Bộ công thơng
Viện hóa học công nghiệp việt nam
Báo cáo kết quả nghiên cứu khcn
Tên đề tài:
NGHIÊN CứU CÔNG nghệ chiết tách concret trầm
hơng từ cây dó aquilaria spp. bằng phơng pháp
CO
2
siêu tới hạn phục vụ xuất khẩu
Đề tài nghiên cứu KHCN cấp Bộ
ThS. Nguyễn Ngọc Thanh
7641
TS. Lu Hoàng Ngọc
TS. Phan Thanh Bình
ThS. Nguyễn Thu Hơng
ThS. Lê Đăng Quang
ThS. Nguyễn Mai Cơng
ThS. Nguyễn Thanh Loan
CN. Lê Ngọc Thức
KS. Nguyễn Thị Thu Trang
Hà Nội, 12/2009
1
MỤC LỤC
Trang
LỜI MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN 3
1.1. Công nghệ chiết xuất bằng CO
2
siêu tới hạn (Supercritical CO
2
- SCO
2
) 3
1.1.1. Vài nét về trạng thái siêu tới hạn 3
1.1.2. Lựa chọn dung môi CO
2
siêu tới hạn trong chiết tách 5
a. Tính tan của các chất trong CO
2
siêu tới hạn 5
b. Sử dụng dung môi hỗ trợ trong quá trình chiết xuất bằng SCO
2.2.2. Ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu 22
2.2.3. Phương pháp chiết bằng SCO
2
22
a. Thiết bị chiết suất SFT 250 và thao tác thực nghiệm 22
b. Nguyên lý hoạt động và sự biến đổi trạng thái của CO
2
trong quá trình
chiết
24
2.2.4. Chiết và chưng cất các mẫu đối chứng theo phương pháp chiết tách 25
2
truyền thống
a. Phương pháp cất cuốn theo hơi nước 25
b. Phương pháp chiết bằng n-hexan 26
2.2.5. Tối ưu hóa các điều kiện công nghệ chiết bằng SCO
2
26
2.2.6. Phương pháp phân tích thành phần hóa học của sản phẩm 27
a. Các phương pháp sắc ký 27
b. Các phương pháp khảo sát cấu trúc 29
2.3. Hóa chất và thiết bị thí nghiệm khác 29
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 31
3.1. Khảo sát nguyên liệu 31
3.1.1. Khảo sát độ ẩm nguyên liệu 31
3.1.2. Ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu tới hiệu quả chiết 31
3.2. Mô hình hóa quá trình thực nghiệm và xác định điều kiện chiết 32
3.2.1. Nguyên liệu gỗ mang Trầm lo
ại 5 32
giữa thế kỷ 20 đã mang nhiều nét biến đổi mạnh mẽ so với diện mạo của nó trước
đây. Bên cạnh các phương pháp cổ điển như chưng cất, ngâm chiết bằng dung môi
hữu cơ, các phương pháp mới có tính hiệu quả cao như quá trình chiết với sự hỗ trợ
của vi sóng, sóng siêu âm, dung môi CO
2
siêu tới hạn (SCO
2
) đang ngày càng thay
thế trong quá trình nghiên cứu và sản xuất.
Phương pháp chiết tách bằng dung môi CO
2
siêu tới hạn mang tính kỹ thuật
hoàn toàn mới do các đặc điểm rất lý tưởng trong vùng siêu tới hạn của CO
2
. Dung
môi CO
2
ở trạng thái tồn tại giữa lỏng và khí, tỷ trọng của dung môi sấp xỉ bằng với
chất lỏng, hệ số khuếch tán và độ linh động cao tạo ra quá trình chuyển khối mạnh
mẽ, hòa tan được cả những chất dễ bay hơi trong thành phần tinh dầu bên cạnh đó
kéo ra cả các oleoresin khó bay hơi. Quá trình chiết diễn ra ở vùng nhiệt độ thấp từ
20-80
0
C không làm phân giải các chất thơm, CO2 tách ra hoàn toàn khỏi dịch chiết,
không để lại dư lượng dung môi và kim loại nặng. Sản phẩm chiết mang hương
thơm gần gũi với tự nhiên nhất so với các phương pháp khác.
Sinh trưởng và phát triển chi Dó mạnh mẽ ở Việt Nam đã tạo ra được một
thuận lợi lớn cho khai thác nguồn lâm sản quý giá này. Trầm hương là một sản vật
rất đặc trưng đượ
c sinh ra từ những cây thuộc chi Dó, từ xa xưa Trầm Hương Việt
2
siêu tới hạn phục vụ xuất khẩu’’ được tập trung nghiên cứu với các nội dung :
• Nghiên cứu quá trình chiết concret từ cây Dó bầu Aquilaria crassna Piere ex
Lecomte bằng CO
2
ở trạng thái siêu tới hạn trên gỗ loại 5, 6.
• Phân tích thành phần các cấu tử chính, dễ bay hơi bằng GC-MS, so sánh với
tinh dầu cất lôi cuốn bằng hơi nước và concrete chiết bằng dung môi n-
hexan.
• Đề xuất hệ thống chiết concret bằng CO
2
ở trạng thái siêu tới hạn.
• Phân lập một số thành phần hóa học có trong concret.
3
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1. Công nghệ chiết xuất bằng CO
2
siêu tới hạn (Supercritical CO
2
- SCO
2
)
Năm 1861, Gore lần đầu tiên giới thiệu về khả năng hòa tan tốt của
Naphtalen và Camphor trong CO
2
lỏng. Vào các năm 1875 - 1876, Andrews, một
trong những người đầu tiên nghiên cứu về trạng thái siêu tới hạn của CO
chất thơm, tinh dầu, các dẫn xuất halogen, các triglyxerid và một số các hợp chất
hữu cơ khác [45,Error! Reference source not found.,32,28,12]
Các nghiên cứu về công nghệ chiết xuất các hợp chất thiên nhiên bằng dung
môi siêu tới hạn thực sự đó được bắt đầu từ những năm 1970 và đó mở ra khả năng
áp dụng đa dạng trong công nghiệp thực phẩ
m, mỹ phẩm, dược phẩm và môi
trường.v.v [12]. Một ví dụ: nhà máy công nghiệp đầu tiên ở châu Âu sử dụng
công nghệ chiết xuất bằng SCO
2
đó được hãng HAG A.G. xây dựng và đưa vào
hoạt động từ năm 1979 để tách caffein ra khỏi nhân cà phê [Error! Reference
source not found., 32].
1.1.1. Vài nét về trạng thái siêu tới hạn
Đối với mỗi một chất đang ở trạng thái khí, khi bị nén đẳng nhiệt tới một áp
suất đủ cao, chất khí sẽ hóa lỏng và ngược lại. Tuy nhiên, có một giá trị áp suất mà
tại đó, nếu tăng nhiệt độ lên thì chất lỏng cũng không hóa h
ơi trở lại mà tồn tại ở
một dạng đặc biệt gọi là trạng thái siêu tới hạn. Vật chất ở trạng thái trung gian này,
mang đặc tính của cả chất khí và chất lỏng [28].
Chất ở trạng thái siêu tới hạn có tỷ trọng tương đương như tỷ trọng của pha
4
lỏng. Nhưng sự linh động của các phân tử lại rất lớn, sức căng bề mặt nhỏ, hệ số
khuếch tán cao giống như khi chất ở trạng thái khí. Hình 1.1 biểu thị vùng trạng thái
siêu tới hạn của một chất trong biểu đồ cân bằng pha rắn, lỏng và khí của chất đó
theo sự biến thiên của áp suất và nhiệt độ [28, 12, 46].
Giá trị P
C
phụ thuộc nhiều vào phân tử lượng của các chất, ví dụ với các chất
có phân tử lượng nhỏ như các hydrocacbon có số cacbon từ 1đến 3 thì giá trị P
thông số vật lý của một số dung môi
ở điểm tới hạn được trình bày trong
bảng 1.1.
Bảng 1.1. Điểm tới hạn của một số dung môi [Error! Reference source not
found.]
Chất
Nhiệt độ
tới hạn
(
o
C
)
Áp suất
tới hạn
(
bar
)
Tỷ trọng riêng
tới hạn
(g
/c
m
3
)
Metan
Etylen
Carbon dioxide
Etan
Propan
Vùng siêu tới hạn
P
T
P
T
P
C
1 - Điểm ba (P
T
, T
T
)
2 - Điểm tới hạn (P
C
, T
C
)
Hình 1.1 Đồ thị trạng thái của các chất ở vùng siêu tới hạn5
các cấu tử không bay hơi của mẫu. Hiệu quả phân tách kết hợp của quá trình chưng
cất lôi cuốn và quá trình chiết ngược dòng lỏng - rắn [Error! Reference source not
found.].
1.1.2. Lựa chọn dung môi CO
2
siêu tới hạn trong chiết tách
= 73 atm; T
c
= 30,9
o
C) là một điểm có giá trị
nhiệt độ, áp suất không cao lắm so với các chất khác cho nên sẽ ít tốn năng
lượng hơn để đưa CO
2
tới vùng siêu tới hạn;
- Có khả năng hòa tan tốt các chất tan hữu cơ ở thể rắn cũng như lỏng, đồng
thời cũng hòa tan được cả các chất thơm dễ bay hơi, không hòa tan các kim
loại nặng và có thể điều chỉnh các thông số trạng thái như áp suất và nhiệt
độ để nâng cao độ chọn lọc khi chiết tách;
- Khi sử dụng CO
2
thương phẩm để chiết tách không có dư lượng cặn độc
hại trong chế phẩm chiết.
a. Tính tan của các chất trong CO
2
siêu tới hạn
Có một số quy luật tổng quát về tính tan của các chất trong CO
2
lỏng đã
được Hyatt đưa ra [13, 45, 46,], và có thể áp dụng cho dung môi SCO
2
như sau:
6
1. Các chất có phân tử lượng trên 500 đ.v.c. thì kém tan;
2. Các chất tan rất tốt như: các aldehyd, xeton, este, ancol và các cacbon
(nhiệt độ, áp suất) của dung môi chính. Thông thường với nồng độ co-solvent nhỏ
hơn 5 % mol, sự sai khác này không đáng kể [32].
1.1.3. Một số ứng dụng của công nghệ chiết xuất các sản phẩm thiên nhiên
bằng CO
2
siêu tới hạn trên thế giới
Trên thế giới đã sử dụng công nghệ chiết xuất bằng SCO
2
vào việc loại cafein
của chè và cà phê trong quá trình sản xuất các loại đồ uống không cafein [28, 19,
15]. Đối với công nghiệp sản xuất đồ uống không có cồn, SCO
2
được dùng để chiết
loại cồn ra khỏi chế phẩm thay cho phương pháp cũ là chưng cất. Trong công
nghiệp thuốc lá, SCO
2
được sử dụng để chiết những thành phần dễ bay hơi và tách
7
phần hương tự nhiên từ cây thuốc lá để nâng cao chất lượng sản phẩm. Trong công
nghiệp thực phẩm ứng dụng công nghệ SCO
2
để sản xuất các sản phẩm có hàm
lượng chất béo và cholestesrol thấp hoặc các thực phẩm chức năng (giàu axit béo
DHA, EPA, FOS .v.v ); SCO
2
cũng được dùng để chiết các hợp chất của hoa
huplon [Error! Reference source not found., 32, 28] dùng trong công nghệ bia và
dược phẩm; chiết các hoạt chất chống oxy hóa có nguồn gốc tự nhiên.
Trung Quốc và Ấn Độ đã có nhà máy sản xuất thiết bị cũng như các nhà máy
Theo đánh giá của Vitzthum và các cộng sự thì việc sử dụng SCO
2
vào chiết
tách các hoạt chất thiên nhiên với sản lượng lớn ở quy mô công nghiệp để ứng dụng
trong thực phẩm, mỹ phẩm và dược phẩm sẽ trở thành phổ biến trong tương lai.
a. Chiết xuất hoạt chất từ hoa Huplon
Trong công nghiệp thực phẩm, công nghệ chiết xuất hoạt chất bằng CO
2
lỏng
từ hoa Huplon được công bố lần đầu tiên vào năm 1950 ở Liên Xô cũ và Nhật Bản.
Nhưng chất lượng chế phẩm chiết xuất lúc đó không cao và vẫn còn ở dạng sản
phẩm thí nghiệm [28]. Cho tới năm 1981, công nghệ sử dụng SCO
2
chiết xuất dịch
hoa Huplon mới thành công và bắt đầu được áp dụng ở Đức. Trong những năm 80,
sản lượng các chất được chiết bằng SCO
2
từ hoa Huplon ở Đức đã tăng nhanh và
vượt quá 10.000 tấn/năm. Sau đó tới những năm đầu thập kỉ 90, công nghệ chiết
8
SCO
2
mới thực sự lan rộng ra Châu âu và Mỹ [28]. Ưu điểm của chế phẩm Huplon
chiết bằng SCO
2
so với các phương pháp khác được thể hiện chủ yếu ở sự vắng mặt
các thành phần tạp chất như diệp lục, nhựa cứng - sản phẩm từ quá trình oxy hóa
khi chưng cất, muối vô cơ và các cặn không tan khác. Thêm vào đó, hàm lượng các
thành phần hữu ích cũng cao hơn ở kỹ thuật truyền thống, các so sánh này được cụ
>1%
<1%
<1%
vết
30 - 40%
10 - 15%
3 - 8%
2 - 10%
1 - 2%
vết
1 - 5%
vết
0,5 - 1%
0,01 - 0,1%
1 - 5%
40 - 50%
18 - 40%
5 - 20%
- -
2 - 8%
0 - 5% vết
1 - 5%
b. Chiết xuất các chất có hoạt tính sinh học, tinh dầu và các chất thơm từ thảo
dược bằng công nghệ sử dụng SCO
2
Ngoài những ưu điểm chung, khi áp dụng cho các đối tượng tinh dầu, công nghệ
này còn có một số tính ưu việt khác mà các công nghệ kinh điển (chiết dung môi,
cất lụi cuốn hơi nước) không có được. Sản phẩm có độ tinh khiết cao và có mùi
hương đặc trưng. Công nghệ SCO
2
đặc biệt hiệu quả khi áp dụng cho các đối tượng
tinh dầu quý và kém bền nhiệt [31, 47, Error! Reference source not found., 3].
Tinh dầu hoa nhài được chiết bằng SCO
2
cho năng suất khá cao (0,2 - 0,37
%) [32]. Tinh dầu hoa hồng cất lôi cuốn hơi nước chỉ cho hiệu suất 0,025 %, chủ
yếu được sản xuất ở Thổ Nhĩ Kỳ, Bungaria và Ma Rốc. Tinh dầu hoa hồng chiết
bằng SCO
2
có đầy đủ các đặc trưng của absolute hoa hồng chiết bằng dung môi
(hexan/ethanol), nhưng có chất lượng tốt hơn và không chứa dư lượng dung môi
[32]. Bảng 1.4 trình bày kết quả so sánh hiệu suất chiết các sản phẩm absolute và
concrete từ một số loại nguyên liệu hoa giữa kỹ thuật chiết sử dụng dung môi hữu
cơ và kỹ thuật chiết bằng SCO
2
.
Bảng 1.4. Hiệu suất thu Concrete và Absolute từ các loại nguyên liệu hoa với các kỹ
thuật chiết bằng dung môi hữu cơ và bằng SCO
2
[32, 33]
Kỹ thuật chiết bằng dung môi hữu cơ Chiết bằng SCO
2
Tên Hoa
Concrete (%)
Absolute từ
0,28
-
-
-
Công nghệ chiết sử dụng SCO
2
còn có thể áp dụng đối với hầu hết các loại
tinh dầu và chất thơm quý khác từ thảo mộc như tinh dầu hương lau, hoa nhài, hoa
cam, lavan (Lavandula stoechas), hoàng đàn, hương lau, hoa bưởi.v.v [6, 4, 5,44].
10
1.2. Đối tượng lựa chọn nghiên cứu của đề tài
Đề tài nghiên cứu chiết concret từ nguyên liệu là gỗ thân cây Dó Bầu được
trồng để khai thác trầm hương tại Việt Nam bằng CO
2
ở trạng thái siêu tới hạn. Bên
cạnh đó khảo sát và phân lập một số cấu tử của concrete thu được.
1.2.1. Đặc điểm hình thái, sinh thái và phân bố của cây Dó Bầu
Cây Dó Bầu được xếp loại thực vật thuộc họ Trầm Hương Thymelaeaceae,
chi Aquilaria Lamk, loài Aquilaria crassna Pierre ex Lecomte.
Dó Bầu thuộc loại thuộc loại thân gỗ, cao 30-40 m, vỏ xám, có xơ. Lá mọc
so le, có phiến mỏng, thuôn hay bầu dục ngọn giáo, nhọn
ở gốc, thon hẹp dần ở
chóp. Hoa thành chùm hay thành tán, ở nách lá có lông. Quả khô, loại quả nang,
hình quả lê, có lông lún phún dài 4 cm, rộng 3 cm, dày 2 cm, ở gốc có bao hoa đồng
trưởng có vỏ quả mở làm hai mảnh van, xốp. Hạt thường chỉ có gồm một phần
chính ở trên dạng nón và một phần kéo dài ở dưới cũng bằng phần trên, vỏ ngoài
cứng và hóa gỗ, bên trong mềm. Cây thường ra hoa và kết quả từ tháng 3 đến tháng
6 [8,9].
Cây Dó Bầu thích hợp phát triể
quả của những quá trình bệnh học, gây thương tích và phi bệnh học[Error!
Reference source not found.,43]. Nhưng các giả thuyết này đều chưa đủ cơ sở để
kết luận giả thuyết nào là đúng hoàn toàn [Error! Reference source not found.].
Heuveling van Beek[9,Error! Reference source not found.,Error! Reference
source not found.] cho là quá trình đối ứng lại vết thương. Theo Oldfield[Error!
Reference source not found.] cây Dó hình thành nhựa do đối ứng lại sự lây lan của
n
ấm, và giả thuyết sự lây lan nấm làm tăng việc tạo nhựa như là một phản ứng của
vật chủ chống lại việc phát triển của nấm. Cây Aquilaria bị lây lan tự nhiên bởi
nhiều loại nấm như Aspergillus spp, Botrydyplodia spp, Dilodia spp, Furarium
bulbiferum, Flaterium, F.oxysporum, F.solani, Penicillium spp và Pythium spp. Các
nghiên cứu của S.R.Bose cho rằng Trầm hương là những phần gỗ bệnh lý, xuất hiện
ở Aquilaria agallocha dưới tác động của tác nhân gây b
ệnh là một số loại nấm ở
nhóm bất toàn [9]. Julaluddin [9] cho rằng vùng gỗ Trầm có chứa một loại nấm
Cryptosphacria mangifera ở cây Dó nhiễm bệnh và sau một thời gian vùng bị
nhiễm sậm màu đi, tạo thành trầm rõ rệt vì khi đốt tỏa ra mùi trầm.
Những nhân tố khác như tuổi cây, khác do biến đổi theo mùa, biến đổi môi
trường và biến đổi di truyền của Aquilaria spp có thể giữ vai trò quan trọng trong
hình thành Trầ
m hương. Không phải là tất cả cây Aquilaria tạo ra trầm hương,
Gibson[Error! Reference source not found.] báo cáo rằng ước chừng chỉ 10%
Aquilaria spp. và một số thống kê khác cũng nhận định chỉ 1/10 cây trưởng thành
trên 20 cm đường kính ở bề cao ngang ngực có thể tạo ra trầm hương. Một số báo
cáo bởi Dự án Mưa Rừng [Error! Reference source not found.,Error! Reference
source not found.] ở Việt Nam cho biết sự hình thành trầm hương có thể xuất hiện
trên những cây Dó trẻ
ba năm tuổi. Cho đến nay nguồn gốc của quá trình tạo trầm
vẫn chưa được làm sáng tỏ hoàn toàn [9,Error! Reference source not
found.,Error! Reference source not found.].
của thế kỷ 20 có tính chất h
ủy diệt cây Dó, làm cho nguồn cung cấp trầm hương
trên thị trường ngày càng cạn kiệt. Chẳng hạn, năm 1993, Indonesia khai thác và
xuất khẩu hơn 661 tấn thì năm 1997 chỉ còn 302 tấn; tương tự như Indonesia,
Malaysia từ 43,6 tấn còn 21,6 tấn; Campuchia năm 1995 khai thác và xuất khẩu
133,8 tấn thì 3 năm sau chỉ còn 13,2 tấn; Ấn Độ năm 1995 xuất khẩu 15,1 tấn thì
năm 1997 chỉ còn 1,4 tấn. Ở Việt Nam, theo thống kê của ngành thương mại t
ừ năm
1986-1990, khai thác và sản xuất khoảng 1163,9 tấn Trầm hương. Nhưng cũng
giống như các nước là số lượng ngày càng giảm sút. Chẳng hạn năm 1985 khai thác
và xuất khẩu 216,1 tấn thì năm 1990 chỉ còn 73,4 tấn. 1kg Kỳ nam, thập niên 80 giá
1.500-5.000USD, nay tăng lên 15.000-50.000USD (theo loại). Trầm hương loại 1 từ
800-1.200USD lên 7.000-8.000USD/1kg, các loại khác cũng có mức tăng từ 10 đến
15 lần [Error! Reference source not found.].
Trầm hương được mua bán dưới nhiều hình th
ức khác nhau, phần nhiều xuất
khẩu dạng mảnh, miếng chiếm 95%, dạng gỗ chiếm 3%, dạng bột chiếm hơn 1% và
tinh dầu dưới 1%[Error! Reference source not found.,Error! Reference source
not found.].
13
Thị trường mua bán Trầm hương và các sản phẩm Trầm hương chủ yếu là
Đài Loan, Thái Lan, Hồng Kông, Singapore (70% tái xuất); thị trường tiêu thụ trực
tiếp là các nước Ả Rập, Nhật Bản (loại trầm hương tốt), khu vực Hồi giáo.
Trong nước hiện nay, Trầm hương là mặt hàng kinh tế cao nhưng do trầm
trong tự nhiên ngày càng cạn kiệt vì vậy việc gây giống trồng cây Dó, tạo trầm
hương, chế bi
ến, xuất khẩu đem lại nhiều lợi ích kinh tế ở Việt Nam. Ngoài ra,
trồng cây Dó có thể đem lại các sản phẩm khác như gỗ làm đồ gia dụng, làm bột
giấy, bột nhang, lá làm dược liệu, vỏ làm sợi [9,Error! Reference source not
O
OH
10
1
11
3
2
15
14
13
12
9
8
7
6
5
4
CHO
OH
oxo-agarospirol
O
O
CHO
2
8
9
10
13
11
1
Được công bố bởi các tác giả Ishihara M., Tsuneya T.[22] khi khảo sát các
hợp chất thơm có trong mẫu trầm hương Việt Nam A. agallocha Roxb. Loại thương
phẩm được mang tên Kanankoh trên thị trường Nhật bản. Đã có 9 sesquiterpene
khung guaiane được phân tách bằng sắc ký cột, sắc ký khí điều chế và giải thích cấu
trúc bằng các phương pháp phổ MS, IR và NMR.
Sesquitepen khung Agarofuran [35,34,40,41] Guaia-1(10),11-diene
OHC
HOH
2
C
HO
Guaia-1(10),11-dien-15-al
Guaia-1(10),11-dien-2,15-diol
O
Guaia-1(10),11-dien-9-one
H
O
Các Jinkohol và II được Nakanishi T. và Yoneda K.[59] cùng cộng sự tách ra
bằng sắc ký cột sau đó xác định bằng NMR từ loài Aquilaria sp. Của Indonesia.
Trong khi đó loài A. agallocha Roxb. của Việt Nam không thấy có [40,41].
Karanone và dihydrokaranone được tìm thấy trong A. sinesis mọc ở Campuchia và
OH
10-epi-gama-eudesmol
OH
H
Jinkohol
H
CHO
O
H
Selina-3,11-dien-9-one
Selina-3,11-dien-14-al
CH
2
OH
tinh dầu của loài Dó không kích cảm nhân tạo.
Từ dịch chiết CHCl
3
của loài A. agallocha Roxb.mọc tại Ấn độ, Bhandari P.,
Pant P.[18,11] đã tách được aquillochin và một số dẫn xuất của nó.
Nghiên cứu về sự tạo thành tinh dầu trong cây dó A. agallocha Roxb. mọc tại
Ấn độ, các tác giả Tamuli, Phatik (2005) và cộng sự đã nêu ra một số sự khác nhau
trong thành phần tinh dầu của cây Dó nhiễm bệnh tự nhiên, cây Dó không nhiễm
COOH
Me
MeO
COOH
MeO
O
Me
O
p-Methoxybenzylacetone
Axit hydrocinnamic
p-Methoxyhydrocinnamic
benzylacetone
O OO
O
OMeMeO
caffein từ cà phê và chè xanh, chiết hoa Huplong, tinh dầu hoa Nhài, Chanh, Taxol,
Vinblastin. Công nghệ chiết các hợp chất tự nhiên bằng SCO
2
đang là hướng phát
triển được ưu tiên của lĩnh vực chiết tách hiện hiện đại. Sự thành công trên các sản
phẩm tách được bằng SCO
2
mang lại nhiều bằng chứng về một công nghệ mới có
tiềm năng kinh tế đồng thời tạo ra các sản phẩm chất lượng cao [42,43].
Trầm hương phát triển trong khoảng 06 nước trên Thế giới [17], tập trung
chủ yếu ở Đông Nam Á và hiện nay chỉ duy nhất có 03 nước xuất khẩu là Việt
Nam, Lào và Campuchia trong đó nguyên liệu Trầm hương Việt Nam có phẩm cấp
cao nhất [16,18]. Các nghiên cứu về thành phầ
n tinh dầu Trầm hương đã được
nghiên cứu từ những năm đầu thập niên 1990 bởi các tác giả Ishihara, Tsutomu
Nakanishi chủ yếu bằng các phương pháp sắc ký khí hiện đại [43,46]. Công nghệ
chiết tách và sản xuất tinh dầu Trầm hương, thực tế trên Thế giới chưa có nhiều
nghiên cứu, đặc biệt đối với nguồn nguyên liệu Trầm hương Việt Nam từ cây Dó
Aqualiria spp.
Nhóm nghiên cứu của Ishihara so sánh thành phầ
n hóa học bốn loại tinh dầu
được trích ra từ 4 loại gỗ Trầm hương thu từ các nguồn khác nhau trên lãnh thổ Việt
Nam. Kết quả phân tích bằng GC/MS cho thấy các mẫu tinh dầu chứa nhiều
sesquiterpen và chromon và được trình bày trong bảng 1.5.
Bảng 1.5. Thành phần hóa học tinh dầu trầm hương
STT Hợp chất % GC/MS
I II III IV
01
α
22 Karanon 3,4 2,5 0,4 -
23 Oxo-agarospirol 0,1 0,1 <0,05 0,3
24 Guaia-1(10),11-dien-15,2-olide 1,6 1,4 5,3 11,6
25 Acid selina-4,11-dien-14-oic 0,5 0,5 0,2 -
26 Acid selina-3,11-dien-14-oic 0,6 - - -
27 Acid guaia-1(10),11-dien-15-oic 0,9 0,2 - -
28 Acid 2-hidroxiguaia-1(10),11-dien-15-oic 4,7 <0,05 - -
29 Acid 9-hidroxiselina-4,11-dien-14-oic 1,8 0,3 - -
30 2-(2-Pheniletil) chromon 0,8 <0,05 - -
31 2-(2-(4-Metoxiphenil)etil) chromon 16,1 17,2 23,6 0,3
32 6-Metoxi-2(2-(4-metoxiphenil)etil) chromon 21,2 24,5 33,0 0,7
33 Selina-3,11-dien-9-ol 2,0 3,2 3,7 0,3
I: Kanankoh (Ryoku-yu) ex. VietNam (A. agallocha)
II: Kanankoh (Cha-yu) ex. VietNam (A. agallocha)
III: Kanankoh (Murasaki) ex. VietNam (A. agallocha)
IV: Jinkoh (Bateikei) ex. VietNam (A. sinensis)
Hàm lượng các chất dễ bay hơi từ mẫu tinh dầu I (41%), mẫu II (45%), mẫu
III (34%), mẫu IV (2,7%). Hàm lượng các chất không bay hơi (bao gồm các dẫn
xuất của chromon) của các mẫu I – III từ 57,3–70,5%, còn trong mẫu IV thì chỉ vào
khoảng 14,8%. Ngoài ra, thành phần chính của các mẫu cây từ I – III còn được chia
làm 2 nhóm:
Thành phần sesquiterpen chính của các mẫu tinh dầu I, II là guaia-1(10)-
dien15-al, guaia-1(10),11-dien-15,2-olide, selina-3,11-dien-9-on, và selina-3,11-
dien-9-ol.
19
Thành phần sesquiterpen chính của mẫu tinh dầu III là oxo-agarospirol.
Bên cạnh đó, nhóm nghiên cứu tiến hành so sánh thành phần hóa học của các
mẫu cây khi bị đốt cháy, bằng cách đốt các mẫu cây thu được (mẫu I và IV) trong
hệ thống kính, nhiệt độ đốt 180–210
-Guaien
<0,05 -
20 p-Metoxibenzilaceton 0,16 2,37
21
β
-Agarofuran
1,36 2,75
22
α
-Bulnesen
0,33 -
23 Nor-cetoagarofuran 0,25 0,97
24 4-Hidroxi-3,5-dimetoxibenzaldehid - 1,02
25 Agarospirol 0,13 <0,05
26 4-(4-Hidroxi-3-metoxiphenil)-2-butanon - 1,88
27 Jinkoh-eremol 1,02 <0,05
28 Kusunol 3,00 0,93
29 Dehidrojinkoh-eremol <0,05 <0,05
30 Selina-3,11-dien-9-on 1,99 -
31 Selina-3,11-dien-9-ol 1,78 -
32 Selina-3,11-dien-14-al 0,31 1,40
33 9,11-Eremophiladien-8-on 0,31 2,67
34 Selina-3,11-dien-14-ol 0,64 0,50
20
35 Selina-4,11-dien-14-al 0,41 0,39
36 Guaia-1(10),11-dien-15-ol 0,65 -
37 Sinenofuranol - 0,37
38 Dihidrokaranon 1,37 4,73
39 Guaia-1(10),11-dien-15-al 2,30 -
Dó bầu trong các trang trại và các biện pháp chủ động tạo trầm.
Các nghiên cứu về công nghệ sản xuất tinh dầu Trầm hương Việt Nam chưa
có nhiều công bố, chủ yếu là nghiên cứu về thành phần tinh dầu Trầm. Năm 2005,
Nguyễn Thị Minh Tú công bố những khảo sát bước đầu thu tinh dầu Trầm hương
bằng phương pháp chiết bằng dung môi hữ
u cơ và cất cuốn theo hơi nước, tuy nhiên
hiệu suất không cao, hàm lượng tinh dầu thô 0,1-0,74%. Nhược điểm của phương
pháp chiết bằng dung môi hữu cơ là độ chọn lọc không cao và quá trình loại dung
môi chịu ảnh hưởng bởi nhiệt độ như vậy trong thành phần dịch chiết còn nhiều tạp
chất và các chất thơm chính quan trọng như 2-(2-(4-Metoxyphenyl) etyl) chromone,
21
2 - (2-phenyletyl) chromone, oxoagarospirol có hàm lượng thấp hơn nhiều so với
trong tự nhiên và các khảo sát trước đây.
Công đọan chế tác trầm hương đầu tiên là tách phần gỗ nhiễm dầu ra khỏi
phần gỗ chưa nhiễm dầu bằng những công cụ thô sơ (rìu, đục, dũm…) với lao động
thủ công có tay nghề. Sản phẩm thu được là gỗ mang trầm có dạng miếng, mảnh,
thanh.
Chiết xuất tinh dầu trầm hương có th
ể dùng phương pháp tẩm trích, lôi cuốn
bằng khí CO2 hoặc hơi nước… Việc sản xuất tinh dầu trầm hương hiện nay chủ
yếu bằng phương pháp chưng cất thủ công truyền thống. Các công đọan chưng cất
theo phương pháp này gồm nghiền phần gỗ mang trầm hương hoặc cây dó đã tạo
trầm hương thành bột, sau đó ngâm nước, cho vào nồi chưng cất. Sản phẩm chính
thu được là tinh d
ầu và sản phẩm phụ là bột dùng cho sản xuất nhang. Các cơ sở sản
xuất tinh dầu trầm hương hiện nay có ở Hà Tĩnh, Huế, Quảng Nam, Bình Định và
Thành phố Hồ Chí Minh…, nhưng sản lượng chưa nhiều do khan hiếm nguyên liệu
(phải có 4-5 tấn cây dó mới tạo trầm hoặc 2-3 tấn đầu ngông, xát trầm mới thu được
1 lít dầu), chất lượng dầu chưa cao, do nguyên liệu chưa chuẩn (cây dó tạ