HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ((( KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Nghiên cứu khả năng kháng một số loại vi sinh vật gây bệnh cho người và hư hỏng thực phẩm của dịch chiết lá sen Người thực hiện Đinh Thị Hải Yến Lớp CNTPA Khoá 56 Ngành Công nghệ thực phẩm Người hướng dẫn TS Nguyễn Thị Thanh Thủy Bộ môn Thực phẩm Dinh dưỡng HÀ NỘI–12015 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng, số rằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong khóa luận này là trung thực và chưa.
Mục đích và yêu cầu
Mục đích
Nghiên cứu xác định các điều kiện tối ưu để thu nhận dịch chiết từ lá sen, nhằm đạt được hoạt tính sinh học cao Dịch chiết này có khả năng kháng lại vi sinh vật gây bệnh và ngăn ngừa hư hỏng thực phẩm, góp phần nâng cao chất lượng và an toàn thực phẩm.
Yêu cầu
- Xác định được thành phần và hàm lượng hoạt chất có trong lá sen ở các độ tuổi khác nhau để chọn được độ tuổi lá sen thích hợp;
- Xác định được điều kiện chiết xuất phù hợp để thu nhận dịch chiết lá sen;
- Xác định được khả năng kháng một số loại vi sinh vật từ dịch chiết lá sen.
PHẦN THỨ HAI TỔNG QUAN TÀI LIỆU
Cây sen - Nguồn gốc, đặc điểm, thành phần hóa học, vai trò và công dụng
Thành phần hóa học của lá sen
Lá sen chứa nhiều thành phần quan trọng như alkaloid, flavonoid, acid hữu cơ (bao gồm acid citric, tartaric, succinic), saponin, đường tự do, chất béo và caroten Trong số đó, alkaloid và flavonoid là những hoạt chất chính với hoạt tính sinh học cao, mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe.
Lotus leaves contain up to 15 types of alkaloids (0.77-0.84%), including nuciferin, anonain, and roemerin, with nuciferin being the primary component Nuciferin is known for its anti-inflammatory, analgesic, and anti-obesity properties, as well as its ability to lower blood cholesterol and counteract serotonin activity The extraction of nuciferin from lotus leaves is also associated with improved sleep quality Additionally, lotus leaves are rich in vitamin C and possess alkaloids that have stronger sedative effects than those found in lotus seeds Alkaloids are organic nitrogen-containing compounds, predominantly featuring cyclic structures and alkaline reactions The alkaloid content in lotus leaves varies with the age of the plant and the harvesting season Beyond alkaloids, lotus leaves also contain flavonoids, saponins, and tannins, all of which exhibit significant biological activity.
Flavonoid là một nhóm hợp chất phổ biến trong thực vật, hiện diện trong hơn một nửa các loại rau quả hàng ngày, đặc biệt là trong lá sen, nơi chứa hàm lượng flavonoid cao nhất Đây cũng là một nhóm hoạt chất quan trọng trong dược liệu, với phần lớn flavonoid có màu vàng Chúng là các chất màu thực vật có cấu trúc C6-C3-C3, trong đó C6 là một vòng benzene gắn liền.
Các vòng có nhóm hydroxyl (OH) tự do hoặc đã thay thế một phần tạo nên polyphenol, cho phép chúng phản ứng để hình thành các phân tử phức tạp hoặc liên kết với các hợp chất khác trong cây Sự phân loại của các hợp chất này dựa trên biến đổi trạng thái oxi hóa tại liên kết C3 Nghiên cứu của Lin, Kuo, Lin và Chiang (2009) đã phân lập được 7 flavonoid từ dịch chiết lá sen, bao gồm catechin, quercetin, quercetin-3-O-glucopyranoside, quercetin-3-O-glucuronide, quercetin-3-O-galactopyranoside, kaempferol-3-O-glucopyranoside và myricetin-3-O-glucopyranoside Trong số đó, quercetin, quercetin-3-O-galactopyranoside và myricetin-3-O-glucopyranoside thể hiện khả năng ức chế mạnh quá trình oxy hóa, cho thấy flavonoid là nguyên nhân chính giải thích khả năng chống oxy hóa của lá sen.
Saponin là một nhóm hợp chất tự nhiên lớn có trong thực vật, thuộc loại glycosid có trọng lượng phân tử lớn, thường không màu và có vị đắng Chúng được chia thành hai loại chính: saponin triterpen và saponin steroid, với sự phân bố rộng rãi trong khoảng 500 loài thuộc 90 họ Một số thực vật nổi bật chứa hàm lượng saponin cao bao gồm nhân sâm, tam thất, bồ kết và sen Nghiên cứu của Anthony và cộng sự năm 2013 cho thấy hàm lượng saponin trong lá sen khác nhau tùy thuộc vào dung môi chiết, với 17,9% khi chiết bằng nước và 12,31% khi chiết bằng acetone.
Tannin là hợp chất phenol đa nguyên tử, nổi bật với nhóm phenolic hydroxyl và tính thuộc da, được xem là tiêu chuẩn để phân loại các hợp chất khác Chúng phổ biến trong thực vật với hàm lượng khác nhau, thường tập trung nhiều ở vỏ quả như hồng, lựu, điều, măng cụt, và cũng có mặt trong lá của nhiều loại thực vật như lá chè, lá sen Theo nghiên cứu của Đỗ Tất Lợi và cộng sự năm 2005, tannin trong lá sen chiếm khoảng 0,2-0,3%.
2013, hàm lượng tannin khi chiết với nước là 74,51mg/g, khi chiết với acetone thì hàm lượng này là 64,71mg/g.
Vai trò của lá sen
Sen không chỉ là thực phẩm mà còn là dược liệu quý giá, với nhiều công dụng nổi bật Trong khi hạt sen thường được dùng để nấu chè và tâm sen được biết đến như một loại thuốc an thần, thì lá sen lại ít được chú ý dù có nhiều tác dụng chữa bệnh Thông thường, lá sen chỉ được sử dụng để gói thức ăn, nhưng thực tế, nó chứa đựng nhiều lợi ích sức khỏe mà mọi người nên khám phá.
Lá sen non, đặc biệt là loại lá chưa mở, có vai trò dinh dưỡng quan trọng khi được rửa sạch và thái nhỏ, trộn với rau ghém để ăn sống hàng ngày Ngoài ra, lá sen khô cũng có thể được sử dụng để nấu nước uống thay trà trong những ngày hè oi ả, giúp cơ thể chống nóng, giải nhiệt và làm dịu cơn khát Hơn nữa, lá sen còn được dùng để gói thực phẩm và hấp cơm, tạo nên hương thơm đặc biệt khi mùi gạo hòa quyện với mùi thơm của lá.
Lá sen thường được dùng để gói bánh hấp (giống bánh chưng), là món ăn truyền thống của nhiều nước Đông Nam Á ( Xuân Hoàng, 1986 ).
Lá sen, hay còn gọi là hà diệp, đã được y học cổ truyền sử dụng từ lâu để chữa bệnh nhờ vào các công dụng an thần, chống co thắt cơ trơn, và ức chế loạn nhịp tim Tác dụng an thần của lá sen mạnh hơn tâm sen, giúp kéo dài giấc ngủ Trong bối cảnh bệnh béo phì ngày càng gia tăng, lá sen trở thành một giải pháp hiệu quả để giảm cholesterol và chống lại căn bệnh này khi kết hợp với các vị thuốc như sơn tra, hà thủ ô và thảo quyết minh Ngoài ra, lá sen còn có khả năng chữa mất ngủ, trị sốt xuất huyết, và ho ra máu, mang lại nhiều lợi ích sức khỏe mà ít người biết đến.
Dưới đây là một số bài thuốc lưu truyền trong dân gian để chữa bệnh của lá sen:
Để chữa tình trạng máu hôi không ra hết sau khi sinh, bạn có thể sử dụng lá sen sao thơm (hay lá sen khô) với liều lượng 20-30 g Lá sen nên được tán nhỏ và có thể uống với nước, hoặc sắc với 200 ml nước cho đến khi còn 50 ml, uống một lần trong ngày.
- Chữa mất ngủ: Lá sen loại bánh tẻ 30 g rửa sạch, thái nhỏ, phơi khô sắc (hoặc hãm nước sôi) để uống, có tác dụng còn lớn hơn tim sen.
Để chữa sốt xuất huyết, bạn có thể sử dụng 40 g lá sen, 40 g ngó sen hoặc cỏ nhọ nồi, 30 g rau má và 20 g hạt mã đề, sắc uống mỗi ngày một thang Nếu tình trạng xuất huyết nặng, có thể tăng liều lượng lá sen và ngó sen lên 50-60 g.
Để chữa băng huyết, chảy máu cam và tiêu chảy ra máu, bạn có thể sử dụng 40 g lá sen tươi kết hợp với 12 g rau má đã sao vàng và thái nhỏ Hỗn hợp này được sắc với 400 ml nước cho đến khi còn lại 100 ml, chia thành hai lần uống trong ngày.
Để chữa ho ra máu và nôn ra máu, bạn có thể sử dụng các vị thuốc như lá sen, ngó sen, sinh địa (mỗi vị 30 g) và trắc bá, ngải cứu (mỗi vị 20 g) Tất cả các nguyên liệu này cần được thái nhỏ, phơi khô và sắc lấy nước uống trong ngày để đạt hiệu quả tốt nhất.
- Chữa đau mắt: Lá sen, hoa hòe (mỗi vị 10 g), cúc hoa vàng 4 g, sắc uống còn chữa cao huyết áp.
- Đắp nhọt: Dùng ngoài, núm cuống lá sen nấu nước đặt để rửa, rồi lấy lá sen rửa sạch, giã nát với cơm nếp, đắp làm tan mụn nhọt.
Để phòng chống béo phì, bạn có thể nấu cháo với 1 lá sen tươi và 100g gạo tẻ, thêm đường trắng và đậu xanh để tăng cường khả năng thanh nhiệt, giải độc Nếu không có lá sen tươi, hãy sử dụng lá sen khô sau khi ngâm cho mềm Ngoài ra, bạn cũng có thể uống trà lá sen hàng ngày để hỗ trợ sức khỏe.
Nghiên cứu của Xiaotian Chen và cộng sự năm 2014 đã chỉ ra rằng dịch chiết từ lá sen có khả năng kháng khuẩn mạnh mẽ đối với nhiều loại vi khuẩn như E coli, S typhimurium, S aureus, B subtilis, S cerevisiae, A niger và P citrinum Không chỉ lá, mà dịch chiết từ thân và hoa sen cũng cho thấy tác dụng kháng khuẩn đối với cả vi khuẩn Gram (+) và Gram (-) Các thành phần trong dịch chiết lá sen, đặc biệt là alkaloid, flavonoid, saponin và tannin, có khả năng ức chế và tiêu diệt nhiều loại vi sinh vật khác nhau, bao gồm S aureus, E coli, A niger, F oxysporum, C albicans và S typhimurium.
Khả năng kháng vi sinh vật từ một số hoạt chất sinh học
Khả năng kháng vi sinh vật của alkaloid
Alkaloid phân bố phổ biến trong thực vật, ngày nay đã biết khoảng trên
Alkaloid là một nhóm hợp chất hữu cơ quan trọng, được tìm thấy trong hơn 5000 loài thực vật, chiếm khoảng 15-20% tổng số loài cây, và ngày càng được phát hiện nhiều hơn ở động vật Trong thực vật, alkaloid thường tập trung ở một số bộ phận cụ thể: ở hạt như mã tiền có 2-5% alkaloid, chủ yếu là strychnine; cà phê chứa 0,3-2,5% alkaloid; và tỏi độc với 1,2% alkaloid chính là colchicin Ngoài ra, ở quả như ớt có 0,04-1,5% dẫn xuất benzylamin, hồ tiêu có 2-5% piperin, và thuốc phiện với 0,2-0,3% alkaloid Ở lá, benladon có hàm lượng alkaloid từ 0,2-1,2%, coca khoảng 2,5%, và thuốc lá chứa nicotin từ 0,05-10% Các bộ phận khác như hoa, thân, vỏ và rễ cũng chứa alkaloid với tỷ lệ khác nhau, như cà độc dược (0,25-0,6% ở hoa), canhkina (4-12% ở vỏ), và ba gạc (1,5-3% ở rễ).
Trong tự nhiên, rất hiếm khi cây chỉ chứa một loại alkaloid duy nhất; thường thì có sự hiện diện của nhiều alkaloid khác nhau Alkaloid chính là loại có hàm lượng cao nhất, trong khi alkaloid phụ có hàm lượng thấp hơn Thông thường, hàm lượng alkaloid trong cây rất thấp, ngoại trừ một số trường hợp đặc biệt như cây canhkina với hàm lượng đạt 6-10% và nhựa thuốc phiện với 20-30% Một dược liệu có từ 1-3% alkaloid được coi là có hàm lượng tương đối cao.
Berberine, một loại alkaloid có trong cây hoàng liên và hoàng đằng, thể hiện khả năng kháng vi sinh vật mạnh mẽ, đặc biệt là đối với Shingella và tụ cầu khuẩn Nghiên cứu gần đây cho thấy berberine có tác dụng kháng khuẩn đối với nhiều vi khuẩn Gram (+) và Gram (-), cũng như một số nấm men và động vật nguyên sinh gây bệnh Cơ chế kháng vi sinh vật của berberine liên quan đến khả năng gây đột biến RNA của vi sinh vật, làm tăng hiệu quả kháng khuẩn Nước sắc hoàng liên với nồng độ 50% có khả năng ức chế virus cúm PR8 trên phôi gà, trong khi dịch chiết hoàng liên pha loãng 1:30 ức chế sự phát triển của một số loại nấm gây bệnh Ngoài ra, palmatin trong dịch chiết hoàng đằng cũng có tác dụng ức chế tụ cầu khuẩn Staphylococcus và liên cầu khuẩn Streptococcus Tuberostemonin LG, alkaloid chính trong rễ cây bách bộ, cũng có khả năng ức chế một số vi khuẩn như B subtilis, B pumilus, B cereus và S aureus.
Nghiên cứu của Damintoti Karou và cộng sự năm 2005 cho thấy cây chổi đực chứa alkaloid có khả năng kháng khuẩn hiệu quả, đặc biệt đối với vi khuẩn Gram dương Kết quả cho thấy vùng ức chế vi khuẩn lớn nhất với nồng độ ức chế tối thiểu dao động từ 16 đến 400 mg/ml và nồng độ diệt khuẩn tối thiểu từ 80 đến 400 mg/ml.
Nghiên cứu của Xiaotian Chen và cộng sự (2014) cho thấy dịch chiết lá sen có khả năng kháng khuẩn đối với các vi khuẩn E.coli, S.typhimurium, S.aureus và B.subtilis Khả năng kháng khuẩn được đánh giá thông qua phương pháp khuếch tán trên đĩa thạch, cho thấy dịch chiết từ dung môi ether dầu hỏa và nước không hiệu quả, trong khi dịch chiết từ ethanol đạt hiệu quả cao với đường kính vòng vô khuẩn từ 17,2±0,6 đến 17,8±0,3mm Giá trị nồng độ ức chế tối thiểu và nồng độ diệt khuẩn tối thiểu lần lượt nằm trong khoảng 0,0313-0,125 g/ml và 0,0626-0,25 g/ml Ngoài ra, nghiên cứu cũng chỉ ra khả năng kháng nấm đối với S.cerevisiae và A.niger.
P.citrinum của dịch chiết lá sen là tương đối thấp Kết quả phân tích định tính cho thấy khả năng kháng khuẩn của dịch chiết lá sen có được là nhờ sự có mặt của các hoạt chất sinh học như phenol, alkaloid, flavonoid Ngoài ra theo báo cáo của Matthews và Haas (1993) thì dịch chiết từ thân và rễ sen lại có tác dụng kháng một số nấm như Aspergillus niger, Trichoderma viride và
Khả năng kháng vi sinh vật của flavonoid
Flavonoid là nhóm hợp chất tự nhiên phổ biến, hiện diện trong mọi bộ phận của cây như lá, quả, phấn hoa, rễ và gỗ Tuy nhiên, flavonoid hầu như không có ở tảo và nấm.
Flavonoid đóng vai trò quan trọng trong việc tạo màu sắc cho cây, đặc biệt là hoa Chúng có mặt trong nhiều loại thực vật như chè, cây cúc gai với hàm lượng silymarin từ 1,5-3%, hoa hòe chứa rutin - một loại flavonoid quý với hàm lượng trên 10%, đậu tương với isoflavonoid khoảng 0,1-0,4%, cỏ ba lá đỏ và sắn dây.
Flavonoid và các polyphenol có vai trò quan trọng trong việc bảo vệ cây khỏi vi sinh vật, với khả năng tích tụ dưới dạng phytoalexin khi cây bị tấn công Chúng thể hiện tác dụng kháng vi sinh vật nhờ khả năng tạo phức với protein và thành tế bào vi sinh vật, đặc biệt là các flavonoid ưa béo có khả năng phá vỡ màng tế bào Các hợp chất như anthocyanin, leucoanthocyanin và acid phenolic có khả năng ức chế Salmonella, đồng thời làm giảm hô hấp và phân chia của vi khuẩn trong môi trường có glucose Flavonoid cũng cho thấy tác dụng chống giun, với các chalcon có nhóm OH đặc biệt hiệu quả Hơn nữa, khả năng ức chế virus HIV của flavonoid đã được xác nhận, với các hợp chất có cấu trúc đặc biệt thể hiện hoạt tính cao hơn Nhiều loại thực vật, nhờ vào thành phần flavonoid, có tác dụng kháng vi sinh vật mạnh mẽ, như quercetin có thể ức chế hoàn toàn S aureus và một số vi khuẩn khác ở nồng độ thấp.
Pseudomonas aeruginosa and P angulata are partially inhibited at a concentration of 0.15 mg/ml Datiscetin effectively inhibits the growth of S aureus at a dilution of 1:5000 and B anthracis at 1:10000 Additionally, certain flavonoid glycosides like quercitrin and hyperosid show antiviral activity against influenza virus type A Some isoflavonoids have demonstrated antifungal properties Catechin, found in tea, inhibits bacterial growth and is particularly effective against Staphylococcus aureus (MRSA) and the yeast Candida albicans (Hirasawa and Takada, 2004; Kumbukgolla et al., 2007).
Quercetin, một flavonoid có trong lá sen, đã được chứng minh là một tác nhân kháng khuẩn hiệu quả đối với nhiều vi sinh vật Nghiên cứu cho thấy quercetin chiết xuất từ lá sen có khả năng ức chế 5 chủng vi khuẩn, bao gồm A actinomycetemcomitans, A viscosus, P gingivalis, F nucleatum và A naeslundii, với nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) lần lượt là 0,625; 1,25; và 1,25.
0,625 và 2,5 mg / ml ( Li và Xu, 2008 ).
Khả năng kháng vi sinh vật của saponin
Saponin là một nhóm glycosid phổ biến trong thực vật, có mặt trong nhiều dược liệu như giảo cổ lam (2,4%), nhân sâm Việt Nam (10,8%), gừng (3,5%), cam thảo, atiso, cát cánh và cỏ nhọ nồi Ngoài ra, saponin cũng được tìm thấy trong một số động vật như hải sâm và cá sao.
Saponin, đặc biệt là asiaticosid, có tác dụng lên Mycobacterium leprae bằng cách làm tan màng sáp của vi khuẩn Nhiều loại saponin như spirostan, spirosolan, solanidin và olean đã được nghiên cứu, cho thấy tác dụng chủ yếu là kháng nấm, bên cạnh một số trường hợp kháng khuẩn Tomatin, một loại saponin có trong cây cà chua, chủ yếu tập trung ở lá, có khả năng ức chế nhiều loại nấm gây bệnh như Candida albicans.
Debaryomyces histolytica and tomatin have been shown to inhibit the pathogenic fungi that affect tomatoes, including Fusarium oxysporum, as well as other molds such as Aspergillus niger and Penicillium notatum Additionally, they demonstrate antimicrobial activity against bacteria like S aureus, Bacillus cereus, and E coli.
Dịch chiết lá sen chứa các thành phần hoạt chất như alkaloid và flavonoid, nổi bật với khả năng kháng vi sinh vật Tuy nhiên, không thể bỏ qua vai trò của các hợp chất khác như saponin và tannin, cũng góp phần quan trọng vào việc ức chế sự phát triển của vi sinh vật Nghiên cứu của Akinjogunla OJ và cộng sự năm 2010 khẳng định rằng khả năng kháng vi sinh vật của dịch chiết lá sen đến từ sự hiện diện của các hợp chất sinh học hoạt tính như alkaloid, tannin, phenol, saponin, glycoside, terpenes và flavonoid, trong đó saponin đặc biệt nổi bật với khả năng ức chế sự phát triển của vi khuẩn.
Khả năng kháng vi sinh vật của tannin
Tannin là hợp chất phổ biến trong thực vật, tập trung chủ yếu ở vỏ, lá và hạt, với hàm lượng khác nhau ở các loại cây như keo lá tràm (16,63%), keo đại (24,93%) và chè vằng (6,23%) Nhiều loại trái cây như hồng xiêm (3,16-6,45%) và lựu (0,65-1,1%) cũng chứa tannin, với trái xanh thường có hàm lượng cao hơn trái chín Chè là loại cây có hàm lượng tannin lớn nhất, đặc biệt ở búp (12%), giảm dần ở lá non (5%) và lá già (3,5%) Tannin có khả năng tạo phức với protein qua các liên kết không đặc hiệu, làm giảm hoạt tính của các protein chức năng, tương tự như cơ chế kháng khuẩn của flavonoid Nghiên cứu của Scalbert năm 1991 đã ghi nhận 33 nghiên cứu về tính kháng vi sinh vật của tannin, cho thấy tannin có khả năng ức chế sự phát triển của nấm mốc, nấm men và vi khuẩn, và tính kháng khuẩn này được tăng cường bởi tia cực tím (UV) ở bước sóng khoảng 320nm đến 400nm.
Tannin, kết hợp với các hoạt chất sinh học như alkaloid, flavonoid và saponin trong lá sen, đóng vai trò quan trọng trong khả năng kháng vi sinh vật của dịch chiết lá sen Nghiên cứu của O.J Akinjogunla và cộng sự năm 2009 đã xác định kích thước vòng kháng khuẩn trên các vi khuẩn như S aureus, S pyogenes và E.coli từ 8-25mm, và trên K pneumonia, P.aureginosa từ 8-15mm Phân tích định tính và định lượng cho thấy, ngoài các hợp chất quen thuộc như alkaloid, flavonoid và phenolics, tannin cũng góp phần nhỏ vào khả năng ức chế sự phát triển của vi khuẩn trong dịch chiết lá sen.
Hàm lượng hoạt chất trong dịch chiết phụ thuộc vào phương pháp chiết xuất được sử dụng Mỗi phương pháp chiết xuất đều có những ưu và nhược điểm riêng, vì vậy việc lựa chọn phương pháp phù hợp cần dựa vào điều kiện của thiết bị và dụng cụ sẵn có.
Giới thiệu một số cách thức để thu nhận dịch chiết
Một số phương pháp chiết xuất dược liệu
2.3.2.1 Phương pháp chiết xuất gián đoạn
Phương pháp ngâm: Phương pháp ngâm là phương pháp đơn giản nhất và đã có từ thời cổ xưa.
Quy trình chiết xuất bắt đầu bằng việc ngâm mẫu trong dung môi trong bình chiết xuất, sau một thời gian quy định, dịch chiết được rút ra và phần bã được rửa lại bằng dung môi Để nâng cao hiệu quả chiết xuất, có thể sử dụng phương pháp khuấy trộn hoặc tái rút dịch chiết Phương pháp này nổi bật với sự đơn giản, dễ thực hiện và yêu cầu thiết bị rẻ tiền.
Phương pháp ngâm có nhược điểm chung là năng suất thấp và yêu cầu thao tác thủ công Việc chiết xuất một lần không thể thu được toàn bộ hoạt chất, trong khi chiết nhiều lần dẫn đến dịch chiết loãng, tốn nhiều dung môi và thời gian.
Sau khi chuẩn bị mẫu, ngâm mẫu vào dung môi trong bình ngấm kiệt và để yên trong một khoảng thời gian xác định Tiến hành rút nhỏ giọt dịch chiết từ phía dưới, đồng thời bổ sung dung môi từ trên xuống một cách chậm rãi và liên tục, đảm bảo không khuấy trộn mẫu Lớp dung môi trong bình chiết nên ngập bề mặt mẫu chiết khoảng 3-4cm Phương pháp này giúp chiết kiệt mẫu và tiết kiệm dung môi nhờ vào việc tái ngấm kiệt.
Nhược điểm của phương pháp chiết xuất gián đoạn bao gồm năng suất thấp và yêu cầu lao động thủ công Phương pháp này có quy trình thực hiện phức tạp hơn so với phương pháp ngâm, đồng thời tiêu tốn nhiều dung môi hơn so với ngấm kiệt đơn giản.
2.3.2.2 Phương pháp chiết xuất bán liên tục
Quy trình chiết xuất bắt đầu bằng việc nạp mẫu và dung môi vào các thiết bị, trong đó mẫu được ngâm trong dung môi mà không có chuyển động trong một khoảng thời gian xác định Sau đó, dịch chiết được chuyển từ thiết bị này sang thiết bị khác trong hệ thống kín, cho phép tháo bã từ bình đã chiết kiệt và nạp mẫu mới Thiết bị sau khi thay bã sẽ trở lại hệ thống và nhận dịch chiết đậm đặc nhất, qua đó tối ưu hóa quá trình chiết xuất Mỗi thiết bị sẽ được đóng ngắt theo chu kỳ để đảm bảo dược liệu được chiết kiệt hoàn toàn, dẫn đến dịch chiết thu được có độ đậm đặc cao Ưu điểm của quy trình này là tạo ra dịch chiết đậm đặc và đảm bảo dược liệu được chiết kiệt hiệu quả.
Nhược điểm: Hệ thống thiết bị cồng kềnh, chiếm nhiều diện tích lắp đặt.
Vận hành phức tạp, thao tác thủ công.
Không tự động hoá quá trình được.
2.3.2.3 Phương pháp chiết xuất liên tục
Phương pháp chiết xuất này được áp dụng trong các thiết bị làm việc liên tục, nơi mẫu chiết và dung môi di chuyển ngược chiều nhau Quá trình này sử dụng cơ cấu vận chuyển chuyên dụng để đảm bảo mẫu chiết được di chuyển hiệu quả Trước khi ra khỏi thiết bị, dịch chiết sẽ tiếp xúc với mẫu mới, giúp tạo ra dịch chiết đậm đặc, trong khi bã cũng được tiếp xúc với dung môi mới, đảm bảo bã được chiết kiệt Ưu điểm nổi bật của phương pháp này là năng suất làm việc cao và tiết kiệm thời gian chiết.
Không phải lao đông thủ công (tháo bã, nạp liệu)
Dịch chiết thu được đậm đặc Mẫu chiết được chiết kiệt.
Dung môi ít tốn kém Có thể tự động, cơ giới hoá được quy trình.
Nhược điểm: Thiết bị có cấu tạo phức tạp, đắt tiền Vận hành phức tạp.
2.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết xuất
Nồng độ của dịch trích ly
Khi nồng độ các chất hòa tan trong dung môi thấp, lượng chất trích ly từ nguyên liệu sẽ tăng và thời gian trích ly sẽ giảm Do đó, để tối ưu hóa quá trình trích ly, người ta thường tăng tỷ lệ dung môi so với nguyên liệu.
Khi kích thước nguyên liệu thô lớn, dung môi khó thấm ướt và hoạt chất khó được chiết xuất Tăng độ mịn nguyên liệu sẽ tăng bề mặt tiếp xúc, làm tăng lượng chất khuếch tán vào dung môi và rút ngắn thời gian chiết xuất Tuy nhiên, nếu xay nguyên liệu quá mịn, sẽ xảy ra hiện tượng bột dính bết, tạo thành khối nhão và vón cục, gây khó khăn trong việc khuấy trộn và làm chậm quá trình chiết xuất Hơn nữa, tình trạng này cũng dẫn đến việc dịch chiết chảy chậm hoặc không chảy được khi rút dịch.
Theo công thức của Einstein, hệ số khuếch tán tăng lên khi nhiệt độ tăng, dẫn đến lượng chất khuếch tán cũng gia tăng theo định luật Fick Đồng thời, nhiệt độ cao làm giảm độ nhớt của dung môi, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình chiết xuất Tuy nhiên, trong một số trường hợp, việc tăng nhiệt độ có thể gây bất lợi cho quá trình chiết xuất.
- Đối với những hợp chất kém bền ở nhiệt độ cao: nhiệt độ tăng cao sẽ gây phá huỷ một số hoạt chất như vitamin, glycosid, alkaloid
Khi nhiệt độ tăng, độ tan của hoạt chất và tạp chất đều gia tăng, dẫn đến việc dịch chiết bị lẫn nhiều tạp Đặc biệt, một số tạp như gôm và chất nhầy sẽ trương nở khi nhiệt độ tăng, trong khi tinh bột bị hồ hoá làm tăng độ nhớt của dịch chiết Điều này gây khó khăn cho quá trình chiết xuất và tinh chế.
Đối với dung môi dễ bay hơi có nhiệt độ sôi thấp, việc tăng nhiệt độ có thể dẫn đến hao hụt dung môi Do đó, thiết bị cần phải được thiết kế kín và trang bị bộ phận hồi lưu dung môi để đảm bảo hiệu quả sử dụng.
Một số chất đặc biệt có quá trình hòa tan tỏa nhiệt, khiến độ tan của chúng giảm khi nhiệt độ tăng Do đó, để tăng độ tan của những chất này, cần phải giảm nhiệt độ.
Tùy thuộc vào từng trường hợp cụ thể và các yếu tố như nguyên liệu, dung môi, phương pháp chiết xuất, việc lựa chọn nhiệt độ phù hợp là rất quan trọng Dựa vào nhiệt độ chiết xuất, có hai phương pháp chính được sử dụng: chiết nóng với nhiệt độ dao động từ 40-60 oC và chiết nguội với nhiệt độ khoảng 25 oC.
Thời gian chiết xuất là yếu tố quyết định trong việc thu hồi hoạt chất từ nguyên liệu Trong quá trình chiết, các phân tử nhỏ, thường là hoạt chất, được hòa tan và khuếch tán vào dung môi trước khi đến các hợp chất lớn như keo và nhựa Nếu thời gian chiết quá ngắn, hoạt chất sẽ không được thu hồi hoàn toàn; ngược lại, nếu thời gian quá dài, dịch chiết sẽ chứa nhiều tạp chất, gây khó khăn cho quá trình tinh chế và lãng phí năng lượng Do đó, việc khảo sát và lựa chọn thời gian chiết xuất, thường từ 24-72 giờ, là rất quan trọng.
Khi dung môi tiếp xúc với nguyên liệu, nó thấm vào và hòa tan các chất tan, dẫn đến việc các chất này khuếch tán từ nguyên liệu vào dung môi qua màng tế bào Qua thời gian, nồng độ chất tan trong tế bào giảm, trong khi nồng độ trong dung môi tăng, làm giảm chênh lệch nồng độ và tốc độ khuếch tán Cuối cùng, quá trình này sẽ đạt đến trạng thái cân bằng động giữa hai pha Do đó, nếu không có khuấy trộn, quá trình khuếch tán sẽ diễn ra rất chậm.
