Đang tải... (xem toàn văn)
Luận văn nghiên cứu công nghệ khai thác tinh dầu từ cây có chưa tinh dầu
1 MỞ ĐẦU Tinh dầu loại chứa tinh dầu sản vật tự nhiên loài người biết đến từ lâu Ngay từ thời thượng cổ, người dân thường khai thác sử dụng loại có tinh dầu dạng phơi khơ Thời kỳ trung cổ khoảng kỷ thứ 15 người ta biết dùng loại rễ có tinh dầu để thờ cúng Từ kỷ thứ 15 đến kỷ thứ 17, tinh dầu sử dụng để làm thơm cho tóc da mặt, dùng chữa bệnh dùng đời sống hàng ngày người Từ kỷ 17 đến kỷ 19, tinh dầu dùng nhiều để làm mỹ phẩm, làm thuốc dùng công nghiệp với phạm vi rộng [12] Từ kỷ 20 đến năm đầu kỷ 21, với tiến nhân loại phát triển khoa học kỹ thuật, ngành công nghiệp sản xuất tinh dầu dần phát triển, tinh dầu trở thành sản phẩm thiếu đời sống người ứng dụng rộng rãi ngành công nghiệp thực phẩm, dược phẩm, mỹ phẩm, dệt may, trang trí nội thất… Trong năm gần đây, giới người dân có xu hướng thích dùng sản phẩm thực phẩm, dược phẩm, mỹ phẩm có nguồn gốc từ tự nhiên, khơng độc hại Do vậy, loại cho tinh dầu q, có tính ứng dụng cao nhiều lĩnh vực sản xuất đời sống nhà khoa học quan tâm nghiên cứu khai thác chế biến nhằm nâng cao giá trị sử dụng chúng Một loại nguyên liệu để sản xuất tinh dầu nhà khoa học giới Việt Nam quan tâm cỏ hương Theo nhiều tài liệu, cỏ hương có nguồn gốc từ Ấn Độ, chúng mọc hoang vùng đất cát Từ xa xưa, người dân phát rễ hương tính mát, có tác dụng hạ nhiệt, làm mồ hơi, kích thích, lợi tiêu hóa, gây trung tiện, lợi tiểu điều kinh nên sử dụng vị thuốc [3] Luận văn thạc sỹ khoa học Tinh dầu chiết tách từ rễ hương có hương vị đặc trưng, loại tinh dầu an tồn, khơng độc hại có thành phần phức tạp, chứa 100 cấu tử nhận dạng mà chủ yếu thành phần chất thơm có giá trị, có nhiệt độ bay cao (như: khusimol, spathulenol, terpinen-4-ol, khusimone, valerenol, vertiven, furfurol, axít vetivenic- benzoic dạng ete vetivenol…) nên sử dụng làm chất định hương cho tổ hợp hương liệu cho thực phẩm nước hoa cao cấp Bên cạnh đó, có đặc tính kháng khuẩn, kích thích tuần hồn, giúp cân thần kinh, giảm stress phục hồi trí nhớ… nên sử dụng nhiều dược phẩm [23, 32] Từ thập niên 80 kỷ 20 công nghệ trồng cỏ hương giới thiệu đến 100 nước lên tới 147 nước, chủ yếu tập trung vùng nhiệt đới cận nhiệt đới Cỏ hương sử dụng với mục đích khai thác tinh dầu chống sói mịn, bảo vệ đất, nước [11, 42, 43] Ở Việt Nam, cỏ hương trồng hầu khắp tỉnh từ Bắc đến Nam, chủ yếu tập trung vùng đất cát, có sơng hồ, kênh rạch vùng dun hải có gió mạnh Thái Bình, Nghệ An, Quảng Bình, Quảng Trị để bảo vệ đất, sông hồ, kênh rạch, cung cấp dược liệu cho y học phục vụ nhu cầu người dân [9, 11] Tuy nhiên, loại nguyên liệu quý chưa sử dụng để sản xuất tinh dầu (mặt hàng có giá trị cao) quy mô công nghiệp mà sử dụng dạng nguyên liệu thô sơ chế với giá thành rẻ Để nâng cao giá trị kinh tế cho hương đồng thời để tìm đầu vững cho loại này, tiến hành nghiên cứu đề tài: Luận văn thạc sỹ khoa học “Nghiên cứu công nghệ khai thác tinh dầu từ rễ hương Việt Nam” Đây việc làm vừa có ý nghĩa khoa học, vừa mang tính thực tiễn cao Luận văn thạc sỹ khoa học Mục đích Đề tài: Xây dựng quy trình cơng nghệ thích hợp để khai thác tinh chế tinh dầu hương cho hiệu suất thu hồi chất lượng tinh dầu cao Yêu cầu Đề tài: - Nghiên cứu phân tích đánh giá chất lượng nguyên liệu hương Việt Nam - Nghiên cứu công nghệ khai thác tinh dầu từ rễ hương - Nghiên cứu công nghệ tinh chế tinh dầu hương - Phân tích đánh giá chất lượng sản phẩm tinh dầu Luận văn thạc sỹ khoa học PHẦN THỨ NHẤT TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Giới thiệu cỏ hương 1.1.1 Giới thiệu chung Hương hay gọi hương lau hương lâu có tên khoa học Vetiveria zizanioides L lồi 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 có nguồn gốc từ Ấn Độ, chúng mọc hoang vùng đất cát Từ xa xưa, người dân phát rễ hương tính mát, có tác dụng hạ nhiệt, làm mồ hơi, kích thích, lợi tiêu hóa, gây trung tiện, lợi tiểu điều kinh nên sử dụng vị thuốc [3] Ngồi ra, nhờ chùm rễ hương đan xen ăn sâu đất chịu lực 1/6 lần so với chịu lực bê tông nên phát triển tốt vùng đất cát, đất đồi núi, dễ trồng, có khả kiểm sốt xói mịn tốt khu vực có khí hậu nóng, có vai trị làm hàng rào giữ ổn định cho bờ hồ, sông suối, vùng đất bậc thang, ruộng lúa, giúp bảo vệ cơng trình đập, kênh, đường bộ, sơng hồ thuỷ điện Do đó, trồng loài cỏ xem xây dựng hàng rào bê tơng sinh học chống lại sói mịn bảo vệ đất đai Hệ thống rễ phát triển thành mạng lưới dày đặc giữ cho đất kết dính lại, đồng thời không cho đất bị bật gặp dịng chảy có vận tốc lớn Thêm vào đó, thân cỏ mọc đứng vươn thẳng trồng sát làm giảm vận tốc dòng chảy, chặn lớp đất bị nước trôi Tại Nam Ấn Độ, gần thành phố Mysora, nông dân trồng cỏ hương làm băng xanh từ khoảng 200 năm Luận văn thạc sỹ khoa học nông dân Kano, Nigeria trồng cỏ hương hàng kỷ Ngày nay, chúng trồng hầu khắp châu lục Châu Phi (Ethiopia, Nigeria…), Châu Á (Trung Quốc, Ấn Độ, Malaysia, Indonesia, Philippin, Thái Lan,…), Châu Úc, Trung Nam Mỹ (Colombia…) để cung cấp nguyên liệu cho ngành công nghiệp khai thác tinh dầu bảo vệ môi trường [11, 42, 43] Hương loại dễ trồng, thích nghi rộng, phát triển mạnh điều kiện khí hậu Việt Nam Ở nước ta, cỏ hương ban đầu chủ yếu trồng huyện Tiền Hải – Thái Bình Những năm gần An Giang tìm nguồn giống cỏ hương để trồng với mục đích chống sạt lở số huyện Tri Tôn, Tân Châu…, sau số tỉnh miền Đơng Nam bộ, miền Bắc miền Trung Hiện nay, cỏ hương trồng hầu khắp tỉnh từ Bắc đến Nam để chống xói mịn đất lấy rễ làm dược liệu, làm hương thắp, phục vụ cho đời sống hàng ngày người dân Ở Việt Nam nhiều hộ nơng dân nghèo nhờ nguồn lợi kinh tế thu từ việc bán rễ hương [9, 11] 1.1.2 Đặc tính thực vật sinh thái Cỏ hương loại thảo sống lâu năm thường mọc thành bụi dày đặc, từ gốc rễ mọc nhiều chồi hướng Thân cỏ mọc thẳng đứng, cao trung bình 1,5 - 2m, cao tới 3m, dạng thân cọng, cứng hố gỗ Phần thân khơng phân nhánh, phần đẻ nhánh mạnh Mắt nhẵn nhụi, khơng có lông nằm tiếp giáp thân cọng cỏ lồi ra, từ tạo rễ cỏ hương chôn vùi vào đất Lá dài khoảng 45-100cm rộng khoảng 6-12mm, rìa có hình cưa, mỏng cứng Rễ phần hữu dụng quan trọng Khơng giống phần lớn lồi cỏ dại có rễ dạng Luận văn thạc sỹ khoa học sợi cắm đứng vào đất không mọc sâu với phần thân cỏ bò lan mặt đất cắm vào đất trải rộng theo chiều ngang tương tự thảm, cỏ hương khơng có hành, khơng bị lan, thân rễ đan xen phát triển nhanh Hệ thống rễ cỏ hương có dạng chùm khơng mọc trải rộng mà lại mọc thẳng sâu xuống đất, kể rễ chính, rễ thứ cấp rễ dạng sợi tới độ sâu khoảng 2-4m, rộng đến 2,5m sau hai năm trồng Một đặc tính quan trọng rễ lồi Vetiveria zizanioides L có chứa tinh dầu, có mùi thơm đặc trưng cỏ hương bài, thường có chất lượng tốt 18 tháng sau trồng [11, 33, 42] Theo nhà nông học, cỏ hương lưỡng tính, có gié hoa lưỡng tính Các gié hoa có phân hố giới tính lưỡng tính, đực bất thụ Loài Vetiveria zizanioides L dùng phổ biến có đặc điểm khơng tạo hạt, nhân giống chủ yếu phương pháp vô tính nên khơng thể mọc tràn lan số lồi cỏ dại khác Do cỏ hương khơng có khả trở thành cỏ dại [11, 42] Cỏ hương dễ trồng, dễ sống, chịu hạn tốt, bị sâu bệnh, thấm nước giữ nước tốt Nó vừa ưa khơ vừa ưa nước, trồng loại đất nào, khơng kể độ màu mỡ Cỏ nhân giống cụm rễ cành giâm Cây thường mọc thành bụi hay khóm lớn [6] Trong tự nhiên, cỏ hương có sức chịu đựng biến động khí hậu lớn hạn hán kéo dài, khả chịu ngập úng kéo dài đến 45 ngày 0 luồng nước sâu 0,6 – 0,8m chịu biên độ nhiệt độ từ -10 C đến 48 C Tuy nhiên lượng mưa khoảng 300mm nhiệt độ từ 18 - 25 C điều kiện lý tưởng cho loài phát triển mạnh Cỏ hương phát triển tốt điều kiện ẩm, Luận văn thạc sỹ khoa học thông thường cỏ hương cần mùa ẩm ướt tháng Nhưng chúng sinh trưởng tốt điều kiện khô hạn triền dốc nhờ hệ thống rễ đâm ăn sâu vào đất Cỏ hương loại thích hợp vùng có lượng ánh sáng cao Là lồi cỏ phát triển phần lớn loại đất, từ đất vertisol nứt - đen đến đất alfisol đỏ Cỏ mọc đá vụn, đất cạn đất trũng ngập nước Cỏ hương mọc tốt chỗ đất trống thoát nước tốt, đất non trẻ tạo từ tro núi lửa đất cát sâu Hàm lượng tinh dầu rễ cỏ hương tăng lên cỏ trồng đất sét [2, 6, 42] 1.1.3 Thu hoạch bảo quản rễ [2,20] Rễ vừa nhổ lên đem rửa thật nhanh đem phơi khơ bóng râm, phơi ngồi trời nắng tinh dầu bay mạnh Thời gian bảo quản rễ tốt từ - tháng sau thu hoạch, bảo quản kho có điều kiện tốt khơng q tháng Thời gian kéo dài tháng chất lượng tinh dầu có tốt hàm lượng giảm nhiều thời gian chưng cất cần phải kéo dài làm giảm hiệu kinh tế Tác giả Trần Minh Hợi cộng khảo sát mức độ ảnh hưởng thời gian bảo quản nguyên liệu tới hàm lượng, số hóa lý chất lượng tinh dầu hương (xem bảng 1.1) Kết khảo sát cho thấy sau bảo quản 100 ngày hàm lượng tinh dầu giảm không đáng kể so với sau thu hoạch (từ 2,5 % xuống 2,2 %), giảm mạnh thời gian bảo quản lên tới 173 ngày (còn 1,2 %) Hàm lượng ancol tự lại tăng lên (từ 53 % tăng lên 63 %), bảo quản tới 173 ngày hết ancol [2] Bảng 1.1: Ảnh hưởng thời gian bảo quản nguyên liệu tới chất lượng hàm lượng tinh dầu [2] Thời gian Hàm lượng Tỷ trọng, Luận văn thạc sỹ khoa học Góc quay Chỉ số khúc Chỉ số Axit, Chỉ số Chỉ số cacbonyl Ancol tự bảo quản (ngày) tinh dầu (%) d 18 2,5 54 mg KOH/ g este 1,519 32,6 19,4 23,6 53,0 - 1,516 32,6 23,7 16,2 61,0 1,0455 +130 1,516 32,6 20,1 17,9 63,0 1,0579 +160 1,518 24,3 28,0 19,5 - cực, 20D xạ,n 1,0441 +150 2,1 1,0390 100 2,2 173 1,2 20 20 D (%) 1.1.4 Thành phần hoá học rễ cỏ hương Rễ hương tươi có độ ẩm từ 45-55%, cịn lại chất khơ Trong thành phần chất khô, tinh dầu (chiếm từ 1-3%) thành phần quan trọng tạo nên giá trị cao cho cỏ hương Ngoài ra, theo nhiều tài liệu tham khảo, rễ hương khơ cịn có chất khác xenluloza 80-89%, tinh bột 25%, protein 2-7%, đường 1-4%, chất béo 0,5-2%, lượng chất khoáng, chất màu, vitamin…[20, 35] Hàm lượng chất lượng tinh dầu rễ cỏ hương dao động từ 1-3% tuỳ thuộc vào giống, khí hậu thổ nhưỡng Tuỳ theo loại đất khác mà hàm lượng tinh dầu thu khác nhau, trồng vùng đất sét hàm lượng chất lượng tinh dầu cao [14] 1.2 Giới thiệu tinh dầu hương 1.2.1 Tính chất hố lý Tinh dầu hương chiết tách từ rễ cỏ hương phương pháp chưng cất theo nước trích ly với dung mơi hữu Tinh dầu cỏ hương có màu nâu hổ phách đậm đặc có mùi thơm ngọt, khói, gỗ, đất, hổ phách [12, 20, 22] Luận văn thạc sỹ khoa học 10 Chất lượng tinh dầu phụ thuộc vào nguồn gốc, tình trạng khai thác nguyên liệu Bên cạnh đó, nguyên liệu độ tuổi khác cho chất lượng tinh dầu khác nhau, chất lượng tinh dầu tốt rễ 18 – 24 tháng tuổi Thời điểm thu hái, phương pháp sơ chế bảo quản ảnh hưởng lớn đến chất lượng tinh dầu Ngoài ra, chất lượng tinh dầu phụ thuộc nhiều vào giống, loại đất trồng, địa lý khí hậu Chất lượng tinh dầu đánh giá sơ thơng qua số hóa lý Với tinh dầu hương bài, tỷ trọng độ quay cực tinh dầu lớn mùi thơm mạnh Sự khác chất lượng tinh dầu nước thể bảng 1.2 [2] Bảng 1.2 Tính chất hố lý tinh dầu hương số nước Nơi Góc Tỷ trọng, d4 Chỉ số khúc xạ, 20 nD quay cực, αD 0,985 – 1,045 1,510 – 1,530 +15 – +45 Đảo Reunion 0,990 – 1,020 1,515 – 1,527 + 22 – +37 Ấn Độ 1,0005 – 1,0007 1,5221 – 1,5271 + 17 – +30 1,0303 – 1,0572 1,521 – 1,525 +10 – +26 trồng Đảo Zava Liên Xô (cũ) loại N 14 20 Chỉ số axít, mg KOH/g Chỉ số este 0 – 35 – 25 0 4,5 – 17,0 – 20 8,4 – 9,3 9,3 – 12,1 51,89 – 112,7 11,6 – 30,6 0 0 1.2.2 Thành phần hoá học tinh dầu hương Thành phần hóa học tinh dầu hương phức tạp, có khoảng 100 thành phần dạng sesquiterpnene dẫn xuất chúng thuộc 11 dạng cấu trúc [17] Thành phần bao gồm: sesquiterpnene hydrocacbon cadenene, clovene, amorphine, aromadendrine, junipene; Luận văn thạc sỹ khoa học ... hương Việt Nam - Nghiên cứu công nghệ khai thác tinh dầu từ rễ hương - Nghiên cứu công nghệ tinh chế tinh dầu hương - Phân tích đánh giá chất lượng sản phẩm tinh dầu Luận văn thạc sỹ khoa học PHẦN... tiến hành nghiên cứu đề tài: Luận văn thạc sỹ khoa học ? ?Nghiên cứu công nghệ khai thác tinh dầu từ rễ hương Việt Nam” Đây việc làm vừa có ý nghĩa khoa học, vừa mang tính thực tiễn cao Luận văn thạc... thô rõ ràng hương khai thác sử dụng dạng tinh dầu giá trị tăng cao nhiều Việc khai thác tinh dầu hương nước ta chưa quan tâm đầu tư thích đáng Tinh dầu hương số hộ dân tự khai thác thiết bị thô
