đặt vấn đề thời vụ thu hái, để đảm bảo hoạt chất mong muốn có hàm lượng cao nhất. Dược liệu sau đó có thể làm khô hoặc để tươi mà chiết. Nhiều hoạt chất rất dễ bị biến đổi trong quá trình làm khô hoặc ngay khi còn tươi nếu không xử lý để diệt men (xem phần ổn định dược liệu). Kích thước của bột dược liệu cũng là một yếu tố quan trọng ảnh hưởn tới chất lượng và hiệu quả của quá trình chiết xuất.
Có rất nhiều kỹ thuật và thiết bị chiết khác nhau được áp dụng cho hai phương pháp chiết trên như: chiết ở nhiệt độ thường (ngâm lạnh, ngấm kiệt ở nhiệ độ thường) hay nhiệt độ cao (chiết nóng, hãm, sắc, ngấm kiệt nóng); chiết với các thiết bị như soxhlet, kumagava.tùy yêu cầu, điều kiện mà lựa chọn kỹ thuật chiết thích hợp. 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 suất cao. 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 hiệu quả 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 trình khuếch tán chất tan. Sóng siêu âm cường độ cao cũng có thể phá vỡ cấu trúc tế bào, thúc đẩy quá trình chiết xuất. Chiết với sự hỗ trợ của vi sóng Khi chiếu bức xạ điện từ ở tần số 2450 MHz (bức xạ trong vùng vi sóng của dải sóng điện từ) vào môi trường các chất phân cực, các phân tử sẽ chịu đồng thời hai tác 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 gia nhiệt nhanh và hiệu quả hơn rất nhiều so với phương pháp dẫn nhiệt truyền thống. Trong chiết xuất, khi chiếu xạ vi sóng vào môi trường có chứa các tiểu phân dược liệu và dung môi phân cực, các phân tử dung môi và các chất phân cực sẽ dao động và nóng lên nhanh chóng làm tăng khả năng hòa tan các chất vào dung môi. Thêm vào đó, vi sóng cũng làm phá hủy cấu trúc vách tế bào thực vật làm các chất giải phóng trực triếp vào dung môi chiết làm cho quá trình chiết chuyển thành hòa tan đơn giản. Điều này làm cho việc chiết xuất nhanh hơn nhưng cũng làm cho dịch chiết nhiều tạp chất hơn.
Chiết bằng chất lỏng quá tới hạn 16 Những năm gần đây phương pháp chiết xuất bằng chất lỏng quá tới hạn (super- critical fluid extraction, SFE) 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 nân nhiệt độ một chất lỏng tới điểm sôi của nó, chất lỏng sẽ hóa hơi. Tuy nhiên 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.
Chiết chất lỏng quá tới hạn hiện nay được ứng dụng trong nhiều ngành ở quy mô công nghiệp (từ những năm 1978), trong nghiên cứu và phân tích kiểm nghiệm. Trong phạm vi nghiên cứu của cây thuốc, tác giả đầu tiên ứng dụng phương pháp này là Stahl và cộng sự [Planta Med. Các nhóm hợp chất thích hợp nhất để chiết bằng chất lỏng quá tới hạn là tinh dầu, chất béo, carotenoid và các chất kém phân cực khác. Với tinh dầu việc chiết bằng CO2 lỏng quá tới hạn cho hiệu xuất chiết cao, thời gian chiết ngắn và không làm hư hỏng các chất nhạy cảm với nhiệt độ.
Tinh dầu thu được có hương thơm gần với tự nhiên nhất. Người ta dùng carbon dioxyd và nitrogen oxyd hóa lỏng để chiết nhiều loại hoạt chất trong cây như alcaloid ví dụ cafein trong hạt Cà phê, chiết những thành phần của hoa cây Dương cam cúc – Matricaria 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, SFE được dùng để chiết mẫu cho phân tích dư lượng thuốc trừ sâu, các chất hữu cơ độc hại trong môi trường.
Chiết dưới áp suất cao Một kỹ thuật chiết hiện cũng được sử dụng trong chiết xuất hiện đại là chiết dưới áp suất cao (pressurized liquid extraction – PLE). Khả năng hòa tan của các chất trong dung môi phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ. Khi nhiệt độ tăng, khả năng hòa 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 giảm thời gian chiết.
Tuy nhiên trong điều kiện bình thường, việc tăng nhiệt độ chiết có giới hạn của nó là nhiệt độ sôi của dung môi. Khi hóa hơi, dung môi không cón khả năng hòa tan các chất nữa. Để khắc phục điều này, người ta tiến hành chiết các chất với áp suất cao dựa vào nguyên tắc: nhiệt độ sôi của chất lỏng tăng khi áp suất tăng. Khi có ta có phương pháp chiết chất lỏng dưới áp suất.
Trong nghiên cứu và sản xuất dược liệu, PLE đã được sử dụng để chiết ở quy mô phòng thí nghiệm, chuẩn bị mẫu phân tích hay chiết các chất ở quy mô lớn. Ví dụ, chiết dioxin bằng toluen hoặc toluen + 5% acid acetic (1500C, 150 bar), chiết chất béo trong các hạt có dầu bằng n-hexan (1000C, 100 bar), chiết hypericin trong Hypericum perforatum bằng acetonitril (1000C, 100 bar). Phân lập các hoạt chất Phân lập là tách riêng một chất dưới dạng tinh khiết ra khỏi một hỗn hợp. Thành phần của một dược liệu thường rất phức tạp, trong nhiều trường hợp, chỉ một hoặc vài chất trong hỗn hợp toàn phần của dược liệu được sử dụng làm thuốc, ví dụ strychnin trong hạt Mã tiền, vincristin và vinblastin trong Dừa cạn, paclitaxen trong Taxus, quinin và quinidin từ Canh ki na.
Để tách riêng hoạt chất hoặc trong nghiên 17 cứu muốn tách riêng các chất để xác định cấu trúc, làm chất chuẩn, nghiên cứu dược lý. người ta cần phải tiến hành phân lập từng chất dưới dạng tinh khiết. Có nhiều phương pháp được sử dụng để phân lập các chất từ một hỗn hợp. Có các phương pháp kinh điển như các phương pháp kết tinh phân đoạn, chưng cất phân đoạn hay các kỹ thuật sắc ký hiện đại.
Kết tinh phân đoạn Phương pháp dựa vào độ hòa tan khác nhau của từng chất hòa tan hỗn hợp vào một hoặc một hỗn hợp dung môi. Trong quá trình để yên để dung môi bốc hơi từ từ, thành phần khó tan nhất sẽ tủa hoặc kết tinh trước. Lọc lấy phần tinh thể thô và kết tinh lại sẽ thu được chất tinh khiết. Phần dung dịch còn lại có thể để bay hơi dung môi và kết tinh để tách các chất khác.
Có thể kết hợp việc bay hơi dung môi với giảm nhiệt độ để quá trình kết tinh hiệu quả hơn. Dung môi dùng để hòa tan/kết tinh phân đoạn thường là một dung môi nhưng cũng có thể là một hỗn hợp 2 hay 3 dung môi trong trường hợp các chất khó kết tinh. Đối với một số nhóm chất đặc biệt , để phân lập người ta tạo ra các dẫn chất tan ví dụ tạo muối picrat alcaloid, tạo osazon các đường để các chất dễ kết tinh hơn. Tách phân đoạn Đối với một vài nhóm chất, người ta có thể tách riêng từng phân đoạn khỏi hỗn hợp dựa vào lý hóa tính khác nhau của các chất thành phần như độ hòa tan trong các dung môi , tính acid hay base và độ mạnh của tính acid hay base.
Ví dụ, một hỗn hợp muối alcaloid trong nước, khi kiểm hóa từ từ thì alcaloid có tính kiềm yếu nhất sẽ được giải phóng ra dạng tự do trước, nếu kiểm hóa tiếp thì lần lược các alcaloid có tính kiềm mạnh hơn sẽ được tiếp tục giải phóng. Nếu ta dùng dung môi hữu cơ để chiết sau từng giai đoạn thì sẽ thu được các alcaloid khác nhau. Cũng như vậy đối với một hỗn hợp acid hữu cơ dưới dạng muối sẽ được giải phóng từng phân đoạn khi thêm từ từ acid vô cơ rồi chiết bằng dung môi hữu cơ. Thăng hoa Một số chất hay nhóm hợp chất có thể thăng hoa được như các coumarin và anthranoid ở dạng tự do (aglycon), cafein, ephedrin, camphor, borneol.
có thể được tách ra khỏi hỗn hợp hay được tinh chế bằng cách cho thăng hoa. Quá trình thăng hoa có thể được thực hiện ở áp suất thường hay áp suất giảm. Khi thăng hoa dưới áp suất giảm, nhiệt độ thăng hoa của các chất giảm làm giảm bớt tác động phân hủy của nhiệt độ lên các chất. Với các dụng cụ thăng hoa dưới áp suất giảm có theo dõi áp suất và nhiệt độ người ta có thể thăng hoa cả những chất khó hay không thực hiện được bằng cách thăng hoa ở áp suất thường.
Với dụng cụ này người ta có thể phân lập, tinh chế một số alcaloid, flavonoid. Chưng cất phân đoạn Chưng cất phân đoạn là một trong những phương pháp kinh điển dùng để tách các chất bay hơi ra khỏi một hỗn hợp dựa vào sự khác biệt nhiệt độ sôi của các chất trong hỗn hợp. Quá trình chưng cất có thể thực hiện ở áp suất khí quyển hay áp suất giảm. Phương pháp chưng cất phân đoạn được thực hiện với những bình cất có lắp cột phân đoạn và thường được nối với máy hút chân không để giảm nhiệt độ chưng cất, giảm ảnh hưởng tới các chất nhạy cảm với nhiệt độ.
Nhiệt độ và áp suất được theo dõi 18 trong quá trình chưng cất. Phương pháp này thường áp dụng để tách các chất thành phần của tinh dầu. Các phương pháp sắc ký Sắc ký điều chế là phương pháp được sử dụng rất nhiều và đóng vai trò quan trọng trong nghiên cứu các chất tự nhiên. Thành phần của các dịch chiết thực vật thường rất phức tạp, thường vài chục chất.
Tính chất của các chất cần tách cũng rất thay đổi từ các chất không hay rất kém phân cực tới các chất phân cực mạnh, từ các chất phân tử nhỏ tới các đại phân tử hàm lượng các chất trong hỗn hợp cũng rất thay đổi, từ vài % tới phần ‰ hay thậm chí thấp hơn trong một số trường hợp.