Tách chiết là quá trình trích xuất một phần của nguyên liệu thô, bằng những cách khác nhau như sử dụng dung môi để tạo nên những chất chiết xuất dưới dạng ngâm trong rượu, cô đặc hoặc ở dạng bột. Công nghệ tách chiết có vai trò rất quan trọng trong việc quyết định đến chất lượng, độ an toàn và hiệu quả của các thành phẩm.
Chiết bằng dung môi hữu cơ là một phương pháp truyền thống đã được xây dựng kĩ lưỡng để phân tách chọn lọc các hợp chất. Những dung môi sử dụng cho quy trình tách chiết phải đáp ứng các yêu cầu pháp lý được đưa ra để đảm bảo chất lượng và an toàn thực phẩm cũng như theo quy định của từng quốc gia. Tuy nhiên, dư lượng dung môi còn lại trong sản phẩm cuối cùng là mối quan tâm ngày càng tăng đối với người tiêu dùng, một số hợp chất trong thực phẩm nói chung và hải sản nói riêng có độc tính cao và nếu ăn vào dễ dẫn đến ung thư hoặc một số bệnh về đường tiêu hóa khác. Do đó, các phương pháp chiết dung môi truyền thống thường vướng phải nhiều nghi ngại trong quá trình sản xuất.
Để giải quyết thực trạng này, kĩ thuật chiết lỏng siêu tới hạn (SFE) đã được ứng dụng để tách chiết các hợp chất thiên nhiên. Đây là kỹ thuật sử dụng chất lỏng siêu tới hạn làm dung môi tách chiết và có vai trò ưu việt trong công nghiệp tách chiết các hợp chất thiên nhiên nhờ không để lại cặn trong dịch chiết và tồn tại dưới trạng thái khí ở nhiệt độ môi trường thông thường. Mặc dù đã được biết đến từ hơn 100 năm qua, ứng dụng của nó trong ngành công nghệ tách chiết các hợp chất thiên nhiên chỉ mới bắt đầu từ ba thập kỷ trước. Một loạt các quy trình liên quan đến việc tách chiết sử dụng chất lỏng siêu tới hạn (SCF) đã được phát triển và được coi là một công nghệ khai thác khả thi đáp ứng các yêu cầu về chất lượng và an toàn thực phẩm. Ngày nay, carbon dioxide siêu tới hạn (SC-CO2) là chất phổ biến nhất dùng để tách chiết các hợp chất thiên nhiên. Đặc trưng của nó là trơ, không cháy, không ăn mòn, không tốn kém, không mùi, không vị, thân thiện với môi trường. Nhiệt độ tới hạn gần với nhiệt độ thường môi trường của chất này làm cho nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho xử lý các sản phẩm tự nhiên dễ bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ mà các kỹ thuật truyền thống không đáp ứng được.
Đã có nhiều nghiên cứu cũng như bằng sáng chế về công nghệ tách chiết siêu tới hạn cũng như việc ứng dụng FSE trong tách chiết các hợp chất thiên nhiên như:
- Hồ Quốc Cường, 2018 Công nghệ chiết xuất siêu tới hạn, thành tựu, triển vọng sử dụng STE trên thế giới và ở việt nam, đã trình bày nguyên tắc, ưu nhược điểm của công nghệ SFE. Lưu chất siêu tới hạn được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau như trong lĩnh vực môi trường, thực phẩm , trong công nghiệp, trong y học.
- Subhash C. Mandal M. Pharm., Ph.D. “Classification of Extraction Methods”. Essentials of Botanical Extraction, 2015, nêu những thách thức chính của chiết xuất thông thường là thời gian chiết xuất lâu hơn, yêu cầu dung môi tinh khiết cao và tốn kém, bay hơi của dung môi, độ chọn lọc chiết xuất thấp và sự phân hủy nhiệt của các hợp chất bền nhiệt. Để khắc phục những thiếu sót này của các phương pháp chiết xuất thông thường, các kỹ thuật chiết xuất mới và đầy hứa hẹn như chiết xuất có hỗ trợ siêu âm, chiết xuất chất lỏng siêu tới hạn, chiết xuất có hỗ trợ vi sóng, chiết xuất hỗ trợ điện trường và chiết xuất chất lỏng áp suất đã được giới thiệu.
- Maqsood Rehman, et al. Introduction to natural products analysis. Recent Advances in Natural Products Analysis, 2020, pp. 3-15. Một số sản phẩm tự nhiên quan trọng nhất thu được từ thực vật, được gọi là hóa chất thực vật, là tecpen, ancaloit và phenol như tannin và flavonoid. Các sản phẩm tự nhiên có thể được chiết xuất từ chất nền bằng các phương pháp khác nhau bao gồm chiết xuất dung môi, phương pháp chiết pha rắn (SPE), chiết xuất chất lỏng siêu tới hạn (SFE), chiết xuất có hỗ trợ vi sóng (MAE), chiết xuất có hỗ trợ siêu âm (UAE), điện trường xung ( Chiết xuất PEF), chiết xuất có sự hỗ trợ của enzyme (EAE) và chiết xuất chất lỏng có áp suất (PLE). Các kỹ thuật sắc ký tiên tiến và hiện đại được sử dụng để phân lập và tinh chế các sản phẩm tự nhiên. Các quy trình khác nhau của quang phổ học như quang phổ nhìn thấy tia cực tím (UV), phổ khối lượng (MS), quang phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) và quang phổ hồng ngoại (IR) được sử dụng để xác định cấu trúc của phân tử. Một số sản phẩm tự nhiên, đặc biệt là chất phytochemical, đã chứng minh các đặc tính sinh học đáng kể như hoạt động chống viêm và chống oxy hóa, cho phép giảm nguy cơ mắc bệnh tim mạch, chống ung thư, tiểu đường loại 2, đục thủy tinh thể ở vỏ và dưới bao, và sự tiến triển của bệnh Alzheimer. Mục đích của bài này là cung cấp một cái nhìn tổng quan về các kỹ thuật chiết xuất các sản phẩm tự nhiên, đặc biệt chú trọng đến các chất phytochemical.
Chiết bằng dung môi hữu cơ là một phương pháp truyền thống đã được xây dựng kĩ lưỡng để phân tách chọn lọc các hợp chất. Những dung môi sử dụng cho quy trình tách chiết phải đáp ứng các yêu cầu pháp lý được đưa ra để đảm bảo chất lượng và an toàn thực phẩm cũng như theo quy định của từng quốc gia. Tuy nhiên, dư lượng dung môi còn lại trong sản phẩm cuối cùng là mối quan tâm ngày càng tăng đối với người tiêu dùng, một số hợp chất trong thực phẩm nói chung và hải sản nói riêng có độc tính cao và nếu ăn vào dễ dẫn đến ung thư hoặc một số bệnh về đường tiêu hóa khác. Do đó, các phương pháp chiết dung môi truyền thống thường vướng phải nhiều nghi ngại trong quá trình sản xuất.
Để giải quyết thực trạng này, kĩ thuật chiết lỏng siêu tới hạn (SFE) đã được ứng dụng để tách chiết các hợp chất thiên nhiên. Đây là kỹ thuật sử dụng chất lỏng siêu tới hạn làm dung môi tách chiết và có vai trò ưu việt trong công nghiệp tách chiết các hợp chất thiên nhiên nhờ không để lại cặn trong dịch chiết và tồn tại dưới trạng thái khí ở nhiệt độ môi trường thông thường. Mặc dù đã được biết đến từ hơn 100 năm qua, ứng dụng của nó trong ngành công nghệ tách chiết các hợp chất thiên nhiên chỉ mới bắt đầu từ ba thập kỷ trước. Một loạt các quy trình liên quan đến việc tách chiết sử dụng chất lỏng siêu tới hạn (SCF) đã được phát triển và được coi là một công nghệ khai thác khả thi đáp ứng các yêu cầu về chất lượng và an toàn thực phẩm. Ngày nay, carbon dioxide siêu tới hạn (SC-CO2) là chất phổ biến nhất dùng để tách chiết các hợp chất thiên nhiên. Đặc trưng của nó là trơ, không cháy, không ăn mòn, không tốn kém, không mùi, không vị, thân thiện với môi trường. Nhiệt độ tới hạn gần với nhiệt độ thường môi trường của chất này làm cho nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho xử lý các sản phẩm tự nhiên dễ bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ mà các kỹ thuật truyền thống không đáp ứng được.
Đã có nhiều nghiên cứu cũng như bằng sáng chế về công nghệ tách chiết siêu tới hạn cũng như việc ứng dụng FSE trong tách chiết các hợp chất thiên nhiên như:
- Hồ Quốc Cường, 2018 Công nghệ chiết xuất siêu tới hạn, thành tựu, triển vọng sử dụng STE trên thế giới và ở việt nam, đã trình bày nguyên tắc, ưu nhược điểm của công nghệ SFE. Lưu chất siêu tới hạn được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau như trong lĩnh vực môi trường, thực phẩm , trong công nghiệp, trong y học.
- Subhash C. Mandal M. Pharm., Ph.D. “Classification of Extraction Methods”. Essentials of Botanical Extraction, 2015, nêu những thách thức chính của chiết xuất thông thường là thời gian chiết xuất lâu hơn, yêu cầu dung môi tinh khiết cao và tốn kém, bay hơi của dung môi, độ chọn lọc chiết xuất thấp và sự phân hủy nhiệt của các hợp chất bền nhiệt. Để khắc phục những thiếu sót này của các phương pháp chiết xuất thông thường, các kỹ thuật chiết xuất mới và đầy hứa hẹn như chiết xuất có hỗ trợ siêu âm, chiết xuất chất lỏng siêu tới hạn, chiết xuất có hỗ trợ vi sóng, chiết xuất hỗ trợ điện trường và chiết xuất chất lỏng áp suất đã được giới thiệu.
- Maqsood Rehman, et al. Introduction to natural products analysis. Recent Advances in Natural Products Analysis, 2020, pp. 3-15. Một số sản phẩm tự nhiên quan trọng nhất thu được từ thực vật, được gọi là hóa chất thực vật, là tecpen, ancaloit và phenol như tannin và flavonoid. Các sản phẩm tự nhiên có thể được chiết xuất từ chất nền bằng các phương pháp khác nhau bao gồm chiết xuất dung môi, phương pháp chiết pha rắn (SPE), chiết xuất chất lỏng siêu tới hạn (SFE), chiết xuất có hỗ trợ vi sóng (MAE), chiết xuất có hỗ trợ siêu âm (UAE), điện trường xung ( Chiết xuất PEF), chiết xuất có sự hỗ trợ của enzyme (EAE) và chiết xuất chất lỏng có áp suất (PLE). Các kỹ thuật sắc ký tiên tiến và hiện đại được sử dụng để phân lập và tinh chế các sản phẩm tự nhiên. Các quy trình khác nhau của quang phổ học như quang phổ nhìn thấy tia cực tím (UV), phổ khối lượng (MS), quang phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) và quang phổ hồng ngoại (IR) được sử dụng để xác định cấu trúc của phân tử. Một số sản phẩm tự nhiên, đặc biệt là chất phytochemical, đã chứng minh các đặc tính sinh học đáng kể như hoạt động chống viêm và chống oxy hóa, cho phép giảm nguy cơ mắc bệnh tim mạch, chống ung thư, tiểu đường loại 2, đục thủy tinh thể ở vỏ và dưới bao, và sự tiến triển của bệnh Alzheimer. Mục đích của bài này là cung cấp một cái nhìn tổng quan về các kỹ thuật chiết xuất các sản phẩm tự nhiên, đặc biệt chú trọng đến các chất phytochemical.
Hình 1. Sơ đồ quy trình tách chiết bằng CO2
Một loạt các quy trình liên quan đến việc tách chiết sử dụng chất lỏng siêu tới hạn đã được phát triển và được coi là một công nghệ khai thác khả thi đáp ứng các yêu cầu về chất lượng và an toàn thực phẩm, có nhiều tính năng mới rất ưu việt:
- Bảo toàn trọn vẹn tính năng tác dụng của hoạt chất giúp cho hiệu quả điều trị của chế phẩm dược liệu sẽ đạt ở mức tối đa nhất.
- Phân tách các hoạt chất tinh khiết, loại bỏ các hoạt chất không cần thiết do đó làm giảm độc hại cho cơ thể, chế phẩm sẽ an toàn hơn.
- Tách được một số các hoạt chất quý trong dược liệu mà hiện nay các phương pháp truyền thống chưa thực hiện được, vì thế mở ra cơ hội bào chế ra các sản phẩm mới điều trị các bệnh nan y là rất lớn.
- Có khả năng tạo ra các nguyên liệu dược liệu dạng Nano từ đó có thể bào chế các hoạt chất siêu dẫn, siêu thấm, siêu chọn lọc rất giá trị đối với y học hiện đại trong tương lai.
Nhờ những ưu điểm vượt trội trên, giá thành thấp, thân thiện với môi trường và sức khỏe con người… công nghệ chiết xuất siêu tới hạn đã và đang được áp dụng phổ biến để chiết tách các hoạt chất sử dụng trong các ngành công nghiệp thực phẩm, dược phẩm, mỹ phẩm, các hoạt chất thiên nhiên… ở hiện tại cũng như trong tương lai, của thế giới nói chung và của Việt Nam nói riêng.
-------------------------
Tài liệu tham khảo:
1. Hồ Quốc Cường, 2018 Công nghệ chiết xuất siêu tới hạn, thành tựu, triển vọng sử dụng STE trên thế giới và ở việt nam
2. Subhash C. Mandal M. Pharm., Ph.D. “Classification of Extraction Methods”. Essentials of Botanical Extraction, 2015
3. Maqsood Rehman, et al. Introduction to natural products analysis. Recent Advances in Natural Products Analysis, 2020, pp. 3-15
-------------------------
Tài liệu tham khảo:
1. Hồ Quốc Cường, 2018 Công nghệ chiết xuất siêu tới hạn, thành tựu, triển vọng sử dụng STE trên thế giới và ở việt nam
2. Subhash C. Mandal M. Pharm., Ph.D. “Classification of Extraction Methods”. Essentials of Botanical Extraction, 2015
3. Maqsood Rehman, et al. Introduction to natural products analysis. Recent Advances in Natural Products Analysis, 2020, pp. 3-15
Nguồn: Văn phòng Viện Nghiên cứu sáng chế và Khai thác công nghệ./.
