1.4.1.1. Chiết xuất với phương pháp siêu âm
Khi áp dụng âm thanh vào trong chất lỏng, các sóng âm thanh sẽ được tạo thành và di chuyển trong nước, thay đổi đều từ tình trạng áp xuất cao qua áp xuất thấp. Ở giai đoạn áp xuất thấp, trong nước hình thành các bọt chân không chứa nhiều năng lượng. Khi bọt chân không đủ lớn chúng sẽ nổ bùng vào bên trong (implode) trong giai đoạn áp xuất cao. Khi nổ, các lực có năng lượng cao được giải phóng và sẽ tạo ra các khoảng không bị ép. Tại vùng bị phát nổ sẽ hình thành áp xuất rất cao, các lực ép sẽ làm vỡ tế bào và tạo điều kiện trao đổi chất dễ dàng hơn. Hiệu ứng này hỗ trợ sự chiết xuất chất lipide của tảo được dễ dàng hơn.
Nếu áp dụng phương pháp chiết xuất bằng enzyme, thì lực áp siêu âm có thể hỗ trợ enzyme thâm nhập vào tế bào một cách dễ dàng. Qua đó, giải pháp này sẽ cho ra kết quả tốt hơn và nước sẽ đóng vai trò hòa tan như các dung dịch khác trong khi enzyme phân hủy các thành tế bào.
1.4.1.2. Chiết soxhlet
Bộ chiết soxhlet là một loại máy móc ở phòng thí nghiệm được phát minh năm 1879 bởi Franz Von Soxhlet [10]. Ban đầu nó được thiết kế để chiết tách lipid từ vật liệu rắn. Thông thường bộ chiết soxhlet chỉ cần được yêu cầu là nơi để hòa tan các hợp chất mong muốn vào dung môi, và không hòa tan các tạp chất vào dung môi đó. Nếu các hợp chất mong muốn có mức hòa tan đáng kể vào trong dung môi thì sau đó chỉ cần một quá trình lọc đơn giản là có thể phân tách các hợp chất từ các chất không hòa tan.
Thông thường thì một loại nguyên liệu rắn có chứa một vài hợp chất cần tách chiết, sẽ được gói vào trong một loại giấy được làm từ giấy lọc dày, rồi được nạp vào buồng chính của bộ soxhlet (bình trụ chiết).
Nguyên tắc hoạt động
Bộ soxhlet sẽ được đặt vào một bình có chứa dung môi để chiết tách. Sau đó, bộ soxhlet được lắp với một bình ngưng. Dung môi được làm nóng để bay hơi. Hơi dung môi sẽ đi lên theo ống dẫn hơi và tràn vào bình trụ chiết. Bình ngưng đảm bảo hơi dung môi được làm mát, ngưng tụ rồi rơi lại xuống bình trụ chiết chứa gói mẫu. Bình trụ chiết chứa mẫu sẽ từ từ được làm đầy bởi dung môi ấm, một vài hợp chất mong muốn sẽ được hòa tan vào dung môi ấm. Khi bình trụ chiết gần như được làm đầy bởi dung môi, thì tự động dung môi sẽ theo ống xi-phông chạy xuống trở lại bình chứa dung môi. Chu kì này được cho phép lặp lại nhiều lần trong giờ hoặc trong ngày.
Trong mỗi chu kì, một phần các hợp chất không bay hơi sẽ hòa tan vào dung môi. Sau nhiều chu kì, các hợp chất mong muốn sẽ được tập trung vào bình chưng cất.
1.4.1.3. Chiết xuất bằng khí hóa lỏng siêu tới hạn
Nguyên tắc
Bất kỳ dung môi nào cũng sẽ ở trạng thái siêu tới hạn nếu tồn tại ở nhiệt độ và áp suất trên giá trị tới hạn.
Đối với mỗi chất thông thường, dưới mỗi một điều kiện nhất định chúng sẽ tồn tại ở một trạng thái nào đó trong 3 trạng thái rắn, lỏng và khí. Nếu nén chất khí tới một áp suất đủ cao, chất khí sẽ hóa lỏng. Tuy nhiên, có một giá trị áp suất mà ở đó, nếu nâng dần nhiệt độ lên thì chất lỏng cũng không thể trở về trạng thái khí, mà rơi vào một vùng trạng thái đặc biệt gọi là trạng thái siêu tới hạn (supercritical). Vật chất ở trạng thái này mang nhiều đặc tính của cả chất khí và chất lỏng, nghĩa là dung môi đó mang tính trung gian giữa khí và lỏng.
Vì vậy khi CO2 được đưa lên nhiệt độ, áp suất cao hơn nhiệt độ, áp suất tới hạn của nó (trên TC = 310C, PC = 73,8 bar), CO2 sẽ chuyển sang trạng thái siêu tới hạn.
Tại trạng thái này CO2 mang hai đặc tính: Đặc tính phân tách của quá trình trích ly và đặc tính phân tách của quá trình chưng cất.
Nó có khả năng hoà tan rất tốt các đối tượng cần tách ra khỏi mẫu ở cả 3 dạng rắn, lỏng, khí. Sau quá trình chiết, để thu hồi sản phẩm chỉ cần giảm áp suất thấp hơn áp suất tới hạn thì CO2 chuyển sang dạng khí ra ngoài còn sản phẩm được thoát ra ở bình hứng.
Ở mỗi điều kiện nhiệt độ, áp suất khác nhau sẽ tương ứng với mỗi một đối tượng cần chiết tách khác nhau.
Ưu điểm của phương pháp so với các phương pháp truyền thống
Sản phẩm có chất lượng cao: đối với tinh dầu thì có màu, mùi tự nhiên, không lẫn nhiều thành phần không mong muốn, với các hợp chất tự nhiên thì tách được các chất có hoạt tính cao.
Không còn lượng dung môi dư
Tách các hoạt chất với hàm lượng cao
Không gây ô nhiễm môi trường.
Là một phương pháp có công nghệ cao và an toàn với các sản phẩm tự nhiên
1.4.1.4. Một số loại dung môi chiết chlorophyll
Acetone
Dung môi acetone được sử dụng rộng rãi trong cả hai phương pháp trắc quang và huỳnh quang. Đối với phương pháp trắc quang cần ly tâm để loại bỏ ảnh hưởng của độ đục của dung dịch, nhưng với phương pháp huỳnh quang thì có thể bỏ qua vì kĩ thuật này không nhạy với độ đục ở mức độ bình thường. Nếu mẫu trắng (blank) có giá trị đo huỳnh quang cao hoặc không thể xét giá trị bằng 0 cho máy huỳnh quang bằng một dung môi acetone trắng, thì có nghĩa là acetone đã bị nhiễm bẩn. Sự nhiễm bẩn thông thường là do sự sánh dầu từ quá trình chế tạo các bình chứa kim loại.
Methanol
Methanol có hiệu quả hơn acetone trong một vài trường hợp. Phương pháp này có thể đo huỳnh quang trực tiếp khi không cần độ chính xác cao và hàm lượng pheophitin thấp. Khi cần độ chính xác cao hơn và pheophitin có mặt với lượng đáng kể, dịch chiết methanol được làm khô và chuyển sang acetone 90%. Phổ pheophitin a và b khá nhạy với pH của môi trường trong dung môi methanol nhưng không nhạy trong dung môi acetone 90%. Nếu có thể loại bỏ ảnh hưởng của pH thì có thể hiệu chỉnh trong quá trình tính toán nhưng không thể. Kết quả của những ảnh hưởng này là những biểu hiện không theo qui tắc nào trong các phép xác định trắc quang cũng như phương pháp đo huỳnh quang.
DMSO (dimethyl sunfoxide)
Dung môi này có hiệu quả khi ngâm chiết các loại tảo nâu, một loại không bị ngâm chiết bởi các dung môi khác. Dung môi này cho phép ngâm chiết hầu như hoàn toàn các loại tảo, chúng không để lại một chút sắc tố nào trong bã thải. Dường như DMSO phá vỡ các thể hạt bên trong và cấu trúc màng của tảo nâu và tảo lam.