1
BỘ CÔNG THƯƠNG
VIỆN CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM
–––––––––––––––––––––––––––––––
BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI R-D CẤP BỘ
Tên đề tài:
“NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ KHAI THÁC
ĐỒNG THỜI CÁC HỢP CHẤT THƠM VÀ AXIT SHIKIMIC
TỪ QUẢ HỒI VIỆT NAM ỨNG DỤNG CHO CÔNG NGHIỆP
THỰC PHẨM VÀ DƯỢC PHẨM”

Chủ nhiệm Đề tài: BÙI THỊ BÍCH NGỌC

3
2. Tổng quan

2.1. Cơ sở lý thuyết/ xuất xứ của đề tài
Đề tài đợc thực hiện theo hợp đồng nghiên cứu khoa học và phát triển
công nghệ số: 86.08.RD/HĐ-KHCN giữa Bộ Công Thơng và Viện Công nghiệp
Thực phẩm ký ngày 28 tháng 01 năm 2008 (Bản photo hợp đồng ở trong phần
phụ lục).
2.2. Tính cấp thiết và mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Cây Đại Hồi (Star Anise) là một trong những loại cây chứa tinh dầu đợc
nghiên cứu và sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới. Cùng với sự phát triển của
khoa học và công nghệ, chất lợng và giá trị của cây Đại hồi không ngừng đợc
nâng cao, thâm nhập vào nhiều lĩnh vực của sản xuất và đời sống. Trớc đây,
tinh dầu hồi đợc xem là thành phần có giá trị nhất trong cây hồi. Nó không chỉ
đợc sử dụng trực tiếp trong công nghiệp sản xuất hơng liệu, thực phẩm và mỹ
phẩm mà còn là nguồn nguyên liệu tự nhiên quý giá cho công nghiệp tổng hợp
hữu cơ, tạo ra các hợp chất thơm đa năng, có giá trị cao. Các sản phẩm chuyển
hoá từ tinh dầu hồi đợc u chuộng trên thị trờng thế giới là anisaldehyt, ancol
anisyl, các este của axit anisic
Tuy nhiên trong những năm gần đây, ngời ta lại quan tâm nhiều đến axit
shikimic, một thành phần khác có hàm lợng tơng đơng với tinh dầu chứa
trong quả hồi (khoảng 10% tính theo trọng lợng chất khô). Axit shikimic có tên
theo danh pháp hoá học là 3,4,5-Trihydroxy-1-cyclohexene-1- carboxylic Acid,
là chất có khả năng chống viêm nhiễm và chống bệnh ung th, đặc biệt là cơ
chất quan trọng dể tổng hợp nên thuốc chống bệnh cúm gia cầm (có khả năng
kháng virus H5N1) Tamiflu. Nhiều ngời cho rằng axit này mới là thành phần
quan trọng và giá trị nhất trong quả Đại hồi vì giá của nó trong thời điểm hiện
nay trên thị trờng thế giới khoảng 200 - 250 USD/kg (tinh dầu hồi với chất
lợng tốt chỉ có giá 15 -20 USD/kg).


Cây hồi đợc trồng nhiều ở nớc ta có tên khoa học là Ilicium verum
thuộc họ hồi Illiciacecae. Hồi còn đợc gọi là hồi sao, bát giác, hồi hơng, đại
hồi, mác chác. Ngoài ra, hồi còn đợc gọi là mác hồi (Tày), pít cóc (Dao) [1].
Loại hồi này có nguồn gốc ở phía Tây Nam Trung Quốc trên dãy núi cao
Yunnan và phía Bắc Việt Nam. Trung Quốc đã trồng hồi từ thời thợng cổ, sau
đó hồi đợc di thực sang Nhật Bản. ở Trung Quốc, hồi đợc trồng ở Quảng
Đông, Quảng Tây, Vân Nam và đảo Hải Nam [22,25]. ở Việt Nam, hồi đợc
trồng ở một số tỉnh phía bắc nh Lạng Sơn, Cao Bằng, Bắc Cạn, Quảng Ninh, và
một số tỉnh ở đồng bằng Bắc bộ. Có tài liệu ghi rằng vào thế kỷ X-XII dới thời
nhà Đờng, hồi đã trở thành những sản vật quý giá, có hình ngôi sao kỳ lạ, có
mùi thơm ngọt mà hàng năm quan lại các triều đại thờng đem cống vua. Tập
bản thảo Cơng mục của Lý Thời Trân ở thế kỷ XVI đã mô tả quả hồi sao gồm
tám cánh, mỗi cánh có một hạt to bằng hạt đậu, mọc ở Quảng Tây (Trung Quốc).
Phải đến thế kỷ XVI châu Âu mới biết đến loại hồi này qua thuỷ thủ Tomax
Cavandic đa từ Philipin sang Luân Đôn [7].
ở Việt Nam, ngay từ thời Pháp thuộc, cùng với quế chi, hồi và tinh dầu
hồi đã đợc biết đến là những đặc sản Việt Nam nổi tiếng trên thị trờng thế
giới. Lúc đó, đã có nhiều cuốn sách viết về cây hồi Việt Nam và cho rằng nó có
chất lợng tốt nhất thế giới. Có những thời điểm hồi Việt Nam rất hng thịnh
trên thị trờng châu Âu và các nớc khác, đứng đầu thế giới về cả sản lợng và
chất lợng [38]. Khi đất nớc đợc giải phóng, các chủ thầu ngời Pháp rút đi đã
để lại nhiều khó khăn lớn, sản xuất hồi bị đình trệ một thời gian. Đảng và Chính
phủ đã có những quan tâm và chính sách kịp thời nhằm khôi phục lại việc sản
xuất tinh dầu hồi đặc sản. Đặc biệt, sau năm 1975 đất nớc thống nhất, Pháp đã
giúp ta xây dựng một nhà máy khai thác và tinh chế tinh dầu hồi vào loại hiện
đại lúc bấy giờ, với công suất 300 tấn/năm đặt tại đờng Phai Vệ, tỉnh Lạng Sơn.

6
Việc sản xuất, mua bán quả hồi và tinh dầu hồi rất tiến triển, hàng năm, đồng
bào các dân tộc tỉnh Lạng Sơn đã sản xuất tới 6000-8000 tấn hồi khô. Nhng đến

Bảng 2.1. Sản lợng hồi khô của huyện Văn Quan, tỉnh Lạng Sơn
Năm 2000 2001 2002 2003 2004 2006
Sản lợng (tấn)
4.842 6.098 4.147 4.517 4.431 5.867

Các huyện khác có diện tích trồng và sản lợng thấp hơn nh: huyện Cao
Lộc có khoảng 1.000 ha hồi với sản lợng hàng năm là 1.000 tấn.
Hàng năm, hồi đợc thu hái vào 2 vụ: hồi chính vụ (hồi mùa) thu hoạch
vào tháng 8 9, hồi trái vụ (hồi chiêm, hồi tứ quý) thu hoạch vào tháng 3 4.
Sau khi thu hái, quả hồi tơi thờng đợc bảo quản theo hình thức dân gian là
phơi nắng: trung bình cứ 3,5 kg hồi tơi phơi khô đợc 1kg hồi khô (độ ẩm 12
15%). Những năm gần đây, tại một số điểm thu gom, các chủ hàng đã xây dựng
lò sấy nhằm rút ngắn thời gian và chủ động khi thời tiết xấu. Trớc khi phơi hoặc
sấy, quả hồi thờng đợc ủ nhằm nâng cao hình thức quả hồi, đảm bảo chất
lợng cho việc xuất khẩu quả hồi khô sang Trung Quốc. Phơng pháp ủ đợc
ngời dân và các hộ buôn bán sử dụng là ủ bằng than (củi) hoặc ủ bằng nắng tự
nhiên. Yêu cầu của quả hồi sau khi ủ là màu nâu đỏ, chắc và giữ nguyên hàm
lợng tinh dầu. Sau khi ủ, quả hồi đợc đem phơi khô hẳn tránh tình trạng ẩm
ớt sẽ có tác dụng ngợc lại. Độ ẩm quả hồi sau khi phơi đạt khoảng 12 15%.
Hồi khô đợc bảo quản trong bao bì nilông, nơi khô ráo thoáng mát, tránh ánh
nắng quá gay gắt.
Trong 2 loại hồi, hồi mùa có sản lợng quả cao, chất lợng tốt trong khi
hồi chiêm (hồi tứ quý) thờng có sản lợng thấp, hàm lợng và chất lợng tinh
dầu không cao. Theo kết quả phân tích, đánh giá chất lợng nguyên liệu, hàm
lợng tinh dầu của hồi mùa là 9,55%, hàm lợng tinh dầu của hồi tứ quý là
8,24%. Nhìn chung, chất lợng nguyên liệu hồi mà đặc trng là hàm lợng tinh
dầu và hàm l
ợng anetol có phần giảm so với trớc đây (hàm lợng tinh dầu đạt
10 - 13%, hàm lợng anetol >90%). Nguyên nhân là do ngời dân cha quan
tâm đến việc tuyển chọn giống hồi, kỹ thuật trồng trọt và chăm sóc cây cũng nh

phần có giá trị nhất trong cây hồi. Trên thị trờng thế giới tinh dầu hồi có chất
lợng rất đa dạng phụ thuộc nhiều vào nguồn gốc nguyên liệu, công nghệ khai
thác và tinh chế. Tuy nhiên, nhìn chung chúng có các tính chất hoá lí và thành
phần hoá học cơ bản nh sau:
2.4.2.1. Tính chất hoá lí của tinh dầu hồi [5,10,25,41]
Tinh dầu hồi là chất lỏng, sánh, không màu hoặc màu vàng nhạt, có hơng
vị nồng ấm đặc trng riêng. ở 10
0
C tinh dầu hồi chuyển sang dạng tinh thể và
không bị nóng chảy ở nhiệt độ <16,6
0
C. Đặc tính và chất lợng của tinh dầu nói
chung và tinh dầu hồi nói riêng đợc thể hiện qua một số chỉ số hoá lý đặc trng,
vì vậy ngời ta thờng dựa vào các chỉ số này để đánh giá một cách sơ bộ về
chất lợng tinh dầu. Bảng 2.2 thể hiện sự đa dạng của tinh dầu hồi có mặt trên
thị trờng thế giới [52].
Bảng 2.2. Chỉ số hoá lý của một số loại tinh dầu hồi chủ yếu của thế giới
Loại TD hồi D
20
20
n
D
20


D
20Tỷ lệ tan

0
1: 3
15
Pháp
0,9790,987 1,5521,556
15

10
2.4.2.2. Thành phần hoá học của tinh dầu hồi [5,8,28,29]
Thành phần hoá học chủ yếu của tinh dầu hồi là trans-anetol (có hàm
lợng: 80%93%). Ngoài ra, còn trên 20 hợp chất khác chủ yếu là các hợp chất
terpen và các dẫn suất của terpen chứa oxy, trong đó đáng chú ý là limonen, -
pinen, -phelandren, linalol, -3-caren, methylchavicol, -phelandren, myrcen,
-caryophylen, anisaldehit, sabinen, -tecpineol, -pinen, paracymen, -
tecpinen, tecpinolen, -tecpinen và cis-anetol Các thành phần khác còn lại chỉ
tồn tại ở dạng vết. Dẫn suất của trans-anetol là cis-anethol cũng có trong tinh
dầu hồi song với hàm lợng rất nhỏ ( 0.1%). Nó có đặc tính thơm và tính độc
khác nhiều so với trans-anetol (tính độc cao gấp 15 - 20 lần so với trans-anetol).
2.4.2.3. Anetol
Anetol là một trong những hợp chất thơm tự nhiên có giá trị cao và đợc
sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực của sản xuất và đời sống. Hợp chất thuộc
nhóm terpenoid này có công thức phân tử là C
10
H
12
O.
Công thức cấu tạo của anetol:
OCH
3


đến + 0,15
0
.
+ Nhiệt độ sôi : 231 - 237
0
C
+ Chỉ số chiết quang n
D
20
= 1,557 - 1,561
+ Tỷ trọng d
4
20
: 0,893 - 0,988.
2.4.2.3.2. Tính chất hoá học của anetol
+ Anetol dễ bị oxy hoá bởi O
2
không khí [8]
Khi để tinh dầu hồi tiếp xúc lâu với không khí, thành phần anetol bị oxy
hoá thành andehit anisic. Những hợp chất này dễ trùng hợp hoá làm cho độ nhớt
của tinh dầu và trọng lợng riêng của tinh dầu tăng lên, màu sắc thay đổi và có
mùi khó chịu. Vì vậy, cần phải bảo quản tinh dầu hồi ở nơi khô mát, đựng trong
chai có màu và tốt nhất cho thêm chất chống oxy hoá 0,01% butyl-oxytoluol .
+ Anetol tham gia phản ứng oxy hoá với các tác nhân oxy hoá mạnh [27]
Phơng trình phản ứng oxy hoá tổng quát nh sau:

OCH
3
CHO
OCH

Để đánh giá nhanh một cách định tính chất lợng tinh dầu hồi ngời ta thờng
dựa vào điểm đông đặc. Tinh dầu có nhiệt độ đông đặc càng cao thì chất lợng
tinh dầu (thể hiện bằng hàm lợng anetol trong tinh dầu) càng tốt (Bảng 2.3).
Bảng 2.3. Đánh giá chất lợng tinh dầu hồi thông qua điểm đông đặc
Điểm đông đặc của tinh dầu hồi,
0
C Chất lợng tinh dầu hồi
18
Rất tốt
17
Tốt
16
Khá
15
Trung bình (đạt yêu cầu)
Cơ sở lý thuyết cho việc đánh giá chất lợng tinh dầu hồi còn thể hiện ở sự
tơng quan giữa điểm đông đặc với hàm lợng trans-anetol có trong tinh dầu hồi
đợc thể hiện trong bảng 2.4 [10].
Bảng 2.4. Sự tơng quan giữa điểm đông đặc với hàm lợng trans-anetol có
trong tinh dầu hồi
Điểm đông đặc,
0
C
21,1 18,6 16,3 14,0 11,6 9,9 8,0 6,2
Hàm lợng trans-anetol
trong tinh dầu, %
100 95 90 85 80 75 70 65

13
2.4.2.4. Các phơng pháp khai thác tinh dầu hồi


14
bảo an toàn về phòng cháy. Mặt khác, hơi nớc cung cấp từ lò hơi cho áp suất và
nhiệt độ ổn định, có thể điều chỉnh tốc độ chng cất rất nhanh chóng và chính
xác.
2.4.2.4.2. Các phơng pháp khác
Với mong muốn nâng cao chất lợng cũng nh hiệu suất khai thác tinh dầu
hồi, các nhà nghiên cứu trong và ngoài nớc vẫn không ngừng tìm tòi các
phơng pháp khai thác tinh dầu hồi mới để thay thế cho các phơng pháp truyền
thống. Bùi Quang Thuật và Phan Thị Phơng Thảo đã tiến hành trích ly tinh dầu
hồi từ quả hồi Việt Nam bằng cồn etylíc 95%. Kết quả cho thấy hiệu suất thu
nhận tinh dầu rất cao (96,5%) và chất lợng tinh dầu đạt mọi chỉ tiêu xuất khẩu,
hàm lợng anetol đạt . Tuy nhiên, khai thác bằng phơng pháp chi phí cho 1 đơn
vị sản phẩm cao hơn so với phơng pháp cất cuốn theo hơi nớc truyền thống.
Một nghiên cứu khác do Đặng Quốc Tuấn và S. G. Hangantileke thực hiện [23],
đã nghiên cứu khai thác tinh dầu hồi bằng cả hai phơng pháp: chng cất theo
hơi nớc truyền thống và trích ly bằng CO
2
lỏng. Khi sử dụng phơng pháp
chng cất bằng hơi nớc, các tác giả cho rằng quả hồi trớc khi chng cất phải
đợc xay nhỏ, thời gian chng cất và hiệu suất thu nhận tinh dầu phụ thuộc rất
nhiều vào độ mịn của nguyên liệu. Các tác giả khẳng định với kích cỡ hạt nhỏ
0,21 mm và 0,57 mm thì chỉ với thời gian chng cất 90 phút, hiệu suất thu nhận
tinh dầu đã đạt khá cao khoảng 97%. Khi sử dụng phơng pháp trích ly bằng
CO
2
lỏng, các tác giả cũng nghiên cứu ảnh hởng của kích thớc hạt nguyên liệu
đến quá trình thu nhận tinh dầu. Họ tiến hành thí nghiệm với các mẫu có trọng
lợng 15 g có kích thớc hạt khác nhau, tại cùng các điều kiện công nghệ: áp
suất 6,5 MPa, nhiệt độ 26,5

Chỉ số khúc xạ 1,5553 (25
0
C) 1,5517 (25
0
C)
Chỉ số chiết quang 0,3167 (20
0
C) 0,3333 (20
0
C)

G. Della Porta và cộng sự cũng nghiên cứu chiết tách tinh dầu hồi bằng CO
2

siêu tới hạn [26]. Sau khi đuổi dung môi, phần dịch chiết đợc đem chng cất
phân đoạn chân không và thu đợc hai loại sản phẩm tinh dầu và sáp với hiệu
suất thu nhận lần lợt là 7,3% và 1,5% (so với trọng lợng nguyên liệu khô). Kết
quả phân tích sắc ký phổi khối (GC-MS) cho thấy hàm lợng anetol trong tinh
dầu đạt tới 94,05% . Các cấu tử chính trong sáp là n-pentacosan (35,7%), n-
heneicosan (25,8%), n-tricosan (10,3%)
Ngoài ra, một công trình khoa học khác của B. Thierry và cộng sự đã tiến
hành thu nhận tinh dầu hồi bằng cách trích ly quả hồi với loại dung môi mới
1,1,2-trichloro-1,2,2-trifluorethan. Concret thu đợc (đạt hiệu suất 21%) đợc
chng cất cuốn theo hơi nớc cho tinh dầu hồi (hiệu suất 9,5%) có các thành
phần và hàm lợng các cấu tử bay hơi tơng tự nh phơng pháp chng cất trực
tiếp. Tuy vậy, các thành phần khác không bay hơi còn lại cũng có giá trị sử dụng
cao trong các mục đích khác nhau [49].
Năm 2001, Niwat K. [44] cũng tiến hành trích ly quả hồi nhng với dung
môi là etanol và nớc. Tác giả công trình khoa học này cho biết: từ phần dịch



17
Trong lĩnh vực dợc phẩm, tinh dầu hồi có tác dụng kháng khuẩn, ức chế sự
phát triển của trực khuẩn lao và các vi khuẩn khác nh Subtilis, Candida albians,
Samonella typhi, Shigella flexneri và Bacillus mycoides nên đợc sử dụng làm
thành phần của nhiều loại thuốc: thuốc sát khuẩn, thuốc trị nấm ngoài da, ghẻ lở,
thuốc trị các bệnh về tiêu hoá, viêm phế quản, giảm đau, khử đờm, thuốc chữa
bệnh thần kinh, thấp khớp [1,10,31,32,34].
Anetol tách đợc từ tinh dầu hồi là nguyên liệu để sản xuất các thuốc nội
tiết nh hexostrol, dietylstilbestrol. Đây là những hợp chất dùng trong phụ khoa
để trị chứng mất kinh, rối loạn ở tuổi mãn kinh và khi cắt bỏ buồng trứng, điều
trị một số trờng hợp vô sinh. Việc sản xuất các loại thuốc từ anetol rẻ tiền hơn
so với dùng các loại nguyên liệu khác [10].
Nhiều nhà khoa học còn nghiên cứu và thấy rằng nếu bổ sung thêm
những vi lợng chất nội tiết hexostrol, dietylstilbestrol vào trong khẩu phần ăn
của gia súc thì đàn gia súc rất chóng lớn và trong thời gian ngắn đã tăng trọng
30% so với mức bình thờng. Việc tìm ra ứng dụng này làm cho khối lợng
hexostrol và dietylstilbestrol tiêu thụ trên thị trờng ngày càng lớn và do đó nhu
cầu về anetol ngày càng cao [8].
Ngoài ra, tinh dầu hồi còn đợc dùng trong sản xuất chế biến thuốc trừ sâu
thảo mộc, diệt chấy, rận, rệp và một số loài ngoại ký sinh ở gia súc.
Bản thân tinh dầu hồi cũng đợc sử dụng trong ngành mỹ phẩm để cho
vào kem đánh răng, kem dỡng da. Tuy nhiên, giá trị của tinh dầu hồi tăng lên
rất nhiều khi tinh dầu hồi đợc chế biến thành các sản phẩm khác: aldehit anisic
(anisaldehit), một chất thơm rất có giá trị dùng trong ngành mỹ phẩm: sản xuất
nớc hoa, xà phòng thơm, kem dỡng da và nhiều ngành sản xuất khác: sản
xuất thực phẩm, dợc phẩm [1,41].
Với ứng dụng rộng rãi và đa dạng, từ lâu tinh dầu hồi là đề tài hấp dẫn của
vô số các công trình nghiên cứu khoa học trên thế giới. Chính nhờ vậy mà vai trò
và giá trị của tinh dầu hồi trong đời sống và sản xuất không ngừng đợc nâng

(0,28%), -caryophylen (0,35%), isocaryophylen (0,31%), safrol (0,14%) và -
copaen (0,10%). Các thành phần còn lại ở dạng vết hoặc dới 0,10%.
Bằng việc áp dụng các kỹ thuật phân tích hiện đại, cụ thể là phơng pháp
sắc ký khí ghép nối phổ khối, nhóm các nhà nghiên cứu Yan, Jlan-hui, Xiao, Xu-
xian, Huang, Ke-long [49] mới đây (2002) đã xác định đợc 41 hợp chất có

19
trong tinh dầu hồi, bao gồm 14 hợp chất hydrocacbon, 22 dẫn xuất chứa oxy của
hydrocacbon và một lợng nhỏ các hợp chất có chứa nitơ. Thành phần chính
trong tinh dầu là anetol có hàm lợng 76,23% và các thành phần khác nh:
anisyl axeton, aldehit anic, p-alylanisol, p-cumicaldehyd và p-alylpen với tổng
lợng lớn hơn 10%.
Một tài liệu khác cho thấy tinh dầu hồi không chỉ nằm trong quả hồi mà
có cả trong lá và cành của cây hồi. Ngời ta lấy các mẫu quả, lá và cành của cây
hồi Trung Quốc đem chng cất bằng hơi nớc. Kết quả cho thấy lá và cành hồi
có hàm lợng tinh dầu rất thấp chỉ khoảng 0,3 - 0,5 %, trong khi đó quả tơi có
tới 1,78 - 5% tinh dầu và quả khô có 8 - 12 % tinh dầu [32].
Một hớng nghiên cứu khác cũng đợc các nhà khoa học chú ý nhiều là
nghiên cứu các kỹ thuật tinh chế, chế biến và chuyển hoá tinh dầu hồi nhằm tạo
ra các sản phẩm có chất lợng và giá trị sử dụng cao cũng nh để đa dạng các
sản phẩm từ hồi. Có rất nhiều công trình kỹ thuật phân tách anetol đã đợc công
bố nhng có thể nói kỹ thuật đợc sử dụng rộng rãi và truyền thống ở quy mô
công nghiệp là phơng pháp kết hợp giữa phản ứng xà phòng hoá, chng cất
phân đoạn và kết tinh lạnh [51]. Tinh dầu hồi đợc xà phòng hoá với NaOH (ở
120 - 130
0
C) để loại bỏ các hợp chất este và các axít tự do. Sau đó, hỗn hợp
đợc làm lạnh và tách dung dịch NaOH d, phần chất hữu cơ thu đợc đợc
chng cất phân đoạn chân không. Phân đoạn 3 (t
s

-H
5
IO
6
-nhôm, KMnO
4
-nhôm, MnO
2
, ozon; Hoặc sử dụng tác nhân oxy
hoá electrolytic dới sự kiểm soát gắt gao điều kiện phản ứng; Hay sử dụng
KMnO
4
- CuSO
4
.4H
2
O làm tác nhân oxy hoá dới sự trợ giúp của sóng siêu âm
(microwave irradiation) [13, 24].
PGS. TS. Mai Ngọc Chúc (Viện Hoá học Công nghiệp) [4] đã tiến hành oxy
hóa anetol trong tinh dầu hồi (hàm lợng >90%) với chất oxy hoá dioxit mangan
(MnO
2
). Chất xúc tác và các bớc tiến hành tơng tự nh kiểu phản ứng chuyển
hoá anetol bằng K
2
Cr
2
O
7
. Tác giả đã lựa chọn đợc các yếu tố công nghệ thích

1
6
5
4
3
2

Hình 2.2. 3,4,5-Trihydroxyl-1-cyclohexen-1-carboxylic axit
- Axit shikimic ở điều kiện bình thờng là một chất bột màu trắng (có thể ở dạng
tinh thể với điểm nóng chảy ở 185 187
0
C), có trọng lợng riêng là 1,64 (kg/l).
Axit shikimic tan tốt trong nớc (180 g/l), tan ít trong cồn etylic tuyệt đối (22,5
g/l) và hầu nh không tan trong các dung môi vô cực ( 0,15 g/l ete).
- Trong phân tử axit shikimic có chứa hai loại nhóm chức gồm 3 nhóm hydroxyl
(-OH) và 1 nhóm cacboxyl (-COOH) ở các vị trí khác nhau. Những nhóm chức
hydroxyl đã tạo nên 3 nguyên tử carbon bất đối (3, 4, 5) trong phân tử và làm
cho axit này có hoạt tính quang học. Cho đến nay, ngời ta đã xác định đợc
chính xác 3 đồng phân quang học của axit shikimic, những đồng phân này là
những cơ chất quan trọng của quá trình sinh tổng hợp các hợp chất thơm trong
cơ thể sống. Vì có nhiều nhóm chức nên axit shikimic có thể tham gia nhiều kiểu
phản ứng hoá học để tạo ra rất nhiều loại este và muối khác nhau.
- Axit shikimic là loại cơ chất đa năng quan trọng cho vô số các quá trình sinh
tổng hợp các hợp chất tự nhiên quan trọng nh các amino axit thơm, các
alkaloids, các hợp chất rợu phenolic và các hợp chất phenyl propanoids. Hơn
nữa, axit shikimic còn đóng vai trò thiết yếu để tạo ra những dợc phẩm quý
[44]. Một dẫn chứng điển hình là axit shikimic chính là nguyên liệu khởi đầu để
tổng hợp
ra hoạt chất oseltamivir photphat của thuốc kháng virus Taminflu một
chất ức chế neraminidase đợc dùng để phòng và điều trị cúm týp A và týp B (sơ

TMSOTf
BH
3
- Me
2
S
63 - 75%
Ketal reduction
Hunter conditions
COOEt
OMs
R
'
O
RO
10:1:1 inseparable mixture

of
R = H, R'= H; R = 3 - pentyl, R
'
= H;
R = H, R
'
= 3 - pentyl
KHCO
3
aq . EtOH 96%
expoxidation
COOEt
O

reflux, 3h
2. H
2
SO
4
. 6 H
2
O
77%
N - deatlylation
COOEt
HO
O
NH

2
PhCHO
t - BuOMe, -H
2
O
unselective imine
formation
COOEt
N
Ph
MsCl, Ft
3
N
- Et
3

athylamine
COOEt
O
N
Ph
HN
second trasimination followed by acidic hydrolysis
COOEt
O
HN
H
2
N
80% over four steps

Sơ đồ 2.2. Tổng hợp hoạt chất oseltamivir photphat từ axit shikimic
2.4.3.2. Tình hình nghiên cứu, sản xuất và ứng dụng axit shikimic
Axit shikimic đợc tách ra lần đầu tiên từ quả của một loài Hồi có độc
tính, gọi là Hồi Nhật bản Illicium anisatum năm 1885 [18] dới dạng tinh thể

23
màu trắng. Axit shikimic có mặt ở lợng nhỏ trong rất nhiều loài cây [22, 47, 48]
và có một vai trò then chốt trong quá trình sinh tổng hợp. Vì thế nó là đối tợng
của nhiều công trình nghiên cứu khoa học.
Axit shikimic đợc thu nhận chủ yếu từ quá trình chiết tách các loại thảo
mộc mà trong đó quan trọng nhất là từ quả Đại Hồi. Đến nay đã có nhiều nghiên
cứu liên quan đến việc chiết tách và tinh chế axit shikimic từ quả hồi [23, 24,
44].
Một phơng pháp đợc xem là hữu hiệu nhất để thu nhận axit shikimic
(quy mô phòng thí nghiệm) đã đợc Richard Payne và Michael Edmonds đa ra

glucose. Hiện nay, 2/3 lợng axit shikimic của hãng Roche đợc chiết xuất từ
hoa hồi, 1/3 còn lại đợc cung cấp từ con đờng sinh tổng hợp {16,17,18,39}.
Trớc nhu cầu điêù trị bệnh cúm bằng Tamiflu, một số nớc nh ấn Độ,
Đài Loan đã chủ động sản xuất axit shikimic bằng nhiều con đờng khác nhau
và họ đã sản xuất đợc hàng chục tấn loại axit này.
ở Việt Nam việc nghiên cứu, sản xuất và ứng dụng axit shikimic còn hết
sức mới mẻ. Gần đây, TS. Nguyễn Quyết Chiến và cộng sự ở Viện Hoá học
thuộc Viện KH và CN Việt Nam đã nghiên cứu thành công công nghệ chiết tách
axit shikimic từ quả hồi Việt Nam ở quy mô phòng thí nghiệm [2]. Quả hồi đợc
phơi khô và nghiền thành bột. Bột quả hồi khô (100 g) đợc chiết Soxhlet với
etanol 95%. Dung môi đợc cất loại dới áp thấp và thu đợc cặn dịch etanol.
Cặn dịch etanol đợc hòa vào nớc, lọc bỏ phần không tan rồi cho chạy qua cột
trao đổi ion với dung môi rửa giải là axit axetic 25%. Cặn dịch axit axetic thu
đợc đợc phân tách bằng sắc ký cột Sephadex với dung môi rửa giải là MeOH
thu đợc 7,02 g axit shikimic. Nhóm tác giả cũng thành công trong việc phân
tích, xác định cấu trúc và định lợng độ tinh sạch của axit shikimic [3]. Kết quả
cho thấy: Axit Shikimic, []
D
.

-176
o
(c=1.0, H
2
O), đnc. 185-186
o
C, EI-MS
(70eV) m/z 174 [M]
+
;

etylic. Sở dĩ, sử dụng đợc phơng pháp này là do tinh dầu và các hợp chất tạo vị
(nhựa) đều tan tốt trong cồn etylic. Quy trình chiết tách nhựa dầu gừng ở quy mô
thực nghiệm đợc thể hiện trong sơ đồ 2.3 [11].
Đối với nguyên liệu chứa tinh dầu kém bền với nhiệt và dễ bay hơi trong
quá trình trích ly, ngời ta thờng sử dụng phơng pháp kết hợp chng cất với
trích ly để khai thác nhựa dầu. Sơ đồ 2.4 đa ra quy trình công nghệ khai thác
nhựa dầu từ củ nghệ.