Luận văn nghiên cứu công nghệ khai thác tinh dầu từ cây có chưa tinh dầu

1
MỞ ĐẦU
Tinh dầu và các loại cây chứa tinh dầu là sản vật tự nhiên đã được loài
người biết đến từ rất lâu. Ngay từ thời thượng cổ, người dân thường khai thác
và sử dụng các loại cây có tinh dầu ở dạng phơi khô. Thời kỳ trung cổ khoảng
thế kỷ thứ 15 người ta biết dùng các loại rễ cây có tinh dầu để thờ cúng. Từ thế
kỷ thứ 15 đến thế kỷ thứ 17, tinh dầu đã được sử dụng để làm thơm cho tóc và
da mặt, dùng chữa bệnh và dùng trong đời sống hàng ngày của con người. Từ
thế kỷ 17 đến thế kỷ 19, tinh dầu được dùng nhiều để làm mỹ phẩm, làm thuốc
và dùng trong công nghiệp với phạm vi rộng hơn [12].
Từ thế kỷ 20 đến những năm đầu của thế kỷ 21, cùng với sự tiến bộ của
nhân loại và sự phát triển của khoa học kỹ thuật, ngành công nghiệp sản xuất
tinh dầu đã dần phát triển, tinh dầu trở thành một sản phẩm không thể thiếu
trong đời sống con người và được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công
nghiệp thực phẩm, dược phẩm, mỹ phẩm, dệt may, trang trí nội thất….
Trong những năm gần đây, trên thế giới người dân có xu hướng thích
dùng những sản phẩm thực phẩm, dược phẩm, mỹ phẩm có nguồn gốc từ tự
nhiên, không độc hại. Do vậy, những loại cây cho tinh dầu quí, có tính ứng
dụng cao trong nhiều lĩnh vực sản xuất và đời sống đã được các nhà khoa học
quan tâm nghiên cứu khai thác và chế biến nhằm nâng cao giá trị sử dụng của
chúng. Một trong những loại nguyên liệu để sản xuất tinh dầu đang được các
nhà khoa học trên thế giới và ở Việt Nam quan tâm là cỏ hương bài.
Theo nhiều tài liệu, cỏ hương bài có nguồn gốc từ Ấn Độ, chúng mọc
hoang ở các vùng đất cát. Từ xa xưa, người dân đã phát hiện ra rễ hương bài
tính mát, có tác dụng hạ nhiệt, làm ra mồ hôi, kích thích, lợi tiêu hóa, gây
trung tiện, lợi tiểu và điều kinh nên đã sử dụng nó như một vị thuốc [3].
Luận văn thạc sỹ khoa học
2
Tinh dầu chiết tách từ rễ hương bài có
hương vị đặc trưng,
là một loại

tinh dầu an toàn, không độc hại nhưng có thành phần khá phức tạp, chứa trên
100 cấu tử được nhận dạng mà chủ yếu là các thành phần chất thơm có giá trị,
có nhiệt độ bay hơi cao (như: khusimol, spathulenol, terpinen-4-ol, khusimone,
valerenol, vertiven, furfurol, các axít vetivenic- benzoic dưới dạng ete của
vetivenol…) nên được sử dụng làm chất định hương cho các tổ hợp hương liệu
cho thực phẩm và nước hoa cao cấp. Bên cạnh đó, nó có đặc tính kháng khuẩn,
kích thích tuần hoàn, giúp cân bằng thần kinh, giảm stress và phục hồi trí
nhớ… nên được sử dụng nhiều trong dược phẩm [23, 32].
Từ giữa thập niên 80 của thế kỷ 20 công nghệ trồng cỏ hương bài đã
được giới thiệu đến hơn 100 nước và hiện nay đã lên tới 147 nước, nhưng chủ
yếu tập trung ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới. Cỏ hương bài được sử
dụng với mục đích chính là khai thác tinh dầu và chống sói mòn, bảo vệ đất,
nước [11, 42, 43].
Ở Việt Nam, cỏ hương bài được trồng ở hầu khắp các tỉnh từ Bắc đến
Nam, nhưng chủ yếu tập trung ở những vùng đất cát, có sông hồ, kênh rạch và
những vùng duyên hải có gió mạnh như Thái Bình, Nghệ An, Quảng Bình,
Quảng Trị .... để bảo vệ đất, sông hồ, kênh rạch, cung cấp dược liệu cho y học
và phục vụ nhu cầu của người dân [9, 11]. Tuy nhiên, hiện nay loại nguyên liệu
quý này vẫn chưa được sử dụng để sản xuất ra tinh dầu (mặt hàng có giá trị
cao) ở quy mô công nghiệp mà chỉ được sử dụng ở dạng nguyên liệu thô hoặc
sơ chế với giá thành rẻ.
Để nâng cao giá trị kinh tế cho cây hương bài đồng thời để có thể tìm
được đầu ra vững chắc cho loại cây này, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài:
Luận văn thạc sỹ khoa học
3
“Nghiên cứu công nghệ khai thác tinh dầu từ rễ hương bài Việt Nam” Đây là
việc làm vừa có ý nghĩa khoa học, vừa mang tính thực tiễn cao.
Luận văn thạc sỹ khoa học
4
Mục đích của Đề tài:

Xây dựng một quy trình công nghệ thích hợp để khai thác và tinh chế
tinh dầu hương bài cho hiệu suất thu hồi và chất lượng tinh dầu cao.
Yêu cầu của Đề tài:
- Nghiên cứu phân tích và đánh giá chất lượng nguyên liệu hương bài
Việt Nam
- Nghiên cứu công nghệ khai thác tinh dầu từ rễ hương bài
- Nghiên cứu công nghệ tinh chế tinh dầu hương bài
- Phân tích và đánh giá chất lượng sản phẩm tinh dầu
Luận văn thạc sỹ khoa học
5
PHẦN THỨ NHẤT
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Giới thiệu về cỏ hương bài
1.1.1 Giới thiệu chung
Hương bài hay còn gọi là hương lau hoặc hương lâu có tên khoa học
Vetiveria zizanioides L. là một loài cỏ sống lâu năm thuộc họ hoà thảo.
Tên
chi Vetiveria bắt nguồn từ Vetiver, tên gọi Vetiver có nguồn gốc từ tiếng Tamil
[2,8, 11].
Cỏ hương bài có nguồn gốc từ Ấn Độ, chúng mọc hoang ở các vùng đất
cát. Từ xa xưa, người dân đã phát hiện ra rễ hương bài tính mát, có tác dụng
hạ nhiệt, làm ra mồ hôi, kích thích, lợi tiêu hóa, gây trung tiện, lợi tiểu và điều
kinh nên đã sử dụng nó như một vị thuốc [3]. Ngoài ra,
nhờ chùm rễ hương
bài đan xen ăn sâu trong đất và có thể chịu được lực bằng 1/6 lần so với chịu
lực của bê tông
nên c
ây có thể phát triển tốt ở vùng đất cát, đất đồi núi, dễ
trồng, có khả năng kiểm soát xói mòn tốt trong các khu vực có khí hậu nóng,
có vai trò làm hàng rào giữ ổn định cho các bờ hồ, sông suối, các vùng đất bậc

thang, các ruộng lúa, giúp bảo vệ các công trình đập, kênh, đường bộ, sông hồ
thuỷ điện.... Do đó, trồng loài cỏ này được xem như xây dựng một hàng rào bê
tông sinh học chống lại sói mòn và bảo vệ đất đai. Hệ thống rễ này phát triển
thành mạng lưới dày đặc giữ cho đất kết dính lại, đồng thời không cho đất bị
bật ra khi gặp những dòng chảy có vận tốc lớn. Thêm vào đó, thân cỏ mọc
đứng và vươn thẳng nếu trồng sát nhau sẽ làm giảm vận tốc dòng chảy, chặn
được lớp đất bị nước cuốn trôi.
Tại Nam Ấn Độ, gần thành phố Mysora, nông
dân đã trồng cỏ hương bài làm băng cây xanh từ khoảng 200 năm nay cũng
Luận văn thạc sỹ khoa học
6
như nông dân ở Kano, Nigeria cũng đã trồng cỏ hương bài hàng thế kỷ nay.
Ngày nay, chúng được trồng ở hầu khắp các châu lục như Châu Phi
(Ethiopia, Nigeria…), Châu Á (Trung Quốc, Ấn Độ, Malaysia, Indonesia,
Philippin, Thái Lan,…), Châu Úc, Trung và Nam Mỹ (Colombia…) để cung
cấp nguyên liệu cho ngành công nghiệp khai thác tinh dầu và bảo vệ môi
trường [11, 42, 43].
Hương bài là một loại cây khá dễ trồng, thích nghi rộng, phát triển rất
mạnh trong điều kiện khí hậu Việt Nam. Ở nước ta, cỏ hương bài ban đầu chủ
yếu được trồng ở huyện Tiền Hải – Thái Bình. Những năm gần đây An Giang
đã tìm nguồn giống cỏ hương bài để trồng với mục đích chống sạt lở ở một số
huyện như Tri Tôn, Tân Châu…, sau đó là một số tỉnh miền Đông Nam bộ,
miền Bắc và miền Trung. Hiện nay, cỏ hương bài được trồng ở hầu khắp các
tỉnh từ Bắc đến Nam để chống xói mòn đất và lấy rễ làm dược liệu, làm hương
thắp, phục vụ cho đời sống hàng ngày của người dân. Ở Việt Nam nhiều hộ
nông dân đã thoát nghèo nhờ nguồn lợi kinh tế thu được từ việc bán rễ cây
hương bài [9, 11].
1.1.2. Đặc tính thực vật và sinh thái
Cỏ hương bài là một loại cây thảo sống lâu năm thường mọc thành bụi
dày đặc, từ gốc rễ mọc ra rất nhiều chồi ở các hướng. Thân cỏ mọc thẳng đứng,

cao trung bình 1,5 - 2m, nhưng có thể cao tới 3m, dạng thân cọng, cứng và hoá
gỗ. Phần thân trên không phân nhánh, phần dưới đẻ nhánh rất mạnh. Mắt nhẵn
nhụi, không có lông nằm tiếp giáp giữa các thân cọng cỏ và lồi ra, từ đó tạo ra
rễ khi cỏ hương bài được chôn vùi vào đất. Lá dài khoảng 45-100cm và rộng
khoảng 6-12mm, rìa lá có hình răng cưa, lá mỏng và cứng. Rễ là phần hữu
dụng và quan trọng nhất. Không giống như phần lớn các loài cỏ dại có rễ dạng
Luận văn thạc sỹ khoa học
7
sợi cắm đứng vào đất không mọc sâu với phần thân cỏ bò lan trên mặt đất và
cắm vào đất trải rộng theo chiều ngang tương tự như một tấm thảm, cỏ hương
bài không có căn hành, không bò lan, thân rễ đan xen nhau và có thể phát triển
rất nhanh. Hệ thống rễ của cây cỏ hương bài có dạng chùm không mọc trải
rộng mà lại mọc thẳng và sâu xuống đất, kể cả rễ chính, rễ thứ cấp hoặc rễ
dạng sợi tới độ sâu khoảng 2-4m, rộng đến 2,5m sau hai năm trồng. Một đặc
tính quan trọng của rễ loài
Vetiveria zizanioides L. là có chứa tinh dầu, có mùi
thơm đặc trưng của cỏ hương bài, thường có chất lượng tốt nhất 18 tháng sau
khi trồng
[11, 33, 42].
Theo các nhà nông học, cỏ hương bài là cây lưỡng tính, có gié hoa lưỡng
tính. Các gié hoa có phân hoá giới tính như lưỡng tính, đực hoặc bất thụ trên
cùng một cây. Loài
Vetiveria zizanioides L. được dùng phổ biến vì có đặc
điểm không tạo hạt,
nhân giống chủ yếu bằng phương pháp vô tính nên không
thể mọc tràn lan như một số loài cỏ dại khác. Do đó cỏ hương bài không có khả
năng trở thành cỏ dại [11, 42].
Cỏ hương bài khá dễ trồng, dễ sống, chịu hạn tốt, ít bị sâu bệnh, thấm
nước và giữ nước tốt. Nó vừa ưa khô vừa ưa nước, trồng được ở bất kì loại đất
nào, không kể độ màu mỡ. Cỏ được nhân giống bằng cụm rễ và cành giâm.

Cây thường mọc thành bụi hay khóm lớn [6].
Trong tự nhiên, cỏ hương bài có sức chịu đựng đối với biến động khí hậu
rất lớn như hạn hán kéo dài, khả năng chịu ngập úng kéo dài đến 45 ngày ở
luồng nước sâu 0,6 – 0,8m và chịu được biên độ nhiệt độ từ -10
0
C đến 48
0
C.
Tuy nhiên lượng mưa khoảng 300mm và nhiệt độ từ 18 - 25
0
C là điều kiện lý
tưởng cho loài này phát triển mạnh. Cỏ hương bài phát triển tốt ở điều kiện ẩm,
Luận văn thạc sỹ khoa học
8
thông thường cỏ hương bài cần một mùa ẩm ướt ít nhất 3 tháng. Nhưng chúng
cũng có thể sinh trưởng tốt ở điều kiện khô hạn và trên các triền dốc nhờ hệ
thống rễ đâm ăn sâu vào đất. Cỏ hương bài là loại cây rất thích hợp trong vùng
có lượng ánh sáng cao. Là loài cỏ có thể phát triển trên phần lớn các loại đất, từ
đất vertisol nứt - đen đến đất alfisol đỏ. Cỏ còn mọc trên đá vụn, đất cạn và cả
đất trũng ngập nước. Cỏ hương bài mọc tốt nhất ở chỗ đất trống và thoát nước
tốt, nhất là ở đất non trẻ tạo từ tro núi lửa và đất cát sâu. Hàm lượng tinh dầu
trong rễ cỏ hương bài sẽ tăng lên nếu cỏ được trồng ở đất sét [2, 6, 42].
1.1.3. Thu hoạch và bảo quản rễ [2,20]
Rễ vừa mới nhổ lên đem rửa sạch thật nhanh rồi đem phơi khô dưới
bóng râm, phơi ngoài trời nắng tinh dầu sẽ bay hơi mạnh. Thời gian bảo quản
rễ tốt nhất từ 1 - 3 tháng sau thu hoạch, nếu bảo quản trong kho có điều kiện
tốt thì cũng không quá 6 tháng. Thời gian kéo dài quá 3 tháng chất lượng tinh
dầu có tốt hơn nhưng hàm lượng thì giảm nhiều và thời gian chưng cất cần
phải kéo dài làm giảm hiệu quả kinh tế. Tác giả Trần Minh Hợi và các cộng
sự đã khảo sát mức độ ảnh hưởng của thời gian bảo quản nguyên liệu tới hàm

lượng, các chỉ số hóa lý và chất lượng của tinh dầu hương bài (xem bảng 1.1).
Kết quả khảo sát này cho thấy sau khi bảo quản 100 ngày hàm lượng
tinh dầu giảm không đáng kể so với ngay sau khi thu hoạch (từ 2,5 % xuống
2,2 %), nhưng giảm mạnh khi thời gian bảo quản lên tới 173 ngày (còn 1,2
%). Hàm lượng ancol tự do lại tăng lên (từ 53 % tăng lên 63 %), nhưng khi
bảo quản tới 173 ngày thì mất hết ancol [2].
Bảng 1.1: Ảnh hưởng của thời gian bảo quản nguyên liệu tới
chất lượng và hàm lượng tinh dầu [2]
Thời
gian
Hàm
lượng
Tỷ
trọng,
Góc
quay
Chỉ số
khúc
Chỉ số
Axit,
Chỉ
số
Chỉ số
cacbonyl
Ancol
tự do
Luận văn thạc sỹ khoa học
9
bảo
quản

(ngày)
tinh
dầu
(%)
d
20
cực,
α
20
D
xạ,
n
20
D
mg
KOH/
g
este (%)
18 2,5
1,044
1
+15
0
1,519 32,6 19,4 23,6 53,0
54 2,1
1,039
0
- 1,516 32,6 23,7 16,2 61,0
100 2,2
1,045

5
+13
0
1,516 32,6 20,1 17,9 63,0
173 1,2
1,057
9
+16
0
1,518 24,3 28,0 19,5 -
1.1.4. Thành phần hoá học của rễ cỏ hương bài
Rễ hương bài tươi có độ ẩm từ 45-55%, còn lại là các chất khô. Trong
thành phần chất khô, tinh dầu (chiếm từ 1-3%) là thành phần quan trọng nhất
tạo nên giá trị cao cho cỏ hương bài. Ngoài ra, theo nhiều tài liệu tham khảo,
trong rễ hương bài khô còn có các chất khác như xenluloza 80-89%, tinh bột
2-5%, protein 2-7%, đường 1-4%, chất béo 0,5-2%, và một lượng rất ít các chất
khoáng, chất màu, vitamin…[20, 35].
Hàm lượng và chất lượng của tinh dầu rễ cỏ hương bài dao động từ 1-3%
tuỳ thuộc vào giống, khí hậu và thổ nhưỡng. Tuỳ theo từng loại đất khác nhau
mà hàm lượng tinh dầu thu được cũng khác nhau, nếu được trồng ở vùng đất
sét thì hàm lượng và chất lượng tinh dầu sẽ cao hơn [14].
1.2. Giới thiệu về tinh dầu hương bài
1.2.1. Tính chất hoá lý
Luận văn thạc sỹ khoa học
10
Tinh dầu hương bài được chiết tách từ rễ cây cỏ hương bài bằng các
phương pháp chưng cất cuốn theo hơi nước hoặc trích ly với dung môi hữu cơ.
Tinh dầu cỏ hương bài có màu nâu hổ phách và khá đậm đặc có mùi
thơm ngọt, khói, gỗ, đất, hổ phách [12, 20, 22].
Chất lượng tinh dầu phụ thuộc vào nguồn gốc, tình trạng khai thác của

nguyên liệu. Bên cạnh đó, nguyên liệu ở các độ tuổi khác nhau thì sẽ cho chất
lượng tinh dầu khác nhau, chất lượng tinh dầu tốt nhất khi rễ được 18 – 24
tháng tuổi. Thời điểm thu hái, phương pháp sơ chế và bảo quản cũng ảnh
hưởng rất lớn đến chất lượng tinh dầu. Ngoài ra, chất lượng của tinh dầu cũng
phụ thuộc rất nhiều vào giống, loại đất trồng, địa lý và khí hậu. Chất lượng tinh
dầu có thể đánh giá sơ bộ thông qua các chỉ số hóa lý. Với tinh dầu hương bài,
tỷ trọng và độ quay cực của tinh dầu càng lớn thì mùi thơm càng mạnh. Sự
khác nhau về chất lượng tinh dầu giữa các nước được thể hiện ở bảng 1.2 [2].
Bảng 1.2. Tính chất hoá lý của tinh dầu hương bài ở một số nước
Nơi
trồng
Tỷ trọng, d
4
20
Chỉ số khúc xạ,
n
D
20
Góc
quay cực, α
D
Chỉ số axít,
mg KOH/g
Chỉ số
este
Đảo
Zava
0,985 – 1,045 1,510 – 1,530 +15
0
– +45

0
8 – 35 5 – 25
Đảo
Reunion
0,990 – 1,020 1,515 – 1,527 + 22
0
– +37
0
4,5 – 17,0 5 – 20
Ấn Độ
1,0005 –
1,0007
1,5221 – 1,5271 + 17
0
– +30
0
8,4 – 9,3 9,3 – 12,1
Liên Xô
(cũ)
loại N
0
14
1,0303 –1,0572 1,521 – 1,525 +10
0
– +26
0
51,89 –
112,7
11,6 – 30,6
1.2.2. Thành phần hoá học của tinh dầu hương bài

Luận văn thạc sỹ khoa học
11
Thành phần hóa học của tinh dầu hương bài rất phức tạp, có khoảng trên
100 thành phần dạng sesquiterpnene và các dẫn xuất của chúng thuộc về 11
dạng cấu trúc [17]. Thành phần chính bao gồm: các sesquiterpnene
hydrocacbon như cadenene, clovene, amorphine, aromadendrine, junipene; các
dẫn xuất alcohol của vetiverol như khusimol, epiglobulol, spathulenol,
khusinol, vetivenol (bicyclo-); các dẫn xuất carbonyl của vetivone (ketone) như
vetivone, khusimone; và các dẫn xuất este như khusinol acetate …[27, 28].
Chowdhury A. R. và cộng sự (năm 2002) đã nghiên cứu phân tích mẫu
tinh dầu hương bài Ấn Độ và nhận thấy mẫu tinh dầu này có các thành phần
chính sau (bảng 1.3.) [19]:

Luận văn thạc sỹ khoa học
12
Bảng 1.3. Thành phần hoá học chính của tinh dầu hương bài Ấn Độ
T
T
Thành phần Hàm lượng (%) TT Thành phần Hàm lượng (%)
1 Khusimol 12,71 11 α – Amophen 2,07
2 Calaren-gurinen 9,84 12 α – Vetivon 2,02
3 Cedrene-13-ol(8-) 4,20 13 δ-Cadinen 1,72
4 γ- Selinen 4,13 14 δ – Selinen 1,63
5 Terpen-4-ol 3,75 15 β - Vetivon 1,62
6 Valerenol 3,93 16 Khusimon 1,49
7 (-)-Spathulenol 3,33 17 α - Musolen 1,14
8 3 – Epizizand 2,97 18 Calacoren 0,94
9 β- Humulen 2,37 19 5 - Epiprezian 0,71
10 Valencen 2,30 20 Khusimen 0,66
1.2.3. Công thức hoá học của một số hợp chất chính trong tinh dầu hương bài

[10, 23]

H
3
C
H
3
C
H
H
OH
H
2
C

H
H
OH

Khusimol Khusinol
Luận văn thạc sỹ khoa học
13

OH
H
OH

O
Khusinodiol
α –Vetivon

O

H
HOH
2
C
β – Vetivon Vetivenol


β – Vetiven γ – Vetiven

CH
2
OH

H
HO
Isovalencenol zizanol
Luận văn thạc sỹ khoa học
14

H
HOOC

H
OHC
Axit zizanoic Zizanal

H
OH

O
α –Cadinol Epizizanl


HO


Terpen-4-ol Valence

OH
O

O
H
O


Axít benzoic Calaren-gurinen Spathulenol

1.3. Tình hình nghiên cứu, sản xuất và tiêu thụ cỏ hương bài, tinh dầu
hương bài trên thế giới và ở Việt Nam
Luận văn thạc sỹ khoa học
15
1.3.1. Tình hình nghiên cứu, sản xuất và tiêu thụ trên thế giới
Từ xa xưa, loài người đã biết sử dụng cỏ hương bài như một loại nguyên
liệu tạo ra hương thơm và là một loại dược liệu quí chữa được rất nhiều loại
bệnh. Mặc dù có nguồn gốc từ Ấn Độ nhưng hiện nay cỏ hương bài đã được

gieo trồng và sử dụng để khai thác tinh dầu ở hơn 147 nước, đặc biệt là ở các
nước nhiệt đới, cận nhiệt đới.
Đảo Reunion (châu Phi) cho đến nay vẫn là nơi
nổi tiếng nhất về trồng cây hương bài và sản xuất tinh dầu với sản phẩm tinh
dầu “Bourbon” có chất lượng tốt nhất thế giới. Từ trước Chiến tranh Thế giới
lần thứ II, mỗi năm Reunion đã xuất khẩu 10 tấn tinh dầu hương bài. Từ năm
1955 tới nay, sản lượng xuất khẩu hàng năm thường xuyên cao hơn 20 tấn,
lớn nhất là 42 tấn một năm

[27, 43].
Những năm gần đây, Indonexia và Haiti đã vươn lên thành những nước
xuất khẩu tinh dầu hương bài có số lượng đứng đầu thế giới. Indonexia mỗi
năm xuất khẩu từ 100 đến 180 tấn, Haiti khoảng 100 tấn/năm. Trung Quốc
cũng là một trong những nước cung cấp tinh dầu hương bài quan trọng với
sản lượng khoảng 80 tấn/năm.
Tiếp theo là đến các nước Ấn Độ, Braxin, và
Nhật Bản. Sản lượng tinh dầu hương bài trên toàn thế giới hiện nay khoảng
250
tấn/năm
[27].
Trên thị trường quốc tế, giá cả tinh dầu hương bài thay đổi theo từng
năm và tùy thuộc vào chất lượng tinh dầu của từng vùng. Vào những năm 90,
một kg tinh dầu “Bourbon” từ đảo Reunion có giá khoảng 135 - 155 USD.
Tinh dầu hương bài ở Haiti có giá khoảng 90 - 100 USD/kg, của Indonexia
khoảng 54 - 62 USD/kg. Hiện nay tinh dầu hương bài có giá dao động khoảng
500 - 700 USD
cho 1kg sản phẩm
tùy theo chất lượng từng loại tinh dầu [18,
30, 40, 41]
.

Luận văn thạc sỹ khoa học
16
Hầu hết tinh dầu hương bài sản xuất trên thế giới được tập trung tiêu
thụ vào một số thị trường có tiếng như Mỹ nhập khẩu khoảng 100 tấn/năm,
Pháp 50 tấn/năm, Thụy Sỹ 30 tấn/năm, Anh 25-30 tấn/năm, Nhật Bản 10 tấn/
năm và Đức 6 tấn/năm [24, 25].
Tinh dầu được sản xuất tại Haiti và Reunion có nhiều hương vị của hoa
hơn và được đánh giá là có chất lượng cao hơn so với tinh dầu sản xuất tại Java
do có hương vị nhiều mùi khói hơn. Tại miền bắc Ấn Độ, tinh dầu được sản
xuất từ cỏ hương bài mọc hoang được coi là có chất lượng hơn hẳn tinh dầu thu
được từ cỏ hương bài do con người gieo trồng
[36, 42]
.
Theo một số nhà khoa học Ấn Độ, rễ hương bài sợi nhẵn cho tinh dầu có
chất lượng tốt hơn. Tinh dầu thường tích lũy ở những rễ phụ, mặc dù nồng độ
tinh dầu cao, nhưng giá trị hương thơm của tinh dầu giảm rất nhanh do sự tồn
tại một lượng lớn các chất không phân cực. Do vậy để giảm tối đa những thành
phần không phân cực không mong muốn, các tác giả này đã đưa ra những giải
pháp sau: (i) rễ sau khi thu hoạch nên để trong không khí khô từ 1-2 ngày ở
nhiệt độ < 27
0
C để bay hơi tự nhiên phần tinh dầu nhẹ không mong muốn; (ii)
nên loại bỏ tinh dầu thu được trong 15-30 phút đầu của quá trình chưng cất;
(iii) tinh dầu được trích ly bằng phương pháp trích ly CO
2
lỏng cũng loại được
một số cấu tử không mong muốn [27].
Trên thế giới, tinh dầu hương bài thường được khai thác bằng hai
phương pháp: chưng cất và trích ly. Với phương pháp chưng cất, thời gian để
chưng cất tinh dầu hương bài thường phải kéo dài từ 18-24h. Sau khi chưng

cất, tinh dầu được tách nước và làm khô bằng muối sunphat natri khan hoặc sấy
bằng không khí khô, rồi để ngấu trong khoảng vài tháng trong chai thủy tinh
màu hổ phách có nút kín nhằm loại bỏ các tạp chất và các mùi không mong
Luận văn thạc sỹ khoa học
17
muốn sinh ra trong quá trình chưng cất. Mùi của tinh dầu hương bài sẽ đậm
thêm cùng với quá trình để ngấu. Trong thời gian này tinh dầu có thể sẽ chuyển
sang màu xanh lá cây [43].
Ở Ấn Độ người dân thường chưng cất tinh dầu hương bài theo hai
phương pháp truyền thống: (i) Sử dụng hệ thống “Bhapka” rất phổ biến. Hệ
thống thiết bị chưng cất này gồm một thùng đồng tròn “Deg” và thùng thu dầu
“Bhapka” bằng đồng. Deg nối với Bhapka bằng một ống tre gọi là “Chonga”.
Bhapka được đặt trong một thùng nước nhỏ để làm lạnh. Tùy theo kích thước
của Deg mà hệ thống này có thể chưng cất được từ 50-100 kg rễ bán khô.
Phương pháp chưng cất này dài hơn các phương pháp khác 4-5h nhưng chất
lượng tinh dầu tốt hơn. (ii) Sử dụng hơi nước sinh ra khi đun sôi và chưng cất
bằng đốt củi [36]. Để đạt được hiệu quả cao khi chưng cất, rễ hương bài nên
được thu hoạch ở độ tuổi 18 tháng, khi trời mát, nhiệt độ ngày tối đa 25-27
0
C,
rễ được chưng cất ngay sau khi thu hoạch và thời gian chưng cất phải đạt tối
thiểu 15h [16, 28].
Nhìn chung, việc chưng cất tinh dầu hương bài thường gặp rất nhiều khó
khăn do các thành phần của tinh dầu có nhiệt độ sôi rất cao và tỷ trọng của
chúng xấp xỉ với nước nên khó phân ly – do vậy không thu được phần tinh dầu
nặng của rễ cây là phần tinh dầu có chứa nhiều thành phần khó bay hơi có mùi
thơm đặc trưng. Do vậy, hiện nay ở các nước phát triển người ta thường thu
nhận tinh dầu hương bài bằng phương pháp trích ly với các dung môi hữu cơ.
Phương pháp trích ly có những ưu điểm hơn hẳn phương pháp chưng cất là:
hiệu suất trích ly cao, quá trình chiết tách khá dễ dàng, nguyên liệu không bị

biến đổi bởi nhiệt trong quá trình trích ly (do các dung môi hữu cơ thường có
Luận văn thạc sỹ khoa học
18
nhiệt độ sôi thấp) do vậy tinh dầu sẽ không có mùi khê khét, mùi không mong
muốn; thời gian trích ly không quá dài, tốn ít nhiệt năng, sản phẩm có thể sử
dụng được ngay .... Các dung môi thường được sử dụng là n-hexan, ete petrol,
etanol, metanol [15, 20] .
Thời gian gần đây,
phương pháp trích ly bằng CO
2
lỏng, CO
2
siêu tới
hạn -
một phương pháp trích ly mới và hiện đại đã được một số nước áp dụng.
Năm 2004, Julian M., Paulo T.V. R. và các cộng sự đã sử dụng phương pháp
này để khai thác tinh dầu hương bài và hàm lượng tinh dầu thu được là 3,2%
[25]. Hàm lượng và chất lượng tinh dầu thu được có cao hơn so với các
phương pháp thông thường. Tuy nhiên, phương pháp này có nhược điểm lớn là
thiết bị phức tạp và rất đắt tiền [21, 45].
Chất lượng và thành phần hoá học của tinh dầu hương bài trên thị trường
thế giới rất đa dạng, chúng phụ thuộc vào loại giống hương bài, vùng sinh thái,
thời vụ thu hái và phương pháp khai thác [20, 31]. Trước đây, các nhà khoa học
thường đánh giá chất lượng của tinh dầu bằng các phương pháp sau:
- Xác định các tính chất màu sắc, độ trong, mùi vị... của tinh dầu hương
bài bằng phương pháp cảm quan.
- Xác định các tính chất hoá lý: khối lượng riêng, chỉ số chiết quang, góc
quay cực, chỉ số axít, chỉ số este, chỉ số cacbonyl, điểm đông đặc...
[12, 14].

Việc nghiên cứu thành phần hoá học được bắt đầu từ những nghiên cứu
của hai nhà khoa học Lemberg S. H. vào năm 1978. Họ đã tiến hành phân tích
mẫu tinh dầu của Haiti và nhận thấy trong thành phần của tinh dầu có chứa rất
nhiều các cấu tử hương thơm mà nhiều nhất là khusimol, các axít và các
alcohol
[31]
.
Luận văn thạc sỹ khoa học
19
Trong những 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 người sản
xuất và người sử dụng nên việc đánh giá tinh dầu nói chung cũng như tinh dầu
hương bài nói riêng mang tính định tính và định lượng hơn. Thành phần và
hàm lượng các chất trong tinh dầu hương bài thường được xác định bằng các
phương pháp phân tích hiện đại như: sắc ký khí (GC), sắc ký khối phổ (GC-
MS), sắc ký lỏng cao áp (HPLC),... Qua các phân tích này, trên 150 chất đã
được nhận dạng có mặt trong tinh dầu hương bài [19, 33, 37].
Bên cạnh đó đã có rất nhiều các công trình khoa học đi sâu nghiên cứu
thành phần và hàm lượng của các cấu tử trong các loại tinh dầu hương bài có
xuất xứ, độ tuổi trồng cỏ hương bài và phương pháp sản xuất khác nhau. Năm
2005, Kim H. J, Cheng F. cùng các cộng sự đã sử dụng các phương pháp sắc
ký cột, sắc ký lỏng cao áp, sắc ký khí để nghiên cứu thành phần của tinh dầu
hương bài ở các vùng khác nhau. Qua nghiên cứu họ nhận thấy tinh dầu thu
được ở các vùng khác nhau thì có sự khác nhau về hàm lượng và thành phần
chất thơm. Nhưng nhìn chung thành phần hóa học của tinh dầu bao gồm:
Khusimol, spathulenol, calaren-gurine, α-longipinen, α- vetivone, γ-silinen,
Terpen-4-ol, Valerenol, Epizizan, Valencen, β-humulen, 3-epizizand...
[26].
Cùng năm đó (2005), Domenica R.M., Felice S. và các cộng sự cũng
công bố kết quả nghiên cứu chất lượng và hàm lượng tinh dầu hương bài theo

độ tuổi của rễ cỏ hương bài có xuất xứ từ Italy. Họ đã sử dụng phương pháp
trích ly với dung môi là n-hexan để khảo sát ảnh hưởng của độ tuổi đến hiệu
suất thu nhận và chất lượng tinh dầu. Thí nghiệm được tiến hành từ tháng 5
năm 2002 đến tháng 3 năm 2004. Khi nguyên liệu được 2 tháng tuổi tiến hành
Luận văn thạc sỹ khoa học
20
thu hái và trích ly, cứ 2 tháng lại tiến hành thí nghiệm 1 lần. Qua khảo sát cho
thấy hàm lượng tinh dầu và chất lượng của tinh dầu tăng dần theo độ tuổi và
đạt giá trị lớn nhất khi rễ được 2 tuổi, sau đó thì hàm lượng tinh dầu giảm dần
nhưng chất lượng lại cao hơn
[20]
.
1.3.2. Tình hình nghiên cứu, sản xuất và tiêu thụ trong nước
Ở Việt Nam, cỏ hương bài được trồng từ lâu đời ở Tiền Hải – Thái
Bình. Cây được trồng vào tháng 2, thu hoạch vào tháng 12 và rải rác trong
năm. Mỗi hecta thu được khoảng 20-30 tấn rễ mỗi năm. Hương bài ngày nay
được trồng ở nhiều nơi, chủ yếu ở những vùng duyên hải có gió mạnh, Quảng
Bình, Quảng Trị, An Giang, Phan Thiết.... do cây phát triển tốt ở những vùng
đất cát, dễ trồng, có khả năng kiểm soát sói mòn tốt trong các khu vực khí hậu
nóng, làm hàng rào giữ ổn định cho các bờ hồ, sông suối, các vùng đất bậc
thang, các ruộng lúa, giúp bảo vệ các công trình đập, kênh, đường bộ, sông hồ
thuỷ điện nhưng đặc biệt do có giá trị kinh tế cao ... [2]
.

Hiện nay, vùng nguyên liệu hương bài trong nước đã được hình thành
và đang được mở rộng. Chỉ riêng tỉnh Bắc Giang và tỉnh Quảng Bình đã trồng
được hàng trăm hecta cỏ hương bài với sản lượng ước khoảng vài trăm tấn rễ
hương bài/năm. Giá rễ cỏ hương bài tươi 4000-5000 đồng/kg, khô 14000
đồng/kg. Ở nhiều vùng quê, người dân đã thoát nghèo nhờ trồng cây hương
bài [9]. Tuy nhiên, cho đến nay rễ hương bài chủ yếu được sử dụng ở dạng

nguyên liệu thô nhưng rõ ràng nếu hương bài được khai thác sử dụng ở dạng
tinh dầu thì giá trị sẽ tăng cao hơn nhiều. Việc khai thác tinh dầu hương bài ở
nước ta chưa được quan tâm và đầu tư thích đáng. Tinh dầu hương bài hiện
nay mới chỉ được một số hộ dân tự khai thác bằng các thiết bị thô sơ tự chế
theo phương pháp chưng cất cuốn theo hơi nước: rễ cỏ hương bài được chặt
thành khúc nhỏ ngâm nước từ 10-12 giờ cho mềm rồi đem chưng cất trong
Luận văn thạc sỹ khoa học
21
72-96 giờ. Tinh dầu thu được bằng phương pháp này rất thấp, thường chỉ đạt
từ 0,82-1,44% so với nguyên liệu, ví dụ ở Thụy Hải – Thái Bình chỉ đạt trung
bình 1%. Tinh dầu thô có màu nâu sáng tới nâu đỏ, độ nhớt cao, có mùi đặc
trưng của gỗ. Ngoài ra, hạn chế của phương pháp này là không thu được phần
tinh dầu nặng của rễ cây – phần tinh dầu này chứa nhiều thành phần khó bay
hơi có mùi thơm đặc trưng và bền được sử dụng làm chất định hương. Bên
cạnh đó, tinh dầu thu được bằng chưng cất lôi cuốn theo hơi nước có mùi hơi
ủng, nên làm giảm chất lượng của tinh dầu [2, 10]. Chúng ta chưa có sản
phẩm tinh dầu hương bài ở quy mô lớn lẫn quy mô nhỏ do công nghệ khai
thác tinh dầu của ta còn giản đơn, thiết bị chưng cất quá lạc hậu, công nghệ
trích ly tinh dầu thì chưa phát triển.
Năm 2007, Viện Hoá học Công nghiệp Việt Nam đã tiến hành nghiên
cứu đề tài cấp Nhà nước “Nghiên cứu công nghệ chiết tách các hoạt chất hữu
ích có giá trị kinh tế từ nguồn nguyên liệu thiên nhiên bằng CO
2
lỏng ở trạng
thái siêu tới hạn”, trong đó có nghiên cứu phương pháp khai thác tinh dầu
hương bài từ rễ cỏ hương bài Việt Nam
[10].
Tuy nhiên, phương pháp này
chưa thể áp dụng rộng rãi trong điều kiện nước ta do thiết bị phức tạp và đắt
tiền, nên nghiên cứu này mới chỉ dừng lại ở qui mô phòng thí nghiệm, chưa

đưa được vào sản xuất ở qui mô lớn.
Ngoài ra, theo hiểu biết của chúng tôi tính đến thời điểm hiện tại, ở
Việt Nam, chưa có công trình khoa học nào nghiên cứu khai thác loại tinh dầu
quí từ rễ hương bài bằng các phương pháp khác được công bố.
Những năm gần đây, vùng nguyên liệu hương bài ở nước ta đang phát
triển ngày càng mạnh, đòi hỏi phải tìm được đầu ra ổn định, vững chắc, đồng
thời cần nâng cao giá trị sử dụng của chúng. Mặt khác, việc sản xuất và sử
Luận văn thạc sỹ khoa học
22
dụng tinh dầu hương bài đang là nhu cầu cấp thiết của nhiều doanh nghiệp
trong nước.
1.4. Ứng dụng của rễ cỏ hương bài và tinh dầu hương bài
Từ xa xưa, dân gian thường dùng rễ cỏ hương bài để nấu nước gội đầu
cho thơm, làm mượt tóc, nấu nước xông hơi, massage. Người dân cũng thường
dùng rễ hương bài làm hương thắp, đốt thay trầm để tạo cảm giác thư thái [29].
Trong y học cổ truyền của một số nước, rễ cỏ hương bài được sử dụng từ
hàng ngàn năm nay và được xem là một loại dược liệu quý, có tác dụng trong
việc chữa trị nhiều loại bệnh. Tinh dầu trong rễ cỏ hương bài có tác dụng hạ
nhiệt, giảm đau, làm ra mồ hôi, kích thích, lợi tiêu hoá, gây trung tiện, lợi tiểu,
điều kinh, cân bằng hoocmon, làm lành nhanh vết thương, giảm các tổn thương
dây thần kinh, giúp vượt qua trầm cảm, lo lắng, căng thẳng, giảm stress,.. [27,
32, 44
].
Chính vì vậy, rễ cỏ hương bài có mặt trong rất nhiều bài thuốc dân
gian chữa các bệnh như: suy nhược thần kinh, mất ngủ, viêm cơ, khớp, tim
mạch, bệnh viêm da (dùng để nấu nước tắm trị được lở ngứa, sài ghẻ), một số
các bệnh về gan... Ngoài ra nó còn có mặt trong các bài thuốc an thần, thuốc
bổ...
[6].

Ở Ấn Độ, người ta dùng rễ hãm uống với nhiều loại công dụng: Chữa
cảm sốt, bệnh về đường tiêu hoá và dùng uống trong trị bệnh về men gan, làm
thuốc trị giun sán. Tinh dầu cũng được sử dụng để làm tăng trưởng lực
[44].
Còn ở
Malaixia, người ta dùng rễ hương bài làm thuốc đắp lên bụng phụ nữ
sau khi sinh
[44]. Tinh dầu hương bài ngăn sự mệt mỏi cho các bà mẹ mang
thai. Dùng tinh dầu hương bài xoa bóp làm giảm đau lưng, bong gân, làm
giảm sốt, giảm viêm và kích thích dạ dày [27].
Luận văn thạc sỹ khoa học
23
Tinh dầu hương bài được chiết tách từ rễ cỏ hương bài, là loại tinh dầu
đa năng, có tính ứng dụng cao trong nhiều lĩnh vực đặc biệt là trong công
nghiệp thực phẩm, dược phẩm và mỹ phẩm.
Thông thường người ta dùng rễ hương bài làm nguyên liệu chiết tách lấy
tinh dầu thơm, dùng trong công nghiệp thực phẩm để cố định được các tinh dầu
khác dễ bay hơi, làm bột, làm kem, một số loại đồ uống giải khát, xiro [6, 42].
Theo nhà nghiên cứu U.C.Lavania, tinh dầu hương bài ở dạng pha loãng còn sử
dụng trong bảo quản thực phẩm, làm giảm vị hăng cay của thuốc lá [27]. Ở
Braxin tinh dầu hương bài được dùng làm hương liệu trong sản xuất một số sản
phẩm đồ hộp rau quả như măng tây, đậu hà lan...[25].
Trong công nghiệp dược phẩm, tinh dầu hương bài được sử dụng làm
thuốc chữa các bệnh như: cảm sốt, suy nhược thần kinh, mất ngủ, viêm cơ, tim
mạch, viêm da, giảm tress, giảm mệt mỏi, giảm đau…[26, 46].
Do thành phần tinh dầu chứa nhiều hợp chất khó bay hơi, có
tính chất
định hương tốt, mùi thơm dịu nên tinh dầu hương bài thường được sử dụng
trong công nghiệp sản xuất mỹ phẩm, nước hoa đặc biệt là nước hoa cao cấp
,

xà phòng, nước xịt phòng,... Nó có mặt trong khoảng 36% các loại nước hoa
do các quốc gia Tây Âu và Mỹ sản xuất [27, 36, 42].
Ngoài ra, tinh dầu hương
bài có đặc tính khử mùi, làm hết mụn trứng cá, làm ẩm da khô, làm mới da
trưởng thành cũng như làm liền da bị viêm, bị tổn thương nên còn được sử
dụng để sản xuất kem dưỡng da, sữa rửa mặt...[27]
Bên cạnh đó, trong tinh dầu hương bài tồn tại một số chất có khả năng
xua đuổi và tiêu diệt côn trùng, mối… như chất nootkatone có khả năng tiêu
diệt loài mối Formosan ăn gỗ và xây tổ mối dưới lòng đất.. Một số thành phần
khác như α-cedren, zizanol, vetivenol cũng có tác dụng làm yếu và gây độc đối
Luận văn thạc sỹ khoa học
24
với mối và côn trùng. Do vậy, tinh dầu hương bài còn thường được dùng để
pha chế thành các loại sản phẩm có tác dụng bảo quản sách vở, quần áo, đồ
dùng gia đình [24, 38].
Từ những vấn đề trình bày ở trên, có thể nói rằng chúng ta có một loài
thực vật rất đặc biệt có thể sử dụng như một công cụ hiệu quả, đơn giản, chi phí
thấp để bảo vệ tài nguyên thiên nhiên và môi trường của chúng ta đồng thời có
thể khai thác tinh dầu từ bộ rễ của nó để ứng dụng cho công nghiệp thực phẩm,
dược phẩm và mỹ phẩm, và tiến tới xuất khẩu, mang lại nguồn thu đáng kể cho
nước nhà.


1.5. Các phương pháp khai thác tinh dầu
Hiện nay có nhiều phương pháp được sử dụng để khai thác các loại tinh
dầu như: phương pháp cơ học, phương pháp hấp phụ, phương pháp trích ly,
phương pháp chưng cất.
Tuy nhiên, đối với tinh dầu hương bài các phương pháp khai thác
thường được sử dụng là phương pháp chưng cất và phương pháp trích ly .
1.5.1. Phương pháp chưng cất

[1, 14, 39]
Phương pháp chưng cất theo hơi nước là quá trình chuyển khối, trong
đó hai hay nhiều cấu tử lỏng không hoà tan lẫn nhau tạo thành hỗn hợp hơi
đẳng phí ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ sôi của cấu tử có nhiệt độ sôi thấp nhất.
Do nhiệt độ sôi của hầu hết các cấu tử trong các loại tinh dầu đều cao hơn nhiệt
độ sôi của nước nên nhiệt độ trong quá trình chưng cất đều thấp hơn 100
0
C, do
đó không làm phân huỷ thành phấn các chất thơm trong tinh dầu.
Hiện nay, phương pháp chưng cất vẫn được sử dụng nhiều trong công
nghệ khai thác tinh dầu vì thiết bị đơn giản và chất lượng tinh dầu khá tốt. Nhìn
Luận văn thạc sỹ khoa học
25
chung qui trình sản xuất tinh dầu bằng phương pháp chưng cất được mô tả
trong hình 1.1.
Luận văn thạc sỹ khoa học