Dung môi có vai trò hết sức quan trọng trong quá trình chiết tách, nó phụ thuộc rất lớn vào khả năng thẩm thấu của dung môi qua lớp vỏ của tế bào, khả năng hòa tan có chọn lọc các hoạt chất khi vào bên trong tế bào và sau cùng là khả năng di chuyển của dung môi đã hòa tan chất chiết đi qua nhiều lớp cấu trúc của nguyên liệu. Vì vậy lựa chọn dung môi là một trong những yếu tố có vai trò quyết định đến hiệu suất thu hồi chất cần chiết tách. Nếu lựa chọn dung môi phù hợp sẽ nâng cao hiệu quả của quá trình chiết tách. Thông thường yêu cầu dung môi phải hòa tan tốt các cấu tử cần chiết, nếu cấu tử cần chiết có cấu tạo phân cực thì phải chọn dung môi phân cực như nước, ethanol, methanol... Ngược lại nếu cấu tử cần chiết không phân cực thì phải lựa chọn dung môi không phân cực như benzen, n- hexan, ete dầu hỏa, cồn cao độ... Dựa trên các tư liệu [39], [40] cho thấy củ nén chứa 2 hợp chất mang đặc tính sinh học có trong họ hành tỏi đó là: Diallyl disulfide, allicin.
Diallyl disulfide là hợp chất hữu cơ không phân cực, nên tiến hành chiết tách diallyl disulfide trong dung môi hữu cơ không phân cực (n- hexan, ete dầu hỏa, axeton, cồn 960).
Các dung môi được khảo sát có nhiệt độ sôi chênh lệch khác nhau, theo tài liệu [15],[16] và dựa vào tính chất của một số phytolcid có trong dịch chiết nên tôi chọn chế độ khảo sát ở điều kiện nhiệt độ 200C.
Hình 3.2. Sơ đồ ngâm chiết một số phytolcid với các loại dung môi
Thuyết minh
Lần lượt cân 10g mẫu đã được xử lý, giã nát và bổ sung thêm 80g Na2SO4 cho vào 4 bình cầu chứa sẵn 80ml dung môi [12] (được đánh số thứ tự từ 1-4):
Bình 1: chứa ete dầu hỏa Bình 2: chứa n- hexan Bình 3: chứa axeton Bình 4: chứa cồn 960
Tiến hành ngâm 4 mẫu trên ở nhiệt độ 200C trong thời gian 30 ngày. Thu dịch chiết, đo giá trị mật độ quang bằng phương pháp UV- VIS ở bước sóng λmax = 240nm. Xác định được độ hấp phụ.
Để thấy được sự biến thiên giá trị mật độ quang diallyl disulfide thu được ở các loại dung môi khác nhau. Giá trị mật độ quang diallyl disunfide được biểu diễn trên hình 3.3
Củ nén đã xử lí
Ete dầu n- hexan axeton cồn 96
Ngâm chiết t0=200C, τ =30 ngày
Đo quang λmax =240nm
Giá trị mật độ quang thu được 1.2004 1.0573 0.9732 0.8698 0.0000 0.2000 0.4000 0.6000 0.8000 1.0000 1.2000 1.4000 ete dầu hỏa n-hexan axeton cồn 96 D ung môi G iá t rị m ậ t đ ộ q u a n g t h u đ ư ợ c c ủ a d ia ll y l d is u lf id e
Giá trị mật độ quang thu được
Hình 3.3. So sánh hiệu quả chiết diallyl disulfide từ củ nén ở Quảng Nam bằng dung môi hữu cơ khác nhau trong cùng điều kiện
Nhận xét:
Từ hình 3.3, cho thấy : Khi chiết với các loại dung môi khác nhau thì hàm lượng diallyl disulfide thu được cũng hoàn toàn khác nhau. Khi sử dụng dung môi là ete dầu hỏa, n- hexan, axeton, cồn 960 cho giá trị mật độ quang thu được lần lượt là: 1,2004; 1,0573; 0,9732; 0,8698..
Cụ thể khi chiết với axeton giá trị mật độ quang thu được gấp 1.12 lần so với chiết với cồn 960C, chiết bằng ete dầu hỏa cho giá trị mật độ quang cao nhất và gấp 1,38 lần so với khi dùng dung môi là cồn 960C. Từ kết quả thu được, hiệu suất chiết tách diallyl disulfide bằng dung môi được sắp xếp theo thứ tự giảm dần, có nghĩa là ete dầu hỏa > n- hexan > axeton > cồn 960C.
Kết quả thực nghiệm trên hoàn toàn phù hợp với các nghiên cứu được công bố. Theo đề cương nghiên cứu tinh dầu tỏi ở Lý Sơn [10] khi phân tách xác định thành phần của tinh dầu tỏi bằng hai dung môi ete dầu hỏa và cồn 960. Trong đó đáng lưu ý là dung môi ethanol (cồn 960) bởi ethanol cho dù hiệu suất chiết diallyl disulfide thấp hơn ether dầu hỏa song ethanol là dung môi không độc dễ tách khỏi dịch chiết bằng nhiệt.
Sự khác nhau về hiệu quả chiết của dung môi có thể được giải thích như sau: Hiệu quả chiết của dung môi phụ thuộc vào khả năng khuếch tán của dung môi vào sâu bên trong lớp nguyên liệu. Khả năng khuếch tán của dung môi lại phụ thuộc vào bản chất của dung môi (độ nhớt, sức căng bề mặt và khả năng liên kết phân tử của dung môi). Khả năng hòa tan của chất chiết tỉ lệ nghịch với độ nhớt của dung môi, khi độ nhớt của dung môi càng lớn thì lực nội ma sát cản trở chuyển động của các lớp chất lỏng trượt lên nhau càng lớn, dẫn đến khả năng khuếch tán của dung môi giảm.
Các loại dung môi khảo sát có độ nhớt (ở 200C) lần lượt là: μ ete dầu hỏa = 0,30 (cP), μ n-hexan = 0,31 (cP), μ axeton = 0,39 (cP), μ cồn 96 = 1,2 (cP) [1]. Như vậy ete dầu hỏa là dung môi có độ nhớt nhỏ nhất, có nghĩa là lực nội ma sát giữa các phân tử dung môi này nhỏ nên khả năng khuếch tán của ete dầu hỏa vào bên trong nguyên liệu cao hơn axeton, cồn 960, và etanol. Độ nhớt của axeton nhỏ hơn nhiều so với cồn nên hiệu quả chiết tách cũng cao hơn cồn. Sức căng bề mặt và khả năng liên kết phân tử của dung môi lớn sẽ cản trở dung môi thẩm thấu vào bên trong nguyên liệu, do đó làm chậm quá trình lôi kéo các cấu tử cần chiết ra ngoài. Các loại dung môi khảo sát có sức căng bề mặt lần lượt là: ete dầu hỏa = 17,4 (dyn/cm), n-hexan = 17,5 (dyn/cm), axeton = 22 (dyn/cm), cồn = 22,3 (dyn/cm) [2]. Sức căng bề mặt của axeton và cồn 960 cao hơn ete dầu hỏa nên hiệu quả chiết tách của chúng thấp hơn của ete dầu hỏa. Ete dầu hỏa và n-hexan có độ nhớt, sức căng bề mặt và khả năng liên kết phân tử xấp xỉ nhau nên hiệu quả chiết tách cũng tương đương nhau.
Trong quá trình chiết tách, tùy thuộc vào loại dung môi mà hiệu quả chiết tách sẽ khác nhau. Cả 4 loại dung môi được nghiên cứu đều có khả năng chiết được diallyl disulfide, nhưng mỗi loại dung môi lại có những ưu nhược điểm riêng. Các dung môi nghiên cứu đều có nhiệt độ bay hơi thấp nên tiết kiệm được năng lượng trong công đoạn cô đặc thu sản phẩm sau này. Tuy
nhiên, vì khả năng thẩm thấu tốt của chúng nên khi chiết ngoài cấu tử cần chiết còn có rất nhiều cấu tử không mong muốn và các tạp chất đi vào dịch chiết gây nhiều khó khăn cho công đoạn tinh chế. Dung môi ete dầu hỏa và n- hexan đều cho khả năng chiết như nhau và cho giá trị mật độ quang cao nhất (ether dầu hỏa: 1,2004; n-hexan: 1,0573) nhưng đề tài tiến hành chiết một số phytolcid chủ yếu trong dịch chiết củ nén mà trong dịch chiết ngoài diallyl disulfide là một phytolcid có hoạt tính kháng khuẩn cao thì còn có allicin là một chất có khả năng kháng khuẩn mạnh không kém thường có hàm lượng cao [20] trong củ nén được giã nát. Mặc khác, về mặt tính chất hóa học allicin lại là chất tan tốt trong etanol 95% và ete dầu. [39].
Dựa vào tính chất của hai hợp chất có tính kháng khuẩn cao là allicin và diallyl disulfide nên có thể dùng dung môi cồn 960 hoặc ete dầu để ngâm chiết nhưng nén chủ yếu dùng làm gia vị trong chế biến thực phẩm nên sử dụng ethanol 960 là phù hợp. Hơn nữa, ete dầu hỏa có tính độc, chi phí lại cao nên cho dù hiệu suất chiết tách cao hơn so với ethanol. Theo chuyên đề thực phẩm chức năng, khoa nông nghiêp và sinh học ứng dụng, trường đại học Cần Thơ do PGS-TS Hà Thanh Toàn và các cộng sự [16] việc ngâm tỏi trong rượu cho kết quả khả quan về công dụng phòng ngừa bệnh. Với củ nén, kết quả cũng được chứng minh tương tự. Từ những lý do nêu trên tôi chọn dung môi cồn 960 để tiến hành các thí nghiệm tiếp theo.