2.2. HÒA TAN CHIẾT XUẤT
2.2.4. Các phương pháp hòa tan chiết xuất
Ngâm là phương pháp cho dược liệu đã chia nhỏ tới độ mịn thích hợp, tiếp xúc với dung môi trong một thời gian nhất định, sau đó gạn, ép, lắng lọc thu lấy dịch chiết.
Tùy theo nhiệt độ chiết xuất, ngâm được chia thành các phương pháp: Ngâm lạnh, hầm, hãm, sắc. Phương pháp ngâm được tiến hành một lần với toàn bộ lượng dung môi hoặc ngâm nhiều lần với từng phân đoạn dung môi.
2.2.4.2. Ngâm phân đoạn
Quá trình ngâm nhiều lần, mỗi lẫn dùng một phần của toàn lượng dung môi, cho hiệu suất chiết cao hơn. Áp dụng định luật phân bố của Nerst trong chiết xuất nhiều lần, rõ ràng nhận thấy mỗi phân đoạn dịch chiết đều đạt tới cân bằng với cùng một hệ số phân bố K, nhưng do dược liệu sau mỗi lần chiết được tiếp xúc với dung môi mới, lượng chất tan đi vào các phân đoạn tăng lên. Tổng thể tích các phân đoạn dịch chiết sẽ cho lượng chất tan chiết được lớn hơn nhiều so với quá trình một lần bằng toàn bộ lượng dung môi. Trong ngâm nhiều lần phân đoạn dung môi, lượng dung môi các lần sau dùng ít hơn các lần trước, số lần ngâm và thời gian tùy thuộc dược liệu và dung môi (Võ Xuân Minh, Nguyễn Văn Long, tập 1, 2014).
2.2.4.3. Ngâm lạnh
Cho dược liệu và dung môi vào một bình kín, để tiếp xúc một thời gian nhất định ở nhiệt độ thường và có khuấy trộn. Khi hết thời gian ngâm, gạn thu dịch chiết và ép bã để thu dịch ép, trộn với dịch gạn trên. Để lắng, gạn lọc lấy dịch trong.
17
Phương pháp ngâm lạnh áp dụng trong các trường hợp hoạt chất trong dược liệu dễ tan ở nhiệt độ thường hoặc dễ bị phân hủy hoặc bay hơi ở nhiệt độ cao, tạp chất dễ tan ở nhiệt độ cao, dung môi dễ bay hơi như ethanol, ether, cloroform, dấm, rượu vang…
dược liệu không có cấu trúc tế bào như nhựa thuốc phiện, lô hội…
Phương pháp ngâm lạnh đơn giản, dễ thực hiện. Nhược điểm là thời gian chiết kéo dài, không chiết kiệt hoạt chất, muốn chiết kiệt phải tốn nhiều dung môi (12 đến 15 lần so với dược liệu).
2.2.4.4. Hầm
Hầm là ngâm dược liệu đã chia nhỏ với dung môi trong thiết bị kín ở nhiệt độ dưới điểm sôi của dung môi nhưng cao hơn nhiệt độ thường và giữ ở nhiệt độ đó trong một thời gian nhất định, thỉnh thoảng có khuấy trộn. DĐVN không qui định rõ nhiệt độ, nhưng một số dược điển khác có qui định hầm trong khoảng 40 – 60 oC. Các dung môi thường dùng là nước, dầu, đôi khi dùng ethanol. Thời gian hầm có thể kéo dài hàng giờ.
Phương pháp hầm thường áp dụng để chiết với những dược liệu rắn chắc, dược liệu chứa hoạt chất ít tan ở nhiệt độ thường, nhưng lại dễ hỏng hoặc dễ bay hơi ở nhiệt độ quá cao như nhựa tolu, nhựa cánh kiến trắng. Thiết bị cũng tương tự thiết bị ngâm lạnh có thêm bộ phận gia nhiệt. Nếu hầm với dung môi dễ bay hơi thì có thêm sinh hàn để hồi lưu giữ lại dung môi.
2.2.4.5. Hãm
Hãm là đổ dung môi đang sôi vào dược liệu đã được phân chia nhỏ trong một thiết bị kín ít dẫn nhiệt (thường bằng sành, sứ), rồi để cho nguội dần, thỉnh thoảng có khuấy trộn, sau đó gạn và ép bã để thu được dịch chiết.
Thời gian thường ngắn (khoảng chừng 30 phút) với dung môi là nước.
Phương pháp hãm được áp dụng với dược liệu mỏng manh như hoa, lá, hạt, nụ...chứa hoạt chất tan ở nhiệt độ cao trong thời gian ngắn.
Phương pháp hãm đơn giản, dễ thực hiện, nhanh, dịch chiết vẫn giữ được hương vị của dược liệu ban đầu. Nhược điểm là không sử dụng được dung môi dễ bay hơi.
2.2.4.6. Sắc
Sắc là đun sôi nhẹ nhàng dược liệu với dung môi nước trong một thiết bị có nắp đậy, sau một thời gian nhất định, gạn và ép bã thu được dịch chiết. Phương pháp sắc thường được áp dụng cho "thuốc thang".
Thời gian sắc theo Dược điển Mỹ khoảng 15 phút, sắc theo Đông y (thuốc thang) thời gian kéo dài hơn, có thể 60 đến 90 phút (tùy theo dược liệu) cho một lần chiết, có thể sắc 2 – 3 lần, lần sau thời gian sắc ngắn hơn lần trước (Lê Quan Nghiệm, Huỳnh Văn Hóa, 2011).
18
2.2.4.7. Các phương phápngâm nhỏ giọt (phương pháp ngấm kiệt)
Ngấm kiệt hay ngâm nhỏ giọt là phương pháp chiết xuất hoạt chất bằng cách cho dung môi chảy rất chậm, đều đặn qua khối dược liệu đã được phân chia thích hợp trong thiết bị đặc biệt gọi là bình ngấm kiệt. Trong quá trình ngấm kiệt không khuấy trộn.
Khi cho khối bột dược liệu vào bình ngấm kiệt, giữa các tiểu phân trong khối dược liệu có những khe hở hay còn gọi là khoảng không có tính mao dẫn. Khi đổ dung môi lên khối bột dược liệu, dung môi sẽ chảy luồn vào những khoảng không mao dẫn của khối dược liệu dưới tác dụng của trọng lực (P1), đối nghịch với trọng lực là lực mao dẫn và độ nhớt của dung môi (P2). Khi hai lực này cân bằng (P1=P2) thì dung môi ngưng chảy xuống và giữ lại được các tiểu phân trong khối dược liệu và các quá trình hòa tan, khuếch tán, thẩm tích, thẩm thấu...diễn ra.
Khi tiếp tục đổ thêm dung môi từ trên xuống, trạng thái cân bằng bị phá vỡ, dung môi mới dần dần bị chiếm chỗ và đẩy dịch chiết xuống dưới.Lớp dung môi sẽ tại tiếp tục hòa tan những hoạt chất còn lại trong những tế bào dược liệu để thành dịch chiết.
Quá trình này tiếp diễn liên tục và chỉ ngưng khi không thêm dung môi mới nữa.
Ngấm kiệt là một quá trình ngâm phân đoạn, tự động và liên tục (Lê Quan Nghiệm, Huỳnh Văn Hóa,tập 1, 2011).
Phương pháp ngấm kiệt có ưu điểm là chiết được hoạt chất, tốn ít dung môi, dịch chiết đầu đậm đặc có thể để riêng, tránh tiếp xúc với nhiệt khi cần cô đặc.
Phương pháp ngấm kiệt thường được áp dụng với các dược liệu có hoạt chất độc mạnh (như các alcaloid, glycosid…) với dung môi ethanol – nước. Với dược liệu chứa nhiều tinh bột, chất nhầy, không nên áp dụng phương pháp ngấm kiệt với dung môi có chứa nước, vì các chất này có thể trương nở làm cho dung môi không đi qua dược liệu.
(Võ Xuân Minh, Nguyễn Văn Long, tập 1, 2014).
Kỹ thuật ngâm nhỏ giọt bao gồm các giai đoạn:
a. Chuẩn bị dược liệu
Dược liệu có độ ẩm không quá 5 %, được chia ở mức thích hợp, không nên quá nhỏ vì bột mịn dược liệu khi thấm dung môi dễ bị nén chặt, dung môi khó đi qua, ngăn cản quá trình chiết xuất. Nếu dược liệu phân chia quá thô, kích thước tiểu phân lớn, làm giảm diện tích tiếp xúc với dung môi, làm giảm hiệu suất, không chiết kiệt hoạt chất.
Thông thường dược liệu nằm trong cỡ ray số 180 – 355 hoặc 250 – 710 (tương ứng kích thước mắt rây tính theo micromet).
19 b. Làm ẩm dược liệu
Dược liệu sau khi phân chia cần được làm ẩm bằng dung môi, đậy kín, để yên một thời gian cho dược liệu trương nở hoàn toàn, sau đó mới cho vào bình tiến hành ngấm kiệt.
Nếu dược liệu không được làm ẩm trương nở hoàn toàn, khi tiếp xúc với dung môi trong quá trình ngấm kiệt, sẽ tiếp tục trương nở bịt kín các khe hở giữa các tiểu phân dược liệu, dung môi không chảy qua. Mặt khác, khi dược liệu không được làm ẩm trương nở, rất khó thấm ướt dung môi và khó đuổi hết không khí ra khỏi dược liệu, tạo ra các khoảng trống, trong đó dược liệu không tiếp xúc với dung môi, làm giảm hiệu suất chiết. Thời gian để dược liệu trương nở từ 2 – 3 giờ, lượng dung môi thấm ẩm tùy theo khả năng thấm ẩm của dược liệu đối với dung môi cần dùng. Sau đó qua rây cỡ to hơn để bột tơi đều.
c. Cho dược liệu vào bình ngấm kiệt
Cần lót một lớp bông thấm nước lên trên ống thoát dịch chiết, để bột dược liệu không gây tắc bình và lẫn vào dịch chiết. Sau đó đặt giấy lọc đã cắt vừa vặn đáy bình hoặc đặt vải gạc, tấm kim loại đục lỗ lên trên. Cho từ từ bột dược liệu đã được làm ẩm vào bình, vừa cho vừa san đều và nén nhẹ các lớp dược liệu. Cho dược liệu đến 2/3 thể tích của bình, đặt giấy lọc và các vật đè trên để tránh xáo trộn dược liệu khi đổ dung môi(như các viên bi thủy tinh, tấm sứ, thép không gỉ đục lỗ…).
d. Đổ dung môi vào bình và ngâm lạnh
Mở khóa ống thoát dịch chiết và đổ dung môi lên khối dược liệu tới khi có vài giọt dịch chiết chảy ra, đóng khóa lại. Đổ tiếp dung môi cách mặt dược liệu 3–4cm. Ngâm lạnh trong thời gian xác định thích hợp (thông thường khoảng 24 giờ) đảm bảo hoạt chất đã hòa tan vào dung môi tới bão hòa.
e. Rút dịch chiết
Hết thời gian ngâm lạnh, mở khóa cho dịch chiết chảy từng giọt vào bình hứng. Chú ý thường xuyên thêm dung môi để ngập mặt dược liệu 2 – 3 cm. Tốc độ rút dịch chiết phụ thuộc vào lượng dược liệu dùng trong bình ngấm kiệt, thường áp dụng như bảng 2.2. (Võ Xuân Minh, Nguyễn Văn Long, tập 1, 2014):
Bảng 2.2. Thể tích dịch chiết rút ra theo khối lượng dược liệu Khối lượng của dược liệu
(g)
Thể tích dịch chiết rút trong một phút (ml)
Dưới 1.000 0,5 – 1
Dưới 3.000 1 – 2
Dưới 10.000 2 – 4