Tiểu luận môn học Các kỹ thuật hiện đại trong CNTP: Sử dụng sóng siêu âm trích ly isoflavone

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HCM
KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC
BỘ MƠN CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM
O

Tiểu luận mơn học Các kỹ thuật hiện đại trong CNTP

Tên đề tài:

Sử dụng sóng siêu âm trích ly
isoflavone

GVHD: PGS TS. LÊ VĂN VIỆT MẪN
HVTH:
MAI THỊ HẢI ANH
NGUYỄN THỊ NGÂN
NGUYỄN NGỌC TÚ ANH
NGUYỄN THỊ NGUYÊN THẢO

NĂM HỌC 2010 - 2011


Sử dụng Sóng siêu âm trích ly Isoflavone

MỞ ĐẦU
Isoflavons là một phytoestrogen có nhiều tiềm năng trong phịng và chữa
bệnh. Có nhiều phương pháp trích ly isoflavones, từ truyền thống đến hiện đại. Sử
dụng sóng siêu âm trong trích ly isoflavons là một kỹ thuật hiện đại góp phần khắc
phục một số nhược điểm của phương pháp truyền thống như giảm lượng dung mơi,
giảm thời gian chiết, an tồn và hiệu quả và thân thiện với môi trường hơn so với
phương pháp truyền thống.

Tuy nhiên trích ly bằng sóng siêu âm có nhiều vấn đề cần quan tâm nghiên cứu để
tăng hiệu quả trích ly, đó là các thơng số tối ưu ảnh hưởng đến quy trình như dung
mơi, tỷ lệ dung môi - mẫu, trạng thái mẫu, nhiệt độ, thời gian ly trích, nguồn năng
lượng sóng siêu âm để đạt hiệu quả cao nhất.

Trang 2


Sử dụng Sóng siêu âm trích ly Isoflavone
1.

2.

GIỚI THIỆU CHUNG

2.1

Sóng siêu âm

2.1.1 Khái niệm
Siêu âm là sóng cơ học hình thành do sự lan truyền dao động của các phần tử
trong khơng gian có tần số lớn hơn giới hạn trên ngưỡng nghe của con người (1620kHz). Ngồi ra, sóng siêu âm có bản chất là sóng dọc hay sóng nén, nghĩa là
trong trường siêu âm các phần tử dao động theo phương cùng với phương truyền
của sóng.
Các thơng số của quá trình siêu âm:
-

Tần số (Frequency, Hz): là số dao động phần tử thực hiện được trong

1 giây, (Hz).

-

Biên độ (Amplitude): biểu thị mức độ thay đổi áp suất (so với áp suất

cân bằng của môi trường) trong quá trình dao động.
-

Cường độ (Intensity, W/m2): là năng lượng mà sóng siêu âm truyền

trong một đơn vị thời gian qua một đơn vị diện tích đặt vng góc với phương
truyền âm. Cơng thức tính I = P/S; trong đó P là cơng suất của nguồn âm (W), S là
diện tích miền truyền âm (m2).
-

Mức cường độ âm (Sound pressure level, B): là đại lượng được tính

bởi cơng thức: L = lg(I/Io). Trong đó I là cường độ âm tại điểm cần tính, Io là cường
độ âm chuẩn (âm ứng với tần số f = 1000 Hz) có giá trị là: 10-12 W/m2.

Hình 2.1: Các khoảng tần số của sóng siêu âm

Con người có thể nghe được sóng âm có tần số từ 16 Hz đến 18 kHz. Sóng
siêu âm là tên gọi của những sóng có tần số cao hơn 18 kHz. Giới hạn trên của tần
số sóng siêu âm thường là 5 MHz đối với chất khí và 500 MHz đối với chất lỏng
hay chất rắn. Trong phạm vi ứng dụng, sóng siêu âm được chia ra thành sóng siêu
âm tần số thấp, năng lượng cao (20kHz-100kHz) và sóng siêu âm tần số cao, biên
Trang 3


Sử dụng Sóng siêu âm trích ly Isoflavone

độ nhỏ (2MHz-10MHz) (Kuldiloke J., 2002).
Sử dụng sóng siêu âm năng lượng cao trong công nghệ thực phẩm ngày càng
được khảo sát tỉ mỉ. Phần lớn các nghiên cứu đều áp dụng tần số sóng trong khoảng
từ 20 kHz đến 40 kHz (Povey M.I.W. and Mason T.J, 1998).

Sóng âm nghe thấy
Sóng siêu âm năng lượng cao
Phạm vi sóng mở rộng
Sóng siêu âm biên độ nhỏ

16 Hz – 18 kHz
20 kHz – 100 kHz
20 kHz – 2 MHz
5 MHz – 10 MHz

Hình 2.2. Phạm vi tần số sóng siêu âm

2.1.2 Thiết bị phát sóng siêu âm
Thiết bị phát sóng siêu âm cũng phải gồm có 3 phần tối cần thiết sau:
- Bộ phận chuyển phần lớn điện năng thành dòng điện xoay chiều tần số cao
để vận hành bộ phận biến đổi .
- Bộ phận biến đổi chuyển dòng điện xoay chiều tần số cao thành những dao
động. Phần lớn thiết bị phát sóng siêu âm ngày nay sử dụng kỹ thuật áp điện. Hình
dạng và kích thước của bộ phận này phụ thuộc vào tần số làm việc, bộ phận 20 kHz
có chiều dài gấp đôi bộ phận 40 kHz. Năng lượng qua bộ biến đổi sẽ chuyển ngược
lại thành bình phương tần số dao động, vì vậy thiết bị năng lượng cao tần số thấp
được chú trọng. Bộ phận biến đổi nối với hệ thống truyền sóng thơng qua một thiết
bị phụ (Povey M.I.W. and Mason T.J, 1998).
- Hệ thống truyền sóng sẽ truyền những dao động vào trong lòng chất lỏng.
Trong thiết bị phát sóng siêu âm dạng bể, bộ phận biến đổi được gắn ở đáy bể và

truyền trực tiếp dao động vào chất lỏng trong bồn. Tuy nhiên, đối với thiết bị năng
lượng cao (thiết bị dạng thanh/que) dao động được khuyếch đại và truyền vào môi
Trang 4


Sử dụng Sóng siêu âm trích ly Isoflavone
trường lỏng nhờ thiết bị trung gian gắn với bộ phận biến đổi. Theo thời gian, đầu
của bộ phận trung gian này có thể bị mòn và bị giảm chiều dài cần thiết vì vậy
người ta phải lắp đầu có thể tháo gỡ được (Povey M.I.W. and Mason T.J, 1998).

Hình 2.3. Thiết bị phát sóng siêu âm dạng thanh
2.1.3 Nguyên lý tác động của sóng siêu âm
2.1.3.1 . Hiện tượng xâm khí thực

Khi sóng siêu âm được truyền vào mơi trường chất lỏng, các chu trình kéo và
nén liên tiếp được tạo thành. Trong điều kiện bình thường, các phân tử chất lỏng ở
rất gần nhau nhờ liên kết hóa học. Khi có sóng siêu âm, trong chu trình nén các
phân tử ở gần nhau hơn và trong chu trình kéo chúng bị tách ra xa. Áp lực âm trong
chu trình kéo đủ mạnh để thắng các lực liên kết giữa các phân tử và tạo thành những
bọt khí nhỏ. Bọt khí trở thành hạt nhân của hiện tượng xâm thực khí, bao gồm bọt
khí ổn định và bọt khí tạm thời (Kuldiloke J., 2002).
Bọt khí ổn định là nguồn gốc của những bong bóng khí nhỏ, kích thước của
chúng dao động nhẹ trong các chu trình kéo và nén. Sau hàng ngàn chu trình, chúng
tăng thêm về kích thước. Trong suốt q trình dao động, bọt khí ổn định có thể
chuyển thành bọt khí tạm thời. Sóng siêu âm làm rung động những bọt khí này, tạo
nên hiện tượng “ sốc sóng “ và hình thành dịng nhiệt bên trong chất lỏng. Bọt khí
ổn định có thể lơi kéo những bọt khí khác vào trong trường sóng, kết hợp lại với
nhau và tạo thành dịng nhiệt nhỏ (Kuldiloke J., 2002).
Các bọt khí tạm thời có kích cỡ thay đổi rất nhanh chóng, chỉ qua vài chu
Trang 5

Sử dụng Sóng siêu âm trích ly Isoflavone
trình chúng bị vỡ ra. Trong suốt chu trình kéo/nén, bọt khí kéo giãn và kết hợp lại
cho đến khi đạt được cân bằng hơi nước ở bên trong và bên ngoài bọt khí. Diện tích
bề mặt bọt khí trong chu trình kéo lớn hơn trong chu trình nén, vì vậy sự khuyếch tán khí
trong chu trình kéo lớn hơn và kích cỡ bọt khí cũng tăng lên trong mỗi chu trình. Các

bọt khí lớn dần đến một kích cỡ nhất định mà tại đó năng lượng của sóng siêu âm
khơng đủ để duy trì pha khí khiến các bọt khí nổ tung dữ dội. Khi đó các phân tử va
chạm với nhau mãnh liệt tạo nên hiện tượng “ sốc sóng “ trong lịng chất lỏng, kết
quả là hình thành những điểm có nhiệt độ và áp suất rất cao (5000 0C và 5x104kPa)
với vận tốc rất nhanh 106 oC/s (Kuldiloke J., 2002).

Hình 2.4. Quá trình hình thành, phát triển và vỡ của bọt khí
Hiện tượng xâm thực khí mở đầu cho rất nhiều phản ứng do có sự hình thành
các ion tự do trong dung dịch; thúc đẩy các phản ứng hóa học nhờ có sự trộn lẫn các
chất phản ứng với nhau; tăng cường phản ứng polymer hoá và depolymer hóa bằng
cách phân tán tạm thời các phần tử hay bẻ gãy hồn tồn các liên kết hóa học trong
chuỗi polymer; tăng hiệu suất đồng hố; hỗ trợ trích ly các chất tan như enzyme từ
tế bào động vật, thực vật, nấm men hay vi khuẩn; tách virus ra khỏi tế bào bị nhiễm;
loại bỏ các phần tử nhạy cảm bao gồm cả vi sinh vật (Kuldiloke J., 2002).

Trang 6


Sử dụng Sóng siêu âm trích ly Isoflavone
2.1.3.2

Hiện tượng vi xốy

Sóng siêu âm cường độ cao truyền vào trong lịng chất lỏng sẽ gây nên sự
kích thích mãnh liệt. Tại bề mặt tiếp xúc giữa 2 pha lỏng/rắn hay khí/rắn, sóng siêu
âm gây nên sự hỗn loạn cực độ do tạo thành những vi xoáy. Hiện tượng này làm
giảm ranh giới giữa các pha, tăng cường sự truyền khối đối lưu và thúc đẩy xảy ra sự
khuyếch tán ở một vài trường hợp mà khuấy trộn thông thường không đạt được (Kuldiloke
J., 2002).

2.1.4 Các hiệu ứng vật lý và hóa học khi chiếu siêu âm lên hệ chất lỏng
2.1.4.1 Hiện tượng sủi bóng (cavitation): Sóng siêu âm được tạo ra

bằng các dao động cơ học ở tần số cao hơn 15kHz. Khi truyền trong môi trường
lỏng, các phần tử trong trường siêu âm trải qua các chu trình nén (compression) và
duỗi (rarefaction) và những dao động này sẽ lan truyền cho các phần tử kế cận. Khi
năng lượng đủ lớn, tại chu trình duỗi, tương tác giữa các phân tử sẽ vượt quá lực
hấp dẫn nội tại và các lỗ hổng nhỏ trong lịng chất lỏng được hình thành. Hiện
tượng trên cịn được gọi là hiện tượng sủi bóng. Những bóng sủi này sẽ lớn dần lên
bởi q trình khuếch tán một lượng nhỏ các cấu tử khí (hoặc hơi) từ pha lỏng trong
suốt pha dãn nở và không được hấp thụ hồn tồn trở lại trong q trình nén.
2.1.4.2

Hiện tượng vỡ bóng
Khi chúng đạt đến một thể tích mà chúng khơng cịn có thể hấp thu được
năng lượng, chúng vỡ ra một cách đột ngột và nhanh chóng. Trong suốt quá trình
vỡ, nhiệt độ và áp suất sẽ tăng lên rất cao (khoảng 4000K và 1000atm). Thể tích
chất lỏng bị gia nhiệt là rất nhỏ và nhiệt nhanh chóng bị tiêu tan, mặc dù nhiệt độ tại
vùng này thì rất cao trong vài µ s. Mặt khác, nhiệt độ và áp suất cao tạo ra khi nổ
•

•

bong bóng sẽ dẫn tới sự tạo thành các gốc tự do như là H và OH .
 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hình thành và vỡ bóng
Một số thơng số như là tần số và biên độ của sóng siêu âm, nhiệt độ và độ
nhớt của môi trường ảnh hưởng đến mức độ tạo bong bóng khí.
Sự hình thành các lỗ hổng hay bóng khí có thể bị giới hạn ở tần số cao hơn
2,5 MHz. Kích thước bong bóng khí thu được ở tần số thấp hơn 2,5 MHz là tối đa
và do đó những bong bóng khí này sẽ tạo ra năng lượng lớn khi vỡ.
Trang 7


Sử dụng Sóng siêu âm trích ly Isoflavone
Siêu âm với biên độ cao hơn sẽ hình thành hiện tượng sủi bong bóng với
cường độ mạnh hơn. Bong bóng được hình thành nhanh hơn ở nhiệt độ cao hơn do
tăng áp suất hơi và giảm sức căng. Tuy nhiên sức căng hơi cao hơn sẽ làm yếu đi
cường độ nổ bong bóng.
Độ nhớt của chất lỏng cũng ảnh hưởng đến hiện tượng sủi bong bóng. Trong
mơi trường có độ nhớt cao, sự lan truyền của các phần tử trong trường siêu âm bị
cản trở và do đó làm giảm mức độ sủi bong bóng. Trong trường hợp này, siêu âm có
tần số thấp hơn và năng lượng cao hơn có khả năng xuyên thấu vào thực phẩm tốt
hơn là siêu âm có tần số cao hơn.
2.1.5

Ứng dụng của sóng siêu âm

Siêu âm là một lĩnh vực đang được nghiên cứu và có tiềm năng phát triển trong
ngành cơng nghệ thực phẩm. Sóng siêu âm có tần số từ 20kHz đến trên 25MHz thường
được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Có 2 lĩnh vực được ứng dụng chính trong
cơng nghiệp thực phẩm:
- Siêu âm tần số cao và năng lượng thấp: cịn được gọi là siêu âm chuẩn đốn, trong
khoảng tần số 20 – 60 MHz [51]. Phần này được sử dụng như một kỹ thuật phân tích,

khơng làm phá hủy cấu trúc của mẫu, điều này được ứng dụng để xác định tính chất thực
phẩm, đo tốc độ dịng chảy, kiểm tra bao gói thực phẩm ....(Floros, J. D., 1994).
- Tần số thấp và siêu âm năng lượng cao (2 MHz – 10 MHz): được ứng dụng rộng
rãi như một quá trình hỗ trợ trong hàng loạt các lĩnh vực như: kết tinh, sấy, bài khí, trích ly,
lọc, đồng hố, làm mềm thịt, q trình oxi hố, q trình tiệt trùng … (Floros, J. D., 1994).

2.2
2.2.1

Giới thiệu về Isoflavone

Cấu tạo

Hình 2.5: Cấu tạo isoflavone

Trang 8


Sử dụng Sóng siêu âm trích ly Isoflavone
Bảng 2.1. Danh sách các isoflavone

TÊN

R1

R2

R3

Daidzein

H

H

H

Glycitein

H

OCH3

H

OH

H

H

H

H

Glucisyl

Glycitin

H

OCH3

Glucosyl

Genistin

OH

H

Glucosyl

Acetyl hoặc Malonyl daidzin

H

H

Acetyl hoặc Malonyl glycitin

H

OCH3

Acetyl hoặc Malonyl genistin

OH

H

Genistein
Daidzin

R3O

Glucosyl-COCH3 hoặc
Glucosyl-COCH2COOH
Glucosyl-COCH3 hoặc
Glucosyl-COCH2COOH
Glucosyl-COCH3 hoặc
Glucosyl-COCH2COOH

2.2.2 Nguồn gốc và tính chất
Isoflavone là các chất hữu cơ thuộc nhóm polyphenol có liên quan với
flavonoid (isoflavone và flavonoid khác nhau ở vị trí gắn của vòng benzen). Sự
khác biệt trong cấu tạo phân tử giữa isoflavone và flavones ở vị trí gắn nhóm phenyl
vào gốc chromone (vị trí 3 ở isoflavone và vị trí 2 ở flavones)
Isoflavone có nguồn gốc từ thảo mộc, có nhiều trong đậu nành. Những hợp
chất có thành phần tương tự như isoflavon vẫn được tìm thấy trong một số loài thực
vật như: cỏ 3 lá, cỏ linh lăng, cây dong…nhưng chúng không ăn được. Cho đến nay,
đậu nành là loại thực phẩm duy nhất có chứa chất isoflavone. Đó là lý do tại sao đậu
nành đã thu hút được sự chú ý, tập trung nghiên cứu từ các nhà khoa học.
Cơ chế hoạt động và chức năng isoflavone như những hoocmon nữ và mang
tính lành giúp cơ thể chống lại chứng loãng xương, bệnh tim mạch, và 1 số loại ung
thư. Thường xuyên sử dụng isoflavone làm giảm tỷ lệ các bệnh tiền mãn kinh và
các triệu chứng mãn kinh khác.
Theo đánh giá của Branca và Lorenzetti đề nghị sử dụng 50 - 110mg
isoflavone mỗi ngày từ 6 - 12 tháng cải thiện chất lượng xương.
Trang 9

Sử dụng Sóng siêu âm trích ly Isoflavone
3 CÁC PHƯƠNG PHÁP TRÍCH LY ISOFLAVON
3.1

Phương pháp cổ điển

Các kỹ thuật truyền thống sử dụng soxhlet, Shaking, stirring là những kỹ
thuật phổ biến được sử dụng để ly trích isoflavon.
Các yếu tố ảnh hưởng:
Dung môi: Theo nghiên cứu của Eldridge (1982) sử dụng dung môi MeOH
và EtOH và etylacetate và MeCN với đậu nành tách béo để trích ly isoflavones.
Theo đánh giá này 80% MeOH sẽ cho hiệu quả trích ly isflovones là cao nhất và
hầu hết là được tái sinh được isoflavon.
Thời gian ly trích hiệu quả là 4h, tỉ lệ dung mơi: mẫu thì nó sẽ khác nhau từ
14:1 - 45:1 một khi điều kiện ly trích được thiết lập phương pháp này được sử dụng
để xác định hàm lương isflavones từ bột đậu nành, protein concentrates và isolate.
Một nghiên cứu đi tiên phong bởi Murphy (1981) đã so sánh những dung
môi khác nhau như MeOH, ACE, MeCN và chloroform-MeOH kết quả đã chỉ ra
rằng với dung môi tinh khiết thì nó sẽ làm tăng hiệu quả trích ly tổng hàm lượng
isoflavones chủ yếu (Gi, Ge, Di và De) và theo nghiên cứu này thì MeCN cùng với
nước hoặc acid thì cho hiệu quả trích ly cao hơn những dung mơi cịn lại.
Theo Murphy thì 80% methanol và 83% acid acetonitrile trở thành dung môi
được sử dụng phổ biến trong việc ly trích isoflavones.
Phương pháp này được phát triển bởi Murphy và nó phụ thuộc vào lượng
mẫu thể tích dung môi lượng nước thêm vào và kỹ thuật khuầy đảo .
Theo Song et al cùng cộng sự (1998) đã đánh giá lại phương pháp của
Murphy và báo cáo rằng việc sử dụng nước thêm vào acid HCl và MeCN làm tăng
khả năng phục hồi isoflavones đối với hầu hết thực phẩm từ đậu nành thì 7ml nước

thì cho hiệu quả lớn nhất trong việc trích ly sử dụng một tỉ lệ dung môi và mẫu cao
hơn 6ml/g những điều tra này trên mầm đậu nành (có hàm lượng isoflavones cao
trên 10mg/g ).
Theo Achouri (2005) nghiên cứu ly trích isoflavon từ đậu nành tách béo
Trang 10


Sử dụng Sóng siêu âm trích ly Isoflavone
(DSM) và protein đậu nành isolate (PSI) kết luận rằng :
DSM: 80%MeCN thì làm tăng hiệu quả ly trích malonyl isoflavon và
aglycones, 80% MeOH có hiệu quả hơn trong việc ly trích glucoside.
SPI:80% EtOH cho hiệu quả trích ly aglycon cao nhất.
EtOH: hiệu quả ly trích cao, ít độc, thân thiện với mơi trường, giá thành rẻ
Số lần trích ly: càng tăng thì hiệu quả càng cao. Ví dụ với mẫu DSM tăng từ
65% đấn 74% sau 5 lần ly trích , SPI: 107 đến 147%
Nhiệt độ: theo Barnes và cộng sự (1994) sử dụng ly trích ispoflavon ở 600C,
khi tăng nhiệt độ lên 800C tăng tốc độ ly trích.
Coward cùng cộng sự (1998) đã đánh giá ảnh hưởng của nhiệt độ lên việc ly
trích isoflavones từ thức ăn từ đậu nành. Isoflavones β-glucoside conjugates được ly
trích bởi dung mơi là 80% MeOH tại các khoảng nhiệt độ phòng, 4 0C và ở 800C,
thời gian từ 2- 72 giờ bằng việc đảo trôn hoặc lắc rung.
40C: cho nồng độ malonyl glucosides cao nhất và nồng độ β-glucoside
conjugates thấp nhất
800C: có sự chuyển hóa từ malonyl glucosides conjugate thành β-glucoside
conjugates, tuy nhiên tổng lượng isoflavons trích ly được vẫn khơng thay đổi.
3.2

Phương pháp hiện đại

3.2.1

Kỹ thuật trích ly bằng sóng siêu âm (Ultrasound-assisted extraction UAF)

sẽ được trình bày chi tiết ở mục 3.
3.2.2

Kỹ thuật trích ly bằng vi sóng

Là những nguồn sóng có chiều dài bước sóng từ 1mm đến 1m, hoặc từ tần số
300 MHz đến 300GHz ly trích bằng sóng siêu âm dựa vào nguồn năng lượng hấp
thụ bởi các phân tử hóa học có cực.
Hiệu quả của phương pháp sử dụng vi sóng phụ thuộc vào các yếu tố:
•

Tính chất dung mơi

•

Vật liệu mẫu
Trang 11


Sử dụng Sóng siêu âm trích ly Isoflavone
•

Thành phần được ly trích

Kỹ thuật này được sử dụng gần đây trong một vài trường hợp như trích ly
isoflavon từ đậu nành hay các loại đậu, sắn dây. Hiệu quả ly trích isoflavon từ đậu
nành bằng vi sóng được trình bày trong bảng 2.2

Bảng 2.2. Kỹ thuật trích ly isoflavones từ đậu nành bằng vi sóng

Theo Rostangno et al và cơng sự, trích ly isoflavon từ đậu nành phụ thuộc
các yếu tố:
•

Loại dung mơi

•

Nhiệt độ

•

Thể tích dung mơi

•

Chuẩn bị mẫu

•

Thời gian ly trích

a.

Dung mơi: tinh khiết, MeOH, EtOH, và nước

Trang 12

Sử dụng Sóng siêu âm trích ly Isoflavone
b.

Lượng dung mơi: dưới 50% EtOH, 50% MeOH. 50% EtOH trích ly

tổng lượng isoflavon cao nhất, lượng nước sử dụng thấp hơn 50% làm giảm hiệu
quả trích ly.
c.

Tỷ lệ mẫu:dung mơi: 0,5:25(g/ml) hiệu qủa cao nhất

d.

Kích cỡ mẫu: nhỏ tốt hơn

e.

Thời gian trích ly: khoảng 20 phút

f.

Hiệu suất : khoảng 75%-95%

Theo nghiên cứu gần đây của Careri et al và cộng sự (2007) đã nghiên cứu
việc thủy phân mẫu kết hợp với sử dụng sóng siêu âm. Việc thủy phân mẫu trước
khi sử dụng vi sóng giúp ổn định mẫu có thể ly trích được gần như hầu hết lượng
isoflavon có trong mẫu.
Nhìn chung việc sử dụng vi sóng để trích ly isoflavon cho hiệu quả cao khi
kết hợp với việc thủy phân mẫu. Tuy nhiên cần nghiên cứu các thông số trong quá

trình ổn định như áp lực sử dụng và một số vấn đề liên quan như ẩm độ, hoạt động
của enzyme β-glucosidase, kích cỡ mẫu.
3.2.3

Kỹ thuật chiết lỏng cao áp (PLE)

Là phương pháp kết hợp nhiệt độ tăng cao (50 – 200 OC) và áp suất (100 –
140atm) với các dung môi lỏng (không đạt điểm tới hạn) để tiến hành trích ly nhanh
và hiệu quả các chất cần phân tích từ các cơ chất mẫu rắn và nửa rắn. Nhiệt độ cao
làm cho độ hòa tan và tốc độ khuếch tán các cơ chất trong mẫu tăng cao, trong khi
đó áp suất cao giữ cho dung mơi dưới điểm sôi tạo điều kiện cho dung môi xâm
nhập vào cơ chất mẫu rắn dễ dàng hơn.
Kỹ thuật này có những tên gọi khác nhau, như trích ly dung mơi tăng tốc
(ASE), trích ly lỏng cao áp (PLE), và trích ly dung môi cao áp (PSE).
PLE được sử dụng trong nhiều trường hợp trích ly isoflavone từ đậu nành,
thực phẩm từ đậu nành và các cơ chất khác (sắn dây,…)
Ưu nhược điểm của PLE:
Ưu điểm: nhiệt độ trích ly cao làm tăng độ hòa tan, tốc độ khuếch tán của các
Trang 13


Sử dụng Sóng siêu âm trích ly Isoflavone
hợp chất trong mẫu ra dung môi.
Áp suất cao cho phép dung môi duy trì ở trạng thái lỏng ở nhiệt độ cao và
làm tăng sự xâm nhập của dung môi vào trong cơ chất mẫu.
Nhược điểm: nhiệt độ sử dụng cao hơn so với các phương pháp thơng thường
và do đó làm giảm phẩm chất hoặc làm biến đổi chất lượng của isoflavone trong
q trình trích ly.
Chỉ trích ly nhanh và hiệu quả từ cơ chất mẫu là rắn hoặc bán rắn.
3.2.4

Kỹ thuật trích ly siêu tới hạn

Tổng quan
Kỹ thuật trích ly chất lỏng siêu tới hạn (SFE) là quy trình tách một hợp chất
(chất chiết) từ những hợp chất khác (chất ban đầu) dùng những chất lỏng siêu tới
hạn như một dung môi tách. Chất lỏng siêu tới hạn là chất có nhiệt độ và áp suất
trên điểm nhiệt độ tới hạn của nó. Chúng có thể đâm xuyên qua hầu hết những mẫu
vật liệu thực vật như khí ga, do bởi hệ số khuếch tán ánh sáng cao và độ nhớt của
chúng thấp. Nó là dạng trung gian giữa thể rắn và thể lỏng. Thêm nữa, gần tới điểm
tới hạn, những thay đổi nhỏ về nhiệt độ và áp suất dẫn đến những thay đổi lớn về tỷ
trọng, cho phép nhiều đặc tính cũng bị thay đổi và để thu nhận chất chiết có tính
chọn lọc. Tác nhân chiết thường được dùng phổ biến nhất là CO 2, bởi chi phí và
độc tính của nó thấp và dễ dàng đạt được thông số tới hạn là 31,1 ◦C/74,8 atm.
Hơn nữa, CO2 là chất vơ cực có thể hịa tan các chất vơ cực và hịa tan các hợp chất
có cực ở mức độ vừa phải. Sự thêm vào của chất hỗ trợ có cực ( ví dụ như MeOH)
để CO2 siêu tới hạn (SC-CO2) là cách đơn giản và hiệu quả nhất để làm thay đổi tính
có cực của CO2 dựa trên các chất lỏng để làm tăng sự hòa tan của các chất cần phân
tích. Các chất hỗ trợ cũng có thể khắc phục những tương tác giữa chất cần phân
tích và chất ban đầu, bằng cách tăng hiệu suất trích ly của các hợp chất hữu cơ có
cực.

Ngun tắc
Một hệ thống SFE tiêu biểu gồm một bơm áp lực lớn dẫn chất lỏng và một
buồng trích ly chứa mẫu mà nó giúp duy trì áp lực và nhiệt độ chính xác (hình I.1).
Trang 14


Sử dụng Sóng siêu âm trích ly Isoflavone
Dung mơi hữu cơ (cũng có thể gọi là chất hỗ trợ) có thể được thêm vào chất lỏng để

làm tăng khả năng hịa tan; khi đó có thể sử dụng các đường ống nối lại nhau hay
thêm vào một bơm phụ. Bởi sự bất lợi của các đường ống này ( thiếu sự linh hoạt
trong sử dụng dung môi và tỉ lệ chất hỗ trợ thay đổi trong suốt đường ống), việc
dùng bơm phụ tốt hơn mặc dù chi phí đầu tư ban đầu cao hơn.
SFE có thể thực hiện bằng phương pháp động hoặc tĩnh. Áp lực trong hệ
thống được duy trì bởi sự cố định hay thay đổi, tiếp đó làm cho áp suất khơng phụ
thuộc vào dịng chảy. Cuối chu trình, chất lỏng được giảm áp và các chất phân tích
được chứa trong dung mơi hữu cơ. Các điều kiện như dung mơi, nhiệt độ đóng vai
trị quan trọng đầu tiên đảm bảo sự thu hiệu quả các hợp chất chiết. Vì có nhiều
thơng số ảnh hưởng đến hiệu quả trích ly , SFE cho phép mức độ chọn lọc cao. Mặc
dù, ở khía cạnh khác, điều này làm cho mức độ tối ưu hóa hồn toồn kém và khó
khăn trong việc vận hành.

Hình 2.6: Ngun lý hoạt động của hệ thống SFE và các thông số ảnh hưởng

Các phương pháp sử dụng chất lỏng siêu tới hạn để trích ly isoflavon từ
đậu nành
Mặc dù SFE là một trong những kỹ thuật trích ly isoflavon phức tạp nhất do
nhiều có nhiều biến đổi và sự tương tác giữa các chất với nhau, mà có thể ảnh
hưởng đến hiệu quả, một số nhà nghiên cứu đã ứng dụng thành công SFE để chiết
tách isoflavon từ các dạng khác nhau của đậu nành như bột, mầm và bánh đậu
nành, chẳng hạn như: Mẫu dùng để đánh giá phương pháp là hạt đậu nành sấy thăng
hoa, loại isoflavon là Gi-Ge-De, điều kiện trích ly: chu trình động kéo dài 20 phút,
Trang 15


Sử dụng Sóng siêu âm trích ly Isoflavone
chu kỳ tĩnh 10 phút, tốc độ lưu lượng CO2 1ml/phút, thời gian trích ly 90 phút, đá
trap loại ODS, dung mơi sấy: 1,5ml MeOH, tốc độ dịng khí sấy 0,5 ml/phút, trọng
lượng mẫu 1g, buồng trích 10ml, chất hỗ trợ 70%EtOH, nồng độ chất hỗ trợ 10mol

%.
Ở hầu hết các phương pháp và kỹ thuật hiện đại, tính chất ổn định của
isoflavon dưới những điều kiện chiết tách khác nhau cho tới bây giờ vẫn chưa được
nghiên cứu. Đây là một điều hết sức quan trọng vì kỹ thuật này thường sử dụng
nhiệt độ tương đối cao. Những yếu tố cơ bản có tính ổn định của các kỹ thuật trước
đó có lẽ ứng dụng cho SFE và do đó có thể cân nhắc các biến đổi trong một mặt
nào đó của isoflavon trong suốt q trình chiết tách. Do đó, việc đánh giá tính chất
ổn định của isoflavon trong các điều kiện SFE khác nhau, chẳng hạn như nhiệt độ,
thời gian, số lượng và loại chất bổ trợ thì cần một cách cấp bách.
Cho đến nay, các phương pháp chiết tách chỉ phát triển ở một mức độ giới hạn
mà thôi, Chandra et al. đã kiểm tra một số lượng có hạn các điều kiện với áp suất ,
số lượng và loại chất bổ trợ khác nhau trong việc chiết tách một số loại isoflavon
(De và Ge) từ các nguồn đậu nành khác nhau. Việc đánh giá các điều kiện trích ly
cho thấy ở 50 ◦C, 600 atm và 20% EtOH chiết suất được số lượng isoflavon cao
nhất (gần 93%). Đáng lưu ý là sự phát triển của phương pháp này biểu diễn những
tiêu chuẩn khác nhau trên giấy lọc đã vắt cạn mà nó được trích ly sau đó bằng SCCO2. Những điều kiện được đánh giá cao nhất đó là dùng phương pháp chiết tách
De và Ge từ miso, tàu hũ, và món ăn từ đậu nành và bột từ đậu nành dùng với các
mẫu từ 2 đến 10g. Mặc dù có những khắc phục lớn, nhưng phương pháp này bị gới
hạn bởi những điều kiện về xác định số lượng isoflavon.
Sau đó, Rostagno et al. đã đánh giá cách dùng CO 2 siêu tới hạn trong chiết
tách isoflavon từ hạt đậu nành (Gi, Ge and De) sử dụng nhiệt độ, áp suất và nồng độ
chất bổ trợ khác nhau. Số lượng lớn nhất của Gi and Ge thu được tại 70 ◦C/200
bar/10mol%, trong khi đó số lượng lớn nhất của De thu được tại 50 ◦C/360
bar/10mol%. Trong phương pháp chiết tách của Gi và Ge thì ảnh hưởng của nhiệt
độ được theo dõi hơn cả trong khi ở phương pháp chiết tách của De thì yếu tố áp lực
lại được chú trọng hơn cả. Sự tương tác giữa nhiệt độ và áp lực cũng được theo dõi
Trang 16


Sử dụng Sóng siêu âm trích ly Isoflavone

trong q trình chiết tách isoflavon. Sự giảm hiệu suất chiết tách do tăng nhiệt độ có
thể được giải thích do sự giảm tỉ trọng chất lỏng siêu tới hạn, trong khi đó sự giảm
hiệu quả chiết tách do tăng áp suất có thể được cho là do sự giảm hệ số khuếch tán
của chất lỏng, mà có thể gây ra sự tương tác với mẫu. Mặc dù vậy, đáng lưu ý rằng
tính chất ổn đinh của isoflavon không đạt tới được, chỉ có glucoside (Gi) và
aglycones thì ổn định và malonyl glucoside thì khơng xác định được. Do việc điều
chỉnh nhiệt độ cao vừa phải tạo sự thoái biến trong suốt quá trình chiết tách điều đó
ảnh hưởng đến kết quả đạt được sau này. Có những tác giả đã đưa ra đề nghị rằng
sự thủy phân enzyme của Di có lẽ xuất hiện trong quá trình chiết tách và ảnh hưởng
đến những kết quả sau này, bởi nhiệt độ chiết thích hợp nhất là 50◦C gần với nhiệt
độ tối ưu cho hoạt động của glucosidase.
Gần đây, Kao et al. đã thay đổi những điều kiện thí nghiệm được đánh giá khả
quan bởi Rostagno et al. [118] đó là dùng 70% EtOH như một chất hỗ trợ thay vì
70% MeOH và nghiên cứu một phạm vi tương tự của nhiệt độ và áp suất cho SFE
của isoflavone (tất cả gồm 12 công thức hóa học chính hiện diện trong hạt đậu
nành) từ bánh làm từ đậu nành. Mặt quan trọng của phương thức này , bên cạnh sự
phục hồi lớn (87,3% khi được so sánh với sự trích ly bằng ly tâm), đó là số lượng
taats cả các dạng cấu tạo hóa học của isoflavon vì đó là báo cáo đầu tiên của việc sử
dụng những chất lỏng siêu tới hạn cho việc ly trích malonyl và acetyl isoflavone.
Những kết quả cho thấy số lượng lớn nhất của malonyl glucoside và glucoside thu
được tại 60◦C và 350 bar, trong khi ở một mức độ cao của acetyl glucoside và
aglycone là sản xuất tại 80◦C và 350 bar. Số lượng cao nhất của isoflavone tổng thu
được ở 60◦C/350 bar, có thể dẫn đến nồng độ khả quan của malonyl and glucosides
trong mẫu. Mặc dù một sự hỗ trợ khác được sử dụng đến đó là sự tương tác của
nhiệt độ và áp suất giống nhau như Rostagno et al. [118] đã báo cáo.
Mặc dù, khi trong hầu hết các nghiên cứu, tính ổn định khơng được đánh giá
và những kết quả có thể bị ảnh hưởng sự thoái biến của malonyl và glucoside
isoflavone tới các dạng acetyl and aglycone tương ứng. Có những tác giả đã cho
rằng, mặc dù dùng nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ nấu và nướng, sự thối hóa vẫn có thể
xuất hiện có sự kết hợp với áp suất. Tổng số malonyl glucoside giảm sau khi tăng

nhiệt độ trích ly, mà địi hỏi phải có sự hịa tan của các dạng cấu tạo hóa học này
Trang 17


Sử dụng Sóng siêu âm trích ly Isoflavone
hoặc có sự biến đổi acetyl glucoside, glucoside hay aglycone, mà điều này có lẽ
giải thích những số lượng cao nhất thu được tại 80◦C.
Araujo et al. [cũng đã kiểm tra các điều kiện nhiệt độ, áp suất, chất hỗ trợ và
nồng độ chất hỗ trợ khác nhau cho SFE của De và Ge từ mầm hạt đậu nành sau khi
thủy phân. Lượng isoflavon cao nhất thu được của phương pháp này tại 60 ◦C, 380
bar sử dụng phương pháp trích ly động và tĩnh ba chu kỳ trong 15 phút với sự thêm
vào 10 mol% của 80% MeCN. Hơn nữa, những chất hỗ trợ và sự khác nhau về áp
suất có những tác động có ý nghĩa tới hiệu quả trích ly. Khơng có isoflavon nào mà
khơng được trích ly với các chất hỗ trợ và ảnh hưởng nổi bật của của áp suất trong
lượng thu được từ 2 loại isoflavon này (De và Ge) được cho là do sự giảm áp suất
hơi thích hợp và tăng tỉ trọng của chất lỏng và động học của của các hợp chất từ
mẫu ban đầu. Khi tăng áp suất sự hấp thụ diễn ra nhanh hơn và sự hịa tan tốt hơn
điều đó có giá trị cho việc trích ly. Họ cũng khảo sát xu hướng giống nhau bởi
Rostagno et al., đó là việc nâng cao lượng chất trích ly bằng cách tăng áp suất phụ
thuộc vào nhiệt độ với sự tương quan giữu áp suất và nhiệt độ. Hơn nữa, những
khác biệt chính của các chất hỗ trợ thử nghiệm. Dùng 80% MeOH, 80% EtOH and
80% MeCN như chất hỗ trợ, một lượng có liên quan đến aglycone được trích ly
theo lần lượt 9.61%, 11.27% và 25.65% khi được so sánh với việc khuấy tương
ứng. Rõ ràng, dùng phương thức đề nghị là 80% MeCN thì hiệu quả hơn 80%
EtOH và 80% MeOH.
Một cách tiếp cận khác là sử dụng SC-CO2 trước đây để làm giàu hay làm sạch
mẫu chất nền với isoflavon bằng cách chuyển các hợp chất từ chất nền, như bài báo
cáo của Yu et al., ở đây đưa ra các mầm đậu nành được tách dầu bởi SC-CO2 và
được dùng để sản xuất protein đậu nành giàu isoflavone.
Một trong những giới hạn của nghiên cứu này là việc dùng chiến lược cùng

một thời điểm để đánh giá khách quan các điều kiện trích ly mà các chất lỏng siêu
tới hạn khơng được đề cập nhiều, do đó có nhiều sự khác biệt và tương tác mà
chúng ảnh hưởng đến hiệu suất hơn là các kỹ thuật trích ly khác. Bước tiến tốt nhất
đó là việc sử dụng SC-CO2 nhưng chỉ mới dung trong thí nghiệm, nó thích hợp cho
các điều kiện trích ly.
Trang 18


Sử dụng Sóng siêu âm trích ly Isoflavone
Có nhiều ảnh hưởng khác nhau đến việc trích ly dung SFE, khơng chỉ gồm áp
lực, nhiệt độ, loại và số lượng chất hỗ trợ mà cịn có các yếu tố khác như các chu
trình động và tĩnh học, tốc độ dịng CO2, cấu tạo đá trap, dung môi sấy và tốc độ
sấy… Cấu tạo đá trap và các điều kiện tách rửa (dung mơi, tốc độ dịng chảy và
nhiệt độ) cho đến nay chưa được nghiên cứu và có lẽ cúng ảnh hưởng đến sự tách
lấy isoflavon và cần được đầu tư trong tương lai. Mẫu cũng là nhân tố quan trọng
bởi kích thước hạt và những tương tác với chất nền (ví dụ tương tác với hoạt tính
của glucosidase). Các thành phần của mẫu như dầu có thể cản trở việc trích ly các
hợp chất mà phụ thuộc vào tỉ trọng chất lỏng. Hơn nữa, những điều kiện trích ly có
thể có những tác động lớn đến một thơng số trích ly nào đó, và những khác nhau
trong việc trích ly có chọn lọc nên được nghiên cứu kỹ tạo nên hiệu quả trích ly cao
nhất. Vì vậy, nhiều nghiên cứu vẫn cần định rõ tiềm năng của các chất lỏng siêu tới
hạn trong việc trích ly isoflavon từ hạt đậu nành và các thực phẩm từ đậu nành.
4.

SỬ DỤNG SÓNG SIÊU ÂM TRÍCH LY ISOFLAVONE
4.1.

Quy trình trích ly (lấy ví dụ từ đậu nành)

UAE

Hình 2.7: Sơ đồ trích ly isoflavones từ đậu nành
Thuyết minh quy trình:
Trang 19


Sử dụng Sóng siêu âm trích ly Isoflavone
Từ mẫu có nguồn gốc từ đậu nành qua một số khâu xử lý mẫu: đồng hóa,
nghiền, sấy, lạnh đơng (đối với dạng mẫu lỏng: nước uống từ đậu nành,…),thủy
phân…ta thu được mẫu ngun liệu đem trích ly.
Trích ly: có thể sử dụng các phương pháp truyền thống hoặc hiện đại đã nêu
trên, sản phẩm sau khi trích ly sẽ qua một số khâu xử lý như: ly tâm, lọc, cô đặc,
thủy phân, chiết lỏng cao áp,…
Sản phẩm sau khi tinh sạch được phân tích, định lượng bằng một số phương
pháp: GC/GC-MS, HPLC/HPLC-MS,…
Ở đây ta tìm hiểu hiệu quả q trình trích ly bằng sóng siêu âm:
Hiệu quả trích ly các hợp chất khi sử dụng sóng siêu âm tăng lên là nhờ sự
tạo thành các bọt khí trong dung mơi khi sóng truyền qua. Dưới tác dụng của sóng,
các bọt khí bị kéo nén, sự tăng áp suất và nhiệt độ làm các bọt khí nổ vỡ, tạo nên
hiện tượng “sốc sóng”. Khi sự nổ vỡ của các bọt khí ở gần bề mặt pha rắn, xảy sự
mất đối xứng, sinh ra tia dung mơi có tốc độ cao vào thành tế bào, do đó làm tăng
sự xâm nhập của dung mơi vào tế bào và làm tăng bề mặt tiếp xúc giữa pha rắn và
pha lỏng. Điều này làm tăng sự truyền khối và phá vỡ cấu trúc tế bào. Sự nổ vỡ của
các bọt khí làm tăng sự thốt ra của các chất nội bào vào dung dịch. Sử dụng nhiệt
độ cao trong kĩ thuật UAE có thể làm tăng hiệu quả trích ly vì nó làm tăng sự hình
thành và nổ vỡ các bọt khí.
Một vài thơng số, cũng giống như trong các kĩ thuật truyền thống, có thể ảnh
hưởng đến hiệu quả trích ly các chất khi sử dụng sóng siêu âm như: sự phân cực và
lượng dung mơi, khối lượng và loại mẫu, thời gian trích ly và 1 số thơng số của
sóng siêu âm như: tần số, cường độ, số dao động sẽ ảnh hưởng lớn đến động lực

trích ly.
UAE được sử dụng để trích ly isoflavone từ hạt đậu nành, thực phẩm chế
biến từ đậu và từ nhiều nguồn cơ chất khác như đậu phụng, cỏ ba lá, rễ và cây sắn
dây, rễ cây Hoàng kỳ, rễ cam thảo…
Một trong những nghiên cứu đầu tiên về trích ly isoflavone từ đậu được thực
hiện bởi Rostagno. Các yếu tố được khảo sát như dung môi, nhiệt độ, lượng mẫu và
Trang 20


Sử dụng Sóng siêu âm trích ly Isoflavone
thời gian, những thông số quan trọng nhất là dung môi (lượng nước), nhiệt độ và
thời gian trích ly.
 Các yếu tố ảnh hưởng
4.1.1. Nguyên liệu

Tùy thuộc tính chất (nguyên liệu màng tế bào, chất nguyên sinh, một số tạp
chất), trạng thái rắn lỏng, cách thức chuẩn bị mẫu nguyên liệu (kích thước) sẽ ảnh
hưởng rất lớn đến kết quả trích ly.
Chẳng hạn, đối với kích thước vật liệu, q trình trích ly xảy ra chủ yếu do
thẩm thấu và khuếch tán nên kích thước vật liệu càng nhỏ, diện tích tiếp xúc càng
lớn và hiệu quả trích ly càng cao. Nguyên liệu phải được xay nhỏ đến mức thích
hợp để dung mơi có điều kiện tiếp xúc trực tiếp với thành tế bào một cách dễ dàng,
thúc đẩy quá trình chiết xuất nhanh chóng và nâng cao hiệu xuất chiết.
Bảng so sánh kỹ thuật trích ly dưới đây cũng cho ta thấy điều này. Đối với
mẫu dạng mảnh (soy bits) khi sử dụng UAE lượng trích ly đạt được thấp hơn nhiều
so với khi mẫu dạng bột (soy flour).
Bảng 2.3. So sánh các kỹ thuật trích ly

4.1.2. Dung mơi
Lựa chọn dung mơi trích ly: dung mơi trích ly là các dung mơi hồ tan được

hợp chất cần trích ly. Khả năng đó của dung mơi lại phụ thuộc một vài tính chất của
nó như độ phân cực, độ nhớt, sức căng bề mặt...
Các isoflavone các hợp chất phân cực, nên chủ yếu sử dụng dung môi phân
Trang 21


Sử dụng Sóng siêu âm trích ly Isoflavone
cực như nước, ethanol, methanol, dd acid lỗng…
Các tài liệu cơng bố thường sử dụng một số dung môi như: MeCN, EtOH,
MeOH, ACE …
Trong đó một số nghiên cứu đã so sánh và cho các kết quả:
Một trong những nghiên cứu đầu tiên về trích ly isoflavone từ đậu được thực
hiện bởi Rostagno. Các yếu tố được khảo sát như dung môi, nhiệt độ, lượng mẫu và
thời gian, những thông số quan trọng nhất là dung môi (lượng nước), nhiệt độ và
thời gian trích ly. Hiệu quả trích ly tăng khi sử dụng sóng siêu âm, tuy nhiên cũng
cịn phụ thuộc vào dung môi sử dụng. 50% EtOH, 50% MeOH, 40% MeCN đạt
được tổng lượng iso flavone cao nhất. Dung mơi thích hợp nhất cho từng loại iso
flavone thì cịn phụ thuộc vào cấu tạo hóa học của nó. Nói chung thì cho tất cả các
loại thì hiệu quả trích ly cao nhất khi khi sử dụng dung môi với 40-60% lượng
nước.
Achouri so sánh 3 dung môi: 80%MeCN + HCl 0,1N; 80% MeOH; 80%
EtOH để trích ly các cơ chất khác nhau (đậu tách béo, protein đậu nành) và thấy
rằng 80% MeOH và 80% EtOH trích ly được lượng isoflavone cao nhất từ cả hai
mẫu nguyên liệu. Quan sát thấy rằng sử dụng siêu âm để trích ly 15 phút nhiều bằng
5 lần trích ly bằng phương pháp lắc (tổng thời gian là 10h) (Hình dưới). Đây là theo
dõi quan trọng, vì MeCN là một dung môi được sử dụng phổ biến trong kĩ thuật
trích ly truyền thống, điều này chứng tỏ khơng sử dụng dung mơi này cho trích ly
bằng sóng siêu âm.

Trang 22

Sử dụng Sóng siêu âm trích ly Isoflavone

Hình 2.8: Ảnh hưởng của sóng siêu âm và việc rung lắc (sau 5 lần trích ly)
lên tổng hàm lượng isoflavone từ SM và SPI với 3 loại dung môi khác nhau.
Gần đây, Bajer so sánh dung môi nguyên chất MeOH, MeCN, và ACE để
trích ly De và Ge từ bột đậu nành. MeCN cho lượng cao nhất và được nghiên cứu
thêm khi bổ sung 0-50% nước và 60% MeCN cho kết quả tốt nhất.
Lin và Giusti mô tả sự ảnh hưởng của tính phân cực dung mơi và axit về hiệu
quả trích ly của isoflavones từ đậu nành. Các tác giả tiến hành trích ly với sáu dung
mơi khác nhau phương pháp là một sự kết hợp của ba cực và hai mức độ acid hóa
(83% ACN, 83% axit hóa ACN, 80% MeOH, 80% axit hóa MeOH, 58% ACN, và
58% axit hóa ACN). Dung mơi axit hóa đã được chuẩn bị bởi 2ml trộn là 0,1 N HCl
với 12 ml dung môi. Các tác giả đã chỉ ra rằng các dung môi có tính phân cực cao
(Chỉ số phân cực, P '= 6,7-7,4) cung cấp hàm lượng isoflavones trích ly cao hơn từ
đậu nành. Tính axít hóa trong các dung mơi chuyển isoflavone liên kết thành
aglycones tương ứng. Việc sử dụng các dung mơi có tính axit nên tránh nếu mục
đích của nghiên cứu là định lượng và đánh giá hoạt tính sinh học và sinh khả dụng
của các hình thức khác nhau của isoflavone liên kết. Trong số sáu dung môi nghiên
cứu, các tác giả quan sát thấy rằng 58% acetonitrile khơng bị axit hóa cung cấp hàm
lượng isoflavones cao nhất mà không thay đổi cấu trúc liên kết của chúng
Trang 23


Sử dụng Sóng siêu âm trích ly Isoflavone
So sánh phương pháp trích ly truyền thống và trích ly có sử dụng sóng siêu
âm để trích ly isoflavone từ bã rễ cây sắn dây:
Ethanol là dung mơi trích ly, nó thường được sử dụng để trích ly các hợp
chất thực phẩm vì nó an tồn cho sức khỏe. Và theo kết quả nghiên cứu dung môi

với 80% ethanol và 20% nước cho hiệu quả trích ly cao nhất.
Bảng 2.4. ảnh hưởng của thời gian trích ly với sự khác nhau về thành
phần dung môi đến sản lượng isoflavone trong phương pháp truyền thống và
phương pháp sử dụng sóng siêu âm

Việc sử dụng ethanol-nước là dung mơi trích ly vì sự liên quan đến độ phân
cực, sự trưởng nở mô tế bào thực vật và tăng hấp thụ sóng siêu âm. Điều kiện tối ưu
trích ly là 3 h khi sử dụng sóng siêu âm 40kHz ở 800C. Áp dụng sóng siêu âm ở
800C, dung mơi nước-ethanol làm tăng lượng chất trích ly được gấp 3 lần so với khi
không áp dụng ở 250C và 1,6 lần ở 800C. Lượng cực đại thu được là 7,28g
isoflavone từ 100g bột rễ thải khi sử dụng song siêu âm với dung môi ethanol-nước
(80:20) ở 800C trong thời gian 6h.
Sự thay đổi hóa học của isoflavones có thể xảy ra trong qui trình trích ly. Cần
có một dung mơi đặc biệt để sự chuyển đổi là ít nhất.
Nồng độ β-glucosides và acetyl glucosides có thể được tăng lên hoặc bị giảm
bớt trong quy trình, aglycones có thể tăng lên vì đó là hệ quả của sự chuyển đổi hóa
học. Một lượng lớn những hợp chất hóa học đạt được này khơng có nghĩa là đạt
được hiệu quả trích ly cao mà đó chỉ là kết quả của sự chuyển đổi hóa học. Vì vậy
thật khó để xác định dung môi hiệu quả nhất cho sự trích ly β-glucosides, acetyl
glucosides và aglycones bằng cách so sánh lượng chất thu được thông thường.
Malonyl isoflavone là dạng hợp chất hóa học dễ bị giảm phẩm chất, vì thế nếu đạt
Trang 24


Sử dụng Sóng siêu âm trích ly Isoflavone
được một lượng lớn malonyl isoflavone trong nguyên liệu được trích ly chứng tỏ
hiệu quả trích ly của dung mơi cao, cũng như là q trình ngăn ngừa những chuyển
đổi hóa học tốt hoặc là cả hai điều này. Trong trường hợp không xác định được
lượng malonyl glucosides thì lựa chọn tốt nhất là xác định tính ổn định của nó trong
suốt quy trình xử lí.

Nói về dung mơi thì thường được nói về mặt thuận lợi và khơng thuận lợi. Ví
dụ: MeCN thường thường có thể trích li được nhiều isoflavone hơn MeOH và
EtOH, tuy nhiên, giá thành cao, độc, tính thân thiện với môi trường thấp hơn MeOH
và EtOH.
4.1.3. Kỹ thuật trích ly
Nhiệt độ và thời gian:
Nhiệt độ trích ly có mối liên hệ với hiệu quả trích ly: Nhiệt độ tăng thì làm
tăng lượng isoflavone thu được. Tuy nhiên, nhiều hợp chất isoflavone khơng bền
nhiệt và có thể bị giảm chất lượng trong suốt q trình trích ly đó, điều này ảnh
hưởng trực tiếp đến các hoạt tính sinh học của isoflavone.Ngồi ra, nhiệt độ cao cịn
tăng trích li protein, pectin, là những thành phần tạo bọt. Theo thống kê ở một số
nghiên cứu thì thấy rằng khoảng nhiệt độ cho trích ly isoflavone thường từ (40800C). ví dụ: trích ly isoflavone từ mẫu nước uống đậu nành (hình 2.9 ), ở 450C cho
lượng cao nhất.

Hình 2.9: Ảnh hưởng của nhiệt độ lên hiệu quả
trích ly isoflavone từ thức uống từ đậu nành
Tuy :nhiên
cần lưu
để lựa
phùly hợp
tránh làm
oxi uống
hóa chất
cần
Bảng
Ảnh hưởng
củ thời
gianchọn
trích nhiệt
ly đếnđộ

trích
isoflavone
từ nước
đậu nành
tách.
Thơng thường, các phương pháp cho thấy đạt được nhanh và trích ly đủ số
Trang 25