Chiết xuất là gì? Các công bố khoa học về Chiết xuất

Nghiên cứu sự phân hủy lipid trong cá đông lạnh đã dẫn đến việc phát triển một phương pháp đơn giản và nhanh chóng để chiết xuất và tinh chế lipid từ các vật liệu sinh học. Toàn bộ quy trình có thể được thực hiện trong khoảng 10 phút; nó hiệu quả, có thể tái lập và không có sự thao tác gây hại. Mô ướt được đồng nhất hóa với hỗn hợp chloroform và methanol theo tỷ lệ sao cho hệ thống tan được hình thành với nước trong mô. Sau khi pha loãng với chloroform và nước, dịch đồng nhất được phân tách thành hai lớp, lớp chloroform chứa toàn bộ lipid và lớp methanol chứa tất cả các hợp chất không phải là lipid. Một chiết xuất lipid tinh khiết được thu nhận chỉ đơn giản bằng cách tách lớp chloroform. Phương pháp này đã được áp dụng cho cơ cá và có thể dễ dàng thích nghi để sử dụng với các mô khác.

Các nghiên cứu về phân hủy lipid trong cá đông lạnh đã dẫn đến việc phát triển một phương pháp đơn giản và nhanh chóng để chiết xuất và tinh lọc lipid từ các vật liệu sinh học. Toàn bộ quy trình có thể được thực hiện trong khoảng 10 phút; nó hiệu quả, có thể tái sản xuất và không gây ra các thao tác gây hại. Mô ướt được đồng hóa với hỗn hợp chloroform và methanol theo tỷ lệ đảm bảo hệ thống tạo thành hòa tan với nước trong mô. Việc pha loãng với chloroform và nước tách đồng hóa thành hai lớp, lớp chloroform chứa tất cả các lipid và lớp methanolic chứa tất cả các phi lipid. Một chiết xuất lipid tinh khiết được thu được chỉ bằng cách cô lập lớp chloroform. Phương pháp này đã được áp dụng cho cơ cá và có thể dễ dàng điều chỉnh để sử dụng với các mô khác.

Resveratrol, một phytoalexin có mặt trong nho và các sản phẩm thực phẩm khác, đã được tinh chế và chứng minh có hoạt động ngăn ngừa ung thư trong các thử nghiệm đại diện cho ba giai đoạn chính của quá trình ung thư hóa. Resveratrol được phát hiện có tác dụng như một chất chống oxy hóa và chống đột biến, đồng thời kích thích các enzyme chuyển hóa thuốc giai đoạn II (hoạt động chống khởi phát); nó trung gian các tác dụng chống viêm và ức chế chức năng cyclooxygenase và hydroperoxidase (hoạt động chống thúc đẩy); và nó kích thích sự phân hóa tế bào bạch cầu tiền thân người (hoạt động chống tiến triển). Ngoài ra, nó ức chế sự phát triển của các tổn thương tiền u trong các tuyến vú của chuột được xử lý bằng chất gây ung thư trong môi trường nuôi cấy và ức chế sự hình thành khối u trong mô hình ung thư da của chuột. Những dữ liệu này gợi ý rằng resveratrol, một thành phần phổ biến trong chế độ ăn uống của con người, xứng đáng được điều tra như một tác nhân tiềm năng ngăn ngừa ung thư ở con người.

Các phương pháp để phân tích định lượng anthocyanin, leuco‐anthocyanins, flavanol và tổng phenol trong chiết xuất mô thực vật được xem xét một cách có phê phán và các điều chỉnh phù hợp của các phương pháp hiện có được mô tả.

Một phương pháp huỳnh quang được mô tả để cung cấp các đo lường nhạy cảm của chlorophyll a đã chiết xuất, không bị các lỗi liên quan đến các kỹ thuật axit hóa truyền thống. Các cấu hình quang học huỳnh quang đã được tối ưu hóa để đạt được độ nhạy tối đa với Chl a trong khi giữ phản ứng không nhạy từ cả Chl b và pheopigments. Dưới tỉ lệ Chl b:Chl a cực đoan nhất có khả năng xảy ra trong tự nhiên (1 : 1 mol), phương pháp mới chỉ dẫn đến sự ước lượng quá mức 10% giá trị thực của Chl a, trong khi các ước tính từ các phương pháp axit hóa cũ thì thấp hơn 2,5 lần. Trong điều kiện nồng độ pheopigments cao (pheo a: Chl a = 1 : 1 mol), phương pháp mới cung cấp các ước lượng Chl a tương đương với những người được xác định từ kỹ thuật axit hóa. Phương pháp đơn giản mới yêu cầu một phép đo huỳnh quang đơn và cung cấp độ nhạy phù hợp cho kích thước mẫu nhỏ (<200 ml) ngay cả trong các môi trường biển và nước ngọt oligotrophic nhất.

Thiết kế các phương pháp chiết xuất thiên nhiên xanh và bền vững hiện đang là một chủ đề nghiên cứu nóng trong lĩnh vực hóa học ứng dụng, sinh học và công nghệ. Trong nghiên cứu này, chúng tôi nhằm giới thiệu sáu nguyên tắc của chiết xuất xanh, mô tả một chiến lược đa diện để áp dụng khái niệm này ở cấp độ nghiên cứu và công nghiệp. Nền tảng của giao thức làm việc này là các công nghệ mới và đổi mới, khuếch đại quy trình, dung môi nông nghiệp và tiết kiệm năng lượng. Các khái niệm, nguyên tắc và ví dụ về chiết xuất xanh được thảo luận ở đây cung cấp cái nhìn cập nhật về nỗ lực công nghệ khổng lồ đang được thực hiện và những ứng dụng đa dạng đang được phát triển.

Trong khuôn khổ một chương trình nhằm cải thiện công nghệ thu hồi chiết xuất các sản phẩm từ quá trình lên men hiện có, trạng thái hiện nay của công nghệ được xem xét một cách phê bình. Các axit được xem xét bao gồm axit propionic, axit lactic, axit pyruvic, axit succinic, axit fumaric, axit maleic, axit malic, axit itaconic, axit tartaric, axit citric, và axit isocitric, tất cả đều được thu nhận thông qua quá trình lên men aerôbic của glucose qua con đường glycolytic và bypass glyoxylate. Không có ngoại lệ nào, chính là axit đơn phân không phân ly được chiết vào các chất chiết xuất có khả năng tạo liên kết với oxy chuẩn và liên kết phốt pho. Trong pha hữu cơ, các axit này thường được dimer hóa. Quá trình chuyển tải chiết xuất tuân theo định luật Nernst, các hệ số phân tách đo được dao động từ khoảng 0.003 đối với hydrocacbon no đến khoảng 2 đến 3 đối với cồn aliphatic và ketone đến khoảng 10 hoặc lớn hơn đối với organophosphate. Các tỷ lệ phân phối cao tương tự cũng được đo khi sử dụng amin bậc ba chuỗi dài làm chất chiết xuất, hình thành các muối cồng kềnh ưu tiên hòa tan trong pha hữu cơ.

Chiết xuất DNA, RNA và protein là phương pháp cơ bản được sử dụng trong sinh học phân tử. Những sinh học phân tử này có thể được tách ra từ bất kỳ vật liệu sinh học nào để phục vụ cho các quy trình tiếp theo, phân tích hoặc chuẩn bị. Trong quá khứ, quy trình chiết xuất và tinh chế axit nucleic thường phức tạp, tốn thời gian, cần nhiều công sức và hạn chế về thông lượng tổng thể. Hiện nay, có nhiều phương pháp chuyên biệt có thể được sử dụng để chiết xuất sinh học phân tử tinh khiết, chẳng hạn như các giao thức dựa trên dung dịch và cột. Phương pháp thủ công chắc chắn đã tiến xa theo thời gian với nhiều sản phẩm thương mại bao gồm các bộ kit hoàn chỉnh chứa hầu hết các thành phần cần thiết để tách axit nucleic, nhưng hầu hết đều yêu cầu các bước ly tâm lặp đi lặp lại, tiếp theo là loại bỏ phần dịch nổi tùy thuộc vào loại mẫu và các điều trị cơ khí bổ sung. Các hệ thống tự động được thiết kế cho các phòng thí nghiệm cỡ trung bình đến lớn đã gia tăng nhu cầu trong những năm gần đây. Đây là một lựa chọn thay thế cho các phương pháp thủ công tốn công sức. Công nghệ này phải cho phép thông lượng mẫu cao; năng suất, độ tinh khiết, khả năng tái lập và khả năng mở rộng của các sinh học phân tử cũng như tốc độ, độ chính xác và độ tin cậy của phép thử nên tối đa, đồng thời giảm thiểu rủi ro ô nhiễm chéo.

Một thí nghiệm trong chậu được thực hiện để so sánh hai chiến lược xử lý ô nhiễm bằng thực vật: tích tụ tự nhiên sử dụng thực vật siêu tích tụ Zn và Cd là Thlaspi caerulescens J. Presl & C. Presl so với chiết xuất cải tiến hóa học sử dụng ngô (Zea mays L.) được xử lý bằng axit ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA). Nghiên cứu sử dụng đất bị ô nhiễm công nghiệp và đất nông nghiệp bị ô nhiễm kim loại từ bùn thải. Ba vụ mùa của T. caerulescens trồng trong vòng 391 ngày đã loại bỏ hơn 8 mg kg⁻¹ Cd và 200 mg kg⁻¹ Zn từ đất bị ô nhiễm công nghiệp, tương đương 43% và 7% các kim loại trong đất. Ngược lại, nồng độ Cu cao trong đất nông nghiệp đã làm giảm nghiêm trọng sự phát triển của T. caerulescens, do đó hạn chế tiềm năng chiết xuất của nó. Quá trình xử lý bằng EDTA đã tăng đáng kể tính hòa tan của kim loại nặng trong cả hai loại đất, nhưng không dẫn đến tăng lớn hàm lượng kim loại trong chồi ngô. Chiết xuất Cd và Zn bằng ngô + EDTA nhỏ hơn nhiều so với T. caerulescens từ đất bị ô nhiễm công nghiệp, và nhỏ hơn (Cd) hoặc tương tự (Zn) so với đất nông nghiệp. Sau khi xử lý bằng EDTA, kim loại nặng hòa tan trong nước lỗ chân lông của đất chủ yếu tồn tại dưới dạng phức hợp EDTA-kim loại, duy trì trong vài tuần. Hàm lượng cao của kim loại nặng trong nước lỗ chân lông sau quá trình xử lý EDTA có thể gây nguy cơ môi trường dưới dạng ô nhiễm nước ngầm.