Chương 1: Tổng quan đề tài 1.1 Tinh dầu sả Tinh dầu là một loại chất lỏng chứa các hợp chất thơm, dễ bay hơi được chiết xuất bằng một trong những phương pháp sau như cơ học, trích ly, hấp thụ hoặc chưng cất hơi nước; từ lá cây, thân cây, hoa, vỏ cây, rễ cây, hoặc những bộ phận khác của các loại cây cỏ trong tự nhiên. Một số trường hợp có thể thu được tinh dầu từ động vật như tinh dầu cánh kiến, tinh dầu xạ hương. Cây sả là một loài thực vật phổ biến được trồng ở Việt Nam. Đây cũng là một nguồn thực vật dồi dào hàm lượng để sản xuất myrcene và citral.
Với giá thành nguyên liệu rẻ, tại Việt Nam chưa có bài toán tối ưu quy trình sản xuất tinh dầu sả và tinh chế myrcene và citral từ tinh dầu sả, nên trong đề tài này, bào toán được đặt ra là chưng cất myrcene và citral tinh khiết từ nguyên liệu vào tháp là tinh dầu sả.1 Cây sả nguyên liệu Giới thiệu về cây Sả Tên khoa học: Cymbopogon sp. Sả là một loại cây thân thảo, thuộc họ Hòa thảo. Thường mọc thành từng bụi cao khoảng 1- 1,5m. Thân có màu trắng hoặc hơi tím, có nhiều đốt.
Sả có kiểu rễ chùm, mọc sâu vào đất, rễ phát triển mạnh khi đất tơi, xốp. Lá hẹp dài, mép lá hơi nhám. Bẹ lá ôm chặt với nhau rất chắc, tạo thành một thân giả (mà ta thường gọi là củ). Sả chồi ở nách lá tạo thành nhánh như nhánh lúa.
Với cách sinh sản này từ một nhánh trồng ban đầu về sau chúng sẽ sinh sôi ra nhiều nhánh tạo thành một bụi sả (giống như bụi lúa). Trong lá có nhiều tinh dầu, dược dùng làm nguyên liệu cất tinh dầu cùng với thân (bó bẹ lá). Phân bố và thu hái Sả có thể phát triển tốt trên các loại đất cằn cỗi, bạc màu, có khả năng chống xói mòn cũng như cải tạo đất, phát triển tốt từ miền núi tới vùng biển. Sả Java được trồng phổ biến tại tỉnh Tuyên Quang, mỗi năm có thể sản xuất 400 tấn.
Hiện nay từ Thừa Thiên-Huế trở vào với diện tích điều tra còn khoảng 189 ha, chủ yếu tập trung ở các nông trường do xí nghiệp dược liệu ở các tỉnh giữ lại khai thác tiêu dùng trong ngành. Theo số liệu báo cáo năm 2022, ở Thừa Thiên Huế còn 28ha, ở HTX Đức Ninh, tại Quảng Nam có 15 ha, ở huyện Quế Sơn, trong khi ở Gia Lai còn khoảng 16 ha. Sả còn được trồng tại Hàm Yên, Sơn Dương, Yên Sơn, Hà Giang, Đắc Nông, Nghệ An, Hà Tĩnh. Riêng đối với Sả Java được trồng phổ biến tại tỉnh Tuyên Quang, mỗi năm sản xuất trên 400 tấn.
Hợp tác xã Hải Hà, huyện Chiêm Hóa, Tuyên Quang sản lượng mỗi năm gần 30 tấn tinh dầu. Thời vụ - Cây sả rất dễ trồng, không kén đất, thích nghi rộng với mọi vùng khí hậu. Cây sả có mặt ở hầu hết trong vườn gia đình ở nhiều vùng miền. - Có thể trồng cây sả vào bất kỳ thời điểm nào trong năm.
Thu hoạch - Nếu trồng cây sả dùng để ăn thì 3 – 4 tháng có thể tỉa các nhánh to rồi vun gốc cho cây tiếp tục ra nhánh mới. - Nếu trồng để chiết lấy dầu thì sau trồng 10 -12 tháng khi cây sả già và có lượng dầu tốt nhất thì có thể thu hoạch. Theo kinh nghiệm, ta nên thu hoạch vào buổi sáng sớm, khi mặt trời chưa lên quá cao. Khi thu hoạch nên cắt cả lá và bẹ chừa lại 8 – 10 cm cách mặt đất.
Sau đó tiếp tục tưới nước, bón phân cây sẽ tiếp tục đâm chồi và sau khoảng 5 -6 tháng, sẽ có thể tiếp tục được thu hoạch. Tác dụng sinh học và công dụng - Sả là vị thuốc chữa cảm cúm, nhức đầu, chóng mặt, dùng phối hợp với một số vị dược liệu khác dưới dạng thuốc xông. - Sả có tác dụng thông tiểu và làm ra mồ hôi. - Sả là gia vị cho thức ăn (thịt, cá).
- Tinh dầu sả có tác dụng xua đuổi ruồi, muỗi. - Tinh dầu sả thường (Sả Java, sả Xrilanca) là nguồn cung cấp xitronelal và geraniol – những hương liệu dùng trong mỹ phẩm. Geraniol có mùi thơm của tinh dầu hoa hồng, nên được dùng trong ngành nước hoa, xà phòng thơm. Geraniol còn là nguyên liệu điều chế nhiều hương liệu quý: xitronelol, dimetyloctanol hoặc nhiều ester khác có tác dụng điều hương hay đinh hương.
Geraniol còn có tác dụng trị giun. - Tinh dầu sả hoa hồng là nguyên liệu rất giàu geraniol. - Tinh dầu sả chanh là nguồn cung cấp xitral. Xitral làm thuốc giảm đau và chống viêm, là nguyên liệu điều chế nhiều chất thơm (α-ionon, β-ionon xitronelal, xitronelal…) và thuốc trị khô mắt.
Khả năng tiêu thụ - Thị trường tiêu thụ bị thu hẹp, giá cả không ổn định. - Giá sả thương phẩm hiện được các thương lái từ Bình Điền, Thủ Đức, Hóc Môn đến mua với giá 5.500 đ/kg, lúc cao điểm giá lên tới 7. Sau 3 tháng trồng sả, bà con nơi đây thu lãi gần 10 triệu đồng/1.000 mét vuông đất.2 Tinh dầu sả Tính chất hóa lý - Tồn tại ở thể lỏng ở nhiệt độ thường - Có màu vàng nhạt - Có mùi thơm - Rất ít tan trong nước, tan trong ancol và các chất hữu cơ khác - Chỉ số khúc xạ cao từ 1.4654) - Nhiệt độ sôi: phụ thuộc vào thành phần của tinh dầu, khác nhau giữa các loại sả - Tỷ trọng: nhỏ hơn 1 (ở 27 độ C là 0.897) - Trọng lượng phân tử tinh dầu sả là 154.25 g/mol - Độ quay cực: ở 28 độ C là âm 2 độ 34 phút - Thành phần hóa học của tinh dầu sả: Geranial (chiếm từ 33 – 49%); Citral (chiếm từ 60 – 86%); Geraniol (1.3 Thành phần tinh dầu sả Thông thường, các hợp chất hóa học chính của tinh dầu sả chanh bao gồm geraniol, geranyl acetate, myrcene, nerol, citronellal, methyl heptenone, terpineol, terpineol, dipentene, neral, farnesol, geraniol, lim. Theo tài liệu [8], nghiên cứu thành phần hoá học trong tinh dầu sả chanh trồng ở Thanh Sơn, Phú Thọ, thu tinh dầu bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước, từ đó có bảng thông số thành phần hoá học trong tinh dầu sả chanh như sau: Bảng thành phần hoá học tinh dầu lá sả Bảng 1.
1 Thành phần hoá học tinh dầu lá sả RI Chemical % RI Chemical name % name 988 6-Methylhept- 1.39 5-en-2-one 9 993 Myrcene 10.69 Bảng thành phần hoá học tinh dầu sả củ Bảng 1. 2 Thành phần hoá học tinh dầu sả củ RI Chemical % RI Chemical name % name 988 6- 1.07 Methylhept- 5-en-2-one 993 Myrcene 4.11 dien-8-ol 1179 Borneol 0.54 Vậy thành phần hóa học chủ yếu trong tinh dầu sả thu được từ sả lá có 20 chất với hàm lượng khác nhau. Trong đó chất chiếm hàm lượng lớn trong tinh dầu lá sả là neral (33,39%), geranial (42,05 %) và myrcene (10. Thành phần hóa học trong tinh dầu sả củ có 21 chất với các hàm lượng khác nhau trong đó chất chiếm hàm lượng lớn trong tinh dầu là neral (32,97%), geranial (43,07 %) và myrcene (4.
Trong đó Geranial và neral là 2 đồng phân của citral, tìm thấy trong tinh dầu sả chanh. Vậy trong bài toán thiết kế tháp này, để đơn giản hoá, với nguyên liệu vào tháp chưng cất là tinh dầu sả, ta coi thành phần trong tinh dầu chỉ gồm hai thành phần là myrcene và citral. Trong hỗn hợp này myrcene là hợp chất dễ bay hơi nên ta quy đổi nồng độ sản phẩm tính toán sang nồng độ của myrcene thay vì citral 1.2 Citral Citral hay 3,7-dimethyl-2,6-octadienal hoặc lemonal là terpenoid hoặc hỗn hợp của hai terpenoid có cùng công thức phân tử C10H16O. Đây là hai đồng phân, gồm đồng phân E, thường được gọi là geranial hay citral A và đồng phân Z, còn gọi là neral hay citral B.
1 Công thức cấu tạo Geranial Neral Hình 1. 2 Công thức cấu tạo Neral Geranial có hương chanh mạnh. Neral có hương nhẹ hơn và ngọt hơn. Citral có tác dụng kháng khuẩn mạnh, và có tác động pheromon lên côn trùng ( Theo tài liệu [9],[10]) Citral được tìm thấy tự nhiên trong các trái cây họ cam quýt như chanh, cam và quýt.
Chất terpenoid này cũng được tìm thấy trong sả và tía tô đất. Citral được cho là mang lại mùi hương chanh leo đặc trưng cho họ cam quýt. Tính chất Trạng thái: tại 1 atm, điều kiện thường, có dạng lỏng. Màu sắc: không màu hoặc ánh sáng màu vàng nhạt Nhiệt độ sôi: khoảng 229oC Điểm chớp cháy: 93,1oC Khối lượng riêng: 0.858 g/cm3 Khối lượng phân tử: 152 g/mol Khả năng hoà tan: không tan trong nước, tan trong glycerin hoặc benzyl hoặc benzoate Hương vị: có mùi thơm chanh, dễ chịu.
Nguồn gốc Tinh dầu citral là thành phần chính có trong cây sả. Sả chanh thuộc chi Cymbopogon thích ứng rộng với điều kiện sinh thái. Cây thường có mặt ở khắp vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới. Riêng giống sả C.
flexuosus được trồng ở ấn Độ, Guatemala, Honduras, Haiti và một số nước khác. Sả chanh được trồng hầu hết ở khắp các tỉnh phía Bắc nước ta, tập trung ở một số nông trường như Việt Trung (Quảng Bình), Thạch Ngọc (Nghệ Tĩnh cũ), Cửu Long (Hà Sơn Bình cũ), Bắc Sơn (Bắc Thái cũ ), v. Sau năm 1975, cây Sả còn được nghiên cứu và trồng trọt ở các tỉnh phía Nam như miền Đông Nam Bộ, Tây Nguyên, v.v… Ứng dụng Một số cơ quan quản lý và chuyên gia khoa học đã lập luận rằng Citral là an toàn trong các điều kiện được sử dụng như một chất tạo hương vị. Công nghiệp nước hoa và hương liệu Citral được sử dụng trong sản xuất nước hoa vì nó có tác dụng làm dậy hương thơm của cam quýt và tăng cường dầu chanh trong quá trình điều chế hương liệu, bên cạnh đó còn góp phần thúc đẩy quá trình tổng hợp vitamin A, ionone.
Kháng khuẩn Ngoài công dụng như một thành phần tạo hương thơm, citral đã được chứng minh là cung cấp các đặc tính kháng khuẩn mạnh mẽ. Một nghiên cứu được công bố trên Letters in Applied Microbiology cho thấy citral có hoạt tính kháng khuẩn đáng kể chống lại cả vi khuẩn gram dương và gram âm, cũng như nấm. Ngoài ra, nghiên cứu phát hiện ra rằng hoạt động kháng khuẩn của citral được tối ưu hóa ở độ pH kiềm. Do đó, citral có thể được sử dụng làm chất bảo quản trong công thức mỹ phẩm và các sản phẩm chăm sóc cá nhân.
Chống viêm Citral cũng có thể có đặc tính chống viêm. Một nghiên cứu năm 2017 trên chuột cho thấy citral cho thấy mức độ TNF-α (Yếu tố hoại tử khối u-alpha) giảm đáng kể trong các thử nghiệm chứng minh hoạt động chống viêm. TNF-α là một chất điều hòa chính của phản ứng viêm.