Nghiên cứu công nghệ khai thác đồng thời các hợp chất thơm và axit chikimic từ quả hồi việt nam ứng dụng cho công nghiệp thực phẩm và dược phẩm

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

7312
23/4/2009

Hà Nội, 12-2008

2
1. 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: phơng pháp
TD: tinh dầu
TTBC: thể tích bình cất

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).

4
Để thu nhận tinh dầu hồi ngời ta thờng sử dụng phơng pháp truyền
thống chng cất theo hơi nớc, trong khi đó để khai thác axit shikimic ngời ta
lại sử dụng phơng pháp trích ly. Theo hai phơng pháp trên sẽ không tận thu
đợc hết cả hai thành phần giá trị nhất trong quả hồi. Do vậy, hiện nay vấn đề
đợc các nhà nghiên cứu khoa học và sản xuất quan tâm là đa ra đợc phơng
pháp hữu hiệu để có thể khai thác đồng thời cả tinh dầu và axit shikimic từ quả
hồi nằm 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 lợng 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 đợc áp dụng vào thực tế sản xuất. Phát huy các kết quả đó, năm 2008 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 dợc phẩm
- Mục tiêu của đề tài:
Xây dựng đợc quy trình công nghệ khai thác đồng thời các hợp chất
thơm và axit shikimic từ quả hồi Việt Nam.
2.3. Nội dung nghiên cứu:
- Nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ khai thác đồng thời tinh dầu hồi và
axit shikimic
- Nghiên cứu công nghệ tinh chế tinh dầu hồi và axit shikimic

5
2.4. Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nớc
2.4.1. Cây hồi

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

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 đợc sơ tán để
tiếp tục sản xuất ở quy mô nhỏ với công nghệ lạc hậu nhng đến nay nhà máy đã
ngừng sản xuất hoàn toàn. Không những thế sản lợng quả hồi cũng bị giảm
một cách rõ rệt do ngời dân trồng hồi ít quan tâm đến kỹ thuật trồng, chăm sóc
và thu hoạch hồi . Vì vậy, nhiều rừng hồi trớc đây xanh tốt quanh năm đã bị
thoái hoá [10,41].
Trớc 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
khoảng chục năm trở lại đây Nhà nớc ta đã và đang quan tâm giúp tỉnh Lạng
Sơn khôi phục lại vùng nguyên liệu và tinh dầu hồi Lạng Sơn. Việc khôi phục
này còn nhận đợc 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 Vơng
quốc Bỉ hỗ trợ 12.000 USD cho UBND tỉnh Lạng Sơn để phối hợp với Cục sở
hữu trí tuệ v phòng Thơng mại v Công nghiệp Việt Nam xây dựng lại thơng
hiệu hồi Lạng sơn. Hiện nay, nhờ những nỗ lực, quan tâm của các tổ chức trong
và ngoài nớc, tỉnh Lạng Sơn đã bớc đầu qui hoạch lại vùng trồng hồi, kỹ thuật
chọn giống, nuôi trồng và thu hái dần dần đợc quan tâm, coi trọng.
Theo số liệu của Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh Lạng Sơn, hiện nay diện
tích trồng hồi của tỉnh đã đợc phục hồi trở lại ớc 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 lợng hồi khô toàn tỉnh đạt khoảng 12.000 -14.000
tấn/năm trong đó Văn Quan là huyện có sản lợng cao nhất. Sản lợng hồi khô
của huyện Văn Quan một số năm gần đây nh
sau:

7

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

thời điểm thu hoạch quả. Quả hồi thờng đợc 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 lợng tốt nhất. Hiện nay, tỉnh Lạng Sơn đang kết hợp với một số Viện

8
nghiên cứu đang tiến hành Đề tài tuyển chọn giống hồi nhằm nâng cao chất
lợng nguyên liệu hồi.
Tóm lại, vùng nguyên liệu hồi Lạng sơn nói riêng và vùng hồi đặc sản của
nớc ta nói chung đã và đang có những chuyển biến tích cực trên con đờng khôi
phục lại thơng hiệu vốn có. Tuy nhiên, để đi tới đích thì vẫn còn nhiều việc cần
lam mà trong số đó là cần đầu t nghiên cứu nâng cao hiệu quả khai thác và chất
lợng các sản phẩm từ quả hồi, đa dạng hoá sản phẩm nhằm tạo ra thị trờng ổn
định, vững chắc cho hồi đặc sản Việt Nam.




9
2.4.2. Tinh dầu hồi
Tinh dầu hồi chứa chủ yếu ở trong quả và một lợng nhỏ trong lá hồi, hàm
lợng tinh dầu trong quả tơi đạt 3,03,5%, trong quả khô thờng lên tới 8 -
13%, tinh dầu có trong lá thờng thấp hơn nhiều từ 0,3 - 0,6%. Tinh dầu hồi là
sản phẩm thu đợc từ nguyên liệu quả hồi chủ yếu bằng phơng pháp chng cất
với hơi nớc, gần đây ngời ta đang thử nghiệm sử dụng phơng 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 hơng vị đặc trng của quả hồi và đợc xem là thành

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
20


Tỷ lệ tan

trong cồn 90
0
T
0
đông
đặc,
0
C
Mỹ
0,9770,991 1,5521,560
2 ữ +1
0
1: 3
17
Trung Quốc
0,9790,987
15
Việt Nam
0,9790,990 1,5521,560
-2 ữ +2
0
1: 3
15
Philipin
0,9785 1,5474 - 0,76
0

Liên Xô cũ
0,9850,990 1,5521,560
-2 ữ +2

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

CH
CH CH
3

Hình 2.1. Anetol
2.4.2.3.1. Tính chất hoá lý của anetol [10,25,41]
Anetol là chất lỏng không màu hoặc màu vàng nhạt ở t
o
> 23
0
C, có vị
ngọt và mùi thơm đặc trng 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 nh không tan trong nớc, 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 đợc đặc trng bởi các chỉ số hoá lý sau:

11
+ Góc quay cực
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.
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

3
COOH
OCH
3
CH CH CH
3
oxy hoá
oxy hoá
anetol
aldehyd anisic
axit anisic

Sơ đồ 2.1. Phản ứng oxy hoá anetol
Tuỳ thuộc vào tác nhân oxy hoá và điều kiện của phản ứng mà từ anetol ta
có thể thu đợc aldehit anisic (p-anisaldehit) hoặc hỗn hợp sản phẩm axít và
aldehit anisic.
2.4.2.3.3. Các đặc tính khác
Anetol là thành phần chính và là thành phần có giá trị nhất trong tinh dầu
hồi. Thông thờng, hàm lợng của anetol trong tinh dầu hồi thu nhận bằng

12
phơng pháp chng cất (không qua công đoạn tinh chế) vào khoảng 78-82%.
Trong một số mục đích sử dụng, ngời ta cần loại tinh dầu hồi có hàm lợng
anetol cao hơn 90%, vì vậy họ đã tìm ra nhiều phơng pháp làm giàu anetol hoặc
tinh chế tinh dầu hồi. Các phơng pháp thờng đợc sử dụng trong nghiên cứu
và thực tế sản xuất là: chng cất phân đoạn và kết tinh phân đoạn ở nhiệt độ thấp.
Phơng pháp chng cất phân đoạn thờng đợc sử dụng đối với tinh dầu có hàm
lợng anetol không cao (< 80%). Phơng pháp kết tinh phân đoạn chiếm u thế
khi hàm lợng anetol trong tinh dầu > 80% [4,25].
Hàm lợng anetol quyết định chất lợng và giá trị sử dụng của tinh dầu hồi.

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

Tinh dầu hồi có trọng lợng nhẹ hơn nớc, hơn nữa lại có hàm lợng
tơng đối cao trong quả hồi. Vì vậy, hiện nay trên thế giới cũng nh ở Việt Nam,
phơng pháp khai thác tinh dầu hồi truyền thống và phổ biến nhất vẫn là phơng
pháp chng cất theo hơi nớc. Ngoài ra, tinh dầu hồi có thể đợc khai thác bằng
các phơng pháp: trích ly bằng dung môi hữu cơ hay trích ly bằng CO
2
lỏng hoặc
siêu tới hạn.
2.4.2.4.1. Phơng pháp chng cất theo hơi nớc
Chng cất tinh dầu theo hơi nớc đợc 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 chng
cất ngời ta phân chia thành các kiểu chng 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.
Chng cất trực tiếp với nớc: nguyên liệu đợc cho vào nồi cất cùng với
lợng nớc thờng gấp 9 - 10 lần lợng nguyên liệu. Nhiệt đợc cấp trực tiếp
phía dới đáy nồi. Phơng pháp này thờng gặp trong các thiết bị chng cất thủ
công, áp dụng và chế tạo thiết bị đơn giản. Trong phòng thì nghiệm cũng hay áp
dụng để kiểm tra hàm lợng tinh dầu của nguyên liệu.
Chng cất với hơi nớc gián tiếp: nguyên liệu đợc đặt trên mặt lới phía
trên, không tiếp xúc trực tiếp với hơi nớc. Nhiệt đợc cấp trực tiếp phía dới
đáy nồi bằng các loại nguyên liệu củi than. Hơi nớc từ nồi nấu phía dới đi lên
và hỗn hợp với tinh dầu tạo thể hơi đi ra thùng ngng. Kiểu chng cất này tránh
cho nguyên liệu không bị ngâm quá lâu trong nớc, có thể dẫn tới biến đổi chất
lợng tinh dầu. Phơng pháp này thích hợp với những xởng thủ công quy mô
nhỏ.
Chng cất bằng hơi nớc gián tiếp có nồi hơi riêng: đây là kiểu chng cất
trong các thiết bị công nghiệp, thực chất cũng là phơng pháp chng cất với hơi
nớc gián tiếp. Hơi nớc đợc dẫn từ lò hơi cách xa khu vực chng cất nên đảm

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

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 2.5) [23].
Một điều dễ nhận thấy là hiệu suất thu nhận tinh dầu hồi bằng phơng pháp
trích ly CO
2
lỏng cao hơn không nhiều so với phơng pháp chng cất thông
thờng (11,2% so với 10,2%) nhng hàm lợng cấu tử chính anetol trong tinh

15
dầu lại thấp hơn (89,0% so với 92,2%), kéo theo các chỉ số hoá lý đặc trng khác
nhau. Điều này chứng tỏ trích ly tinh dầu hồi bằng CO
2
lỏng đã thu đợc thêm
nhiều thành phần có thể bị hoà tan trong nớc chng hoặc không thể bay hơi
theo hơi nớc [23].
Bảng 2.5. Hiệu suất thu hồi và các tính chất hoá lý đặc trng của tinh
dầu hồi với hai phơng pháp khai thác khác nhau
Các chỉ tiêu Chng cất với hơi nớc Trích ly bằng CO
2
lỏng
Hiệu suất thu nhận
tinh dầu (%)
10,2 11,2
Hàm lợng 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)

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

16
chiết bằng etanol đã tách đợc phenylpropanoid 8-(4-methoxybenzoloyl) anetol
glycol, còn từ phần dịch chiết bằng nớc tách đợc 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 tơng tự nhng 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 đợc nhiều loại bệnh [45].
2.4.2.5. Tình hình nghiên cứu, sản xuất và ứng dụng của tinh dầu hồi
Cây hồi và tinh dầu hồi đã đợc biết đến và đợc sử dụng ở rất nhiều nớc
trên thế giới. Tuy nhiên hồi chỉ mọc chủ yếu ở các rừng nhiệt đới và á nhiệt đới,
đặc biệt là ở Trung Quốc và các nớc thuộc khu vực Đông Nam á. Trung Quốc
là nớc có truyền thống trồng hồi, đồng thời là nớc sản xuất tinh dầu hồi lớn
nhất thế giới. Trong thời kỳ từ 1955 - 1960, hàng năm Trung Quốc đã sản xuất
đợc 300 - 500 tấn tinh dầu hồi và hiện nay con số đó đã 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 đợc ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp thực
phẩm, dợc 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 đợc a chuộng không chỉ ở châu á mà cả các nớc châu Âu
(Pháp, Đức, ý) và châu Mỹ (Hoa Kỳ, Cuba ). Tinh dầu hồi cũng đợc sử dụng
làm phụ gia trong các ngành công nghiệp chế biến rợu khai vị, rợu mùi, nớc
ngọt, bánh kẹo Đặc biệt loại r
ợu Anis nổi tiếng dùng để uống trong mùa
đông chế biến từ tinh dầu hồi đợc ngời Pháp rất a chuộng [10,38]. Mặc dù
chỉ với hàm lợng rất nhỏ (0,07 0,08%) nhng hơng vị hấp dẫn của hồi vừa
có tác dụng kích thích tiêu hoá, vừa gây cảm hứng ngon miệng [8,10]. Trong
danh mục các sản phẩm thơng mại an toàn đợc sử dụng trong sản xuất và chế
biến thực phẩm của Hoa Kỳ, hồi đợc xếp vào tiêu chuẩn GRAS 2096 [10,38].

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

cao. Ng
ời ta quan tâm nhiều đến chất lợng và thành phần hoá học của tinh dầu
hồi vì chúng rất đa dạng, phụ thuộc vào chủng giống, vùng trồng cũng nh thời

18
vụ thu hái. Để đánh giá chất lợng tinh dầu một cách định tính, trên thế giới
ngời ta thờng dựa vào nhiệt độ đông đặc hay các chỉ số hoá lý của tinh dầu.
Tuy nhiên trong nhng năm gần đây, do sự phát triển không ngừng của kỹ thuật
phân tích các hợp chất thiên nhiên, do yêu cầu ngày càng cao của ngời sản xuất
và sử dụng nên việc đánh giá tinh dầu, nhựa dầu nói chung và tinh dầu hồi nói
riêng mang tính định lợng hơn.
Tác giả Cu.Q và cộng sự [20,21] đã tiến hành phân tích các mẫu tinh dầu
hồi thu đợc 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 mẫu tinh dầu hồi không chỉ có sự biến động về
hàm lợng của các hợp chất chính (trans-anetol: từ 71,9885,46%, cis-anetol:
vết 0,42%) và của một số thành phần thờng gặp nh limonen, linalol,
anisaldehit, metylchavicol, anic xeton mà còn có sự khác nhau cả về thành
phần các cấu tử có trong tinh dầu. ở một số mẫu, trong thành phần tinh dầu có
chứa -pinen, -phelandren, trans--becgamoten, -tecpineol và -bisabonen.
Song ở những mẫu khác thì các hợp chất trên không tìm thấy, trong khi đó lại
xuất hiện một số hợp chất mới nh: -gurjunen, longifolen và anisyl
isobutyrat
Nghiên cứu thành phần hoá học của tinh dầu hồi trồng tại Shangyou Trung
Quốc, Sun, L.F. (1990) [24] đã xác định đợc 39 hợp chất, trong đó nhiều nhất là
trans-anetol (87,89%); các thành phần có hàm lợng đáng kể khác là: limonen
(2,83%), foeniculin (0,89%), linalol (0,73%), metylchavicol (0,57%), trans--
farnesen (0,42%), -pinen (0,49%), -3-caren (0,58%), metylisoeugenol
(0,32%), cis-anetol (0,20%), 1,8-cineol (0,20%),
-tecpinen (0,30%), -tecpineol

(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

= 80
0
C, 10 mmHg) chứa chủ
yếu anetol đợc kết tinh lạnh ở -5
0
C (thêm 10% anetol để dễ kết tinh). Các tinh
thể anetol tạo thành đợc tách ra khỏi dịch lỏng bằng ly tâm vắt, rồi đem sấy khô
sẽ thu đợc 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 đợc sử dụng làm nguyên liệu để tổng hợp thành
các chất thơm có giá trị kinh tế và sử dụng cao hơn. Một trong chất thơm thờng
đợc ngời ta quan tâm chuyển hoá từ anetol là anisaldehyt (pAA). Axit này là
thành phần quan trọng tạo nên các tổ hợp hơng liệu và các chất thơm đợc
dùng nhiều trong các lĩnh vực sản xuất và đời sống. Từ nhiều năm nay, ngời ta
đã biết đến giá trị của aldehyd này bởi mùi thơm rất mạnh, có hơng vị ngọt,

20
mùi thơm của hơng hoa và đã sử dụng nó trong sản xuất nớc hoa, mỹ phẩm,
sản xuất hơng liệu để tạo hơng cho thực phẩm, dợc phẩm và nhiều ngành
công nghiệp khác. Một hớng sử dụng trọng yếu khác đối với anisaldehyd là sử
dụng nó làm cơ chất đa năng cho tổng hợp hữu cơ nói chung và tổng hợp chất
thơm nói riêng.
Nhiều ngời cho rằng anisaldehyd thu nhận đợc từ anetol thờng có
hơng vị ngọt với mùi thơm của hơng hoa nhiều hơn anisaldehyd nhận đợc từ
các nguồn nguyên liệu khác. Quá trình chuyển hoá anetol thành anisaldehyd
đợc thông qua sự oxy hoá nối đôi ở mạch thẳng có trong phân tử anetol. Có rất
nhiều loại chất oxy hoá đã đợc sử dụng cho kiểu phản ứng oxy hoá này nh :
anhydrid cromic, kali bicromat, natri bicromat, trimetylsilyl clorocromat,
KMnO
4

-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

hợp cho quá trình chuyển hoá anetol thành anisadehit (với MnO
2
là chất oxy
hoá): tỷ lệ mol MnO
2
/Anethol là 3,2; lợng chất xúc tác axit sulphanilic là 22%
so với anetol, nhiệt độ phản ứng ở 85
0
C và thời gian phản ứng là 15 phút. Ngoài
ra, tác giả đã sử dụng hai phơng pháp tách anisaldehit là: phơng pháp I tách
ngay anisaldehit khỏi hỗn hợp sản phẩm sau phản ứng oxy hoá bằng chng cất
phân đoạn chân không (độ tinh khiết của sản phẩm: 86%); Phơng pháp II tách
anisaldehit thông qua phức chất cộng hợp với bisulfit (độ tinh khiết đạt 99%).
2.4.3. Axit shikimic
2.4.3.1. Giới thiệu chung
- Công thức phân tử: C
7
H
10
O
5


21
- Công thức cấu tạo

COOHHO
HO
OH
1

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

đồ 2.2).

22
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

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

[44]. Quả hồi đợc nghiền nhỏ và trích ly bằng cồn etylic trên thiết bị soxhlet
trong khoảng 2h. Sau đó, cồn etylic đợc đuổi tại thiết bị cô quay chân không,
hoà tan cặn thu đợc trong nớc và làm ấm hỗn hợp đến 80
0
C. Loại bỏ lớp tinh
dầu nổi phía trên, lớp phía dới đợc 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 nớc). Sau khi đuổi dung môi, lớp cặn đợc đa vào cột trao đổi ion. Rửa
bằng nớc và dung môi rửa giải là dung dịch axit axetic 25%. Cuối cùng, axit
shikimic đợc 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 đợc thông qua con đờng hoá học và sinh tổng
hợp [12]. Tuy nhiên, do cha cạnh tranh đợc về mặt kinh tế hoặc độ an toàn nên
lợng axit shikimic đợc tổng hợp ra cha nhiều.
Việt sử dụng axit shikimic làm nguyên liệu khởi đầu cho quá trình tổng
hợp ức chế neuraminidase GS414 đã đợc hãng Gilead Sciences phát hiện và sau
này hãng dợc phẩm lớn của Thuỵ Sỹ- Roche đã mua lại bản quyền và phát triển
chất ức chế GS4140 này dới tên thơng mại "Tamiflu - đợc sử dụng là một
thành phần kháng virus có hiệu quả trong việc phòng chống và điều trị lây nhiễm
cúm. Hàm lợng axit shikimic thu nhận từ quả hồi khá cao (ớc tính khoảng 15
18 kg quả hồi khô chiết xuất đợc 1 kg axit shikimic ) trong khi mỗi bệnh
nhân bị nhiễm cúm gia cầm cần 10 viên Tamiflu. Để sản xuất 10 viên thuốc này
cần 15g hoa hồi. Giá của axit shikimic khoảng từ 200-250 USD/kg, loại đặc biệt

24
giá có thể lên đến 500 USD/kg. Nhu cầu về thuốc tamiflu trong mấy năm trớc
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 axit shikimic. Họ đã nghiên cứu thành công công nghệ
mới về sinh tổng hợp axit shikimic từ vi khuẩn đại tràng trong canh trờng

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]
+
;

1
H-NMR (D
2
O; 500 MHz) 6.77 (1H, dt, J=4.1, 1.5 Hz,
H-2); 4.41(1H, t, J=4.1 Hz, H-3); 3.99 (1H, ddd, J=8.4, 6.5, 5 Hz, H-5); 3.74
(1H, dd, J=8.4, 4.1 Hz, H-4); 2.69 (1H, ddt, J=18, 5, 1.5 Hz, H-6); 2.18 (1H,
ddt, J=18, 6.5, 1.5 Hz, H-6);
13
C-NMR (D
2
O; 125 MHz) 170.12 (C=O);
137.28 (C-2); 129.73 (C-1); 71.08 (C-4); 66.59 (C-5); 65.78 (C-3); 30.36 (C-6).
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 mới quan tâm chính vào

25
việc thu nhận axit shikimic mà cha nghiên cứu tận thu sản phẩm không kém
phần quan trọng là tinh dầu hồi.
2.4.4. Các phơng pháp thu nhận đồng thời tinh dầu và các hoạt chất sinh
học từ nguồn thực vật.
Trong một số loài thực vật, ngoài tinh dầu (các hợp chất dễ bay hơi) chúng
còn chứa các hoạt chất sinh học khác có giá trị (các hợp chất không bay hơi).
Tiêu biểu cho các loài thực vật này là các cây gia vị. Để có thể chiết tách đợc
đồng thời tinh dầu và các chất tạo vị (không bay hơi) ra khỏi nguyên liệu ngời
ta thờng sử dụng phơng pháp trích ly với dung môi hữu cơ hoặc dung môi CO
2

siêu tới hạn và phơng pháp kết hợp chng cất với trích ly.
Một ví dụ điển hình là chiết tách nhựa dầu gừng (gồm tinh dầu và phần
nhựa là các hợp chất tạo vị) bằng phơng pháp trích ly với dung môi là cồn

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.