ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN TẤN TÀI

ĐIỀU CHẾ t-CINNAMYL ALCOHOL
TỪ TINH DẦU QUẾ

Chuyên ngành: Kỹ thuật hóa học
Mã số: 8520301

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2023


Cơng trình được hồn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS. Lê Xuân Tiến

Cán bộ chấm nhận xét 1: TS. Đỗ Tường Hạ

Cán bộ chấm nhận xét 2: TS. Phan Thị Hoàng Anh

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM
ngày 25 tháng 07 năm 2023.
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. PGS.TS. Mai Huỳnh Cang

Chủ tịch hội đồng

2. TS. Đỗ Tường Hạ

Ủy viên phản biện 1

3. TS. Phan Thị Hoàng Anh

Ủy viên phản biện 2

4. TS. Lê Vũ Hà

Ủy viên hội đồng

5. TS. Phan Nguyễn Quỳnh Anh

Thư ký hội đồng

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).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc


NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: Nguyễn Tấn Tài

MSHV: 2170751

Ngày, tháng, năm sinh: 29/08/1995

Nơi sinh: TP.HCM

Chuyên ngành: Kỹ thuật hóa học

Mã số: 8520301

I.TÊN ĐỀ TÀI
Tên tiếng việt: Điều chế t-cinnamyl alcohol từ tinh dầu quế
Tên tiếng anh: Producing of t-cinnamyl alcohol from cassia oil
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG
1. Khảo sát điều kiện phản ứng: thời gian, tốc độ khuấy, tỷ lệ mol, hóa chất cơng
nghiệp NaBH4 thay thế hóa chất trong phịng thí nghiệm, nguyên liệu tcinnamaldehyde, tinh dầu quế thay thế.
2. Tối ưu hóa điều kiện phản ứng bằng phương pháp bề mặt đáp ứng RSM và thực
hiện khảo sát điều kiện tối ưu từ phương pháp RSM vào quy mô lớn.
3. Khảo sát q trình kết tinh và cơ lập t-cinnamyl alcohol.
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 06/02/2023
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 11/06/2023
V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. Lê Xuân Tiến
Tp.HCM, ngày 25 tháng 07 năm 2023
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO


TS. Lê Xuân Tiến

PGS.TS. Lê Thị Hồng Nhan

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC

i


LỜI CẢM ƠN
Luận văn tốt nghiệp là một trong những cột mốc đáng nhớ nhất trong con đường
học vấn, cũng như thể hiện những nổ lực để đạt được tấm bằng Thạc Sĩ. Trong quá trình
xây dựng đề cương luận văn thạc sĩ, em đã nhận được nhiều sự hỗ trợ từ các Thầy, các
Cô, các bạn bè, đồng nghiệp.
Đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến TS. Lê Xuân Tiến đã tạo cơ hội
cho em tham gia nhóm nghiên cứu, thầy đã hướng dẫn tận tình, tâm huyết và tạo điều
kiện hỗ trợ để em hồn thành luận văn. Qua đó, em đã học hỏi được nhiều kinh nghiệm,
kiến thức quý báu trong lĩnh vực hương liệu, hóa hữu cơ.
Bên cạnh đó, em xin cảm ơn lãnh đạo, các đồng nghiệp Công ty TNHH Oxeyns
đã tạo điều kiện, giúp đỡ, quan tâm và động viên em trong suốt thời gian làm khóa luận.
Em xin bày tỏ lịng biết ơn với gia đình vì đã ln ủng hộ em cả về mặt vật chất
và tinh thần. Cha mẹ, anh chị là nguồn động lực to lớn, thúc đẩy em cố gắng và hồn
thiện hơn.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 07 năm 2023.

Nguyễn Tấn Tài

ii



TÓM TẮT
Việt Nam là quốc gia sản xuất và xuất khẩu quế đứng thứ ba thế giới về sản lượng. Tinh
dầu quế được sử dụng phổ biến trong ngành hương liệu, công nghệ thực phẩm. Sản
phẩm benzaldehyde, t-cinnamaldehyde, coumarin, cinnamy acetate thu được từ quá
trình chưng cất tinh dầu quế mang lại giá trị kinh tế cao. t-Cinnamaldehyde chiếm hơn
80% hàm lượng trong tinh dầu quế, là nguồn nguyên liệu trung gian bán tổng hợp để tạo
ra các sản phẩm có giá trị tốt hơn như benzaldehyde và t-cinnamyl alcohol. Trong đó, tcinnamyl alcohol rất có giá trị trong hương liệu do mùi thơm đặc trưng và khả năng định
hương. Ngồi ra, đây cịn là chất trung gian trong một số quy trình tổng hợp hóa dược,
thí dụ như sự tổng hợp cinnamyl acetate, kháng sinh chloromycetin. Nghiên cứu tiến
hành tổng hợp t-cinnamyl alcohol từ t-cinnamaldehyde thông qua tác nhân khử NaBH4
bằng phương pháp đáp ứng bề mặt RSM với các điều kiện tối ưu được xác định là: thời
gian phản ứng 35 phút, tốc độ khuấy 200 rpm, tỷ lệ mol t-CA/NaBH4 = 2,6 và hóa chất
cơng nghiệp NaBH4 thay thế hóa chất tinh khiết. Sau đó, nghiên cứu tiến hành thay đổi
nguyên liệu t-cinnamaldehyde bằng nguyên liệu tinh dầu quế thực hiện phản ứng trên
điều kiện tối ưu đã khảo sát. Kết quả nghiên cứu cho thấy hiệu suất tổng hợp t-cinnamyl
alcohol và độ chuyển hóa t-cinnamaldehyde đạt trên 96% khi sử dụng nguyên liệu tinh
dầu quế hoặc t-cinnamaldehyde. Ngồi ra, nghiên cứu đã kết tinh và cơ lập t-cinnamyl
alcohol với độ tinh khiết và hiệu suất kết tinh cao. Độ tinh khiết t-cinnamyl alcohol đạt
98,23 ± 0,06% đối với nguyên liệu được sản xuất bằng t-cinnamaldehyde và 94,17 ±
0,03% đối với nguyên liệu được sản xuất bằng tinh dầu quế. Kết quả nghiên cứu cho
thấy có thể thay thế nguyên liệu t-cinnamaldehyde bằng tinh dầu quế để tiến hành tổng
hợp t-cinnamyl alcohol. Nghiên cứu cần tiến hành khảo sát lại các điều kiện tái kết tinh
để cải thiện độ tinh khiết của tinh thể t-cinnamyl alcohol lên 98% từ tinh dầu quế.

iii


ABSTRACT
Vietnam is the world's third-largest producer and exporter of cassia products. Cassia oil
is widely used in aromatherapy, food technology. Products as benzaldehyde, tcinnamaldehyde, coumarin, cinnamyl acetate are produced from the distillation of cassia

oil bring high economic value. t-Cinnamaldehyde accounts for more than 80% of the
content in cassia oil, which is a source of semi-synthetic to produce better value products
such as benzaldehyde and t-cinnamyl alcohol. t-Cinnamyl alcohol is very valuable in
flavoring due to its characteristic aroma and ability to be good odour life. In addition, it
is also an intermediate in a number of pharmaceutical synthetic processes, such as the
synthesis of cinnamyl acetate, chloromycetin. The study conducted to synthesize tcinnamyl alcohol from t-cinnamaldehyde through the reducing agent NaBH4 by surface
response method RSM with the optimal conditions determined as: reaction time 35 min,
stirring speed 200 rpm, a mole ratio of t-CA/NaBH4 2,6 of 1 and NaBH4 industrial
chemicals used to replace laboratory chemical. After that, the study conducted to change
the t-cinnamaldehyde raw material by cassia oil to with the investigated optimal
conditions. The results showed that the synthesis efficiency of t-cinnamyl alcohol and
the conversion of t-cinnamaldehyde were over 96%. In addition, the study crystallized
and isolated t-cinnamyl alcohol with high purity and recovery efficiency. Purity tcinnamyl alcohol of reached 98,23 ± 0,06% from the t-cinnamaldehyde raw material
and 94,17 ± 0,03% from the cassia oil raw material. The results show that it is possible
to replace t-cinnamaldehyde by cassia oil to synthesize t-cinnamyl alcohol. The research
needs to reinvestigate the recrystallization conditions to improve the purity of tcinnamyl alcohol crystals to be greater than 98% from the cassia oil.

iv


LỜI CAM ĐOAN

Tôi là Nguyễn Tấn Tài, học viên cao học ngành Kỹ thuật Hóa học, khóa 2021 đợt 2,
Khoa Kỹ thuật Hóa học, Trường đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM. Tơi xin cam đoan
cơng trình luận văn này do chính tơi thực hiện, số liệu là kết quả nghiên cứu thực sự của
tôi dưới dự hướng dẫn khoa học của TS. Lê Xn Tiến.
Tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm về kết quả nghiên cứu trong luận văn tốt nghiệp của
mình.

Tp. Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 07 năm 2023


Nguyễn Tấn Tài

v


MỤC LỤC
TĨM TẮT...................................................................................................................... iii
ABSTRACT ...................................................................................................................iv
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................v
DANH MỤC HÌNH ẢNH ........................................................................................... viii
DANH MỤC BẢNG BIỂU ............................................................................................. x
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ................................................................................xi
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ...........................................................................................1
1.1.

Tổng quan về tinh dầu quế .................................................................................1

1.1.1.

Đặc tính thực vật .........................................................................................1

1.1.2. Tính chất vật lý của tinh dầu quế ....................................................................2
1.1.3. Thành phần hóa học của tinh dầu quế ............................................................2
1.1.4. Hoạt tính sinh học ...........................................................................................4
1.1.5. Quy trình sản xuất tinh dầu quế ......................................................................5
1.2. Tổng quan về t-cinnamaldehyde (t-CA) ............................................................... 9
1.2.1. Tính chất vật lý ............................................................................................... 9
1.2.2. Hoạt tính sinh học .........................................................................................10
1.2.3. Quy trình sản xuất t-cinnamaldehyde (t-CA) ...............................................11

1.3. Tổng quan về t-cinnamyl alcohol (t-CAOH) ......................................................14
1.4. Tình hình nghiên cứu trong và ngồi nước .........................................................16
1.5. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu của đề tài .......................................................20
CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU........................................................... 21
2.1. Hóa chất, thiết bị .................................................................................................21
2.1.1. Hóa chất ........................................................................................................21
2.1.2. Thiết bị sử dụng ............................................................................................ 21
vi


2.2. Phương pháp và nội dung nghiên cứu .................................................................22
2.2.1. Phương pháp đáp ứng bề mặt RSM .............................................................. 22
2.2.2. Phương pháp phân tích GC – FID .............................................................. 24
2.2.3. Phương pháp phân tích GC – MS .................................................................28
2.2.4. Phương pháp xác định cấu trúc sản phẩm ....................................................29
2.3. Quy trình hydro hóa t-cinnamaldehyde thành t-cinnamyl alcohol .....................31
2.4. Quy trình kết tinh t-cinnamyl alcohol thơ và tái kết tinh t-cinnamyl alcohol .....33
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ...................................................................36
3.1. Khảo sát hiệu suất phản ứng t-cinnamyl alcohol bằng phương pháp RSM ........36
3.1.1. Các thông số ảnh hưởng đến q trình hydro hóa t-CA thành t-CAOH ......36
3.1.2. Kết quả khảo sát q trình hydro hóa t-CA từ phương pháp RSM ..............38
3.2. Khảo sát phản ứng hydro hóa của tinh dầu quế ..................................................46
3.3. Thí nghiệm quy mơ lớn .......................................................................................48
3.4. Kết tinh t-cinnamyl alcohol .................................................................................49
3.4.1. Quá trình kết tinh t-cinnamyl alcohol thô từ nguyên liệu tinh dầu quế và
nguyên liệu t-cinnamaldehyde ................................................................................50
3.4.2. Quá trình tái kết tinh t-cinnamyl alcohol từ nguyên liệu tinh dầu quế và
nguyên liệu t-cinnamaldehyde ................................................................................51
3.5. Tính tốn chi phí ngun vật liệu cho phản ứng .................................................54
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................ 57

4.1. Kết luận ...............................................................................................................57
4.2. Kiến nghị .............................................................................................................57
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 58
PHỤ LỤC A - DỮ LIỆU SẮC KÝ ĐỒ GC – FID .......................................................64
PHỤ LỤC B - DỮ LIỆU SẮC KÝ ĐỒ GC – MS ........................................................69
PHỤ LỤC C - DỮ LIỆU PHỔ NMR ............................................................................73
vii


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Lá và thân quế .................................................................................................1
Hình 1.2. Hệ thống chiết soxhlet ....................................................................................6
Hình 1.3. Hệ thống chưng cất tinh dầu bằng phương pháp lôi cuốn hơi nước trong
cơng nghiệp......................................................................................................................7
Hình 1.4. Dụng cụ cleveger chưng cất tinh dầu bằng phương pháp lơi cuốn hơi nước
trong phịng thí nghiệm ...................................................................................................8
Hình 1.5. Vỏ quế và tinh dầu quế ...................................................................................8
Hình 1.6. Quy trình sản xuất tinh dầu quế bằng phương pháp chưng cất lơi cuốn hơi
nước ................................................................................................................................ 9
Hình 1.7. Cơng thức cấu tạo t-cinnamaldehyde............................................................ 10
Hình 1.8. Quy trình sản xuất t-cinnamaldehyde ........................................................... 12
Hình 1.9. Hệ thống chưng cất phân đoạn áp suất kém t-cinnamaldehyde....................13
Hình 1.10. Các hóa chất sản xuất trong cơng nghiệp có thể được tổng hợp từ tcinnamyl alcohol............................................................................................................15
Hình 1.11. Cơng thức cấu tạo t-cinnamyl alcohol ........................................................15
Hình 1.12. Sơ đồ phản ứng hydro hóa t-cinnamaldehyde ............................................16
Hình 1.13. Sơ đồ tổng hợp t-CAOH thông qua con đường xúc tác sinh học. ..............18
Hình 2.1. Các bước cho phương pháp phản ứng bề mặt ..............................................23
Hình 2.2. Mơ hình Box–Behnken .................................................................................23
Hình 2.3. Mơ hình hệ thống sắc ký khí ghép đầu dị ion hóa ngọn lửa GC – FID .......25
Hình 2.4. Thiết bị phân tích sắc ký khí GC Agilent 5890 ............................................26

Hình 2.5. Đường chuẩn t-cinnamaldehyde ...................................................................27
Hình 2.6. Đường chuẩn t-cinnamyl alcohol..................................................................28
Hình 2.7. Mơ hình hệ thống sắc ký khí ghép khối phổ GC – MS ................................ 29
viii


Hình 2.8. Mơ hình hệ thống thiết bị NMR ...................................................................30
Hình 2.9. Thiết bị xác định cấu trúc NMR Bruker Avance 500 ...................................31
Hình 2.10. Sơ đồ phản ứng tổng hợp t-cinnamyl alcohol từ t-cinnamaldehyde ...........31
Hình 2.11. Hệ thống phản ứng hydro hóa t-CA thành t-CAOH ...................................33
Hình 2.12. Quy trình kết tinh t-cinnamyl alcohol .........................................................34
Hình 3.1. Ảnh hưởng của các thơng số khảo sát đến q trình hydro hóa t-CA ..........37
Hình 3.2. Hiệu suất tổng hợp t-cinnamyl alcohol của 20 thí nghiệm ........................... 40
Hình 3.3. Hiệu suất tổng hợp t-cinnamyl alcohol từ thực nghiệm và mơ hình ............43
Hình 3.4. Mơ hình bề mặt đáp ứng hiệu suất tổng hợp t-CAOH theo các yếu tố ........44
Hình 3.5. Các điều kiện tối ưu hóa ...............................................................................45
Hình 3.6. Sơ đồ hydro hóa t-CA thành t-CAOH bằng nguyên liệu tinh dầu quế .........47
Hình 3.7. Tổng hợp t-cinnamyl alcohol bằng hóa chất tinh khiết, hóa chất cơng
nghiệp ............................................................................................................................ 47
Hình 3.8. Sơ đồ phản ứng hydro hóa t-cinnamaldehyde thành t-cinnamyl alcohol ở
quy mơ lớn .....................................................................................................................48
Hình 3.9. Khảo sát độ chuyển hóa, hiệu suất ở quy mơ lớn. ........................................49
Hình 3.10. Nguyên liệu t-cinnamyl alcohol thô từ được sản xuất từ tinh dầu quế và tcinnamaldehyde .............................................................................................................50
Hình 3.11. Hiệu suất kết tinh, độ tinh khiết và hiệu suất thu hồi từ q trình kết tinh
thơ t-cinnamyl alcohol ...................................................................................................51
Hình 3.12. Tinh thể t-cinnamyl alcohol từ nguyên liệu tinh dầu quế và tcinnamaldehyde sau khi tái kết tinh ..............................................................................52
Hình 3.13. Hiệu suất kết tinh, độ tinh khiết và hiệu suất thu hồi từ quá trình tái kết tinh
t-cinnamyl alcohol .........................................................................................................52
Hình 3.14. Cấu trúc hợp chất T01 ................................................................................53
Hình 3.15. Chi phí ngun vật liệu để sản xuất 1 kg t-cinnamyl alcohol.....................56


ix


DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1. Thành phần tinh dầu quế ................................................................................3
Bảng 1.2. Nghiên cứu về q trình hydro hóa t-cinnamaldehyde thành t-cinnamyl
alcohol trên thế giới .......................................................................................................19
Bảng 2.1. Một số loại hóa chất sử dụng trong q trình thực hiện ............................... 21
Bảng 2.2. Các thiết bị chính dùng cho nghiên cứu .......................................................22
Bảng 3.1. Các thơng số cho q trình hydro hóa t-cinnamaldehyde ............................ 38
Bảng 3.2. Bố trí thí nghiệm và kết quả hiệu suất q trình hydro hóa .........................38
Bảng 3.3. Kết quả phân tích ANOVA cho mơ hình bậc 2 của hiệu suất tổng hợp tcinnamyl alcohol............................................................................................................41
Bảng 3.4. Hệ số của phương trình hồi quy hiệu suất tổng hợp t-cinnamyl alcohol......42
Bảng 3.5. Hệ số tương quan của mơ hình .....................................................................42
Bảng 3.6. Kiểm tra độ lặp lại mơ hình ..........................................................................46
Bảng 3.7. Bảng so sánh dữ liệu phổ NMR của T01 với t-cinnamyl alcohol ................54
Bảng 3.8. Chi phí nguyên liệu từ t-cinnamaldehyde sử dụng hóa chất tinh khiết ........54
Bảng 3.9. Chi phí ngun liệu từ t-cinnamaldehyde sử dụng hóa chất cơng nghiệp....55
Bảng 3.10. Chi phí nguyên liệu từ tinh dầu quế sử dụng hóa chất cơng nghiệp ..........55

x


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

t-CA

trans-Cinnamaldehyde


t-CAOH

trans-Cinnamyl alcohol

HALC

Hydrocinnamyl alcohol

GC – FID

Sắc ký khí ghép đầu dị ion hóa ngọn lửa

GC – MS

Sắc ký khí ghép đầu dị khối phổ

NMR

Phổ cộng hưởng từ hạt nhân

d

Mũi đôi

m

Mũi đa

xi



CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về tinh dầu quế
1.1.1. Đặc tính thực vật
Quế Trung Quốc (Cinnamomum cassia Blume) cịn gọi là quế nhục, quế đơn, quế bì
thường được trồng chủ yếu ở miền Nam Trung Quốc, các khu vực miền núi phía Tây
Bắc Việt Nam [1]. Vùng sản xuất quế đạt 16000 ha tập trung ở các tỉnh Quảng Nam,
Quảng Ngãi, Quảng Ninh, n Bái [2]. Cây có kích thước trung bình thường cao 12 –
17 m, lá mọc so le, dài và cứng, phiến lá dài 12 – 15 cm, rộng 2,5 – 6 cm, mặt trên bóng
và nhẵn, mặt dưới lúc dầu có lơng, có 3 gân: hai gân phụ nổi rất rõ ở mặt dưới, cuống
to, mặt trên có rãnh và dài 1,5 – 2 cm [1]. Cụm hoa dạng chùy, mọc ở kẽ lá gần đầu
cành, dài 7 – 15 cm. Hoa nhỏ có lơng mịn, màu trắng hoặc vàng nhạt. Bao hoa gồm 6
thùy gần bằng nhau, màu trắng, mặt ngồi có lơng mịn. Quả hạch hình trái xoan hay
hình trứng, dài 1 – 1,5 cm, được bao bọc bởi đài, khi chín có màu đen hoặc tía đậm. Hạt
hình trứng, dài 1 cm, màu nâu đậm và có những sọc nhạt. Tinh dầu quế chủ yếu được
chưng cất lôi cuốn hơi nước từ lá và cành quế bởi các hộ sản xuất ở các tỉnh Yên Bái và
Lào Cai [3].
Vỏ cây và tinh dầu quế được sử dụng rộng rãi làm gia vị và nguyên liệu thơm trong
ngành thực phẩm, dược phẩm và mỹ phẩm. Trong y học ở nước ta và Trung Quốc, quế
có vị cay, ngọt, tính đại nhiệt, có tác dụng bổ mệnh môn tướng hỏa, trị cố lãnh trầm hàn.
Quế được coi là một vị thuốc bổ, có nhiều công dụng như chữa ho hen, bồi bổ phụ nữ
sau sinh, quế được dùng làm thuốc cấp cứu bệnh do hàn, hôn mê, mạch chậm nhỏ, đau
bụng, chữa chứng tiêu hóa kém, tả lỵ, tiểu tiện khó khăn, đau lưng, mỏi gối, chân tay co
quắp, ho hen, bế kinh, ung thư, rắn cắn, … [1].

Hình 1.1. Lá và thân quế
1



1.1.2. Tính chất vật lý của tinh dầu quế
Tinh dầu quế là chất lỏng màu vàng nhạt đến màu đỏ nâu, có mùi đặc trưng của quế,
nặng hơn nước, có tỷ trọng từ 1,045 – 1,070 ở 20 oC, khúc xạ từ 1,6000 – 1,6140 ở 20
C, hàm lượng t-cinnamaldehyde > 70%. Tinh dầu quế tan tốt trong dung môi hữu cơ

o

như cồn, hoặc chlorofom và không tan trong nước.
1.1.3. Thành phần hóa học của tinh dầu quế
Tinh dầu quế là hỗn hợp số lượng lớn các hợp chất hóa học dễ bay hơi. Theo TCVN
6029:2008, tinh dầu quế có 14 thành phần chính, trong đó thành phần chủ yếu là transcinnamaldehyde (70 – 88%), eugenol (0 – 0,5%), coumarin (1,5 – 4%), 2metoxycinnamaldehyde (3 – 15%), 2-metoxycinamyl acetate (0 – 2%), benzaldehyde
(0,5 – 2%), acetophenol (0 – 0,1%), salicylaldehyde (0,2 – 1%); phenethyl alcohol (0 –
0,5%), cinamyl acetate (0 – 6%), trans-cinamyl alcohol (0 – 1%), styrene (0 – 0,15%),
phenylacetaldehyde (0 – 0,7%), cis-cinnamaldehyde (0 – 0,7%) [4].
Năm 2013, Nguyễn Thị Huỳnh Như đã phân tích được 17 hợp chất trong tinh dầu vỏ
quế, hợp chất chính là trans-cinnamaldehyde (77,9%), benzaldehyde (0,4%); linalool
(0,1%); benzenepropanal (0,5%); isosativene (0,5%); α-cubebene (5%); germacrene D
(0,2%); isoledene (0,2%); α-amorphene (1,8%); δ-cadinene (2,3%); cinnamyl acetate
(0,4%); ionene (0,6%); α-calacorene (0,1%); coumarin (3,4%); 2-methoxycinnamaldehyde (3,8%); α-cadinol (0,9%); δ-cadinol (0,6%) [5].
Tinh dầu từ vỏ quế có 10 hợp chất được xác định chiếm 100% tổng lượng tinh dầu.
Thành phần chính của tinh dầu là trans-cinnamaldehyde (77,34%) và cis-9octadecenamide (7,88%). Các cấu tử khác nhỏ hơn là cinnamyl acetate (3,71%), 4methoxy-cinnamaldehyde (3,50%), 2-methoxy-cinnamaldehyde (2,54%), bicycloelemene

(1,57%),

hexadecanamide

(1,33%),

tetradecanamide


(0,94%),

1,2-

benzenedicarboxylic acid (0,68%) và trans-cinnamyl alcohol (0,51%). Tinh dầu từ lá
quế với 20 hợp chất được xác định chiếm 96,96% tổng hàm lượng tinh dầu transcinnamaldehyde (53,45%) và cis-9-octadecenamide (19,47%) [5].
Năm 2016, kết quả nghiên cứu của Bích và cộng sự, hàm lượng tinh dầu cành lá quế, vỏ
quế thu được bằng chưng cất hơi nước tương ứng là 0,69 ± 0,02% và 2,87 ± 0,04% tinh
dầu. Qua phân tích GC – MS, thành phần tinh dầu quế được thu từ phương pháp chưng
cất lôi cuốn hơi nước đã được phân tích [6]. Kết quả được thể hiện ở Bảng 1.1.

2


Bảng 1.1. Thành phần tinh dầu quế [6]
STT

% Hàm lượng

Hợp chất

1

Benzaldehyde

0,69

2

Salicylaldehyde


0,10

3

Unknown

0,64

4

Benzenepropanal

0,78

5

Benzofuran

2,44

6

cis-Cinnamaldehyde

1,23

7

Phenylethyl acetate


-

8

trans-Cinnamaldehyde

85,6

9

Unknown

0,16

10

Cinnamyl alcohol

0,29

11

α-Copaene

0,66

12

Caryophylene


0,26

13

Cinnamyl acetate

1,34

14

Coumarin

1,78

15

Caryophyllene

0,26

16

γ-Muurolene

0,47

17

Viridiflorene


0,16

18

α-Muurolene

0,20

19

β-Bisabolene

0,11

20

γ-Cadinene

0,3

21

δ-Cadinene

0,63

22

cis-Calamenene


0,21

3


23

4-Methoxycinnamaldehyde

0,23

24

γ-Bisabolene

25

Nerolidol

0,37

26

Caryophyllene oxide

0,14

27


Bisabolol

0,13

Total

99,81

-

Hàm lượng tinh dầu trong cây quế là rất khác nhau tùy thuộc vào bộ phận thu hái và độ
tuổi của cây và phương pháp chưng cất. t-Cinnamaldehyde là hợp chất chính có trong
tinh dầu vỏ và lá quế. Nhưng giá thành tinh dầu được sản xuất từ lá quế có giá thành
thấp hơn nhiều so vơi tinh dầu vỏ quế. Điều này được đặt ra nhu cầu nghiên cứu nhằm
khai thác các tiềm năng từ tinh dầu lá quế.
1.1.4. Hoạt tính sinh học
Tinh dầu quế đã được sử dụng trong các phương thuốc qua nhiều thế kỷ và tác dụng tốt
đối với việc điều trị kháng khuẩn, kháng nấm, diệt cơn trùng, chống oxy hóa [6].
1.1.4.1. Các nghiên cứu về hoạt tính sinh học trong nước
Theo Vũ Thu Trang (2015), 10 µl tinh dầu quế có khả năng kháng khuẩn Staphylococcus
aureus (có mật độ khuẩn lạc là 108 CFU/mL) với đường kính kháng khuẩn (48 ± 2 mm)
[7].
Một nghiên cứu khác của Linh (2017) cho thấy tinh dầu quế có hiệu quả kháng nấm tốt
với nồng độ ức chế tối thiểu là 5 μl/mL ở nấm mốc (Aspergillus niger) và nấm men
(Saccharomyces cerevisiae). Hiệu quả kháng nấm của tinh dầu quế tốt hơn hẳn so với
tinh dầu sả chanh, tinh dầu húng quế, tinh dầu bạc hà [8].
Nghiên cứu của Bích (2017), tinh dầu quế khơng có hoạt tính kháng P.aeruginosa và F.
oxysporum mà có hoạt tính kháng S. aureus với MIC = 100 μg/mL, A. niger với MIC =
200 μg/mL trong khi E. coli, B. subtilis, S. cerevisiae, C. albicans là MIC = 400 μg/mL.
Trong số các vi sinh vật kiểm định, tinh dầu quế có hoạt tính kháng khuẩn cao nhất đối

với S. aureus với MIC 100 µg/mL. Tinh dầu quế có hoạt tính gây độc tế bào với nồng
độ thử nghiệm ban đầu (40 μg/mL). Ở các nồng độ thử nghiệm tiếp theo, tinh dầu quế
biểu hiện hoạt tính gây độc tế bào với 2 dòng tế bào ung thư gan và ung thư biểu mô
4


liên kết (Hep-G2 và RD) với giá trị IC50 lần lượt là 29,25 và 6,01 μg/mL, trong khi tinh
dầu quế được chưng cất có tác động mạnh lên enzyme biểu hiện hoạt tính gây độc tế
bào đối với 3 dịng tế bào ung thư (Hep-G2, LU-1 và RD) với giá trị IC50 lần lượt là
12,89; 25,95 và 2,34 μg/mL. Đặc biệt, tinh dầu quế sau khi được chưng cất phân đoạn
có có hoạt tính khá mạnh trên dịng ung thư biểu mô phổi với giá trị IC50 = 2,34 μg/mL.
Tinh dầu quế có biểu hiện hoạt tính ức chế đại thực bào sản sinh NO ở các khoảng nồng
độ từ 6,25 đến 100 μg/mL (P < 0,05 với LPS đối chứng âm). Tinh dầu quế chưa thể hiện
khả năng trung hòa gốc tự do của DPPH ở nồng độ nghiên cứu [6].
1.1.4.2. Các nghiên cứu về hoạt tính sinh học ngoài nước
Theo nghiên cứu của Seenivasan Prabuseenivasan và cộng sự (2006), tinh dầu quế có
hiệu quả kháng khuẩn các chủng vi khuẩn Gram (+) và Gram (-) bao gồm P. aeruginosa,
P. Vulgaris, B. subtilis, S. aureus, E. coli và K. pneumoniae. Trong đó, tinh dầu quế cho
thấy tác dụng ức chế đáng kể đối với P. aeruginosa (đường kính kháng khuẩn 33,3 mm),
B. subtilis (đường kính kháng khuẩn 29,9 mm), P. Vulgaris (đường kính kháng khuẩn
29,4 mm), K. pneumoniae (đường kính kháng khuẩn 27,5 mm) và S. aureus (đường kính
kháng khuẩn 20,8 mm) [9].
Một nghiên cứu của Chou và cộng sự (2013), trong các tế bào khối u ác tính B16 ở chuột
được kích thích bằng hormone kích thích tế bào hắc tố (α-MSH), tinh dầu quế và tcinnamaldehyde không chỉ làm giảm hàm lượng melanin và hoạt động tyrosinase của tế
bào mà còn biểu hiện tyrosinase được điều chỉnh xuống mà không gây độc tế bào. Hơn
nữa, tinh dầu quế và t-cinnamaldehyde làm giảm nồng độ chất phản ứng với acid
thiobarbituric (TBARS) và đã khôi phục hoạt động glutathione (GSH) và catalase trong
các tế bào B16 được kích thích bằng α-MSH. Kết quả chứng minh rằng tinh dầu quế và
thành phần chính t-cinnamaldehyde có tác dụng mạnh các hoạt động chống tyrosinase
và chống melanogen được kết hợp với các đặc tính chống oxy hóa. Do đó, tinh dầu quế

được sử dụng như là một chất chống oxy hóa có tiềm năng [10].
Các ứng dụng chữa bệnh của quế là khá rộng lớn và tiềm năng mang lại nhiều lợi ích
hơn. Hoạt tính sinh học của tinh dầu quế cần được nghiên cứu nhiều hơn trong các thử
nghiệm lâm sàng trên quy mô lớn sẽ mang lại kết quả tốt hơn cái nhìn sâu sắc.
1.1.5. Quy trình sản xuất tinh dầu quế
Hiện nay có rất nhiều phương pháp chiết xuất tinh dầu quế như chiết xuất bằng dung
môi, chiết xuất bằng CO2 siêu tới hạn, chưng cất lôi cuốn hơi nước… [11]. Phương pháp
5


chiết xuất bằng dung mơi có ưu điểm vì tiến hành ở nhiệt độ phịng, nên thành phần hóa
học của tinh dầu ít bị thay đổi. Phương pháp này sử dụng một lượng lớn dung môi hữu
cơ dễ cháy nổ nên là mối đe dọa lớn đến an toàn sản xuất. Tinh dầu quế thu được thường
lẫn dung môi làm cho sản phẩm mất đi tính tự nhiên. Phương pháp dựa trên hiện tượng
thẩm thấu, khuếch tán và hòa tan của tinh dầu có trong các mơ cây đối với các dung mơi
hữu cơ. Trong phịng thí nghiệm, khi muốn tiến hành phương pháp chiết suất bằng dung
mơi có thể sử dụng phương pháp khuấy từ ở nhiệt độ phòng hoặc đun – khuấy từ (kèm
ống hoàn lưu) hoặc phương pháp chiết soxhlet [12].

Hình 1.2. Hệ thống chiết soxhlet
Phương pháp chiết xuất bằng CO2 siêu tới hạn có nhiều ưu điểm và là phương pháp để
tách các sản phẩm tự nhiên vì CO2 khi ở áp suất thường sẽ bốc hơi nhanh chóng và để
lại tinh dầu tinh chất. Phương pháp này chưa phổ biến vì giá thành cao và lượng nguyên
liệu sử dụng còn hạn chế do thực hiện trong hệ thống nhỏ nên không thể tiến hành trong
sản xuất quy mô công nghiệp, dẫn đến giá thành sản xuất cao [12].
Chưng cất lôi cuốn tinh dầu bằng hơi nước được dựa vào nguyên lý quá trình chưng cất
một hỗn hợp không tan lẫn vào nhau là nước và tinh dầu. Khi hỗn hợp này được gia
nhiệt, hai chất đều bay hơi. Nếu áp suất của hơi nước cộng với áp suất của tinh dầu bằng
áp suất của môi trường, thì hỗn hợp sơi và tinh dầu được lấy ra cùng với hơi nước.
6



Phương pháp này có ưu điểm về mặt năng lượng do nhiệt độ sôi của hỗn hợp thấp hơn
nhiệt độ sôi của nước 100 oC, trong khi nhiệt độ sôi của tinh dầu > 100 oC ở áp suất khí
quyển. Chưng cất lơi cuối hơi nước khơng địi hỏi nhiều thiết bị phức tạp, mà lại có khả
năng tách gần như triệt để tinh dầu có trong ngun liệu. Ngồi ra, phương pháp này
còn cho phép tách các cấu từ trong tinh dầu thành những phần riêng biệt có độ tinh khiết
cao hơn dựa vào sự khác biệt về tinh chất bay hơi [3]. Đây là phương pháp sản xuất tinh
dầu được sử dụng rộng rãi nhất trong quá trình sản xuất tinh dầu quế. Trong công nghiệp,
dựa trên thực hành hệ thống chưng cất hơi nước được chia làm 3 loại: chưng cất bằng
nước, chưng cất bằng nước và hơi nước, chưng cất bằng hơi nước. Cả ba phương pháp
này đều có lý thuyết giống nhau nhưng khác về cách thực hiện. Trong phịng thí nghiệm,
khi muốn tiến hành phương pháp chưng cất lơi cuốn hơi nước có thể dùng dụng cụ
clevenger, clevenger kết hợp lị vi sóng [12].

Hình 1.3. Hệ thống chưng cất tinh dầu bằng phương pháp lôi cuốn hơi nước trong
công nghiệp

7


Hình 1.4. Dụng cụ cleveger chưng cất tinh dầu bằng phương pháp lơi cuốn hơi nước
trong phịng thí nghiệm

Hình 1.5. Vỏ quế và tinh dầu quế

8


Hình 1.6. Quy trình sản xuất tinh dầu quế bằng phương pháp

chưng cất lôi cuốn hơi nước [11]
1.2. Tổng quan về t-cinnamaldehyde (t-CA)
1.2.1. Tính chất vật lý
t-Cinnamaldehyde (t-CA) là một chất lỏng màu vàng với mùi ấm, ngọt, cay và vị cay
nồng, có tỷ trọng từ 1,045 – 1,052 ở 20 oC, khúc xạ từ 1,6000 – 1,6140 ở 20 oC, không
tan trong nước, glycerin, ether dầu hỏa; tan tốt trong cồn; dễ bị oxi hóa trong khơng khí
chuyển hóa thành acid cinnamic và dễ bị biến đổi màu. t-Cinnamaldehyde là một thành
phần hương liệu được sử dụng trong nhiều hợp chất thơm. t-Cinnamaldehyde được sử

9


dụng trong nước hoa, mỹ phẩm, dầu gội đầu, xà phòng vệ sinh chất tẩy rửa gia dụng. tCinnamaldehyde được sử dụng trên toàn thế giới khoảng 100 – 1000 tấn mỗi năm [13].
1.2.2. Hoạt tính sinh học
t-Cinnamaldehyde được Cơ quan Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) và
Hiệp hội các nhà sản xuất Hương liệu và Chiết xuất (FEMA) Cơng nhận là An tồn
(GRAS) và đã được Hội đồng Châu Âu cấp trạng thái A (nghĩa là có thể được sử dụng
trong thực phẩm) [14]. Trên cơ sở này, t-cinnamaldehyde có thể được xem như một thực
phẩm an toàn và phụ gia hương vị, với hương vị và mùi dễ chịu, và đã tìm thấy nhiều
ứng dụng thực phẩm thương mại [15].
t-Cinnamaldehyde đã được sử dụng trong nông nghiệp như một loại thuốc diệt nấm [16].
t-Cinnamaldehyde cũng được đưa vào tạo màng kháng khuẩn giúp làm bất hoạt mầm
bệnh gây bệnh từ thực phẩm [17]. Màng kháng khuẩn cũng đã được chứng minh là làm
giảm sự hiện diện của các sinh vật gây hư hỏng không gây bệnh ảnh hưởng đến chất
lượng thực phẩm [14].
Theo nghiên cứu của Lee và cộng sự (2004), t-cinnamaldehyde được xem như là tác
nhân chống khối u và chống ung thư tiềm năng. t-Cinnamaldehyde hoạt động chống lại
một số dòng tế bào ung thư, bao gồm phổi A549, buồng trứng SKOV-3 và dòng tế bào
hệ thống thần kinh trung ương XF-498. Ngồi ra, t-cinnamaldehyde được báo cáo là có
khả năng ức chế đáng kể NNK (4-(methylnitrosamino)-1-(3-pyridyl)-1-butanone), là 1

chất gây ra ung thư phổi được thử nghiệm in vivo ở chuột đực rasH2 [14]. tCinnamaldehyde cịn thể hiện hoạt tính tương đương với các tác nhân chống ung thư
như cisplatin đối với cổ tử cung biểu mơ HeLa, khối u ác tính SK-MEL-2 và các tế bào
khối u ruột kết HCT-15 [18].

Hình 1.7. Công thức cấu tạo t-cinnamaldehyde
10


1.2.3. Quy trình sản xuất t-cinnamaldehyde (t-CA)
Năm 1830, các nhà hóa học đã báo cáo việc tổng hợp t-cinnamaldehyde thơng qua quá
trình ngưng tụ aldol của benzaldehyde và acetaldehyde. Nhưng cách kinh tế nhất để sản
xuất t-cinnamaldehyde vẫn là quá trình chưng cất phân đoạn áp suất thấp tinh dầu quế.
Thiết bị chưng cất phân đoạn chủ yếu bao gồm thiết bị bay hơi, bồn chưng, tháp chưng
cất, thiết bị trao đổi nhiệt, bình hứng, máy bơm chân khơng, máy bơm nguyên liệu.
Trong quá trình chưng cất, tinh dầu quế được đưa vào bồn chưng thông qua máy bơm
chân không. Tinh dầu quế được làm nóng bằng hệ thống gia nhiệt. Để có đủ nhiệt độ
làm bay hơi t-cinnamaldehyde trong tinh dầu quế, nhiệt độ dầu nóng được gia nhiệt cao
hơn từ 30 oC - 50 oC so với nhiệt nhiệt của tinh dầu quế trong bồn chưng, áp suất được
giữ khơng đổi ở -0,1 MPa trong suốt q trình chưng cất. Lượng hơi được tách chiết
trong cột, sau đó lượng hơi đi qua thiết bị trao đổi nhiệt để ngưng tụ lại. Sản phẩm thu
được từ bình hứng sẽ đem phân tích hàm lượng bằng sắc ký khí [19].
Ở giai đoạn đầu, nhiệt độ của tinh dầu quế trong bồn chưng là ở 110 oC, nhiệt độ ở đỉnh
tháp chưng ở 50 oC với tỷ lệ hồi lưu là 0 : 1.
Ở giai đoạn thứ hai, khi có chất lỏng chảy ra được thu được ở bồn hứng, nhiệt độ tinh
dầu quế lúc này trong bồn chưng là ở 140 oC, nhiệt độ ở đỉnh tháp chưng ở 110 oC với
tỷ lệ hồi lưu là 10 : 1. Sản phẩm trong bồn hứng được kiểm tra hàm lượng bằng các
phương pháp phân tích sắc ký khí. Khi hàm lượng, độ tinh khiết đạt 98 – 99%, tcinnamaldehyde sẽ được thu riêng ở bình hứng và tiến hành thu sản phẩm.
Ở giai đoạn thứ ba, nhiệt độ của tinh dầu quế trong bồn chưng là ở 160 oC, nhiệt độ ở
đỉnh tháp chưng ở 140 oC với tỷ lệ hồi lưu là 0 : 1. Lúc này độ tinh khiết tcinnamaldehyde giảm do nhiều tạp chất được sinh ra. Cân đối sản phẩm thu được để
dừng hệ thống [19].


11


TINH DẦU QUẾ

BẢO QUẢN

CHƯNG CẤT ÁP SUẤT KÉM

NGƯNG TỤ, PHÂN LY

THÀNH PHẨM
t-CINNAMALDEHYDE THƠ

PHỐI TRỘN

THÀNH PHẨM
t-CINNAMALDEHYDE

Hình 1.8. Quy trình sản xuất t-cinnamaldehyde [19]

12