MỞ ĐẦU
Bạch đàn (Eucalyptus) là loài cây bản địa của Australia được trồng
phổ biến trên thế giới với hơn 700 loài khác nhau. Tại Việt Nam, Bạch đàn
cũng là loài cây được trồng khá phổ biến để lấy nguyên liệu, tuy nhiên
thực tế cho thấy các loài cây khác phát triển dưới tán rừng Bạch đàn rất
chậm, đặc biệt là các loài cỏ dại. Đồng thời những nghiên cứu cho thấy có
sự nghèo nàn về tính đa dạng sinh học dưới tán rừng Bạch đàn, đặc biệt là
một số loài côn trùng. Do đó đã có rất nhiều các quan điểm khác nhau của
các nhà khoa học trong và ngoài nước giải thích về vấn đề này và cho đến
nay các quan điểm đó vẫn chưa thật thống nhất. Trong khi đó Bạch đàn
được biết là loài cây có hàm lượng tinh dầu trong lá khá lớn. Vậy phải
chăng tinh dầu của nó có liên quan đến các vấn đề trên, nó có tác động như
thế nào đối với sinh vật trong hệ sinh thái?. Các tính chất của tinh dầu phụ
thuộc hoàn toàn vào thành phần các chất có mặt trong tinh dầu. Thành
phần, cũng như hàm lượng của các chất trong tinh dầu rất khác nhau giữa
các loài Bạch đàn, tuổi của cây và các điều kiện tự nhiên. Do đó việc thực
hiện đề tài: “Đánh giá đặc tính thành thành phần tinh dầu một số loài
Bạch đàn (Eucalyptus) trồng ở Việt Nam và mối liên hệ của nó với một
số vấn đề sinh thái môi trường điển hình’’ là rất cần thiết, góp phần giải
quyết các vấn đề nêu trên.
Mục tiêu của đề tài nhằm đánh giá vai trò của các chất chính có mặt
trong tinh dầu một số loài Bạch đàn trồng ở Việt Nam đối với môi trường
sinh thái; đồng thời trên cơ sở một số hoạt tính sinh học của các chất sẽ đề
xuất hướng sử dụng các loài Bạch đàn theo hướng thân thiện với môi
trường.
1
Để thực hiện được các mục tiêu trên, luận văn tập trung giải quyết
các nội dung chính sau:
Khảo sát các phương pháp tách chiết tinh dầu từ lá Bạch đàn;
Xác định và đánh giá các hoạt tính sinh học của các chất chính có
trong tinh dầu các loài Bạch đàn nghiên cứu;
Bước đầu đánh giá một số ảnh hưởng của tinh dầu Bạch đàn đến
môi trường sinh thái.
2
Chương 1
TỔNG QUAN
1.1. Một vài nét về cây Bạch đàn
Bạch đàn còn gọi là cây Khuynh diệp, tên khoa học là Eucalyptus
thuộc họ Sim (Myrtaceae). Tên Bạch đàn là tên có từ lâu ở vùng Nghệ An,
Hà Tĩnh, tên Khuynh diệp là do mùi tinh dầu có mùi tinh dầu Tràm. Hiện
nay tên Bạch đàn được dùng phổ biến hơn [2].
Bạch đàn là một chi có số lượng loài khá lớn, theo Lã Đình Mỡi và
cộng sự, Bạch đàn ước có khoảng trên 500 loài, theo Dairy R.Batish và
cộng sự Bạch đàn có khoảng 700 loài khác nhau, còn theo Lê Văn Truyền
và cộng sự Bạch đàn có tới 800 loài khác nhau. Hầu hết số loài trong chi là
đặc hữu của Australia. Chỉ có hai loài phân bố tự nhiên trong khu vực
Malesian (New Guinea, Moluccas, Sulawesi, quần đảo Lesser Sunda và
Philippin). Một vài loài có biên độ sinh thái rộng, phân bố trong khu vực
kéo dài từ miền Bắc Australia đến miền Đông Malesian. Những nghiên cứu
gần đây đã phát hiện được khoảng trên 10 loài có phân bố ở miền Nam
New Guinea. Người ta cho rằng, việc điều tra, nghiên cứu, khai thác các
thảm thực vật rừng gió mùa và các savan tại khu vực rộng lớn phía Đông
Nam của vùng Đông Nam Á chắc chắn sẽ còn phát hiện thêm nhiều loài
mới nữa thuộc chi Bạch đàn. Tính đã dạng của chi Bạch đàn tại vùng ven
biển của New Sounth Wales và miền Tây Nam Australia đã và đang được
đánh giá cao [3].
3
Hiện nay rất nhiều loài đã được đưa trồng ngoài vùng phân bố tự
nhiên của chúng. Nhiều dải rừng Bạch đàn đã được hình thành ở nước ta;
các nước lục địa châu Á; các nước nhiệt đới, cận nhiệt đới châu Phi, khu
vực Địa Trung Hải và miền Nam châu Âu đến các khu vực Nam và Trung
châu Mỹ [2].
Ở Việt Nam, lần đầu tiên Bạch đàn được Brochet tìm thấy ở Cốc
Lếu tỉnh Lào Cai vào năm 1904 (Hoàng Hòe, 1996). Ngày nay có khoảng
trên 20 loài Bạch đàn đã được trồng ở Việt Nam trong đó Bạch đàn trắng
(Eucalyptus camaldulensis Dehn) được coi như loài có giá trị kinh tế cao,
được trồng rộng rãi ở cả các vùng đất thấp và cao, trừ những đỉnh núi có
độ cao trên 1000 mét so với mực nước biển [10].
Theo Lã Đình Mỡi một số loài Bạch đàn đã được nhập và trồng
tương đối rộng rãi ở Việt Nam như:
Bạch đàn trắng (Eucalyptus camaldulensis Dehnl., 1832. Tên đồng
nghĩa: E. rostrata Sch., 1847). Một vài địa phương khác còn gọi là
Bạch đàn camal, Bạch đàn Úc, Khuynh diệp đỏ;
Bạch đàn chanh (Eucalyptus citriodora Hook., 1848). Còn có các
tên đồng nghĩa khác: E. melissiodara Lindley, 1848; E. variegata E.
v. Mueller, 1859; E. maculata Hook. var. citriodora (Hook.) Bailey,
1990; Corymbia citriodora (Hook.). Có nơi ở nước ta còn gọi là
Bạch đàn đỏ;
Bạch đàn uro (Eucalyptus urophylla S.T. Blake, 1977. Còn có tên
đồng nghĩa: E. alba auct. non Reinw.ex Blume, E. decaisneana
auct. Non Blume);
Bạch đàn long duyên (Eucalyptus exserta F. v. Muell.,1859). Có
nơi ỏ nước ta còn gọi là Bạch đàn liễu;
4
Bạch đàn lá nhỏ (Eucalyptus tereticornis J . E. Smith, 1795. Tên
đồng nghĩa: E. subulata Cunn. ex Schauer, 1843);
Bạch đàn vỏ dày (Eucalyptus robusta Smith, 1849. Các tên đồng
nghĩa: E. multiflora Rich. ex A. Gray non Poir. (1854); E.
naudiniana F .v. Mueller, 1886; E. schlechteri Diels, 1992).
Hiện nay với sự phát triển của công nghệ sinh học nên có rất nhiều
các dòng Bạch đàn nuôi cấy mô đã và đang được đưa vào trồng tại các lâm
trường của các tỉnh ở nước ta với mục đích chính vẫn là dùng để lấy
nguyên liệu cho sản xuất giấy, gỗ cho xây dựng. Các giá trị khác vẫn chưa
được nghiên cứu và quan tâm đúng mức.
Gỗ Bạch đàn thuộc loại có tỉ trọng nhẹ hoặc nặng vừa phải, trong
gỗ không có silica, không mùi vị, dễ gia công chế biến. Gỗ Bạch đàn được
sử dụng khá rộng rãi trong xây dựng với cấu trúc nhẹ hoặc nặng trung bình
(khung cửa, trang trí nội thất, làm sàn nhà). Những năm qua gỗ Bạch đàn
được coi là nguồn nguyên liệu quan trọng trong công nghiệp giấy sợi [3].
Một đặc điểm quan trọng của loài Bạch đàn là nó thuộc loài cây
chứa tinh dầu. Tinh dầu được chứa trong lá của rất nhiều loài thuộc chi
Bạch đàn. 1,8cineol thường là thành phần chính trong tinh dầu của nhiều
loài Bạch đàn. Đây là một nguyên liệu có giá trị trong công nghiệp dược
phẩm, mỹ phẩm. Tinh dầu của một số loài đã được dùng làm cao xoa, làm
thuốc sát trùng. Nhiều loại tinh dầu lại được dùng làm nguyên liệu để sản
xuất thuốc trừ sâu bệnh thảo mộc [3]. Các loài cung cấp tinh dầu chủ yếu
trong chi Bạch đàn là: Eucalyptus globulus Labil., Eucalyptus polybractea R.
T. Backer, Eucalyptus citriodora Hook... Trung Quốc là nước sản xuất tinh
dầu Bạch đàn lớn nhất, tiếp đến là Bồ Đào Nha, Nam Phi và Tây Ban Nha.
5
Về sinh thái, sinh trưởng và phát triển của Bạch đàn: Hầu hết các
loài thuộc chi Bạch đàn đều thích nghi với điều kiện khí hậu gió mùa. Rất
nhiều loài lại có thể sinh trưởng ở các khu vực có một mùa khô khắc
nghiệt trong năm. Bạch đàn vỏ dày (E. deglupta) là loài duy nhất trong chi
thích nghi với những vùng đất thấp và sinh trưởng tự nhiên trong các kiểu
rừng mưa trên núi thấp. E. deglupta cũng sinh trưởng tốt ở những khu vực
có tổng lượng mưa hàng năm lớn (2500 – 5000 mm). Do đó loài này đã
được đưa trồng rộng rãi ở khắp các khu vực có điều kiện nhiệt đới ẩm.
Thời kỳ 1960 – 1975, một số loài Bạch đàn như Bạch đàn long duyên
(E. exserta), Bạch đàn lá nhỏ (E. tereticornis), Bạchddàn đỏ (E. robusta),
Bạch đàn chanh (E. citriodora) và Bạch đàn trắng (E. camaldulensis) đã
được nhập trồng tại nhiều khu vực miền núi và trung du phía Bắc nước ta.
Riêng rừng Bạch đàn long duyên (E. exserta) có thời kỳ đã lên tới hàng vạn
hecta nhưng năng suất còn thấp, thậm chí có nơi không tạo thành rừng.
Nhiều nhận định trái chiều về Bạch đàn đã xuất hiện như năng suất rừng
trồng thấp nhưng vẫn cao hơn từ 1,5 đến 3 lần so với Thông nhựa ở thời
kỳ khai thác ngắn, 10 12 năm. Rừng Bạch đàn thường làm khô đất, cạn
nguồn nước và diệt lớp cây bụi, cây cỏ dưới tán,...). Một số kết quả
nghiên cứu của Hoàng Xuân Tý và cộng sự (1997) đã cho biết Bạch đàn lá
nhỏ (E. tereticornis) và Bạch đàn long duyên (E. exserta) đều có thể sinh
trưởng bình thường trên các đất feralit vùng đồi có nguồn gốc đá mẹ rất
khác nhau (như: phiến thạch sét, sa thạch, gownai, phiến thạch mica, phù sa
cổ, acgilit, phylit, rhiolit) nếu tầng đất còn dày và cung cấp đủ nước.
Bạch đàn là một chi lớn thuộc nhóm các chi có dạng quả nang trong
họ Sim (Myrtaceae). Một số tác giả đã đưa ra nhận xét và những đề nghị
chia tách chi Bạch đàn thành những phân chi hoặc nhiều nhóm loài khác
6
nhau (có thể tới 710 nhóm loài tùy thuộc vào từng quan điểm của từng tác
giả). Người ta cũng cho rằng chi Bạch đàn có quan hệ họ hàng rất gần gũi
với các chi Angophora, Arillastrum và Eucalyptopsis trong họ Myrtaceae.
Kết quả nghiên cứu về hệ thống phát sinh ở chi Bạch đàn đã cho thấy, chi
Bạch đàn (Eucalyptus) cực kỳ đa dạng và đây cũng là chi có nhiều nguồn
gốc (polyphyletic). Nói cách khác, các loài trong chi Bạch đàn (Eucalyptus)
có thể có những lịch sử tiến hóa khác nhau. Cũng chính vì vậy mà một số
tác giả đã đề nghị tách chi Bạch đàn thành một số chi khác nhau. Hill K.D.
và Johnson L.A.S (1995) đã chuyển Bạch đàn chanh (E. citriodora Hook.)
vào một chi mới là Corymbia citriodora (Hook) [3].
Bạch đàn có thể nhân giống dễ dàng từ hạt và đôi khi bằng cành
giâm. Hạt nảy mầm trong vòng 4 20 ngày sau khi gieo. Hạt Bạch đàn
thường rất nhỏ và nhiều loại đã trở thành thương phẩm ở Australia. Tại
Thái Lan mỗi năm cũng sản xuất một lượng lớn cho việc gây trồng rừng.
Theo Lã Đình Mỡi Bạch đàn sinh trưởng rất nhanh và chế độ chăm sóc,
quản lý có quan hệ tới mục đích sử dụng. Nếu trồng để lấy nguyên liệu
cho công nghiệp giấy sợi thì có thể thu hoạch ở giai đoạn 6 10 năm tuổi.
Trường hợp để làm gỗ xẻ thì cần trồng thưa và thu hoạch muộn hơn. Hiện
nay việc hái lá để cất tinh dầu thường là tận dụng. Trường hợp hái lá là
chủ yếu thì cần tạo tán sao cho cây thấp, sinh cành nhiều để cho khối
lượng lá lớn [3].
Như vậy nguồn gen của các loài trong chi Bạch đàn là rất phong
phú, đa dạng trong đó nhiều loài có hàm lượng tinh dầu cao, rất có giá trị.
Hiện nay đã xuất hiện nhiều công trình nghiên cứu trên thế giới đã bắt đầu
đi sâu vào các ứng dụng của tinh dầu Bạch đàn để sản xuất hóa mỹ phẩm
đặc biệt là chế biến thuốc trừ sâu có nguồn gốc thực vật. Như vậy tinh
7
dầu Bạch đàn có rất nhiều các tính chất khác nhau, trong đó có các độc tính
chống lại các loài vi sinh vật, côn trùng. Xét ở một khía cạnh khác thì đây
lại là nguyên nhân có thể dẫn tới suy giảm đa dạng sinh học, tác động kìm
hãm sự phát triển của các loài cây dưới tán và có tác động xấu đến môi
trường đất. Việc nghiên cứu một cách thấu đáo về tinh dầu của loài cây
này là cơ sở khoa học rất quan trọng để giải thích các vấn đề đã đặt ra ở
trên.
1.2. Tình hình nghiên cứu về tinh dầu Bạch đàn trên thế giới
Tinh dầu của Bạch đàn đã được biết đến và sử dụng từ hàng trăm
năm nay. Hiện nay trên thế giới cũng đã có một số nghiên cứu về thành
phần và hoạt tính của tinh dầu Bạch đàn cũng như tác động của nó đến
môi sinh. Trong các nghiên cứu đó phải kể đến công trình nghiên cứu của
Daizy R. Batish và cộng sự (2008). Trong nghiên cứu này tác giả đã chỉ ra
rằng tinh dầu Bạch đàn có tính chất như một loại thuốc trừ sâu tự nhiên do
nó có khả năng tiêu diệt được nhiều loài sâu bệnh hại cây trồng, nhiều loài
vi khuẩn và nấm, muỗi [6]. Tuy nhiên tác giả chưa chỉ ra được đâu là hoạt
chất có trong tinh dầu Bạch đàn có khả năng đó. Tác giả cũng đã liệt kê
một số hợp chất chính trong tinh dầu của một số loài Bạch đàn nhưng
chưa chỉ rõ hàm lượng phần trăm có trong tinh dầu, đồng thời trong công
trình này tác giả chưa mô tả rõ phương pháp tách chiết, chưng cất để đạt
được hiệu suất cao nhất.
Một số tác giả khác như Duke (2004), Brooker và Kleinig (2006), Liu,
(2008),... đã tập trung nghiên cứu thành phần hóa học trong tinh dầu một số
loài Bạch đàn cùng với một số tính chất của nó. Các tác giả đã chỉ ra được
một số hợp chất hóa học chính trong tinh dầu một số loài Bạch đàn tuy
nhiên chưa thấy các tác giả mô tả phương pháp tách chiết và phân tích tinh
8
dầu. Trong khi đó đây là một trong những yếu tố ảnh hưởng đến kết quả
nghiên cứu. Đặc biệt các tác giả đều thừa nhận rằng thành phần và hàm
lượng tinh dầu phụ thuộc rất lớn vào tuổi của lá cây, khí hậu, loại đất
trồng, chế độ trồng và chăm sóc, nguồn gốc giống, ...
1.2.1. Các hợp chất tự nhiên của tinh dầu Bạch đàn
Theo nghiên cứu của Brooker và Kleinig (2006), tinh dầu Bạch đàn là
một hỗn hợp phức tạp của nhiều monoterpenes và sesquiterpenes khác
nhau, cùng với các phenol và oxit, este, rượu, ete, andehyt và keton. Thành
phần này phụ thuộc vào từng loài, khu vực trồng, khí hậu, loại đất và tuổi
của lá, chế độ phân bón, đồng thời còn phụ thuộc vào phương pháp tách
chiết tinh dầu. Hoạt tính trừ sâu hại của tinh dầu Bạch đàn do các thành
phần như 1,8cineole, citronellal, citronellol, citronellyl acetate, pcymene,
eucamalol, limonene, linalool, pinene, terpinene, terpineol,
alloocimene và aromadendrene (Watanable, 1993; Li, 1995, 1996; Cimanga,
2002; Deke, 2004; Batish., 2006; Liu., 2008) [6]. Các hợp chất chính trong
tinh dầu Bạch đàn với hoạt tính trừ sâu tách chiết từ rất nhiều các loại
Bạch đàn khác nhau cho ở Bảng 1 [6].
Bảng 1. Thành phần chính của tinh dầu tách chiết từ một số
loài Bạch đàn
STT
1
2
3
4
5
6
7
Loài bạch đàn
E. camaldulensis
E. citriodora
E. globulus
E. grandis
E. robusta
E. urophylla
E. urophylla
Thành phần chính
Eucamalol
Citronella
1,8Cineole
αPinene, 1,8cineole
αPinene
γTerpin,
Alloocimene,αpinene
9
Tác giả
Watanabe và cộng sự, 1993
Ramezani và cộng sự, 2002
Yang etal, 2004
Lucia etal, 2007
Sartorelli và cộng sự, 2007
Su và cộng sự, 2006
Liu etal, 2008
Các nghiên cứu tại Trung Quốc đã chỉ ra rằng hàm lượng tinh dầu
trong lá tươi của Bạch đàn chanh thay đổi từ 0,5 2,0 %. Tinh dầu thường
có màu vàng nhạt, tỉ trọng ở 150C từ 0,915 0,925; chỉ số chiết quang ở
200C từ 10 đến 50C. Tinh dầu có thành phần chủ yếu là citronellal (65 – 80
%), citronellol (15 – 20 %) và một lượng nhỏ geraniol [3].
Nghiên cứu thành phần hóa học trong tinh dầu Bạch đàn chanh trồng
ở Australia, Boland và cộng sự (1991) đã cung cấp các dẫn liệu sau:
citronellal (80,1 %), isoisopulegol (3,4 %), linalool (0,7 %), ßcaryophyllen
(0,4 %), ßpinene (0,4 %), αpinene (0,1 %) và αparadimethylstyren (0,1
%). Các hợp chất còn lại như αterpineol, geraniol, 1,8cineole, globulol và
viridiflorol chỉ ở dạng vết [11].
Các thành phần khác nhau của tinh dầu Bạch đàn có tác dụng bổ trợ
cho các hoạt tính sinh học trừ sâu bệnh (Cimanga et al., 2002). Trong tổng
số các thành phần khác nhau của tinh dầu Bạch đàn thì 1,8cienole là thành
phần quan trọng nhất và là một hợp chất đặc trưng cho chi Bạch đàn
(Duke, 2004).
1.2.2. Hoạt tính kháng nấm và vi khuẩn của tinh dầu Bạch đàn
Theo Fiori và cộng sự, (2000), Oluma và Garba (2004), tinh dầu Bạch
đàn với các thành phần chính của nó có độc tính kháng rất nhiều các loài vi
khuẩn, nấm và cả mầm bệnh ủ trong đất. Chúng làm giảm sự phát triển
của nấm sợi [6]. Một vài nghiên cứu hiệu quả chống nấm của tinh dầu
Bạch đàn được mô tả ở trong Bảng 2.
Năm 2002, Ramezani và cộng sự đã chỉ ra dầu bay hơi của Bạch đàn
chanh với thành phần chính monoterpene citronelle có một phổ hoạt tính
rộng chống nấm, ức chế sự phát triển và có tác dụng làm khô mạch rây
của 6 loại nấm. Gần đây Lee và cộng sự (2007) đã kết luận rằng dầu thơm
10
của Bạch đàn chanh có khả năng kiểm soát được bệnh mốc xám ở táo đến
70%. Các nghiên cứu đã kết luận rằng tinh dầu Bạch đàn có thể được sử
dụng để hạn chế khả năng hô hấp của vi khuẩn [6].
Su và cộng sự (2006) đã chứng minh hoạt tính chống nấm của tinh
dầu một số loài Bạch đàn như E. grandis, E. camaldulensis và E. citriodora
kháng lại nấm Mildew và nấm gây thối ở gỗ như Aspergillus clavatus,
A.niger, Chaetomium alobosum, Penicillium citrinum, Trichoderma viride,...
Theo nghiên cứu này các tác giả cho rằng tinh dầu Bạch đàn chanh có thể là
sự lựa chọn tuyệt vời như một chất bảo quản gỗ, đồ da và vật dụng bằng
gỗ [6]. Tzortzakis (2007) đã chứng minh rằng tinh dầu Bạch đàn xanh là
một sự lựa chọn tốt cho bảo quản dâu tây và cà chua trong suốt quá trình
vận chuyển, không làm thay đổi độ ngọt, các axit hữu cơ và hàm lượng
tổng số các phenolic [6]. Khả năng kháng nấm và vi khuẩn của một số loài
Bạch đàn được mô tả trong Bảng 2 [6].
Bảng 2. Hoạt tính kháng kháng nấm và vi khuẩn của tinh dầu
một số loài Bạch đàn
Tinh dầu loài
Vi khuẩn, nấm
Penicilium digitatum gây thối cam quýt
Tác giả
Dhaliwal
(2004)
Nấm ngoài daMicrosporum canis, Microsporum Dhaliwal
E. camaldulensis
gypseum, Trichophyton rubrum, Trichophyton (2004)
schoenleinii,Trichophyton mentagrophytes
và
Epidermophyton floccosum
Ngăn ngừa nấm giống Borne: Colletotrichum Somda et al
11
graminicola, Phoma sorghina, Fusarium (2007)
moniliforme
Microsporum nanum, Trichophyton mentagrophytes Shahi et al
và T.rubrum
(1999)
Sự phát triển và nảy mần của bào tử Didymella Fiori et al,
E. citriodora
bryoniae
(2000)
Làm khô mầm bệnh hại lúa Helminthosporium Ramezani,
oryae và Rhizoctonia solani DC
(2002)
Aspergillus sp, Penicilium sp., Fusarium sp và Alfazairy
Mucor sp.
(2004)
Phytophthora cactorum, Cryphonectria parasitica Lee et al,
E. globulus
và Fusarium cicrinatum
Escherichia coli O157:H1
E. urophylla
(2002)
Bệnh nấm Fusarium oxysporum, Pyricularia Liu
(2008)
Moreira,
al,
grisea, Gloeoporium musarum và Phytophthora 2008
Eucalyptus sp.
capsici
Vi khuẩn gram âm, gram dương và nấm
Pattnaik
(1996)
1.2.3. Hoạt tính xua đuổi, diệt trừ côn trùng của tinh dầu bạch đàn
Tinh dầu Bạch đàn có hoạt tính như một loại thuốc trừ côn trùng tự
nhiên để chống lại muỗi và các loài chân đốt gây hại hoặc một vài loài
động vật ăn cỏ. Yang và cộng sự (2004) đã công bố rằng tinh dầu của loài
Bạch đàn xanh (E. globulus) với hợp chất chính là 1,8cineole có biểu hiện
tính độc chống lại chấy hại da đầu Pediculus humanus capitis. Hoạt tính
trừ chấy rận của tinh dầu Bạch đàn tốt hơn cả deltaphenothrin hoặc
pyrethrum. Giá trị LT50 của tinh dầu Bạch đàn là 0,125 mg/cm2, trong khi đó
của deltaphenothrin là 0,25 mg/cm2 [6]. Năm 2006, Ceferino cũng đã chứng
minh trong tinh dầu ở một số loài Bạch đàn có hoạt tính chống lại một số
12
loài chấy rận hại da đầu. Theo nghiên cứu đó Ceferino đã kết luận rằng
tinh dầu bạch đàn có thể được sử dụng để phát triển các sản phẩm mới
cho chữa trị các loài chấy rận hại da đầu [6]. Hoạt tính trừ côn trùng của
tinh dầu một số loài Bạch đàn được mô tả trong Bảng 3 [6].
Bảng 3. Hoạt tính trừ côn trùng của tinh dầu một số loài Bạch đàn
Loài Bạch đàn
Sinh vật thử nghiệm
Nguồn
Xua đuổi muỗi vằn trưởng thành
Erler et al (2006)
Giết chết loài Callosobruchus, Negahban và
E. camaldulensis
Sitophilus oryzae và Tribolium Moharramipour
E. citriodora
castaneum trưởng thành từ 17 ngày. (2007)
Độc tính chống lại Sitophilus Tinkeu et al. (2004)
zeamais
Giết chết nhộng Musca domestica.
E. globulus
Eucalypstus sp.
Abdel Halim và
Morsy (2005)
Chống lại chấy rận hại da đầu.
Yang et al (2004)
Độc với ấu trùng Aedes aegypti.
Lucia et al (2007)
Trừ ấu trùng Aedes albopictus, A. Zhu et al (2006)
aegypi và Culex pipiens pallens.
Vào cuối những năm 1990, một số công trình nghiên cứu công bố cho
thấy các sản phẩm tinh dầu Bạch đàn chủ yếu sử dụng để xua đuôi các
̉
loài côn trùng. Sau đó vào năm 2002 Fraduin và Day cho rằng 30 % tinh dầu
Bạch đàn có thể dùng trong xua đuổi muỗi trong 2 giờ, tuy nhiên tinh dầu
phải có ít nhất 70 % hàm lượng cineole. Lucia và cộng sự, (2007) đã chứng
minh rằng tinh dầu Bạch đàn xanh (E. globulus) thì độc với ấu trùng Aedes
aegypi và có giá trị LC50 là 32,4 ppm. Năm 2005, Trung tâm Kiểm soát và
ngăn chặn bệnh ở Mỹ đã đề nghị sử dụng tinh dầu Bạch đàn chanh trong
đó có pmethane3,8 diol có hoạt tính chống lại virus West Nile gây bệnh
Neuological do muỗi.
13
1.2.4. Hoạt tính trừ cỏ của tinh dầu Bạch đàn
Theo Kohli và cộng sự (1998), Singh và cộng sự (2005), Batish và
cộng sự (2007), Setia và cộng sự (2007) cho rằng tinh dầu của một số loài
Bạch đàn có biểu hiện kháng lại các loài cỏ dại và có một tiềm năng tốt
cho kiểm soát cỏ dại. Cũng theo Kohli (1998), tinh dầu của loài E.
tereticornis và E. citriodora khi ở dạng hơi có khả năng làm giảm sự nảy
mầm của cỏ hại Parthenium hysterophorus. Hơi tinh dầu Bạch đàn có khả
năng làm giảm sự phát triển chlorophyll và hàm lượng nước, sự hô hấp của
tế bào trong các loài thực vật trưởng thành. Hoạt tính ức chế đó phụ thuộc
vào thời gian tiếp xúc và hiện tượng suy giảm sự phát triển của cỏ dại
quan sát được trong thời kỳ tiếp xúc với tinh dầu. Sau 14 ngày tiếp xúc với
hơi tinh dầu, thực vật đã có những biểu hiện của sự tổn thương được quan
sát như sự úa vàng và chết hoặc sự gây tổn hại đến mô. Tinh dầu của loài
E. citriodora có tính độc hơn loài E. tereticornis và thuộc tính này do sự
khác nhau về cấu tạo hóa học của các hợp chất trong tinh dầu. Nghiên cứu
của Kohli và cộng sự đã kết luận rằng tinh dầu Bạch đàn đang hứa hẹn tốt
cho công tác quản lý cỏ dại. Tuy nhiên các tác giả lại chưa định lượng
được những độc tính của nó đối với các loài thực vật liên đới và các vi sinh
vật. Theo Batish và cộng sự (2004) cho rằng việc xác định tác động của
tinh dầu Bạch đàn tách chiết từ Bạch đàn chanh đối với một số loài cây
trồng như Triticum aestivum, Zea mays, Raphanus sativus và các loài cỏ dại
như Cassia occidentalis, Amaranthus viridis và Echinochloa crusgalli. Cũng
theo nhóm tác giả đã chứng minh tinh dầu đã bộc lộ những độc tính rất rõ
ràng đối với một số loài và ảnh hưởng của tính độc đó rõ hơn đối với sự
nảy mầm của các loài cây nhỏ như A. viridis [6].
1.3. Tình hình nghiên cứu về tinh dầu Bạch đàn ở Việt Nam
14
Hiện nay ở nước ta cây Bạch đàn vẫn là loài cây được trồng chủ yếu
để phủ xanh đất trống đồi núi trọc và để cung cấp nguồn nguyên liệu cho
công nghiệp giấy và xây dựng, cho nên việc nghiên cứu về loài cây này
phần lớn tập trung vào quá trình trồng và chăm sóc. Tuy nhiên bên cạnh giá
trị về cung cấp gỗ thì tinh dầu trong lá của chúng còn có một số tính chất
rất quý, đặc biệt là loài Bạch đàn chanh là loài có tinh dầu đáng quan tâm
nhất trong chi Bạch đàn ở nước ta. Tinh dầu của nó cũng đã được một số
tác giả quan tâm và nghiên cứu. Theo Lã Đình Mỡi, Bạch đàn không chỉ là
loài cây cung cấp gỗ cho công nghiệp giấy sợi mà còn là nguồn nguyên liệu
lấy tinh dầu cho công nghiệp dược phẩm, hoá mỹ phẩm và công nghiệp
chế biến thuốc trừ sâu có nguồn gốc từ thực vật. Do đó Bạch đàn đã và
đang là những đối tượng được quan tâm nghiên cứu để trồng rừng tại
nhiều khu vực khác nhau trên thế giới [4]. Đỗ Tất Lợi đã mô tả lá Bạch
đàn được dùng để chữa ho, giúp tiêu hóa, ngoài ra còn dùng để chữa cảm
sốt [2].
Trong các công trình nghiên cứu về tinh dầu của loài cây này phải kể
đến công trình nghiên cứu của Nguyễy Xuân Dũng và cộng sự (1995). Tác
giả đã xác định được khoảng 30 hợp chất trong tổng số khoảng 40 hợp
chất có trong tinh dầu Bạch đàn chanh (Eucalyptus citriodora), hàm lượng
tinh dầu trong lá tươi từ 1,8 2,0 %, tỉ trọng 0,87235, tỉ số chiết quang n D20
là 1,45852. Hàm lượng các chất trong tinh dầu như sau: citronellal (72,53
%), isopulegol (12,5 %), citronellol (5,61 %), neo isopulegon (1,63 %),
caryophyllen (1,16 %), 1,8cineole (0,63 %) [3]. Tuy nhiên tác giả cũng chưa
mô tả rõ phương pháp tách chiết và đặc biệt là độ tuổi của cây được chọn
lấy mẫu lá nghiên cứu cũng như loại lá nghiên cứu (lá non, lá già hay lá
bánh tẻ). Trong khi đó các nghiên cứu về thành phần hoá học trong tinh dầu
15
của loài Bạch đàn này ở Australia có tỉ lệ các hợp chất so với nghiên cứu
của Nguyễn Xuân Dũng có sự khác nhau đáng kể. Đặc biệt trong tất cả các
nghiên cứu này các tác giả cũng chưa đánh giá đặc tính của các chất vừa
xác định được.
Theo Nguyễn Thị Thái Hằng (1995) thì tinh dầu Bạch đàn trắng
(Eucalyptus camaldulensis) chứa tới 64,79 % hoạt chất 1.8cineole trong khi
đó hợp chất này theo nghiên cứu của Nguyễn Xuân Dũng chỉ ở dạng vết
trong tinh dầu lá Bạch đàn chanh. Đối với Bạch đàn liễu (Eucalyptus
exserta), tác giả Nguyễn Thị Thái Hằng cho rằng hợp chất này chiếm tới
40 % – 82 % tinh dầu trong khi đó theo E. Guenther IV, 1950 thì chỉ có 29
%. Nguyễn Thị Thái Hằng cũng dẫn ra các hợp chất hóa học trong tinh dầu
Bạch đàn trắng và Bạch đàn liễu, tuy nhiên cũng như các tác giả khác trên
thế giới, ở đây tác giả cũng chưa đề cập đến đặc điểm của mẫu lá được
nghiên cứu như về loại lá, tuổi của cây, vị trí địa lý trồng cây và đặc biệt là
phương pháp chưng cất, tách chiết tinh dầu cũng như phương pháp phân
tích. Theo nghiên cứu của Nguyễn Thị Thái Hằng thì Bạch đàn liễu lá có
0,4 % 2,0 % tinh dầu, trong đó hợp chất chính là 1,8 cineole chiếm từ 40
% 82 %.
Theo Lã Đình Mỡi, chất Citronella được coi là thành phần chủ yếu
trong tinh dầu Bạch đàn chanh. Song Bạch đàn chanh không chỉ đa dạng về
hình thái mà còn đa dạng về hoạt động sinh tổng hợp và tích lũy tinh dầu.
Hàm lượng citronellal biến động rất rộng (từ 1 % đến 91 %). Căn cứ vào
thành phần hóa học chính trong tinh dầu người ta cho rằng ở Australia loài
Bạch đàn chanh có thể gồm bốn dạng hóa học:
Dạng Bạch đàn chanh trong tinh dầu chứa chủ yếu là citronellal
(65 91 %): loại citronellal;
16
Dạng Bạch đàn chanh có các thành phần chính trong tinh dầu gồm
citronellol (khoảng 50 %) và citronellal (1 – 14 %): loại citronellol
và citronellal;
Dạng Bạch đàn chanh mà thành phần chính trong tinh dầu chỉ
gồm citronellal (20 – 50 %) và guaiol: loại citronellal và guaiol;
Dạng Bạch đàn chanh với các hydrocacbon là thành phần chủ yếu
của tinh dầu: loại hydrocacbon.
Đối với loài Bạch đàn trắng, theo Lã Đình Mỡi hàm lượng tinh dầu
trong lá tương đối thấp, chỉ từ 0,14 – 0,28 % và các thành phần chính trong
tinh dầu là ßcymen, phellandren, cuminal, phellandral, geraniol và cineol.
Như vậy các nghiên cứu về tinh dầu Bạch đàn ở nước ta cho thấy nó
có một số tính chất quý, có thể dùng làm thuốc. Thành phầnh hóa học rất
đa dạng và phức tạp, đặc biệt có sự khác nhau giữa các loài, tuổi của cây
và vị trí địa lý trồng cây. Tuy nhiên trong các nghiên cứu trên chưa thấy các
tác giả mô tả phương pháp chưng cất và tách chiết trong khi đó yếu tố này
ảnh hưởng rất lớn đến thành phần và hàm lượng các chất hóa học trong
tinh dầu của lá. Trong các loài Bạch đàn mà các tác giả lựa chọn nghiên
cứu cũng chưa chỉ rõ được lấy từ các địa phương nào của nước ta.
Một trong những vấn đề mà trong hầu tất cả những nghiên cứu của
các tác giả đã dẫn ra ở trên chưa đề cập đến đó là việc nghiên cứu và đánh
giá hoạt tính sinh học của các chất chính trong tinh dầu. Khi đã dự đoán
được hoạt tính sinh học của các chất chính có mặt trong tinh dầu thì nó sẽ
tạo ra một cơ sở khoa học hết sức quan trọng để lựa chọn ra những tính
chất cần thiết tạo thành các sản phẩm thương mại sau khi đã nghiên cứu
thử nghiệm trên các loài động thực vật. Đồng thời nó sẽ đóng góp vào cơ
17
sở khoa học để giải thích các tác động đến môi trường sinh thái của rừng
trồng Bạch đàn ở nước ta và trên thế giới.
1.4. Các phương pháp nghiên cứu chưng cất và phân tích tinh dầu
1.4.1. Các phương pháp chưng cất tinh dầu
1.4.1.1. Phương pháp tẩm trích
Phương pháp tẩm trích bằng dung môi dễ bay hơi có nhiều ưu điểm
vì tiến hành ở nhiệt độ phòng, nên thành phần hóa học của tinh dầu ít bị
thay đổi. Phương pháp này không những được áp dụng để trích ly cô kết từ
hoa mà còn dùng để tận trích khi các phương pháp khác không trích ly hết
hoặc dùng để trích ly các loại nhựa dầu (oleoresin), gia vị.
Nguyên tắc của phương pháp
Dựa trên hiện tượng thẩm thấu, khuếch tán và hòa tan của tinh dầu
có trong các mô cây bằng các dung môi hữu cơ.
Yêu cầu của dung môi
Yếu tố quan trọng nhất cho sự thành công của phương pháp này là
đặc tính của dung môi sử dụng, do đó dung môi dùng trong tẩm trích cần
phải đạt được những yêu cầu sau đây:
+ Hòa tan hoàn toàn và nhanh chóng các cấu phần có mùi thơm trong
nguyên liệu;
+ Hòa tan kém các hợp chất khác như sáp, nhựa dầu có trong nguyên
liệu;
+ Không có tác dụng hóa học với tinh dầu;
+ Không biến chất khi sử dụng lại nhiều lần;
+ Hoàn toàn tinh khiết, không có mùi lạ, không độc, không ăn mòn
thiết bị, không tạo thành hỗn hợp nổ với không khí và có độ nhớt kém;
18
+ Nhiệt độ sôi thấp vì khi chưng cất dung dịch trích ly để thu hồi
dung môi, nhiệt độ sôi cao sẽ ảnh hưởng đến chất lượng tinh dầu. Điểm
sôi của dung môi nên thấp hơn điểm sôi của cấu phần dễ bay hơi nhất
trong tinh dầu.
+ Ngoài ra, cần có thêm những yếu tố phụ khác như: giá thành thấp,
nguồn cung cấp dễ tìm, …
Thường thì không có dung môi nào thỏa mãn tất cả những điều kiện
kể trên. Người ta sử dụng cả dung môi không tan trong nước như dietyl ete,
ete dầu hỏa, hexan, cloroform,… lẫn dung môi tan trong nước như etanol,
aceton. Trong một số trường hợp người ta còn dùng một hỗn hợp dung môi.
Quy trình tẩm trích
Phương pháp trích ly thích hợp cho các nguyên liệu có chứa lượng
tinh dầu không lớn lắm hoặc có chứa những cấu phần tan được trong nước
và không chịu được nhiệt độ quá cao. Quy trình kỹ thuật gồm các giai đoạn
sau:
+ Tẩm trích: nguyên liệu được ngâm vào dung môi trong bình chứa.
Trong một số trường hợp, để gia tăng khả năng trích ly, nguyên liệu cần
được xay nhỏ trước. Hỗn hợp nguyên liệu và dung môi cần được xáo trộn
đều trong suốt thời gian trích ly. Nên khảo sát trước xem việc gia nhiệt có
cần thiết hay không, nếu cần, cũng không nên gia nhiệt quá 50oC để không
ảnh hưởng đến mùi thơm của sản phẩm sau này.
+ Xử lý dung dịch ly trích: sau khi quá trình tẩm trích kết thúc, dung
dịch ly trích được lấy ra và có thể thay thế bằng dung môi mới sau một
khoảng thời gian nhất định, tùy theo nguyên liệu. Tách nước (nếu có) ra
khỏi dung dịch, rồi làm khan bằng Na2SO4 và lọc. Dung môi phải được thu
hồi ở nhiệt độ càng thấp càng tốt để tránh tình trạng sản phẩm bị mất mát
19
và phân hủy. Do đó, nên loại dung môi ra khỏi sản phẩm bằng phương
pháp cô quay chân không. Dung môi thu hồi có thể dùng để trích ly lần
nguyên liệu kế tiếp.
+ Xử lý sản phẩm trích ly: sau khi thu hồi hoàn toàn dung môi, sản
phẩm là một chất đặc sệt gồm có tinh dầu và một số hợp chất khác như
nhựa, sáp, chất béo, cho nên cần phải tách riêng tinh dầu ra. Chất đặc sệt
này đem đi chưng cất bằng hơi nước để tách riêng tinh dầu ra. Tinh dầu có
mùi thơm tự nhiên, nhưng khối lượng thu được kém, ngoài ra tinh dầu này
có chứa một số cấu phần thơm có nhiệt độ sôi cao nên có tính chất định
hương rất tốt.
+ Tách dung dịch từ bã: sau khi tháo hết dung dịch trích ly ra khỏi hệ
thống, trong bã còn chứa một lượng dung dịch rất lớn (khoảng 20 – 30%
lượng dung môi trích ly). Phần dung dịch còn lại nằm trong nguyên liệu
thường được lấy ra bằng phương pháp chưng cất hơi nước (trường hợp
dung môi không tan trong nước), hoặc ly tâm, lọc ép (trường hợp dung môi
tan trong nước). Sau đó dung dịch này cũng được tách nước, làm khan và
nhập chung với dung dịch trích ly.
Chất lượng thành phẩm và hiệu quả của phương pháp trích ly này
phụ thuộc chủ yếu vào dung môi dùng để trích ly. Để đạt kết quả tốt thì
dung môi sử dụng phải thoả mãn được các yêu cầu đã được trình bày ở
trên.
Vì dung môi dễ bay hơi nên chúng ta cần phải lưu ý đến tỉ lệ thất
thoát dung môi trong quy trình trích ly vì việc này có thể ảnh hưởng rất lớn
đến giá thành sản phẩm.
Trong điều kiện phòng thí nghiệm, khi muốn tiến hành phương pháp
tẩm trích với dung môi dễ bay hơi thì tiến hành sử dụng phương pháp
20
truyền thống như khuấy từ ở nhiệt độ phòng hoặc đun – khuấy từ (kèm
ống hoàn lưu) hay phương pháp dùng Soxhlet. Ngoài ra, cùng với sự phát
triển ngày càng mạnh mẽ của “hóa học xanh”, mà ngày nay, chúng ta còn
áp dụng các phương pháp mới như là: tẩm trích có sự hỗ trợ của siêu âm và
vi sóng.
Ưu và nhược điểm
+ Ưu điểm: sản phẩm thu được theo phương pháp này thường có mùi
thơm tự nhiên. Hiệu suất sản phẩm thu được thường cao hơn các phương
pháp khác.
+ Khuyết điểm: yêu cầu cao về thiết bị; thất thoát dung môi; quy
trình tương đối phức tạp và tốn kém chi phí.
1.4.1.2. Phương pháp chưng cất hơi nước
Phương pháp này dựa trên sự thẩm thấu, hòa tan, khuếch tán và lôi
cuốn theo hơi nước của những hợp chất hữu cơ trong tinh dầu chứa trong
các mô khi tiếp xúc với hơi nước ở nhiệt độ cao. Sự khuếch tán sẽ dễ dàng
khi tế bào chứa tinh dầu trương phồng do nguyên liệu tiếp xúc với hơi
nước bão hòa trong một thời gian nhất định. Trường hợp mô thực vật có
chứa sáp, nhựa, axít béo thì khi chưng cất phải được thực hiện trong một
thời gian dài vì những hợp chất này làm giảm áp suất hơi chung của hệ
thống và làm cho sự khuyếch tán trở nên khó khăn.
Lý thuyết chưng cất
Chưng cất có thể được định nghĩa là: Sự tách rời các cấu phần của
một hỗn hợp nhiều chất lỏng dựa trên sự khác biệt về áp suất hơi của
chúng. Trong trường hợp đơn giản, khi chưng cất một hỗn hợp gồm 2 chất
lỏng không hòa tan vào nhau, áp suất hơi tổng cộng của hỗn hợp là tổng
của hai áp suất hơi riêng phần. Do đó, nhiệt độ sôi của hỗn hợp sẽ tương
21
ứng với áp suất hơi tổng cộng xác định, không tùy thuộc vào thành phần
phần trăm của hỗn hợp, miễn là lúc đó hai pha lỏng vẫn còn tồn tại. Nếu
vẽ đường cong áp suất hơi của từng chất theo nhiệt độ, rồi vẽ đường cong
áp suất hơi tổng cộng, thì ứng với một áp suất, ta dễ dàng suy ra nhiệt độ
sôi tương ứng của hỗn hợp và nhận thấy là nhiệt độ sôi của hỗn hợp luôn
luôn thấp hơn nhiệt độ sôi của từng hợp chất. Thí dụ, ở áp suất 760 mmHg
nước sôi ở 100oC và benzen sôi ở 80oC và chúng là hai chất lỏng không tan
vào nhau. Thực hành cho thấy, nếu đun hỗn hợp này dưới áp suất 760
mmHg nó sẽ sôi ở 69oC cho đến khi nào còn hỗn hợp hai pha lỏng hoà tan
vào nhau với bất kì tỉ lệ nào. Giản đồ nhiệt độ sôi theo áp suất cho thấy,
tại 69oC, áp suất hơi của nước là 225 mmHg và benzen là 535 mmHg.
Chính vì đặc tính làm giảm nhiệt độ sôi này mà từ lâu phương pháp chưng
cất hơi nước là phương pháp đầu tiên dùng để tách tinh dầu ra khỏi nguyên
liệu thực vật.
Những ảnh hưởng chính trong sự chưng cất hơi nước
+ Sự khuếch tán
Ngay khi nguyên liệu được làm vỡ vụn thì chỉ có một số mô chứa
tinh dầu bị vỡ và cho tinh dầu thoát tự do ra ngoài theo hơi nước lôi cuốn
đi. Phần lớn tinh dầu còn lại trong các mô thực vật sẽ tiến dần ra ngoài bề
mặt nguyên liệu bằng sự hòa tan và thẩm thấu. Von Rechenberg đã mô tả
quá trình chưng cất hơi nước như sau: “Ở nhiệt độ nước sôi, một phần
tinh dầu hòa tan vào trong nước có sẵn trong tế bào thực vật. Dung dịch này
sẽ thẩm thấu dần ra bề mặt nguyên liệu và bị hơi nước cuốn đi. Còn nước
đi vào nguyên liệu theo chiều ngược lại và tinh dầu lại tiếp tục bị hòa tan
vào lượng nước này. Quy trình này lặp đi lặp lại cho đến khi tinh dầu trong
các mô thoát ra ngoài hết.
22
Như vậy, sự hiện diện của nước rất cần thiết, cho nên trong trường
hợp chưng cất sử dụng hơi nước quá nhiệt cần tránh để nguyên liệu bị
khô. Nhưng nếu lượng nước sử dụng thừa cũng không có lợi, nhất là trong
trường hợp tinh dầu có chứa những cấu phần tan dễ trong nước.
Ngoài ra, vì nguyên liệu được làm vỡ vụn ra càng nhiều càng tốt, nên
khi đó cần làm cho lớp nguyên liệu có một độ xốp nhất định để hơi nước
có thể đi xuyên ngang lớp này đồng đều và dễ dàng.
+ Sự thủy phân
Những cấu phần este trong tinh dầu thường dễ bị thủy phân tạo ra
axit và rượu khi đun nóng trong một thời gian dài với nước. Do đó, để hạn
chế hiện tượng này, sự chưng cất hơi nước phải được thực hiện trong một
thời gian càng ngắn càng tốt.
+ Nhiệt độ
Nhiệt độ cao làm phân hủy tinh dầu. Do đó, khi cần thiết phải dùng
hơi nước quá nhiệt (trên 100oC) và thực hiện việc này trong giai đoạn cuối
cùng của sự chưng cất sau khi các cấu phần dễ bay hơi đã lôi cuốn đi hết.
Thực ra, hầu hết các tinh dầu đều kém bền dưới tác dụng của nhiệt nên
vấn đề là làm sao cho thời gian chịu nhiệt độ cao của tinh dầu càng ngắn
càng tốt.
Tóm lại, dù ba ảnh hưởng trên được xem xét độc lập nhưng thực tế
thì chúng có liên quan với nhau và quy về ảnh hưởng của nhiệt độ. Khi
tăng nhiệt độ, sự khuếch tán thẩm thấu sẽ tăng, sự hòa tan tinh dầu trong
nước sẽ tăng nhưng sự phân hủy cũng tăng theo.
Trong công nghiệp người ta chia các phương pháp chưng cất hơi
nước ra thành ba loại chính: chưng cất bằng nước, chưng cất bằng hơi
nước và chưng cất bằng hơi nước.
23
Đối với trường hợp chưng cất bằng nước, trong trường hợp này
nước phủ kín nguyên liệu nhưng phải chừa một khoảng không gian tương
đối lớn phía bên trên lớp nước để tránh khi nước sôi mạnh làm văng chất
nạp qua hệ thống hoàn lưu. Nhiệt cung cấp có thể đun trực tiếp bằng củi
lửa hoặc bằng hơi nước dẫn từ nồi hơi vào (sử dụng bình có hai lớp đáy).
Trong trường hợp chất nạp quá mịn, lắng chặt xuống đáy nồi, lúc đó nồi
phải trang bị những cánh khuấy trộn đều bên trong trong suốt thời gian
chưng cất. Sự chưng cất này không thích hợp với những tinh dầu dễ bị
thủy phân. Những nguyên liệu xốp và rời rạc rất thích hợp cho phương
pháp này. Những cấu tử có nhiệt độ sôi cao, dễ tan trong nước sẽ khó hóa
hơi trong khối lượng lớn nước phủ đầy, khiến cho tinh dầu sản phẩm sẽ
thiếu những chất này. Thí dụ điển hình là mùi tinh dầu hoa hồng thu được
từ phương pháp chưng cất hơi nước kém hơn sản phẩm tẩm trích vì
eugenol và ancol phenetil nằm lại trong nước khá nhiều, vì thế người ta chỉ
dùng phương pháp này khi không thể sử dụng các phương pháp khác.
Ưu điểm
+ Quy trình kỹ thuật tương đối đơn giản;
+ Thiết bị gọn, dễ chế tạo;
+ Không đòi hỏi vật liệu phụ như các phương pháp tẩm trích, hấp
thụ;
+ Thời gian tương đối nhanh.
Nhược điểm
+ Không có lợi đối với những nguyên liệu có hàm lượng tinh dầu
thấp;
+ Chất lượng tinh dầu có thể bị ảnh hưởng nếu trong tinh dầu có
những cấu phần dễ bị phân hủy;
24
+ Không lấy được các loại nhựa và sáp có trong nguyên liệu (đó là
những chất định hương thiên nhiên rất có giá trị);
+ Trong nước chưng luôn luôn có một lượng tinh dầu tương đối lớn
nằm dưới hai dạng phân tán và hòa tan. Dạng phân tán thì có thể dùng
phương pháp lắng hay ly tâm, còn dạng hòa tan thì phải chưng cất lại. Nếu
trọng lượng riêng của tinh dầu và nước quá gần nhau thì có thể thêm NaCl
để gia tăng tỉ trọng của nước làm tinh dầu tách ra dễ dàng;
+ Những tinh dầu có nhiệt độ sôi cao thường cho hiệu suất rất kém.
1.4.1.3. Các phương pháp mới trong chưng cất tinh dầu
Vi sóng
+ Cơ sở của phương pháp
Một số phân tử, thí dụ như nước, phân chia điện tích trong phân tử
một cách bất đối xứng. Như vậy các phân tử này là những lưỡng cực có
tính định hướng trong chiều của điện trường. Dưới tác động của điện
trường một chiều, các phân tử lưỡng cực có khuynh hướng sắp xếp theo
chiều điện trường này. Nếu điện trường là một điện trường xoay chiều, sự
định hướng của các lưỡng cực sẽ thay đổi theo chiều xoay đó. Cơ sở của
hiện tượng phát nhiệt do vi sóng là sự tương tác giữa điện trường và các
phân tử phân cực bên trong vật chất. Trong điện trường xoay chiều có tần
số rất cao (2,45x109 Hz), điện trường này sẽ gây ra một xáo động ma sát
rất lớn giữa các phân tử, đó chính là nguồn gốc sự nóng lên của vật chất.
Với một cơ cấu có sự bất đối xứng cao, phân tử nước có độ phân
cực rất lớn, do đó nước là một chất rất lý tưởng dễ đun nóng bằng vi sóng.
Ngoài ra, các nhóm định chức phân cực như: OH, COOH, NH2 … trong
các hợp chất hữu cơ cũng là những nhóm chịu sự tác động mạnh của
trường điện từ.
25