Nghiên cứu chiết tách tinh dầu từ vỏ quả cam, bưởi (citrus) và ứng dụng xử lý rác thải xốp

LỜI CẢM ƠN Được sự nhất trí của ban giám hiệu nhà trường, ban chủ nhiệm khoa Môi Trường trong thời gian thực tập tốt nghiệp em đã tiến hành đề tài “Nghiên cứu chiết tách tinh dầu từ vỏ

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

NGÔ VĂN TĨNH

NGHIÊN CỨU CHIẾT TÁCH TINH DẦU

TỪ VỎ QUẢ CAM, BƯỞI (CITRUS)

VÀ ỨNG DỤNG XỬ LÝ RÁC THẢI XỐP

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

Thái Nguyên - 2014

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

NGÔ VĂN TĨNH

NGHIÊN CỨU CHIẾT TÁCH TINH DẦU

TỪ VỎ QUẢ CAM, BƯỞI (CITRUS)

LỜI CAM ĐOAN

Một lần nữa, tôi xin khẳng định về sự trung thực của lời cam kết trên

Thái nguyên, ngày 1 tháng 10 năm 2014

Học viên

Ngô Văn Tĩnh

LỜI CẢM ƠN

Được sự nhất trí của ban giám hiệu nhà trường, ban chủ nhiệm khoa

Môi Trường trong thời gian thực tập tốt nghiệp em đã tiến hành đề tài

“Nghiên cứu chiết tách tinh dầu từ vỏ quả cam, bưởi (Citrus) và ứng dụng xử lý rác thải xốp”

Để có thể hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này, em đã nhận được sự giúp

đỡ rất lớn từ các quý thầy cô trong nhà trường

Đầu tiên cho em gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban giám hiệu nhà trường, các quý thầy cô trong khoa cũng như các quý thầy cô bộ môn trong trường đã giúp em có được những kiến thức bổ ích về chuyên ngành Khoa Học Môi Trường, cũng như đã tạo điều kiện cho em được tiếp cận môi trường thực tế trong thời gian qua

Đặc biệt cho em gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới thầy giáo: PGS TS Đàm Xuân Vận - Khoa Môi trường Trong thời gian viết luận văn, em đã nhận được sự hướng dẫn tận tình của thầy, thầy đã giúp em bổ sung và hoàn thiện những kiến thức lý thuyết còn thiếu cũng như việc áp dụng các kiến thức đó vào thực tế trong thời gian thực tập để em có thể hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này

Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn tới toàn thể gia đình, bạn bè đã hết lòng động viên, giúp đỡ tạo điều kiện cả về mặt vật chất và tinh thần cho em trong quá trình học tập và nghiên cứu

Em xin chân thành cảm ơn!

Thái nguyên, ngày 1 tháng 10 năm 2014

Học viên

Ngô Văn Tĩnh

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC BẢNG vii

DANH MỤC CÁC HÌNH viii

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của luận văn 1

2 Mục tiêu tổng quát của đề tài 2

3 Mục tiêu cụ thể của đề tài 2

4 Ý nghĩa của luận văn 2

Chương 1:TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

1.1 Cơ sở khoa học 3

1.1.1 Nguồn gốc họ Cam, Bưởi 3

1.1.2 Tổng quan về tinh dầu 9

1.2 Cơ sở thực tiễn 20

1.2.1 Tình hình nghiên cứu về tinh dầu thuộc họ citrus trên thế giới và Việt Nam 20

1.2.2 Tình hình xử lý rác thải xốp trên thế giới và Việt Nam 24

1.2.3 Tình hình sản xuất nhựa polystyren trên thế giới và Việt Nam 26

Chương 2: NỘI DUNG – PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31

2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 31

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 31

2.1.2 Phạm vi nghiên cứu 31

2.2 Nội dung nghiên cứu 31

2.3 Phương pháp nghiên cứu 31

2.3.1 Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp 31

2.3.2 Phương pháp lấy mẫu 32

2.3.3 Phương pháp tách chiết tinh dầu 32

2.3.4 Phương pháp bố trí thí nghiệm 32

2.3.5 Phương pháp phân tích: 33

2.3.6 Phương pháp xử lý số liệu 33

Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 34

3.1 Chiết xuất tinh dầu từ vỏ quả thuộc họ cam, bưởi 34

3.1.1 Xác định thành phần khối lượng của quả cam, bưởi 34

3.1.2 Tách chiết tinh dầu từ vỏ quả cam, bưởi 35

3.1.3 Xác định các tính chất lý – hóa của tinh dầu và thành phần hóa học 42

3.2 Khả năng hòa tan hòa tan rác thải xốp bằng hợp chất có nguồn gốc thiên nhiên được tách chiết từ tinh dầu vỏ quả cam, bưởi 49

3.2.1 Kết quả xử lý xốp của tinh dầu cam, bưởi 49

3.2.2 Xác định thời gian tối ưu khi sử dụng tinh dầu chiết tách từ vỏ cam, bưởi để xử lý xốp 52

3.2.3 So sánh khả năng xử lý xốp giữa tinh dầu tự nhiên (chiết tách từ vỏ cam, bưởi) và acetone 53

3.3 Nghiên cứu xử lý rác thải xốp bằng phương pháp sinh học sử dụng tinh dầu chiết tách từ vỏ quả cam, bưởi nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường 55

3.3.1 Nghiên cứu lượng tinh dầu hao hụt khi sử dụng để xử lý rác thải xốp 55

3.3.2 So sánh hiệu quả kinh tế khi sử dụng tinh dầu tự nhiên và acetone 57

3.4 Đề xuất mô hình xử lý rác thải xốp tại các khu vực có nguồn nguyên liệu vỏ cam, bưởi 58

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 61

1 Kết luận 61

2.Kiến nghị 62

TÀI LIỆU THAM KHẢO 63

LC 50 Coefficient of variation Giá trị LC thường tham khảo với nồng độ của

một hóa chất trong không khí

LD50 Chemical Oxygen Demand

Liều lượng của hoá chất phơi nhiễm trong cùng một thời điểm, gây ra cái chết cho 50% của một nhóm động vật dùng thử nghiệm

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Tóm tắt một số công trình nghiên cứu tinh dầu vỏ quả họ cam,

quýt (Citrus) 22

Bảng 1.2: Tính chất vật lý của polystyren 29

Bảng 2.1: Thể tích tinh dầu được chọn nghiên cứu để xử lý 5g xốp 33

Bảng 3.1 Thành phần (%) khối lượng của nguyên liệu quả cam, bưởi 34

Bảng 3.2 Xác định thể tích (ml) lượng tinh dầu thu hồi trong quá trình chưng cất vỏ quả cam, bưởi 40

Bảng 3.3 Các chỉ số lý - hóa của tinh dầu được thu hồi sau khi chưng cất và làm khan 42

Bảng 3.4 Kết quả phân tích thành phần hóa học trong tinh dầu bưởi, cam 43

Bảng 3.5 Kết quả xử lý xốp của tinh dầu cam, bưởi 50

Bảng 3.6 Diễn biến thời gian và khối lượng rác thải xốp được xử lý ở công thức tối ưu 53

Bảng 3.7: Kết quả xử lý xốp của acetone so với tinh dầu cam, bưởi 53

Bảng 3.8 Kết quả thí nghiệm chưng cất thu hồi tinh dầu cam, bưởi sau xử lý rác thải xốp 56

Bảng 3.9 Chi phí chưng cất 10 mẻ nguyên liệu 57

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Phản ứng tổng hợp Polystyrene 28

Hình 3.1 Quy trình chiết tách tinh dầu từ vỏ cam, bưởi 39

Hình 3.2 Công thức cấu tạo của Limonene 45

Hình 3.3 Công thức cấu tạo của α- pinene và β- pinene 46

Hình 3.4 Công thức cấu tạo của Myrcene 47

Hinh 3.5 Công thức cấu tạo của Caveol 48

Hinh 3.6.Công thức cấu tạo của Cymene 49

Hình 3.7 Công thức cấu tạo của Terpine 49

Hình 3.8 Kết quả xử lý xốp của tinh dầu cam 50

Hình 3.9 Kết quả xử lý xốp của tinh dầu bưởi 51

Hình 3.10 So sánh khả năng xử lý xốp của tinh dầu cam, bưởi với acetone 54 Hình 3.11 Mô hình xử lý rác thải xốp bằng tinh dầu 60

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Ô nhiễm môi trường đã và đang trở thành nỗi lo của nhân loại đặc biệt

là ô nhiễm môi trường đất Ô nhiễm môi trường đất đáng báo động vì nó không chỉ ảnh hưởng trực tiếp tới sức khoẻ con người mà còn là nguyên nhân của ô nhiễm nguồn nước ngầm, ô nhiễm không khí… Nguyên nhân dẫn đến ô nhiễm môi trường đất chủ yếu là do hoạt động sống của con người sử dụng quá nhiều chất độc hại mà môi trường khó có thể phân hủy được Một trong những chất khó phân hủy trong điều kiện tự nhiên đó chính là rác thải xốp Hằng ngày, ước tính thế giới dùng từ 40- 50 ngàn tấn rác thải xốp và thải ra môi trường phần lớn trong số đó và hiện trạng này đang trở thành vấn nạn đối với môi trường của chúng ta

Các vật dụng bằng xốp thường được sản xuất từ các PVC (Polyvinyl Clorua) và PS (Poly Styrene), đây là 2 loại nhựa nguy khó phân hủy trong số những chất liệu nhựa đang lưu thông trên thị trường Bên cạnh đó, các loại nhựa tái chế cũng có thể được tận dụng để sản xuất đồ dùng bằng xốp Hầu hết các đồ bằng xốp này được sản xuất tại các cơ sở nhỏ lẻ, điều kiện vệ sinh và kỹ thuật kém Phần lớn chúng sau đó đều được thải ra môi trường Để phân hủy rác thải xốp trong công nghiệp, lâu nay người ta vẫn dùng hóa chất aceton và toluene, hóa chất gây hại cho con người, sinh vật và chi phí cao

Trong vỏ quả cam, bưởi có chứa nhiều loại tinh dầu như: Flavonoids, Isoflavonoids, Phytoestrogens, Isothiocyanates… Trong đó có hàm lượng chất limonene rất cao chiếm 92,02%, đây là chất có thể hòa tan được xốp Vì vậy vỏ cam, bưởi có khả năng làm nhiên liệu cho công nghiệp tái chế xốp rẻ tiền, vừa hiệu quả vừa bảo vệ môi trường Việc sử dụng vỏ cam, bưởi không những làm giảm đi lượng rác thải hữu cơ mà đồng thời làm quang cảnh trở

nên xanh- sạch-đẹp hơn.Chính vì thế việc triển khai đề tài “Nghiên cứu xử lý rác thải xốp bằng tinh dầu chiết tách từ vỏ cam, bưởi (Citrus) và ứng dụng

xử lý rác thải xốp” là rất cần thiết và cấp bách Đề tài sẽ tìm ra được hợp chất

có nguồn gốc thiên nhiên để thay thế cho aceton và toluene trong quá trình tái chế rác thải xốp và đưa ra mô hình tái chế rác thải xốp mới, hiệu quả, xanh, sạch, thân thiện với môi trường

2 Mục tiêu tổng quát của đề tài

Góp phần làm giảm thiểu và xử lý lượng rác thải xốp khó phân hủy tồn tại trong môi trường bằng các hợp chất có nguồn gốc tự nhiên (tinh dầu cam, bưởi) không gây ảnh hưởng tới sức khỏe của con người với chi phí thấp

3 Mục tiêu cụ thể của đề tài

- Xác định hợp chất có nguồn gốc thiên nhiên thay thế aceton và toluen trong quá trình xử lý rác thải xốp

- Khả năng xử lý rác thải xốp bằng tinh dầu cam, bưởi

- Đề xuất mô hình xử lý rác thải xốp bằng phương pháp sinh học sử

dụng tinh dầu chiết xuất từ vỏ quả thuộc họ (Citrus) là cam, bưởi nhằm giảm

thiểu ô nhiễm môi trường tại một số tỉnh miền núi phía bắc có nguồn nguyên liệu lớn

4 Ý nghĩa của luận văn

* Ý nghĩa trong nghiên cứu khoa học:

- Nâng cao năng lực về nghiên cứu khoa học cho các học viên sinh viên

- Là tài liệu tham khảo trong công tác đào tạo giáo dục ở các trường đại học về xử lý rác thải xốp bằng biện pháp sinh học

* Ý nghĩa thực tiễn:

- Kết quả của luận văn góp phần xác định được hợp chất có nguồn gốc thiên

nhiên thay thế acetone và toluen trong xử lý rác thải xốp, góp phần bảo về môi trường

- Hợp chất có nguồn gốc thiên nhiên được tách chiết từ tinh dầu vỏ quả cam, bưởi có giá thành rẻ, an toàn đối với người sử dụng và an toàn mới môi trường

- Góp phần giảm bớt được sự ô nhiễm của rác thải xốp với môi trường và giải quyết được nguồn nguyên liệu thải bỏ là vỏ quả cam, bưởi trong nông nghiệp

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

ở miền nam Trung Quốc (tỉnh Quảng Đông, tỉnh Quảng Tây và tỉnh Phúc Kiến) Đặc biệt bưởi còn được trồng trên những bờ sông ở miền Nam Thái Lan, ở Đài Loan, khắp miền nam Nhật Bản, Nam Ấn Độ, bán đảo Malaysia, Indonesia, New Guinea và Tahiti Người ta tin rằng những hạt giống đầu tiên được thuyền trưởng Shaddock mang đến Châu Mỹ vào cuối thế kỷ 17 Vì vậy bưởi còn được gọi là Shaddock [12]

1.1.1.2 Một số giống Bưởi ở Việt Nam

Hiện nay tại Việt Nam có các giống Bưởi ngon, mang lại hiệu quả kinh

tế cao như: Bưởi Năm Roi, Bưởi da xanh, Bưởi Phúc Trạch, Bưởi Đoan Hùng, Bưởi Diễn, Bưởi Thanh Trà Sau đây là những nét khái quát chung về một số loại Bưởi [16]

a Bưởi Năm Roi

Bưởi Năm Roi là một trong những loại Bưởi ngon, được người tiêu dùng đánh giá cao, và có giá trị kinh tế lớn Bưởi Năm Roi được công nhận là giống sạch bệnh, cho năng suất cao và chất lượng tốt, ngon nhất trong các giống Bưởi hiện nay, thích nghi với điều kiện tại các vùng sinh thái khác nhau

ở nước ta Tuy nhiên bưởi Năm Roi được trồng nhiều ở vùng đồng bằng sông Cửu Long

Tổng diện tích bưởi Năm Roi là 9,2 ngàn ha, phân bố chính ở tỉnh Vĩnh Long (diện tích 4,5 ngàn ha cho sản lượng 31,3 ngàn tấn, chiếm 48,6% về diện tích và 54,3% về sản lượng Bưởi Năm Roi của cả nước), trong đó tập trung ở huyện Bình Minh 3,4 ngàn ha đạt sản lượng gần 30 ngàn tấn Tiếp theo là tỉnh Hậu Giang (1,3 ngàn ha) Với một hecta, nhà vườn thu hoạch cả trăm triệu đồng trong một năm Sau 2 năm trồng cho ra quả, thu hoạch tập trung với chu kỳ khai thác kinh doanh năm

Cây cao trung bình từ 7-8m, cao nhất có thể lên đến 15m, có gai dài khoảng 2,5cm có khi tới 4cm nếu sinh sản bằng hạt, hoặc có gai hay gai rất ngắn nếu sinh sản sinh dưỡng, khi còn non thì gai có lông tơ

Thời gian trồng từ tháng tư cho đến tháng giêng năm sau Đặc điểm của Bưởi Năm Roi là: Hình quả lê, trọng lượng trung bình từ 1-1,4 kg, trái có núm, khi quả chín có màu vàng xanh, vỏ mỏng, ráo nước, thịt quả màu xanh vàng, mịn đồng nhất Múi và vách múi rất dễ tách, ăn giòn, ngọt, thơm, vị hơi dôn dốt chua, đặc biệt là không có hạt mẩy, chỉ có hạt lép nhỏ li ti Tỷ lệ phần ăn được trên 55%, độ brix từ 9-12% Phù hợp ăn tươi, chế biến, tiêu thụ nội địa và xuất khẩu nhiều nước Thời vụ thu hoạch bắt đầu từ tháng 9 dương lịch [16]

b Bưởi da xanh

Bưởi da xanh là đặc sản của xứ dừa Bến Tre, có nguồn gốc từ ấp Thanh Sơn (xã Thanh Tân, Mỏ Cầy, Bến Tre), bên kia sông Hàm Luông Bưởi da xanh trồng nhiều nhất tại xã Mỹ Thạnh An, thị xã Bến Tre, bên này sông Hàm Luông Giống bưởi quý hiếm này chỉ thực sự được chú ý đến trong khoảng một thập niên trở lại đây do chất lượng của nó vượt trội so với nhiều loại Bưởi khác

Bưởi da xanh sở dĩ được tôn vinh là Bưởi “vua” vì ăn rất ngọt, ráo nước, không hạt (hoặc rất ít hạt), vỏ mỏng, thịt Bưởi đỏ sậm bắt mắt và cho trái quanh năm Bưởi có thể bảo quản trong thời gian dài (vài tháng) mà vẫn đảm bảo chất lượng và cảm quan

Bưởi da xanh ở Bến Tre có lợi thế về chất lượng cao hơn ở các tỉnh khác như : Tép Bưởi màu hồng đỏ, bó chặt, dễ tách ra khỏi trái, nhiều nước nhưng không dính tay, vị ngọt hầu như không chua, độ Brix từ 9,5-12, tỷ lệ thịt quả trên 55%, mùi thơm, ít hạt, dễ bảo quản, vận chuyển trong thời gian lâu, chỉ cần công nghệ đơn giản có thể giữ chất lượng hương vị trong thời gian từ 2-3 tháng

Thời gian thu hái cho cả ăn tươi và bảo quản là 210-216 ngày sau khi đậu quả Biểu hiện bên ngoài: Các hạt tinh dầu trên vỏ quả nở to, vỏ quả sần sùi, dùng tay ấn nhẹ đáy quả sẽ cảm nhận được độ lún nhất định [16]

c Bưởi Diễn

Bưởi Diễn được trồng nhiều ở Phú Diễn, Phú Minh (Từ Liên, Hà Nội) Bưởi Diễn là một đột biến của bưởi Đoan Hùng Bưởi Diễn quả tròn, vỏ trái nhẵn khi chín màu vàng cam, trọng lượng trung bình từ 0,8-1 kg/trái, tỷ lệ phần ăn được từ 60-65%, số hạt trung bình khoảng 50 hạt, múi và vách múi

dễ tách rời nhau, thịt trái màu vàng xanh, ăn giòn, ngọt, độ brix từ 12-14% Thời gian thu hoạch bưởi Diễn muộn hơn bưởi Đoan Hùng, thường vào khoảng cuối tháng 12 âm lịch [16]

d Bưởi Đoan Hùng

Huyện Đoan Hùng-Phú Thọ có hai giống Bưởi đặc sản đạt các chỉ tiêu quốc gia đó là giống Bưởi Sửu Chí Đám và Bưởi Bằng Luân (xã Bằng Luân) Bưởi Sửu Chí Đám, sinh trưởng và phát triển phù hợp trên phù sa sông Lô, sông Chảy Nguồn gốc của giống Bưởi này được người dân xã Chí Đám nhân

ra từ cây Bưởi ngon của người nông dân có tên là Sửu cách đây trên 200 năm

Vì vậy, người dân đã lấy tên ông đặt tên cho giống Bưởi này

Bưởi Sửu Chí Đám sau 5 năm trồng đã cho quả có chất lượng tốt, cây 15 tuổi có năng suất từ 100-150 quả Quả có chất lượng cao, trọng lượng trung bình 0,7-0,8 kg/quả, dạng quả cầu lồi, khi chín có màu vàng xanh, trục quả rỗng, múi dễ tách, tép múi màu trắng xanh, thịt quả màu trắng phớt hồng,

mềm, mọng nước, ngọt mát, hương vị đậm Độ brix của Bưởi từ 9-11, tỷ lệ phần ăn được 60-65% Bưởi Sửu Chí Đám thu hoạch vào tháng 10, tháng 11 Quả có thể để lâu sau thu hoạch, bảo quản sau 5-6 tháng quả vẫn giữ được chất lượng tốt

Bưởi Bằng Luân: Tập trung ở xã Bằng Luân, thuộc vùng Tây Bắc của huyện Bưởi Bằng Luân có phẩm chất tốt, thích ứng rộng, cho năng suất cao, cây 15 tuổi có chiều cao 6-7m, tán rộng 6,5-7,5m, năng suất trung bình từ 300-400 quả/cây, trọng lượng trung bình 1-1,2kg/quả, dạng quả hình cầu, khi chín có màu vàng rơm, màu thịt quả trắng, trục quả đặc, dễ tách múi, tép mềm mọng nước có màu trắng xanh, ngọt đậm, mùi thơm, tỷ lệ phần ăn từ 60-63%,

độ brix 10,25-11,54, vitamin C có trong 100g quả từ 80,55-98,46mg, trữ lượng nước 87,25-89,43% Loại bưởi này có thể quản bảo bằng phương pháp truyền thống đến 5 tháng vẫn giữ nguyên phẩm chất Bưởi Bằng Luân có cách đây 200-300 năm là giống có nhiều nhất ở Đoan Hùng, hầu hết các xã ở trong huyện đặc biệt là Bằng Luân và Quế Lâm đều trồng giống Bưởi này [16]

và rất nhiều nhị hoa Hoa thông thường có mùi thơm rất mạnh Quả là loại quả có múi, một dạng quả mọng đặc biệt, hình cầu hay cầu thuôn dài, chiều dài 4-30 cm và đường kính 4-20 cm, bên trong quả khi bóc lớp vỏ và cùi sẽ thấy lớp vỏ mỏng, dai, màu trắng bao quanh các múi bên trong chứa nhiều tép mọng nước Chi này có vai trò quan trọng về mặt thương mại do

nhiều loài (hoặc cây lai ghép) được trồng để lấy quả Quả được ăn tươi hay vắt, ép lấy nước [15]

Quả Cam (danh pháp hai phần: Citrus × sinensis) là loài cây ăn quả thuộc Chi Cam chanh (danh pháp khoa học: Citrus) Nó có quả nhỏ hơn quả

bưởi, vỏ mỏng, khi chín thường có màu da cam, có vị ngọt hoặc hơi chua Loài cam là một cây lai được trồng từ xưa, có thể lai giống giữa loài bưởi

(Citrus maxima) và quýt (Citrus reticulata) Nó là cây nhỏ, cao đến khoảng

10 m, có cành gai và lá thường xanh dài khoảng 4-10 cm Cam bắt nguồn

từ Đông Nam Á, có thể từ Ấn Độ, Việt Nam hay miền nam Trung Quốc [15]

1.1.1.4 Một số giống cam tại Việt Nam

a, Canh sành

Cam sành là một giống cây ăn quả thuộc chi Cam chanh có quả gần như quả cam, có nguồn gốc từ Việt Nam Quả cam sành rất dễ nhận ra nhờ lớp vỏ dày, sần sùi giống bề mặt mảnh sành và thường có màu lục nhạt (khi chín có sắc cam), các múi thịt có màu cam, thịt trái nhiều nước, hương vị chua ngọt, trọng lượng trung bình 275 gram/trái Chu kỳ khai thác 10-15 năm Phù hợp

ăn tươi, chế biến và tiêu thụ nội địa

Cam sành Bố Hạ nổi tiếng trồng ở Bố Hạ, huyện Yên Thế, tỉnh Bắc Giang Cam sành Bố Hạ hợp với đất phù sa cổ, khí hậu mát ẩm Hiện nay vùng cam này đã bị xoá sổ do bệnh vàng lá greening

Cam sành nước ta hiện trồng chủ yếu ở khu vực Đồng bằng sông Cửu Long, như: Vĩnh Long, Tiền Giang, Cần Thơ được gọi chung là cam sành Sài Gòn, giá khoảng 30.000 - 40.000 đồng/kg Loại cam sành này khi chín vỏ

có màu xanh, sần sùi, vỏ dày, quả khá to, hơi dẹt, nặng tay, có hạt Trong nhóm cây ăn trái có múi vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long thì cây cam sành giữ vị trí hàng đầu về tất cả các mặt: diện tích, sản lượng và giá trị hàng hóa Cam sành Hà Giang, Tuyên Quang, Yên Bái… là vùng cam chủ yếu của các tỉnh phía Bắc Việt Nam, năng suất cao Cam sành Hà Giang bắt đầu thu

hoạch vào tháng 12 dương lịch hằng năm, khi chín quả màu vàng, cùi dày, vị ngọt thơm, có hạt Huyện Bắc Quang là huyện có diện tích cam sành lớn nhất tỉnh Cam sành Bắc Quang rất dễ nhận biết với đặc điểm là vỏ dầy, sần, lõi cam vàng, có hạt, ăn có vị ngọt khé, đậm đà Giá cam Hà Giang khi vào mùa cũng rẻ, nhiều khi chỉ 10.000 đồng/kg, nhưng là hàng Việt Nam nên khá an tâm về chất lượng vì không có chất bảo quản Tính đến cuối năm 2013, diện tích cam sành của Hà Giang vào khoảng 2.850 ha và sản lượng ước đạt từ 11.000-13.000 tấn quả Trong thời điểm từ tháng 1/2014, cam sành Hà Giang

đã bước vào giai đoạn chín rộ và cho thu hoạch Với giá bán bình quân tại vườn từ 13.000-15.000 đồng/kg, giá bán lẻ tại các chợ trên địa bàn Hà Giang dao động từ 18.000-20.000 đồng/kg

Hiện tình hình sản xuất cam sành của nhiều tỉnh ở Nam bộ đang bị giảm sút nghiêm trọng do bệnh vàng lá (bao gồm cả vàng lá do greening và vàng lá

do thối rễ) gây hại nặng nề mà chưa có thuốc phòng trị hữu hiệu Kết quả khảo sát sơ bộ của Viện Nghiên cứu cây ăn quả miền Nam tại các tỉnh vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long mới đây cho thấy tình hình nhiễm bệnh greening rất cao, nhiều vườn cây có tỷ lệ bệnh từ 60-100% khiến cây bị chết khô Viện

đã nghiên cứu thành công mô hình trồng cam sành theo phương pháp cải tiến

và trồng xen ổi giúp vườn cam hoàn toàn sạch bệnh vàng lá greening và không có rầy chổng cánh Các nhà khoa học của Viện đang tổng kết, đánh giá, rút kinh nghiệm và điều chỉnh cho hợp lý để đưa ra khuyến cáo nhân rộng phục vụ sản xuất trong thời gian tới [15]

c, Cam Vinh

Cam Vinh là đặc sản của Nghệ An được trồng trên chất đất đỏ của vùng miền Tây Nghệ An và được thừa hưởng nhiều ưu đãi đặc biệt về khí hậu và thời tiết đặc trưng để cho ra những trái cam ngon nổi tiếng

Cam Vinh thuộc chi cam chanh, quả tròn đều, nhỏ, nhiều nước, ít hạt, màu xanh vàng đều, vỏ mỏng, thường bị nám, thơm có vị ngọt thanh, đậm đà Màu vàng của cam Vinh là màu vàng tươi chanh pha với màu xanh, chứ không phải màu vàng da cam Kể cả phần tép cam cũng vàng nhẹ chứ không phải màu vàng cam Cam Vinh là tên gọi chung có nhiều loại cam đang được trồng tại Nghệ An

Cam Vinh thường chín vào tháng 9 và bắt đầu rộ mùa vào tháng 10 cho đến gần Tết Hiện cam trồng tại Vinh cũng đã có đến 3-4 loại khác nhau như Cam Hương Sơn, cam Quỳ Hợp, cam Xã Đoài và giá cũng nhiều loại, có loại

rẻ vì giá bán ở vườn chỉ 30.000/kg hoặc cao hơn là 50.000-55.000/kg Nhưng ngon nhất là giống cam Xã Đoài, đặc biệt là cam trồng theo phương pháp sạch đáp ứng được tiêu chuẩn VietGAP đang có giá bán tại vườn là khoảng 55.000- 60.000 đồng/kg

Hiện giống cây cam Vinh cũng được một vài địa phương như Hưng Yên, Lào Cai, Tuyên Quang, Hà Giang… đem về trồng trọt cấy ghép tạo năng suất cao và chất lượng tốt Cam Hưng Yên tuy có bề ngoài giống cam Vinh nhưng

vỏ dày hơn, chua và nhiều hạt Do vỏ cam có màu vàng khá giống nhau nên nhìn lướt qua người tiêu dùng khó mà phân biệt được đâu là cam thật, đâu là cam giả Chính vì vậy, rất ít người được ăn cam Vinh thật, mà thường chỉ được ăn cam vùng khác hoặc cam nhập khẩu giả làm cam Vinh Tuy nhiên chỉ cần khách đã ăn cam Vinh thật rồi thì khi nếm sẽ biết ngay đó có phải là hàng nhái hay không [15]

1.1.2 Tổng quan về tinh dầu

1.1.2.1 Khái niệm Tinh dầu [11, 12]

Tinh dầu là những chất thơm hay chất mùi có trong một số bộ phận của cây cỏ (hạt, rễ, củ, vỏ cây, hoa, lá, quả, dầu, nhựa cây…) hay động vật (túi tinh dầu) Hệ thực vật có tinh dầu khoảng 3000 loài, trong đó có 150-200 loài

có ý nghĩa công nghiệp Tinh dầu có trong các nguồn nguyên liệu trên với nồng độ rất khác nhau, có thể thay đổi từ phần triệu đến phần trăm và tinh dầu tương đối dễ bay hơi

Tinh dầu phân bố tập trung trong một số họ như họ hoa tán, học Cúc, họ hoa môi, học Long Não, họ Sim, học Cam, họ Gừng…Tinh dầu được chiết một

số bộ phận của cây như cánh hoa, lá, cành, rễ, vỏ trái, cuống hạt, vỏ cây…

-Lá: Bạc Hà, Tràm, Bạch đàn, Hương nhu, Khuynh diệp, Húng chanh, Tía tô, Cúc tần, lá Tràm, lá Sả, Long não, Cam, Chanh, Quýt…

-Bộ phận trên mặt đất: Bạc Hà, Hương nhu…

-Hoa: hoa Hồng, hoa Nhài, hoa Bưởi, hoa Hồi, hoa Đinh hương…

-Quả: Sa nhân, Hồi, Bưởi, Cam, Chanh, Quất, Xuyên tiêu, Thảo quả… -Vỏ quả: Cam, Chanh, Bưởi, Quýt…

-Vỏ thân: Quế

-Gỗ: Long não, Vù hương, Trầm hương…

-Thân rễ: Gừng, Nghệ, Hành, Tỏi, Xuyên khung, Bạch chỉ, Đương quy… Hàm lượng tinh dầu phụ thuộc vào nhiều yếu tố như giống, di truyền, đất trồng, phân bón, thời tiết, ánh sáng, thời điểm thu hoạch…Tinh dầu là sản phẩm cuối cùng của quá trình trao đổi chất và không được sử dụng trở lại cho hoạt động sống của cây…

1.1.2.2 Phân loại các thành phần có trong tinh dầu

a Phân loại theo hàm lượng [6]

- Thành phần chính: là thành phần có hàm lượng trên 1% Thành phần chính là tiêu chuẩn chủ yếu để đánh giá chất lượng tinh dầu

- Thành phần phụ: là thành phần có hàm lượng từ 0,1-1%

- Thành phần vết: là thành phần có hàm lượng không quá 0,1% trong toàn bộ tinh dầu

b Phân loại theo tính chất vật lý [6]

Tinh dầu của mỗi loài thực vật là một hỗn hợp bao gồm hàng trăm hợp chất thuộc các nhóm hữu cơ khác nhau.Theo tính chất vật lý, các hợp chất có trong tinh dầu thường được phân thành hai nhóm chính:

- Nhóm thành phần dễ bay hơi: chiếm tới 90 – 95% tổng lượng tinh dầu

- Nhóm còn lại: gồm các hợp chất ít bay hơi chỉ chiếm 1 – 10%

c Phân loại theo bản chất hóa học [8]

Các hợp chất trong tinh dầu được chia thành các nhóm:

- Monoterpen mạch hở (ví dụ: myrcen, ocimen)

- Monoterpen mạch vòng (ví dụ: p-cymen, pinen, sabinen)

- Monoterpen mạch hở bị oxy hóa (như farnesol, linalool, neral)

- Monoterpen mạch vòng bị oxy hóa (như terpineol, geraniol)

- Sesquiterpen mạch hở (ví dụ: farnesen)

- Sesquiterpen mạch vòng (ví dụ: copaen, humulen)

- Sesquiterpen mạch hở bị oxy hóa (như nerolidol)

- Sesquiterpen mạch vòng bị oxy hóa (như nootkaton, spathulenol)

- Các hợp chất thơm (ví dụ: indol)

- Các hydrocarbon mạch dài (như tetradecanal, dodecanal)

1.1.2.3 Tính chất đặc trưng của tinh dầu [1,12]

Tinh dầu là hợp chất hữu cơ hòa tan lẫn vào nhau, có mùi đặc trưng Tại nhiệt độ thường, tinh dầu thường ở thể lỏng, có khối lượng riêng bé hơn 1 (trừ một vài loại như tinh dầu Quế, Đinh Hương có khối lượng riêng lớn hơn 1)

Để xác định tính chất vật lý của tinh dầu, thông thường người ta tiến hành xác định các chỉ số như tỷ trọng, chiết suất, tỷ lệ hòa tan trong cồn 900

ở

250C, nhiệt độ sôi, năng suất quay cực, màu sắc… Tinh dầu không tan hoặc

rất ít tan trong nước nhưng chúng hòa tan tốt trong đa số các dung môi hữu cơ như ester, cồn

Về màu sắc, tinh dầu thường không màu hoặc có màu vàng nhạt Một số

ít tinh dầu có màu (ví dụ: tinh dầu Ngải Cứu có màu xanh lơ, tinh dầu Quế có

màu nâu sẫm…) là do sự có mặt của các hợp chất có màu được lôi kéo theo

tinh dầu trong quá trình chiết xuất (ví dụ: màu xanh do có Chlorophyll, màu vàng do có Carotenoid,…) Còn mùi và vị của tinh dầu chủ yếu gây ra do các cấu tử thành phần bị oxy hóa

Mặc dù thành phần hóa học của mỗi loại tinh dầu là khác nhau, nhưng nhìn chung, chúng có nhiệt độ sôi khoảng 100o

C – 200oC, dễ bay hơi và có mùi thơm đặc trưng Thành phần hóa học chủ yếu trong tinh dầu là các hợp chất Terpenoid (tức các hydrocarbon không no) nên chúng dễ bị thủy phân (nhất là ở nhiệt độ cao) và bị phân hủy bởi ánh sáng thành các hợp chất khác

Vì vậy, người ta thường bảo quản tinh dầu trong những lọ sẫm màu, có miệng nhỏ và đậy nút kỹ

Tinh dầu thực vật thường có thành phần không ổn định mà luôn thay đổi theo thời gian sinh trưởng của cây và cũng biến đổi theo điều kiện khí hậu, thời tiết…và trong các bộ phận của cây, hàm lượng tinh dầu cũng khác nhau Mỗi tinh dầu có các hằng số vật lý đặc trưng như trạng thái(d), chiết suất (n), độ quay cực (α), và các chỉ số hóa học như chỉ số Axit, chỉ số Iôt, chỉ số Este, chỉ số Xà phòng hóa…Qua các chỉ số ta có thể đánh giá sơ bộ chất lượng tinh dầu…

* Tinh dầu họ cam, quýt (Citrus)

-Tinh dầu họ Citrus có mùi thơm đặc trưng, vị ngọt sắc, gây ấn tượng mạnh, kích thích dịch vị, nhất là tuyến nước bọt Nó tham gia nhiều thành phần

của nhiều chất thơm Do đó, người ta thường sử dụng một ít để pha chế mùi tổng hợp nhân tạo

- Tinh dầu họ Cam, quýt (Citrus) hầu như không tan trong nước, nhưng tan ít ở nhiệt độ và áp suất cao

- Thành phần chủ yếu của tinh dầu Chanh là Limonen, chiếm 90% tổng thành phần có mặt trong tinh dầu Giá trị của tinh dầu được đánh giá theo thành phần chính

- Tùy theo loài Chanh, Cam, Quýt và điều kiện canh tác, vùng khí hậu

mà tinh dầu này có các thành phần hóa học và các chỉ số vật lý có sự thay đổi khác nhau Tinh dầu Citrus thường nằm trong khoảng chênh lệch sau:

1.1.2.4 Các phương pháp sản xuất tinh dầu [10]

Có rất nhiều phương pháp để chiết rút tinh dầu nhưng dù có sử dụng phương pháp chiết nào thì quy trình sản xuất đều có những điểm chung sau đây:

- Tinh dầu thu được phải có mùi thơm tự nhiên như nguyên liệu

- Quy trình khai thác phải phù hợp với đặc tính của nguyên liệu

- Tinh dầu phải được lấy triệt để khỏi nguyên liệu với chi phí thấp nhất Các phương pháp ly trích tinh dầu đều dựa vào các đặc tính sau của tinh dầu: -Dễ bay hơi

-Lôi cuốn theo hơi nước ở nhiệt độ dưới 100oC

-Hòa tan dễ dàng trong dung môi hữu cơ

-Dễ bị hấp thụ khi ở thể khí

Sau đây, chúng ta đi tìm hiểu về một số phương pháp thường hay sử dụng để ly trích tinh dầu thực vật

a Phương pháp chiết (Extraction)

Cơ sở của phương pháp dựa trên hiện tượng thẩm thấu, khuếch tán và hòa tan của tinh dầu có trong các mô nguyên liệu khi tiếp xúc với dung môi hữu cơ Phương pháp chiết thường dùng để tách các hương liệu dễ bay hơi mà phương pháp chưng cất tỏ ra kém hiệu quả

Trong phương pháp này nguyên liệu được ngâm trong dung môi hữu cơ thích hợp, sau đó cất chân không để thu hồi dung môi, phần còn lại là hỗn hợp tinh dầu và sáp được gọi là tinh dầu cô kết (gọi là “concrete oil”) Dùng cồn tuyệt đối hòa tan “con- crete oil” rồi để lạnh, khi đó phần sáp sẽ đông đặc và được tách loại, phần dịch còn lại được đem chưng cất lôi cuốn hơi nước để thu tinh dầu tinh khiết (gọi là “absolute oil”) Đây cũng chính là hai dạng sản phẩm chính của chất thơm hiện lưu hành trên thị trường

Yếu tố quan trọng nhất cho sự thành công của phương pháp này là phẩm chất và đặc tính của dung môi sử dụng, do đó dung môi chiết cần phải đạt được những yêu cầu sau:

- 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

- 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

Nhiệt độ sôi thấp vì khi chưng cất dung dịch ly trích 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, Axeton…) Trong một số trường hợp cụ thể, người ta còn dùng một hỗn hợp dung môi

b Phương pháp ướp

Cơ sở của phương pháp dựa trên hiện tượng hấp phụ chất thơm bởi các chất béo dạng lỏng hay rắn (vaselin, parafin, dầu oliu hoặc mỡ động vật) đã tinh chế Người ta dùng các khay sâu 8cm, rộng 60cm, dài 100cm đáy là mặt kính có phủ lớp chất béo để hấp phụ chất thơm Các khay có thể xếp chồng lên nhau, trên mặt khay xếp đều nguyên liệu để trích hương và để yên trong khoảng từ 12-72 giờ tùy từng loại nguyên liệu, sau đó thay lớp nguyên liệu mới và để hấp phụ từ 10-15 lần cuối cùng thu được chất béo có mùi thơm Đem lắc chất béo với etanol cao độ để trích ly tinh dầu, sau đó để lạnh -100

C

để loại bỏ hết chất béo bị kéo theo rồi cô đuổi etanol dưới áp suất thấp để thu tinh dầu Kỹ thuật này thuờng được dùng để chiết hương thơm của các loài hoa để thu sản phẩm dưới dạng tinh dầu cô đặc (“essence concentrée”) dùng trong mỹ phẩm

c Phương pháp ngâm

Phương pháp này dựa trên hiện tượng hấp thụ chất thơm bởi các loại dầu béo Hoa được ngâm trong dầu béo đã tinh chế trong một thiết bị được làm nóng bởi hơi nước ở 45-60oC trong thời gian từ 1-2h Sau mỗi lần ngâm, vớt hoa ra cho vào máy vẩy ly tâm để thu hồi dầu và cho tiếp nguyên liệu mới vào Mỗi mẻ dung môi có thể dùng để chiết 10-15 lần Dầu béo đã bão hòa chất thơm được đem lắc với etanol rồi cô dưới áp suất thấp để thu được tinh dầu cô đặc tương tự như trong phương pháp ướp

dễ dàng tách bằng cách cho thêm nước muối bão hòa, tinh dầu sẽ nổi lên trên

có kéo theo một phần sáp và nhựa Dùng Etanol 75 - 800 để hòa tan tinh dầu, sau đó làm lạnh để loại bỏ sáp Sau khi cô dưới áp suất thấp để loại bỏ etanol

ta có sản phẩm tinh dầu có lẫn một ít nhựa Phương pháp này có thể cho hiệu suất trên 90% so với hàm lượng tinh dầu định lượng trong phòng thí nghiệm

e Phương pháp chưng cất

Đây là phương pháp đầu tiên được dùng để tách tinh dầu ra khỏi nguyên liệu thực vật Phương pháp này dựa trên sự thẩm thấu, hòa tan, khuếch tán và lôi cuốn theo hơi nước của những chất hữu cơ trong tinh dầu chứa trong các mô khi tiếp xúc với hơi nước ở nhiệt độ cao Chưng cất có thể 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”

Cơ sở của phương pháp này là nhiệt độ sôi của hỗn hợp sẽ thấp hơn nhiệt

độ sôi của các cấu tử thành phần Do đó, khi chưng cất hơi nước các cấu tử tinh dầu sẽ được tách ra ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ sôi của nước, vì vậy sẽ hạn chế sự biến tính hóa học (sự oxy hóa, nhiệt phân ) các cấu tử tinh dầu Trong quá trình chưng cất, hơi nước sẽ được thẩm thấu vào các mô nguyên liệu, sau đó sẽ hòa tan, khuếch tán và lôi cuốn theo các hợp chất hữu cơ trong thành phần tinh dầu Dịch chưng cất sẽ được ngưng tụ và phân tách thành 2 lớp (lớp tinh dầu bên trên và lớp nước ở bên dưới) trong hệ thống ngưng tụ

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 các mô thực vật có các hợp chất khó bay hơi (như sáp, nhựa, acid béo dây dài mạch thẳng) thì quá trình 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 khuếch tán trở nên khó khăn

1.1.2.5 Ứng dụng của tinh dầu chiết tách từ họ Citrus

Việc sản xuất trái cây giống Citrus trên thế giới tăng đáng kể trong vài thập

kỷ qua, trung bình từ 48 triệu tấn /năm trong khoảng thời gian 1970-1971 đến 1978-1979, đến giai đoạn năm 1999-2000 đã tăng đến 90 triệu tấn/năm Các quốc gia ở Bắc Bán Cầu (The Northern hemisphere, chủ yếu là Mỹ và các nước Địa Trung Hải) đóng góp khoảng 75% tổng sản lượng Trong khi đó Nam Bán Cầu (The Southern hemisphere, chủ yếu là Brazil và Argentina) đóng góp phần

còn lại, 25% Trái Citrus chiếm thị phần đáng kể, khoảng 30% của thị trường trái

cây tươi của thế giới và một lượng lớn được tiêu thụ tại nơi sản xuất Ngoài ra,

có hơn 30% tổng sản lượng được dùng để sản xuất nước ép.[3]

Các loại lá Citrus bên cạnh việc ly trích lấy tinh dầu, còn được dùng làm gia vị và thuốc trị bệnh trong dân gian Các loài thuộc giống Fortunella, Citrofortunella bên cạnh được sử dụng để làm thực phẩm hàng ngày, sản xuất

nước ép trái còn làm cây cảnh [4,5] Ngày nay, công nghệ sản xuất nước ép

trái Citrus, Fortunella, Citrofortunella kết hợp chặt chẽ với việc sản xuất tinh

dầu và limonen, thức ăn cho gia súc tạo thành một qui trình khép kín và tận dụng tối đa nguồn nguyên liệu sản xuất đã và đang rất phát triển trên thế giới

- Tinh dầu và nước thơm:

Trong suốt quá trình cô đặc nước ép trái Citrus, một số hợp chất thơm tự

nhiên cũng bị loại bỏ cùng với nước, bao gồm lượng nhỏ tinh dầu vỏ trái trong nước ép Các hợp chất dễ bay hơi được thu hồi trong suốt quá trình sản xuất nước ép cô đặc được gọi là phần nước thơm (essence) Tinh dầu các loài giống cây có múi này đặc biệt là tinh dầu vỏ trái được ly trích, sử dụng và biết đầu tiên trong lịch sử loài người Các công trình nghiên cứu về tinh dầu giống cây này đã và vẫn đang được quan tâm và công bố khắp nơi trên thế giới kể

cả Việt Nam với số lượng khổng lồ (Bảng 1) Hầu hết các loài cây thuộc

giống Citrus đều có chứa tinh dầu trong tất cả các bộ phận của cây, đặc biệt là

vỏ trái, lá và hoa Hàm lượng tinh dầu trong vỏ trái thường rất cao (thay đổi từ 1,5 đến 6,5% so với sinh khối tươi của vỏ hoặc từ 0,15 đến 0,85% so với sinh khối trái tươi) Tinh dầu vỏ trái được quan tâm và nghiên cứu rất nhiều, bởi lẽ chứa hàm lượng tinh dầu và limonen cao Chính vì vậy, tinh dầu vỏ trái xem như là nguồn cung cấp limonen Trong lá và hoa cũng chứa tinh dầu Tinh dầu hoa cam (tinh dầu neroli), hoa bưởi được đánh giá rất cao Đặc biệt là tinh dầu neroli

Đây là tinh dầu nổi tiếng nhất và cũng thuộc loại đắt tiền nhất trong những tinh dầu chưng cất từ chanh, cam, quít Người ta bắt đầu khai thác tinh dầu này từ thế kỷ thứ 16 Tên “tinh dầu Neroli” là do vợ của hoàng tử xứ Neroli, nước Ý, đã dùng để làm thơm găng tay của mình Tinh dầu Neroli thu

được từ hoa tươi của cây cam đắng (Citrus aurantium Linn var amara) bằng

phương pháp chưng cất hơi nước Tinh dầu trong lá của phần lớn các loài cũng là nguồn nguyên liệu quan trọng trong công nghệ chế biến thực phẩm

(bánh kẹo, nước giải khát…) Hạt các loài cây thuộc giống Citrus nói chung

này thường được trích lấylimonoid, dầu béo Ngoài tinh dầu từ các bộ phận

thực vật riêng rẽ trên các loài thuộc giống Citrus còn có một loại tinh dầu có

tên gọi là “petitgrain” (petitgrain oils) Tinh dầu này được sản xuất từ lá tươi, búp, cành non (có cả trái non) được cắt tỉa sau mỗi mùa thu hoạch hoặc từ những quả cam nhỏ rụng trước khi chín Tinh dầu petitgrain được sử dụng như thành phần của nước hoa do đặc tính khử mùi và hương thơm rất ngọt ngào của chúng Chúng được sử dụng rất rộng rãi trong các sản phẩm vệ sinh trong gia đình Nếu được khử terpen, tinh dầu petitgrain có thể trở thành tiền chất rất tuyệt vời cho các chuyển hóa thành hợp chất đắt tiền hơn Tinh dầu

“petitgrain” thường được sản xuất từ các loài cam đắng (Citrus aurantium Linn var amara) hoặc cây cam ngọt (Citrus sinesis Osbeck) Tinh dầu

petitgrain cam đắng thơm và đắt tiền hơn Trong quá trình trồng cam chanh hàng năm phải cắt tỉa bỏ cành, người ta dùng cành lá này để chưng cất lấy tinh dầu Tinh dầu petitgrain khử terpen bền hơn tinh dầu gốc của chúng Chính vì thế được sử dụng làm thành phần tạo mùi trong các sản phẩm của xà phòng và xà phòng thơm Tinh dầu của nhiều loài cam, chanh, quýt còn có một số hợp chất chứa oxigen (alcol, aldehid và ester) Do đó chúng được sử dụng nhiều trong các lĩnh vực sản xuất nước hoa, kem đánh răng, xà phòng thơm, dầu chải tóc, nguyên liệu các dược phẩm và thực phẩm … Đã có nhiều

nghiên cứu cho thấy tinh dầu giống Citrus còn có hoạt tính sinh học Thành

phần hóa học tinh dầu thay đổi phụ thuộc vào điều kiện ly trích, nơi trồng, loài cây, …[1]

1.2 Cơ sở thực tiễn

1.2.1 Tình hình nghiên cứu về tinh dầu thuộc họ citrus trên thế giới và Việt Nam

1.2.1.1 Trên thế giới

Việc trồng trọt các cây giống họ cam, quýt (Citrus) có thể bắt nguồn ít

nhất 4000 năm trở lại đây ở khu vực các nước nhiệt đới và cận nhiệt đới của lục địa Châu Á (đặc biệt là các nước Đông Nam Á) và quần đảo Malaysia

Trong thời gian gần đây hơn, cây Citrus đến đầu tiên ở các nước Địa Trung Hải, do vậy, vùng trồng cây Citrus mở rộng khắp thế giới Giống Citrus gồm

khoảng trên dưới 20 loài phân bố tự nhiên từ Ấn Độ, miền Nam Trung Quốc, Việt Nam, Lào, Campuchia, Malaysia, Myanmar, Philippines, Thái Lan, Indonesia cho đến miền Bắc Australia và New Caledonia.[25]

Hiện nay, với sự phát triển của kỹ thuật lai giống, giống Citrus đã được

lai ghép thành rất nhiều giống khác nhau và cho ra đời rất nhiều các loài cây lai trên khắp thế giới Tuy nhiên, chỉ một số ít loài cây được nghiên cứu và được xác định tên khoa học một cách chính xác Đa số các cây lai từ các nhà vườn được lai một cách ngẫu nhiên sao cho phù hợp với thời tiết, thổ nhưỡng

và cho ra năng suất trái tốt

Bên cạnh cho các sản phẩm là nước ép, tinh dầu, nước thơm, quá trình

ép trái Citrus còn cho ra các sản phẩm phụ khác được chia làm ba loại chính: thức ăn gia súc, nguyên liệu thô được sử dụng cho việc trích các sản phẩm có thể bán được và các sản phẩm thực phẩm Do việc tận dụng các sản phẩm phụ

Citrus để sản xuất nhiều sản phẩm có giá trị hơn ngày càng gia tăng và quan trọng nên việc sản xuất trái Citrus trên thế giới cũng gia tăng và làm tăng các sản phẩm nước giải khát và nước ép trái Citrus một cách vượt bậc

Trên thế giới đã có rất nhiều công trình nghiên cứu về tinh dầu, nhất là các loại tinh dầu thuộc chi Citrus như Cam, Chanh, Bưởi …vì các tác dụng ưu việt của nó mang lại như thanh nhiệt, giải cảm, giảm stress Tinh dầu từ vỏ quả, lá và hoa của các cây thuộc chi Citrus là một chất tạo mùi và hương thơm tự nhiên và

thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của tinh dầu họ Citrus thu nhận được bằng các kỹ thuật tách chiết hiện đại đã được quan tâm nhiều trong những năm gần đây

- Lin và Rouseff (2001) đã phát hiện rằng có trên 200 hợp chất dễ bay hơi có trong tinh dầu bưởi thu được bằng phương pháp ép lạnh, trong đó chỉ

có 22 chất đóng góp chủ yếu tạo nên hương Bưởi Theo McGorrin (2002) thì nootkaton và 1-p-menthen-8-thiol là 2 cấu tử chính tạo ra hương Bưởi đặc trưng Ngoài ra, decanal acetaldehyde, methyl butyrat, limonen, etyl acetate, etyl butyrat và 2,8-epithio-cis-p-mentan cũng là những cấu tử chính trong tinh dầu Bưởi (Shaw, 1996)

- Napapor Thavanapong thuộc khoa Dược, Đại học Silpakorn, Thái Lan (2006) đã nghiên cứu chiết tinh dầu từ vỏ quả và hoa của giống Bưởi Citrus Maxima Merr bằng các kỹ thuật ép lạnh, chưng cất hơi nước dưới áp suất thấp

và chiết bằng CO2 siêu tới hạn (CO2 -SFC), sau đó xác định thành phần hóa học bằng phương pháp GC-MS và thử hoạt tính kháng khuẩn của tinh dầu trên các chủng vi sinh vật khác nhau Kết quả cho thấy tinh dầu chiết bằng các phương pháp trên đều có chứa limonen, myrcen, -pinen, sabinen, linalool,…

- Atti-Santos, Serafini, Moyna và Cs (2005) đã nghiên cứu xác định điều kiện tối ưu cho việc chiết tinh dầu Chanh bằng phương pháp chưng cất hơi nước (HD) và chiết bằng CO2 siêu tới hạn (CO2 -SFC) Kết quả cho thấy nếu dùng phương pháp HD thì hiệu suất cao nhất đạt được (5,45%) khi chưng cất trong 3 giờ (dùng cả vỏ không xay), còn nếu dùng phương pháp CO2 -SFC thì hiệu suất cao nhất là (7,93% ) khi chiết ở 60ºC, 90 bar với tốc độ dòng của

CO2 là 1mL/phút

- M M Ahmad, Salim-ur-rehman, F M Anjum, E E Bajwa (2006) đã nghiên cứu tinh chất lý học của tinh dầu chiết từ vỏ của các loại Citrus khác nhau trong đó có giống Bưởi Citrus paradisi Kết quả cho thấy tinh dầu vỏ Bưởi thu được có chỉ số khúc xạ là 1,472 và cặn còn lại không bay hơi là thấp nhất (3,122%) Khả năng hòa tan trong etanol 95% của các loại tinh dầu thu được khác nhau.[25]

Bảng 1.1 Tóm tắt một số công trình nghiên cứu tinh dầu vỏ quả họ cam,

Loại/ nơi thu hái Cấu phần chính Tác giả

tiều

Chưng cất

hơi nước

Pemangkat – Indonesia

Limonen

Dharmawa Bưởi Chưng cất

hơi nước

Chittagong – Bangladesh

Citronelal, propionat Chowdhur Chanh Chưng cất

hơi nước

0,81 Trạm nghiên cứu

nông nghiệp CIRAD tại San Ghjulianu – Corsica – Pháp

INRA-sabinen, limonen, terpinen, (E)- β-

γ-ocimen, linalol, terpinen-4-ol, citral

b, acetat neril, citral

metilantranilat metil

Karawya 0,3 El-Sharkia

Governorate – Ai Cập

Abdel-Aal

1.2.1.2 Ở Việt Nam

Việt Nam là một nước có điều kiện khí hậu nhiệt đới gió mùa rất thuận lợi cho việc hình thành và phát triển các loại thực vật, trong đó phải kể đến các loài thuộc chi Citrus họ Rutaceae như Chanh (Citrus limonia Osbeck), Bưởi (Citrus grandis (L.) Osbeck), Cam (Citrus sinensis (L.) Osbeck), Quýt (Citrus reticulata Blanco) Gần đây, ở nước ta cũng đã có một số nghiên cứu tách chiết tinh dầu từ lá hay vỏ Bưởi, Cam, Chanh sử dụng phương pháp chưng cất truyền thống cũng như ứng dụng một số kỹ thuật chiết mới

- Nguyễn Minh Hoàng, khoa Công nghệ Sinh học, Đại học Mở TPHCM

đã nghiên cứu chiết tinh dầu từ vỏ trái Bưởi da xanh Citrus grandis (L.) Osbeck (trồng tại Đồng Nai) và từ vỏ trái Cam sành Citrus nobilis Lour (trồng tại Tiền Giang) và vỏ trái Chanh dây Citrus aurantifolia (Christm.) Swingle (trồng tại Tiền Giang) bằng phương pháp chưng cất hơi nước có và không

có sự hỗ trợ của vi sóng Kết quả cho thấy khi chưng cất với nguyên liệu không xay tốn nhiều thời gian ly trích hơn và tinh dầu thu được có màu vàng do tiếp xúc nhiệt quá lâu, hiệu suất thấp (Bưởi: 0,59%; Cam: 1,34%; Chanh: 0,83%) Nếu dùng nguyên liệu xay thì thời gian ly trích ngắn, tinh dầu thu được trong suốt, không màu, hiệu suất thu được cao hơn (Bưởi: 1,58%; Cam: 3,79%; Chanh: 1,78%) Việc kết hợp sử dụng vi sóng trong quá trình chưng cất với nguyên liệu không xay có thời gian ly trích rất ngắn (19 - 21 phút), nhưng tinh dầu thu được có màu vàng nhạt và hiệu suất thấp (Bưởi: 0,51%; Cam: 0,48%; Chanh: 0,40%) Kết quả thử nghiệm về hoạt tính kháng khuẩn cho thấy tinh dầu vỏ trái giống Citrus kháng khuẩn tốt trên một số chủng vi khuẩn thử nghiệm.[7]

- Một số nghiên cứu khác về chiết tách tinh dầu như Đề tài “Tách tinh dầu và alkaloid từ quả Quất (Citrus japonica Thumb.)” của Nguyễn Thị Lý và Cs…hay đề tài tốt nghiệp Đại học “Nghiên cứu chiết xuất tinh dầu từ vỏ bưởi

Năm Roi (Citrus grandis (L.) Osbeck var grandis) bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước” (2010) của Sinh viên Nguyễn Đắc Phát Trường Đại học Nha Trang [13]

Trong số các loài thuộc chi Citrus thì Quất cũng khá phổ biến nhưng vẫn chưa được quan tâm nhiều Quất là cây cảnh dễ trồng tại Việt Nam, quả Quất ngoài việc làm cảnh trong những ngày Tết cổ truyền, còn được dùng thay Chanh trong một số món ăn, thức uống và gia vị Hoa trắng, đẹp và có mùi thơm dễ chịu Tên khoa học là Citrus japonica Thumb, họ Rutaceae Tên thường gọi: Hạnh, Quất, Tắc… Một số tên nước ngoài khác như: Calamondin, Kumquat…

Ở nước ta thường sử dụng Quất để chưng Tết và sau đó thải bỏ, như vậy việc chúng ta tận dụng nguồn phế liệu này để chiết xuất tinh dầu sẽ mang lại hiệu quả kinh tế cao (theo khảo sát thị trường có thể trên 100.000 đồng/10ml), đưa ra một hướng phát triển mới đồng thời góp phần giải quyết vấn đề môi trường đáng báo động hiện nay

1.2.2 Tình hình xử lý rác thải xốp trên thế giới và Việt Nam

1.2.2.1 Trên Thế giới

Rác thải xốp được xử lý theo một số công nghệ truyền thống như: phương pháp nhiệt phân, phương pháp đốt tuy nhiên trong quá trình xử lý làm phát sinh nhiều khí thải nguy hiểm cho sức khỏe con người như: CO2, H2S…

Gần đây, các nhà khoa học Ireland sử dụng một loại vi khuẩn để bẻ gãy các mạch của rác thải xốp, tạo ra một loại chất dẻo dễ phân huỷ sinh học Giải pháp của Kevin OConnor, Đại học tổng hợp Dublin (Ireland) có thể giúp nước

Mỹ tránh được việc phải chôn lấp khoảng 2,3 triệu tấn rác nhựa có nguồn gốc dầu

mỏ này mỗi năm

Xốp - một loại vật liệu làm từ polystyrene - chứa hydro và carbon, nhưng không phải ở dạng mà vi khuẩn có thể tiêu hoá được Giới khoa học từng sử dụng vi

sinh vật để phân huỷ các hoá chất có mặt trong xốp, nhưng tới nay chưa ai có thể tạo ra một loại sản phẩm phụ có ích

Để khiến vật liệu này dễ phân huỷ, nhóm của OConnor đã làm nóng xốp lên qua một quy trình đặc biệt có tên gọi pyrolysis - làm nóng chảy polystyrene ở nhiệt

độ rất cao trong môi trường không ôxy để bẻ gãy các liên kết hoá học Môi trường không ôxy nghĩa là không có sự cháy và phát thải Trong quá trình đó, polystyrene trở thành styrene lỏng - một hợp chất carbon mà vi khuẩn có thể "chén"

PP chịu được nhiệt cao nhất từ 100 - 120 o C trong thời gian dài, trong khi ba loại còn lại không thích hợp cho đựng thức ăn nóng trên 100 o

C

Mặc dù PS là vật liệu rất an toàn, nhưng các hóa chất để sản xuất PS (trong đó

có styrene và ethylbenzene) là các chất có hại cho sức khỏe gây hiệu ứng thần kinh, ảnh hưởng tới chức năng gan, tụy Nếu nguyên liệu dùng cho sản xuất PS không tốt thì hộp xốp còn có nguy cơ chứa cả các chất độc là kim loại nặng như chì và cadmium

Ở Việt Nam: đa phần hộp xốp được tận dụng từ nhựa tái chế nên nguy cơ chứa các độc tố rất cao Bản thân polystiren không độc hại, chất độc ở đây chính là các chất phụ gia mà nhà sản xuất thêm vào trong quá trình sản xuất, chẳng hạn như: Chất nhựa trộn vào làm chất keo và bột tan để ép khuôn không dính, và còn nhiều chất khác chưa được tìm thấy Những chất này lưu lại trên hộp xốp, khi dính vào thực phẩm sẽ ảnh hưởng đến sức khỏe con người

Sau khi sử dụng, các hộp xốp được thải ra môi trường gây ra vấn đề ô nhiễm rác thải xốp đang trở nên ngày càng nghiêm trọng Do đó, các giải pháp sinh học xử

lý rác thải xốp đang ngày càng được xã hội quan tâm

 Một số nghiên cứu về xử lý rác thải xốp

- Chế tạo keo dán gỗ kỵ nước từ xốp phế thải: Trần Đình Đại, sinh viên năm 3, Khoa công nghệ Hóa - Trường Cao đẳng Công nghiệp Cao Su Bình Phước đã có sáng kiến tạo ra sản phẩm keo dán gỗ kỵ nước từ xốp phế thải Nguyên liệu để làm

ra keo dán gỗ kỵ nước bao gồm: xốp, máy ép, cân kỹ thuật, các hóa chất thiết yếu… Cách làm là chuẩn bị hai miếng ván ép và ván dán cộng với những mẫu xốp phế thải được hòa tan trong dung dịch axeton và etylaxetat với tỷ lệ thích hợp Các vật dụng đó được cho thử nghiệm với 2 mẫu: Mẫu 1 (ván ép) sau khi trộn kỹ các chất liên quan rồi được cho vào khuôn tạo mẫu tiêu chuẩn, ép trên máy ép trong thời gian 7 phút Khi áp lực 800 Psi (5,5 Mpa - đơn vị đo) và nhiệt độ trong khuôn 80 0

C

là có thể thu được tấm gỗ kích thước 20 x 20 cm.[14]

- “Tái chế xốp bằng tinh dầu thực vật” – Đề tài của Hà Thúc Tiến và Đoàn

Phạm Phước học sinh trường Chuyên Quốc học Huế đã nghiên cứu và thử nghiệm phương pháp hòa tan xốp bằng tinh dầu chiết xuất từ vỏ cam, quýt Bước đầu đã cho kết quả cao, xốp bị hòa tan nhanh chóng khi được tiếp xúc với tinh dầu vỏ cam, quýt

- Kết quả nghiên cứu ban đầu của đề tài nhóm sinh viên nghiên cứu khoa học

trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên “Xử lý rác thải xốp bằng tinh dầu cam,

quýt” do Ths Trần Thị Phả hướng dẫn cho kết quả tương đối khả quan

1.2.3 Tình hình sản xuất nhựa polystyren trên thế giới và Việt Nam

1.2.3.1 Tình hình sản xuất nhựa polystyren trên thế giới

Năng lực sản xuất polystyrene (PS) của thế giới gần 20 năm trở lại đây tăng trưởng nhanh chóng mức cao kỷ lục tại châu Á Thế kỷ XIX, thế giới có công suất sản xuất hàng năm hơn 13 triệu tấn nhựa polystyrene/năm

Từ đầu năm 2000, lượng tiêu thụ nhựa polystyrene trên toàn thế giới

đây Đặc biệt là tác động của cuộc khủng hoảng tài chính châu Á, giảm sản xuất đến các quốc gia và khu vực này cũng tập trung ở khu vực châu Á Năm

2003, tổng sản lượng polystyrene của thế giới đạt 14,26 triệu tấn/năm, trong

đó sản lượng ở Bắc Mỹ là 3.252.000 tấn/năm, chiếm 22,8% tổng số sản lượng polystyrene được sản xuất của thế giới, Nam Mỹ là 666.000 tấn/năm, chiếm tổng sản lượng của thế giới là 4,8%, Tây Âu công suất 2.954.000 tấn/năm, chiếm tổng sản lượng của thế giới là 20,7%, Đông Bắc Á năng lực sản xuất là 4.892.000 tấn/năm, chiếm tổng sản lượng của thế giới là 34,3%, khu vực Đông Nam Á có công xuất là 973.000 tấn/năm, chiếm khoảng 6,8%, Các khu vực khác có công xuất là 1.525.000 tấn/năm, chiếm tổng sản lượng của thế giới là 10,7%

Năm 2003, tổng lượng tiêu thụ polystyrene trên thế giới bằng 10.889.000 tấn, trong đó tiêu thụ tại Bắc Mỹ 2.505.000 tấn/năm, chiếm 23,0% tổng mức tiêu thụ polystyrene của thế giới Nam Mỹ, tiêu thụ 445.000 tấn/năm, chiếm 4,1% so với tổng mức tiêu thụ của thế giới Châu Âu lượng tiêu thụ là 2.269.000 tấn/năm, chiếm 20,8% tổng mức tiêu thụ của thế giới Đông Bắc Á, lượng tiêu thụ là 4.092.000 tấn/năm, chiếm 37,6% tổng lượng tiêu thụ của thế giới, lượng tiêu thụ trong khu vực Đông Nam Á là 49,8 triệu tấn/năm, chiếm 4,6% tổng lượng tiêu thụ, tiêu thụ trong các bộ phận khác của 1,08 triệu tấn/năm, chiếm 9,9% tổng mức tiêu thụ Do đó Bắc Mỹ, Nam Mỹ sản xuất polystyrene cân bằng và bán hàng, hơi dư thừa ở Tây Âu, trong khi khu vực Đông Bắc Á vẫn cần phải dựa vào nhập khẩu để đáp ứng sự thiếu hụt [17]

1.2.3.2 Tình hình sản xuất nhựa polystyren ở Việt Nam

Cũng như các nước khác trên thế giới, nhu cầu về polystyren ở Việt Nam ngày càng cao Hàng năm chúng ta phải nhập một số lượng tương đối lớn từ nước ngoài, chủ yếu là nhập từ Thái Lan, Đài Loan Điều này cần chi phí một nguồn ngoại tệ khá lớn Từ năm 2012, công ty Trách Nhiệm Hữu Hạn