PHƯƠNG PHÁP CHIẾT TÁCH
3.1.2 Ưu điểm của SC-CO2 trong chiết xuất hoạt chất tự nhiên:
CO2 có điểm tới hạn thấp (nhiệt độ gần như ở nhiệt độ phòng, áp suất thấp) vì vậy các hoạt chất ít bị oxy hoá hay phân huỷ bởi nhiệt độ và oxy hoà tan, ngoài ra vấn đề thiết kế hệ thống chiết xuất đảm bảo đủ áp lực siêu tới hạn cũng dễ dàng hơn nên khả năng ứng dụng cho quy mô sản xuất công nghiệp cũng thuận lợi.
Sản phẩm sau khi chiết không còn tồn dư dung môi vì CO2 dễ dàng chuyển sang
trạng thái khí và bay hơi toàn bộ sau khi giảm áp suất, nhiệt độ xuống dưới điểm tới hạn. Vì vậy, chiết xuất theo phương pháp này rất phù hợp đối với các sản phẩm dùng làm thực phẩm, thuốc, mỹ phẩm.
Khả năng chiết xuất chọn lọc do:
− Độ tan của SC-CO2 thay đổi khi áp suất và nhiệt độ đạt siêu tới hạn thay đổi vậy nó sẽ hoà tan chọn lọc các chất khác nhau ở nhiệt độ, áp suất tương ứng. Thông thường các tinh dầu dễ bay hơi có thể được chiết ở áp suất dưới 100bar, trong khi các chất béo được chiết ở áp suất cao hơn.
− Dung môi SC-CO2 sẽ phân cực hơn khi được hoà trộn với các dung môi phụ trợ phân
cực như: methanol, ethanol vì vậy khả năng hoà tan các hợp chất sẽ đa dạng hơn. Tuy
nhiên các dung môi phụ trợ có thể làm thay đổi điểm tới hạn của CO2 do đó trong thực
nghiệm cần phải khảo sát tỷ lệ dung môi phụ trợ thích hợp để ít ảnh hưởng đến điểm tới hạn.
Thời gian chiết xuất ngắn: Do chất lỏng siêu giới hạn có hệ số khuếch tán cao hơn chất lỏng, trong khi độ nhớt thấp, sức căng bề mặt nhỏ nên khả năng khuếch tán của dung môi vào trong tế bào nhanh hơn vì vậy thời gian chiết được rút ngắn hơn chất lỏng thông thường.
Không thay đổi hoặc mất hương thơm, màu sắc tự nhiên ban đầu của hoạt chất.
Không tạo ra mùi ,vị lạ do SC-CO2 là chất trơ, không mùi vị và bay hơi hoàn toàn khi
thay đổi trạng thái siêu tới hạn.
CO2 không ăn mòn thiết bị, không gây cháy nổ trong quá trình vận hành, an toàn, thân thiện với môi trường, giá thành rẻ, dễ kiếm, ngoài ra có thể tái sử dụng trong thời gian dài.
Trong trường hợp của vinca alkaloid, vindoline được tách chiết nhờ SFE. Theo như một nghiên cứu nhằm tối ưu hóa trong quá trình thực hiện, một lượng đáng kể vindoline
(58% lượng chất khô) đã được tách chiết từ lá của Catharanthus roseus sử dụng SFE
dưới điều kiện nhiệt độ là 350C và áp suất 300 bar. [6]
3.2 Phương pháp chiết tách dùng bình chiết Soxhlet [6]
(Soxhlet extraction)
Quá trình chiết các ankaloid được thực hiện trên máy Soxhlet gồm có: bình cầu, trụ chiết, ống sinh hàn và bếp điện.
Nguyên liệu được nghiền nhỏ, cho vào túi giấy lọc hoặc dùng ống hình trụ để cho mẫu vào. Cho túi nguyên liệu vào trụ chiết, lắp trụ chiết vào bình cầu, cho dung môi vào bình chiết đến ngập túi nguyên liệu, lắp ống làm lạnh, ngâm nguyên liệu trong dung môi một vài giờ. Đặt máy Soxhlet vào nồi cách thủy. Ta sẽ thu được alkaloid.
Hình 16: Bình Soxhlet
3.3 Phương pháp chiết tách solid – liquid [6]
Phương pháp solid-liquid là quá trình loại bỏ một hoặc nhiều chất tan từ một chất rắn bằng cách sử dụng dung môi lỏng. Phương pháp chiết tách này được sử dụng trong công nghiệp hóa chất khi mà các phương pháp cơ học và nhiệt không thể áp dụng.
Chất chiết từ cây C.roseus là một hỗn hợp phức tạp của các alkaloid với một phạm vi phân cực rộng. Quy trình của phương pháp chiết tách solid-liquid truyền thống cho
Catharanthus alkaloid bắt đầu từ việc ngâm nguyên liệu trong môi trường acid, chủ yếu
dựa trên đặc tính tổng hợp của chúng. Các alkaloid sẽ hình thành dạng muối khi ngâm trong môi trường acid để cải thiện độ tan và tăng sự ổn định tại giá trị pH thấp. Thêm vào đó, proton trong dung dịch acid sẽ hỗ trợ trong việc bẻ gãy các liên kết nên sẽ giải phóng analyte dễ dàng hơn.
3.4 Phương pháp tách chiết bằng nước nóng [6]
(hot water extraction-HWE)
HWE là một trong những phương pháp dùng để tinh sạch các hợp chất hữu cơ tự nhiên. Phương pháp này đang ngày càng được nghiên cứu và áp dụng. Đó là dùng nước nóng đang ở dạng lỏng, điều kiện nhiệt độ và áp suất có thể khác nhau từ 1000C-3740C và 1 bar -219 bar. Tuy nhiên quá trình thường được thực hiện trong khoảng nhiệt độ 100-1800C trên những áp lực bão hòa tương ứng 2-30bar để các pha lỏng được duy trì. Khi hơi nước đi qua mẫu, nó mang các hợp chất hòa tan được trong nó đi theo, sau đó chúng được ngưng tụ để thu được chất mong muốn.
Hình 17: Sơ đồ một bộ chưng cất lôi cuốn hơi nước 3.5 Sắc ký lỏng cao áp hiệu năng cao [4]
Cùng với sự ra đời của các vật liệu hiệu quả cao, cũng như sự tiến bộ về trang thiết bị cho phép thực hiện đầy đủ năng lức của các vật liệu này, kỹ thuật HPLC đã phát triển vô cùng mạnh mẽ và vững chắc hơn so với các phưong pháp sắc ký khác.
3.5.1 Định nghĩa:
HPLC là kỹ thuật tách hỗn hợp trên cột đựoc nhồi bằng các hạt có kích thứoc ≤ 10 µm. Trong đó, ngừoi ta dùng một bơm có áp suất cao ≈ 300atm để đẩy pha động qua cột
với tốc độ dòng khoảng vài ml/phút và cho phép phân giải nhanh một lựong mẫu nhỏ khoảng 20µg.
Ưu điểm:
Trong sắc ký khí, các hỗn hợp đựoc khảo sát trong pha hơi, vì vậy cần phải tạo một chất hơi ổn định từ hỗn hợp cần phân tích, hoặc chuyển các chất trong hỗn hợp thành các dẫn chất bền với nhiệt. Chỉ có khoảng 20% các hợp chất hoá học thích hợp cho sắc kí khí mà không cần phải biến đổi mẫu thành một dạng khác, số còn lại đều không bền với nhiệt và không bay hơi. Hơn nữa, các chất có các nhóm chức rất phân cực hay có thể ion hoá thừong có khuynh hứong kéo đuôi, không thích hợp khi áp dung sắc ký khí. Vì thế HPLC là một kĩ thuật tốt hơn đối với các đại phân tử, các loại chất vô cơ và ion hoá, các hợp chất thiên nhiên không bền, các hỗn hợp thuốc và các chất hoá sinh.
Trong sắc kí khí chỉ có một pha (pha tĩnh lỏng hay rắn) là sẵn sàng tưong tác với các phân tử của mẫu. Vì pha động là một chất khí, tất cả hơi của mẫu đều tan trong chất khí này. Trong HPLC, cả pha tĩnh lẫn pha động có thể tương tác một cách chọn lọc với mẫu. Các tương tác như tạo phức hay liên kết hydrogen không có trong pha động của sắc ký khí có thể xảy ra trong pha động của HPLC. Nhiều loại tương tác chọn lọc khác nhau này cũng có thể được gia tăng bởi sự biến đổi hoá học thích hợp của bề mặt silica, vì thế HPLC là một kĩ thuật linh hoạt hơn sắc ký khí và thường có thể thực hiện được trên các phân tử tách khó hơn.
Nhược điểm:
Xét cả về đầu tư trang thiết bị lẫn phí tổn vận hành, HPLC là một kĩ thuật đắt tiền, hơn cả sắc ký khí.