Một số kiến thức cơ bản về chiết xuất dược liệu
3. Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết xuất dược liệu
3.1. Những yếu tố thuộc về thμnh phần, cấu tạo của dược liệu 1. Mμng tế bμo dược liệu
2.2. Quá trình thẩm thấu
Khái niệm: Quá trình thẩm thấu lμ quá trình khuếch tán giữa hai pha lỏng qua một mμng có tính chất bán thấm, có nghĩa lμ mμng đó chỉ cho dung môi đi qua mμ không cho chất tan đi qua. Mμng đó gọi lμ mμng bán thấm. Do áp lực thẩm thấu của các phân tử chất tan, dung môi sẽ được thấm từ pha lỏng có nồng độ chất tan thấp hơn sang pha lỏng có nồng độ cao hơn, cho đến khi áp lực thuỷ tĩnh cân bằng với áp lực thẩm thấu.
ứng dụng: Trong tế bμo dược liệu chất nguyên sinh có tính chất bán thấm, vì vậy khi dược liệu còn tươi, do tác dụng của chất nguyên sinh mμ chỉ có dung môi được thấm vμo tế bμo lμm cho dược liệu bị trương nở, còn chất tan trong tế bμo thì không khuếch tán ra ngoμi được. Do đó trong chiết xuất, người ta phải tìm cách phá huỷ chất nguyên sinh bằng nhiệt hoặc bằng cồn để thực hiện quá trình chiết xuất.
2.3. Quá trình thẩm tích
Khái niệm: Quá trình thẩm tích lμ quá trình khuếch tán giữa hai pha lỏng qua một mμng có tính chất thẩm tích, có nghĩa lμ mμng đó không chỉ cho dung môi đi qua mμ còn cho cả chất tan đi qua, nhưng chỉ cho qua những chất có phân tử nhỏ.
ứng dụng: Mμng tế bμo dược liệu có tính chất của một mμng thẩm tích, do đó khi chiết xuất nếu mμng tế bμo còn nguyên vẹn thì chỉ có chất tan lμ phân tử nhỏ vμ ion (phần lớn lμ hoạt chất) khuếch tán qua được mμng tế bμo;
còn các chất có phân tử lớn (thường lμ chất keo, chất tạp, ...) thì không qua được mμng tế bμo nên không bị chiết vμo dịch chiết. Như vậy, có thể coi mμng tế bμo như một mμng lọc có tính chọn lọc. Đây chính lμ ưu điểm của mμng tế bμo đối với quá trình chiết xuất. Do đó trong quá trình chiết xuất, không nên xay dược liệu quá mịn; vì khi đó mμng tế bμo bị phá vỡ, tính chọn lọc của mμng tế bμo không còn, dịch chiết sẽ lẫn nhiều tạp, gây khó khăn cho quá trình tinh chế.
3. Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết xuất
đảm nhiệm (hoá gỗ, hoá khoáng, phủ sáp, ...). Những sự thay đổi nμy có thể xảy ra từng phần hoặc toμn phần ở mμng tế bμo vμ thường thay đổi nhiều ở thực vật đã giμ.
ư Đối với thực vật còn non hay mỏng mềm như cỏ cây, hoa lá, thμnh phần của mμng tế bμo chủ yếu lμ cellulose. Cellulose có tính chất không tan trong nước vμ không tan trong các dung môi khác, bền vững ở nhiệt độ cao, có tính mềm dẻo đμn hồi. Đối với dược liệu loại nμy, dung môi dễ thấm vμo dược liệu, do đó chỉ cần xay thô dược liệu.
Nếu xay mịn, dễ kéo theo nhiều tạp vμo dịch chiết.
ư Đối với dược liệu đã giμ, rắn chắc như hạt, gỗ, rễ, vỏ thân... thì mμng tế bμo trở nên dμy vμ có thể xảy ra những biến đổi sau:
+ Mμng tế bμo có thể bị hoá bần, hoá cutin, hoặc có thể bị phủ thêm một lớp sáp,... đó lμ những chất có bản chất lipid, có tính chất không thấm nước vμ khí, do đó dung môi khó thấm vμo dược liệu.
+ Mμng tế bμo có thể bị hoá gỗ, hoá khoáng, bị phủ thêm lớp dioxyd silic hoặc calci carbonat, mμng tế bμo trở nên dμy, rắn chắc, nên dung môi khó thấm vμo dược liệu.
+ Mμng tế bμo có thể bị phủ thêm lớp chất nhầy. Chất nhầy tan được trong nước, nhưng khi hút nước nó bị trương nở vμ trở nên nhớt, lμm bít kín các ống mao quản trên mμng tế bμo, gây cản trở sự thấm của dung môi, cản trở quá trình khuếch tán.
Do đó với những dược liệu đã giμ, rắn chắc, nên xay nhỏ dược liệu, tạo điều kiện cho dung môi dễ thấm ướt dược liệu, chất tan dễ khuếch tán vμo dung môi.
3.1.2. Chất nguyên sinh
Chất nguyên sinh có thμnh phần hoá học rất phức tạp vμ không ổn định.
Chất nguyên sinh có tính nhớt, tính đμn hồi, không tan trong nước, không mμu vμ không bền đối với nhiệt. ở nhiệt độ 50 - 600C, chúng bị mất hoạt tính sinh học (trừ trường hợp ở những hạt khô, quả khô, chất nguyên sinh có thể chịu được tới 80 - 1050C). Có thể nói chất nguyên sinh lμ một môi trường dị thể phức tạp, có thể coi đó lμ một hệ keo nhiều pha, tạo thμnh từ những hợp chất cao phân tử, phân tán trong môi trường nước (ví dụ: giọt dầu, giọt mỡ, hạt tinh bột, hạt tinh thể ...).
Chất nguyên sinh có tính chất bán thấm, có nghĩa lμ chỉ thấm đối với dung môi mμ không cho chất tan đi qua. Do đó để chiết được các chất tan trong tế bμo, người ta phải tìm cách phá huỷ chất nguyên sinh bằng cách lμm đông vón chúng bằng nhiệt (sấy hoặc phơi khô) hoặc bằng cồn (hơi hoặc cồn nóng).
3.1.3. Một số tạp chất có thể có trong dược liệu
Đó lμ sản phẩm của các quá trình trao đổi chất, lμ chất dự trữ hoặc chất thải của cây. Các chất nμy thường gây cản trở hoặc cũng có khi có tác dụng thuận lợi cho quá trình chiết xuất. Dưới đây lμ một số ví dụ:
• Đối với những dược liệu chứa nhiều pectin, gôm hoặc chất nhầy:
Đó lμ những chất tan được trong nước, vμ khi tan trong nước thì bị trương nở, tạo dung dịch keo, lμm tăng độ nhớt, gây cản trở cho quá trình chiết xuất. Có thể loại các chất nμy bằng cách cho kết tủa trong cồn cao độ.
• Đối với những dược liệu chứa nhiều tinh bột:
Tinh bột có tính chất không tan trong nước lạnh, nhưng ở nhiệt độ cao tinh bột bị hồ hoá, lμm tăng độ nhớt của dung dịch, gây cản trở cho quá trình chiết xuất. Do đó đối với những dược liệu loại nμy, không nên xay dược liệu quá mịn, tránh giải phóng ra nhiều tinh bột vμ không nên chiết ở nhiệt độ cao để tránh bị hồ hoá.
• Đối với những dược liệu chứa chất béo, dầu mỡ, tinh dầu, sáp, nhựa:
Đó lμ những chất không tan trong nước vμ thường tan trong các dung môi không phân cực. Nếu dùng dung môi chiết lμ nước, các chất nμy sẽ lμm dung môi khó thấm vμo dược liệu, gây cản trở quá trình chiết xuất, do đó cần phải loại chúng đi bằng các dung môi thích hợp trước khi chiết. Nếu dùng dung môi không phân cực để chiết, dịch chiết sẽ lẫn nhiều tạp, những tạp nμy sẽ bị loại đi trong giai đoạn tinh chế.
• Đối với những dược liệu chứa enzym:
Enzym có bản chất lμ protein, ở nhiệt độ 60-700C enzym bị mất hoạt tính, còn ở nhiệt độ lạnh enzym chỉ bị ngừng hoạt động, sau đó nếu nâng đến nhiệt độ thích hợp thì enzym lại được phục hồi. Tuỳ từng trường hợp cụ thể mμ enzym có thể gây cản trở hoặc cũng có khi lại tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình chiết xuất. Ví dụ: glycosid trong cây bao gồm hai phần lμ phần đường vμ phần không đường. Dưới tác dụng của enzym vốn có sẵn trong dược liệu, gặp điều kiện thuận lợi (ấm, ẩm), glycosid sẽ bị thuỷ phân, mạch đường sẽ bị cắt một phần hoặc toμn phần, lμm thay đổi độ phân cực của glycosid, lμm cho glycosid ít tan trong nước hơn. Có trường hợp người ta cần glycosid thứ cấp (đã bị cắt bớt một phần đường), lúc đó người ta sẽ tạo điều kiện cho enzym hoạt động bằng cách vò nát, cắt nhỏ dược liệu, ủ dược liệu thμnh đống vμ tạo nhiệt độ thích hợp (30-400C). Cũng có trường hợp người ta cần glycosid sơ cấp (chưa bị thuỷ phân), khi đó người ta lại phải diệt enzym để tránh cho glycosid khỏi bị thuỷ phân.
Có ba phương pháp để diệt enzym:
+ PP nhiệt ướt: nhúng dược liệu vμo lỏng sôi (nước sôi hoặc cồn sôi).
+ PP nhiệt ẩm: cho dược liệu qua hơi ẩm (hơi nước sôi hay hơi cồn sôi).