Nguyên liệu thô để sản xuất tinh dầu có nguồn gốc từ cây hoang dã hoặc từ cây trồng Bảng 3.7: Thực vật quan trọng có chứa tinh dầu- tên chung, tên khoa học, họ, bộ phận được sử dụng, nguông gốc nguyên liệu thô và sản lượng thương mại của tinh dầu.
3.5.1. Sự thu nhận hoang dã và phát triển bền vững
Kể từ thời tiền sử nhân loại đã thu thập thực vật hoang dã cho các mục đích khác nhau trong số đó là hương liệu, các loài có chứa tinh dầu được sử dụng như các loại thảo mộc, gia vị, các chất hương liệu và nước hoa. Với nhu cầu ngày càng tăng của tiêu chuẩn hóa, nguyên liệu đồng nhất trong xã hội công nghiệp ngày càng nhiều loài hoang dã được đồng hóa và trồng trọt một cách hệ thống. Tuy nhiên một số lượng lớn các loài vẫn thu từ tự nhiên do thực tế:
- Nhiều loài thực vật và sản phẩm thực vật được sử dụng cho sinh hoạt của người nông thôn
- Số lượng nhỏ của các loài tương ứng được yêu cầu tại thị trường duy nhất mà làm canh tác có hệ thống không có lợi nhuận
- Một số loài rất khó để trồng trọt (tốc dộ tăng trưởng chậm và yêu cầu của điều kiện đặc biệt)
- Thị trường bất trắc hay hoàn cảnh chính trị không cho phép đầu tư dài hạn
- Thị trường ủng hộ “ sinh thái” hay “tự nhiên” được dán nhãn thu nhận từ nguyên liệu hoang dã.
Đặc biệt- không chỉ những quốc gia phát triển, những phần dân số ở nông thông phụ thuộc kinh tế trên nguyên liệu thực vật có giá trị cao. Gần hai thập kỷ trước đây, hầu như tất cả lá oregano (dầu thô ma túy cũng như tinh dầu) trên toàn thế giới thu nhận từ hoang dã (Padulosi, 1996) và thậm trí được biết đến nhóm của loài (Origanum sp. và Lippia sp.) được tính theo “ cây trồng bị bỏ quên và sử dụng đúng mức”.
Yarrow (Achillea millefolium s.l.), arica, và thậm chí cả hoa cúc có nguồn gốc hoang dã ở Trung và Đông Âu và mặc dù một vài nỗ lực để trồng hương cam tùng (Valeriana celtica), một loài thực vật nhỏ trên núi Châu Âu với sự bằng lóng cao của rượu hoắc hương, đó là loài hoang dã vẫn tồn tại ở Italy và nước Áo (Novak et al., 1998, 2000).
Để diều chỉnh việc sử dụng bền vững đa dạng sinh học bằng cách tránh việc khai thác quá mức, sói mòn di truyền và mất môi trường sống, các tổ chức quốc tế như IUCN ( International Union for Conservation of Nature), WWF/TRAFFIC và World Health Organization (WHO) đã được với nhau các công ước về đa dạng sinh học (CBD, 2001), chiến lược toàn cầu cho việc bảo tồn thực vật (CBD năm 2002) và hướng dẫn cho việc sử dụng bền vững đa dạng sinh học (CBD- 2004). Những nguyên tắc và đề nghị địa chỉ chủ yếu là ở cấp độ chính sách quốc gia và quốc tế nhưng cũng cung cấp các ngành công nghiệp thảo dược và thu gom với các hướng dẫn cụ thể về thực hành tìm nguồn cung ứng bền vững (Leman- 2006). Một tiêu chuẩn cho bền vững thu thập và sử dụng các nhà mày dược liệu và hương liệu (ISSC- bản đồ) lần đầu tiên phát hành vào năm 2004 và các nguyên tắc của nó được xuất hiện ở phần cuối của chương này. Tiêu chuẩn này xác nhận nguyên liệu thực vật hoang dã phạm vi như bảo tồn và phát triển bền vững có liên quan.
Chất lượng Phytochemical không thể tuy nhiên nguồn gốc từ nó mà lý do thuần hóa và hệ thống trồng trọt của nhà máy quan trọng kinh tế tinh dầu.
3.5.2. Thuần hóa và hệ thống hóa canh tác
Cung cấp một số lợi thế hơn thu hoạch tự nhiên để sản xuất tinh dầu:
- Tránh sự nhiễm tạp và pha trộn lộn xộn do nhận dạng thực vật đáng tin cậy,
- Kiểm soát khối lượng tốt hơn
- Lựa chọn các kiểu gen với đặc tính mong, đặc biệt là chất lượng
- Kiểm soát ảnh hưởng về nguồn gốc nguyên liệu thực vật và xử lý sau thu hoạch
Tại các ví dụ thành công thuần hóa của cây hạt có dầu thiết yểu là oregano (Ceylan et al.
1994), Lippia sp (Fischer, 1998), Hyptis suaveolens (Grassi, 2003), và T. lucida (Goehler, 2006). Thuần hóa một loài mới bắt đầu nghiên cứu tại các môi trường sống tự nhiên. Các bước quan trọng nhất là việc xác định chính xác các thực vật và các chi tiết mô tả vị trí sinh trưởng. National Herbaria nằm trong tổng hợp hữu ích trong giai đoạn này. Trong đường vận chuyển thu thập hạt giống thực vật và các nguyên liệu thực vật , đầu tiên kiểm tra chất hóa học có nguồn gốc từ thực vật là cần thiết để recog-nize chemotypes (Fischer et al., 1996; Goehler et al., 1997). Kiểm dịch thực vật của quần thể hoang dã cũng nên được chú ý để được thông báo trước trên cụ thể các loài gây hại và bệnh tật. Đầu bông hoa của Arnica montana hoang dã thường bị nguy hại bởi ấu trùng Tephritis arnicae (Fritzsche et al., 2007).
Bảng 3.8: Chiến lược thuần hóa cho những thực vật của cây thảo mộc tự phát
1. Nghiên cứu tại môi trường sống tự nhiên: thực vật, đất, khí hậu, loại phát triển, phân bố tự nhiên và tuyên truyền, kẻ thù tự nhiên, vật nuôi và các bệnh
GPS để xác định vị trí
2. Bộ sưu tập của các loại thực vật hoang dại và hạt giống: thành lập một bộ sưu tập nguồn gen, bảo tồn ex situ, nghiên cứu chất hóa học có nguồn gốc từ thực vật.
3. Nhân giống thực vật: thực vật hoặc bằng hạt, trồng cây non
4. Cải tiến di truyền: biến đổi, lựa chọn, nhân giống, điều tra chất hóa học có nguồn gốc từ thực vật, công nghệ sinh học
5. Sự nghiên cứu trồng trọt: phát triển nơi canh tác, phân bón, bảo dưỡng cây trồng, kỹ thuật canh tác
6. Vấn đề kiểm định: vật nuôi, sâu bệnh,
7. Thời gian canh tác: thu hoạch, xử lý sau thu hoạch, kiểm soát phytochemical của cây trồng sản xuất
Quy trình kỹ thuật, năng lượng mặt trời (kỹ thuật mới)
8. Đánh giá kinh tế và tính toán
Kỹ thuật mới
Giai đoạn đầu tiên của kết quả thuần hóa trong việc thu thập cây mầm. Bước tiếp theo, phương pháp lan truyền phương pháp thích hợp để phát triển, mà có thể bắt nguồn từ những quan sát tại môi trường sống tự nhiên: nghiên cứu quần thể hoang dã của T. lucia ở Guatemala, bên cạnh bộ hạt giống thích hợp có thể cho nhân giống cây trồng trong lựa chọn thực vật. (Goehler et al., 1997). Bất cứ nơi nào có thể, nhân giống bằng hạt và gieo tuy nhiên xét đến lý do kinh tế.
Phương pháp canh tác thích hợp trên cây phụ thuộc vào cây hằng năm hay cây lâu năm.
Đối với quy mô lớn của các nhà máy thảo dược trồng trong vùng ôn đới và Địa Trung Hải. Với hệ thống cây trồng hỗn hợp và bền vững thích nghi với môi trường ưu tiên là nhiệt đới. Song song với chủ đề canh tác chúng ta phải đối phó với tất cả các vấn đề như
dinh dưỡng, bảo trì để thu hoạch, xử lý sau thu hoạch cây trồng, đánh giá các nguồn tài nguyên di truyền và cải thiện di truyền.
3.5.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến sản xuất và chất lượng của cây trồng chứa tinh dầu Vì nguyên liệu thực vật là sản phẩm của một quá trình chủ yếu là sinh học, điều kiện tiên quyết của năng suất của nó là sự hiểu biết về các yếu tố ảnh hưởng đến nó, trong đó quan trọng nhất là:
- Các đã thảo luận về tính đa hình hóa học, xuất phát từ sinh tổng hợp và kế thừa các tính năng hóa học, lựa chọn quả và nuôi trồng các giống mới
- Các biến thể cá nhân trong nội bộ giữa các bộ phận của cây và tùy thuộc vào sự phát triển của các giai đoạn cá nhân trong nội bộ (hình thái phát triển và biến thể di truyền)
- Việc thay đổi do điều kiện môi trường bao gồm áp lực nhiễm và phát thải
- Ảnh hưởng của con người bằng các biện pháp canh tác, ví dụ: bón phân, cấp nước, hoặc quản lý dịch hại.
3.5.3.1. Biến thể di truyền và giống cây trồng
Biến đổi kiểu hình trong các loại tinh dầu đã được phát hiện rất sớm vì ấn tượng của nó nổi bật đặc tính cảm quan. Do sự đa dạng thành phần cao, một loạt các chất chemotypes mong muốn liên tục dẫn đến tập hợp đồng nhất và có thể sản sinh nhiều vì đây là trường hợp các giống phổ biến. Nhưng Murray và Reitsema (1954) đã tuyên bố “ Chương trình giống cây trồng đòi hỏi những kiến thúc cơ bản của kế thừa tiền đề về tinh dầu”. Các nghiên cứu di truyền như vậy đã được thực hiện trong 50 năm qua.
Kết quả đạt được của các nghiên cứu di sản kế thừa đã được áp dụng một phần. Ngoài ra thành phần của tinh dầu còn có mục tiêu khác để quan sát khi trồng thực vật chứa tinh dầu, đặc biệt đảm bảo về hình thái sinh học cho năng suất cao, ổn định các thành phần thực vật, kháng sâu bệnh và tác động của môi trường, yêu cầu dinh dưỡng thấp, tiết kiệm chi phí và phù hợp với quy trình thu nhận đặc biệt là sẵng sáng cho chưng cất.
3.5.3.1.1. Lựa chọn bằng cách khai thác những biến đổi tự nhiên
Do đang trong giai đoạn chuyển từ thực vật hoang dã thành canh tác có hệ thống, phát triển giống thích hợp có thể đạt được lựa chọn đơn giản. Tạp hợp các loài hoang dã hoặc sự thừa nhận tập hợp các giống cây hoang dã là cơ sở, và đạt kết quả tốt, ví dụ: với Origanum spp. (Potievsky et al., 1997) trong thời gian giới hạn và ở chi phí thấp.
Riêng thực vật với các kiểu hình mong muốn sẽ được lựa chọn hoặc là tiêu cực hoặc là
được xem xét nếu các giống khác hoặc quần thể hoang dã của cùng một loài đang ở gần đó và không kiểm soát được thụ phấn chéo có thể xảy ra.
Hiệu quả của lựa chọn đã được chứng minh bằng các ví dụ của nhiều loài. Ví dụ họ Lamiaceae, bắt đầu từ “Micham” bạc hà và các chủng chuyển đổi (Lawrence, 2007), húng quế (Elementi et al ., 2006), hiền nhân (Bezzi, 1994; Bernath, 2000) tới xạ hương (Rey, 1993). Đó là phương pháp nổi tiếng cũng trong sự sinh sản của cây ca-rum (Pank et al., 1996) và cây thì là (Desmarest, 1992) cũng như của các loài nhiệt đới và cận nhiệt đới như cỏ Sả hồng (Kulkarni, 1990), cây chè (Taylor, 1996 ) và bạch đàn (Doran, 2002). Các loại thảo mộc, cây bụi và cây sao chép giống, đó là giống sinh dưỡng của thực vật có hiệu suất cao được lựa chọn, là phương pháp được lựa chọn, đặc biệt là không sinh sản hoặc mẫu cây tạp, ví dụ như bạc hà (Mentha x piperita) hoặc Lavandin (Lavandula x hybrida).
Nhưng phương pháp này thường được áp dụng với Hiền nhân (Bazina et al., 2002), hương thảo (Mulas et al., 2002), sả (Kulkarni và Ramesh, 1992), hạt tiêu, quế và nhục đậu khấu (Nair, 1982) và nhiều loài khác.
3.5.3.1.2. Sinh s n v i thay đ i đa d ng m r ng (k t h p sinh s n)ả ớ ổ ạ ở ộ ế ợ ả
Nếu các đặc tính khác nhau được đặt ở các cá nhân khác nhau / kiểu gen của giống hoặc một loài có khả năng xuyên liên quan chặt chẽ, sự phối giống được thực hiện tiếp theo bởi lựa chọn của các sản phẩm kết hợp tương ứng. Pha giống nhân tạo được thực hiện bằng cách chuyển các hạt phấn hoa đực sang bầu nhụy hoa cái hoặc hoa đực không có khả năng sinh sản. Trong cá nhân những cây con đơn lẻ với sự kết hợp mong muốn sẽ được lựa chọn và nhân giống để kiên định, như mô tả exemplarily cho thìa là và kinh giới bởi Pank (2002).
Lai giống-phổ biến trong các loại cây trồng nông nghiệp quy mô lớn, ví dụ ngô đã được giới thiệu vào các nhà máy dầu chỉ hơn một thập kỷ qua. Ưu điểm của lai tạp bên cạnh là thế hệ F1 vượt quá dòng bố mẹ trong hoạt động do ưu thế lai và tính đồng nhất (hiệu ứng ưu thế lai) và ở phía bên kia nó bảo vệ các cây tạo giống bằng cách cách ly của F2 và thế hệ sau trong không đồng nhất giá trị quần thế thấp. Nhưng nó cần là điều kiện tiên quyết riêng dòng bố mẹ (imbred) trong đó người ta phải không sinh sản cây đực và một cây đực tốt với khả năng kết hợp tốt.
Ngoài ra, một cây đực "duy trì" giống là cần thiết để duy trì dòng mẹ. Vài ví dụ về giống lai F1 được biết đến đặc biệt là tại Lamiaceae vì cây đực không có khả năng sinh sản được tìm thấy thường xuyên trong những loài (Rey, 1994; NOVAL et al, 2002;. Langbehn et al, 2002;.. Pank et al, 2002) giống tổng hợp được dựa trên một số (hơn hai) cũng kết hợp các dòng bố mẹ hoặc được trồng với nhau trong một chương trình thụ phấn chéo nhiều dòng mở cho sản xuất giống. Tính thống nhất và hiệu quả là không cao như ở giống lai F1 nhưng phương pháp này là đơn giản, rẻ hơn và thấy chất lượng chấp nhận được đối với sản xuất cây trồng cho đến khi thế hệ thứ hai hoặc thứ ba. Giống tổng hợp được biết đến với hoa cúc (Franz et al., 1985), giống cây cúc (Daniel và Bomme, 1991), kinh giới
(Franz và Novak, 1997), cây xô thơm (Aiello et al., 2001), hoặc cây ca-rum (Pank et al. , 2007).
Bảng 3.8: Một số giống cây đã được đang ký của thực vật tinh dầu
Loài Giống/
chủng Vù
ng Năm đăng ký
Phương pháp
nhân giống Đặc tính đặc biệt
Achillea collina SPAK CH 1994 Pha giống Cao trong
proazulene Angeica
archangelica VS 2 FR 1996 Phả hệ tái
phát Chỉ số tinh dầu của rễ: 180
Foeniculum vulgare
Fonicia HU 1998 Lựa chọn Anethole cao Lavandula
officinalis Rapido FR 1999 Pha nhiều
giống Tinh dầu cao
Linalyl acetate cao
Levisticum
offcinale Amor PL 2000 Lựa chọn Tinh dầu cao
Matricaria recutita Mabamille Cicli-1 Lutea
DE IT SK
1995 2000 1995
Tứ bội Giống dòng Tứ bội
Α-bisabolol cao Chamazulene cao Α-bisabolol cao Melissa officinais Ildiko
Landor Lemonda
HU CH DE
1998 1994 2001
Lựa chon Lựa chọn Lựa chon
Tinh dầu cao,
Citral A+B,
linalool Tinh dầu cao Tinh dầu cao, citral
Mentha piperita Todd’s Mitcham Kubanskaj a
US A RU S
1972 1980i es
Sự biến đổi Pha giống và đa bội
Kháng héo
Tinh dầu cao, menthol cao Mentha spicata MSH-20 DK 2000 Phả hệ tái
phát Menthol cao,
flavo tốt Ocimum basilicum Greco
Perri IT
IS 2000
1999 Sự kết hợp
Lai giống Flavo
Kháng Fusarium
Origamum
syriacum Senkoy
Carmeli Tavor
TR IS R IS R
1992 1999 1999
Lự chọn Lựa chọn Lựa chọn
5% tinh đầu 60% carvacrol Carvacrol thymol
Origamum onites GR 2000 Tự lai Carvacrol
Origamum hirtum
Vulkan Carva Darpman
GR DE CH TR
2000 2002 2002 1992
Tự lai Pha giống Pha giống Lựa chọn
Carvacrol Carvacrol Carvacrol 2.5% tinh dầu 55% carvacrol Origamum
majorana
Erfo DE 1997 Pha giống Tinh đầu cao
(Majorana
hortensis) Tetrata
G 1 DE
FR 1999
1998 Đa bội
Pha nhiều giống
Cis-sabinene- hydrate Salvia officinalis Moran
Syn1 IS
R IT
1998
2004 Pha giống
Sự kết hợp Năng xuất thảo mộc
α-Thujone Thymus vulgaris Varico
T-16 Virginia
CH DK IS R
1994 2000 2000
Lựa chọn Phả hệ tái phát
Lựa chọn
Thymol/carvacrol Thymol
Năng xuất thảo mộc
3.5.3.1.3. Chăn nuôi v i nhân t o đớ ạ ượ ạc t o ra m i thay đ i đa d ngớ ổ ạ
Đột biến gây ra bởi ứng dụng của hóa chất gây đột biến hay bức xạ ion hóa mở ra khả năng để tìm biểu hiện đặc điểm mới. Mặc dù khá thường xuyên áp dụng, các thí nghiệm như đang phải đối mặt với những khó khăn của kết quả vô hướng và không thể đoán trước, và thành tựu một vài giống colchicine gây đa bội bạc hà (Murray, 1969; Lawrence, 2007), hoa cúc (Czabajska et al, 1978;. Franz et al, 1983;. Repcak et al, 1992) và hoa oải hương (Slavova et al, 2004).
Khả năng nữa để có được đột biến là các nghiên cứu về biến đổi somaclonal trong ống nghiệm từ tác động phi sinh học trong tế bào và các mô cấy cũng đột biến. Cuối cùng, kỹ thuật di truyền mở ra lĩnh vực mới và tiềm năng để tạo ra biến đổi mới và giới thiệu các đặc tính mới bằng cách chuyển gen. Ngoại trừ nghiên cứu trên các con đường sinh tổng
hợp tinh dầu. Hợp chất kỹ thuật di truyền, biến đổi gen và giống cây trồng biến đổi gen là cho đến nay mà không có ý nghĩa thiết thực trong thu nhận tinh dầu và cũng không được chấp nhận bởi người tiêu dùng.
Liên quan đến những đặc điểm khác nhau, bên cạnh đặc trưng hình thái học, công nghệ và sản lượng cũng như số lượng và thành phần của tinh dầu, cũng nhấn mạnh đề kháng cho vật nuôi và các bệnh là mục tiêu có liên quan trong chọn giống cây tinh dầu. Cũng được biết đến trong lĩnh vực này là chăn nuôi nỗ lực chống lại bạc hà gỉ (Pucciania bạc hà) và bệnh héo rũ (Verticillium dahliae) (Murray và Todd, 1972; Pank, 2007; Lawrence, 2007), sự phát triển của nấm Fusarium-wilt và Peronospora petroselini trong rau mùi tây và liên quan loài (Marthe và Scholze, 1996). Một cái nhìn tổng quan về chủ đề này được đưa ra bởi Gabler (2002).
3.5.3.2 Kế hoạch nhân giống cây chứa tinh dầu và các quyền sở hữu trí tuệ:
Các cây hương liệu có vai trò quan trọng trong các ngành sinh học, văn hóa và kỹ thuật công nghệ. Chúng được tìm thấy nhiều trong tự nhiên, được đem về thuần hóa nhân giống phát triển canh tác mở rộng. Khi cây hương liệu được trồng với truyền thống lâu năm thì không một cá nhân nào được đăng ký quyền sở hữu trí tuệ. Nếu như, cá nhân không có chuyên môn giảng dạy tìm ra một loại hương liệu mới được đưa vào ứng dụng thì người đó được phép xin cấp quyền Sở hữu trí tuệ.
Lựa chọn và cải tạo giống của các cây và hạt chứa tinh dầu rất tốn thời gian và tiền của do cần phải kiểm tra toàn diện về mặt hóa học, sinh học. Diện tích canh tác những loài cây này khá ít so với các cây trồng nông nghiệp thông thường khác(trừ các cây: bạc hà, hoa oải hương và Lavandin, rau mùi tây, hạt tiêu đen, hoặc đinh hương…). Có một số cây trôi nổi trên thị trường không rõ tên, tuổi thọ và chu kỳ sống của chúng. Khi xét những lợi ích và rủi ro về kinh tế nhân giống đưa vào canh tác cây hương liệu cho thấy chỉ những nơi có tiềm lực về kinh tế mạnh và được cấp quyền sở hữu trí tuệ (IPR) mới có thể phát triển và tồn tại được.
3.5.3.2.1 B o v gi ng cây tr ngả ệ ố ồ
Việc trồng các nhóm thực vật bằng phương pháp thông thường có nhiều khác biệt.
Chúng được giữ ổn định qua các kỳ sinh sản và được lặp đi lặp lại bởi các nhà giữ giống.
Cơ sở dựa theo Công ước quốc tế về bảo vệ giống cây trồng mới ban đầu do UPOV (Liên minh về bảo hộ giống cây trồng mới) năm 196, chỉnh sửa năm 1991. Mỗi nhà giữ giống cây trồng được cấp quyền sở hữu độc là quyền được phép tái sản xuất giống cây