Nguồn dược liệu có tiềm năng khai thác tinh dầu ở Việt Nam

Tuy lãnh thổ Việt Nam nằm trọn trong vùng nhiệt đới nhưng khí hậu Việt Nam phân bố thành 3 vùng khí hậu riêng: Miền Bắc và Bắc Trung Bộ: khí hậu cận nhiệt đới ẩm Miền Trung và Nam Trung bộ: khí hậu nhiệt đới gió mùa Miền cực Nam Trung Bộ và Nam Bộ mang đặc điểm nhiệt đới xavan.

Chuyên đề 2: “Nguồn dược liệu có tiềm năng khai thác tinh dầu ở Việt Nam”

I Tiềm năng về khí hậu và thực vật có tinh dầu ở Việt Nam.

1 Tiềm năng về khí hậu ở Việt Nam

Tuy lãnh thổ Việt Nam nằm trọn trong vùng nhiệt đới nhưng khí hậu ViệtNam phân bố thành 3 vùng khí hậu riêng:

- Miền Bắc và Bắc Trung Bộ: khí hậu cận nhiệt đới ẩm

- Miền Trung và Nam Trung bộ: khí hậu nhiệt đới gió mùa

- Miền cực Nam Trung Bộ và Nam Bộ mang đặc điểm nhiệt đới xavan

Đồng thời, do nằm ở rìa phía Đông Nam của phần châu Á lục địa, giáp với biểnĐông (một phần của Thái Bình Dương), nên chịu ảnh hưởng trực tiếp của kiểu khíhậu gió mùa mậu dịch, thường thổi ở các vùng vĩ độ thấp

Như chúng ta đã biết, các loài thực vật có tinh dầu sinh trưởng và phát triển rấtthuận lợi ở những vùng khí hậu nhiệt đới ẩm, nắng nhiều, mưa nhiều Do đó điềukiện khí hậu tại Việt Nam rất phù hợp để phát triển các loài thực vật có tinh dầu

2 Tiềm năng về thực vật có tinh dầu ở Việt Nam

Có thể thấy rằng, tiềm năng dược liệu khai thác tinh dầu của nước ta hết sức đadạng và phong phú Điều kiện tự nhiên ưu ái cho Việt nam một hệ sinh thái đadạng nguồn dược liệu nói chung và nguồn dược liệu chứa tinh dầu nói riêng Nhờ

đó đã thu hút nhiều nhà khoa học thuộc các ngành hoá thực vật, nông dược học, tàinguyên, công nghệ sinh học tham gia nghiên cứu Điều này được chứng minh bởinhiều loại tinh dầu đã được chiết xuất, tổng hợp từ dược liệu trong nước có chấtlượng cao, giá trị xuất khẩu lớn và sử dụng nhiều trong dược phẩm, mỹ phẩm Lợiích nhiều mặt thu được từ nguồn tài nguyên tinh dầu trong nước thực sự là lớn lao.Nằm tại một vị trí tự nhiên hiếm có, khí hậu nhiệt đới gió mùa nóng và ẩm cónhiều nét độc đáo và đa dạng, Việt Nam được ưu đãi với hệ thống sinh thái phongphú, đa dạng về chủng loại các cây dược liệu với hơn 12 nghìn loài thực vật, trong

đó có gần 4 nghìn loài có công dụng làm thuốc được xếp vào loại quý hiếm trênthế giới như: Sâm ngọc linh, Sâm vũ diệp, Tam thất hoang, Bách hợp, Thông đỏ,Vàng đắng, Hoàng liên ô rô, Hoàng liên gai, Thanh thiên quỳ, Ba gạc Vĩnh PhúTheo số liệu thống kê được từ năm 2001, số loài có chứa tinh dầu trong hệ thực vậtnước ta gồm 657 loài thuộc 357 chi và 114 họ (chiếm 6,3% tổng số loài, 15,8%tổng số chi, 37,8% tổng số họ) Do vậy Việt Nam có nguồn tài nguyên thực vậtchứa tinh dầu rất tiềm năng.

Do đặc trưng khí hậu và thổ nhưỡng khác nhau, hệ thực vật ở Việt Nam phân

bố rất phong phú và đa dạng Trong đó các loài thực vật có tinh dầu phân bố tậptrung theo vị trí địa lý như: Hồi (các tỉnh vùng núi phía Bắc như Lạng Sơn, QuảngNinh, Cao Bằng, …), quế (Yên Bái,…)

II Khái niệm, phương pháp chiết xuất, tác dụng của tinh dầu

1 Đại cương

1.1 Khái niệm:

Tinh dầu là một hỗn hợp nhiều thành phần, thường có mùi thơm, không tan trong nước, tan trong các dung môi hữu cơ, bay hơi được ở nhiệt độ thường

và có thể điều chế từ thảo mộc bằng phương pháp cất kéo hơi nước

1.2 Phân loại theo cấu trúc hóa:

- Các dẫn chất của monoterpen: Myrsen, Lymonen, α-pinen, ß-pinen,

geraniol, linanol,…

- Các dẫn chất của sesquiterpen: Zingiberen, Curcumen,…

- Các dẫn chất có nhân thơm: Eugenol, P-cymen, Thymol,…

- Các hợp chất có chứa nito và lưu huỳnh: Alicin, mythy isothiocyanat,

1.3 Tính chất lý hóa:

- Thể chất: đa số là chất lỏng ở nhiệt độ thường, một số thành phần ở thể rắn: camphor, menthol, vanilin,

- Màu sắc: đa số không màu hoặc vang nhạt

- Mùi: đa số có mùi thơm dễ chịu, một số có mùi hắc khó chịu( tinh dầu giun)

- Vị: cay, một số có vị ngọt( tinh dầu quế, hồi)

- Bay hơi được ở nhiệt độ thường

- Độ tan : không tan hoặc ít tan trong nước, tan trong alcol và các dung môi hữu cơ khác

- Độ sôi: phụ thuộc vào thành phần cấu tạo

- Năng suất quay cực cao, tả tuyền hoặc hữu tuyền

- Rất dễ bị oxy hóa, sự oxy hóa thường xảy ra cùng với sự trùng hiệp hóa, tinhdầu sẽ chuyển thành chất nhựa

2 Phương pháp chiết xuất

Có 4 phương pháp được áp dụng để chiết xuất tinh dầu

- Phương pháp cất kéo hơi nước

- Phương pháp chiết xuất bằng dung môi

- Phương pháp này áp dụng với nguyên liệu có hàm lượng tinh dầu lớn, tinh dầuchịu được nhiệt độ cao (vì thời gian chưng cất kéo dài); tinh dầu dễ bay hơi và khó bị phân hủy

2.1.2 Quy trình chưng cất

Sơ đồ quy trình:

Trước khi sản xuất cần kiểm tra thật cẩn thận thiết bị chưng cất, chú ý xemnắp, vòi voi có kín không, phần ngưng tụ có bị tắc, rò rỉ không, sau đó tiến hànhlàm vệ sinh thiết bị.

Ba công đoạn cơ bản của quá trình chưng cất tinh dầu (chưng cất gián đoạn)gồm: nạp liệu, chưng cất, tháo bả

* Nạp liệu: Nguyên liệu từ kho bảo quản được nạp vào thiết bị, có thể làm ẩmnguyên liệu trước khi nạp vào thiết bị để thuận lợi cho quá trình chưng cất Việcnạp liệu có thể thực hiện bằng thủ công hoặc cơ giới, có thể nạp trực tiếp vào thiết

bị hoặc nạp gián tiếp qua một giỏ chứa rồi cho vào thiết bị bằng tời hoặc cẩu.Nguyên liệu nạp vào thiết bị không được chặt quá làm cho hơi khó phân phối đều

trong toàn bộ khối nguyên liệu và không được quá lỏng, quá xốp sẽ làm cho hơi dễdàng theo những chỗ rỗng đi ra mà không tiếp xúc với toàn khối nguyên liệu.

Đối với nguyên liệu lá, cỏ khi cho vào thiết bị có thể nén chặt, trước khi nén nên xổ tung để tránh hiện tượng rỗng cục bộ Nạp liệu xong đóng chặt mặt bích nốithiết bị với nắp, nên vặn chặt theo nguyên tắc đối nhau để nắp nắp khỏi chênh

* Chưng cất: Khi bắt đầu chưng cất, mở van hơi cho hơi vào thiết bị, lúc đầu mở từ

từ để đuổi không khí trong thiết bị và làm cho hơi phân phối đều trong toàn bộkhối nguyên liệu Ngoài ra, mở từ từ van hơi để nguyên liệu không bị cuốn theohơi gây tắc ống dẫn hỗn hợp hơi

Trong quá trình chưng cất, cần chú ý điều chỉnh nhiệt độ dịch ngưng sao chonằm trong khoảng 30-400C (bằng cách điều chỉnh tốc độ nước làm lạnh) vì nếudịch ngưng quá nóng sẽ làm tăng độ hòa tan của tinh dầu vào nước và làm bay hơitinh dầu Để kiểm tra quá trình chưng cất kết thúc chưa người ta có thể dùng mộttấm kính hứng một ít dịch ngưng, nếu thấy trên tấm kính còn váng dầu thì quáchưng cất chưa kết thúc

* Tháo bã: Tháo nắp thiết bị, tháo vỉ trên rồi dùng tời kéo giỏ chứa bã ra, kiểm tra

và châm thêm nước nếu cần thiết (nước châm thường là nước sau khi phân ly tinhdầu) rồi cất mẻ khác

Hỗn hợp tinh dầu và nước được cho vào thiết bị phân ly Sau phân ly ta đượctinh dầu thô và nước chưng Tinh dầu thô được xử lý để được tinh dầu thành phẩm,nước chưng cho ra bể tiếp tục phân ly để thu tinh dầu loại II

- Dựa vào hiện tượng thẩm thấu, khuếch tán và hòa tan của tinh dầu có trong

mô cây đối với các dung môi hữu cơ

- Dung môi: Yếu tố quan trọng cho sự thành công cuả phương pháp này làphẩm chất và đặc tính của dung môi sử dụng Do đó, dung môi sử dụng cầnphải đạt những yêu cầu sau:

+ Hòa tan hoàn toàn và nhanh chóng các cấu phần có mùi thơm trongnguyên liệu

+ Hòa tan kém các hợp chất khác như: sáp, nhựa dầu,…

+ Không có tác dụng hóa học với tinh dầu

+ Không biến chất khi sử dụng lại nhiều lần

+ Hoàn toàn tinh khiết, không co mùi lạ, không độc, không ăn mòn thiếtbị,

* Chuẩn bị :

- Chọn dung môi phù hợp với nguyên liệu và phương pháp trích ly Phương pháptrích ly có thể là tĩnh hay động, trong phương pháp trích ly tĩnh, nguyên liệu đượcngâm trong dung môi trong một thời gian nhất định (cả hai đều không chuyểnđộng), phương pháp trích ly động thì dung môi hoặc nguyên liệu chuyển độnghoặc cả hai cùng chuyển động

- Làm sạch dung môi

- Xác định thời gian trích ly cần thiết phù hợp với từng loại nguyên liệu

* Trích ly:

- Nguyên liệu dùng cho trích ly phải ráo nước Sau khi cho dung môi và nguyênliệu vào thiết bị trích ly, đem lọc ta sẽ được mitxen (mitxen là hỗn hợp gồm tinhdầu và dung môi)

- Đem lắng và lọc mitxen để tách các tạp chất như các mảnh nguyên liệu, nếunguyên liệu là hoa thì các tạp chất có thể là nhụy hoa, phấn hoa Trong trường hợpmitxen có nước cần phải tách nước, Sau đó, dùng hơi để cất thu hồi lại dung môi

- Dung môi từ bả trích ly và dung môi ở thiết bị cất thu hồi được đem đi tinh chế

-Lúc này hỗn hợp chỉ còn lại rượu và tinh dầu, dùng phương pháp cất để tách rượu,

ta thu được tinh dầu tuyệt đối, rượu được đem tinh chế để dùng lại Sáp là chấtđịnh hương có giá trị trong tinh dầu, nhưng khi có sáp trong tinh dầu, tinh dầuthường bị đục dođó phải tiến hành tách sáp trong tinh dầu

2.2.2 Trích ly bằng dung môi không bay hơi

2.2.2.1 Nguyên tắc

- Dựa vào tính chất có thể hòa tan trong chất béo động vật, thực vật của tinhdầu

- Dung môi được sử dụng là chất béo động vật hay thực vật như: mỡ lợn, mỡ

bò, mỡ cừu, vaselin, paraffin, dầu oliu,

2.2.2.2 Quy trình trích ly

Sơ đồ quy trình:

-Nguyên liệu được cho vào các túi vải rồi nhúng vào dung môi, tùy thuộc vào cácloại nguyên liệu mà thời gian ngâm có thể dài hoặc ngắn, thường thì khoảng 48giờ Nhiệt độ ngâm nằm trong khoảng 60 ÷ 70C

-Sau thời gian qui định, các túi được vớt ra và thay thế các túi chứa nguyên liệumới vào, thường thì phải thay 25 lần mới có thể bảo hòa được tinh dầu trong dungmôi

-Bả nguyên liệu sau khi vớt ra còn chứa nhiều dung môi cần phải thu hồi bằngphương pháp ép hoặc li tâm

-Nếu dung dung môi là chất béo động vật ta được sáp thơm và dung môi là dầuthực vật ta được dầu thơm Dầu thơm và sáp thơm có thể dùng trực tiếp trong côngnghiệp mỹ phẩm như dùng làm son, dầu chải tóc

-Nếu không dùng trực tiếp dầu thơm và sáp thơm có thể lấy tinh dầu bằng cáchtách bằng rượu êtilic rồi sau đó cất tách rượu

2.3 Phương pháp hấp thụ

- Phương pháp hấp phụ thường sử dụng để tách tinh dầu của các loại hoa, đặc biệt là các loại hoa có khả năng sinh thêm tinh dầu ở dạng khí sau khi thu hái khỏi cây như hoa nhài, hoa huệ

- Các chất béo động vật và thực vật ngoài khả năng hòa tan tinh dầu còn có khả năng hấp phụ tinh dầu lên bề mặt của nó, than và đất hoạt tính cũng có tính chất này

- Có 2 phương pháp là hấp phụ tĩnh và hấp phụ động

2.3.1 Hấp phụ tĩnh

* Sơ đồ:

- Để hấp phụ người ta thường dùng các khay bằng gỗ (nếu hấp phụ bằng chất béođộng vật) có kích thước 500 * 500 mm hoặc 600 * 900 mm, cao từ 50 ÷ 80 mm.Đáy của các khay có lắp kính, lớp chất béo có bề dày 3 ÷ 5 mm được đổ trên cácmặt kính này Để tăng bề mặt hấp phụ, người ta rạch những đường rãnh trên cáclớp chất béo

-Nguyên liệu sau khi thu hái được làm ráo, loại bỏ tạp chất rồi xếp vào các khay,sau đó các khay được chồng lên nhau nhưng không được cao quá đầu người để dễdàng thao tác Thời gian hấp phụ khoảng 12 ÷ 72 giờ (tùy loại nguyên liệu)

-Mỗi lượt thay lớp nguyên liệu mới cần lật ngược lớp chất béo lại, chú ý phải lấythật sạch lớp nguyên liệu cũ tránh tình trạng gây mốc trên bề mặt chất béo Nếu lớphấp phụ đã bão hòa tinh dầu mà chưa có điều kiện đem đi chế biến ngay cần phảibảo quản cẩn thận bằng cách đun cho nóng chảy rồi đổ vào các thùng tráng thiếc

và rải một lớp parafin mỏng lên trên để tránh tiếp xúc với không khí

- Tách hỗn hợp tinh dầu và chất hấp phụ bằng rượu etylic hỗn hợp rượu và tinhdầu tiến hành làm lạnh lọc và dùng phương pháp cất để tách rượu thu được tinhdầu tinh chất

2.3.2 Hấp phụ động

Để khắc phục các nhược điểm của hấp phụ tĩnh người ta dùng phương pháphấp phụ động để chiết xuất tinh dầu Chất hấp phụ thường dùng là than gỗ hay thanxương Khi than đã bão hòa tinh dầu, có thể cho tác dụng với dung môi lỏng (ví dụrượu ethylic) để tách tinh dầu ra Sơ đồ kỹ thuật như sau:

Tốc độ không khí trong tháp hấp phụ có thể thay đổi từ 1,5 ÷ 3 lít/phút.cm2 tiếtdiện tháp Còn chiều cao của lớp than hoạt tính trong điều kiện như vậy là 20 ÷ 25cm.

2.4.2 Bào, nạo

Dùng nguyên quả rồi xát mặt ngoài của vỏ vào bề mặt nhám, tế bào vỏ quả

sẽ vỡ ra, tinh dầu thoát ra ngoài, lớp gai của bàn xát phải vừa phải để tránh đâmthủng ruột quả, nếu ruột quả bị thủng sẽ gây khó khăn vì tinh dầu sẽ bị lẫn nướcquả và lớp cùi bên trong bị nạo rách sẽ hút mất một ít tinh dầu gây tổn thất nhiềutinh dầu Tinh dầu cam, chanh, quýt tách này bằng phương pháp này muốn sử dụngtrong thực phẩm ta phải tách bớt tecpen, chủ yếu là limonen, vì nếu không tách thìlimonen sẽ bị oxy hóa thành pinen có mùi nhựa thông

2.4.3 Ép

Có thể ép nguyên quả bằng những máy ép đặc biệt, trong quá trình ép có dộinước Sau khi ép ta được hỗn hợp gồm nước quả, tinh dầu, mô và thịt quả Để táchtinh dầu ra, cần phải lọc để loại bớt tạp chất, sau đó dùng máy li tâm có tốc độ

15000 ÷20000 vòng/phút để tách tinh dầu

So sánh ưu- nhược điểm của các phương pháp

Phương pháp Ưu điểm Nhược điểm

Chưng cất - Quy trình kỹ thuật tương

đối đơn giản

- Thiết bị gọn, dễ chế tạo

- Có thể nâng cao hàm lượnghoặc tách riêng từng cấu tửtrong hỗn hợp hơi

- Không đòi hỏi vật liệu phụnhư các phương pháp trích

- Chất lượng tinh dầu có thể bịảnh hưởng

- Không lấy được các loại nhựa

và sáp có trong nguyênliệu

- Trong nước chưng luôn luôn

có một lượng tinh dầu tương đốilớn

- Tinh dầu có nhiệt độ sôi caothường cho hiệu suất rất kém

-

Trích ly -Sản phẩm thu được có mùi

thơm tự nhiên

-Hiệu suất cao

yêu cầu cao về thiết bị

- Thất thoát dung môi

- Quy trình tương đối phức tạp

Hấp thụ -Cho hiệu suất cao đối với

những hoa sau khi thu háocòn tạo tinh dầu

- Phương pháp thủ công sảnphẩm thu được giá thành cao

Cơ học -Tinh dầu giữ được mùi vị tự

nhiên-Các thành phần ít bị biếnđổi

Sản phẩm bị lẫn nhiều tạp chất

3 Tác dụng của tinh dầu

3.1 Trong Y dược học.

a Một số tinh dầu được dùng làm thuốc:

- Tác dụng trên đường tiêu hoá: Kích thích tiêu hoá, lợi mật, thông mật

- Tác dụng kháng khuẩn và diệt vi khuẩn trên đường hô hấp như tinh dầubạch đàn, bạc hà Tác dụng trên đường tiết niệu như tinh dầu hoa câyBarosma betulina

- Một số có tác dụng trên thần kinh trung ương: tinh giàu anethol (đại hồi)

- Một số có tác dụng diệt kí sinh trùng: giun( tinh dầu giun, santonin), trị sán(thymol), diệt kí sinh trùng sốt rét (artemisinin)

- Rất nhiều tinh dầu chống viêm, làm lành vết thương, sinh cơ,…khi sử dụngngoài da

b Một số dược liệu vừa sử dụng dạng tinh dầu vừa sử dụng dạng dược liệu nhưquế, hồi, đinh hương, tiểu hồi, bạc hà, hạt mùi, bạch đàn để dùng làm thuốc

c Một số dược liệu chỉ sử dụng tinh dầu: long não, màng tang, dầu giun,…

d Cũng có nhiều dược liệu chứa tinh dầu chỉ sử dụng dược liệu để làm thuốc

mà không sử dụng tinh dầu như đương qui, bạch truật, thương truật, phòng phong,

…

3.2 Ứng dụng trong các ngành kỹ nghệ khác

a Kỹ nghệ thực phẩm:

- Dùng làm gia vị: quế, hồi, đinh hương, hạt cải, mùi, thì là, thảo quả, hạt tiêu,

…bảo quản thực phẩm và làm thực phẩm có mùi thơm, kích thích vị giác giúp ănngon miệng

- Dùng làm thơm bánh kẹo, các loại mứt, đồ đóng hộp,…: vanilin, menthol,eucalyptol,…

- Một số dùng để pha chế rượu: tinh dầu hồi, đinh hương,

- Kỹ nghệ sản xuất nước chè: tinh dầu vỏ cam, chanh,…

- Kỹ nghệ pha chế nước hoa, xà phòng, mỹ phẩm, các hương liệu khác: sử dụngchủ yếu là nguồn tinh dầu trong thiên nhiên, ngoài ra còn có những chất thơm tổnghợp 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 yêucầu của lĩnh vực này.

III Những dược liệu có tiêm năng khai thác tinh dầu ở việt nam

Do đặc trưng khí hậu và đặc trưng sinh thái khác nhau nên hệ thực vật ở Việt Nam phân bốrất phong phú và đa dạng Trong đó nguồn tài nguyên thực vật chứa tinh dầu rất tiềm năng Mặc dù tồn tại trong thực vật với hàm lượng rất ít nhưng do được sử dụng rộng rãi trong công nghệ dược phẩm, mỹ phẩm, công nghệ sản xuất nước hoa… nên tinh dầu có giá trị kinh tế khá lớn

1 Quế

- Tên khoa học: Cinnamomum cassia Bl

- Đặc điểm thực vật: cây gỗ cao 10-20m Lá mọc so le có cuống ngắn, dài nhọn hoặc hơi tù, có 3 gân hình cung Hoa trắng, quả hạch hình trứng

- phân bố: chủ yếu ở Yên Bái, Quảng Ninh, Cao Bằng, Bắc Cạn, Thái Nguyên, Bắc Giang, Thanh Hóa- Nghệ An, Quảng Nam-Quảng Ngãi , Vũng Tàu, Khánh Hòa…

- Bộ phận dùng: vỏ cây, vỏ cành

- Thành Phần: Hàm lượng tinh dầu trong vỏ quế khá cao(1-4%), còn trong lá và cành non thường thấp( 0,3-0,8%) Tinh dầu từ vỏ có màu vàng nâu nhạt, sánh, vị cay,