Chiết là phương pháp tách chất từ hỗn hợp bằng dung môi thích hợp. Nguyên tắc của sự chiết là dung môi không phân cực sẽ hòa tan tốt các hợp chất có tính không phân cực, dung môi phân cực trung bình hòa tan tốt các hợp chất có tính phân cực trung bình và dung môi phân cực mạnh hòa tan tốt các hợp chất có tính phân cực mạnh.
Chiết trong hệ chất lỏng - lỏng: Nguyên tắc căn bản của sự chiết lỏng - lỏng là sự phân bố của một chất tan vào hai pha lỏng và hai pha lỏng không hòa tan vào nhau. Hằng số phân bố của một chất tan cho biết khả năng hòa tan của chất này đối với hai pha lỏng tại thời điểm cân bằng, được biểu diễn bằng hằng số phân bố K. a b b C K = C
Ca là nồng độ chất tan trong pha (a) tại giai đoạn cân bằng. Cb là nồng độ chất tan trong pha (b) tại giai đoạn cân bằng.
Mục đích của sự chiết bằng dung môi là để sơ bộ tinh chế hóa một hợp chất nào đó. Nếu một chất tan X hoặc những chất tương đồng với chất X này có hằng số phân bố lớn còn các tạp chất bản cũng như các chất khác có cấu trúc không tương đồng với X lại có hằng số phân bố nhỏ thì có thể áp dụng kỹ thuật chiết lỏng - lỏng để cô lập chất X và các chất tương đồng với nó.
2.1.1.1. Phương pháp chiết gián đoạn (ngâm chiết)
Ngâm chiết là phương pháp sử dụng dung môi để lấy các chất tan ra khỏi các mô thực vật. Sản phẩm thu được của quá trình ngâm chiết là một dung
dịch của các chất hòa tan trong dung môi. Dung dịch này được gọi là dịch chiết. Có ba quá rình quan trọng đồng thời cùng xảy ra trong ngâm chiết là:
+ Sự hòa tan của chất tan vào dung môi; + Sự khuếch tán của chất tan trong dung môi;
+ Sự dịch chuyển các phân tử chất tan qua vách tế bào thực vật.
Các yếu tố ảnh hưởng lên ba quá trình này (bản chất của chất tan, dung môi, nhiệt độ, thời gian, áp suất, cấu tạo của vách tế bào, kích thước tiểu phân bột dược liệu...) sẽ quyết định chất lượng và hiệu quả của quá trình ngâm chiết.
Dung môi chiết cũng tùy theo từng loại hoạt chất mà chọn cho thích hợp. Về nguyên tắc, để chiết các chất phân cực (các glycoside, các muối của alkaloid, các hợp chất polyphenol...) thì phải sử dụng các dung môi phân cực. Để chiết các chất kém phân cực (chất béo, tinh dầu, carotenoid, các triterpene và steroid tự do...) thì phải sử dụng các dung môi kém phân cực. Trên thực tế, cồn với các độ cồn khác nhau là dung môi hay được dùng. Cồn có thể hòa tan được nhiều nhóm hoạt chất, không độc, rẻ tiền và dễ kiếm, ngoài ra còn có thể dùng các dung môi khác để nghiên cứu như methanol, acetone, dichloromethan, hexane.
2.1.1.2. Phương pháp chiết siêu âm
Siêu âm là sóng cơ học hình thành do sự lan truyền dao động của các phần tử trong không gian có tần số lớn hơn giới hạn trên ngưỡng nghe của con người (16 - 20 kHz). Ngoài ra, sóng siêu âm có bản chất là sóng dọc hay sóng nén, nghĩa là trong trường siêu âm các phần tử dao động theo phương cùng với phương truyền của sóng.
Các thông số của quá trình siêu âm:
Biên độ biểu thị mức độ thay đổi áp suất (so với áp suất cân bằng của môi trường) trong quá trình dao động.
Cường độ là năng lượng mà sóng siêu âm truyền trong một đơn vị thời gian qua một đơn vị diện tích đặt vuông góc với phương truyền âm. Công thức tính:
P I
S
Trong đó: P là công suất của nguồn âm (W) S là diện tích miền truyền âm (m2)
Mức cường độ âm là đại lượng được tính bởi công thức:
0 lg( I )
L
I
Trong đó: I là cường độ âm tại điểm cần tính
I0 là cường độ âm chuẩn (âm ứng với tần số f = 1000 Hz) có giá trị là: 10 - 12 W/m2
+ Thiết bị sóng siêu âm
Thiết bị phát sóng siêu âm cũng phải gồm có 3 phần tối cần thiết sau: Bộ phận chuyển phần lớn điện năng thành dòng điện xoay chiều tần số cao để vận hành bộ phận biến đổi.
Bộ phận biến đổi chuyển dòng điện xoay chiều tần số cao thành những dao động. Phần lớn thiết bị phát sóng siêu âm ngày nay sử dụng kỹ thuật áp điện. Hình dạng và kích thước của bộ phận này phụ thuộc vào tần số làm việc, bộ phận 20 kHz có chiều dài gấp đôi bộ phận 40 kHz. Năng lượng qua bộ biến đổi sẽ chuyển ngược lại thành bình phương tần số dao động, vì vậy thiết bị năng lượng cao tần số thấp được chú trọng. Bộ phận biến đổi nối với hệ thống truyền sóng thông qua một thiết bị phụ.
Hệ thống truyền sóng sẽ truyền những dao động vào trong lòng chất lỏng. Trong thiết bị phát sóng siêu âm dạng bể, bộ phận biến đổi được gắn ở đáy bể và truyền trực tiếp dao động vào chất lỏng trong bồn. Tuy nhiên, đối với thiết bị năng lượng cao (thiết bị dạng thanh/que) dao động được khuyếch đại và truyền vào môi trường lỏng nhờ thiết bị trung gian gắn với bộ phận biến đổi. Theo thời gian, đầu của bộ phận trung gian này có thể bị mòn và bị giảm chiều dài cần thiết vì vậy người ta phải lắp đầu có thể tháo gỡ được.
2.1.1.3. Phương pháp chiết soxhlet
Thiết bị dùng trong phương pháp chiết soxhlet được thể hiện trong Hình 2.1. Chiết soxhlet là quá trình chiết hồi lưu bằng các dung môi hữu cơ như ether ethylic, acetone, dichloromethan... Chất cần chiết thường là những chất ít phân cực, vì vậy mà nó tan dễ dàng trong các dung môi hữu cơ. Khi dung môi hữu cơ đi qua chất cần chiết (thực phẩm chẳng hạn) thì các chất này sẽ tách ra và hóa hơi theo dung môi ở nhiệt độ cao. Quá trình cứ diễn ra như vậy cho đến khi nào trong thực phẩm không còn chất béo nữa. Tiếp đó đuổi hết dung môi hữu cơ còn lại là chất cần chiết.
Hình 2.1. Thiết bị chiết soxhlet