Nghiên cứu công nghệ khai thác đồng thời các hợp chất thơm và axít shikimic từ quả hồi việt nam cho công nghiệp thực phẩm và dược phẩm

BỘ CÔNG THƯƠNG
VIỆN CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM








BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI CẤP BỘ

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ KHAI THÁC
ĐỒNG THỜI CÁC HỢP CHẤT THƠM VÀ AXIT
SHIKIMIC TỪ QUẢ HỒI VIỆT NAM
CHO CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM VÀ DƯỢC PHẨM


Chủ nhiệm đề tài: BÙI THỊ BÍCH NGỌC

7849
07/4/2010



HÀ NỘI – 2010




1
MỤC LỤC

Trang
MỤC LỤC
1
KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
4
MỞ ĐẦU
5
TÓM TẮT NHIỆM VỤ
7
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
8
1.1. Cây hồi
8
1.2. Tinh dầu hồi
11
1.2.1. Tính chất hoá lí của tinh dầu hồi 11
1.2.2. Thành phần hoá học của tinh dầu hồi 12

1.2.3. Anetol 12
1.2.3.1. Tính chất hoá lý của anetol
13
1.2.3.2. Tính chất hoá học của anetol
13
1.2.3.3. Các đặc tính khác
14
1.2.4. Các phương pháp khai thác tinh dầu hồi 15
1.2.5. Tình hình nghiên c
ứu, sản xuất và ứng dụng của tinh dầu hồi 17
1.3. Axit shikimic
20
1.3.1. Giới thiệu chung
20
1.3.2. Tình hình nghiên cứu, sản xuất và ứng dụng axit shikimic
21
1.4. Một số hợp chất thơm quan trọng thu nhận được từ quá trình
chuyển hóa tinh dầu hồi và axit shikimic
24
1.4.1. Anisaldehyd 24
1.4.2. p-Hydroxybenzaldehyd 28
1.4.3. Vanilin 30
CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM
33
2.1. Phương pháp tiến hành nghiên cứu
33
2.1.1. Phương pháp phân tích và đánh giá chất lượng nguyên liệu 33
2.1.2. Phương pháp nghiên cứu công ngh
ệ khai thác đồng thời tinh dầu
hồi và axit shikimic từ quả hồi Việt Nam.

34
2.1.2.1. Lựa chọn phương pháp khai thác đồng thời tinh dầu hồi và
axit shikimic từ quả hồi Việt Nam
34
2.1.2.2. Xác định các điều kiện công nghệ thích hợp cho quá trình
khai thác đồng thời tinh dầu hồi và axit shikimic từ quả hồi Việt Nam
39

2
2.1.3. Tối ưu hóa các quá trình bằng phương pháp quy hoạch thực
nghiệm
39
2.1.4. Phương pháp tinh chế tinh dầu hồi và axit shikimic 40
2.1.4.1. Tinh chế tinh dầu hồi
40
2.1.4.2. Tinh chế axit shikimic
40
2.1.5. Phương pháp thu nhận anisaldehit 41
2.16. Phương pháp thu nhận p-hydroxybenzaldehit 41
2.1.7. Phương pháp thu nhận vanilin 41
2.1.7.1.Chuyển hóa p-hydroxybenzaldehit thành 3-bromo-4-hydroxy-
benzaldehit
41
2.1.7.2. Thu nhận vanilin từ 3-bromo-4-hydroxybenzaldehit
42
2.1.8. Phương pháp phân tích chất lượng sản phẩm tinh dầu hồi và axit
shikimic và các sản phẩm chất thơm tổng hợp anisaldehit, p-hydroxy-
benzsaldehit và vanilin
42
2.1.8.1. Xác đị

nh chất lượng tinh dầu hồi và anisaldehit
42
2.1.8.2. Xác định chất lượng axit shikimic, p-hydroxbenzsaldehit và vanilin
43
2.2. Thiết bị, dụng cụ, nguyên vật liệu và hoá chất sử dụng cho nghiên cứu
43
2.2.1. Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm 43
2.2.2. Nguyên liệu và hoá chất sử dụng 44
2.2.2.1. Nguyên liệu
44
2.2.2.2. Hoá chất
44
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ BÌNH LUẬN
46
3.1. Nghiên cứu phân tích và đánh giá nguyên liệu quả hồi
46
3.1.1. Xác định các thành phần chính trong nguyên liệu hồi 46
3.1.2. Xác
định các thành phần cơ lý của nguyên liệu hồi 46
3.2. Nghiên cứu lựa chọn phương pháp khai thác đồng thời tinh dầu
hồi và axit shikimic từ quả hồi Việt Nam
47
3.3. Nghiên cứu xác định các điều kiện công nghệ thích hợp cho quá
trình trích ly đồng thời tinh dầu hồi và axit shikimic (PP2)
48
3.3.1. Xác định nồng độ cồn etylic thích hợp 48
3.3.2. Xác định số lần trích ly và tỷ lệ nguyên liệu/dung môi thích hợp 49
3.3.3. Xác định thời gian trích ly thích hợp 50
3.4. Nghiên cứu xác định các điều kiện công nghệ thích hợp cho quá
trình chưng cất và trích ly tinh dầu hồi và axit shikimic (PP3)

50
3.4.1. Xác định tỷ lệ nguyên liệu/thể tích bình cất thích hợp 51
3.4.2. Xác định tỷ lệ nước cất/nguyên liệu thích hợp 51

3
3.4.3. Xác định tốc độ chưng cất thích hợp 52
3.4.4. Xác định thời gian chưng cất thích hợp 53
3.5. So sánh hiệu quả khai thác đồng thời tinh dầu hồi và axit
shikimic giữa hai phương pháp PP2 và PP3
53
3.6. Tối ưu hóa quá trình khai thác đồng thời tinh dầu hồi và axit
shikimic từ quả hồi Việt Nam bằng phương pháp quy hoạch thực
nghiệm
54
3.7. Lựa chọn phương pháp tinh chế tinh dầu hồi và axit shikimic.
63
3.7.1. Lựa chọn ph
ương pháp tinh chế tinh dầu hồi 63
3.7.2. Phân tích và đánh giá chất lượng tinh dầu hồi 64
3.7.3. Lựa chọn phương pháp tinh chế axit shikimic 65
3.7.4. Quy trình công nghệ tinh chế tinh dầu hồi và axit shikimic 67
3.7.4.1. Quy trình công nghệ tinh chế tinh dầu hồi
67
3.7.4.2. Quy trình công nghệ tinh chế axit shikimic
68
3.8. Thu nhận các hợp chất thơm từ tinh dầu hồi và axit shikimic
70
3.8.1. Quy trình chuyển hóa tinh dầu hồi (anetol) thành anisaldehit 70
3.8.2. Quy trình chuyển hóa và thu nhận p-hydroxybenzaldehit 75

3.8.2.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng
76
3.8.2.2. Nghiên cứ
u ảnh hưởng của thời gian phản ứng
77
3.8.3. Quy trình chuyển hóa và thu nhận vanilin 78
3.8.4. Phân tích và đánh giá chất lượng các sản phẩm chất thơm
anisaldehit, p-hydroxybenzaldehit và vanilin
81
3.9. Kết quả ứng dụng các sản phẩm của đề tài vào sản xuất thực
phẩm và dược phẩm
82
3.10. Ước tính giá thành sản phẩm và đánh giá hiệu quả kinh tế
83
KẾT LUẬN
85
TÀI LIỆU THAM KHẢO

86
PHỤ
LỤC



4
KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

bar: Đơn vị đo áp suất
GC: Sắc ký khí (Gas Chromatography)
GC - MS: Sắc ký khí ghép nối khối phổ (Gas Chromatography - Mass

Spectrometry)
HPLC: Sắc ký lỏng cao áp (High Pressure Liquid Chromatography )
LC- MS: Sắc ký lỏng ghép nối khối phổ (Liquid Chromatography - Mass
Spectrometry
CK: chất khô
NL: nguyên liệu
DM: dung môi
PP: phương pháp
TD: tinh dầu
TTBC: thể tích bình cất
Tỉ lệ NL/TN: tỉ lệ nguyên liệu/tác nhân oxy hóa
Tỉ lệ NL/TT: tỉ lệ nguyên liệu/thể tích bình cất




5
MỞ ĐẦU
Cây Đại Hồi (Star Anise) là một trong những loại cây chứa tinh dầu được
nghiên cứu và sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới. Cùng với sự phát triển của
khoa học và công nghệ, chất lượng và giá trị của cây Đại hồi không ngừng được
nâng cao, thâm nhập vào nhiều lĩnh vực của sản xuất và đời sống. Trước đây,
tinh dầu hồi được xem là thành phần có giá trị nhất trong cây hồi. Nó không chỉ
được sử dụng trực tiếp trong công nghiệp sản xuất hương 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 được ưu chuộng trên thị trường thế giới là anisaldehyt, p-
hydroxybenzaldehyd, ancol anisyl, các este của axit anisic
Tuy nhiên trong những năm gần đây, ngườ
i ta lại quan tâm nhiều đến axit

shikimic, một thành phần khác có hàm lượng tương đương với tinh dầu chứa
trong quả hồi (khoảng 10% tính theo trọng lượng 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 thư, đặc biệt là cơ
chất quan trọng để tổng hợp nên thuốc chống bệnh cúm gia cầm (có khả năng
kháng virus H5N1) Tamiflu. Nhiều người cho rằng axit này mới là thành phần
quan tr
ọng và giá trị nhất trong quả Đại hồi vì giá của nó trong thời điểm hiện
nay trên thị trường thế giới khoảng 200 - 250 USD/kg (tinh dầu hồi với chất
lượng tốt chỉ có giá 15 -20 USD/kg).
Để thu nhận tinh dầu hồi người ta thường sử dụng phương pháp truyền
thống chưng cất theo hơi nước, trong khi đó để khai thác axit shikimic người ta
lại sử dụng phương pháp trích ly. Theo hai phương pháp trên sẽ không tận thu
đượ
c hết cả hai thành phần giá trị nhất trong quả hồi. Do vậy, hiện nay vấn đề
được các nhà nghiên cứu khoa học và sản xuất quan tâm là đưa ra được phương
pháp hữu hiệu để có thể khai thác đồng thời cả tinh dầu và axit shikimic từ quả
hồi nhằm nâng cao giá trị cây hồi đồng thời làm giảm giá thành sản phẩm tinh
dầu hồi và axit shikimic.
Năm 2005 và 2006, Viện Công nghiệp thực phẩm đã thực hiện 2
Đề tài
cấp Bộ: "Nghiên cứu nâng cao hiệu suất khai thác và chất lượng tinh dầu Hồi
Việt Nam” và đề tài: “Nghiên cứu quy trình công nghệ tinh chế và chuyển
hóa tinh dầu hồi thành anisaldehit để nâng cao giá trị kinh tế”. Kết quả của
đề tài đã được áp dụng vào thực tế sản xuất. Phát huy các kết quả đó, trong năm

6
2008 và 2009, Viện tiếp tục thực hiện 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”
- Mục tiêu của đề tài: Xây dựng được quy trình công nghệ khai thác đồng thời
các hợp chất thơm và axit shikimic từ quả hồi Việt Nam cho công nghiệp dược
phẩm và công nghiệp thực phẩm

- Nội dung nghiên cứu của đề tài:
+ Nghiên cứu xây dựng và hoàn chỉnh quy trình công nghệ khai thác đồng thời
các hợp chất thơm và axit shikimic từ quả hồi Việt Nam đạt tiêu chuẩn sử dụng
trong thực phẩm và dược phẩm
+ Nghiên cứu công nghệ tinh chế tinh dầu hồi và axit shikimic
+ Nghiên cứu quy trình chuyển hoá tinh dầu hồi và axit shikimic thành các hợp
chất thơm .
+ Phân tích đánh giá chất lượng và hiệu quả kinh tế sản phẩm
+ Thử nghi
ệm các sản phẩm của đề tài trong sản xuất thực phẩm và dược phẩm.

7
TÓM TẮT ĐỀ TÀI

Cây hồi có tên khoa học Ilicium verum thuộc họ hồi Illiciacecae là loại cây tinh
dầu đặc sản của nước ta. Từ quả hồi, bằng sự kết hợp của công nghệ chưng cất
cuốn theo hơi nước và công nghệ trích ly tinh dầu hồi và axit shikimíc đã được
khai thác đồng thời với hiệu suất và chất lượng sản phẩm cao. Đặc biệt, quá
trình này đã được tiến hành tối ư
u bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm
nên đã xác định được các điều kiện công nghệ tối ưu, hiệu suất thu nhận tinh dầu
đạt 96,5% và axit shikimíc đạt 91,3%. Tinh dầu hồi được tinh chế bằng phương
pháp chưng cất phân đoạn chân không nên chất lượng được nâng cao với hàm
lượng anetol 92,1%. Axit shikimic thô được tich chế bằng phương pháp kết tinh
lại với hệ dung môi metanol/etyl axetat ở nhiệt độ thấp, do v

ậy độ tinh khiết của
sản phẩm đạt 98,5%. Từ tinh dầu hồi (anetol) thông qua các phản ứng oxi hoá,
phản ứng thế, phản ứng đề ete hoá đã lần lượt thu nhận được các hợp chất
thơm có giá trị cao như: anisaldehit, p-hydroxybenzaldehit và vanilin. Các sản
phẩm của Đề tài được phân tích và đánh giá chất lượng bằng các phương pháp
thông dụng và hiện đại (GC-MS, HPLC ). Kết quả cho thấy các sản phẩm có
chất l
ượng tốt, tương đương với sản phẩm nhập ngoại cùng loại và đạt yêu cầu
vệ sinh an toàn thực phẩm nên đã được ứng dụng thành công trong sản xuất thực
phẩm và dược phẩm.

8
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Cây hồi
Cây hồi được trồng nhiều ở nước ta có tên khoa học là Ilicium verum
thuộc họ hồi Illiciacecae. Hồi còn được gọi là hồi sao, bát giác, hồi hương, đại
hồi, mác chác. Ngoài ra, hồi còn được 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 thượng cổ, sau
đó hồi được di thực sang Nhật Bản. Ở
Trung Quốc, hồi được trồng ở Quảng
Đông, Quảng Tây, Vân Nam và đảo Hải Nam [24,27]. Ở Việt Nam, hồi được
trồng ở một số tỉnh phía bắc như 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 dưới
thời nhà Đường, 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 thường đem cống vua. Tập
bản thảo Cương 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 đưa từ
Philipin sang Luân Đôn [7].
Ở Việt Nam, ngay từ thời Pháp thuộc, cùng với quế chi, hồi và tinh dầu
hồi đã được biết đến là những đặc sản Việt Nam nổi tiếng trên thị trường thế
giới. Lúc đó, đã có nhiều cuốn sách viết về cây hồi Việt Nam và cho rằng nó có
chất lượng tốt nhất thế giới. Có những thời điểm hồi Việt Nam rất hưng thị
nh
trên thị trường châu Âu và các nước khác, đứng đầu thế giới về cả sản lượng và
chất lượng [38]. Khi đất nước được giải phóng, các chủ thầu người 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 h
ồi đặc sản. Đặc biệt, sau năm 1975 đất nước 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 đường Phai Vệ, tỉnh Lạng
Sơn. 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 xu
ất tới 6000-8000 tấn hồi khô.
Nhưng đến năm 1979, chiến tranh biên giới xảy ra, các tháp cất và tháp tinh
luyện tinh dầu hiện đại của nhà máy đã bị phá huỷ. Một số thiết bị còn lại đã
được sơ tán để tiếp tục sản xuất ở quy mô nhỏ với công nghệ lạc hậu nhưng đến
nay nhà máy đã ngừng sản xuất hoàn toàn. Không những thế sản lượng quả h
ồi
cũng bị giảm một cách rõ rệt do người dân trồng hồi ít quan tâm đến kỹ thuật

9
trồng, chăm sóc và thu hoạch hồi. Vì vậy, nhiều rừng hồi trước đây xanh tốt
quanh năm đã bị thoái hoá [10,46].
Trước tình hình vùng hồi đặc sản bị thoái hoá mạnh, công nghệ và thiết bị
khai thác tinh dầu quá lạc hậu, đời sống bà con nơi đây gặp nhiều khó khăn nên

hơn chục năm trở lại đây Nhà nước ta đã và đang quan tâm giúp tỉnh Lạng Sơn
khôi phục lạ
i vùng nguyên liệu và tinh dầu hồi Lạng Sơn. Việc khôi phục này
còn nhận được sự quan tâm của các Tổ chức Quốc tế. Vừa qua, một đoàn các
nhà khoa học châu Âu sang tham quan, khảo sát thực trạng sản xuất quả hồi và
tinh dầu tại các tỉnh miền núi phía Bắc. Sau chuyến thăm đó, Chính phủ Vương
quốc Bỉ hỗ trợ 12.000 USD cho UBND tỉnh Lạng Sơn để phối hợp với Cục s
ở
hữu trí tuệ và phòng Thương mại và Công nghiệp Việt Nam xây dựng lại thương
hiệu hồi Lạng sơn. Hiện nay, nhờ những nỗ lực, quan tâm của các tổ chức trong
và ngoài nước, tỉnh Lạng Sơn đã bước đầu qui hoạch lại vùng trồng hồi, kỹ thuật
chọn giống, nuôi trồng và thu hái dần dần được quan tâm, coi trọng.
Theo số liệu của Sở Khoa học và Công nghệ t
ỉnh Lạng Sơn, hiện nay diện
tích trồng hồi của tỉnh đã được phục hồi trở lại ước khoảng là 28.000 - 32.000 ha
tập trung chủ yếu ở các xã phía nam huyện Văn Quan, 8 xã huyện Bình Gia, một
số xã thuộc huyện Văn Lãng, Bắc Sơn, Tràng Định trong đó có 10.000 ha mới
trồng và đang cho thu hoạch. Năm 2008, diện tích trồng hồi dự kiến tăng lên
khoảng 35.000 ha. Sản lượng hồi khô toàn t
ỉnh đạt khoảng 12.000 -14.000
tấn/năm trong đó Văn Quan là huyện có sản lượng cao nhất. Sản lượng hồi khô
của huyện Văn Quan một số năm gần đây như sau:
Bảng 1.1. Sản lượng hồi khô của huyện Văn Quan, tỉnh Lạng Sơn
Đơn vị: tấn
Năm 2000 2001 2002 2003 2004 2006 2007 2008
Sản lượng
4.842 6.098 4.147 4.517 4.431 5.867 6.105 6.253

Các huyện khác có diện tích trồng và sản lượng thấp hơn như: huyện Cao
Lộc có hơn 1.000 ha hồi với sản lượng hàng năm khoảng 1.100 tấn quả hồi khô.

Hàng năm, hồi được 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 tươi thường được bảo quản theo hình thức dân gian là
phơi nắng: trung bình cứ 3,5 kg hồi tươi ph
ơi khô được 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. Trước khi phơi

10
hoặc sấy, quả hồi thường được ủ nhằm nâng cao hình thức quả hồi, đảm bảo
chất lượng cho việc xuất khẩu quả hồi khô sang Trung Quốc. Phương pháp ủ
được người 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 lượng tinh dầu. Sau khi ủ, quả
hồi được đem phơi khô hẳn tránh tình trạng
ẩm ướt sẽ có tác dụng ngược lại. Độ ẩm quả hồi sau khi phơi đạt khoảng 12–
15%. Hồi khô được bảo quản trong bao bì nilông, nơi khô ráo thoáng mát, tránh
ánh nắng quá gay gắt.





11
Trong 2 loại hồi, hồi mùa có sản lượng quả cao, chất lượng tốt trong khi hồi
chiêm (hồi tứ quý) thường có sản lượng thấp, hàm lượng và chất lượng tinh dầu không
cao. Theo kết quả phân tích, đánh giá chất lượng nguyên liệu, hàm lượng tinh dầu của
hồi mùa là 10 - 12%, hàm lượng tinh dầu của hồi tứ quý là 9 -10%. Hàm lượng anetol
trong tinh dầu khoảng 86 - 88%. Nhìn chung, chất lượng nguyên liệu hồi mà đặc trưng
là hàm lượng tinh dầu và hàm lượng anetol chư

a đạt được mức trước đây (vào những
năm 70 của thế kỷ 20, hàm lượng tinh dầu đạt 10 - 13%, hàm lượng anetol ≈ 90%).
Quả hồi thường được thu hoạch sau 6 tháng kể từ khi ra hoa trong khi đó theo các nhà
chuyên môn thì phải sau 12 tháng quả hồi mới đạt chất lượng tốt nhất. Vừa qua, tỉnh
Lạng Sơn đã kết hợp với một số Viện nghiên cứu đang tiến hành thành công Đề tài
tuyể
n chọn giống hồi nhằm nâng cao chất lượng nguyên liệu hồi.
Tóm lại, vùng nguyên liệu hồi Lạng sơn nói riêng và vùng hồi đặc sản của
nước ta nói chung đã và đang có những chuyển biến tích cực trên con đường
khôi phục lại thương hiệu vốn có. Tuy nhiên, để đi tới đích thì vẫn còn nhiều
việc cần làm mà trong số đó là cần đầu tư nghiên cứu nâng cao hiệu quả khai
thác và chất lượng các sản phẩm từ quả hồi, đa dạng hoá sả
n phẩm nhằm tạo ra
thị trường ổn định, vững chắc cho hồi đặc sản Việt Nam.
1.2. Tinh dầu hồi
Tinh dầu hồi chứa chủ yếu ở trong quả và một lượng nhỏ trong lá hồi, hàm
lượng tinh dầu trong quả tươi đạt 3,0 - 3,5%, trong quả khô thường lên tới 8 -
13%, tinh dầu có trong lá thường thấp hơn nhiều từ 0,3 - 0,6%. Tinh dầu hồi là
sản phẩm thu được từ nguyên liệu qu
ả hồi chủ yếu bằng phương pháp chưng cất
với hơi nước, gần đây người ta đang thử nghiệm sử dụng phương pháp mới để
khai thác nó là trích ly với dung môi hữu cơ, dung môi CO
2
lỏng hoặc CO
2
siêu
tới hạn. Tinh dầu hồi có hương vị đặc trưng của quả hồi và được xem là thành
phần có giá trị nhất trong cây hồi. Trên thị trường thế giới tinh dầu hồi có chất
lượng 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 như sau:
1.2.1. Tính chất hoá lí của tinh dầu hồi [5,10,27,46]
Tinh dầu hồ
i là chất lỏng, sánh, không màu hoặc màu vàng nhạt, có hương
vị nồng ấm đặc trưng 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 lượng của tinh dầu nói
chung và tinh dầu hồi nói riêng được thể hiện qua một số chỉ số hoá lý đặc
trưng, vì vậy người ta thường dựa vào các chỉ số này để đánh giá một cách sơ bộ

12
về chất lượng tinh dầu. Bảng 1.2 thể hiện sự đa dạng của tinh dầu hồi có mặt
trên thị trường thế giới [60].
Bảng 1.2. 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

α
D
20


Tỷ lệ tan

trong cồn 90
0
T
0
đông
đặc,
0
C
Mỹ 0,977 - 0,991 1,552 - 1,560
- 2 ÷ +1
0
1: 3
≥ 17
Trung Quốc
0,979 - 0,987 - - -
≥ 15
Việt Nam
0,979 - 0,990 1,552 - 1,560
-2 ÷ +2
0
1: 3
≥ 15
Philipin
0,9785 1,5474 - 0,76
0
- -
Liên Xô cũ
0,985 - 0,990 1,552 - 1,560
-2 ÷ +2
0

1: 3
≤15
Pháp
0,979 - 0,987 1,552 - 1,556 - -
≥ 15
1.2.2. Thành phần hoá học của tinh dầu hồi [5,8,30,31]
Thành phần hoá học chủ yếu của tinh dầu hồi là trans-anetol (có hàm
lượng: 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, α-
pinen, β-phelandren, linalol, δ-3-caren, methylchavicol, α-phelandren, myrcen,
β-caryophylen, anisaldehit, sabinen, α-tecpineol, β-pinen, paracymen, α-
tecpinen, tecpinolen, δ-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 lượng 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).
1.2.3. Anetol
Anetol là một trong những hợp chất thơm tự nhiên có giá trị cao và được
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:

13
OCH
3

CH
CH CH
3

Hình 1.1. Anetol
1.2.3.1. Tính chất hoá lý của anetol [10,27,46]
Anetol là chất lỏng không màu hoặc màu vàng nhạt ở t
o
> 23
0
C, có vị
ngọt và mùi thơm đặc trưng của hồi. Ở nhiệt độ 20 - 21
0
C (68 - 69
0
F), anetol
kết tinh thành dạng tinh thể trắng lấp lánh và tan ra ở nhiệt độ 22 - 23
0
C (71,6 -
73,4
0
F). Anetol hầu như không tan trong nước, tan dễ dàng trong ete hoặc
chlorofom, tan tốt trong 2 lần thể tích cồn. Nó rất dễ dàng bị biến đổi bởi ánh
sáng. Anetol được đặc trưng bởi các chỉ số hoá lý sau:
+ Góc quay cực α
D
: - 0,15
0
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.
1.2.3.2. 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 lượng 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 [29]
Phương trình phản ứng oxy hoá tổng quát nh
ư sau (Sơ đồ 1.1):
Tuỳ thuộc vào tác nhân oxy hoá và điều kiện của phản ứng mà từ anetol ta
có thể thu được aldehit anisic (p-anisaldehit) hoặc hỗn hợp sản phẩm axít và
aldehit anisic.

14

OCH
3
CHO
OCH
3
COOH
OCH
3
CH CH CH
3
oxy ho¸
oxy ho¸
anetol
aldehyd anisic
axit anisic

Sơ đồ 1.1. Phản ứng oxy hoá anetol
1.2.3.3. Các đặc tính khác
Anetol là thành phần chính và là thành phần có giá trị nhất trong tinh dầu
hồi. Thông thường, hàm lượng của anetol trong tinh dầu hồi thu nhận bằng
phương pháp chưng cất (không qua công đoạn tinh chế) vào khoảng 78-82%.
Trong một số mục đích sử dụng, người ta cần loại tinh dầu hồi có hàm lượng
anetol cao hơn 90%, vì vậy họ đã tìm ra nhiều phương pháp làm giàu anetol
hoặc tinh chế tinh dầu h
ồi. Các phương pháp thường được sử dụng trong nghiên
cứu và thực tế sản xuất là: chưng cất phân đoạn và kết tinh phân đoạn ở nhiệt độ
thấp. Phương pháp chưng cất phân đoạn thường được sử dụng đối với tinh dầu
có hàm lượng anetol không cao (< 80%). Phương pháp kết tinh phân đoạn chiếm
ưu thế khi hàm lượng anetol trong tinh dầu > 80% [4,27].
Hàm lượng anetol quyết định chất lượ

ng và giá trị sử dụng của tinh dầu hồi.
Để đánh giá nhanh một cách định tính chất lượng tinh dầu hồi người ta thường
dựa vào điểm đông đặc. Tinh dầu có nhiệt độ đông đặc càng cao thì chất lượng
tinh dầu (thể hiện bằng hàm lượng anetol trong tinh dầu) càng tốt (Bảng 1.3).
Bảng 1.3. Đánh giá chất lượng tinh dầu hồi thông qua điểm đông đặc
Điểm đ
ông đặc của tinh dầu hồi,
0
CChất lượng 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 lượng tinh dầu hồi còn thể hiện ở sự
tương quan giữa điểm đông đặc với hàm lượng trans-anetol có trong tinh dầu
hồi được thể hiện trong bảng 1.4 [10].

15
Bảng 1.4. Sự tương quan giữa điểm đông đặc với hàm lượng 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 lượng trans-anetol
trong tinh dầu, %

100 95 90 85 80 75 70 65
1.2.4. Các phương pháp khai thác tinh dầu hồi
Tinh dầu hồi có trọng lượng nhẹ hơn nước và có hàm lượng tương đối cao
trong quả hồi. Vì vậy, hiện nay trên thế giới cũng như ở Việt Nam, phương pháp
khai thác tinh dầu hồi truyền thống và phổ biến nhất vẫn là phương pháp chưng
cất theo hơi nước. Ngoài ra, tinh dầu hồi có thể được khai thác bằng các phương
pháp: trích ly bằng dung môi hữu cơ hay trích ly bằng CO
2
ở trạng thái siêu tới hạn.
Chưng cất tinh dầu theo hơi nước được tiến hành trong các thiết bị có
nguyên lý hoạt động giống nhau, các chi tiết chế tạo có thể khác nhau tuỳ theo
từng loại nguyên liệu. Theo cấu tạo và tính chất hoạt động của quá trình chưng
cất người ta phân chia thành các kiểu chưng cất tinh dầu, mỗi loại đều có đặc
tinh và công dụng phù hợp với điều kiện công nghệ
hoặc tính chất của nguyên
liệu tinh dầu.
Với mong muốn nâng cao chất lượng cũng như hiệu suất khai thác tinh dầu
hồi, các nhà nghiên cứu trong và ngoài nước vẫn không ngừng tìm tòi các
phương pháp khai thác tinh dầu hồi mới để thay thế cho các phương pháp truyền
thống. Bùi Quang Thuật và Phan Thị Phương 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 lượng tinh dầu đạt mọi chỉ tiêu xuất khẩu,
hàm lượng anetol đạt. Tuy nhiên, khai thác bằng phương pháp chi phí cho 1 đơn
vị sản phẩm cao hơn so với phương pháp cất cuốn theo hơi nước truyền thống.
Một nghiên cứu khác do Đặng Quốc Tuấn và S. G. Hangantileke thực hiện [25],
đã nghiên cứu khai thác tinh dầu hồi bằng cả hai phương pháp: chưng cất theo
hơi nước truyền thống và trích ly b
ằng CO
2
lỏng. Khi sử dụng phương pháp

chưng cất bằng hơi nước, các tác giả cho rằng quả hồi trước khi chưng cất phải
được xay nhỏ, thời gian chưng 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 chưng cất 90 phút, hiệu suất thu nhậ
n
tinh dầu đã đạt khá cao khoảng 97%. Khi sử dụng phương pháp trích ly bằng

16
CO
2
lỏng, các tác giả cũng nghiên cứu ảnh hưởng của kích thước hạt nguyên
liệu đến quá trình thu nhận tinh dầu. Họ tiến hành thí nghiệm với các mẫu có
trọng lượng 15 g có kích thước hạt khác nhau, tại cùng các điều kiện công nghệ:
áp suất 6,5 MPa, nhiệt độ 26,5
0
C, thời gian trích ly 120 phút với 260g CO
2
. Kết
quả thí nghiệm cho thấy với cỡ hạt nguyên liệu 0,21mm cho hiệu suất trích ly
tinh dầu cao nhất (bảng 1.5) [25].
Bảng 1.5. Hiệu suất thu hồi và các tính chất hoá lý đặc trưng của tinh
dầu hồi với hai phương pháp khai thác khác nhau
Các chỉ tiêu Chưng cất với hơi nước Trích ly bằng CO
2
lỏng
Hiệu suất thu nhận
tinh dầu (%)
10,2 11,2
Hàm lượng anetol (%) 92,2 80,9
Màu sắc Vàng xanh Vàng

Tỷ trọng 0,9873 (25/25) 0,9859 (25/25)
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)

Một điều dễ nhận thấy là hiệu suất thu nhận tinh dầu hồi bằng phương pháp
trích ly CO
2
lỏng cao hơn không nhiều so với phương pháp chưng cất thông
thường (11,2% so với 10,2%) nhưng hàm lượng cấu tử chính anetol trong tinh
dầu lại thấp hơn (89,0% so với 92,2%), kéo theo các chỉ số hoá lý đặc trưng
khác nhau. Điều này chứng tỏ trích ly tinh dầu hồi bằng CO
2
lỏng đã thu được
thêm nhiều thành phần có thể bị hoà tan trong nước chưng hoặc không thể bay
hơi theo hơi nước [25].
G. Della Porta và cộng sự cũng nghiên cứu chiết tách tinh dầu hồi bằng
CO
2
siêu tới hạn [28]. Sau khi đuổi dung môi, phần dịch chiết được đem chưng
cất phân đoạn chân không và thu được hai loại sản phẩm tinh dầu và sáp với
hiệu suất thu nhận lần lượt là 7,3% và 1,5% (so với trọng lượng nguyên liệu
khô). Kết quả phân tích sắc ký phổi khối (GC-MS) cho thấy hàm lượng 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 tiế
n
hành thu nhận tinh dầu hồi bằng cách trích ly quả hồi với loại dung môi mới

17
1,1,2-trichloro-1,2,2-trifluorethan. Concret thu được (đạt hiệu suất 21%) được
chưng cất cuốn theo hơi nước cho tinh dầu hồi (hiệu suất 9,5%) có các thành
phần và hàm lượng các cấu tử bay hơi tương tự như phương pháp chưng 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 [57].
Năm 2001, Niwat K. [49] cũng tiến hành trích ly quả hồi nhưng với dung
môi là etanol và nước. Tác giả
công trình khoa học này cho biết: từ phần dịch
chiết bằng etanol đã tách được phenylpropanoid 8-(4-methoxybenzoloyl) anetol
glycol, còn từ phần dịch chiết bằng nước tách được axít shikimic và axít
protocatechuic (axít 3,4-dihydroxybenzoic) - đây là những chất có khả năng đối
kháng lại các yếu tố dễ bị oxy hoá và là nguyên liệu có giá trị cao để bào chế các
loại thuốc chữa bệnh. Với một nghiên cứu tương tự nhưng sử dụng loại dung
môi trích ly khác là etyl axetat, tác giả Pan Yingming và cộng sự
đã khẳng định
khả năng chống lại các tác nhân ôxy hoá của tinh dầu hồi. Điều này giải thích tại
sao tinh dầu hồi có thể chữa được nhiều loại bệnh [51].
1.2.5. Tình hình nghiên cứu, sản xuất và ứng dụng của tinh dầu hồi
Cây hồi và tinh dầu hồi đã được biết đến và được sử dụng ở rất nhiều nước
trên thế giới. Tuy nhiên hồi chỉ m
ọc chủ yếu ở các rừng nhiệt đới và á nhiệt đới,
đặc biệt là ở Trung Quốc và các nước thuộc khu vực Đông Nam Á. Trung Quốc
là nước có truyền thống trồng hồi, đồng thời là nước sản xuất tinh dầu hồi lớn

nhất thế giới. Trong thời kỳ từ 1955 - 1960, hàng năm Trung Quốc đã sản xuất
được 300 - 500 tấn tinh dầu hồi và hiện nay con số đó đ
ã lên đến hàng nghìn tấn.
Tinh dầu hồi với mùi thơm mạnh, hấp dẫn, có khả năng kích thích tiêu hoá
lại có tính kháng khuẩn cao nên được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp thực
phẩm, dược phẩm và một số ngành khác.
Trong công nghiệp thực phẩm, tinh dầu hồi là thành phần quan trọng của
nhiều loại gia vị rất được ưa chuộng không chỉ ở châu Á mà cả các nước châu
Âu (Pháp, Đức, Ý) và châu Mỹ (Hoa Kỳ, Cuba ). Tinh dầ
u hồi cũng được sử
dụng làm phụ gia trong các ngành công nghiệp chế biến rượu khai vị, rượu mùi,
nước ngọt, bánh kẹo. Đặc biệt loại rượu Anis nổi tiếng dùng để uống trong mùa
đông chế biến từ tinh dầu hồi được người Pháp rất ưa chuộng [10,38]. Mặc dù
chỉ với hàm lượng rất nhỏ (0,07 - 0,08%) nhưng hương vị hấp dẫn của hồi vừa
có tác d
ụng kích thích tiêu hoá, vừa gây cảm hứng ngon miệng [8,10]. Trong
danh mục các sản phẩm thương mại an toàn được sử dụng trong sản xuất và chế

18
biến thực phẩm của Hoa Kỳ, hồi được xếp vào tiêu chuẩn “GRAS 2096”
[10,42].
Trong lĩnh vực dược phẩm, tinh dầu hồi có tác dụng kháng khuẩn, ức chế
sự phát triển của trực khuẩn lao và các vi khuẩn khác như Subtilis, Candida
albians, Samonella typhi, Shigella flexneri và Bacillus mycoides nên được sử
dụng làm thành phần của nhiều loại thuốc: thuốc sát khuẩn, thuốc trị nấm ngoài
da, ghẻ lở, các bệnh về tiêu hoá, viêm phế qu
ản, bệnh thần kinh, thấp khớp
[1,10,33,34,35].
Anetol tách được từ tinh dầu hồi là nguyên liệu để sản xuất các thuốc nội
tiết như 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 trường hợp vô sinh. Việc sản xuất các loại thuốc từ anetol rẻ tiề
n 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 lượng 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 thường. Việc tìm ra ứng dụng này làm cho khối lượng
hexostrol và dietylstilbestrol tiêu thụ trên thị trường ngày càng lớn và do đó nhu
cầu về anetol ngày càng cao [8].
Ngoài ra, tinh dầu hồi còn được dùng trong s
ản 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 được sử dụng trong ngành mỹ phẩm để cho
vào kem đánh răng, kem dưỡng da. Tuy nhiên, giá trị của tinh dầu hồi tăng lên
rất nhiều khi tinh dầu hồi được chế biến thành các sản phẩm khác: aldehit anisic
(anisaldehit), một chất thơm rất có giá trị dùng trong ngành m
ỹ phẩm: sản xuất
nước hoa, xà phòng thơm, kem dưỡng da và nhiều ngành sản xuất khác: sản xuất
thực phẩm, dược phẩm [1,46].
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 được nâng
cao. Người ta quan tâm nhiề
u đến chất lượng và thành phần hoá học của tinh
dầu hồi vì chúng rất đa dạng, phụ thuộc vào chủng giống, vùng trồng cũng như
thời vụ thu hái. Để đánh giá chất lượng tinh dầu một cách định tính, trên thế giới
người ta thường dựa vào nhiệt độ đông đặc hay các chỉ số hoá lý của tinh dầu.
Tuy nhiên trong nhưng năm gần đây, do sự phát triển không ngừng của k
ỹ thuật

19
phân tích các hợp chất thiên nhiên, do yêu cầu ngày càng cao của người sản xuất
và sử dụng nên việc đánh giá tinh dầu, nhựa dầu nói chung và tinh dầu hồi nói
riêng mang tính định lượng hơn.
Tác giả Cu.Q và cộng sự [20,23] đã tiến hành phân tích các mẫu tinh dầu
hồi thu được từ tỉnh Vân Nam (Trung Quốc) ở hai thời điểm khác nhau (1988 và
1990) và cho biết, thành phần các cấu tử trong tinh dầu khá phức tạp, có khoảng
30 hợp chất khác nhau. Giữa các m
ẫu tinh dầu hồi không chỉ có sự biến động về
hàm lượng của các hợp chất chính (trans-anetol: từ 71,98–85,46%, cis-anetol:
vết 0,42%) và của một số thành phần thường gặp như limonen, linalol,
anisaldehit, metylchavicol, anic xeton mà còn có sự khác nhau cả về thành phần
các cấu tử có trong tinh dầu. Trong các mẫu tinh dầu nghiên cứu chỉ có sự khác
biệt về thành phần các hợp chất terpen.
Nghiên cứu thành phần hoá học của tinh dầu hồi trồng tạ
i Shangyou
Trung Quốc, Sun, L.F. (1990) [26] đã xác định được 39 hợp chất, trong đó nhiều
nhất là trans-anetol (87,89%); các thành phần có hàm lượng đáng kể khác là:
limonen (2,83%), foeniculin (0,89%), linalol (0,73%), metylchavicol (0,57%),
trans-β-farnesen (0,42%), α-pinen (0,49%), δ-3-caren (0,58%)
Bằng việc áp dụng các kỹ thuật phân tích hiện đại, cụ thể là phương pháp
sắc ký khí ghép nối phổ khối, nhóm các nhà nghiên cứu Yan, Jlan-hui, Xiao,
Xu-xian, Huang, Ke-long [57] mới đây (2002) đã xác định được 41 hợp chất có
trong tinh dầu hồi, bao gồm 14 hợp chất hydrocacbon, 22 dẫ
n xuất hydrocacbon
chứa oxy và một lượng nhỏ các hợp chất có chứa nitơ. Trong đó, thành phần
chính anetol có chiếm 76,23% và các thành phần khác như: anisyl axeton,
aldehit anic, p-alylanisol, p-cumicaldehyd và p-alylpen với tổng lượng > 10%.
Một tài liệu khác cho thấy tinh dầu hồi không chỉ có trong quả hồi mà có

cả các bộ phận khác của cây hồi. Người ta lấy các mẫu quả, lá và cành của cây
hồi Trung Quốc đem chưng cất bằng hơi nước. Kết quả cho thấy lá và cành hồ
i
có hàm lượng tinh dầu rất thấp chỉ khoảng 0,3 - 0,5 %, trong khi đó quả tươi có
tới 1,78 - 5% tinh dầu và quả khô có 8 - 12 % tinh dầu [34].
Một hướng nghiên cứu khác cũng được 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 lượng và giá trị sử dụng cao cũng như để đa dạng các
sản phẩm từ hồi. Có r
ất nhiều công trình kỹ thuật phân tách anetol đã được công
bố nhưng có thể nói kỹ thuật được sử dụng rộng rãi và truyền thống ở quy mô
công nghiệp là phương pháp kết hợp giữa phản ứng xà phòng hoá, chưng cất

20
phân đoạn và kết tinh lạnh [51]. Tinh dầu hồi được 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
được làm lạnh và tách dung dịch NaOH dư, phần chất hữu cơ thu được được
chưng cất phân đoạn chân không. Phân đoạn 3 (t
s
= 80
0
C, 10 mmHg) chứa chủ
yếu anetol được kết tinh lạnh ở -5
0
C (thêm 10% anetol để dễ kết tinh). Các tinh
thể anetol tạo thành được tách ra khỏi dịch lỏng bằng ly tâm vắt, rồi đem sấy
khô sẽ thu được anetol tinh thể tinh khiết ở dạng khô.
Anetol với độ tinh khiết cao có thể sử dụng trực tiếp trong nhiều lĩnh vực sản

xuất và cuộc sống, hoặc được sử dụng làm nguyên liệu để tổng hợp thành các
chất thơm có giá trị kinh tế và sử
dụng cao hơn. Trong số những chất thơm thường
được người ta quan tâm chuyển hoá từ anetol là anisaldehit và p-hydroxybenzaldehit.
Hai hợp chất này không chỉ là thành phần chất thơm quan trọng trong các tổ hợp
hương liệu thực phẩm và mỹ phẩm mà còn là những cơ chất đa năng cho tổng hợp các
hợp chất hữu cơ nói chung và các hợp chất thơm nói riêng
(chi tiết được trình bày
trong mục 1.4.)
1.3. Axit shikimic
1.3.1. Giới thiệu chung
- Công thức phân tử: C
7
H
10
O
5

- Công thức cấu tạo

COOHHO
HO
OH
1
1
6
5
4
3
2

Hình 1.2. Axit Shikimic (3,4,5-Trihydroxyl-1-cyclohexen-1-carboxylic acid)
- Axit shikimic ở điều kiện bình thường là một chất bột màu trắng (có thể ở dạng
tinh thể với điểm nóng chảy ở 185 – 187
0
C), có trọng lượng riêng là 1,64 (kg/l).
Axit shikimic tan tốt trong nước (180 g/l), tan ít trong cồn etylic tuyệt đối (22,5
g/l) và hầu như 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). Những nhóm chức này có khả năng hoạt

21
động quang học. Cho đến nay, người ta đã xác định được 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.
1.3.2. Tình hình nghiên cứu, sản xuất và ứng dụng axit shikimic
Axit shikimic được tách ra lần đầ
u tiên từ quả của một loài Hồi có độc
tính, gọi là Hồi Nhật bản Illicium anisatum năm 1885 [20] dưới dạng tinh thể
màu trắng. Axit shikimic có mặt ở lượng nhỏ trong rất nhiều loài cây [24, 54,
48] và có một vai trò then chốt trong quá trình sinh tổng hợp. Vì thế nó là đối
tượng của nhiều công trình nghiên cứu khoa học.
Axit shikimic được 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 [25,26,49].
Một phương pháp được xem là hữu hiệu nhất để thu nhận axit shikimic
(quy mô phòng thí nghiệm) đã được Richard Payne và Michael Edmonds đưa ra

[49]. Quả hồi được nghiền nhỏ và trích ly bằng cồn etylic trên thiết bị soxhlet
trong khoảng 2h. Sau đó, cồn etylic được đuổi tại thiết bị cô quay chân không,
hoà tan cặn thu được trong nước và làm ấm hỗ
n hợp đến 80
0
C. Loại bỏ lớp tinh
dầu nổi phía trên, lớp phía dưới được xử lý bằng dung dich formaldehit (30-
40%) và than hoạt tính nhằm khử màu và loại một phần các hợp chất hữu cơ
khác (tan trong nước). Sau khi đuổi dung môi, lớp cặn được đưa vào cột trao đổi
ion. Rửa bằng nước và dung môi rửa giải là dung dịch axit axetic 25%. Cuối
cùng, axit shikimic được kết tinh trong hệ dung môi metanol/toluen hoặc
metanol/etyl axetat với hiệu suất thu nhận 2,4 -7,0%.
Axit shikimic còn nhận được thông qua con đường hoá học và sinh tổng
hợp [14]. Tuy nhiên, do chưa cạnh tranh được về mặt kinh tế hoặc độ an toàn
nên lượng axit shikimic được tổng hợp ra chưa nhiều.
Việt sử dụng axit shikimic làm nguyên liệu khởi đầu cho quá trình tổng
hợp ức chế neuraminidase GS414 đã được hãng Gilead Sciences phát hiện và
sau này hãng dược phẩm lớn của Thuỵ Sỹ- Roche đã mua lại bản quyền và phát
triển chất ức chế GS4140 này dưới tên thương mại "Tamiflu” - được sử dụng là
một thành phần kháng virus có hiệu quả trong việc phòng chống và điều trị lây
nhiễm cúm. Hàm lượng axit shikimic thu nhận từ quả hồi khá cao (ước tính
khoảng 15 - 18 kg quả hồi khô chiết xuất được 1 kg axit shikimic ) trong khi mỗi
bệnh nhân bị nhiễm cúm gia cầm cần 10 viên Tamiflu. Để sản xuất 10 viên

22
thuốc này cần 15g hoa hồi. Giá của axit shikimic khoảng từ 200-250 USD/kg,
loại đặc biệt giá có thể lên đến 500 USD/kg. Dưới đây là sơ đồ của quá trình
nhiều công đoạn để tổng hợp
ra hoạt chất oseltamivir photphat của thuốc kháng
virus Tamiflu từ nguyên liệu khởi đầu là axit shikimic.

COOH
HO
HO
HO
EtOH, SOCl
2
esterification
COOEt
HO
HO
HO
TsOH
ketalization
O
COOEt
O
O
OH
MsCl, Et
3
N
mesylation
COOEt
OMs
O
O
80% over three steps
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
O
NH
2

0.2 equiv. MgBr
2
.OEt
2
9:1 t-BuOMe/MeCN
55
0
C, 16h; (NH
4
)
2
SO
4
/ H
2
O
97%
epoxide opening
COOEt
HO
O
HN
1. Pd/C, EtOH
H
2
N
OH
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
N - HCl
mesylation
COOEt

N
MsO
O
Ph
shikimic acid
NH
2
4
.
0

equiv, -4bar
112
o
C, 15h;
HCl / H
2
O
transimination
then aziridination
COOEt
HN
O
+
N
Ph
azindine then opened by
athylamine
COOEt
O

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

Nhu cầu về thuốc tamiflu trong mấy năm trước đây không ngừng tăng cao
mà nguồn axit tự nhiên không đủ cung cấp nên đến năm 2004 hãng Roche đã
hợp tác với một trung tâm kĩ thuật sinh học của Đức nghiên cứu cách tổng hợp

23
axit shikimic. Họ đã nghiên cứu thành công công nghệ mới về sinh tổng hợp axit
shikimic từ vi khuẩn đại tràng trong canh trường glucose. Hiện nay, 2/3 lượng
axit shikimic của hãng Roche được chiết xuất từ hoa hồi, 1/3 còn lại được cung
cấp từ con đường sinh tổng hợp [18,19,10,44].
Trước nhu cầu điêù trị bệnh cúm bằng Tamiflu, một số nước như Ấn Độ,
Đài Loan đã chủ động sản xuất axit shikimic bằng nhiều con
đường khác nhau
và họ đã sản xuất được hàng chục tấn loại axit này.
Axit shikimic còn là loại cơ chất đa năng quan trọng cho vô số các quá
trình sinh tổng hợp các hợp chất tự nhiên quan trọng như các amino axit thơm,
các alkaloids, các hợp chất rượu phenolic và các hợp chất phenyl propanoids.
Hơn nữa, axit shikimic còn đóng vai trò thiết yếu để tạo ra những dược phẩm
quý [49]. Có thể đưa ra đây một sơ đồ sinh tổng hợ

p (kết hợp với tổng hợp hóa
học) một loạt các hợp chất hữu cơ có giá trị cao từ axit shikimic.
Shikimic acid
L-Phenylalanine
or
L-Tyrosine
OH
HOOC
OH
CHO
4HBS
OH
CH
2
OH
OH
CHO
OH
CHO
OH
OH
CHO
OCH
3
OH
CH
2
OH
OCH
3

p-Hydroxybenzoic acid
p-Coumaric acid p-Hydroxybenzyl p-Hydroxybenzyl
aldehyde alcohol

4-Hydroxy-3-metoxy- Vanillin 3,4-Dihydroxy- 3,4-Dihydroxy-
benzyl alcohol benzaldehyde benzyl alcohol
OH
CH
2
OH
OH

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

24
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 được
phơi khô và nghiền thành bột. Bột quả hồi khô (100 g) được chiết Soxhlet với
etanol 95%. Dung môi được cất loại dưới áp thấp và thu được cặn dịch etanol.
Cặn dịch etanol được hòa vào nước, lọc bỏ phần không tan rồi cho chạy qua cột
trao đổi ion với dung môi rửa giả
i là axit axetic 25%. Cặn dịch axit axetic thu
được được phân tách bằng sắc ký cột Sephadex với dung môi rửa giải là MeOH
thu được 7,02 g axit shikimic. Nhóm tác giả cũng thành công trong việc phân
tích, xác định cấu trúc và định lượng độ tinh sạch của axit shikimic [3]. Tuy
nhiên, công nghệ chiết tách trên vẫn còn khá phức tạp nên khó áp dụng vào sản
xuất ở quy mô lớn. Mặt khác, nhóm tác giả mới quan tâm chính vào việc thu
nhận axit shikimic mà chưa nghiên cứu tận thu sản phẩm không kém phần quan
trọng là tinh dầu hồi.

1.4. Một số hợp chất thơm quan trọng thu nhận được từ quá trình chuyển
hóa tinh dầu hồi và axit shikimic.
Từ anetol (thành phần chính của tinh dầu hồi) và axit shikimic bằng con
đường hóa học và sinh học có thể tổng hợp nên hàng loạt các hợp chất thơm và
các hợp chất hữu cơ có giá trị trong các lĩnh vực sản xuất và đời sống. Trong số
các hợp chất đó điển hình là 3 loại chất thơ
m: anisaldehit, p-hydroxy-
benzaldehit và vanilin.
1.4.1. Anisaldehit
Anisaldehit (pAA) có công thức phân tử C
8
H
8
O
3
và công thức cấu tạo:

C
OCH
3
OH

Hình 1.3. Anisaldehit (p-metoxybenzaldehit)
Anisaldehit còn có các tên gọi khác như: anisic aldehit, p-metoxy-
benzaldehit, aubepin. Anisaldehit là một loại chất thơm và chất định hương có