Điện di mao quản và ứng dụng của điện di mao quản trong chiết xuất và phân lập dược liệu

Các phần tử không tíchđiện không bị hút về phía hai điện cực - Trong phương pháp điện di mao quản CE việc sử dụng mao quản để làm kênh di chuyển cho phép thực hiện quá trình tách điện di

PHẦN I TỔNG QUAN PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN DI MAO QUẢN ( Capillary Electrophoresis Chromatography )

1.1.1. Giới thiệu chung về phương pháp điện di mao quản

- Điện di là hiện tượng di chuyển của tiểu phân tích điện hòa tan hay phân tántrong chất điện giải khi có dòng điện đi qua Cation di chuyển về phía cực âm(cathod), anion di chuyển về phía cực dương (anod) Các phần tử không tíchđiện không bị hút về phía hai điện cực

- Trong phương pháp điện di mao quản (CE) việc sử dụng mao quản để làm kênh

di chuyển cho phép thực hiện quá trình tách điện di trên một thiết bị có thể sosánh với thiết bị của sắc ký lỏng hiệu năng cao Tuy nhiên, vẫn còn những khácbiệt rõ rệt về cách vận hành, những điểm thuận lợi và không thuận lợi so vớisắc ký lỏng hiệu năng cao Quá trình vận hành của CE điển hình với mao quản

mà mặt trong thành mao quản không có lớp bao và mao quản chứa dung dịch

″đệm làm việc″, thì nhóm silanol hiện diện trên thành phía trong của mao quảnthủy tinh sẽ giải phóng ion hydrogen vào dung dịch đệm và bề mặt thành maoquản sẽ tích điện âm ngay cả ở pH rất thấp Cation hay các chất hòa tan tíchđiện dương một phần trong môi trường bị hút tĩnh điện vào thành mao quản tíchđiện âm tạo nên một lớp điện tích kép Quá trình điện di bắt đầu bằng cách đặtthế trên chiều dài cột mao quản làm cho phần dung dịch của lớp điện tích kép dichuyển về phía đầu cathod của mao quản kéo theo khối dung dịch Sự chuyểnđộng của khối dung dịch dưới tác dụng của lực điện trường được gọi là dòngđiện thẩm (electroosmotic flow - EOF) Mức độ ion hóa của nhóm silanol trênthành mao quản phụ thuộc chủ yếu vào pH của dung dịch đệm làm việc và cácchất điều chỉnh được thêm vào chất điện giải Ở pH thấp, nhóm silanol nóichung có độ ion hóa thấp và dòng EOF nhỏ Ở pH cao hơn, nhóm silanol bị ionhóa nhiều hơn và dòng EOF tăng Trong một số trường hợp, các dung môi hữu

cơ như methanol hay acetonitril được cho thêm vào dung dịch đệm để làm tăng

độ tan của các chất hòa tan và các chất phụ gia hay để ảnh hưởng đến mức độion hóa của mẫu Nói chung, việc thêm các chất điều chỉnh hữu cơ sẽ làm giảmdòng EOF Detector được đặt về phía đầu cathod của mao quản D òng EOFthường lớn hơn linh độ điện di Do vậy, ngay cả anion cũng bị đẩy về phíacathod và detector Khi sử dụng đệm phosphat pH 7,0 ở mao quản không có lớp

bao, thông thường trình tự xuất hiện các chất tan trong điện di đồ là các cation,các chất trung tính và các anionNguyên tắc và cấu tạo của một hệ điện di maoquản cơ bản

Phương pháp điện di mao quản hiện đại sử dụng điện trường sinh ra bởi mộtnguồn thế cao (hàng chục kV) áp vào mao quản (có đường kính trong 10 - 150µm) tại đầu bơm mẫu, làm cho các chất tích điện (trong nền dung dịch điện ly,

có đệm pH thích hợp) di chuyển với tốc độ khác nhau và tách ra khỏi nhau

Hình 1.1.2 Sơ đồ thiết bị điện di mao quản

1.1.2. Phân loại điện di mao quản:

Điện di mao quản vùng (capillary zone electrophoresis - CZE) còn gọi là điện didung dịch tự do hay điện di mao quản dòng tự do

Sắc ký mixen điện động, còn gọi là sắc ký điện động mixen (micellarelectrokinetic chromatography - MEKC)

Điện di mao quản gel (capillary gel electrophoresis - CGE)

Điện di mao quản hội tụ đẳng điện (capillary isoelectric focusing - CIEF)

Điện di mao quản đẳng tốc (capillary isotachophoresis - CITP)

Trong điện di mao quản vùng, quá trình tách được kiểm soát bằng sự khác nhau

về linh độ tương đối của từng thành phần trong mẫu thử hoặc dung dịch thử.Linh độ là hàm số của điện tích chất phân tích và kích thước trong điều kiện nhấtđịnh của phương pháp Chúng được tối ưu hóa bằng cách kiểm soát các thànhphần của đệm, pH và lực ion

Trong sắc ký mixen điện động, các chất hoạt động bề mặt được thêm vào dungdịch đệm làm việc ở nồng độ lớn hơn nồng độ mixen tới hạn Các chất phân tích

có thể phân bố trong pha tĩnh giả do mixen tạo thành Kỹ thuật này thường đượcứng dụng để tách các chất trung tính và các ion

Điện di mao quản gel, tương tự như lọc gel, sử dụng các mao quản chứa gel đểtách các phân tử, dựa trên cơ sở sự khác nhau tương đối về khối lượng phân tửhay kích thước phân 2 tử Nó được dùng chủ yếu để tách các protein, peptid vàcác oligomer Các gel có ưu điểm là làm giảm dòng EOF và đồng thời làm giảmmột cách đáng kể sự hấp phụ protein trên thành phía trong của mao quản, do đólàm giảm đáng kể hiệu ứng bất đối của pic

Trong điện di mao quản hội tụ đẳng điện, các chất được tách trên cơ sở sự khácnhau tương đối về điểm đẳng điện Nó được thực hiện bằng cách biến đổi pHđệm để thu được các vùng mẫu thử ở trạng thái bền (pH thấp ở anod và pH cao ởcathod) Quá trình biến đổi được xác lập bằng cách đặt thế vào mao quản chứahỗn hợp thành phần của các chất mang bao gồm các chất lưỡng cực có giá trị pIkhác nhau Điện di mao quản đẳng tốc sử dụng hai đệm bao quanh các vùng chấtphân tích Cả anion và cation có thể tách thành những vùng rõ rệt Ngoài ra, nồng

độ chất phân tích như nhau trong mỗi vùng Như vậy, chiều dài của mỗi vùng sẽ

tỷ lệ thuận với lượng chất phân tích

Hai kỹ thuật điện di mao quản thường được sử dụng nhiều nhất là điện di maoquản vùng và sắc ký mixen điện động Chúng được đề cập một cách tóm tắt trongcác phần sau

1.1.3. Cơ sở lý thuyết của điện di mao quản

Độ điện di (µ) là hằng số đặc trưng cho hạt tích điện trong một điều kiện điện dixác định:

µ = q/(6.π.η.r.) (1.4)

Từ công thức (1.4) có thể thấy, độ điện di tỷ lệ thuận với điện tích của hạt mangđiện (q) và tỷ lệ nghịch với độ nhớt của dung dịch đệm điện di (η), bán kínhhyddrat của hạt mang điện (r) Nghĩa là, trong một điện trường E nhất định, chấtnào có điện tích lớn và kích thước nhỏ sẽ di chuyển nhanh; với các chất mangđiện có cùng điện tích, chất nào có kích thước nhỏ sẽ di chuyển nhanh hơn; vớicác chất mang điện có cùng bán kính, chất nào có điện tích lớn sẽ di chuyểnnhanh hơn

1.1.4. Dòng điện di thẩm thấu và phương pháp thay đổi dòng điện di thẩm thấu

phân cực ngược anion chất phân tích

Dòng chảy của khối chất lỏng trong mao quản được gọi là dòng điện di thẩmthấu (EOF) Trong mao quản Silica và khoảng pH điện di 4 ÷ 9, dòng EOFthường hướng theo phương từ Anot (cực dương) về Catot (cực âm) Ở điều kiện

đó, các anion có tốc độ điện di riêng nhỏ hơn tốc độ của dòng EOF sẽ được dòngEOF mang theo về phía cực âm Nếu tăng tốc độ dòng EOF sẽ làm các anion đó

bị cuốn theo, di chuyển cùng dòng EOF về phía cực âm nên cần phân cực ngược(áp thế ở đầu bơm mẫu) để phân tách các anion này

1.1.5. Các detector thông dụng trong phương pháp điện di mao quản

Tùy thuộc vào mục đích phát hiện hay định lượng, cũng như tùy thuộc vào tínhchất hóa học, hóa lý, vật lý của các chất phân tích có thể sử dụng các detectortương ứng như: Detector quang học, detector khối phổ, detector điện hóa,detector độ dẫn… Trong đó detector độ dẫn không tiếp xúc (C4D) có ưu điểm làđáp ứng với tất cả các hợp phần mang điện, có thể chế tạo thu nhỏ và đặc biệt cóthể tự chế tạo ở Việt Nam C4D đã được ứng dụng trong khoảng 10 năm trở lạiđây, trở thành detector phổ biến trong điện di mao quản

1.1.6. Quá trình xảy ra trong mao quản

- Sự xuất hiện lớp điện kép sát thành mao quản

- Trong mao quản có dòng điện I (5-200µA)

- Xuất hiện dòng điện di thẩm thấu, EOF

- Sự tương tác của các chất mẫu và pha động (MP) với thành mao quản

- Sự khuếch tán, hay hội tụ của vùng mẫu các chất, khi di chuyển

- Hiệu ứng nhiệt Jun, làm mao quản nóng lên

- Sự phân tán, gradient và truyền nhiệt từ tâm mao quản ra xung quanh

- Sự điện di của các chất (như các ion âm, ion dương, và phần tử trung bình)trong mao quản, tạo ra sự phân tách của các chất

1.1.7. Ứng dụng của phương pháp điện di mao quản

• Ứng dụng trong dược phẩm và dược liệu: Thường sử dụng là phương phápMEKC

• Ứng dụng phân tích dược phẩm: Carbohydrate, Aminoacid, Peptide, Vitamin,Các chất phụ gia thực phẩm

• Ứng dụng trong sinh học: Điện di mao quản là kỹ thuật phổ biến trong sinhhọc phân tử dùng để nhận điện, định lượng và tính sạch protein, DNA/RNA,acid nucleic dựa trên phương pháp điện di mao quản gel (CGE)

1.2. PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN DI MAO QUẢN ĐIỆN ĐỘNG HỌC KIỂU MICELL

(MEKC)

1.2.1. Giới thiệu về phương pháp MEKC

Trong MEKC, môi trường chất điện giải nền có chứa chất hoạt động bề mặt ởnồng độ cao hơn nồng độ mixen tới hạn (CMC) Trong môi trường nước, cácchất hoạt động bề mặt tự ngưng kết và hình thành mixen gồm nhóm có đầu thânnước tạo nên một lớp áo bên ngoài và nhóm có đuôi không thân nước tạo nhânkhông phân cực ở bên trong mixen để cho các chất tan có thể phân bố Nóichung, các mixen có những anion trên bề mặt ngoài, dưới tác dụng của điện thế

áp đặt chúng di chuyển theo hướng ngược lại so với dòng EOF Kiểu phân bố nàytương tự với phân bố trong chiết xuất với dung môi hay trong sắc ký lỏng hiệunăng cao pha đảo Sự phân bố khác nhau của các phân tử trung tính vào pha độngnước và pha "tĩnh giả" mixen là cơ sở duy nhất cho quá trình tách Dung dịchđệm và các mixen tạo thành hệ thống hai pha, chất tan có thể phân bố giữa haipha này

Hệ thống mixen thích hợp cho MEKC phải đáp ứng các tiêu chuẩn sau:

• Chất hoạt động bề mặt tan tốt trong đệm và dung dịch mixen đồng nhất vàtrong suốt đối với detector UV

• Chất hoạt động bề mặt phổ biến nhất cho MEKC là natri dodecyl sulfat (chấthoạt động bề mặt anion)

• Những chất hoạt động khác bao gồm cetyltrimethylamoni bromid (chất hoạtđộng bề mặt cation) và các muối mật (chất hoạt động bề mặt chiral)

• Độ chọn lọc của hệ thống MEKC chủ yếu tùy thuộc vào bản chất của chấthoạt động bề mặt

• Dung môi hữu cơ thường thêm vào trong đệm MEKC để điều chỉnh hệ sốdung lượng, tương tự như trong tách bằng HPLC pha đảo

• MEKC có thể sử dụng để tách các đồng phân đối quang

• Để tách các đồng phân, trong dung dịch đệm được thêm vào các chất phụ giachiral hoặc chất hoạt động bề mặt chiral như muối mật

Kiến thức chung về sắc ký cột cổ điển sẽ hỗ trợ cho sự hiểu biết nguyên lýMEKC Tuy vậy, trong MEKC, các mixen không thuần túy là pha tĩnh Bởi vậy,

lý thuyết sắc ký cột cần thiết phải được điều chỉnh Sự điều chỉ nh cơ bản đối vớinguyên lí của MEKC là bản chất xác định của cửa sổ tách đối với các phân tử

trung tính Thời gian lưu (tR) đối với các chất trung tính được biểu diễn bằngphương trình sau:

tR= (1+ k’)t0 / [1+( t0/ tMC)]

Trong đó, t0 là thời gian yêu cầu đối với chất không lưu giữ đi qua chiều dài hiệu

dụng của cột mao quản, tMC là thời gian cần để mixen đi qua mao quản, k′ là hệ

số dung lượng và tR luôn luôn ở giữa giá trị t0 và tMC

Hệ số dung lượng (k′) đối với các chất trung tính được tính theo phương trình: k’= (tR/ t0-1) / (1- tR/ tMC)

Trong đó các ký kiệu được định nghĩa như trên

Để áp dụng cho mục đích thực tiễn, k′ được tính bằng phương trình:

k’= tR/ t0- 1

Trong đó tRlà thời gian được đo từ thời điểm đặt thế (hoặc điểm bắt đầu tiêmmẫu) đến thời điểm ứng với đỉnh pic tối đa, t0 được đo từ điểm đặt thế (hoặcđiểm bắt đầu tiêm mẫu) đến điểm biên phía trước của pic dung môi hay đến tínhiệu của chất không lưu giữ k ′ trong MEKC có ý nghĩa nhất định và là đặctrưng của một chất tan nhất định trong hệ MEKC

Những bàn luận khác của k′ được trình bày trong phần tính phù hợp hệ thốngtrong mục các thông số làm việc

1.2.2. Các chất hoạt động bề mặt dùng trong MEKC

Chất hoạt động bề mặt Công thức hóa học Nồng độ tới

hạn CMC (mM)

- Sự hòa tan của chất tan vào dung môi.

- Sự khuyếch tán của chất tan trong dung môi

- Sự dịch chuyển của các phân tử chất tan qua vách tế bào thực vật

Các yếu tố ảnh hưởng lên ba quá trình này (bản chất của chất tan, dung môi,nhiệt độ, áp suất, cấu tạo của vách tế bào, kích thước tiểu phân bột dược liệu )

sẽ quyết định chất lượng và hiệu quả của quá trình chiết xuất

Nguyên liệu trước khi chiết xuất cần kiểm tra về mặt thực vật xem có đúng loài,đôi khi còn đúng thứ hay chủng mà ta cần hay không Cần ghi rõ nơi thu hái, thờigian thu hái Tùy theo trường hợp mà đặt vấn đề về thời vụ thu hái, để đảm bảohoạt chất mong muốn có hàm lượng cao nhất Dược liệu sau đó có thể làm khôhoặc để tươi mà chiết Nhiều hoạt chất rắn rất dễ bị biến đổi trong quá trình làmkhô hoặc ngay khi còn tươi nếu không xử lý để diệt enzym (xem phần ổn địnhdược liệu) Kích thước của bột dược liệu cũng là một yếu tố quan trọng ảnhhưởng tới chất lượng và hiệu quả của quá trình chiết

Có rất nhiều kỹ thuật và thiết bị chiết khác nhau được áp dụng cho hai phươngpháp chiết trên như: chiết ở nhiệt độ thường (ngâm lạnh, ngấm kiệt ở nhiệt độthường) hay nhiệt độ cao (chiết nóng, hãm, sắc, ngấm kiệt nóng); chiết với cácthiết bị như soxhlet, kumagawa tùy yêu cầu, điều kiện mà lực chọn kỹ thuậtchiết thích hợp

Các phương pháp chiết gồm có ngâm và chiết kiệt Trong phương pháp ngâmdược liệu được ngâm trong 1 lượng thừa dung môi trong một thời gian nhất định

để các chất tan trong dược liệu hòa tan vào dung môi Dịch chiết sau đó được rúthết ra và dung môi mới được thêm vào và quá trình ngâm - chiết được lập lại chotới khi lấy hết các chất khỏi dược liệu Trong phương pháp ngấm kiệt, dung mộiđược dịch chuyển trong khối dược liệu theo một chiều xác định với 1 tốc độ nhấtđịnh Trong quá trình dịch chuyển, các chất tan trong dược liệu tan vào dung môi

và nồng độ dung dịch tăng dần cho tới khi bão hòa ở đầu kia của khối dược liệu.Như vậy, ngấm kiệt là 1 quá trình chiết ngược dòng với nồng độ dịch chiết tăngdần từ đầu tới cuối khối dược liệu Dung môi mới tiếp xúc với dược liệu cólượng hoạt chất thấp nhất do vậy quá trình chiết được thực hiện hoàn toàn hơn.Dung môi chiết cũng tùy theo từng loại họat chất mà chọn cho thích hợp Vềnguyên tắc, để chiết các chất phân cực (các glycosic, các muối của alcaloid, cáchợp chất polyphenol ) thì phải sử dụng các dung môi phân cực Để chiết cácchất kém phân cực (chất béo, tinh dầu, carotenoid, các triterpen và steroid tựdo ) thì phải sử dụng các dung môi kém phân cực Trên thực tế, cồn với các độcồn khác nhau là dung môi hay được dùng Cồn có thể hòa tan được nhiều nhómhoạt chất, không độc, rẻ tiền và dễ kiếm Trong một vài trường hợp, dược liệutươi được thả từ từ trong cồn sôi vừa để diệt enzym vừa để hòa tan hoạt chất.Ngoài các kỹ thuật chiết cổ điển như trên, các kỹ thuật chiết mới như chiết với sự

hỗ trợ của sóng siêu âm, vi sóng, chiết chất lỏng quá tới hạn, chiết dưới áp suấtcao v.v đã được phát triển để nâng cao hiệu quả cũng như chất lượng chiết xuất

Chiết với sự hỗ trợ của siêu âm

Trong quá trình chiết xuất, đôi khi sóng siêu âm cũng được áp dụng để tăng hiệuquả chiết Sóng siêu âm với tần số trên 20 KHz thường được sử dụng Sóng siêu

âm có tác dụng làm tăng sự hòa tan của chất tan vào dung môi và tăng quá trìnhkhuyếch tán chất tan Sóng siêu âm cường độ cao cũng có thể phá vỡ cấu trúc tếbào, thúc đẩy quá trình chiết

Chiết với sự hỗ trợ của sóng siêu âm thường được sử dụng tng chuẩn bị mẫuphân tích thay cho phương pháp ngâm lạnh hay chiết Soxhlet cổ điển Khi đó,người ta nhúng bình chiết vào một bể siêu âm có chứa nước, sóng siêu âm phát ra

từ các đầu phát sẽ truyền qua môi trường nước và đi vào hỗn hợp chiết Trong

chiết siêu âm, hỗn hợp chiết với dung môi phân cực sẽ nóng lên Tuy nhiên,người ta cũng có thể gia nhiệt để quá trình chiết được nhanh hơn Trong chiếtxuất ở quy mô lớn hơn, đầu phát siêu âm thường được nhúng trực tiếp vào bìnhchiết chứa dược liệu Do khả năng xuyên sâu kém nên việc sử dụng thường ở quy

mô phòng thí nghiệm

Chiết với sự hỗ trợ của vi sóng

Khi chiếu bức xạ điện từ ở tần số 2450 MHz (bức xạ trong vòng vi sóng của dảisóng điện từ) vào môi trường các chất phân cực, các phân tử sẽ chịu đồng thời 2tác động: sự dẫn truyền ion và sự quay lưỡng cực dưới tác dụng của điện trường

Cả hai tác động này làm sinh ra nhiệt trong lòng khối vật chất làm cho việc gianhiệt nhanh và hiệu quả hơn rất nhiều so với phương pháp dẫn nhiệt truyềnthống

Trong chiết xuất, trong chiếu xạ vi sóng vào môi trường có chứa các tiểu phândược liệu và dung môi phân cực, các phân tử dung môi và các chất phân cực sẽdao động và nóng lên nhanh chóng làm tăng khả năng hòa tan các chất vào dungmôi Thêm vào đó, vi sóng cũng làm phá hủy cấu trúc vách tế bào thực vật làmcác chất tan giải phóng trực tiếp vào dung môi chiết làm cho quá trình chiếtchuyển thành hòa tan đơn giản Điều này làm cho việc chiết xuất nhanh hơnnhưng cũng làm dịch chiết nhiều tạp chất hơn

Việc sử dụng vi sóng hỗ trợ việc chiết xuất dược liệu ở quy mô phòng thí nghiệmđược áp dụng thay thế cho chiết xuất truyền thống (như chiết bằng Soxhlet) dorút ngắn thời gian chiết xuống còn từ vài chục giây tới 15-20 phút Cũng đã cónhững thiết bị chiết vi sóng ở quy mô lớn Chiết với sự hỗ trợ của vi sóng cũng

có nhược điểm đó là các tạp chất trong dịch chiết nhiều hơn, cần có quy trình loạitạp tiếp theo Thiết bị chiết hỗ trợ bằng vi sóng đặc biệt thích hợp cho tinh cấttinh dầu bằng phương pháp lôi cuốn theo hơi nước Thời gian chưng cất rút ngắnđáng kể, hàm lượng tinh dầu thu được thường cao hơn và chất lượng tốt hơn dothời gian tiếp xúc với nhiệt ngắn Cũng có báo cáo về chiết xuất các nhóm hoạtchất khác bằng phương pháp này như chiết saponin, anthraquinon, alkaloid

Cơ quan Bảo vệ môi trường Mỹ đa chấp thuận sử dụng kỹ thuật vi sóng trongviệc chuẩn bị mẫu cho phân tích các chất hữu cơ trong phân tích môi trường(EPA Method 3546)

Chiết bằng chất lỏng quá tới hạn

Những năm gần đây phương pháp chiết xuất bằng chất lỏng quá tới hạn

(super-critical fluid extraction,SFC) cũng được áp dụng để chiết xuất trong định tính

cũng như công nghiệp các hợp chất tự nhiên

Nguyên tắc của phương pháp này như sau: trong điều kiện áp suất bình thường,khi nâng nhiệt độ một chất lỏng tới điểm sôi của nó, chất lỏng sẽ hóa hơi Tuynhiên, nếu tiếp tục tăng nhiệt độ và đồng thời tăng áp suất của hệ lên quá một

nhiệt độ và một áp suất nhất định nào đó, người ta sẽ thu được một “chất

lỏng” đặc biệt gọi là chất lỏng quá tới hạn Chất lỏng này không giống với trạng

thái lỏng thông thường mà mang cả đặc tính của cả chất khí và chất lỏng

Điểm (ứng với nhiệt độ và áp suất) mà một chất chuyển từ trạng thái hơi sang

trạng thái lỏng này được gọi là điểm tới hạn (critical point) của chất đó Điểm tới

hạn của nước có nhiệt độ tới hạn (tc) và áp suất tới hạn (pc) tương ứng là 374,20C

và 220,5 bar, với carbon dioxid tc = 31,10C và pc= 73,8 bar, với ethanol tc =243,40C và pc = 72 bar

Do mang cả đặc tính của chất khí và chất lỏng nên chất lỏng quá tới hạn có khảnăng hòa tan các chất đồng thời có độ nhớt thấp và khả năng khuếch tán cao cóthể dùng để hòa tan các chất và ứng dụng vào chiết xuất các chất trong dược liệu.Các đặc tính của chất lỏng quá tới hạn (khả năng hòa tan các chất, độ nhớt ) phụthuộc vào nhiệt độ và áp suất Thay đổi các điều kiện này sẽ làm thay đổi đặctính (độ phân cực, khả năng hòa tan) của chất lỏng quá tới hạn Trong thực tế,người ta thực hiện chiết trong điều kiện cao hơn điểm tới hạn một ít

Chất lỏng thông dụng nhất hiện nay là CO2 lỏng quá tới hạn CO2có điểm tới hạn thấp, rẻ tiền, không độc hại và thân thiện với môi trường, có thể thu hồi, khônglàm tăng hiệu ứng nhà kính Khi chiết xuất hoạt chất từ dược liệu, CO2 lỏng quátới hạn có lợi hơn các dung môi hữu cơ thông thường ở chỗ ít độc hại, nâng caohiệu suất và không để lại dư lượng dung môi trong cao chiết Ngoài ra quá trìnhchiết xuất có thể tiến hành ở nhiệt độ thấp nên không làm biến đổi những thànhphần kém bền với nhiệt độ

Một trong những nhược điểm của SFE là tính phân cực của CO2 lỏng quá tới hạn

Ở các điều kiện chiết thông thường, CO2 lỏng quá tới hạn là một dung môi kémphân cực, do đó chỉ có thể dung để chiết các chất kém phân cực Để cải thiện khả

năng hòa tan các chất phân cực hơn, trong quá trình chiết xuất, người ta thêm vào

CO2 lỏng quá tới hạn một lượng nhất định một dung môi phân cực (nhưmethanol) để thay đổi tính phân cực của dung môi để chiết các chất phân cựchơn

Chiết chất lỏng quá tới hạn hiện nay được ứng dụng trong nhiều ngành ở quy môcông nghiệp (từ những năm 1978), trong nghiên cứu và phân tích kiểm nghiệm.Trong pạm vi nghiên cứu cây thuốc, tác giả đầu tiên ứng dụng nghiên cứu này làStahl và cộng sự [Planta Med , 1980, 40, 12] Các nhóm hợp chất thích hợp nhất

để chiết bằng chất lỏng quá tới hạn là tinh dầu, chất béo, carotenoid và các chấtkém phân cực khác Với tinh dầu, việc chiết bằng CO2 lỏng quá tới hạn cho hiệusuất chiết cao, thời gian chiết ngắn và không làm hư hỏng các chất nhạy cảm vớinhiệt độ Tinh dầu thu được có hương thơm gần với tự nhiên nhất Người ta dungcarbon dioxyd và nitrogen oxyd hóa lỏng để chiết xuất nhiều loại hoạt chất trongcây như alcaloid ví dụ loại cafein trong hạt Cà phê, chiết những thành phần của

hoa cây Dương cam cúc – Matricara chamomilla, hoa Cúc trừ sâu – Pyrethrum

cinerariifolium Bằng phương pháp chiết này hiệu suất pyrethrin được nâng lên

đến 50% so với phương pháp chiết bằng ether dầu Trong phòng thí nghiệm, SFEđược dung để chiết mẫu cho phân tích dư lượng thuốc trừ sâu, các chất hữu cơđộc hai trong môi trường

Chiết dưới áp suất cao

Một kỹ thuật chiết hiện cũng được sử dụng trong chiết suất hiện đại là chiết dưới

áp suất cao (pressurized liquid extraction – PLE) Khả năng hòa than của các

chất trong dung môi phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ Khi nhiệt độ tăng, khả nănghòa tan các chất tăng Vì thế, trong chiết xuất, người ta có xu hướng tăng nhiệt độ

để giảm lượng dung môi sử dụng và giả thời gian chiết Tuy nhiên, trong điềukiện bình thường, việc tăng nhiệt độ để chiết có giới hạn của nó là nhiệt độ sôicủa dung môi Khi hóa hơi, dung môi không còn khả năng hòa tan các chất nữa

Để khắc phục điều này, người ta tiến hành chiết các chất dưới áp suất cao dựavào nguyên tắc: nhiệt độ sôi của chất lỏng tăng khi áp suất tăng Khi đó ta cóphương pháp chiết chất lỏng dưới áp suất

Khi nhiệt độ tăng lên 100C, khả năng hòa tan của dung môi tăng lên gấp rưỡi.Trong chiết dưới áp suất, dung môi chiết được đưa tới nhiệt độ và áp suất gần với