CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Vài nét chung về tinh dầu và cây tinh dầu 1. Khái niệm cây tinh dầu Mặc dù cây tinh dầu đã được sử du ̣ng từ lâu, nhưng trước đây còn chưa có cách hiểu thống nhất về cây tinh dầu. Đế n năm 1968, Nicolaev đưa ra định nghĩa: Cây tinh dầu là những cây khác biệt với các cây khác ở chỗ có thể thu được tinh dầu từ nó (Dẫn theo Đỗ Tất Lợi, 1985) [7].
Ngày nay, khi nghiên cứu chuyên sâu về mô tiết và các hoa ̣t đô ̣ng sinh lí ở thực vật, các nhà khoa học đã thấy rõ sự khác biệt về bản chất của cây tinh dầu, vì vậy có thể định nghĩa cây tinh dầu là những cây có chứa cấu trúc chuyên biệt làm nhiệm vụ tiết và tích lũy tinh dầu. Tính chất và thành phần hóa học của tinh dầu Tinh dầu được hiểu là những hỗn hợp của các hợp chất hữu cơ, có cấu tạo phân tử phức tạp, không tan trong nước, dễ bay hơi và có mùi thơm đặc trưng. Tinh dầu có một số đặc tính sau: - Là chất lỏng, sánh, thường có tính chiết quang hơn nước, gây hiện tượng khúc xạ ánh sáng. - Không hoặc rất ít tan trong nước, tan trong dung môi không phân cực.
- Đa số tinh dầu nhẹ hơn nước (d<1), một số có tỉ trọng nặng hơn nước (d>1). - Tinh dầu thường dễ bay hơi, có mùi thơm đặc trưng cho từng loài cây, nhóm cây. Căn cứ vào cấu tạo phân tử hóa học, tinh dầu được sắp xếp vào các nhóm chủ yếu sau [8]: - Các hydrocacbon terpen mạch hở, vòng và những dẫn xuất có oxy (alcol, aldehyt, este, ete .) của chúng. Đây là một nhóm lớn, thường gặp 4 trong các loài thực vật.
Các terpen được cấu tạo từ isopren (C 5H8)n; với n=2 (monoterpen), n=3 (sesquiterpen). - Các dẫn xuất benzen: Nhóm này bao gồm các dẫn xuất của benzen hoặc các benzoid, là những chất có chứa một vòng benzen đặc trưng và thường được biểu thị như một vòng C 6 có 3 nối đôi luân phiên với các nối đơn giữa các nguyên tử cacbon trong vòng. - Các thành phần khác: Một vài hợp chất chứa nitrogen có những tính chất khá đặc trưng, tuy chỉ với hàm lượng rất nhỏ (thường nhỏ hơn 0,1%) nhưng lại có tác dụng nâng cao hương vị hấp dẫn của nhiều loại tinh dầu ngay cả ở dạng thô. Trạng thái tự nhiên và phân bố Trong thiên nhiên tinh dầu ở trạng thái tiềm tàng hay tự do.
Tinh dầu ở trạng thái tiềm tàng vốn không phải là thành phần bình thường trong cây, mà chỉ xuất hiện trong những điều kiện nhất định. Tinh dầu ở trạng thái tự do trong cây có thể được tạo thành và tập trung ở những tế bào trông giống như những tế bào bình thường của cây hoặc tế bào lớn hơn (cây thuộc họ Long não), nhưng thường tinh dầu ở trạng thái tự do được tập trung ở những cơ quan bài tiết của cây: lông bài tiết ở những cây thuộc họ Hoa môi (Lamiaceae), họ Cúc (Asteracae); túi bài tiết liệt sinh trong họ Sim (Myrtaceae); ống bài tiết ở những cây thuộc họ Thông (Pinaceae), họ Hoa tán (Apiaceae). Về phân bố, tinh dầu có trong toàn bộ giới thực vật nhưng đặc biệt có mặt nhiều trong các họ như: Thông (Pinaceae), Cam (Rutaceae), Sim (Myrtaceae), Long não (Lauraceae), Gừng (Zingiberaceae), Cúc (Asteraceae), Hoa tán (Apiaceae), Ngọc lan (Magnoliaceae), Na (Annonaceae), Hồ tiêu (Piperaceae),. Tất cả các cơ quan trong cây đều có thể có tinh dầu, nhiều nhất ở ngọn mang hoa (Bạc hà), nhưng cũng có cả trong rễ (Hương lau), trong thân rễ (Gừng, Nghệ, Hương bài,.), trong vỏ cây (Quế), trong gỗ (Long não, Pơ mu, 5 Sa mu dầu), trong quả (Hồ tiêu, Cam, Chanh, bưởi.), trong hạt (Nhục đậu khấu,.
Điều đặc biệt là trong cùng một loài, thành phần tinh dầu của những bộ phận khác nhau có thể khác nhau tuỳ theo điều kiện sinh thái, thu hái. Trong các vùng khí hậu nhiệt đới, hàm lượng tinh dầu của thực vật thường cao hơn ở những vùng khí hậu khác. Giá trị sử dụng, tầm quan trọng của tinh dầu và nguyên liệu chứa tinh dầu Do tinh dầu có rấ t nhiề u công dụng như kích thích thầ n kinh, sát trùng, kháng viêm, kháng khuẩn mạnh, nên từ lâu đời, con người đã sử dụng tinh dầ u trong đời sống hằng ngày cũng như các ngành công nghiệp dược phẩm, chế biến thực phẩm, hoá mỹ phẩm… Nhiề u loài thưc̣ vâ ̣t chứa tinh dầ u đã trở thành cây trồ ng phổ biế n và nhiề u loa ̣i tinh dầ u là hàng hóa có giá tri ̣ kinh tế cao. Ngành sử du ̣ng tinh dầ u lâu đời nhấ t, cũng là ngành tiêu thụ tinh dầu và nguyên liệu chứa tinh dầu nhiều nhất là ngành thực phẩm.
Trong ngành thực phẩm, tinh dầu được dùng làm gia vị, bảo quản thực phẩm và chế rượu mùi. Rấ t nhiề u loài thực vâ ̣t chứa tinh dầ u đươ ̣c sử dụng làm gia vi ̣ như Sả, Gừng, Quế, Hồi, Hồ tiêu, Riề ng, Nhục đậu khấu, Đinh hương,. đây là những loại gia vị chỉ cần dùng với liều lượng nhỏ nhưng lại có tác dụng kích thích sự tiêu hóa, làm tăng sự ngon ăn. Một số gia vị còn có tác dụng diệt khuẩn, kéo dài thời gian bảo quản thực phẩm [7].
Trong ngành công nghiê ̣p hương liê ̣u và mỹ phẩ m: Tinh dầu được sử dụng làm nước hoa, mỹ phẩm, xà phòng và các sản phẩm khác; ngoài ra còn được dùng làm nguyên liệu để tách, chuyển hóa hoặc tổng hợp nhiều chất thơm quan trọng được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp. Trong y dược, tinh dầu và các nguyên liệu chứa tinh dầu được dùng làm thuốc chữa bệnh như: Một số tinh dầu chứa azulen (có trong một số loài Ngải cứu) có tính kháng khuẩn mạnh; nhiều loại tinh dầu (Long não, Thông, 6 Quế .) dùng trong xoa bóp, chống viêm. Tinh dầu Bạc hà, tinh dầu Hồi, tinh dầu Bạch đàn, tinh dầu Khuynh diệp. dùng chữa bệnh đường hô hấp, tiêu hóa.
Ngoài ra các nguyên liệu chứa tinh dầu còn được dùng trong đông y để làm thuốc, xông hơi, nấu nước tắm. Nghiên cứu về các loài thực vật chứa tinh dầu trên thế giới và ở Việt Nam 1. Nghiên cứu về các loài thực vật chứa tinh dầu trên thế giới Mặc dù đời sống của con người từ xa xưa đã gắn liề n với các loài thực vật và các nhà khoa ho ̣c ước tính tinh dầu thực vật đã được dùng trong những nền văn minh cổ đại vào thời gian cách đây khoảng 6. Tuy nhiên cho tới nay chưa có đủ tài liệu để hình dung rõ ràng về lịch sử ra đời của lĩnh vực nghiên cứu cây tinh dầu thế giới.
Thần Nông là quyển sách y học cổ xưa nhất hiện nay vẫn tồn tại ở Trung Quốc, được viết ra khoảng 2.700 năm trước Công nguyên và có ghi chép về hơn 300 loài dược thảo. Người Trung Hoa đã dùng các loại hương liệu và đốt các loại gỗ thơm, hương trầm để thực hành tín ngưỡng. Ở Nhâ ̣t Bản hiện còn lưu lại cuốn “Những cây làm thuốc”, viết năm 890. Trong tài liệu này thống kê gần 100 loài cây tinh dầu, đồng thời mô tả phương thức chế biến và sử dụng chúng [7].
Từ năm 450 trước Công nguyên, người Ai Cập cổ đại dùng phương pháp ngâm chiết để trích ly tinh dầu từ các loại cây cỏ có mùi thơm và hương trầm có lẽ là một trong những phương cách cổ xưa nhất trong việc sử dụng hương liệu. Người Ai Cập rất thông thạo việc ướp xác bằng hương liệu. Họ cũng thường dùng dầu thơm để xoa bóp cơ thể. Vào những năm 60 của thế kỷ 20, các nhà khoa học Trung Quốc khi khai quật các ngôi mộ thời tiền Hán (có niên đại 100 năm trước Công nguyên) người ta đã xác định được trong thành phần các chất ướp xác bao gồm hỗn hợp nhiều loại tinh dầu, trong đó chắc chắn có tinh dầu thông và bạc hà.
Như vậy, rõ ràng loài người đã có kiến thức khá sâu về tinh dầu và phương thức sử dụng chúng cách đây không ít hơn 2. 7 Từ thế kỷ XVI, tinh dầu được sử dụng rộng rãi ở các nước Châu Âu, đặc biệt là ở Anh, Tây Ban Nha, Ý.; từ đó các công trình nghiên cứu về cây tinh dầu và tinh dầu bắt đầu xuất hiện nhiều. Cũng vào thời gian này loài người đã biết chủ động trồng trọt các loại cây tinh dầu trên quy mô lớn. Những đồn điền sản xuất đầu tiên về cây tinh dầu ở ngoại ô Lônđôn và các tỉnh lân cận (Anh).
Như vâ ̣y là từ thế kỷ XVI người Anh đã có hiểu biết sâu sắc cả về đă ̣c điể m sinh ho ̣c, kỹ thuâ ̣t trồ ng tro ̣t và cách thức sử du ̣ng của một số loài cây tinh dầu quan trọng [7]. Giữa thế kỉ XIX, tinh dầu được tập trung nghiên cứu và trở thành một phương pháp trị liệu tổng thể và phổ cập tại nhiều nước như: Trung Quốc, Hàn Quốc, Nhật Bản, Anh, Pháp. Từ đầu thế kỉ XX, nghiên cứu cây tinh dầu và tinh dầu đặc biệt thu hút các nhà khoa học. Từ thời kì này đã có nhiều công trình nghiên cứu về lĩnh vực cây tinh dầu.
Những công trình đáng lưu ý hơn cả là tài liệu do Charabot và các học trò của ông công bố vào năm 1903, 1904, 1907. Vào thời gian sau này các công trình nghiên cứu tăng lên rất nhanh và thuộc nhiều lĩnh vực [7]. Guenther đã xuấ t bản cuố n The Essential Oils. Trong tài liêụ này, tác giả đã mô tả đă ̣c điể m sinh ho ̣c, kinh nghiê ̣m sử du ̣ng và vai trò của nhiề u loa ̣i tinh dầ u và thực vâ ̣t chứa tinh dầ u.
Boyle, đã công bố kế t quả nghiên cứu, sử du ̣ng thực vâ ̣t chứa tinh dầ u và các loa ̣i gia vi ̣ trong bảo quản thực phẩ m [11]. Trong thế kỷ XX, với sự phát triển mạnh mẽ của hóa học ở giai đoạn này đã khiến cho việc sản xuất tinh dầu theo con đường tổng hợp được cải tiến với khối lượng sản phẩm lớn, giá rẻ, quy trình ổn định và được tiêu chuẩn hóa, do đó tinh dầu tổng hợp đã từ từ thay thế các loại tinh dầu tự nhiên. Sự phát triển mạnh mẽ của công nghiệp sản xuất tinh dầu trong thời kỳ này được ví như thuật giả kim [12], [13]. Cuối thế kỉ XX, đã có nhiề u công trình nghiên cứu thành phầ n hóa ho ̣c và hoa ̣t tin ́ h sinh ho ̣c của tinh dầ u.