1. ĐẶT VẤN ĐỀ

            Cây Trầm hương (dó bầu) có tên khoa học là Aquilaria crassna Pierre thuộc họ Trầm hương (Thymeleaae), bộ Trầm hương (Thymeleales), phân bố nhiều ở các tỉnh miền Trung và miền Nam, nhiều nhất là Gia Lai, Kon Tum, Đồng bằng sông Cửu Long có nhiều ở Phú Quốc, Hòn Chông - Kiên Giang và vùng đồi núi An Giang. Người ta săn lùng hầu hết các vùng rừng tự nhiên để  tìm trầm và kết qủa tất cả các cây đều bị chặt nhỏ dẫn đến có nguy cơ tuyệt chủng. Theo đánh giá của các nhà chuyên môn thì đây là loài cây có gía trị kinh tế rất cao và việc tìm trầm trong cây tự nhiên khó khăn vì tỉ lệ cây có trầm là rất nhỏ. Một gía trị khác của cây trầm hương là “tinh dầu trầm” có giá trị thương phẩm cao hơn nhiều lần so với trầm kỳ tìm được trong thiên nhiên, 1kg tinh dầu trầm gía cả biến động từ 8.000USD đến 12.000USD trong khi đó giá trị của trầm hương tùy theo chất lượng mà 1kg biến động từ vài trăm USD đến vài ngàn USD thấp hơn nhiêu lần so với tinh dầu trầm hương. Chính lý do đó việc tìm hiểu trong các thành phần của cây 20 năm tuổi tại Phú Quốc - Kiên Giang có tỉ lệ tinh dầu bao nhiêu là việc rất cần thiết, từ cơ sở đó có những giải pháp sử dụng nguồn tài nguyên tinh dầu bền vững trên cơ sở bảo tồn thiên nhiên rừng nhiệt đới trên vùng đảo phía Tây Nam tổ quốc. Theo GSTS Đỗ Tầt Lợi (1977) trong tinh dầu trầm các thành phần chủ yếu là benzylaceton C₆H₅CH₂COCH₃ 26%, metozylaceton 53% và tecpen alcol 11%. Ngoài ra còn axit xinamic và các dẫn xuất của nó là các hydrocarbon thơm rất có gía trị. Việc đánh gía được tỉ lệ tinh dầu có trong cây trầm hương là tiền đề để xây dựng kế họach khai thác bền vững trữ lượng tinh dầu cho nhu cầu xã hội và phát triển kinh tế đất nước.

2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

            + Các phương pháp phổ biến hiện nay:

            Có nhiều phương pháp dựa vào qúa trình cơ học và lý hóa bao gồm : Phương pháp cơ học, phương pháp chưng cất, phương pháp trích ly v.v…

            + Phương pháp nghiên cứu trong chuyên đề nầy:

            Tách tinh dầu bằng phương pháp chưng cất có thể hiểu rằng đây là một qúa trình biến đổi từ thể lỏng hoặc một hổn hợp hơi thể lỏng  ra thể hơi ở trong một thiết bị và sau đó hơi nước được ngưng tụ ở một thiết bị khác nhờ phương pháp làm lạnh. Trong điều kiện áp suất không đổi thì tùy thuộc vào mức độ tan lẫn của hổn  hợp và khả năng tan lẫn vào nhau của các cấu tử, dung dịch lỏng mà ta thu được bằng cách làm ngưng tụ hổn hợp hơi bay ra sẽ có thành phần các chất dễ bay hơi cao hơn so với thành phần của chất lỏng ban đầu, nếu vẫn tiếp tục chưng cất thì thành phần các chất dễ bay hơi tăng dần.

            Theo định luật Danton “áp suất chung của hổn hợp bằng tổng số áp suất hơi riêng phần của các cấu tử” P=P_A+P_B (P_A,P_B là áp suất hơi riêng phần của các cấu tử A và B có trong thành phần của hổn hợp).

            Từ định luật Danton - Bôi Mariot: Ta biết rằng thể tích tương đối của các chất khí (hoặc hơi) khác nhau chứa trong hổn hợp thì tỉ lệ với áp suất hơi riêng phần của chúng.

            Tính tóan lượng hơi nước cần thiết cất tinh dầu ta dủng công thức tính toán gần đúng lượng hơi nước để chưng cất tinh dầu như sau:

            Khi G_B=1kg thì φ

            φ: Hệ số bảo hòa tùy thuộc vào từng nguyên liệu một

            Từ công thức nầy đã rút ra: Hàm lượng của một cấu tử trong một hổn hợp hơi tỉ lệ nghịch với khối lượng phân tử và áp xuất hơi riêng phần của cấu tử kia, nên cất tinh dầu với nước rất thuận lợi vì tinh dầu thường có khối lượng phân tử cao mà nước thì lại có khối lượng phân tử thấp.

            Ở điều kiện áp suất thường, nếu chưng cất tinh dầu bằng hơi nước thì nhiệt độ sôi của hổn hợp thường xảy ra ở nhiệt độ hơn 100⁰C và thành phần của hổn hợp hơi bay ra thường không đổi cho tới khi cấu tử có độ nhiệt sôi cao được bay hơi ra hoàn toàn.

            Trên cơ sở lý luận đó thiết bị được áp dụng trong nghiên cứu là dụng cụ chưng cất tinh dầu trong phòng thí nghiệm của Trường ĐH  Khoa Học Tự Nhiên TP. HCM để nghiên cứu thực nghiệm lấy tinh dầu trong các thành phần cây Dó bầu và phương pháp nghiên cứu chia thành 2 giai đoạn như sau:

            - Giai đoạn 1: Chưng cất thử nghiệm để tính toán thời gian chưng cất cho 1 mẩu lấy 1.000g gỗ đã được thái nhỏ chưng cất trong bầu thí nghiệm nhiều ngày theo dõi lượng tinh dầu ở thời điểm cao nhất và tiếp tục theo dõi cho đến khi thấy lượng tinh dầu thu được không còn thay đổi nữa thì dừng lại và chọn thời gian thích hợp để chưng cất thí nghiệm.

            - Giai đọan 2:

            Về chưng cất: chưng cất các thành phần (lá, nhánh, thân, vỏ, rễ) theo qui trình đồng nhất là 48giờ cho mỗi loại.

            Về mẫu đem chưng cất: Các mẫu lá, nhánh, thân, vỏ, rễ được thu thập tách biệt ra trên 6 cây khác nhau và được thái mỏng với kích thước 1cm x 1cm x 1cm sau đó hổn hợp lại theo các đối tượng trên và được sấy trong nhiều ngày cho đến khi trọng lượng cân được không có thay đổi thì tiến hành cân mỗi loại (lá, nhánh, thân, võ, rễ)  3kg cho mỗi loại chia thành 3 mẩu mỗi mẩu 1kg, sau đó chưng cất từng mẩu một, mỗi mẩu được cất 3 lần lập lại. Tổng số có 15 lần chưng cất với nhiệt độ sôi giống nhau. Các mẩu chưng cất được cân và ghi chép trọng lượng tươi và cân lại khi đã thành sản phẩm khô hoàn toàn.

            Dụng cụ đo: sử dụng óng pipe thủy tinh 1cc được chia vạch theo chiều cao tương ứng chiều cao là 5cm để đo thể tích tinh dâu thu được.

            Phân tích số liệu: Các kết qủa đo được ghi chép và dủng chương trình Excel  để phân tích kết quả.

3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

Biểu 1: Biểu kết quả chưng cất và phân tích tinh dầu trầm hương

P: Mức xác xuất

Ft:: F tính

Fb: F bảng

Biểu 2: Tính toán trọng lượng nguyên liệu, tỉ lệ tinh dầu, nhu cầu nguyên liệu cho 1 lít tinh dầu.

4. NHẬN XÉT KẾT QỦA

            - Nhận xét chung về hàm lượng tinh dầu: bình quân chung trong toàn bộ cây dó bầu là 0,229ml  trong 1000g nguyên liệu khô. So với các loài cây trồng để lấy tinh dầu khác thì tỉ lệ tinh dầu trong cây Dó bầu có tỉ lệ tinh dầu khá thấp, theo tính tóan thì 0,229 lít tinh dầu thì cần 1000kg trong lượng khô tương đương  0,206‰ tinh dầu trong nguyên liệu. Theo Nguyển Năng Vinh (1977) thì tinh dầu Hồi trong qủa tươi có 3- 3,5%, lá 1% ; tinh dầu Màng tang có trong quả khô có 1,8% - 2,7%; tinh dầu Mùi trong quả có từ 0,9% - 1,3%; tinh dầu Bạc hà từ 1,9 %- 2,2%, tinh dầu Hương nhu từ 0,9% - 1,67% . Như vậy nếu so sánh với các lòai khác thì lượng tinh dầu trong nguyên liệu Dó bầu chỉ bằng 1/100 hàm lượng tinh dầu ở các lòai khác. Vì vậy muốn có 1 lít tinh dầu thì cân đến 4720kg nguyên liệu khô và cần 8590 kg trọng lượng tươi.

            - Lá cây: Mục tiêu xác định tinh dầu trong lá là nhằm vào xác định tiềm năng tinh dầu trong nguồn nguyên liệu lá cây, kết qủa nghiên cứu chưng cất 0,188 ml trong 1.000g trọng lượng lá khô, hàm lượng tinh dầu có trong lá thấp hơn so với các thành phần khác trong thân, điều đáng chú ý ở đây là hiện nay chưa có những nghiên cứu để khai thác lượng tinh dầu có trong lá, qui trình khai thác tập trung vào nguyên liệu là thân cây nên phải chặt toàn bộ cây để có lượng gỗ nguyên liệu dùng cho chưng cất dẫn đến làm cạn kiệt nguồn tài nguyên thiên nhiên, hàm lượng tinh dầu có trong lá theo kết qủa 0,188ml trong 1.000g và tỉ lệ tinh dầu là 0,17‰ trong nguyên liệu lá khô, để có 1lít tinh dầu thì cần 5320kg trọng lượng lá khô và cần 10.850kg trọng lượng lá tươi.

            - Nhánh cây: Hàm lượng tinh dầu trong nhánh cây cho thấy có tiềm năng khá cao, gần bằng tỉ lệ tinh dầu trong thân đây là tín hiệu tốt để có thể lập kế họach khai thác nguồn nguyên liệu nầy, việc xác định hàm lượng tinh dầu trong đối tượng nầy mục đích là tim biện pháp khai thác nguyên liệu từ nhánh cây, trong suốt qúa trình sinh trưởng khi ta cắt nhánh cây thì cây lại tiếp tục sinh trưởng ra cành và nhánh mới, như vậy việc khai thác vẫn để cây đứng lâu dài và bền vững,  theo số liệu chưng cất được 0,264 ml trong 1000g nguyên liệu, muốn có 1 lít tinh dầu cần 3790 kg nguyên liệu khô tuyệt đối, và cần 8500 kg nhánh tươi để chưng cất tinh dầu, tỉ lệ tinh dầu có trong nhánh cây là 0,238‰.

            - Thân cây: là nguồn nguyên liệu chính đang được khai thác để chế biến chưng cất tinh dầu trầm cung cấp cho thị trường, việc khai thác thân cây ngày càng nhiều là nguy cơ dẫn đến tuyệt chủng loài cây nầy, mục tiêu nghiên cứu là xác định tiềm năng tinh dầu có trong thân cây để có thể khuyến cáo giúp cho các nhà kinh doanh lập kế họach khai thác tính toán hiệu qủa kinh tế trong sản xuất, hàm lượng tinh dầu trong thân chiếm tỉ lệ khá cao bằng 0,265ml trong 1.000g nguyên liệu khô, tỉ lệ tinh dầu tính toán là 0,239‰ trong thân gỗ cây Dó bầu, muốn có 1 lit tinh dầu cần 3770 kg nguyên liệu khô và cần  5560 kg nguyên liệu thân cây tươi.

            - Vỏ cây: Trong thành phần vỏ cây theo kết quả nghiên cứu đạt chỉ tiêu cao nhất với tỉ lệ thí nghiệm được là 0,290 ml trong 1000g trong lượng khô, chiếm 0,261‰ tinh dầu trong trọng lượng khô của phần vỏ, cất 1lít tinh dầu cần 3450 kg trong lượng vỏ khô và cần đến 6640 kg trọng lượng vỏ tươi. Việc khai thác nguyên liệu từ nguôn vỏ cây là khó khả  thi do tỉ lệ vỏ trên thân cây thường chiếm tỉ lệ không cao, hơn nữa khai thác vỏ sẽ ảnh hưởng đến sinh trưởng rừng, vì vậy đây là một chỉ tiêu nghiên cứu tham khảo để so sánh với các thành phần tinh dầu ở các bộ phận khác trong thân cây.

            - Rễ cây: Hàm lượng tinh dầu trong thành phần rễ cây bình quân chung là 0,138ml trong 1000g trong lượng rễ khô, như vậy muốn có 1lit tinh dầu thì cần đến 7250 kg rễ khô để chưng cất và cần đến 11390kg trọng lượng rễ tươi, việc khai thác nguyên liệu rễ là khó khăn vì nguyên liệu dưới mặt đất, chi phí nhân công sẽ cao và giá thành sẽ lớn vì lượng nguyên liệu cần nhiều hơn các thành phần nguyên liệu khác có trong cây.

5. THẢO LUẬN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

            - Do giá cả tinh dầu trầm hương trên thế giới khá cao và nhu cầu cung cấp không đủ đáp ứng, các cơ sở chế biến ngày càng săn lùng nguyên liệu khiến rừng tự nhiên bắt đầu khan hiếm làm cho khả năng cung cấp nguyên liệu để chế biến tinh dầu có nhiều bất cập trước mắt và lâu dài.

            - Kỹ thuật khai thác và chế biến hiện nay chủ yếu dựa vào nguyên liệu là thân cây, khi khai thác phải chặt hạ tòan bộ cây, chỉ sử dụng thân và cành lớn, các thành phần khác bị bỏ lại không sử dụng.

            - Khả năng ứng dụng của nghiên cứu đã làm sáng tỏ tỉ lệ tinh dầu trong các thành phần lá 0,169‰, nhánh 0,238‰, thân 0,239‰, vỏ 0,161‰, rễ 0,124‰ là cơ sở để chúng ta xác định nên chặt phần nào trên cây là cần thiết nhất, nếu chặt phần nhánh cây sẽ tiếp tục sinh trưởng một lượng sinh khối mới, sau một thời gian khi nhánh sinh trưởng ổn định tiếp tục khai thác, với phương thức đó sẽ đảm bảo khai thác lâu dài nguồn tài nguyên. Ngược lại việc khai thác như hiện nay là nguy cơ là suy thoái tài nguyên rừng.

6. KẾT LUẬN

            1/ Lượng tinh dầu chưng cất được trong các thành phần lá, nhánh, thân, vỏ, rễ trong 1000g nguyên liệu khô thu được là 0,188 ml, nhánh 0,264 ml, thân 0,265 ml, vỏ 0,290 ml, rễ 0,138 ml, vỏ cây có tỉ lệ tinh dầu cao nhất, các thành phần trong thân cây đều có tinh dầu, nhánh và thân có tỉ lệ gần tương đương nhau.

            2/ Xác định được tỉ lệ tinh dầu trầm hương các thành phần cấu trúc thân cây so với nguyên liệu khô, tỉ lệ tinh dầu trong lá là 0,169‰, trong nhánh là 0,238‰, thân cây 0,239‰, vỏ 0,261‰, rễ 0,124‰ trong cây Dó bầu 20 tuổi trên đảo Phú Quốc Kiên Giang Việt Nam.

            3/ Để có 1000g nguyên liệu khô cây Dó bầu từ lá, nhánh, thân, vỏ, rễ cần phải có trọng lượng tươi là 2.041g lá, 2.033g nhánh, 1.033g thân, 1.682g vỏ, 1.573g rễ cây tươi.

            4/ Để có 1 lít tinh dầu phục vụ cho chưng cất thì cần các nguyên liệu tươi trong các thành phần lá 10850kg, nhánh 5800kg, thân 5560 kg, vỏ 6640 kg, rễ 11390 kg và trọng lượng khô trong các thành phần lá 5320 kg, nhánh 3790 kg, thân 3770kg, vỏ 3450 kg, rễ 7250 kg.

            5/ Với hổn hợp nhiều thành phần bình quân 1000 g nguyên liệu khô thì cần 1.732g nguyên liệu tươi, khi chưng cất bằng hơi nước thu được bình quân 0,269 ml tinh dầu, chiếm tỉ lệ tinh dầu trong nguyên liệu khô là 0,206‰ và 1 lít tinh dầu từ nguyên liệu hổn hợp khô là 4720 kg, 8590kg nguyên liệu tươi.

            6/ Để khai thác tinh dầu trên quan điểm bảo vệ và khai thác nguồn tài nguyên bền vững, việc sử dụng phương thức khai thác cành nhánh cần phải được ưu tiên hàng đầu, vừa có hàm lượng tinh dầu cao, vừa chi phí thấp nhất là công đọan chế biến nguyên liệu dễ bâm nhỏ trước khi chưng cất

7. CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO

1/ Những cây thuốc và vị thuốc Việt Nam, GSTS. Đỗ Tất Lợi, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật - 1981 (trang 449- 450).

2/ Thành công trong tạo tiền trầm kỳ trong cây trầm hương, thông tin khuyến nông Việt Nam, TS Thái Thành Lượm, số tháng 3-2000 (trang 33).

3/ Kỹ thuật khai thác và sơ chế tinh dầu, Nguyễn Năng Vinh, Nhà xuất bản nông nghiệp 1977.

4/ Cơ chế của qúa trình hình thành nhự trầm trong thân cây trầm hương, TS Thái Thành Lượm, Tạp chí nông nghiệp – PTNT số tháng 11/2001.

5/ Bảo vệ nguồn gen và khai hác kết qủa tạo trầm nhân tạo trên cây trầm hương, TS Thái Thành Lượm, Tạp chí khoa học phổ thông- Liên hiệp các hội khoa học kỹ thuật TP HCM, số 518, tháng 5/2000.

6/ Sustainable Agarwood production in Vietnamese Rainfallfores, Final report. January 1999.TRP

TS. Thái Thành Luợm

GĐ Sở Tài Nguyên và Môi Trường Kiên Giang

Thái Bình Hạnh Phúc

SV Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh

STUDYING THE RATE OF OIL CONTENT IN COMPONENTS (LEAF, BRANCH, STEM, BARK, ROOT) OF ALOE WOOD (Agarwood) AQUILARIA CRASSNA PIERRE 20 YEARS OLD IN PHU QUOC ISLAND, VIET NAM

                                                     Dr. Thai Thanh Luom

                                        Director, Department of Resources Environment of  Kien Giang

                                                              Thai Binh Hanh Phuc

                                        Student, Agriculture Forestry University of Ho Chi Minh City

1. INTRODUCTION

            Aloe wood (Agarwood) scientific name is Aquilaria crassna Pierre of family Thymeleaae, Thymeleales, mostly distributed in central provinces and southern provinces, especially in Gia Lai, Kon Tum, Mekong Delta mostly in Phu Quoc, Hon Chong - Kien Giang and hilly mountainous area of An Giang. It was hunt mostly in natural forest areas to find out aquilaria and it resulted in that all plants were cut down into pieces to endangered state. According to the evaluation of specialists this is plant type of high economic value and searching aqualaria in natural plant was difficult because aquilaria content was very small. Another value of aquilaria is “aquilaria pure oil” of commercial value higher many times compared to aquilaria naturally found, 1kg pure oil of aquilaria varies from 8,000USD to 12,000USD while the value of aquilaria according to its quality varied from some hundred to some thousand USD less many times compared to pure aquilaria oil. Its was that reason that searching in components of plants of 20 years old in Phu Quoc - Kien Giang having how much oil content was necessary, from that basis would have measures of sustainable using oil source on the basis of natural tropical forest conservation on Southwest of the country. According to Professor Dr. Do Tat Loi (1977) in aquilaria oil main components were benzylaceton C₆H₅CH₂COCH₃ 26%, metozylaceton 53% and tecpen alcohol 11%. In addition there was also Cyanamid acid and its derivatives were very valuable fragrant hydrocarbon. To evaluate aquilaria oil rate in aloe wood was premise to construct sustainable exploitation plan of oil reserve for social need and national economic development.

2. EXPERIMENTAL METHOD

            + Presently common methods:

            There were many methods based on mechanic and physical chemical process including: mechanic method, distillation method, extraction method and so on.       

+ Experimental method in this special subject:

            Extracting oil by distillation method could be understood here that it was the transformation process from liquid state or mixed state of liquid-vapor into vapor state in an equipment and then vapor condensed in another one thanks to freezing method. In unchanged pressure condition it depended on mutual dilution rate of mixture of components solution that we collected by condensing volatile mixture and mutual dilution capability of components, liquid solution collected by condensing volatile mixture would have composition of volatile matter higher than of primordial liquid, if continuing the distillation then composition of volatile matter gradually increased.

            According to Danton Law “common pressure of mixture equaled total vapor pressure of components particularly” P=P_A+P_B (P_A, PB was particular vapor pressure of components A and B present in the composition of mixture).

            From Danton Law- Mariot Multiple: We knew that the relative volume rate of gases (or vapors) different in the mixture was proportional to their particular vapor pressure.

            To estimate necessary vapor amount for distilling aquilaria oil we used the computing formula nearly calculating vapor amount to distill oil as follows:

            When G_B=1kg then φ

            φ: Saturation coefficient depending on each raw material type.

            From this formula we drew: Content of a component in vapor mixture was inversely proportional to molecular volume and particular pressure of the other component, thus it was convenient to distill aquilaria oil with water because oil used to have high molecular volume but water had low molecular volume.

            In ordinary pressure condition, if distilling aquilaria by vapor then boiling temperature of the mixture often occurred at the temperature over 100^oC and the composition of volatile vapor often unchanged until component with high boiling temperature completely volatilized.

            On basis of that argument the equipment applied in study was distilling equipment in laboratory of the University of Natural Science in Ho Chi Minh City to experimentally study aquilaria oil extraction from components of aquilaria and experimental method was divided in two stages as follows:

            - Stage 1: Experimentally distillation to estimate distilling time of a sample of 1.000g wood chopped in pieces and distilled in flasks many days to keep track of oil quantity at highest time and continued to follow up until when oil quantity collected unchanged then stopped and selected suitable time to be experimentally distilled.

            - Stage 2:

            Distillation: Distill components (leaf, branch, stem, bark, and root) according to uniform procedure in 48hr. for each type.

            Sample used for distillation: Samples of leaf, branch, stem, bark, root collected and separated from 6 different plants and thinly chopped with sizes 1cm x 1cm x 1cm after that mixed up again according to above objects and dried in many days until having weight unchanged then proceeded weighing each type (leaf, branch, stem, bark, root)  3kg for each type divided in 3 samples each sample 1kg, later distilled each sample, each sample distilled 3 replications. In total there were 15 times distilling with same boiling temperature. Samples to be distilled are weighed and recorded fresh weight and re-weight when completely dried...

            Measuring equipment: Use glass pipes 1cc vertically graduated corresponding to height of 5cm to measure collected aquilaria oil volume.

            Data analysis: Results were recorded and used Excel program to analyze data.

3. Experimental results

Table 1: Aquilaria oil distilling results and analysis

P: probability level

Ft:: Fcalculated

Fb: Ftable

Table 2: Estimates of raw material weight, oil rate, raw material requirement for 1 liter of oil.