1.5. Các phương pháp trích ly và tinh chế canthaxanthin
1.5.1.2. Các phương pháp cơ học không gián đoạn
Các phương pháp cơ học không gián doạn bao gồm chiết xuất bằng sóng siêu âm (UAE), chiết xuất với áp suất cao (HPE), và chiết xuất có hỗ trợ vi sóng (MAE). UAE và MAE đã được sử dụng trong sự thu hồi carotenoid [37].
a) Chiết xuất với áp suất cao (HPE)
HPE hoặc chiết xuất dung môi (ASE), hoặc chiết xuất với chất lỏng áp suất cao (PLE), được sử dụng trong công nghiệp chế biến thực phẩm. Áp suất cao tăng cường
sự xâm nhập của dung môi và cải thiện các tương tác vật lý giữa các phân tử và rút ngắn thời gian chiết xuất, nhiệt độ cao cải thiện sự khuếch tán của dung môi vào mẫu bằng cách giảm độ nhớt của dung mơi [38].
b) Chiết xuất có hỗ trợ vi sóng (MAE)
Giống như HPE, MAE sử dụng lượng dung môi nhỏ và thời gian chiết xuất ngắn hơn so với phương pháp chiết bằng dung môi thông thường [39]. Hỗn hợp dung môi và mẫu được làm nóng thơng qua chiếu xạ, giảm sự phân hủy nhiệt của carotenoid. Tuy nhiên, vẫn có khả năng sự suy giảm nhiệt có thể ảnh hưởng đến sự đồng phân cis-trans của carotenoid ở một mức độ nào đó [40]. MAE hoạt động tốt hơn trong chiết xuất carotenoid so với các quy trình thơng thường [40]. Hiệu suất MAE được điều khiển bằng cơng suất vi sóng, đặc tỷ lệ dung mơi/ ngun liệu và tỷ lệ gián đoạn (phần α của thời gian bức xạ đến tổng thời gian xử lý trong một chu kỳ).
c) Thủy phân bằng enzyme
Quá trình thủy phân bằng enzyme là một quá trình tốn kém do chi phí của enzyme cao. Ưu điểm chính của q trình thủy phân bằng enzyme là nó làm giảm năng lượng hoạt hóa của phản ứng hóa học, giảm nhiệt độ, áp suất cho quá trình. Hơn nữa, độ chọn lọc cao hơn, dẫn đến việc hình thành sản phẩm phụ ít hơn và có thể đạt được năng suất cao hơn. Những lợi ích này làm cho cách tiếp cận này trở nên hấp dẫn đối với việc chiết xuất carotenoids [41]. Tuy nhiên, giá thành cao của các enzyme và yêu cầu duy trì điều kiện ổn định là các hạn chế của phương pháp này [42].
d) Phương pháp chiết Soxhlet, xử lý bằng axit, kiềm và chất lỏng ion
Ưu điểm của phương pháp: ứng dụng được trong quy mô cơng nghiệp, chi phí năng lượng và chi đầu tư thiết bị thấp [31]. Tuy nhiên, chiết Soxhlet khơng có khả năng tách sắc tố đối với những tế bào có thành tế bào cứng. Ngược lại mặc dù quá trình phá vỡ tế bào đạt được hiệu quả cao bằng cách xử lý axit/kiềm, nhưng các carotenoid dễ bị phá hủy [43]. Chất lỏng ion có khả năng hịa tan sinh khối vượt trội và gần đây đã được nghiên cứu rộng rãi. Chất lỏng ion hoạt động như chất làm mất ổn định tế bào trong huyền phù tảo [44], nhưng giá thành cao của chất lỏng ion, yêu cầu năng lượng cao và độc tính hiện đã ngăn cản các ứng dụng trong quy mơ cơng nghiệp của chúng. Ngồi ra, các chất lỏng ion sẽ làm cho carotenoid bị phân hủy vì chúng khơng phải là dung mơi trơ. Do đó, chất lỏng ion khơng thích hợp với q trình chiết xuất carotenoid.
e) Chiết xuất bằng sóng siêu âm (UAE)
UAE được thực hiện bằng sóng siêu âm trong mơi trường lỏng (dung mơi), sóng siêu âm sẽ phá hủy các thành tế bào [45]. Các yếu tố ảnh hướng đến q trình bao gồm cơng suất siêu âm, cường độ, nhiệt độ và tỷ lệ mẫu trên dung môi [42]. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng các loại dung môi thân thiện với môi trường, chẳng hạn như chất lỏng ion ở UAE, có thể chiết xuất chọn lọc các hoạt chất trong nguyên liệu, sản lượng và chất lượng sản phẩm được nâng cao.
Ngồi ra nhiều phương pháp như sử dụng sóng siêu âm cũng được kết hợp nhằm gia tăng hiệu quả trích ly. Khi đó, một thiết bị phát siêu âm được tích hợp vào hệ thống giúp cho q trình trích ly được nhanh chóng, thuận tiện và khép kín như hình dưới đây.