Nghiên cứu tinh chế dầu tràm trà bằng phương pháp chưng cất phân đoạn và ứng dụng vào sản phẩm nước rửa tay

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Ngày, tháng, năm sinh: 23/11/1987 Nơi sinh:

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

-

TRẦN TUYẾT SƯƠNG

NGHIÊN CỨU TINH CHẾ TINH DẦU TRÀM TRÀ BẰNG PHƯƠNG PHÁP CHƯNG CẤT PHÂN ĐOẠN VÀ ỨNG DỤNG VÀO SẢN PHẨM NƯỚC RỬA TAY

CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

MÃ SỐ: 605275

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2013

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS Huỳnh Quyền ………

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

1 Chủ tịch hội đồng: PGS.TS Mai Thanh Phong

2 Ủy viên, phản biện 1: PGS.TS Trịnh Văn Dũng

3 Uỷ viên, phản viện 2: TS Lê Thị Kim Phụng

4 Ủy viên: TS Huỳnh Quyền

5 Ủy viên, thư ký: TS Ngô Thanh An

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Ngày, tháng, năm sinh: 23/11/1987 Nơi sinh: Tây Ninh

I – TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU TINH CHẾ TINH DẦU TRÀM TRÀ BẰNG

PHƯƠNG PHÁP CHƯNG CẤT PHÂN ĐOẠN VÀ ỨNG DỤNG VÀO SẢN PHẨM NƯỚC RỬA TAY

II – NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

- Nghiên cứu tinh chế tinh dầu tràm trà tinh từ tinh dầu tràm trà thô (chứa khoảng

34% terpinen-4-ol, thu được từ chưng cất lôi cuốn hơi nước cây tràm trà thuộc giống Melaleuca alternifolia) bằng phương pháp chưng cất phân đoạn ở áp suất

chân không

- So sánh tinh dầu tràm trà tinh sau chưng cất phân đoạn với tiêu chuẩn quốc tế ISO

4730 về tinh dầu tràm trà và khảo sát hoạt tính sinh học của tinh dầu

- Từ tinh dầu tràm trà thu được nghiên cứu hướng ứng dụng, cụ thể là phối chế sản

phẩm nước rửa tay công nghiệp

III – NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: ngày 16 tháng 08 năm 2012

IV – NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: ngày 03 tháng 12 năm 2012

V – CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS HUỲNH QUYỀN

Tp HCM, ngày tháng năm

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên, tôi xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Huỳnh Quyền, người thầy

đã trực tiếp hướng dẫn và động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn Sự chỉ bảo chân tình của thầy đã cho tôi những bước đi quan trọng để có thể hoàn thành luận văn này Đồng thời tôi xin cảm ơn chị Hạnh – công ty mỹ phẩm Mai Phương đã định hướng cho tôi nghiên cứu sản phẩm nước rửa tay và cung cấp nguồn nguyên liệu cho tôi thực hiện nghiên cứu hướng ứng dụng tinh dầu tràm trà Tôi cũng xin trân trọng cảm ơn các thầy cô trong khoa Kỹ thuật Hóa học – Trường Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh đã tận tình giảng dạy và trang bị cho tôi những kiến thức quý báu trong trong suốt thời gian học đại học và cao học Đồng thời tôi cũng rất cảm ơn những đồng nghiệp tại Trung tâm Nghiên cứu Công nghệ Lọc Hóa dầu – Trường Đại học Bách khoa Tp Hồ Chí Minh đã hỗ trợ nhiệt tình và đóng góp nhiều ý kiến quan trọng giúp tôi hoàn thành luận văn

Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình, người thân và bạn

bè đã luôn giúp đỡ động viên tôi trong học tập và cuộc sống Những tình cảm quý báu đó luôn là động lực thúc đẩy tôi phấn đấu để có được kết quả như ngày hôm nay

Trần Tuyết Sương

ABSTRACT

Tea tree oil (TTO) comes from the leaves of Melaleuca alternifornia that belongs to the myrtle family (Myrtaceae) It is one of the most powerful immune system stimulants and sorts out most viral, bacterial and fungal infections in a snap, while it is great to heal wounds and acnes In Vietnam, Melaleuca trees can grow on acid land that stretches in a large portion of lands in the Mekong Delta region However, TTO contains various amounts of 1,8-cineole that causes skin irritant

In my thesis, TTO was refined through vacuum distillation process to increase concentration of terpinen-4-ol, decrease the minimum concentration of 1,8-cineole and meet International Standard ISO 4730 Materials for this process are crude TTO (34% of Terpinen-4-ol) from steam distillation Optimal conditions are 5mmHg pressure with a reflux ratio of around 1:2 After vacuum distillation process, TTO contains 95-99% of concentration of terpinen-4-ol but not 1,8-cineol (cleaned TTO) and the recovery of yield is 64,7%

For TTO application, cleaned TTO was used as an antibacterial ingredient in

industrial hand cleaner Targeted product that is being used at Kawakin Core-Tech

Company Ltd (Viet Nam), was imported from Japan With 0,3% of cleaned TTO in hand cleaner, it can kill 98,86% bacteria In addition, the product has good cleaning ability, contains beeswax particles that keep soft and moisture hand

Trong nghiên cứu ứng dụng, TTO tinh được bổ sung vào sản phẩm nước rửa tay công nghiệp Với sản phẩm mục tiêu là nước rửa tay được nhập khẩu từ Nhật

đang được sử dụng tại công ty TNHH Kawakin Core -Tech Việt Nam Với hàm

lượng TTO trong sản phẩm nước rửa tay là 0,3%; nước rửa tay có khả năng kháng khuẩn 98,86% Ngoài ra, sản phẩm có khả năng tẩy rửa tốt chứa các hạt beeswax giúp giữ ẩm và mềm da

MỤC LỤC

MỤC LỤC iii

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT vi

DANH SÁCH BẢNG vii

DANH SÁCH HÌNH ix

TỔNG QUAN 3

Chương 1 Tổng quan về tinh dầu tràm trà 3

1.1 Lịch sử phát triển cây tràm trà trên thế giới 3

1.1.1 Đặc điểm thực vật 4

1.1.2 Sự phát triển của tinh dầu tràm trà tại Việt Nam [5] 5

1.1.3 Tính chất vật lý và thành phần hóa học của tinh dầu tràm trà 6

1.1.4 Hoạt tính sinh học của tinh dầu tràm trà 12

1.1.5 Độc tính của tinh dầu tràm trà 16

1.1.6 Khả năng ứng dụng của tinh dầu tràm trà 17

1.1.7 Các phương pháp chiết tách thu tinh dầu tràm trà 19

1.2 Phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước 19

1.2.1 Phương pháp trích ly CO 2 siêu tới hạn 20

1.2.2 Phương pháp chưng cất phân đoạn 23

1.2.3 Sơ lược về da và hệ vi sinh vật trên da 26

1.3 Cấu trúc da [23] 26

1.3.1 Vi sinh vật trên da 28

1.3.2 Một số bệnh lây truyền qua bàn tay bẩn 31

1.3.3 Sản phẩm làm sạch cá nhân – Nước rửa tay 32

1.4 Một số vấn đề cần quan tâm khi rửa tay 33 1.4.1

Yêu cầu của sản phẩm [6] 34 1.4.2

Thành phần nguyên liệu nước rửa tay [6] [28] 34 1.4.3

Một số sản phẩm nước rửa tay trên thị trường 36 1.4.4

THỰC NGHIỆM 38 Chương 2

Mục tiêu 382.1

Nội dung nghiên cứu 382.2

Nghiên cứu tinh chế tinh dầu tràm trà bằng phương pháp chưng cất 2.2.1

phân đoạn ở áp suất chân không 38

Nghiên cứu phối chế sản phẩm nước rửa tay công nghiệp có nguồn gốc 2.2.2

từ tinh dầu tràm trà 38

Phương pháp đánh giá 392.3

Đánh giá tính chất của tinh dầu tràm trà tinh 39 2.3.1

Đánh giá tính chất sản phẩm nước rửa tay công nghiệp 42 2.3.2

Thực nghiệm 462.4

Chưng cất phân đoạn ở áp suất chân không 46 2.4.1

Phối chế sản phẩm nước rửa tay công nghiệp có nguồn gốc tinh dầu 2.4.2

đường cong phân bố nồng độ của terpinen-4-ol theo các chỉ số hồi lưu: 61

Đánh giá chất lượng tinh dầu tràm trà tinh 73 3.1.2

Phối chế sản phẩm nước rửa tay công nghiệp nguồn gốc tinh dầu tràm trà 3.2

75

Kết quả khảo sát hàm lượng chất hoạt động bề mặt (HĐBM) chính 3.2.1

Kết quả khảo sát hàm lượng chất làm đặc TC-Carbomer 380: 76 3.2.2

Đánh giá thành phần công thức nền thành phần nước rửa tay 77 3.2.3

Kết quả khảo sát hoạt tính kháng khuẩn của nước rửa tay 78 3.2.4

Kết quả nghiên cứu đánh giá khả năng đưa sản phẩm ra thị trường: 80 3.2.5

Kết luận và Kiến nghị 82 Chương 4

Kết luận 824.1

Đối với quá trình thực nghiệm chưng cất phân đoạn ở áp suất chân 4.1.1

không thu tinh dầu tràm trà tinh: 82

Đối với định hướng ứng dụng tinh dầu tràm trà vào sản phẩm nước 4.1.2

rửa tay công nghiệp 82

Kiến nghị 834.2

TÀI LIỆU THAM KHẢO 84 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐƯỢC CÔNG BỐ 87 Phụ lục 1: Kết quả phân tích GC tinh dầu tràm trà thô và 18 phân đoạn chưng cất phân đoạn ở chế độ R 12 89 Phụ lục 2: Thông số thành phần nguyên liệu nước rửa tay [6] [28] 90 Phụ lục 3: Mô hình đánh giá các tiêu chuẩn kỹ thuật trong sản phẩm nước rửa tay 92

Phụ lục 4 : Kết quả kiểm nghiệm của Viện Pasteur TP.HCM 93

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT

TTO : Tinh dầu tràm trà (Tea Tree Oil)

MIC : Nồng độ tối thiểu của kháng sinh ức chế được vi khuẩn (Minimum

Inhibitory Concentration μg/ml), từ MIC xác định được vi khuẩn kháng

hay nhạy với kháng sinh

MBC : Nồng độ tối thiểu tiêu diệt chủng vi khuẩn (Minimum Batericidal

Concentration)

MFC : Nồng độ tối thiểu tiêu diệt chủng vi nấm (Minimum Fungal

Concentration)

MRSA : Chủng vi khuẩn rất thường gặp trong các bệnh viện

(methicillin-resistant staphylococcus aureus)

SCCP : Hội khoa học các sản phẩm tiêu dùng tại châu Âu (The Scientific

Committee on Consumer Product)

SFE :Trích ly siêu tới hạn (Supercritical Fluid Extraction)

HĐBM : Hoạt động bề mặt

SLS : Sodium lauryl sulfate

CAPB : Cocamido propyl betain

CDE : Coconut Diethanolamine

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 1.1: Thành phần của M alternifolia (tea tree) oil theo tiêu chuẩn ISO 4730 [8]

và theo nghiên cứu của Brophy [1] 7

Bảng 1.2: Tiêu chuẩn của Úc cho tinh dầu tràm trà [9] 8

Bảng 1.3: Nồng độ tối thiểu ức chế và tiêu diệt các chủng vi khuẩn của tinh dầu tràm trà (M.alternifolia) [10] 12

Bảng 1.4: Nồng độ tối thiểu ức chế và tiêu diệt các chủng vi nấm của tinh dầu tràm trà (M.alternifolia) 14

Bảng 1.5: Hàm lượng tối đa tinh dầu tràm trà trong mỹ phẩm theo SCCP [9] 18

Bảng 1.6: Một số sản phẩm mỹ phẩm trên thị trường có sử dụng tinh dầu tràm trà 18 Bảng 1.7: Thành phần của 8 monoterpen được chiết xuất bằng phương pháp 22

Bảng 1.8: Nước rửa tay diệt khuẩn [29] 35

Bảng 1.9: Nước rửa tay với thành phần các hạt dầu khoáng [29] 36

Bảng 2.1: Khả năng kháng khuẩn dựa vào đường kính vô khuẩn 42

Bảng 2.2: Hàm lượng tinh dầu tràm trà thô sử dụng cho chưng cất chân không 46

Bảng 2.3: Thành phần và chức năng các nguyên liệu trong nước rửa tay 54

Bảng 2.4: Dụng cụ thiết bị, thí nghiệm phối chế nước rửa tay 54

Bảng 2.5: Công thức nghiên cứu ảnh hưởng của SLS đến sản phẩm 56

Bảng 2.6: PHIẾU THĂM DÒ Ý KIẾN NGƯỜI TIÊU DÙNG ĐỐI VỚI NƯỚC RỬA TAY 59

Bảng 3.1: Số liệu chưng cất phân đoạn ở chế độ R11 61

Bảng 3.2: Nồng độ Terpinen-4-ol trong các phân đoạn ở chế độ R11 62

Bảng 3.3: Số liệu chưng cất phân đoạn ở chế độ R12 64

Bảng 3.4: Nồng độ Terpinen-4-ol trong các phân đoạn ở chế độ R12 65

Bảng 3.5: Số liệu chưng cất phân đoạn ở chế độ R13 67

Bảng 3.6: Nồng độ Terpinen-4-ol trong các phân đoạn ở chế độ R13 68

Bảng 3.7: Số liệu chưng cất phân đoạn ở chế độ R21 70

Bảng 3.8: Nồng độ Terpinen-4-ol trong các phân đoạn ở chế độ R21 71

Bảng 3.9: Hàm lượng các cấu tử trong tinh dầu tràm trà tinh được phân tích tại RPTC và so sánh với tiêu chuẩn ISO 4730 73

Bảng 3.10: Kết quả khảo sát khả năng kháng một số chủng vi khuẩn của tinh dầu tràm trà tinh 74

Bảng 3.11: Kết quả nghiên cứu tỷ lệ SLS 75

Bảng 3.12: Kết quả nghiên cứu hàm lượng TC-Carbomer 380 76

Bảng 3.13: Thành phần công thức nền nước rửa tay 77

Bảng 3.14: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ nhớt và pH của sản phẩm nước rửa tay 77

Bảng 3.15: Khả năng kháng khuẩn của mẫu nước rửa tay 78

Bảng 3.16: Thành phần công thức nước rửa tay và công dụng 79

Bảng 3.17: Bảng đánh giá sản phẩm nước rửa tay 80

DANH SÁCH HÌNH

Hình 1.1: Cây tràm trà Melaleuca Alternifolia trồng ở Úc 4

Hình 1.2: Đồ thị biểu diễn trạng thái vùng siêu tới hạn của môt chất 21

Hình 1.3: Mô hình chưng cất phân đoạn chân không 24

Hình 1.4: Cấu trúc da [23] 27

Hình 1.5: Hình ảnh một số vi khuẩn dưới kính hiển vi 29

Hình 1.6: Hình ảnh một số vi nấm dưới kính hiển vi 30

Hình 1.7: Một vài loại vi khuẩn thường gặp trên bàn tay 33

Hình 1.8: Một số sản phẩm nước rửa tay trên thị trường Việt Nam 37

Hình 2.1: Sơ đồ thực nghiệm tiến hành nghiên cứu 39

Hình 2.2: Bình định mức fiol 40

Hình 2.3: Thiết bị sắc kí khí Agilent 6890N 41

Hình 2.4: Máy đo độ nhớt SYD – 265B 43

Hình 2.5: Kính hiển vi điện tử và buồng đếm hồng cầu 44

Hình 2.6: Xưởng thực nghiệm tinh dầu tràm trà tại Tiền Giang 46

Hình 2.7: Cây tràm trà được trồng tại Tân Phước – Tiền Giang 46

Hình 2.8: Sản phẩm tinh dầu tràm trà thô 47

Hình 2.9: Hệ thống chưng cất thực nghiệm 47

Hình 2.10: Quá trình thiết lập một sản phẩm [6] 53

Hình 2.11: Sơ đồ quy trình thực nghiệm điều chế nước rửa tay 55

Hình 2.12: Quá trình khuấy trộn điều chế nước rửa tay 55

Hình 3.1: Đường cong % thể tích tích lũy theo nhiệt độ chưng cất ở chế độ R11 63

Hình 3.2: Đường cong phân bố nồng độ của Terpinen-4 ol ở chế độ R11 63

Hình 3.3: Đường cong % thể tích tích lũy theo nhiệt độ chưng cất ở chế độ R12 65

Hình 3.4: Đường cong phân bố nồng độ của Terpinen-4 ol ở chế độ R12 66

Hình 3.5: Đường cong % thể tích tích lũy theo nhiệt độ chưng cất ở chế độ R13 69

Hình 3.6: Đường cong phân bố nồng độ của Terpinen-4 ol ở chế độ R13 69

Hình 3.7: Đường cong % thể tích tích lũy theo nhiệt độ chưng cất ở chế độ R21 72

Hình 3.8: Đường cong phân bố nồng độ của Terpinen-4-ol ở chế độ R21 72

Hình 3.9: 73

Hình 3.10: Sản phẩm tinh dầu tinh 74

Hình 3.11: Đánh giá chất lượng nước rửa tay khi hàm lượng SLS thay đổi 76

Hình 3.12: Đồ thị khả năng diệt khuẩn của sản phẩm nước rửa tay theo hàm lượng tinh dầu tràm trà trong sản phẩm 79

Hình 3.13: Sản phẩm nước rửa tay nguồn gốc tinh dầu tràm trà tinh 80

Hình 3.14: Số người sử dụng đánh giá đối với từng tiêu chuẩn (nước rửa tay) 81

Hình 3.15: Đánh giá tính chất của nước rửa tay 81

MỞ ĐẦU

Tinh dầu tràm trà (Tea Tree Oil, TTO) sẽ thu được từ lá của cây tràm trà

Melaleuca alternifolia, thuộc họ sim Đây là một trong những chất kích thích hệ

thống miễn dịch mạnh nhất và có thể loại trừ các bệnh nhiễm trùng do virus, vi

khuẩn và nấm trong thời gian ngắn Bên cạnh đó TTO rất tốt để chữa lành vết

thương và mụn Tại Việt Nam, cây tràm trà có thể phát triển trên đất phèn, loại

đất chiếm phần lớn diện tích khu vực đồng bằng sông Cửu Long Vì vậy, có

nhiều rừng tràm trà đã và đang phát triển theo kế hoạch của chính phủ Việt Nam

nhằm tăng cường diện tích rừng, thay thế dần các loại cây truyền thống không

còn mang lại giá trị kinh tế cao Các nghiên cứu cho thấy hoạt tính sinh học của

tràm trà là do Terpinen-4-ol, một monoterpen có hàm lượng cao (thấp nhất là

30%) trong tinh dầu Tuy nhiên, TTO cũng chứa 1,8-cineole gây kích ứng da [1]

Trong việc sản xuất tinh dầu tràm trà, hiện nay ở Việt Nam chưa có một

nhà máy hay công nghệ nào được đưa vào ứng dụng trong thực tiễn Đa số các

nghiên cứu chủ yếu thực hiện trong phòng thí nghiệm, chưa sản xuất được loại

tinh dầu này hoặc sản xuất dưới dạng thủ công quy mô nhỏ, sản lượng cũng như

chất lượng chưa đạt yêu cầu ứng dụng trong các lĩnh vực y dược, mỹ phẩm (tiêu

chuẩn quốc tế ISO 4730)

Chính vì thế, mục tiêu của luận văn là nghiên cứu công nghệ tinh chế và

hướng sử dụng tinh dầu tràm trà Trên cơ sở những kết quả đã nghiên cứu trước

đó tại Tiền Giang, tiếp tục tiến hành nghiên cứu phương pháp chưng cất phân

đoạn ở áp suất chân không, nhằm mục tiêu:

- Thu tinh dầu tràm trà có hàm lượng terpinen-4-ol cao (95 - 99%) và hầu

như không chứa 1,8-cineol, đạt tiêu chuẩn chất lượng quốc tế ISO 4730, cụ thể

với giống tràm trà Melaleuca alternifolia được nhập từ Úc và hiện đang được

trồng tại Tân Phước – Tiền Giang

- Nghiên cứu sản phẩm mỹ phẩm có nguồn gốc từ tinh dầu tràm trà, cụ thể

là sản phẩm nước rửa tay công nghiệp, so sánh với sản phẩm mục tiêu là nước rửa

tay nhập từ Nhật mà công ty TNHH Kawakin Core-Tech Việt Nam đang dùng

Từ đó, góp phần nâng cao giá trị kinh tế của cây tràm trà

 Tính cấp thiết của đề tài:

Hiện tại vùng Đồng bằng sông Cửu Long còn rất nhiều vùng đất phèn, ngập

mặn bỏ hoang không khai thác được Vì vậy lựa chọn trồng một giống cây mới

có khả năng thích nghi với vùng này và cho hiệu quả kinh tế cao được Sở khoa

học các tỉnh quan tâm Và cây tràm trà đã đáp ứng được những yêu cầu đó bởi

những lí do:

- Lựa chọn trồng giống cây tràm trà thay cho giống cây tràm cừ, tràm gió

đã có mặt ở Việt Nam rất lâu và trong khi cả hai cây này cũng đều thích nghi với

vùng đất phèn ngập mặn là bởi vì hiện nay người dân đã ít sử dụng tràm cừ để

đóng cọc, làm cột nhà, làm cầu khỉ…mà thay vào đó sử dụng các cột bêtông, còn

tinh dầu tràm gió do có một số vấn đề dẫn tới uy tín của tinh dầu tràm gió của

Việt Nam bị giảm trên thị trường thế giới Vì vậy bà con nông dân trồng hai loại

cây này đang gặp nhiều khó khăn khi không có đầu ra

- Tinh dầu của cây tràm trà được ứng dụng nhiều trong lĩnh vực y học,

dược phẩm, mỹ phẩm vì có nhiều cấu tử có hoạt tính sinh học Một số dự án đang

hướng tới xây dựng xưởng sản xuất TTO với quy mô công nghiệp ở Việt Nam

Hiện nay, ở Việt Nam công nghệ tinh chiết TTO đều thực hiện theo

phương pháp thủ công và ở quy mô nhỏ, điều này đưa đến chất lượng của TTO

không đạt các yêu cầu theo tiêu chuẩn chất lượng Quốc tế ISO 4730 Tinh dầu

chưa được tinh chế để có các thành phần hữu ích ứng dụng trong thực tiễn, tinh

dầu ở dạng thô giá rất thấp, chưa nghiên cứu được các sản phẩm hàng hóa cụ thể

từ nguyên liệu chính là tinh dầu tràm trà Chính vì vậy, việc nghiên cứu công

nghệ tinh chế và hướng sử dụng tinh dầu sẽ góp phần nâng cao giá trị cây tràm

trà, tạo thêm nhiều rừng tràm, cải thiện cuộc sống người dân vùng đất phèn

 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài:

Kết quả nghiên cứu góp phần xây dựng quy trình công nghệ sản xuất TTO

trên quy mô công nghiệp và nâng cao chất lượng TTO đáp ứng theo tiêu chuẩn

quốc tế ISO 4730 Đồng thời, kết quả nghiên cứu có thể được ứng dụng triển khai

vào các cơ sở sản xuất TTO và sản xuất sản phẩm mỹ phẩm có nguồn gốc từ thiên

nhiên

[2] Tinh dầu tràm trà – Tea Tree Oil (TTO) thuộc giống Melaleuca

alternifolia được xem là một loại thảo mộc đa dụng của thổ dân Bundjalung vùng

New South Wales nước Úc Từ hàng ngàn năm, họ đã dùng lá để chữa bệnh cảm

và một số loại bệnh khác như trị bỏng, chỗ côn trùng cắn, bệnh ngoài da, những

vết thương ngoài da Họ cũng dùng lá để pha nước uống hoặc tắm ở những vùng

sông suối gần nơi cây tràm trà mọc để trị bệnh

Tuy nhiên, tên gọi "tea tree" chỉ có từ năm 1770 được đặt bởi nhà thám

hiểm người Anh thuyền trưởng James Cook Trong chuyến hành trình đến Úc

vào năm 1770, Jame Cook cùng với John Bank (nhà thực vật học) đã thu thập lá

tràm trà và mang về nghiên cứu Jame Cook theo dõi nhà thực vật học sử dụng lá

tràm trà để pha trà và cảm thấy thích thú với mùi và vị cũng như hương thơm từ

nước trà pha từ lá này Vì vậy họ gọi cây này là cây trà (tea tree) Thực ra loại

cây này thuộc họ sim (họ cây tràm) nên được gọi là cây tràm trà để tránh nhầm

lẫn với cây trà cho lá để pha nước uống hàng ngày

Năm 1923 báo cáo khoa học đầu tiên về tinh dầu tràm trà được xuất bản bởi

giáo sư hóa học A.R.Penfold sống tại Sydney Khi kiểm tra khả năng sát trùng

của TTO, ông nhận thấy khả năng sát trùng (diệt vi khuẩn) của nó mạnh hơn gấp

13 lần so với chất sát trùng tiêu chuẩn vào thời đó là acid carbalic Vì vậy từ

1923, lịch sử phát triển của tinh dầu tràm trà bắt đầu Năm 1929, F.R Morrison

và Penfold xuất bản sách "Australian Tea Trees of Economic Value"

Trong suốt những năm 1930 TTO được sử dụng để sát trùng cho vết thương

và vệ sinh miệng TTO cũng được sử dụng như một hóa chất sát trùng trong xà

phòng Hiệu quả của xà phòng chứa TTO lên vi khuẩn gây bệnh thương hàn cao

gấp 60 lần so với với các loại xà phòng có chứa các chất sát trùng khác

Suốt chiến tranh thế giới thứ II, bệnh nấm chân là nỗi kinh hoàng đối với

những binh sĩ Úc và lúc đó chưa có thuốc chữa loại bệnh này Một bác sĩ xuất

phát từ một bộ tộc ở Úc nhớ đến cây tràm trà và dùng tinh dầu của nó để chữa

bệnh này Binh sĩ sử dụng tinh dầu bôi lên chân, sau 2 ngày bệnh nấm chân được

chữa khỏi hẳn Sau chiến tranh, việc sử dụng thuốc kháng sinh dược phẩm ngày

càng nhiều, do đó nhu cầu sử dụng TTO trên thế giới giảm ngoại trừ tại Úc TTO

bắt đầu được nghiên cứu rộng rãi vào năm 1960 Ngày nay, cây tràm trà

Melaleuca alternifolia cũng được trồng ở California và thực tế Trung Quốc đang

chiếm 10% sản lượng tinh dầu tràm trà của thế giới

Đặc điểm thực vật

1.1.2

Theo [2] môi trường sống tự nhiên của cây tràm trà là ở vùng đầm lầy, vùng

đất trũng Có khoảng 300 loài cây tràm trà, nhưng chỉ có 3 loài (Melaleuca

alternifolia, Melaleuca linariifolia, Melaleuca dissitiflora) cho thành phần hoá

học terpinen-4-ol cao và 1,8-cineol thấp

Hai loài đầu tiên thường gặp phổ biến

hơn Trong đó loài Melaleuca

alternifolia là có giá trị thương mại nhất

vì cho hàm lượng terpinen-4-ol lớn hơn

37% và 1,8-cineol nhỏ hơn 3% [3]

Melaleuca Alternifolia

Tên: Tràm trà, tràm Úc

Tên khoa học: Melaleuca alternifolia

Thuộc: Họ Sim (Myrtaceae)

Tràm trà được tìm thấy chủ yếu tại Úc (khoảng 230 loài), các loài còn lại ở

Malaysia, Indonesia, quần đảo Solomon, New Caledonia Hiện nay, Melaleuca

Alternifolia được trồng nhiều ở New South Wales (Úc), Zimbabwe, Kenya,

Trung Quốc [4]

Đặc điểm thực vật: tùy loài mà có thể là cây bụi hoặc thân gỗ, cao từ

2-30m có lớp vỏ cây dễ tróc Lá hình kim, mọc so le dài 1-25cm và rộng 0,5-7cm

hoa tràm mọc thành cụm dày đặc theo thân, mỗi hoa với các cánh hoa nhỏ và một

chùm nhị mọc dày đặc, màu hoa từ trắng tới hồng, đỏ, vàng nhạt hay ánh lục

Quả dạng quả nang nhỏ chứa nhiều hạt (khoảng 300 hạt) Lá tràm có chứa tinh

dầu (khoảng 2%) Cây trồng sau 6 tháng có thể thu hoạch lá để thu tinh dầu, sau

12 tháng thì hàm lượng tinh dầu trong lá ổn định và khoảng 1-2% trên lá ẩm [4]

Hình 1.1: Cây tràm trà Melaleuca

Alternifolia trồng ở Úc

Sự phát triển của tinh dầu tràm trà tại Việt Nam [5]

1.1.3

Tháng 6/1986, tràm trà du nhập vào Việt Nam và được gọi theo nguồn gốc

và sinh thái cây là tràm Úc, tràm lá kim, tràm dầu…Tuy nhiên, cây tràm trà chỉ

được trồng tại Hà Nội, Hà Tây, Quảng Bình, Phú Yên… với số lượng rất ít Năm

1995, trong chương trình hợp tác với Úc, bác sĩ Nguyễn Hoàng Tâm đã trồng

trên quy mô 25 ha tại xã Lộc Thành - Lộc Ninh - Bình Phước với mục đích khai

thác được tinh dầu cho xuất khẩu với số lượng lớn

Khảo sát khả năng sinh trưởng của cây tràm trà tại một số vùng như Lộc

Ninh - Bình Phước; Xuyên Mộc - Bà Rịa Vũng Tàu; Long Thành - Đồng Nai,

Trảng Bàng - Tây Ninh và Tiên Phước - Tiền Giang (vùng Đồng Tháp Mười -

thường ngập nước) cho thấy: cây tràm trà trồng ở vùng ngập nước cho thấy chu

vi gốc, chiều cao cây, năng suất lá sau 12 tháng trồng đều cao hơn các cây trồng

tại các vùng Đông Nam Bộ khô hạn Đồng thời, hàm lượng tinh dầu và chất

lượng tinh dầu cây tràm trà trồng tại đây cũng có phần trội hơn tại các vùng khác

Cây cho hàm lượng tinh dầu tốt từ 1,72 – 2,0%, chất lượng tinh dầu chứa

terpinen-4-ol cao 38,63-38,70 [2] Kết quả nghiên cứu phù hợp với nghiên cứu

tại Úc

Bên cạnh đó, hiện tại vùng Đồng bằng sông Cửu Long còn rất nhiều vùng

đất phèn, ngập mặn bỏ hoang không khai thác được Vì vậy lựa chọn trồng một

giống cây mới có khả năng thích nghi với vùng này và cho hiệu quả kinh tế cao

đang được Sở khoa học các tỉnh quan tâm Và cây tràm trà đã đáp ứng được

những yêu cầu đó bởi những lí do:

 Lựa chọn trồng giống cây tràm trà thay cho giống cây tràm cừ,

tràm gió đã có mặt ở Việt Nam rất lâu và trong khi cả hai cây này cũng đều thích

nghi với vùng đất phèn ngập mặn đó là bởi vì hiện nay người dân đã ít sử dụng

tràm cừ để đóng cọc, làm cột nhà, làm cầu khỉ…mà thay vào đó sử dụng các cột

bêtông, còn tinh dầu tràm gió do có một số vấn đề dẫn tới uy tín của tinh dầu

tràm gió của Việt Nam bị giảm trên thị trường thế giới Vì vậy bà con nông dân

trồng hai loại cây này đang gặp nhiều khó khăn khi không có đầu ra

 Tinh dầu của cây tràm trà được ứng dụng nhiều trong lĩnh vực y

học, dược phẩm, mỹ phẩm vì có nhiều cấu tử có hoạt tính sinh học Một số dự án

đang hướng tới xây dựng xưởng sản xuất tinh dầu tràm trà với quy mô công

nghiệp ở Việt Nam để sản xuất tinh dầu và sâu hơn là đầu tư vào lĩnh vực tinh

chế tinh dầu tràm trà

Riêng giống Tràm Trà - Melaleuca Alternifolia, Sở Khoa học và Công nghệ

Tiền Giang đã thực hiện đề tài nghiên cứu trồng thử nghiệm thành công cho chất

lượng tinh dầu thô rất tốt (do Kỹ sư Nguyễn Hoàng Hạnh làm chủ nhiệm

2004-2005) Đến năm 2008, diện tích trồng cây tràm trà là 20ha Đặc biệt, tràm trà tại

vùng Tân Phước – Tiền Giang phát triển rất tốt Cây trồng khoảng 6 tháng thì có

thể thu hoạch lá để thu tinh dầu, sau 12 tháng thì hàm lượng tinh dầu trong lá ổn

định và khoảng 1-2% tinh dầu trên lá ẩm Do đó, luận văn sử dụng cây tràm trà

giống Melaleuca Alternifolia được trồng tại Tân Phước để tiến hành nghiên cứu

tinh chế tinh dầu tràm trà

Trong việc sản xuất tinh dầu tràm trà, hiện nay ở Việt Nam chưa có một

nhà máy hay công nghệ nào được đưa vào ứng dụng trong thực tiễn Đa số các

nghiên cứu chủ yếu thực hiện trong phòng thí nghiệm, chưa sản xuất được loại

tinh dầu này hoặc sản xuất dưới dạng thủ công quy mô nhỏ, sản lượng cũng như

chất lượng chưa đạt yêu cầu ứng dụng trong các lĩnh vực y dược, mỹ phẩm (tiêu

chuẩn quốc tế ISO 4730)

Các công trình nghiên cứu liên quan nhất đến tinh dầu tràm trà là trong

khuôn khổ Dự án Jica – HCMUT, Trung Tâm Nghiên Cứu Công Nghệ Lọc Hóa

Dầu – Đại học Bách Khoa Tp.HCM kết hợp với trường đại học Toyohashi Nhật

Bản đã có các nghiên cứu cơ bản về sản xuất và tinh chế tinh dầu từ cây tràm trà

(Melaleuca Alternifolia) và đạt được nhiều kết quả rất đáng khích lệ (nhóm

nghiên cứu: PGS.TS Phan Đình Tuấn, KS Nguyễn Hoàng Hạnh, ThS Ngô Đình

Tinh dầu tràm trà là hỗn hợp của các terpen hydrocacbons (C10H16)n gồm

các monoterpen, sesquiterpen và các alcohol tương ứng [1] Năm 1989, Brophy

và cộng sự đã nghiên cứu hơn 800 mẫu tinh dầu tràm trà bằng phương pháp sắc

kí khí kết hợp sắc kí ghép khối phổ và đã xác định được trong tinh dầu có khoảng

100 chất, trong đó có hơn 60 chất đã được định danh [7] Các nghiên cứu đã

chứng minh rằng terpinen-4-ol (monoterpen) là thành phần chính của TTO

(chiếm tối thiểu 30%) và chịu trách nhiệm cho hầu hết các hoạt tính kháng khuẩn

của TTO, bên cạnh đó TTO cũng chứa một lượng khác nhau của 1,8-cineole là

nguyên nhân gây kích ứng da

Bảng 1.1: Thành phần của M alternifolia (tea tree) oil theo tiêu chuẩn ISO 4730 [8] và

theo nghiên cứu của Brophy [1]

≤15 1,5-5 0,5-12 1-6 1,5-8 Trace-7 Trace-8 0,5-4 Trace-3,5 Trace-3 Trace-1,5

40,1 23,0 10,4 5,1 3,1 2,9 2,6 2,4 1,5 1,3 1,0 0,2 0,2 0.1

a IOS 4730, International Organization for Standardization standard no 4730 (tiêu chuẩn số 4730

về tinh dầu tràm trà của Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế)

Hàm lượng các thành phần trong tinh dầu khác nhau phụ thuộc vào loại đất,

khí hậu, thời điểm thu hoạch (tuổi của cây), độ ẩm của lá và quá trình chưng

cất, Thành phần TTO có thể thay đổi đáng kể trong quá trình lưu trữ, hàm

lượng ρ-xymen tăng lên gấp 10 lần, trong khi đó α-và γ-terpinene giảm dần Sự

ổn định của tinh dầu chịu ảnh hưởng của ánh sáng, nhiệt, không khí, độ ẩm …do

đó TTO cần được lưu giữ trong tối, mát, điều kiện khô, tốt nhất trong một bình

chứa ít không khí [1] Quá trình oxy hóa dẫn đến sự hình thành của peroxide,

endoperoxide và epoxide Sự oxy hóa TTO tạo ra các chất có khả năng gây kích

ứng da, do đó khi sử dụng TTO trong mỹ phẩm phải tránh sự tiếp xúc của mỹ

phẩm với ánh sáng và tránh sự oxy hóa bằng cách thêm vào các chất chống oxy

hóa

Hiện nay, ngoài tiêu chuẩn quốc tế ISO 4730, trên thế giới còn đưa ra một

số tiêu chuẩn về chất lượng tinh dầu tràm trà như: [9]

 Australian Standard: AS 2782

 French Standard: T75 – 358

 British Pharmacopoeia Codex, 1949

 Martindale Extra Pharmacopoeia, 28th Edition 1982

 European Pharmacopoeia 4.1

Hai tiêu chuẩn thường dùng là tiêu chuẩn của Úc AS 2782 và tiêu chuẩn

quốc tế ISO 4730

Tiêu chuẩn AS 2782 – 1985 quy định hàm lượng tinh dầu tràm trà

(Melaleuca Alternifolia) trong các lĩnh vực ứng dụng:

Bảng 1.2: Tiêu chuẩn của Úc cho tinh dầu tràm trà [9]

 Tính chất hóa lý và cấu trúc hóa học các thành phần chính

D = 1,4765 Tan trong ethanol, không tan trong nước

Hoạt tính sinh học: kháng nấm, kháng khuẩn, kháng virus,…

D = 1,4831 Tan trong ethanol, không tan trong nước

Hoạt tính sinh học: kháng nấm, kháng khuẩn

D = 1,4765 Tan trong ethanol, không tan trong nước

D = 1,448 Tan trong ethanol, không tan trong nước

Dễ bị oxi hoá trong không khí tạo thành p-cymen

Hoạt tính sinh học: kháng khuẩn

D = 1,448 Tan ít trong nước

D = 1,4664 Tan ít trong nước

Hoạt tính sinh học: kháng khuẩn, kháng virus

D = 1,4809 Không tan trong nước

D = 1,4664 Hoạt tính sinh học: kháng khuẩn

Hoạt tính sinh học của tinh dầu tràm trà

1.1.5

Tinh dầu tràm trà là dược thảo đa năng đối với những thổ dân Úc Hàng

ngàn năm trước đây họ đã biết sử dụng lá tràm bằng cách vò nát và đắp lên vết

thương để sát trùng Tuy nhiên thuộc tính của tinh dầu tràm trà vẫn là bí mật cho

đến năm 1923, A.R.Penfold một nhà hóa học người Úc đã nghiên cứu hoạt tính

của nó Sau đó nhiều công trình nghiên cứu sâu hơn về tinh dầu tràm trà đã được

thực hiện, từ đó ứng dụng nó trong rất nhiều sản phẩm

Một số hoạt tính nổi bật của tinh dầu tràm trà:

 Kháng khuẩn (antibacterial)

[10] Trong tất cả các hoạt tính sinh học của TTO, hoạt tính kháng khuẩn

nhận được sự quan tâm nhiều nhất A.R.Penfold là người công bố những nghiên

cứu đầu tiên về hoạt tính kháng khuẩn của TTO vào những năm 1920-1930 Hoạt

tính kháng khuẩn của TTO được Penfold so sánh với tính diệt khuẩn của carbalic

acid hoặc phenol Kết quả cho thấy hoạt tính kháng khuẩn của TTO gấp 11 lần

phenol và 13 lần carbalic acid Báo cáo đưa ra một số thành phần trong TTO có

hoạt tính cao hơn so với phenol: cineole (3,5 lần), cymene (8 lần), linalool (13

lần), terpinen-4-ol (13,5 lần) và terpineol (16 lần)

Tinh dầu được pha với Tween 80 ở những nồng độ khác nhau để kiểm tra

nồng độ tối thiểu ức chế vi khuẩn và tiêu diệt vi khuẩn (MIC và MBC) Kết quả

được thể hiện trong Bảng 1.3

Bảng 1.3: Nồng độ tối thiểu ức chế và tiêu diệt các chủng vi khuẩn của tinh dầu tràm trà

Trong các chủng khuẩn trên thì hoạt tính của TTO đối với chủng khuẩn

MRSA (Methicillin-resistant staphylococcus aureus), một chủng vi khuẩn rất

thường gặp trong bệnh viện được quan tâm nhiều nhất Theo [11] MRSA sinh sôi

trong các bệnh viện rất nhanh từ 3% vào năm 1980 lên 40% vào năm 1990

MRSA thường tấn công lên vết thương của người bệnh, vết mổ làm suy giảm hệ

thống miễn dịch Tuy nhiên MRSA không bị tiêu diệt bởi nhiều chất kháng

khuẩn thông thường, ngoại trừ Vancomycin Năm 1990, giáo sư Tom Riley - Đại

học Western Australia nghiên cứu khả năng kháng khuẩn của TTO lên vi khuẩn

MRSA Đến 1990, Carson và cộng sự đã nghiên cứu khả năng kháng 64 loại

MRSA của TTO và đã tìm ra nồng độ ức chế tối thiểu là 0,25% TTO và nồng độ

diệt khuẩn tối thiểu là 0,5% TTO Khi so sánh hoạt tính của Vancomycin với

TTO về hiệu quả diệt MRSA, kết quả cho thấy khả năng diệt MRSA của TTO tốt

hơn Từ đó xà phòng có chứa TTO được sử dụng cho bác sĩ cũng như bệnh nhân

để diệt MRSA do chủng này dễ lây lan qua con đường tiếp xúc ngoài da

 Kháng nấm (anti-fungal)

TTO đã được nghiên cứu có khả năng chống lại nhiều loại nấm khác nhau

như nấm âm hộ, nấm trên da, nấm sợi Hầu hết các thành phần trong TTO đều

thể hiện hoạt tính kháng nấm Trong đó, nồng độ tối thiểu ức chế (MIC) và tiêu

diệt (MFC) vi nấm là 0,25% đối với terpinen-4-ol, α-terpineol, linalool, α -pinen,

β-pinen, 1,8-cineole Các thành phần còn lại có hoạt tính thấp hơn với MIC và

MFC khoảng 0,5–2% Ngoại trừ β-myrcene không có hoạt tính kháng nấm [12]

TTO được pha với Tween 80 theo những nồng độ khác nhau lên một số

Cơ chế kháng nấm được tập trung nghiên cứu chủ yếu trên Candida

albicans - một loại nấm phổ biến Kết quả cho thấy 1,0% TTO gây ức chế hô

hấp khoảng 95% và khả năng ức chế giảm xuống còn 40% khi sử dụng 0,25%

TTO Như vậy, TTO làm thay đổi tính thấm của màng vi nấm gây sự ức chế hô

hấp, làm tổn thương hoặc thay đổi chức năng của màng tế bào Đồng thời, TTO

còn có khả năng ức chế hình thành ống mầm và thay đổi hệ sợi nấm Đây là

nguyên nhân làm cho TTO có khả năng kháng nấm [13]

Khả năng kháng nấm của TTO được ứng dụng trong một số sản phẩm trị

các bệnh về chân cho vận động viên thể thao, trị ngứa, bệnh lở miệng, viêm âm

đạo, nhiễm trùng nấm ở móng tay

 Hoạt tính kháng virus (antiviral)

Hoạt tính kháng virus của TTO được nghiên cứu lần đầu tiên với virus

khảm thuốc lá và cây thuốc lá bởi Bishop với nồng độ TTO là 100, 250, 500ppm

Kết quả sau 10 ngày, giảm đáng kể tổn thương trên mỗi centimet vuông của lá

cây do virus gây ra [14] Trong các thành phần của TTO, terpinen-4-ol làm sự

hình thành màng tế bào virus giảm xuống dưới 0,0005%; 1,8-cineole ức chế

99,99% sự hoạt động của virus, còn α-terpinene chỉ ức chế 55% hoạt động của

virus [10]

HSV (Herpes simplex virus) là tác nhân gây bệnh rất thường gặp, gây các

bệnh khác nhau từ nhẹ đến nặng, trong một số trường hợp chúng có thể gây tử

vong, đặc biệt ở bệnh nhân tổn thương miễn dịch HSV 1 gây bệnh ở da, niêm

mạc, phần trên của cơ thể như mắt, mũi, miệng Lây truyền bằng tiếp xúc trực

tiếp với virus qua thương tổn hoặc qua nước bọt Khi nghiên cứu khả năng kháng

virus HSV1 của TTO và các thành phần trong TTO (2%) nhận thấy các chất

ρ-cymene, γ-terpinene, α-terpinene có tính kháng virus không cao, hoạt tính kháng

virus chủ yếu do cấu tử terpinen-4-ol, terpineol, 1,8-cineole Hiệu quả kháng

virus HSV1 giảm theo thứ tự: terpinen-4-ol = α-terpineol > 1,8-cineole > TTO

>> ρ-cymene > γ-terpinene > α-terpinene [10]

 Hoạt tính kháng viêm (anti-inflammatory)

Nhiều nghiên cứu gần đây cho thấy TTO cũng có tính kháng viêm Nó sẽ

cung cấp các hoạt chất làm cho bạch cầu trung tính có đầy đủ hoạt tính trong

phản ứng kháng viêm cấp tính và loại trừ các kháng nguyên Bạch cầu trung tính

là tế bào đầu tiên tấn công vào chỗ viêm nhiễm, chúng là những thực bào có khả

năng xâm nhập và sau đó phá hủy những tổ chức vi sinh VD: TTO có thể ức chế

lipopolysaccharide, đây là tác nhân gây viêm nhiễm tạo khối u TNF-α (Tumor

Necrosis Fator alpha), interleukin-1β [15]

Độc tính của tinh dầu tràm trà

1.1.6

Năm 2003, trung tâm kiểm soát chất lượng của hiệp hội Mỹ công bố có

7310 trường hợp bị phản ứng phụ khi sử dụng sản phẩm chứa tinh dầu, trong đó

có 787 trường hợp (518 trẻ dưới 6 tuổi, 57 trẻ từ 6-19 tuổi, 212 người trên 19

tuổi) bị phản ứng phụ khi sử dụng sản phẩm chứa TTO TTO gây độc khi uống

và đã được nghiên cứu trên chuột (LD50 = 1,9-2,6 ml/kg chuột) và những báo cáo

về các trường hợp người bị ngộ độc vì TTO [16]

Một báo cáo ghi nhận trường hợp một trẻ em khoảng 23 tháng tuổi bị độc

đối với tinh dầu tràm trà Đứa trẻ này đã uống ít hơn 10ml tinh dầu tràm trà

nguyên chất, sau khi ngủ 30 phút, khi tỉnh dậy thì chân đứng không vững và có

dấu hiệu như người say Nó được đưa đến bệnh viện và được xử lý với than hoạt

tính và sorbitol để súc dạ dày và sau 5 giờ trở lại bình thường Các bác sĩ đo nhịp

tim, nồng độ oxy, hoạt động của đồng tử, chất điện phân và gluco trong máu của

đứa trẻ thấy vẫn bình thường Tuy nhiên các bác sĩ nhận định rằng đó là triệu

chứng lâm sàng đối với sự suy nhược hệ thần kinh trung ương do tinh dầu tràm

trà gây ra Những triệu chứng tương tự cũng xảy ra sau với trường hợp một đứa

trẻ 17 tháng tuổi khi uống dưới 10 ml tinh dầu tràm trà nguyên chất Trường hợp

thứ 3 cũng được ghi nhận khi một đứa trẻ khoảng 4 tuổi uống 2 muỗng tinh dầu

đó bị hôn mê và khó thở Hệ thống thần kinh trung ương của đứa trẻ dần hồi

phục sau 10 giờ và được xuất viện sau 24 giờ [16]

Một số trường hợp cũng được ghi nhận xảy ra ở người lớn Trường hợp bị

độc bởi tinh dầu tràm trà ở người lớn là một người uống nửa cốc tinh dầu tràm

trà Bệnh nhân cảm thấy mệt mỏi trong 12 giờ, nửa tỉnh nửa mê, thấy ảo giác

trong 36 giờ tiếp theo Có triệu chứng đau bụng và bị tiêu chảy liên tục trong

khoảng 6 tuần sau Một người đàn ông 60 tuổi uống khoảng nửa đến một muỗng

canh tinh dầu tràm trà để ngăn ngừa bệnh cảm thì thấy nổi mẩn đỏ ở chân, đầu

gối, nửa người, tay Tay, chân, mặt của ông ta cũng bị sưng phồng Hiện tượng

nổi mẩn đỏ và các triệu chứng khác hết từ từ và khoảng một tuần sau là khỏi hẳn

[16]

TTO bị oxy hóa trong quá trình tồn trữ gây ra những kích ứng và dị ứng da

Một cuộc khảo sát đối với 311 người sử dụng TTO không pha loãng liên tục

trong 21 ngày kết quả có 5,5% trường hợp bị kích ứng da Một nghiên cứu khác

của Danish trên 217 người về khả năng dị ứng với 10% TTO và không tìm thấy

kích ứng nào Một nhóm tương tự cũng được thí nghiệm với dạng lotion chứa 5%

TTO và có 44 người phản ứng nhẹ [17]

Khả năng ứng dụng của tinh dầu tràm trà

1.1.7

Từ xưa TTO đã được xem là loại thảo mộc đa dụng đối với thổ dân Úc

Ngày nay, khoa học công nghệ phát triển, những hoạt tính sinh học của tinh dầu

đã được chứng minh và ứng dụng của tinh dầu ngày càng rộng rãi Với những

hoạt tính đa dạng: kháng khuẩn, kháng nấm, kháng viêm,…TTO được sử dụng

trong y học để điều trị các chứng do côn trùng cắn, sát trùng vết thương, chữa trị

các bệnh về da do nhiễm khuẩn hay nấm như mụn trứng cá, mụn mủ, nấm kẻ tay,

kẻ chân, lang ben,… [18]

[9] 3/2007 Hội khoa học các sản phẩm tiêu dùng tại châu Âu (The

Annette.orloff@ec.europa.eu) công nhận tinh dầu thu được từ các giống tràm trà

Melaleuca alternifolia, Melaleuca linariifolia và Melaleuca dissitiflora phù hợp

với các yêu cầu nêu trong tiêu chuẩn ISO 4730-2004 và đồng thời quy định hàm

lượng TTO trong một số sản phẩm mỹ phẩm

Bảng 1.5: Hàm lượng tối đa tinh dầu tràm trà trong mỹ phẩm theo SCCP [9]

Tinh dầu khi pha loãng có thể được dùng làm hương liệu

Không giống như các chất diệt khuẩn khác, TTO là dẫn xuất từ thiên nhiên

nên còn có tác dụng làm mềm và chăm sóc da Do có tính diệt khuẩn nên TTO là

nguyên liệu trong rất nhiều sản phẩm mỹ phẩm

Bảng 1.6: Một số sản phẩm mỹ phẩm trên thị trường có sử dụng tinh dầu tràm trà

Tea Tree Oil Hand Cleanse Gel: gel rửa tay không cần

dùng nước, làm sạch và khô nhanh, đồng thời bổ sung thêm tinh dầu tràm trà giúp da tay mềm mại và không bị khô

Australian Bodycare Tea Tree Oil: tẩy tế bào chết và

dưỡng ẩm cơ thể sẽ giúp giữ cho làn da mềm mại và mịn màng Sự kết hợp giữa các hạt, tinh dầu tràm trà và Glycerin

sẽ loại bỏ các tế bào da chết, duy trì độ ẩm và tạo cảm giác tươi mát

Nước súc miệng Thành phần: Purified water, glycerin, polysorbate 80,

organic tea tree oil, aloe vera gel, witch hazel distillate, ascorbic acid (vitamin c), calcium ascorbate, citric acid, essential oil of spearmint

Công dụng: làm sạch và giảm tích tụ mảng bám, giúp trị

các vấn đề liên quan đến viêm nướu, hôi miệng, bệnh nướu răng, loét miệng nhờ vào tinh dầu tràm trà (được chiết xuất

từ là của cây Melaleuca alternifolia)

Các phương pháp chiết tách thu tinh dầu tràm trà

1.2

Để tách tinh dầu ra khỏi nguyên liệu ban đầu có thể dùng nhiều phương

pháp Tuy nhiên lựa chọn phương pháp nào tùy thuộc vào từng loại tinh dầu, giá

trị thương mại của tinh dầu, khả năng tách tinh dầu ra khỏi nguyên liệu, độ bền

nhiệt của tinh dầu và dạng nguyên liệu ban đầu Tuy nhiên các phương pháp

được dùng để tách phải thỏa mãn những yêu cầu cơ bản sau:

 Giữ cho tinh dầu có mùi vị tự nhiên ban đầu

 Đơn giản, thích hợp, thuận tiện và nhanh chóng

 Tách tương đối triệt để, khai thác được hết tinh dầu có trong

nguyên liệu với chi phí thấp nhất

Để tách tinh dầu có thể dùng một số phương pháp như: phương pháp cơ

học, phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước, phương pháp trích ly bằng dung

môi, phương pháp lên men và một số phương pháp hiện đại như: phương pháp

trích ly bằng CO2 lỏng siêu tới hạn Trong đó 3 phương pháp đầu thường được

ứng dụng nhiều [6]

Một số phương pháp chiết tách thu tinh dầu từ cây tràm trà Melaleuca

alternifolia đã được nghiên cứu và áp dụng:

Phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước

1.2.1

 Nguyên tắc: dựa trên nguyên tắc chưng cất hỗn hợp 2 chất lỏng bay

hơi được không trộn lẫn vào nhau (nước và tinh dầu) Khi áp suất bão hoà bằng

áp suất khí quyển, hỗn hợp bắt đầu sôi và hơi nước kéo theo hơi tinh dầu [6]

Hầu hết các loại tinh dầu ngày nay được chiết tách bằng phương pháp

chưng cất hơi nước Đây là phương pháp lâu đời nhất, đơn giản và là phương

pháp tốt nhất để thu tinh dầu từ lá cây Hơn nữa, quá trình này gây ra rất ít sự

thay đổi thành phần trong tinh dầu; hơi nước có sẵn, rẻ, không độc hại và có thể

thu hồi Vì vậy, chưng cất lôi cuốn hơi nước thường được sử dụng để thu TTO

(35 - 45% terpinen-4-ol) [19]

Michael R Johns và cộng sự đã tiến hành chưng cất lôi hơi nước cây tràm

trà để khảo sát ảnh hưởng của tốc độ hơi và việc tiền xử lí nguyên liệu lá (ngâm

trong nước) đến năng suất, thành phần và tỉ lệ thu hồi các thành phần trong TTO

với thời gian chưng cất 2-3h Kết quả cho thấy năng suất và thành phần TTO

thay đổi không đáng kể tuy nhiên tỉ lệ thu hồi các thành phần riêng biệt trong

TTO có những ảnh hưởng đáng kể Các thành phần trong tinh dầu chia thành 2

nhóm lớn Các thành phần oxy hóa đặc biệt là terpinen-4-ol và 1,8-cineole, được

thu hồi nhanh nhất, mặc dù có nhiệt độ sôi cao hơn các thành phần khác Tỉ lệ thu

hồi tăng khi tăng tốc độ hơi nước nhưng không chịu ảnh hưởng của việc ngâm lá

Nhóm thứ hai các thành phần có cấu trúc kị nước (monoterpene) hoặc kích thước

phân tử lớn (sesquiterpene) chịu ảnh hưởng ngược lại Tỷ lệ thu hồi các thành

phần này không bị ảnh hưởng bởi tốc độ hơi nước và nhưng bị ảnh hưởng bởi

việc ngâm lá Nghiên cứu này là cơ sở cho việc kiểm soát chất lượng tinh dầu

theo mục tiêu sản xuất [20]

[8] Theo tổ chức tiêu chuẩn quốc tế (ISO), TTO thu được từ giống tràm

Melaleuca alternifolia bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước lá và cành

nhỏ thỏa mãn tiêu chuẩn ISO 4730 Tuy nhiên hàm lượng terpinen-4-ol trong

TTO vẫn chưa cao khoảng 35-37% Do đó một số nghiên cứu tinh chế TTO đang

được nghiên cứu, nhằm nâng cao giá trị tinh dầu Một vài phương pháp tinh chế

thường được sử dụng: kết tinh, hóa học, sắc ký cột, CO2 siêu tới hạn, chưng cất

phân đoạn ở áp suất chân không,…

Phương pháp trích ly CO 2 siêu tới hạn

1.2.2

Đối với một chất đang ở trạng thái khí, khi bị nén đẳng nhiệt với một áp

suất đủ cao, chất khí sẽ hóa lỏng và ngược lại Tuy nhiên, có một giá trị áp suất

mà tại đó, nếu tăng nhiệt độ lên thì chất lỏng cũng không hóa hơi trở lại mà trở

thành một dạng đặc biệt gọi là trạng thái siêu tới hạn Vật chất ở dạng này có tính

chất trung gian, mang nhiều đặc tính của chất khí và chất lỏng Chất lỏng ở trạng

thái siêu tới hạn có tỷ trọng tương đương như tỷ trọng của pha lỏng nhưng sự

linh động của các phần tử lại rất lớn, sức căng bề mặt nhỏ, hệ số khuyếch tán cao

giống như đang ở trạng thái khí [6]

Hình 1.2: Đồ thị biểu diễn trạng thái vùng siêu tới hạn của môt chất

 Kỹ thuật chiết bằng CO 2 siêu tới hạn [6]

CO2 và một số dung môi khác ở trạng thái siêu tới hạn có tính chất hóa lý

đặc biệt như: Sức căng bề mặt thấp; độ linh động cao, độ nhớt thấp; tỷ trọng xấp

xỉ tỷ trọng của chất lỏng; có thể thay đổi khả năng hòa tan của chất khác bằng

cách thay đổi nhiệt độ và áp suất

SCO2 thường được chọn làm dung môi để chiết tách các hợp chất thiên

nhiên vì những thuận lợi sau:

 CO2 là chất dễ kiếm, rẻ tiền vì nó là sản phẩm phụ của nhiều ngành công

nghiệp hóa chất khác

 Là một chất trơ, ít có phản ứng kết hợp với các chất cần tách chiết Khi

được đưa lên tới trạng thái tới hạn, CO2 không tự kích nổ, không bắt lửa

và không duy trì sự cháy

 CO2 không độc với con người và không duy trì sự cháy;

 Điểm tới hạn của CO2 ( PC=73 atm; TC= 0,90C) là một điểm có giá trị

nhiệt độ và áp suất không cao lắm so với các chất khác nên sẽ tốn ít năng

lượng hơn để đưa CO2 tới vùng tới hạn

 Có khả năng hòa tan các chất hữu cơ ở thể rắn cũng như thể lỏng, đồng

thời cũng hòa tan được cả các chất thơm dễ bay hơi, không hòa tan các

kim loại nặng và có thể điều chỉnh các thông số trạng thái như áp suất,

nhiệt độ để thay đổi chọn lọc của dung môi;

 Khi sử dụng CO2 thương phẩm để chiết tách không có dư lượng chất độc

hại trong chế phẩm chiết;

[21] Đối với TTO, phương pháp trích ly siêu tới hạn (SFE) sử dụng CO2 đã

được nghiên cứu bởi Victor Wong và cộng sự Nghiên cứu khảo sát những ảnh

hưởng của mật độ CO2 siêu tới hạn (scCO2) và nhiệt độ trích ly Mục đích là cải

tiến điều kiện trích ly nhằm tách 8 monoterpene quan trọng (Pinene,

Terpinene, ρ-Cymene, 1,8-Cineole, γ-Terpinene, Terpinolene, Terpinen-4-ol,

α-Terpineol) trong lá tràm Úc Trong nghiên cứu này, điều kiện tối ưu cho quá

trình trích ly là 0,25 g/ml scCO2 ở nhiệt độ 110oC, đặc biệt khi sử dụng nguyên

liệu lá tươi

Bảng 1.7: Thành phần của 8 monoterpen được chiết xuất bằng phương pháp

trích ly siêu tới hạn [21]

TTO thu được bằng phương pháp ScCO2 thỏa mãn yêu cầu tiêu chuẩn ISO

4730 TTO có hàm lượng terpinen-4-ol khoảng 50% (cao hơn terpinen-4-ol thu

được bằng chưng cất lôi cuốn hơi nước) Tuy nhiên, phương pháp trích ly siêu tới

hạn đòi hỏi yêu cầu kỹ thuật cao, chi phí đầu tư cao nhưng thời gian trích ly

ngắn Do đó, khi cần tinh chế TTO để thu Terpinen-4-ol có hàm lượng cao

(>99%) phải sử dụng thêm phương pháp tinh chế khác Trong các phương pháp

tinh chế tinh dầu, phương pháp chưng cất phân đoạn ở áp suất chân không được

sử dụng nhiều do những đặc điểm: làm giàu hoạt chất, tách riêng một số thành

phần của tinh dầu, hạ nhiệt độ sôi tinh dầu hạn chế sự biến tính tinh dầu

Phương pháp chưng cất phân đoạn

1.2.3

Có thể thực hiện ở áp suất thường hoặc áp suất thấp Nhưng chủ yếu là ở áp

suất thấp (áp suất chân không) do khi giảm áp suất thì nhiệt độ sôi của các cấu tử

giảm, vì vậy cấu tử sẽ không bị biến tính bởi nhiệt Mục đích của chưng cất phân

đoạn làm giàu hoạt chất, tách riêng một số thành phần của tinh dầu…

Do cấu tử không bị biến tính nên phương pháp chưng cất phân đoạn có thể

được dùng để thu tinh dầu tràm trà có hàm lượng terpinen-4-ol cao (>99%) sau

khi tiến hành chưng cất lôi cuốn hơi nước để thu tinh dầu có hàm lượng

terpinen-4-ol khoảng 37%

 Thiết bị chưng cất phân đoạn ở áp suất chân không [22]

Khả năng tách của thiết bị cất phân đoạn chủ yếu phụ thuộc vào các yếu tố

như: chất lượng, độ cao của cột, áp suất thực hiện và kỹ thuật thao tác Về

nguyên tắc, thiết bị chưng cất phân đoạn chân không gồm các bộ phận:

 Bình chứa tinh dầu: Làm bằng kim loại (công nghiệp) hay bằng thủy tinh

(phòng thí nghiệm) chịu được áp suất, có nhiệt kế và áp kế, ống dẫn hồi lưu,

được đun nóng bằng hơi nước hay bằng bếp cách cát, điều chỉnh được nhiệt độ

 Cột phân đoạn: Được nối liền ngay trên bình chứa tinh dầu Trong phòng

thí nghiệm, cột phân đoạn được nhồi sứ, cột có đĩa thủy tinh dài từ 30–130cm,

bên ngoài được bảo ôn bằng amiăng Trong công nghiệp, cột chưng phân đoạn

thường dài 4 – 6m có nhiều tầng đĩa và các ống hồi lưu, chịu áp suất, cột cũng

được bảo ôn bằng amiăng

 Phần ngưng lạnh: Trong phòng thí nghiệm là ống sinh hàn bằng thủy tinh

được nối với cột bằng các nút thủy tinh, nút mài tiêu chuẩn, chịu được áp suất

Ống sinh hàn có thể bố trí nằm nghiêng hoặc thẳng đứng.Trong công nghiệp

thường là hệ ngưng lạnh ống chùm hoặc ống xoắn ruột gà chịu áp

 Ống hứng: Gồm hai phần nút nối giữa sinh hàn và bình hứng Bình hứng

có thể là bình cầu cũng có thể là một bình hình nhện chứa nhiều bình để có thể

hứng nhiều phân đoạn khác nhau, chỉ cần xoay cổ các bình hứng

 Bơm chân không: có thể đạt đến áp suất tuyệt đối 5-10 mmHg do đó nhiệt

độ sôi của các loại tinh dầu giảm nhiều so với ở áp suất thường, tránh được hiện

tượng hóa nhựa ở nhiệt độ cao

Hình 1.3: Mô hình chưng cất phân đoạn chân không

không:

- Tách được các cấu tử có nhiệt độ sôi xa nhau Phương pháp này được

dùng để thay đổi thành phần ban đầu của tinh dầu

- Tinh dầu tràm trà có khoảng hơn 100 cấu tử, tuy nhiên chỉ có khoảng

12 cấu tử chính Mỗi cấu tử sẽ có những tính chất khác nhau, vì vậy khi thay đổi

thành phần của tinh dầu sẽ làm thay đổi các tính chất của tinh dầu như: mùi, vị,

hoạt tính sinh học, tính chất lý hóa và sẽ có những ứng dụng khác nhau

- Mặt khác, chưng cất phân đoạn sẽ thay đổi thành phần tinh dầu cho phù

hợp với tiêu chuẩn ISO 4730 và có giá trị thương mại hơn

 Ứng dụng chưng cất phân đoạn chân không cho tinh dầu

Các loại tinh dầu thiên nhiên nói chung được trích lấy từ một số cây cỏ

thảo mộc, có thể lấy từ hoa, lá như tràm trà, sả, bạc hà, hương nhu…, hoặc lấy từ

thân cây trái rễ như thiên niên kiện, hồi,… hoặc lấy từ cây như dầu thông Do đó

tinh dầu thiên nhiên là hỗn hợp nhiều cấu tử phức tạp

Mỗi loại tinh dầu khi chưa được chế biến tạm gọi là tinh dầu thô, mặc dù

chứa khoảng vài chục cấu tử nhưng trong đó chỉ có một vài cấu tử chính “ đặc

trưng” cần lưu ý Ý nghĩa “đặc trưng” ở đây là nồng độ cao hơn hẳn các cấu tử

khác và tính chất của nó quyết định chất lượng của tinh dầu thô Cụ thể như trong

tinh dầu tràm trà, cấu tử đặc trưng là terpinen-4-ol Chính nhờ những cấu tử đặc

trưng đó mà TTO có giá trị trong lĩnh vực dược liệu Các cấu tử khác còn lại

trong tinh dầu, ngoài cấu tử chính đặc trưng, đều coi là tạp chất vì sự có mặt của

chúng làm giảm giá trị của cấu tử chính về hương thơm cũng như dược chất Tuy

nhiên, các cấu tử được gọi là tạp chất này cũng có thể sử dụng trong nhiều lĩnh

vực khác nhau Có nhiều phương pháp tinh chế nhằm tách tạp chất ra khỏi tinh

dầu thiên nhiên, nâng cao nồng độ cấu tử chính đặc trưng đến mức tối đa, nhưng

thường sử dụng phương pháp chưng cất Ưu điểm của phương pháp chưng cất

trong việc tinh chế các loại tinh dầu là sản phẩm thu nhận được không có vết cấu

tử lạ và quy trình công nghệ đơn giản Tuy nhiên không thể tạo được sản phẩm ở

dạng cấu tử tinh khiết bằng phương pháp chưng cất thuần túy Thông thường

chưng cất tinh dầu được tiến hành ở áp suất thấp (chân không)

Quy trình công nghệ chưng cất tinh dầu thiên nhiên có thể được xây dựng

theo phương án vận hành gián đoạn và cũng có thể theo phương án vận hành liên

tục Mỗi phương pháp có ưu nhược điểm riêng Phương án gián đoạn có thiết bị

đơn giản, vốn đầu tư nhỏ, tuy nhiên năng suất không cao và chất lượng sản phẩm

khó ổn định Phương pháp liên tục thì hệ thống thiết bị phức tạp hơn do đó chi

phí đầu tư sẽ cao hơn, tuy nhiên chất lượng sản phẩm ổn định, năng suất cao, dễ

thực hiện quá trình tự động hóa hệ thống

Muốn xây dựng phương án chưng cất phân đoạn một loại tinh dầu thiên

nhiên, dù cho quá trình chưng cất gián đoạn hay liên tục, ta cũng cần biết các dữ

kiện sau:

 Thành phần các cấu tử trong mẫu tinh dầu thô

 Đường cong nhiệt độ sôi chưng cất thực của mẫu tinh dầu thô

 Đường cong biến thiên nồng độ cấu tử chính đặc trưng theo % thể tích

hoặc theo nhiệt độ chưng cất

Đối với việc xác định thành phần các cấu tử trong mẫu tinh dầu thô, ta có

thể sử dụng phương pháp phân tích sắc ký

Để xây dựng được đường cong nhiệt độ sôi chưng cất của một mẫu tinh

dầu thô, ta tiến hành chưng cất ở phòng thí nghiệm với cột chưng cất chân không

loại đệm, tỷ số hồi lưu hợp lý và độ chân không thích hợp từng loại tinh dầu

Trong quá trình thí nghiệm, ứng với một khoảng thời gian nhất định ta đọc nhiệt

độ cùng lúc với đo thể tích dịch ngưng và tách riêng ra để xác định nồng độ cấu

tử chính trong mẫu phân đoạn (xác định bằng phương pháp phân tích sắc ký)

Như vậy, với một lần thí nghiệm ta thu nhận được số liệu cho đường cong chưng

cất và đường biến thiên nồng độ cấu tử chính của tinh dầu

Hiện nay trên thế giới và tại Việt Nam vẫn chưa có nghiên cứu nào về tinh

chế TTO nhằm nâng cao hàm lượng terpinen-4-ol từ TTO thô chứa 34%

terpinen-4-ol (thu được bằng chưng cất lôi cuốn hơi nước) ở quy mô công

nghiệp Do đó, luận văn tiến hành nghiên cứu chưng cất phân đoạn ở áp suất

chân không TTO thô nhằm mục đích thu TTO có hàm lượng terpinen-4-ol cao

trên hệ thống chưng cất chân không công nghiệp,với mục tiêu nâng cao giá trị

thương mại của TTO

Sơ lược về da và hệ vi sinh vật trên da

1.3

Da nằm bao bọc xung quanh cơ thể chiếm 16% trọng lượng cơ thể Chức

năng chính của da là cảm giác, bảo vệ cơ thể chống lại các tác nhân bên ngoài

(tác nhân hóa học, vật lý, cơ học,…), điều hòa nhiệt độ của cơ thể, giảm sự thoát

hơi nước, chứa các tuyến bài tiết, cơ quan cảm giác, tổng hợp vitamin D [6] [23]

Cấu trúc da [23]

1.3.1

Da bao gồm ba lớp riêng biệt được chia khác nhau dựa vào yếu tố sinh lý,

sinh hóa và hình dạng cấu tạo của chúng