦU HOA SỨ 25

1.7.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 25

1.7.2 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam 26

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27

2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 27

2.2 ĐỊA ĐIỂM, THỜI GIAN NGHIÊN CỨU 27

2.3 THIẾT BỊ, DỤNG CỤ, HÓA CHẤT 27

2.3.1 Thiết bị 27

2.3.2 Dụng cụ 29

2.3.3 Hoá chất 29

vi

2.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29

2.5 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 29

2.5.1 Trích ly tinh dầu bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước có hỗ trợ siêu âm 29

2.5.1.1 Thu và xử lý mẫu 29

2.5.1.2 Chưng cất và làm tinh khiết 30

2.5.2 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hàm lượng tinh dầu 31

2.5.2.1 Khảo sát thời gian trích ly 31

2.5.2.2 Khảo sát nhiệt độ trích ly 32

2.5.2.3 Khảo sát kích thước mẫu nguyên liệu ly trích 32

2.5.3 Xác định thành phần hóa học và hàm lượng tinh dầu bằng phương pháp sắc ký khí ghép khối phổ GC-MS (Gas Chromatography-Mass Spectrometry) 32

2.5.4 Khảo sát một số chỉ số vật lý và hóa học 33

2.5.4.1 Xác định tỷ trọng 33

2.5.4.2 Xác định chỉ số acid 33

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 35

3.1 KẾT QUẢ TRÍCH LY TINH DẦU BẰNG PHƯƠNG PHÁP CHƯNG CẤT LÔI CUỐN HƠI NƯỚC CÓ HỖ TRỢ SÓNG SIÊU ÂM 35

3.2 KẾT QUẢ KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HIỆU SUẤT TRÍCH LY TINH DẦU HOA SỨ 35

3.2.1 Kết quả khảo sát thời gian trích ly 35

3.2.2 Kết quả khảo sát nhiệt độ trích ly 36

3.2.3 Kết quả khảo sát kích thước mẫu nguyên liệu trích ly 37

3.3 KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA TINH DẦU HOA SỨ 39

3.4 KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH TỶ TRỌNG CỦA TINH DẦU HOA SỨ 41

3.5 KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH CHỈ SỐ ACID 42

CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 44

4.1 KẾT LUẬN 44

4.2 KIẾN NGHỊ 44

TÀI LIỆU THAM KHẢO 45 PHỤ LỤC PL1 PHIẾU KẾT QUẢ THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA TINH DẦU HOA SỨ PL1

vii

DANH MỤC BẢNG

Trang

Bảng 3.1 Kết quả khảo sát thời gian trích ly 35

Bảng 3.2 Kết quả khảo sát nhiệt độ trích ly 36

Bảng 3.3 Kết quả khảo sát kích thước mẫu nguyên liệu trích ly 37

Bảng 3.4 Điều kiện tối ưu để trích ly tinh dầu hoa sứ 38

Bảng 3.5 Thành phần hóa học của tinh dầu hoa sứ 39

Bảng 3.6 Công thức cấu tạo của một số hợp chất chính trong tinh dầu hoa sứ 40

Bảng 3.7 Kết quả xác định tỷ trọng của tinh dầu hoa sứ 41

Bảng 3.8 Kết quả xác định chỉ số acid của tinh dầu hoa sứ 42

viii

DANH MỤC HÌNH

Trang

Hình 1.1 Cây sứ 2

Hình 1.2 Vị trí trong phân loại thực vật của P.obtusa L 3

Hình 1.3 Tinh dầu hoa sứ REED DIFFUSER 6

Hình 1.4 Tinh dầu hoa sứ - bộ 3 sản phẩm xông, đốt, xịt 10 mL LAOXAO 6

Hình 1.5 Kem dưỡng tay tinh dầu hoa sứ và hoa cam đắng COCHINE 6

Hình 1.6 Một số loại tinh dầu 7

Hình 1.7 Phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước 16

Hình 1.8 Chiết xuất bằng phương pháp CO2 siêu tới hạn 18

Hình 1.9 Chiết với sự hỗ trợ của vi sóng 20

Hình 1.10 Các khoảng tần số của sóng siêu âm 21

Hình 1.11 Quá trình hình thành, phát triển và vỡ của bọt khí 22

Hình 1.12 Hiện tượng “Cavitation” 23

Hình 2.1 Hoa sứ 27

Hình 2.2 Bộ dụng cụ chưng cất tinh dầu 28

Hình 2.3 Tủ sấy Memmert UN55 28

Hình 2.4 Tủ hút chân không 28

Hình 2.5 Máy siêu âm 28

Hình 2.6 Xử lý mẫu hoa sứ 30

Hình 2.7 Sơ đồ quy trình tách chiết tinh dầu từ hoa sứ 31

Hình 3.1 Tinh dầu hoa sứ 35

Hình 3.2 Đồ thị ảnh hưởng của thời gian trích ly đến hàm lượng tinh dầu 36

Hình 3.3 Đồ thị ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly đến hàm lượng tinh dầu 37

Hình 3.4 Đồ thị ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu đến hàm lượng tinh dầu 38

ix

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

Từ viết tắt Tiếng anh Tiếng việt

P obtusa L Plumeria obtusa L

REACH

R-Registration, E-Evaluation, A-Authorisation,

CH-Restriction of Chemicals

Đăng ký, Đánh giá, Cấp phép,

Hạn chế hóa chất

DHHP 1,1-diphenyl-2-picryl hydrazine

ABTS 2,2’-azino-bis(3-ethylbenzthiazoline-6-sulphonic acid)

SCO2 - Công nghệ CO2 siêu tới hạn FMASE Focused Microwave Assisted Soxhlet Extraction

GC Gas chromatography Sắc ký khí

MS Mass Spectroscpy Khối phổ

GC-MS Gas chromatography-Mass Spectroscpy Sắc ký khí ghép phối khổ

IA Acide Index Chỉ số acid

1

MỞ ĐẦU Tinh dầu tên tiếng Anh là essential oil, là dạng lỏng tập trung của các chất dễ bay hơi tự nhiên trong thực vật có mùi thơm Người ta ví tinh dầu là nhựa sống của cây, mang sức sống và năng lượng tinh khiết nhất Từ thời cổ đại, tinh dầu đã được dùng trong các liệu pháp hương thơm để chăm sóc cơ thể khỏe mạnh, cân bằng tinh thần và làm đẹp hiệu quả Ngoài dùng để xông hương, chăm sóc sức khỏe và làm đẹp, tinh dầu thiên nhiên được

sử dụng rất nhiều trong nước hoa, mỹ phẩm, xà phòng, hương liệu, dược liệu, đồ uống, các sản phẩm gia dụng

Việt Nam nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa nóng ẩm, mưa nhiều, cây cối tươi tốt quanh năm, thảm thực vật rất phong phú và đa dạng, trong đó các loài cây có chứa tinh dầu đang được khẳng định là vô cùng dồi dào và độc đáo Đặc biệt, là giống hoa sứ (Plumeria obtusa L.) có tiềm năng phát triển lớn nhưng chưa được khai khác và tận dụng Cho nên hàng năm, nước ta còn phải nhập một lượng tinh dầu hoa sứ không nhỏ để đáp ứng nhu cầu tiêu thụ và sản xuất

Qua các bài thuốc dân gian cho thấy hoa sứ có khả năng chữa một số bệnh như tiêu đờm, trừ ho, hạ áp Tuy nhiên, đó chỉ là các phương pháp hoặc các bài thuốc dân gian được truyền miệng mà chưa có nhiều nghiên cứu thành phần hóa học cũng như hoạt tính của tinh dầu hoa sứ ở Việt Nam

Để đóng góp vào hướng nghiên cứu này, tôi chọn thực hiện đề tài “Khảo sát quá trình trích ly tinh dầu hoa sứ (Plumeria obtusa L.) bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước có hỗ trợ siêu âm” với những mục tiêu chính như sau:

+ Khảo sát điều kiện tối ưu để trích ly tinh dầu bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước có hỗ trợ siêu âm

+ Khảo sát thành phần hóa học và một số chỉ số hóa lý của tinh dầu hoa sứ

2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÂY HOA SỨ

1.1.1 Nguồn gốc và đặc điểm thực vật

Tên tiếng Việt: Sứ lá tù, đại lá tù, đại lá tà

Thuộc họ: Trúc đào - Apocynaceae

Tên khoa học: Plumeria obtusa L., tên khác: Plumeria acutifolia Poir

Có nguồn gốc từ Trung Mỹ và Caribe Được xem là quốc hoa của nhiều quốc gia, Nicaragua và Lào là hai quốc gia tôn sùng hoa sứ và họ xem đây chính là bông hoa đủ các

tố chất làm đại diện cho đất nước Cây được trồng để trang trí và lấy bóng mát tại các công trình công trình công cộng là chủ yếu, hoa còn được sử dụng để làm dược liệu

Hình 1.1 Cây sứ

3

1.1.2 Phân loại khoa học

Hình 1.2 Vị trí trong phân loại thực vật của P.obtusa L

1.1.3 Phân bố và đặc điểm sinh thái, sinh trưởng

Đây là loài cây thân gỗ cao, thân tròn mập Phân nhiều cành nhánh, dài, xù xì Vỏ cây màu trắng xám, nhựa có mủ Tán rộng tỏa bóng mát Lá cây có hình bầu dục, rộng ở giữa và hẹp lại ở cả 2 đầu Lá màu xanh bóng, xếp thành vòng ở đầu cành Lá cây nhẵn ở mặt trên, lớp lông mịn cùng với gân chính màu trắng và các gân viền ở mép nổi rõ ở mặt dưới lá Hoa có mùi thơm, nở vào mùa hè và mùa thu Hoa mọc thành cụm dài từ 30 cm -

Ngành

Giới Plantae

Magnoliophyta Phân loại thực vật

Lớp Magnoliopsida

4

50 cm Cánh hoa dày, mập, đa dạng về màu sắc Hoa thường có tâm vàng, cánh hoa dày, nhuỵ nhiều dính trên ống tràng Hoa chủ yếu toả hương về đêm nhằm lôi kéo các loài bướm nhân sư (họ Sphingidae) thụ phấn cho chúng Quả của cây thường mọc thẳng hàng, dài từ

10 cm - 15 cm Cây khó ra quả Hạt có cánh mỏng

Đặc điểm sinh lý, sinh thái: Là loài ưa sáng, khả năng chịu hạn cao

Tốc độ sinh trưởng: Sinh trưởng và phát triển nhanh

Phù hợp với môi trường đất Thích nghi với môi trường đô thị

Cây thường mọc ở các đình chùa, các vườn hoa và được trồng bằng cành

Các loài sứ rất dễ nhân giống bằng cách: Lấy các đoạn cắt ra từ phía đầu của các cành không có lá về mùa xuân, để khô phần gốc trước khi cắm vào đất Cũng có thể giâm cành hay cho hạt nảy mầm

1.1.4 Công dụng của hoa sứ

Trong y học cổ truyền, các bộ phận của cây hoa sứ đều có thể dùng làm thuốc như

vỏ thân, vỏ rễ, hoa, nụ hoa, lá tươi và nhựa cây, nhưng sử dụng nhiều nhất là hoa Từng bộ phận khác nhau của cây có những công dụng khác nhau

+ Vỏ thân, vỏ rễ: Vỏ thân và rễ hơi có độc, vị đắng, tính mát Dân gian sử dụng dùng làm thuốc tẩy xổ, nhuận tràng, chữa táo bón và chữa thủy thũng, đây là những công dụng hay được sử dụng nhất của vỏ thân và rễ hoa sứ Người suy nhược, già yếu, phụ nữ có thai, tiêu chảy không nên dùng do các thành phần trong cây có tác dụng tẩy xổ khá mạnh và hơi

có độc Cần tham vấn thầy thuốc trước khi sử dụng

+ Nhựa và mủ: Được sử dụng để bôi ngoài giúp điều trị chai chân hay những vết loét viêm tấy, bên cạnh đó nhựa và mủ cây còn được dùng để tẩy xổ tuy nhiên lưu ý liều dùng sẽ thấp hơn so với khi dùng vỏ thân cây sứ

+ Lá sứ: Kinh nghiệm dân gian dùng để điều trị bong gân, sai khớp, mụn nhọt khá hiệu quả, điều này đã được chứng minh từ xa xưa, đây được xem là một trong những bài thuốc phổ biến

+ Hoa: Đây là bộ phận được sử dụng nhiều nhất và thường được sử dụng để tinh chiết tinh dầu với mùi thơm đặc trưng Bên cạnh đó hoa sứ còn là cứu tinh cho những chứng

ho hay đờm lâu ngày và trường hợp bị hạ huyết áp Thông thường, hoa sứ được lặt ra và đem phơi khô để làm thuốc chữa trị các chứng kiết lỵ, tiêu chảy Hoa tươi cũng được sử dụng tương tự Hoa khô có tác dụng mạnh hơn hoa tươi Nên thu hái hoa khi vừa nở hết, phơi hay sấy khô dùng dần

Oudman còn chiết được từ nhựa cây một acid gọi là acid plumeric C10H10O5, có tinh thể hình kim nhỏ, tan trong nước sôi, alcol và ether, chảy và bị phân tích ở 130 oC

Năm 1952, Grumbach A., Schmid H và Bencze W (1952, Uberein Pflanzliches Antibioticum Experimentia, Suisse, 8, (6): 224-225) đã chiết được từ cây hoa đại một chất kháng sinh mới đặt tên là funvoplumierin có tác dụng ức chế sự lớn lên của một số giống Mycobacterium tuberculosis

G H Mahran (1974, Planta Medica, 5: 226) đã lấy từ rễ, lá và vỏ đại một chất đắng gọi là plumierit, một glucosid Không có trong hoa Plumierit là một chất bột trắng, có tinh thể, không mùi, vị đắng, độ chảy 155 oC - 156 oC tan trong nước, trong cồn etylic, metylic, acetat, ít tan trong ether, chloroform, không tan trong ether dầu hỏa

Trong hoa có một ít tinh dầu mùi thơm mát (Đỗ Tất Lợi, 2006)

1.1.6 Một số bài thuốc từ cây sứ

Chữa cao huyết áp, bằng cách dùng như sau: Hằng ngày sử dụng 12 g - 20 g hoa sứ (loại khô), đem sắc (nấu) lấy nước, uống thay trà trong ngày

Bong gân: Dùng một lá tươi rửa sạch, giã nhuyễn, trộn với một ít muối ăn đắp lên chỗ sưng Lại dùng một ít lá tươi khác, hơ lên lửa cho héo và đắp phía ngoài rồi cố định bằng băng hoặc vải sạch Ngày đắp 1 - 3 lần liên tục như vậy 1 - 2 ngày

Đau nhức hay mụn nhọt: Cũng dùng lá tươi giã nhuyễn đắp vào

Chân răng sưng đau: Vỏ rễ ngâm rượu, dùng ngậm rất hiệu quả (chú ý không được nuốt)

Ho: Sử dụng 4 g – 12 g hoa sứ khô, sắc lấy nước, uống thay trà trong ngày (dùng loại hoa cánh trắng, tâm điểm vàng)

1.1.7 Một số chế phẩm tinh dầu hoa sứ

Tinh dầu từ hoa sứ là loại tinh dầu đặc biệt với hương thơm gợi cảm, quyến rũ có thể được chế tạo thành nước hoa Dầu hoa sứ có thể sử dụng để xông hơi da mặt giúp làm sạch sâu, lưu thông khí huyết, da dẻ hồng hào, kết hợp với dầu nền massage Với hương thơm tự nhiên quyến rũ tinh dầu từ hoa sứ có thể sử dụng để xông phòng, giảm mùi hôi và hương hoa sẽ còn lưu lại rất lâu trong phòng

6

Hình 1.3 Tinh dầu hoa sứ REED DIFFUSER

Hình 1.4 Tinh dầu hoa sứ - bộ 3 sản phẩm xông, đốt, xịt 10 mL LAOXAO

Hình 1.5 Kem dưỡng tay tinh dầu hoa sứ và hoa cam đắng COCHINE

7

1.2 TỔNG QUAN VỀ TINH DẦU

1.2.1 Khái niệm về tinh dầu

Tinh dầu gồm nhiều hợp chất dễ bay hơi (chủ yếu là các terpen và các triterpenonic),

có mùi đặc trưng tùy thuộc vào nguồn gốc cung cấp nguyên liệu tinh dầu Hệ thực vật có tinh dầu khoảng 3000 loài, trong đó có 150 - 200 loài có ý nghĩa công nghiệp Tinh dầu là hỗn hợp các chất hữu cơ tan lẫn vào nhau, có mùi đặc trưng Ở nhiệt độ thường hầu hết tinh dầu ở thể lỏng, có khối lượng riêng bé hơn 1 (trừ một vài tinh dầu như quế, đinh hương…), không tan trong nước hoặc tan rất ít, nhưng lại hòa tan tốt trong dung môi hữu cơ như alcol, ether, chất béo… Tinh dầu bay hơi với hơi nước, có vị cay và ngọt, nóng bỏng và có tính sát trùng mạnh (Lê Ngọc Thạch, 2003)

Hình 1.6 Một số loại tinh dầuTinh dầu có hai loại: Nguyên chất và tinh dầu hỗn hợp Tinh dầu nguyên chất hoàn toàn không có độc tố không có chất bảo quản hóa học nên rất an toàn cho người sử dụng

và mang lại kết quả nhanh khi điều trị Tinh dầu không nguyên chất được pha trộn với các loại tinh dầu khác nhau Thành phần hóa học của tinh dầu gồm terpen và những dẫn xuất chứa oxy của terpen (như alcol, aldehyde, ceton, ether…) Mặc dù có nhiều cấu tử như vậy nhưng thường một vài cấu tử chính có giá trị và có mùi đặc trưng cho tinh dầu đó

Phương pháp phổ biến để tách tinh dầu từ cây cỏ là chưng cất bằng lôi cuốn hơi nước Nếu các chất trong tinh dầu bị phân hủy bằng chưng cất lôi cuốn hơi nước thì người

ta sử dụng phương pháp chiết bằng dung môi hữu cơ (ví dụ như ether dầu hỏa, benzen…)

Về mặt thực hành tinh dầu có thể xem như “một hỗn hợp thiên nhiên có mùi, phần lớn có

8

nguồn gốc từ thực vật”, chỉ có một số ít nguồn gốc từ động vật Tinh dầu được phân bố rộng trong hệ thực vật, đặc biệt tập trung một số họ như họ hoa tán, họ cúc, họ hoa môi, họ long não, họ sim, họ cam, họ gừng… Tinh dầu được chiết từ mọi bộ phận của cây như cánh hoa, lá, cành, rễ, vỏ trái, hạt, vỏ cây… Tinh dầu chứa trong thực vật có thành phần không

ổn định Hàm lượng tinh dầu phụ thuộc vào nhiều yếu tố như giống, di truyền, đất trồng, phân bón, thời tiết, ánh sáng, thời điểm thu hoạch Trong các bộ phận của cây hàm lượng tinh dầu cũng khác nhau Cần phải hiểu biết như vậy để xác định thời gian thu hái cho hàm lượng tinh dầu nhiều nhất và chất lượng tốt nhất Tinh dầu là sản phẩm cuối cùng của quá trình trao đổi chất và không được sử dụng trở lại cho hoạt động sống của cây (Nguyễn Thị Tâm, 2003)

1.2.2 Nguồn gốc và sự phát triển của tinh dầu

Tinh dầu được sử dụng từ rất lâu đời Dựa theo những văn bản cổ để lại thì từ thế kỷ thứ IX, tinh dầu đã được thu bằng phương pháp chưng cất: Nguyên liệu thực vật được xử

lý với alcol và sau đó được chưng cất với nước để thu được nước thơm

Vào thế kỷ thứ XVI, khái niệm dầu béo và tinh dầu cũng như các phương pháp để thu nhận chúng từ nước thơm đã được xác định Ngay từ thời gian này, tinh dầu đã được thương mại hóa với các mục tiêu mỹ phẩm, công nghiệp và chữa bệnh

Tuy nhiên, đến cuối thế kỷ XIX, các tiến bộ trong hóa học đã có thể phân lập các phân tử có mùi thơm và sau đó tổng hợp chúng để sử dụng trong điều trị, nước hoa và công nghiệp

Sang thế kỷ XX, sự phát triển mạnh mẽ của hóa học ở giai đoạn này đã khiến cho việc sản xuất tinh dầu theo con đường tổng hợp được cải tiến với khối lượng lớn, giá rẻ, quy trình ổn định và được tiêu chuẩn hóa, do đó tinh dầu tổng hợp đã từ từ thay thế các loại tinh dầu tự nhiên Sự phát triển mạnh mẽ của công nghiệp sản xuất tinh dầu trong thời kỳ này được ví như thuật giả kim Các nguyên nhân thúc đẩy việc sản xuất các chất thơm tổng hợp gồm có:

+ Con đường tổng hợp có thể chế ra các sản phẩm tương đương với thiên nhiên nhưng rẻ hơn

+ Không lệ thuộc vào nguồn cung cấp (từ các nước thứ ba, trước kia là thuộc địa),

do đó có thể chủ động

+ Có thể cải tiến được chất lượng (bền hơn, mùi thuần hơn, không có hiệu ứng phụ) + Tạo ra các mùi mới chưa tìm thấy trong tự nhiên (đa dạng hơn) Bên cạnh đó, trong thời gian này, việc sử dụng tinh dầu tự nhiên không được ưa chuộng do các thông tin

+ Ảnh hưởng của hóa chất đến khả năng sinh sản của con người

+ Nhận thức về độc tính của thuốc trừ sâu hóa học cho hành tinh, các vụ bê bối liên quan đến y tế công cộng (nhiễm độc máu khi truyền, nhiễm độc amiăng, nhiễm độc hormon tăng trưởng…)

+ Sự thi hành của hệ thống REACH (đăng ký R- Registration, đánh giá Evaluation, cấp phép A- Authorisation và hạn chế hóa chất CH- Restriction of Chemicals) nhằm kiểm soát sự sản xuất hóa chất

E-+ Sự gia tăng nghi ngờ về các chất mùi tổng hợp và sự hài hòa dần dần của các khuôn khổ pháp lý cho việc sử dụng tinh dầu (ở một số nước châu Âu, tinh dầu được coi là thuốc chữa bệnh và có thể được đăng ký sử dụng truyền thống)

+ Sự toàn cầu hóa khiến cho tinh dầu có thể được sản xuất ở các nước có giá nhân công rẻ…

Do đó, từ chỗ bị lãng quên, tinh dầu đã lấy lại vị thế của mình và dần chiếm lĩnh thị trường các sản phẩm hữu cơ (thậm chí liệu pháp đối chứng - allopathy, đã sử dụng tinh dầu trong phương pháp điều trị sinh học hoặc hữu cơ) Có thể nói rằng, sự đổi mới này xuất phát một phần từ sự không hài lòng đối với các chất hóa học tổng hợp và một phần vào tính tích cực nhấn mạnh rằng các sản phẩm tự nhiên là vô hại Do đó, không có gì khó hiểu khi ngày càng có nhiều người quan tâm đến lĩnh vực tinh dầu Theo con số thống kê, chỉ tính riêng trong năm 2009 đã có 1.420.000 lượt truy cập vào trang Google France với từ khóa

“Essential oils” (Phạm Quốc Long, 2009)

1.2.3 Phân loại các thành phần có trong tinh dầu

1.2.3.1 Phân loại theo hàm lượng

Thành phần chính: Là thành phần có hàm lượng trên 1 % Thành phần chính là tiêu chuẩn chủ yếu để đánh giá chất lượng tinh dầu

Thành phần phụ: Là thành phần có hàm lượng từ 0,1 % - 1 %

10

Thành phần vết: Là thành phần có hàm lượng không quá 0,1 % trong toàn bộ tinh dầu (Văn Ngọc Hướng, 2003)

1.2.3.2 Phân loại theo tính chất vật lý

Tinh dầu của mỗi loài thực vật là một hỗn hợp bao gồm hàng trăm hợp chất thuộc các nhóm hữu cơ khác nhau

Các hợp chất có tinh dầu thường được phân chia thành hai nhóm:

+ Nhóm thành phần dễ bay hơi: Chiếm 90 % - 95 % tổng lượng tinh dầu

+ Nhóm còn lại: gồm các hợp chất ít bay hơi chỉ chiếm 1 % - 10 %

Tỷ lệ các thành phần riêng lẻ có thể thay đổi rất lớn tùy theo giống cây trồng, điều kiện canh tác, mùa vụ và các bộ phận khác nhau của cây, tuy nhiên số lượng của các thành phần là không thay đổi trong phạm vi loài

1.2.3.3 Phân loại theo tính chất hóa học

Có nhiều cách phân loại tinh dầu theo bản chất hóa học sau đây là cách phân loại Các hợp chất trong tinh dầu được chia thành các nhóm:

+ Monoterpen mạch hở (ví dụ: mycren, ocimen)

+ Monoterpen mạch vòng (ví dụ: p-cymen, pinen, sabinen)

+ Monoterpen mạch hở bị oxy hóa (như farnesol, linalool, neral)

+ Monoterpen mạch vòng bị oxy hóa (như terpineol, geranio)

+ Sesquiterpen mạch hở (ví dụ: farnesen)

+ Sesquiterpen mạch vòng (ví dụ: copaen, humulen)

+ Sesquiterpen mạch hở bị oxy hóa (như nerolidol)

+ Sesquiterpen mạch vòng bị oxy hóa (như nootkanton, spathulenol)

Tinh dầu thường có chỉ số khúc xạ vào khoảng 1,45 - 1,56 Chỉ số khúc xạ cao hay thấp tùy theo thành phần các chất chứa trong tinh dầu là no, không no hoặc nhân thơm Nếu trong tinh dầu có nhiều thành phần có nhiều nối đôi thì có chỉ số khúc xạ cao Chỉ số khúc

xạ bị ảnh hưởng bởi yếu tố nhiệt độ Khi đo chỉ số khúc xạ ở những nhiệt độ khác nhau thì cho kết quả khác nhau, nhiệt độ càng lớn thì chỉ số khúc xạ biến thiên theo hướng giảm và ngược lại

Góc quay cực (α)D của tinh dầu thể hiện khả năng hòa tan của tinh dầu trong các loại dung môi, nếu (α)D càng lớn thì có thể hòa tan tốt trong dung môi phân cực, ngược lại (α)D càng bé thì có thể hòa tan tốt trong dung môi không phân cực Nhiệt độ ảnh hưởng tới góc quay cực, nhiệt độ khi đo góc quay cực tăng thì góc quay cực cũng tăng theo và ngược lại (Lê Ngọc Thạch, 2003)

Vì tinh dầu là hỗn hợp nên không có nhiệt độ sôi nhất định Điểm sôi của tinh dầu thay đổi tùy theo thành phần hợp chất

Ví dụ, hợp chất terpen có điểm sôi là 150 oC - 160 oC, hợp chất sesquiterpen có điểm sôi cao hơn khoảng 250 oC - 280 oC, còn các hợp chất polyterpen có điểm sôi trên 300 oC

Từ đó, ta có thể tách riêng các thành phần khác nhau trong tinh dầu bằng phương pháp chưng cất phân đoạn Khi hạ nhiệt độ một số tinh dầu có thể kết tinh như tinh dầu hồi, tinh dầu bạc hà, tinh dầu xá xị…

1.2.4.2 Tính chất hóa học

Dưới ảnh hưởng của nhiệt độ, ánh sáng, không khí, nước, tinh dầu dễ bị oxy hóa và

có thể bị nhựa hóa một phần Alcol trong tinh dầu bị oxy hóa biến thành aldehyde, aldehyde biến thành acid Các hợp chất có nối đôi dễ bị oxy hóa hoặc tham gia vào phản ứng cộng hợp Các hợp chất ceton và aldehyde dễ bị alcol hóa tạo nhựa khi có mặt của kiềm Nhiều thành phần có các nhóm chức khác nhau có thể tham gia các phản ứng hóa học, làm thay đổi tính chất của tinh dầu

1.2.5 Ứng dụng của tinh dầu

Một số tinh dầu và dược liệu chứa tinh dầu được dùng làm thuốc Tác dụng của tinh dầu được thể hiện:

Tác dụng trên đường tiết niệu (tinh dầu hoa cây Barosma betulina)

Một số có tác dụng kích thích thần kinh trung ương: Dược liệu chứa tinh dầu giàu anethol (đại hồi)

Một số có tác dụng diệt ký sinh trùng: Trị giun (tinh dầu giun, santonin) Trị sán (thymol) Diệt ký sinh trùng sốt rét (Artemisinin - Thanh hao hoa vàng)

Rất nhiều tinh dầu có tác dụng chống viêm, làm lành vết thương, sinh cơ… khi sử dụng ngoài da (tinh dầu tràm)

Một số dùng làm thuốc vừa ở dạng dược liệu vừa sử dụng dạng tinh dầu (quế, hồi, đinh hương, tiểu hồi, bạc hà, hạt mùi, bạch đàn), nhưng cũng có những dược liệu chỉ sử dụng tinh dầu (long não, màng tang, dầu giun) Và cũng có rất nhiều dược liệu chứa tinh dầu chỉ sử dụng dược liệu để làm thuốc mà không sử dụng tinh dầu (đương qui, bạch truật, thương truật, phòng phong)

Kỹ nghệ thực phẩm: Một lượng lớn dược liệu chứa tinh dầu được tiêu thụ trên thị trường thế giới dưới dạng gia vị (quế, hồi, đinh hương, hạt cải, mùi, thì là, thảo quả, hạt tiêu), tác dụng của những dược liệu này là bảo quản thực phẩm, làm cho thực phẩm có mùi thơm, kích thích dây thần kinh vị giác giúp ăn ngon miệng Ngoài ra còn kích thích tiết dịch

vị giúp cho sự tiêu hoá thức ăn dễ dàng

Một số tinh dầu và thành phần tinh dầu được dùng làm thơm bánh kẹo, các loại mứt,

đồ đóng hộp Một số khác dùng để pha chế rượu mùi (tinh dầu hồi, tinh dầu đinh hương) Được dùng trong kỹ nghệ pha chế đồ uống (tinh dầu vỏ cam, chanh) Tinh dầu được dùng trong kỹ nghệ sản xuất chè, thuốc lá (tinh dầu bạc hà, hoa nhài, hạt mùi)

Một điều cần lưu ý khi sử dụng tinh dầu và dược liệu chứa tinh dầu trong thực phẩm

là không nên quá lạm dụng, vì không phải tinh dầu không độc Vì thế người ta có những quy định rất chặt chẽ khi sử dụng tinh dầu: Quy định liều thường dùng, liều tối đa trong thức ăn cũng như trong đồ uống hoặc và các chế phẩm khác với từng loại tinh dầu

Kỹ nghệ pha chế nước hoa, xà phòng, mỹ phẩm, các hương liệu khác: Ðây là một ngành công nghiệp rất lớn, sử dụng chủ yếu là nguồn tinh dầu trong thiên nhiên, ngoài ra còn có những chất thơm tổng hợp hoặc bán tổng hợp Xu hướng ngày càng sử dụng các hương liệu tự nhiên, đòi hỏi phải đi sâu nghiên cứu phát hiện nguồn tài nguyên tinh dầu nhằm thoả mãn yêu cầu của lĩnh vực này

13

1.2.6 Vai trò của tinh dầu trong đời sống thực vật

Vấn đề về vai trò của tinh dầu trong đời sống của cây đã được đề cập tới trong rất nhiều công trình nghiên cứu Theo quan niệm được trình bày trong các công trình khác nhau, vai trò của tinh dầu được quy tụ trong các nội dung sau đây (Ph X Tanaxienco, 1985):

+ Bảo vệ cây khỏi các tác động của sâu bệnh

+ Che phủ các vết thương ở cây gỗ

Theo quan điểm của Tschirch (1925) trong đời sống của cây, tinh dầu giữ vai trò quan trọng (tuy nhiên, theo tác giả chưa thể biết rõ đó là vai trò gì) và vì vậy không nên xếp tinh dầu vào nhóm các chất tiết một cách tuyệt đối

Khác với Charabot, Tschirch cho rằng đôi khi tinh dầu được “lưu giữ lại” trong các

bể chứa tinh dầu và không tham gia vào các phản ứng tiếp theo

Phân tích các giả thuyết về vai trò của tinh dầu trong đời sống thực vật, Coxtrisep

X P (1937) cho rằng tinh dầu có thể được xếp vào 2 nhóm chức năng:

+ Nhóm các tinh dầu có chức năng sinh lý được cây sử dụng trong quá trình sinh trưởng

+ Nhóm các tinh dầu không có chức năng sinh lý, không được cây sử dụng, chúng đơn thuần chỉ là các chất tiết của cơ thể và được tích lũy trong các bể chứa tinh dầu

Như vậy, theo quan điểm này, các thành phần của tinh dầu được tích lũy trong tuyến tiết không có vai trò sinh lý trong hoạt động sống của cây Trong khi đó theo quan điểm thông thường, tinh dầu thực vật chính là sản phẩm của quá trình tổng hợp và tích lũy do các

cơ quan tiết đảm nhiệm

Những năm sau này, khi dùng carbon đánh dấu để nghiên cứu quá trình chuyển hóa tinh dầu trong cơ thể sống, Mutxtiatse (1985) đã chứng minh rằng, các thành phần tinh dầu được tích lũy trong tuyến tiết không phải là các chất tiết cố định mà còn tham gia tích cực vào quá trình trao đổi chất của cây Do vậy, thành phần hóa học của tinh dầu ở trong cây luôn luôn được đổi mới

14

Những năm gần đây, vai trò sinh lý của tinh dầu trong đời sống thực vật được thống nhất trong hầu hết các tài liệu đã công bố Tuy nhiên, chức năng cụ thể của từng hợp chất còn phải được nghiên cứu sâu hơn

Qua các bằng chứng thực nghiệm, có thể khẳng định chắc chắn rằng, nhiều thành phần hóa học của tinh dầu, ví dụ một số acid có phân tử lượng thấp, alcol, các aldehyde mạch vòng… là những nguyên liệu khởi đầu để tổng hợp hàng loạt các chất có hoạt tính sinh học Trong thành phần của tinh dầu, có thể gặp hàng loạt các chất khởi nguyên nói trên: Các acid hữu cơ thường gặp (acid acetic, acid valerianic, acid isovalerianic…) và các alcol tương ứng với chúng Ngoài ra, còn thường gặp các aldehyde, các ester, một số terpenoid như geraniol, linalool, pharnesol, nerolydol… Đó là những hợp chất liên quan tới nhiều kiểu cấu trúc hóa học khác nhau và tham gia vào các hệ thống đồng hóa khác nhau Trong thành phần tinh dầu còn thường thấy các hợp chất có nhân thơm như aneton, pheniletilnol, benzaldehid, vanilin, thậm chí cả các hợp chất có chứa nitơ và lưu huỳnh

Vì vậy, không thể lý giải vai trò của tinh dầu một các chung chung hoặc nhìn nhận vấn đề chỉ trong một vài giả thuyết cụ thể nào đó Để đánh giá chính xác vai trò của tinh dầu trong hoạt động sống ở cây, cần phải tiến hành nghiên cứu từng thành phần riêng lẻ của tinh dầu hoặc các hợp chất có cấu trúc gần nhau

Hiện nay, các bằng chứng xác đáng chủ yếu tập trung vào sự tham gia của các thành phần tinh dầu trong quá trình trao đổi chất, có nghĩa là tinh dầu tham gia vào các quá trình sinh lý hóa bên trong tế bào Và nhiều kết quả nghiên cứu gần đây đã chứng minh rằng, một số dạng terpenoid của tinh dầu như các geraniol, linalool, farnesol… thường có mặt trong hầu hết các cơ thể sống ở tất cả các mức độ tiến hóa khác nhau, từ các vi sinh vật, các loài thực vật bậc thấp, thực vật bậc cao, đến cả động vật cũng như con người Các terpen được hình thành từ 2, 3 hoặc nhiều phân tử isopren (C5H8) và isopren lại là một trong những hợp chất cơ sở để tạo thành các carotenoid, các steroid và cao su Các kết quả nghiên cứu tiếp theo đã xác nhận rằng, quá trình sinh tổng hợp trong mọi cơ thể thực vật đều bắt nguồn

từ hợp chất ban đầu là acid acetic qua các sản phẩm trung gian là acid mevalonic, isopentenil pirophosphat đến geranil và farnesil phosphat Bằng thực nghiệm, người ta đã chứng minh được các chuỗi carbon trong các phân tử geraniol, linalool, farnesol và nerolidol là những sản phẩm trung gian chủ yếu trong quá trình sinh tổng hợp các terpenoid có hoạt tính sinh học như các phyton, hocmon steroid, acid mật, các vitamin D, vitamin K, vitamin E, các carotenoid, các chất kích thích sinh trưởng thuộc nhóm giberilin… Một số hợp chất thường gặp trong thành phần của tinh dầu như linalool, farnesol, nerolidol… luôn có mặt trong hầu hết các hoạt động sống của cây

15

Người ta cũng đã chứng minh được rằng, trong cơ quan tiết của cây cao su Heven brasiliensis (Willd Ex A Juss.) Mull.-Arg.), cùng với các phân tử cao su còn có acid nucleic, các hệ men…, một hỗn hợp của nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học cùng tham gia duy trì các quá trình trao đổi chất

Tinh dầu không chỉ được tích lũy ở các cơ quan tiết riêng biệt mà còn gặp trong các

tế bào sống ở nhiều cơ quan khác nhau của thực vật: Trong cánh hoa, đài hoa, trong rễ, trong thân, trong quả Trong cơ thể thực vật, tinh dầu thường là một hỗn hợp có thành phần cấu tạo phức tạp, chúng thường gồm rất nhiều hợp chất ở dạng tự do hoặc liên kết Ví

dụ, bằng cách sử dụng nguyên tử carbon đánh dấu trong thử nghiệm trên cây cà rốt Dacus carota L., chúng ta có thể nhận thấy có sự chuyển hóa của geraniol vào citral và citral lại được chuyển vào geraniol

Chúng ta cũng có thể nhận thấy rằng, trong tinh dầu, các hợp chất có chứa nhóm alcol bậc I, bậc II luôn có mặt cùng với các hợp chất carbonil tương ứng Các geraniol-citral, citronellol-citronellal, carvol-carvon, alcol và các chất tương ứng này (các ceton, aldehyde) luôn thay đổi trong quá trình phát triển cá thể ở cây: Giảm ceton thì tăng alcol hoặc ngược lại, nhưng tổng alcol và ceton luôn ổn định

Như vậy giữa alcol và ceton hoặc aldehyde tương ứng luôn tồn tại một cân bằng động, mà cân bằng này có quan hệ chặt chẽ với quá trình phát triển cá thể của cây cũng như các yếu tố ngoại cảnh theo những quy luật nhất định (Nguyễn Văn Minh, 2015)

1.3 PHƯƠNG PHÁP CHƯNG CẤT LÔI CUỐN HƠI NƯỚC

1.3.1 Phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước

1.3.1.1 Nguyên tắc chung

Phương pháp lôi cuốn tinh dầu bằng hơi nước dựa trên nguyên lý của quá trình chưng cất một hỗn hợp không tan lẫn vào nhau là nước và tinh dầu Khi hỗn hợp này được gia nhiệt, hai chất này đều bay hơi Nếu áp suất của nước cộng với áp suất của tinh dầu bằng với áp suất của môi trường, thì hỗn hợp sôi và tinh dầu được lấy ra cùng với hơi nước

Phương pháp này có ưu điểm về năng lượng do nhiệt độ sôi của hỗn hợp thấp hơn nhiệt độ sôi của nước (100 oC) trong khi nhiệt độ sôi của tinh dầu lớn hơn 100 oC ở áp suất khí quyển Ví dụ, khi chưng cất lôi cuốn tinh dầu thông bằng hơi nước ở áp suất khí quyển, nhiệt độ sôi của dầu thông là 158 oC nhưng nhiệt độ sôi của hỗn hợp khoảng 95 oC

Chưng cất lôi cuốn hơi nước không đòi hỏi nhiều thiết bị phức tạp, nhưng có khả năng cất gần như triệt để tinh dầu có trong nguyên liệu Ngoài ra, phương pháp còn cho phép phân ly các cấu tử có trong tinh dầu thành những phần riêng biệt có độ tinh khiết cao hơn dựa vào sự khác biệt về tính chất bay hơi (Lê Ngọc Thạch, 2003)

mô thực vật sẽ tiến dần ra bề mặt nguyên liệu bằng sự hòa tan và thẩm thấu

Ở nhiệt độ nước sôi, một phần tinh dầu hòa tan vào trong nước có sẵn trong tế bào thực vật Dung dịch này sẽ thẩm thấu dần ra bề mặt nguyên liệu và bị hơi nước cuốn đi Còn nước đi vào nguyên liệu theo chiều ngược lại và tinh dầu lại tiếp tục hòa tan vào lượng nước này Quy trình này lặp đi lặp lại cho đến khi tinh dầu trong các mô thoát ra ngoài hết Đồng thời những hợp chất nào dễ hòa tan trong nước sẽ được lôi cuốn trước

Như vậy, sự hiện diện của nước rất cần thiết, cho nên trong chưng cất phải sử dụng hơi nước quá nhiệt, chú ý tránh để nguyên liệu bị khô Nhưng nếu lượng nước sử dụng thừa quá thì cũng không có lợi, nhất là trong trường hợp tinh dầu có chứa 15 những cấu phần dễ tan trong nước Nguyên liệu được làm vỡ vụn càng nhiều càng tốt, cần cho lớp nguyên liệu

c) Nhiệt độ

Nhiệt độ cao làm phân hủy tinh dầu Do đó, khi tiến hành chưng cất phải điều chỉnh nhiệt độ cho phù hợp với từng giai đoạn Sau khi cấu phần dễ bay hơi đã lôi cuốn đi hết có thể dùng hơi nước quá nhiệt (trên 100 oC) để chưng cất (nên thực hiện việc này ở giai đoạn cuối cùng của chưng cất) Tuy nhiên, hầu hết các tinh dầu đều kém bền dưới tác dụng của nhiệt nên ta phải hạn chế thời gian chịu nhiệt độ cao của tinh dầu Các yếu tố trên đều có mối liên hệ lẫn nhau khi tăng nhiệt độ thì sự khuếch tán thẩm thấu sẽ tăng, sự hòa tan tinh dầu trong nước cũng sẽ tăng nhưng sự phân hủy tinh dầu cũng sẽ tăng theo (Lê Thị Ngọc Duyên, 2011)

1.3.1.3 Ưu và nhược điểm của phương pháp

a) Ưu điểm

+ Quy trình kỹ thuật tương đối đơn giản

+ Thiết bị gọn, dễ chế tạo

+ Không đòi hỏi vật liệu phụ như các phương pháp tẩm trích, hấp phụ

+ Thời gian chưng cất tương đối nhanh (Phạm Thị Mỹ Loan, Phan Anh Quốc, 2011) b) Nhược điểm

+ Không hiệu quả đối với những nguyên liệu có hàm lượng tinh dầu thấp

+ Chất lượng tinh dầu có thể bị ảnh hưởng nếu trong tinh dầu có những cấu phần dễ

bị phân hủy

+ Không lấy được các loại nhựa và sáp có trong nguyên liệu (đó là những chất định hương thiên nhiên rất có giá trị)

+ Trong nước chưng luôn luôn còn một lượng tinh dầu tương đối lớn

+ Những tinh dầu có nhiệt độ sôi cao thường cho hiệu suất rất kém (Phạm Thị Mỹ Loan, Phan Anh Quốc, 2011)

18

1.3.2 Các phương pháp mới trong việc trích ly tinh dầu

1.3.2.1 Công nghệ CO2 siêu tới hạn

Nguyên lý công nghệ CO2 siêu tới hạn: Carbon dioxid (CO2) ở trạng thái siêu tới hạn thường được sử dụng để chiết các chất thơm và chất béo, chủ yếu do giá trị tới hạn thấp (31,04 oC; 73,79 bar), không độc, giá rẻ Sau quá trình chiết, để thu hồi sản phẩm chỉ cần giảm áp suất thấp hơn áp suất tới hạn thì CO2 chuyển sang dạng khí ra ngoài, còn sản phẩm được tháo ra ở bình hứng mà không để lại dư lượng hóa chất như trong dung môi cổ điển Ngoài ra, độ nhớt của CO2 yếu và gần với độ nhớt của chất khí cho phép dòng chảy qua với tốc độ lớn và như vậy tăng hiệu suất tách Tinh dầu sản xuất bằng phương pháp CO2 siêu tới hạn thường cho chất lượng cao khi so sánh với phương pháp trích ly bằng dung môi thông dụng

Hình 1.8 Chiết xuất bằng phương pháp CO2 siêu tới hạn

Ưu điểm của phương pháp:

+ Độ hòa tan của CO2 được kiểm soát bởi áp suất và nhiệt độ

+ CO2 dễ kiếm, rẻ, không độc hại với môi trường và con người, không ăn mòn thiết

bị, không gây cháy nổ CO2 được thu hồi dễ dàng sau đoạn trích do tính chất dễ bay hơi của chúng

+ Những thành phần không bền nhiệt được chiết ra với sự phân hủy thấp Ngoài ra, điều kiện chiết xuất có thể được kiểm soát, dễ lựa chọn điều kiện tách

(1,1-Năm 2007, một nghiên cứu so sánh chiết tinh dầu chồi đinh hương của phương pháp SCO2 với ba phương pháp chiết truyền thống (chưng cất, chưng cất lôi cuốn hơi nước và chiết Soxhlet) Kết quả cho thấy hiệu suất chiết bằng SCO2 đạt 19,6 % so với phương pháp chưng cất (11,5 %) và chưng cất lôi cuống hơi nước (10,1 %) Ngoài ra, thời gian chiết cũng ngắn hơn nhiều, chỉ 2 giờ so với từ 4 giờ - 10 giờ của các phương pháp thông thường

Một thí dụ điển hình về hiệu quả kinh tế của công nghệ SCO2 mang lại là ngành công nghiệp dầu cọ của Malaysia Theo báo cáo tình hình xuất nhập khẩu dầu thế giới, Malaysia là quốc gia sản xuất dầu cọ lớn đứng thứ 2 thế giới, đóng góp khoảng 48 triệu tấn chiếm 30 % tổng sản phẩm từ mỡ và dầu thế giới (dầu đậu chỉ chiếm 23 %) Việc sử dụng công nghệ SCO2 đã mang lại hiệu quả đáng kể về hiệu suất và kinh tế trong ngành sản xuất dầu cọ, dầu hạt cọ và các thành phần thứ cấp như carotenes, tocopherols của nước này Ngoài việc nâng cao hiệu suất chiết, SCO2 còn đóng vai trò là một máy khử trùng cho sợi dầu cọ (palm fiber oil), là một loại sản phẩm phụ trong quá trình chiết này

Gần đây ứng dụng SCO2 trong chiết xuất dược chất và tinh dầu từ dược liệu thiên nhiên ở Việt Nam phát triển mạnh mẽ Phan Tại Huân và cộng sự sử dụng SCO2 để ly trích tinh dầu gấc Kết quả cho thấy tinh dầu thu được chứa hàm lượng vi chất (vitamin E, β-caroten, lycopene) cao hơn gấp nhiều lần so với công nghệ truyền thống (ép gia nhiệt ho c

sử dụng dung môi hữu cơ), hiệu quả trích ly dầu gấc lên đến 91,5 %

Năm 2014, Viện công nghệ hoá học đã chế tạo thành công thiết bị phục vụ sản xuất tinh dầu Trầm từ cây Dó dung tích 50 lít sử dụng công nghệ SCO2 Cho thấy khả năng ứng dụng công nghệ này ở Việt Nam là rất lớn (Đoàn Thị Ngân, Lê Trần Thảo Nguyên, Hoàng Hồng Hạnh, Bùi Minh Quang, Nguyễn Lê Tuyên, Lê Văn Minh, 2018)

1.3.2.2 Vi sóng

Dưới tác dụng của vi sóng, nước trong các tế bào thực vật bị nóng lên, áp suất bên trong tăng đột ngột làm các mô chứa tinh dầu bị vỡ ra Tinh dầu thoát ra bên ngoài, lôi cuốn

20

theo hơi nước sang hệ thống ngưng tụ (phương pháp chưng cất hơi nước) hoặc hòa tan vào dung môi hữu cơ đang bao phủ bên ngoài nguyên liệu (phương pháp tẩm trích)

Lưu ý là mức độ chịu ảnh hưởng vi sóng của các loại mô tinh dầu không giống nhau

do kiến tạo của các loại mô khác nhau, ngay khi nguyên liệu được làm nhỏ Kết quả này được phản ánh qua thời gian ly trích

Trong sự chưng cất hơi nước, việc ly trích tinh dầu có thể thực hiện trong điều kiện

có thêm nước hay không thêm nước vào nguyên liệu (trường hợp nguyên liệu chứa nhiều nước, đây là đặc điểm của phương pháp chưng cất hơi nước dưới sự hỗ trợ của vi sóng) Ngoài ra, nước có thể thêm một lần hoặc thêm liên tục (trường hợp lượng nước thêm một lần không đủ lôi cuốn hết tinh dầu trong nguyên liệu) cho đến khi sự ly trích chấm dứt

Ngoài việc nước bị tác dụng nhanh chóng, các cấu phần phân cực (hợp chất có chứa oxigen) hiện diện trong tinh dầu cũng bị ảnh hưởng bởi vi sóng Ngược lại các cấu phần hidrocarbon ít chịu ảnh hưởng của vi sóng (do chúng có độ phân cực kém) nên sự ly trích chúng tựa như trong sự chưng cất hơi nước bình thường nhưng với vận tốc nhanh hơn rất nhiều vì nước được đun nóng nhanh bởi vi sóng

Năm 1998, Luque de Castro và cộng sự đã đưa ra kiểu lò vi sóng tiêu điểm hỗ trợ cho sự ly trích bằng Soxhlet (FMASE - Focused Microwave Assisted Soxhlet Extraction) theo hình vẽ trong phần phụ lục Hệ thống này giúp cho thời gian ly trích hợp chất thiên nhiên sử dụng Soxhlet giảm xuống đáng kể và khả năng bảo vệ những hợp chất dễ bị phân hủy tăng lên (Nguyễn Văn Minh, 2010)

Hình 1.9 Chiết với sự hỗ trợ của vi sóng1.4 ĐẠI CƯƠNG VỀ SÓNG SIÊU ÂM

1.4.1 Khái niệm sóng siêu âm

Siêu âm là sóng cơ học hình thành do sự lan truyền dao động của các phần tử trong không gian có tần số lớn hơn giới hạn trên ngưỡng nghe của con người (16 kHz – 20 kHz)