Chiết xuất tỏi bằng siêu âm không dùng dung môi

Tỏi (Allium sativum) giàu các hợp chất lưu huỳnh hữu cơ (ví dụ: allicin, glutathione), mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe. Chiết xuất bằng siêu âm là kỹ thuật đáng tin cậy và hiệu quả để sản xuất dịch chiết tỏi có nồng độ cao. Xử lý siêu âm mang lại hiệu suất thu hồi cao, tạo ra dịch chiết toàn phổ chất lượng cao trong thời gian chiết xuất rất ngắn.

Dịch chiết tỏi chất lượng vượt trội nhờ chiết xuất bằng siêu âm

Việc sử dụng thiết bị siêu âm dạng đầu dò để chiết xuất allicin và các hợp chất lưu huỳnh hữu cơ từ tỏi mang lại nhiều ưu điểm, bao gồm hiệu suất thu hồi cao và chất lượng dịch chiết tỏi cao, xử lý nhanh, cùng phương pháp không dùng dung môi, thân thiện với môi trường. Những yếu tố này cùng góp phần sản xuất dịch chiết tỏi chất lượng cao với hoạt tính sinh học được tăng cường và thành phần ổn định, khiến đây trở thành phương pháp được ưu tiên lựa chọn cho các nhà nghiên cứu và các ngành công nghiệp đang tìm kiếm sản phẩm cao cấp có nguồn gốc từ tỏi.
Dưới đây, chúng tôi trình bày chi tiết các tác dụng có lợi của việc chiết xuất tỏi có hỗ trợ siêu âm:

• Thứ nhất, thiết bị siêu âm dạng đầu dò sử dụng sóng siêu âm được truyền qua đầu dò titan, còn gọi là sonotrode, vào môi trường chiết xuất. Năng lượng cơ học của sóng siêu âm tạo ra các bọt xâm thực trong chất lỏng, khiến chúng nhanh chóng sụp đổ. Trong quá trình này, xuất hiện các dòng rối vi mô cục bộ mạnh cùng những thay đổi về áp suất và nhiệt độ. Các lực này thúc đẩy sự phá vỡ thành tế bào tỏi. Sự phá vỡ này tạo điều kiện giải phóng allicin và các hợp chất lưu huỳnh hữu cơ khác bị giữ bên trong tế bào, giúp chiết xuất hiệu quả.
• Thứ hai, khả năng kiểm soát và độ chính xác của quá trình xử lý siêu âm dạng đầu dò cho phép tùy chỉnh quá trình chiết xuất. Các nhà sản xuất dịch chiết cũng như các nhà nghiên cứu có thể điều chỉnh các thông số như thời gian xử lý siêu âm, biên độ và nhiệt độ để tối ưu hóa điều kiện chiết xuất, qua đó tối đa hóa hiệu suất thu hồi allicin và các hợp chất lưu huỳnh hữu cơ, đồng thời giảm thiểu sự phân hủy các hợp chất nhạy cảm. Mức độ kiểm soát này rất quan trọng để thu được dịch chiết chất lượng cao với thành phần và hoạt lực ổn định.
• Ngoài ra, quá trình xử lý siêu âm tương đối nhanh so với các phương pháp chiết xuất truyền thống như ngâm chiết hoặc chiết Soxhlet. Hiệu quả này không chỉ tiết kiệm thời gian mà còn giúp bảo toàn độ tươi và hoạt tính sinh học của các hợp chất được chiết xuất. Thời gian chiết xuất ngắn hơn làm giảm sự tiếp xúc của dịch chiết tỏi với nhiệt và oxy, vốn có thể làm phân hủy các hợp chất lưu huỳnh hữu cơ nhạy cảm.
• Hơn nữa, chiết xuất bằng siêu âm tương thích với mọi dung môi, bao gồm cả các dung môi nhẹ và thân thiện với môi trường như nước, dung dịch ethanol trong nước hoặc cồn. Điều này đặc biệt quan trọng khi dịch chiết tỏi được sản xuất để sử dụng làm phụ gia thực phẩm, hương liệu, thực phẩm bổ sung, thực phẩm dinh dưỡng có tác dụng dược lý hoặc dược phẩm, trong đó phải tránh nguy cơ nhiễm bẩn từ dung môi hoặc các hóa chất khác nhằm đảm bảo độ tinh khiết và tính an toàn của sản phẩm cuối cùng.

Chiết xuất allicin bằng siêu âm sử dụng nước làm dung môi

Allicin là phân tử thiosulfinate có hàm lượng cao nhất trong dịch chiết tỏi. Allicin có tác dụng kháng khuẩn, kháng virus, kháng nấm, kháng động vật nguyên sinh, chống ung thư và hạ đường huyết, đồng thời cũng được biết đến với khả năng hỗ trợ sức khỏe tim mạch và hệ miễn dịch. Các hoạt tính dược lý của tỏi chủ yếu liên quan đến các phản ứng trao đổi thiol–disulfide với các protein chứa nhóm thiol.
Để sản xuất dịch chiết tỏi có nồng độ cao với hàm lượng lớn các hợp chất lưu huỳnh hữu cơ, chiết xuất bằng siêu âm là kỹ thuật đáng tin cậy và hiệu quả để phân lập thiol và các chất có hoạt tính sinh học khác từ tỏi. Xử lý siêu âm giải phóng thiol từ bên trong tế bào tỏi và cho phép tạo ra dịch chiết toàn phổ các phân tử sinh học của tỏi. Đối với chiết xuất tỏi bằng siêu âm, có thể sử dụng nước làm dung môi không độc hại, chi phí thấp và thân thiện với môi trường.
 

Mặt cắt ngang của tép tỏi trước và sau khi xử lý bằng siêu âm
nghiên cứu và hình ảnh của Bose và cộng sự, 2014

Các quy trình chiết xuất allicin bằng siêu âm

Một số quy trình chiết xuất tỏi bằng siêu âm đã được thiết lập. Trong các nghiên cứu khoa học, nhiều nhóm nghiên cứu đã chứng minh rằng xử lý bằng siêu âm thu được lượng lớn allicin, alliin, các hợp chất lưu huỳnh hữu cơ và các hợp chất hóa thực vật khác từ tỏi.
Arzanlou và cộng sự (2010) báo cáo việc chiết xuất allicin từ tép tỏi bằng siêu âm, sử dụng nước làm dung môi. Họ sử dụng 20g tép tỏi được nghiền thủ công. Họ xử lý tỏi đã nghiền trong 600mL nước cất bằng siêu âm trong 5 min, sử dụng Hielscher UP200S (200watt) ở biên độ 100 %. Một bể nước đá được sử dụng để tản nhiệt. Sau khi chiết xuất bằng siêu âm, hỗn hợp tỏi nghiền được ép qua vải lọc phô mai năm lớp. Huyền phù được chuyển vào ống 50mL và ly tâm ở 1258g tại 4ºC trong 20 min để tách phần bã còn lại khỏi chất lỏng. Dịch nổi được chuyển vào ống 50mL vô trùng và đậy kín để bảo quản.

Bose và cộng sự (2014) đã so sánh phương pháp chiết xuất bằng siêu âm dạng đầu dò với phương pháp ngâm chiết truyền thống, xử lý bằng bể siêu âm và chiết xuất bằng vi sóng. Kết quả cho thấy phương pháp chiết xuất bằng siêu âm dạng đầu dò cho hiệu suất thu hồi allicin cao nhất.

Ismail và cộng sự (2014) báo cáo việc chiết xuất hiệu quả các phân tử sinh học chứa lưu huỳnh là cysteine và glutathione từ củ tỏi bằng siêu âm. Họ áp dụng phương pháp chiết xuất bằng siêu âm sử dụng nước để chiết thiol từ củ tỏi bằng UP100H ở mức biên độ 100%. Họ nhận thấy nồng độ tỏi tối ưu là 10% (w/v) khi chiết xuất trong cốc thủy tinh hở. Thiol được định lượng bằng phương pháp dùng thuốc thử Ellman. Họ thu được lượng chiết xuất đạt 0,170mM thiol. Các nhà nghiên cứu kết luận rằng chiết xuất bằng siêu âm sử dụng nước là phương pháp đơn giản, an toàn và tiết kiệm chi phí để phân lập thiol từ tỏi.
 
 

Máy siêu âm hiệu suất cao để chiết xuất tỏi

Các hệ thống chiết xuất của Hielscher Ultrasonics được sử dụng trên toàn thế giới trong ngành thực phẩm và dược phẩm để sản xuất thương mại các dịch chiết thực vật chất lượng cao dùng làm phụ gia thực phẩm, thực phẩm bổ sung và tác nhân điều trị. Dù mục tiêu của bạn là sản xuất các mẻ dịch chiết tỏi nhỏ hơn hay xử lý lượng lớn dịch chiết thực vật chất lượng cao, Hielscher Ultrasonics đều có máy chiết xuất bằng siêu âm lý tưởng dành cho bạn.

Lợi thế cạnh tranh nhờ chiết xuất bằng siêu âm

Những lợi ích chính của việc chiết xuất các hợp chất có hoạt tính sinh học từ nguyên liệu thực vật như tỏi bằng siêu âm bao gồm thời gian chiết xuất và xử lý được rút ngắn đáng kể, tính thân thiện với môi trường nhờ chiết xuất bằng nước hoặc giảm sử dụng dung môi và lượng khí thải CO₂ nhỏ không đáng kể, mức tiêu thụ năng lượng thấp, cũng như khả năng vận hành đơn giản và an toàn của các hệ thống siêu âm.

Chuẩn hóa quy trình với Hielscher Ultrasonics

Các dịch chiết được sử dụng trong thực phẩm hoặc dược phẩm cần được sản xuất theo Thực hành sản xuất tốt (GMP) và các thông số kỹ thuật xử lý đã được tiêu chuẩn hóa. Các máy siêu âm kỹ thuật số của Hielscher Ultrasonics được trang bị phần mềm thông minh, giúp dễ dàng thiết lập và kiểm soát chính xác quá trình xử lý bằng siêu âm. Chức năng ghi dữ liệu tự động ghi tất cả các thông số của quá trình siêu âm như năng lượng siêu âm (tổng năng lượng và năng lượng thuần), biên độ, nhiệt độ, áp suất (khi được lắp cảm biến nhiệt độ và áp suất) cùng dấu thời gian gồm ngày và giờ vào thẻ SD tích hợp. Điều này cho phép bạn xem xét lại từng lô đã được xử lý bằng siêu âm. Đồng thời, khả năng tái lập và chất lượng sản phẩm luôn ở mức cao được đảm bảo. Độ bền của tất cả các máy siêu âm Hielscher cho phép vận hành 24/7 ở chế độ tải nặng và trong các môi trường khắc nghiệt.
Bảng dưới đây cho biết năng lực xử lý gần đúng của các máy siêu âm của chúng tôi: