Tinh dầu Sả được dùng làm thuốc chữa giảm đau, kích thích tiêu hóa, chống nhiễm khuẩn, đầy hơi, giải nhiệt, chống trầm cảm, chóng mặt, cải thiện chức năng hệ thần kinh…
Hình 1.5. Tinh dầu Sả chanh thương mại 1.2.4. Thị trường tinh dầu Sả trong và ngoài nước
1.2.4.1. Thị trường tinh dầu Sả trong nước
Ở nước ta, cây Sả đã được trồng từ lâu ở cả hai miền Nam và Bắc. Tại miền Bắc trồng sả có diện tích lớn ở các tỉnh Tuyên Quang, Thái Nguyên, Nam Định, Hà Nam, Ninh Bình, Vĩnh Phúc, Phú Thọ, Hà Tây, Hải Dương, Hưng Yên. Diện tích lớn nhất lên tới 1200 hecta. Sản lượng tinh dầu đạt cao nhất vào các năm 1974- 1977 từ 73.200 - 90.000 kg.
Các tỉnh từ nam miền Trung, Tây Nguyên, Sông Bé, Đồng Nai, Minh Hải, TP. Hồ Chí Minh có tổng diện tích ít chỉ đạt 325 hecta, nơi có diện tích lớn nhất là thành phố Hồ Chí Minh là 235 hecta và có hai cơ sở chưng cất tinh dầu nhưng sản lượng tinh dầu cũng chỉ đạt 120 - 250 kg/ năm.
Do nhu cầu sử dụng rất lớn trong y tế và tạo nguồn xuất khẩu, nên các tỉnh như Quảng Nam, Đà Nẵng, Gia Lai, Komtum, Thừa Thiên đã tạo các trại giống để tự đáp ứng nhu cầu giống cho địa phương, cùng với điều kiện đất đai và khí hậu phù hợp với cây Sả đã phát triển với diện tích trên 34.000 hecta ở các tỉnh miền Trung và Cao nguyên vào những năm 1980-1989. Với diện tích như thế đã sản xuất một lượng tinh dầu Sả hàng năm lên đến hơn 120 tấn, xuất khẩu ra các nước Anh, Pháp, Đức, Liên Xô và các nước Đông Âu trên 102 tấn/ năm [29].
Nhưng vào đầu thập niên 90, do thị trường tiêu thụ Liên Xô và các nước Đông Âu giảm đã làm ảnh hưởng tới việc phát triển cây Sả trong cả nước. Cùng với việc thị trường tiêu thụ bị thu hẹp, giá cả không ổn định. Từ đó, tình hình sản xuất tinh dầu Sả và xuất khẩu sang các nước khác cũng giảm xuống [30].
1.2.4.2. Thị trường tinh dầu Sả trên thế giới
Hàng năm, trên toàn thế giới tiêu thụ hàng vạn tấn nguyên liệu chứa tinh dầu. Hàng năm sản lượng tinh dầu được sản xuất trên Thế giới thay đổi từ 25.000-35.000 tấn. Những nước công nghiệp phát triển như: Mỹ, Anh, Pháp, Đức, Nhật Bản, Trung Quốc, Brazin, Đài Loan,…đều là những nước nhập khẩu tinh dầu hàng năm với số lượng và giá trị lớn [1].
Do giá trị đặc biệt của tinh dầu nên trên thế giới hiện có nhiều nước trồng Sả, trong đó có khoảng 10 nước có diện tích và sản lượng xuất khẩu cao. Đài Loan là nước có sản lượng tinh dầu sả lớn nhất trên 50 % tổng sản lượng thế giới, mỗi năm sản xuất 2.600 tấn tinh dầu sả. Srilanca, một nước có diện tích bằng 1/5 nước ta nhưng hàng năm cũng sản xuất 601 tấn tinh dầu sả. Khối lượng giao dịch trên thị trường tới 100.000 tấn/ năm và có chiều hướng gia tăng qua các năm [29].
Những nước sản xuất nhiều tinh dầu Sả nhất là: Indonexia (đặc biệt là sả Giava), Xrilanca (nổi tiếng với tên Sả Xrilanca), sau đó đến Ấn Độ và Trung Quốc [3].
Nước Pháp nhập tinh dầu Sả tới 1.176 tấn/ năm (1968) và 1.131 tấn/ năm (1969) [29].
Nước Mỹ nhập khẩu từ 476 tấn/ năm (1983) tăng lên 853 tấn/ năm (1992) [1].
1.2.5. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về tinh dầu Sả
1.2.5.1. Tình hình nghiên cứu trong nước
Từ xưa, Sả được biết đến như một gia vị làm tăng hương vị trong món ăn và dùng để trị một số bệnh trong dân gian. Không chỉ thế, Sả còn có tác dụng đặc biệt khác là có khả năng chống oxy hóa, chữa được bệnh ung thư. Sả là một tiềm năng lớn cần được đầu tư trồng trọt và khai thác thế nhưng những nghiên cứu về Sả ở trong nước thì rất ít, chủ yếu là ngoài nước. Nghiên cứu về khả năng chống oxy hóa của dịch chiết tinh dầu Sả trong nước rất ít tài liệu công bố.
Luận văn tốt nghiệp Đại học “Ly trích và khảo sát thành phần hóa học của tinh dầu Sả Chanh (Cymbopogon citratus Stapf” của sinh viên Nguyễn Quốc Châu Thanh, Trường Đại học Cần Thơ đã nghiên cứu và đưa ra kết luận về thành phần chính trong tinh dầu Sả Chanh như sau: thân Sả: cis-Citral (26,67%); trans-Citral (41,25%);
Caryophyllene (3,44%); Eudesm-7(11)-en-4-ol (8,94%); Naphthalene, 1,2,3,5,6,8a- hexanhydro-4,7-dimethyl-1-(1-methylethyl) (2,91%); (S)-cis-Verbenol (2,59%);… Lá Sả: β-Myrcene (9,98%); (S)-cis-Verbenol(4,94%); cis-Citral (37,20%); trans- Citral (44,27%);.. Tinh dầu Sả có khả năng kháng khuẩn tốt với khuẩn
Staphylococcus aureus và 2 loại vi nấm Candida albicans, Aspergillus niger và kháng
yếu với khuẩn Escherichia coli. Khả năng chống oxy hóa của tinh dầu Sả để khử 50% gốc tự do DPPH thì thể tích tinh dầu thân và lá Sả cần dùng là 7,5 μL và 10,0μL [4].
1.2.5.2. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Các nhà khoa học đã nghiên cứu và phát hiện ra loài Cympobogon với sự hiện diện của gốc citral có hoạt tính chống oxy hóa. Một số tác giả đã báo cáo rằng citral, một hỗn hợp của cả hai lập thể geranial và neral, có khả năng ngăn chặn sự oxy hóa [16].
Cymbopogon được sử dụng rộng rãi trong y học truyền thống chống lại một
số bệnh. Phương pháp xác định DPPH đã được sử dụng để xác định hoạt động chống oxy hóa của tinh dầu. Kết quả nghiên cứu cho thấy tinh dầu của các loài Cymbopogon
là những chất có khả năng sàng lọc các gốc tự do, chính vì vậy, tinh dầu trong
Cymbopogon được coi là chất chống oxy hóa. Một nghiên cứu cho thấy, tinh dầu của
loài Cympobogon Schoenanthus đã thể hiện khả năng chống oxy hóa của các gốc tự do, do đó được cho là một chất chống oxy hóa mạnh mẽ [21].
Năm 2006, một nhóm nghiên cứu ở Đại Học Ben Guirion (Israel) cho thấy trong cây Sả có chất citral, một hợp chất chính có tác dụng tiêu diệt các tế bào chết trong các tế bào gây ung thư và giữ lại tế bào bình thường. Cũng theo nghiên cứu này, nồng độ citral có trong Sả cũng tương đương với một tách trà. Uống nước Sả tươi làm cho tế bào ung thư tự tiêu hủy [14].
Citronellol một thành phần của Cympobogon citratus được tìm thấy có khả năng ức chế hoạt động oxy hóa. Nghiên cứu của Kinetic Lineweaver Burk Plot tiết lộ citronellol là một loại hỗn hợp các chất ức chế. Ưu điểm chính của citronellol là một thành phần không có độc tính và do đó có thể chứng minh là một thành phần mạnh,
có thể ngăn chặn sự tiến triển các biến chứng của bệnh tiểu đường, bệnh thần kinh, bệnh thận và bệnh võng mạc [9].
Loài Cymbopogan citratus Stapf đã được nghiên cứu và thử nghiệm ở chuột, chiết xuất sả cho kết quả có khả năng chống oxy hóa. Limonene, một thành phần có trong cây sả cũng đang được thử nghiệm cho hoạt động kháng u của nó [31].
Một nhà khoa học Salem AM và cộng sự đã so sánh hoạt động chống oxy hóa và kháng khuẩn của ba loại thực vật là củ Tỏi, cây Húng tây và cây Sả. Kết quả tìm được cho thấy rằng hoạt động chống oxy hóa và kháng khuẩn của Sả là cao nhất, sau đó là Húng tây và thấp nhất là Tỏi [25].
Một số nghiên cứu khác cho thấy chiết xuất Sả có hiệu quả chống lại các viêm nhiễm gây ra bởi các đại thực bào phế nang chuột. Chất chống oxy hóa có thể hiện diện trong cơ thể để cung cấp cơ chế bảo vệ chống lại các tổn hại tác động của quá trình oxy hóa gây ra bởi các gốc tự do [21].
Các nhà khoa học đã nghiên cứu và đưa ra kết luận Cymbopogon citratus được đánh giá có khả năng chống oxy hóa khi xác định bằng phương pháp DPPH [12] [24]. Một số nhà khoa học nghiên cứu cho thấy trong thành phần của Sả còn có sự xuất hiện của chất flavonoid [17] và họ đã chỉ ra rằng flavonoid có hoạt tính chống oxy hóa [19].
Về thành phần của tinh dầu Sả, các nhà khoa học đã chỉ ra rằng thành phần chính trong loài Cymbopogon citratus là geraniol (45,2%), neral (32,4%) và myrcène (10,2%); loài Cymbopogon nardus là citronellal (35,5%), geraniol (27,9%) và citronellol (10,7%) [10]. Một nghiên cứu khác đưa ra kết luận loài Cymbopogon
citratus chứa geraniol (40,06%), citronellal (27,44%) và citronellol (10,45%) là thành
phần chính [12].
Một nghiên cứu cho thấy sự khác nhau về hàm lượng của thành phần trong tinh dầu cụ thể ở loài Cymbopogon winterianus J. (Sả Java) chứa geraniol khoảng 85 - 90%, citronella 35 - 40%; loài Cymbopogon martinii Stapf var. Motia chứa geraniol từ 75 - 90%; loài Cymbopogon flexuosus Stapf (Sả dịu) chứa hàm lượng citral nằm
trong khoảng 75 - 90%; loài Cymbopogon citratus Stapf (Sả Chanh) chứa hàm lượng citral khá cao là 80 - 90% [4].
1.3. Thu hoạch, bảo quản và các phương pháp sản xuất tinh dầu 1.3.1. Thu hoạch, bảo quản và sơ chế nguyên liệu sản xuất tinh dầu 1.3.1. Thu hoạch, bảo quản và sơ chế nguyên liệu sản xuất tinh dầu
Nguyên liệu chứa tinh dầu cần thu hoạch vào thời điểm cây có hàm lượng tinh dầu nhiều và tinh dầu đạt chất lượng tốt nhất. Thông thường, thu hoạch nguyên liệu vào lúc sáng sớm lúc tan sương lượng tinh dầu sẽ cho nhiều nhất. Khi thu hoạch, tránh làm dập nát nguyên liệu, lẫn tạp chất và vận chuyển ngay về cơ sở sản xuất.
Nguyên liệu sau thu hoạch có thể bảo quản đông hoặc sấy khô để chủ động nguồn nguyên liệu cho sản xuất. Sau khi thu hoạch nếu chưa chế biến ngay thì cần rải mỏng nguyên liệu, tránh chất đống để phòng ngừa hiện tượng bốc nóng.
1.3.2. Các phương pháp sản xuất tinh dầu
Dựa vào những đặc tính của tinh dầu là ở thể lỏng, lôi cuốn theo hơi nước ở nhiệt độ dưới 100oC, hòa tan trong nước kém nhưng dễ dàng hòa tan trong dung môi hữu cơ, dễ bay hơi và bị hấp thu ngay ở thể khí… nên người ta có thể sản xuất tinh dầu theo những phương pháp khác nhau như: chưng cất hơi nước, ướp, ngâm, ép hoặc chiết.
Tuy nhiên, dù có tiến hành theo bất cứ phương pháp nào quy trình sản xuất đều cần đảm bảo những yêu cầu sau: tinh dầu thu được phải có mùi thơm tự nhiên như nguyên liệu, quy trình khai thác phải phù hợp nguyên liệu, tinh dầu phải được lấy triệt để khỏi nguyên liệu với chi phí thấp nhất [6].
1.3.2.1. Phương pháp chưng cất hơi nước (Hydrodistillation)
Chưng cất có thể định nghĩa là: “Sự tách rời các cấu phần của một hỗn hợp nhiều chất lỏng dựa trên sự khác biệt về áp suất hơi của chúng”.
Đây là phương pháp đầu tiên được dùng để tách tinh dầu ra khỏi nguyên liệu thực vật. Phương pháp này dựa trên sự thẩm thấu, hòa tan, khuếch tán và lôi cuốn theo hơi nước của những chất hữu cơ trong tinh dầu chứa trong các mô khi tiếp xúc với hơi nước ở nhiệt độ cao.
Cơ sở của phương pháp này là nhiệt độ sôi của hỗn hợp sẽ thấp hơn nhiệt độ sôi của các cấu tử thành phần. Do đó, khi chưng cất hơi nước, các cấu tử tinh dầu được tách ra ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ sôi của nước. Vì vậy, sẽ hạn chế sự biến tính hóa học (oxy hóa, nhiệt phân…) các cấu tử tinh dầu. Trong quá trình chưng cất, hơi nước sẽ được thẩm thấu vào các mô nguyên liệu, sau đó sẽ hòa tan, khuếch tán và lôi cuốn theo các hợp chất hữu cơ trong thành phần tinh dầu. Dịch chưng cất sẽ được ngưng tụ và phân tách thành 2 lớp trong hệ thống ngưng tụ. Sự khuếch tán sẽ dễ dàng khi tế bào tinh dầu trương phồng do nguyên liệu tiếp xúc với hơi nước bão hòa trong một thời gian nhất định. Trường hợp các mô thực vật có các hợp chất khó bay hơi (như sáp, nhựa, acid béo mạch dài thẳng) thì quá trình chưng cất phải được thực hiện trong một thời gian dài vì những hợp chất này làm giảm áp suất hơi chung của hệ thống và làm cho sự khuếch tán trở nên khó khăn.
1.3.2.2. Phương pháp ướp (Enfleurage)
Cơ sở của phương pháp dựa trên hiện tượng hấp phụ chất thơm bởi các chất béo dạng lỏng hay rắn (vaselin, parafin, dầu oliu hoặc mỡ động vật) đã tinh chế. Người ta dùng các khay sâu 8cm, rộng 60cm, dài 100cm đáy là mặt kính có phủ lớp chất béo để hấp phụ các chất thơm. Các khay có thể xếp chồng lên nhau, trên mặt khay xếp đều nguyên liệu để trích hương và để yên khoảng từ 12 - 72h tùy từng loại nguyên liệu, sau đó thay lớp nguyên liệu mới vào và để hấp phụ từ 10 - 15 lần cuối cùng thu được hỗn hợp có mùi thơm. Đem lắc hỗn hợp thu được với dung môi để trích ly tinh dầu, sau đó để lạnh -100C để loại bỏ hết chất bị kéo theo rồi cô đuổi dung môi dưới áp suất thấp để thu tinh dầu. Kỹ thuật này thường được dùng để chiết hương thơm của các loài hoa để thu sản phẩm dưới dạng tinh dầu cô đặc dùng trong mỹ phẩm.
1.3.2.3. Phương pháp ngâm (Hot Maceration)
Phương pháp này dựa trên hiện tượng hấp thụ chất thơm bởi các loại dầu béo. Nguyên liệu được ngâm trong dầu béo đã tinh chế trong một thiết bị được làm nóng bởi hơi nước ở 45 - 600C trong thời gian từ 1 - 2h. Sau mỗi lần ngâm, vớt ra cho vào máy ly tâm để thu hồi dầu và cho tiếp nguyên liệu mới vào. Mỗi mẻ dung môi có thể
dùng để chiết 10 - 15 lần. Dầu béo đã bão hòa chất thơm được đem lắc với dung môi rồi cô dưới áp suất thấp để thu được tinh dầu cô đặc tương tự như trong phương pháp ướp.
1.3.2.4. Phương pháp ép (Expression hay Cold Pressing)
Phương pháp này áp dụng cho các loại dược liệu có hàm lượng tinh dầu cao và tế bào chứa tinh dầu ở phần vỏ. Nguyên liệu chiết được trích ly tinh dầu bằng cách ép ở nhiệt độ thường sử dụng các loại máy ép trục vít vô tận hoặc cối ép dùng nêm (giống như ép các loại dầu béo). Phần thu được là một hỗn hợp gồm tinh dầu và dịch cùi có thể dễ dàng tách bằng cách cho thêm nước muỗi bão hòa, tinh dầu sẽ nổi lên trên có kéo theo một phần sáp và nhựa. Dùng dung môi để hòa tan tinh dầu, sau đó làm lạnh để loại bỏ sáp. Sau khi cô dưới áp suất thấp để loại bỏ dung môi, ta có sản phẩm tinh dầu có lẫn một ít nhựa. Phương pháp này có thể cho hiệu suất trên 90% so với hàm lượng trong phòng thí nghiệm.
1.3.2.5. Phương pháp chiết (Extraction)
Cơ sở của phương pháp dựa trên hiện tượng thẩm thấu, khuếch tán và hòa tan tinh dầu có trong các mô nguyên liệu khi tiếp xúc với dung môi hữu cơ. Phương pháp chiết thường dùng để tách các hương liệu dễ bay hơi mà phương pháp chưng cất tỏ ra kém hiệu quả.
Trong phương pháp này nguyên liệu được ngâm trong dung môi hữu cơ thích hợp, sau đó cô quay chân không để thu dung môi, phần còn lại là hỗn hợp tinh dầu và sáp được gọi là tinh dầu cô kết. Dùng dung môi để hòa tan tinh dầu rồi để lạnh, khi đó phần sáp sẽ đông đặc và được tách loại, phần dịch còn lại được đem đi chưng cất lôi cuốn hơi nước để thu tinh dầu tinh khiết. Đây cũng chính là hai dạng sản phẩm chính của chất thơm hiện lưu hành trên thị trường.
Những yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất trong quá trình chiết
a, Chênh lệch nồng độ chất cần chiết ở trong nguyên liệu và dung môi
Sự chênh lệch nồng độ hợp chất cần chiết có trong nguyên liệu và dung môi càng lớn thì càng làm cho sự khuếch tán các phân tử có trong nguyên liệu cần chiết
đi ra càng nhanh và mạnh hơn. Để sự chênh lệch này lớn thì yêu cầu nguyên liệu phải có lực hút nhỏ nhất đối với dung môi.
Tuy nhiên, tỷ lệ NL/ DM: phải ở mức độ hợp lý, không quá lớn vì sẽ làm cho nồng độ chất cần chiết trong dung môi chiết rút thấp gây khó khăn, cồng kềnh trong sản xuất.
b, Hình thái, tính chất và cấu tạo tổ chức của nguyên liệu:
Kích thước càng nhỏ thì diện tích tiếp xúc giữa nguyên liệu và dung môi càng tăng, hiệu suất chiết tăng, thời gian chiết rút ngắn hơn.
Tuy nhiên, nguyên liệu không nên quá nhỏ vì rất dễ bị vón lại các hạt mịn lắng đọng trên các lớp nguyên liệu và khi nguyên liệu quá nhỏ sẽ bị cuốn vào dịch chiết