استخلاص التبغ بالموجات فوق الصوتية
استخلاص التبغ التقليدي عملية بطيئة تستغرق وقتاً طويلاً، وتتضمن استخدام مذيبات سامة عند درجات حرارة مرتفعة، مما يجعل العملية خطرة. ويمكن إجراء استخلاص القلويدات من التبغ بمساعدة الموجات فوق الصوتية باستخدام الماء أو مذيبات لطيفة في عملية سريعة تستغرق بضع دقائق. وتُحرَّر القلويدات المستخلصة من التبغ بالموجات فوق الصوتية، مثل النيكوتين، بإجراء سريع وعالي الكفاءة، يعطي مردوداً مرتفعاً من مستخلص كامل الطيف (يحتوي على النيكوتين والنورنيكوتين وحمض الكلوروجينيك وحمض 5-كافيويل كينيك والروتين وحمض الكافئيك والسكوبوليتين والسولانيسول وغيرها).
استخلاص التبغ بالموجات فوق الصوتية
الاستخلاص بمساعدة الموجات فوق الصوتية طريقة استخلاص سريعة وفعالة وميسّرة، تعتمد على تطبيق الموجات فوق الصوتية عالية القدرة. وتولّد الموجات فوق الصوتية الشديدة حركة مجهرية سريعة وتجويفاً صوتياً في الأنظمة الصلبة–السائلة (مثل المواد النباتية في مذيب، كأوراق التبغ في الإيثانول)، مما يؤدي إلى زيادة انتقال الكتلة وتسريع عملية الاستخلاص. وبالمقارنة مع تقنيات الاستخلاص المتقدمة الأخرى، مثل الاستخلاص بالموائع فوق الحرجة والاستخلاص بالأزواج الأيونية، فإن الاستخلاص بمساعدة الموجات فوق الصوتية أكثر اقتصادية بكثير، وأقل أثراً على البيئة، وأكثر أماناً وأسهل استخداماً. ولذلك، يُعد الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية التقنية المفضلة لتحرير المركبات النشطة حيوياً من المواد النباتية.
ينتج عن الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية مستخلص واسع الطيف يحتوي على النيكوتين، وهو القلويد الرئيسي الذي يمثّل 94–98% من إجمالي محتوى القلويدات في التبغ، بالإضافة إلى قلويدات النورنيكوتين والأناباسين والأناتابين والكوتينين والميوسمين.
اقرأ المزيد عن استخلاص القلويدات من المواد النباتية باستخدام جهاز معالجة بالموجات فوق الصوتية من نوع المسبار!
جهاز معالجة بالموجات فوق الصوتية UP400St (400 واط) لاستخلاص القلويدات مثل النيكوتين والنورنيكوتين وحمض الكلوروجينيك وغيرها من أوراق التبغ.
مستخلصات التبغ كاملة الطيف بالمعالجة بالموجات فوق الصوتية
يمكن عزل القلويدات مثل النيكوتين والنورنيكوتين، وحمض الكلوروجينيك، والمركبات الفينولية، والسولانيسول، وغيرها من المركبات النشطة حيوياً بسرعة وكفاءة وأمان باستخدام الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية. ويتضمن استخلاص التبغ التقليدي استخدام مذيبات سامة مثل الهيبتان عند درجات حرارة مرتفعة، مما يحوّل عملية الاستخلاص إلى إجراء خطر. وتستغرق عملية الاستخلاص التقليدية بأكملها نحو 24h، ولذلك فهي تستغرق وقتاً طويلاً جداً.
يمكن إجراء الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية بالماء البارد، أو باستخدام مذيبات لطيفة مثل الإيثانول أو مزيج الإيثانول والماء عند درجة حرارة الغرفة أو درجات حرارة أعلى قليلاً. وتستغرق المعالجة بالموجات فوق الصوتية بضع دقائق، مما يجعل الاستخلاص إجراءً سريعاً. علاوة على ذلك، فإن استخدام الماء أو المذيبات اللطيفة يجعل العملية آمنة تماماً وميسّرة.
تحتوي المستخلصات كاملة الطيف المنتجة بالموجات فوق الصوتية على القلويد الرئيسي النيكوتين، بالإضافة إلى القلويدات الثانوية أو الموجودة بكميات ضئيلة، مثل الأناباسين أو 3-(2-piperidinyl)pyridine، والأناتابين أو 3-(2-1,2,3,6-tetrahydropyridyl)pyridine، والكوتينين أو 1-methyl-5-(3-pyridyl)-2-pyrrolidinone)، و2,3’-dipyridyl أو الإيزونيكوتين، وN-formylnornicotine أو 2-(3-pyridyl)pyrrolidinecarbaldehyde، والميوسمين أو 3-(1-pyrrolin-2-yl)pyridine، والنورنيكوتين أو 3-(pyrrolidin-2-yl)pyridine، وبيتا-نيكوتيرين أو 3-(1-methylpyrrol-2-yl)pyridine.
يختلف محتوى هذه القلويدات باختلاف أنواع التبغ ومنتجاته. وبينما يُعد النيكوتين القلويد الرئيسي بنسبة 94–98% من إجمالي محتوى القلويدات، فإن النورنيكوتين والأناتابين هما القلويدان الثانويان الأكثر وفرة، إذ يمثّل كل منهما نحو 2% إلى 6% من إجمالي محتوى القلويدات في التبغ.
- مردود أعلى
- جودة عالية
- استخلاص سريع
- عملية لطيفة وغير حرارية
- الماء أو المذيب
- تشغيل بسيط وآمن
اختر من مجموعة واسعة من المذيبات
باستخدام الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية، يمكنك الاختيار من بين مذيبات متنوعة، تشمل الماء والكحول والإيثانول والميثانول ومخاليط الإيثانول والماء، أو مذيبات قوية مثل الهيبتان أو الهكسان. وقد اختُبرت جميع المذيبات المذكورة سابقاً بنجاح، وثبتت فعاليتها في عزل المركبات النشطة حيوياً، مثل القلويدات والتربينويدات والمركبات الفينولية والسولانيسول، من المواد النباتية للتبغ. ويمكن استخدام المعالجة بالموجات فوق الصوتية في الاستخلاص بالماء البارد الخالي من المذيبات (مثلاً لتحضير مستخلصات عضوية)، أو دمجها مع مذيب من اختيارك.
تعرّف على المزيد عن مذيبات الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية من المواد النباتية!
تعرّف على المزيد عن استخلاص الهكسان المعزَّز بالموجات فوق الصوتية!
استخلاص النيكوتين من أوراق التبغ بالموجات فوق الصوتية باستخدام جهاز المعالجة بالموجات فوق الصوتية UP200Ht
أجهزة استخلاص بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء
تُعد معدات Hielscher للموجات فوق الصوتية أداة استخلاص شائعة لعزل المركبات النشطة حيوياً من المواد النباتية. ومن خلال توفير أجهزة استخلاص بالموجات فوق الصوتية لجميع نطاقات العمليات، تستطيع Hielscher أن توصي بنظام الموجات فوق الصوتية الأنسب لاحتياجاتك. وبدءاً من الأنظمة المختبرية المدمجة والقوية للتحليل واختبارات الجدوى، توفر Hielscher المجموعة الكاملة، من أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية للمختبرات والمنشآت التجريبية وصولاً إلى مفاعلات الموجات فوق الصوتية على النطاق الصناعي الكامل . وبفضل توفير المجموعة الكاملة من معالجات الموجات فوق الصوتية، تمتلك Hielscher التجهيز المثالي لعملية الاستخلاص الخاصة بك. ويمكن إجراء الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية بنمط الدفعات أو التدفق المستمر، وفقاً لحجم العملية وهدفها. وتتيح الملحقات المتنوعة، مثل السونوترودات وأبواق تعزيز السعة وخلايا التدفق والمفاعلات، تجهيز معالج الموجات فوق الصوتية لتحقيق أهداف العملية على نحو مثالي.
يمكن التحكم بدقة في معالجات Hielscher للموجات فوق الصوتية، وتُسجَّل بيانات العملية تلقائياً على بطاقة SD المدمجة في أنظمتنا الرقمية للموجات فوق الصوتية. ويضمن التحكم الموثوق في معلمات العملية جودة عالية وثابتة للمنتج. كما يتيح التسجيل التلقائي لبيانات معلمات العملية توحيد إجراءات العملية بسهولة والامتثال لممارسات التصنيع الجيد (GMP).
تتيح متانة معدات Hielscher للموجات فوق الصوتية التشغيل على مدار 24/7 تحت أحمال عمل شاقة وفي بيئات ذات متطلبات صعبة. ويجعل التشغيل السهل والآمن، إلى جانب انخفاض متطلبات الصيانة، أنظمة Hielscher للموجات فوق الصوتية أداة عمل موثوقة في إنتاجك.
يعطيك الجدول أدناه مؤشراً على القدرة التقريبية للمعالجة لأجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية لدينا:
| حجم الدفعة | معدل التدفق | الأجهزة الموصى بها |
|---|---|---|
| 0.5 إلى 1.5mL | n.a. | VialTweeter |
| 1 إلى 500mL | 10 إلى 200mL/min | UP100H |
| 10 إلى 2000mL | 20 إلى 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 إلى 20L | 0.2 إلى 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 إلى 100L | 2 إلى 10L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10 إلى 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | أعلى | مجموعة من أجهزة UIP16000 |
اتصل بنا الآن للحصول على مزيد من المعلومات! سيسرّ فريقنا المدرَّب جيداً مناقشة عملية الاستخلاص الخاصة بك معك!
اتصل بنا! / اسألنا!
معالجات بالموجات فوق الصوتية عالية القدرة، من النطاق المختبري إلى النطاق التجريبي والصناعي.
UIP2000hdT، جهاز معالجة بالموجات فوق الصوتية قوي وعالي الأداء بقدرة 2kW
المؤلفات/المراجع
- Esclapez, M.D.; García-Pérez, J.V.; Mulet, A.; Cárcel, J.A. (2011): Ultrasound-Assisted Extraction of Natural Products. Food Engineering Reviews, Volume 3, 2011. 108–120.
- Vinatoru, M. (2001): An overview of the ultrasonically assisted extraction of bioactive principles from herbs. Ultrasonics Sonochemistry 8(3):303-13.
- Chen, P.X.; Qian, N.; Burton, H.R.; Moldoveanu, S.C. (2005): Analysis of Minor Alkaloids in Tobacco: A Collaborative Study. Contributions to Tobacco Research, Vol. 21, No.7, 2005.
- Yuegang Zuo, Liliang Zhang, Jingping Wu, Johnathan W. Fritz, Suzanne Medeiros, Christopher Rego (2004): Ultrasonic extraction and capillary gas chromatography determination of nicotine in pharmaceutical formulations. Analytica Chimica Acta, Volume 526, Issue 1, 2004. 35-39.
حقائق جديرة بالمعرفة
لماذا يُعد الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية فعالاً إلى هذا الحد؟
Ultrasonically-assisted extraction (UAE) يستند إلى اقتران موجات فوق صوتية شديدة جداً (موجات صوتية) بسائل أو معلّق. وتُنشئ الموجات الصوتية دورات متناوبة من الضغط المرتفع / الضغط المنخفض، مما يؤدي إلى ظاهرة التجويف الصوتي. وتتميز ظاهرة التجويف فوق الصوتي أو الصوتي بظروف قصوى ومحصورة موضعياً، تشمل ضغوطاً ودرجات حرارة وقوى قص مرتفعة جداً. وبالقرب من فقاعات التجويف المنهارة نحو الداخل، يمكن قياس درجات حرارة تصل إلى 5000K، وضغوط تبلغ 1000 ضغط جوي، ومعدل تسخين وتبريد يتجاوز 1010 K/s، ونفاثات سائلة تصل سرعتها إلى 280m/s، تظهر على هيئة قوى قص مرتفعة جداً واضطرابات في منطقة التجويف. ويؤدي اجتماع هذه العوامل (الضغط والحرارة والقص والاضطراب) إلى تفكيك الخلايا (التحلل الخلوي) وتعزيز انتقال الكتلة أثناء عملية الاستخلاص. وبذلك، يتعزز استخلاص المكونات النباتية من الخلايا النباتية بنظام السائل–الصلب. وتُطبَّق تقنية الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية على نطاق واسع لاستخلاص الفلافونويدات وعديدات السكاريد والقلويدات والستيرولات النباتية والبوليفينولات والأصباغ من النباتات بنجاح وكفاءة.
الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية من الخلايا النباتية: يُظهر المقطع العرضي المجهري (TS) آلية التأثير أثناء الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية من الخلايا (تكبير 2000x) [المصدر: Vilkhu et al. 2011]
التبغ
تُعرف نباتات متنوعة من جنس Nicotiana وفصيلة Solanaceae (الباذنجانيات) باسم نباتات التبغ. وإلى جانب كونه المصطلح الشائع للنبات، يُطلق التبغ أيضاً على المنتجات المحضَّرة من أوراق نبات التبغ المعالَجة بالتجفيف. ورغم أن Nicotiana tabacum هو المحصول الرئيسي المستخدم لإنتاج التبغ والنيكوتين، فإن هناك أكثر من 70 نوعاً نباتياً من التبغ. ويُعد N. tabacum النوع السائد المستخدم في منتجات التبغ، لكن النوع الأكثر قوة N. rustica يوجد في أنحاء العالم ويُستخدم لإنتاج المبيدات. وبمقارنة محتوى النيكوتين، يصل محتواه في أوراق N. rustica إلى 9%، بينما تحتوي أوراق N. tabacum على نحو 1 إلى 3%.
يحتوي التبغ على القلويد المنبّه النيكوتين، بالإضافة إلى قلويدات الحرمل. وتُستخدم أوراق التبغ المجففة والمعالَجة أساساً للتدخين في السجائر والسيجار والغلايين والشيشة، وكذلك السجائر الإلكترونية والسيجار الإلكتروني والغلايين الإلكترونية وأجهزة التبخير. وبدلاً من ذلك، يمكن استهلاكها في صورة سعوط أو تبغ للمضغ أو تبغ يوضع بين الشفة واللثة أو سنوس.
تضم فصيلة نبات التبغ أنواعاً وأنواعاً فرعية متنوعة تتميز بتركيبات مختلفة من القلويدات والنكهات.
التبغ الشرقي (Nicotiana tabacum L.) نوع من التبغ يُزرع أساساً في تركيا واليونان والمناطق المجاورة، ويُستخدم للإنتاج التجاري للسجائر والسيجار وتبغ المضغ. وله نكهة مميزة قوية، ومحتوى منخفض نسبياً من النيكوتين، ومحتوى مرتفع من السكريات المختزِلة والأحماض والزيت العطري المتطاير، مما يمنح منتجات التبغ رائحة قوية.
هناك 67 نوعاً طبيعياً معروفاً من التبغ. وفيما يلي الأنواع الأكثر شيوعاً:
- Nicotiana acuminata (Graham) Hook. – التبغ كثير الأزهار
- Nicotiana africana Merxm.
- Nicotiana alata Link & Otto – التبغ المجنّح، تبغ الياسمين، تنباكو (بالفارسية)
- Nicotiana attenuata Torrey ex S. Watson – تبغ القيوط
- Nicotiana benthamiana Domin
- Nicotiana clevelandii A. Gray
- Nicotiana glauca Graham – التبغ الشجري، التبغ الشجري البرازيلي، تبغ الشجيرات، شجرة الخردل
- Nicotiana glutinosa L.
- Nicotiana langsdorffii Weinm.
- Nicotiana longiflora Cav.
- Nicotiana occidentalis H.-M. Wheeler
- Nicotiana obtusifolia M. Martens & Galeotti – التبغ الصحراوي، punche، “tabaquillo”
- Nicotiana otophora Griseb.
- Nicotiana plumbaginifolia Viv.
- Nicotiana quadrivalvis Pursh
- Nicotiana rustica L. – تبغ الأزتك، mapacho
- Nicotiana suaveolens Lehm. – التبغ الأسترالي
- Nicotiana sylvestris Speg. & Comes – تبغ أمريكا الجنوبية، تبغ الغابات
- Nicotiana tabacum L. – التبغ التجاري المزروع لإنتاج السجائر والسيجار وتبغ المضغ وغيرها.
- Nicotiana tomentosiformis Goodsp.
الأنواع الثلاثة أدناه هُجُن أنتجها الإنسان:
- Nicotiana × didepta N. debneyi × N. tabacum
- Nicotiana × digluta N. glutinosa × N. tabacum
- Nicotiana × sanderae Hort. ex Wats. N. alata × N. forgetiana
أنواع التبغ
تؤدي عملية المعالجة بالتجفيف، ثم التعتيق اللاحق لأوراق التبغ، إلى أكسدة بطيئة وتحلل للكاروتينويدات الموجودة في ورقة التبغ. وبفعل الأكسدة، تتكوّن مركبات معينة في أوراق التبغ، تنتج عنها نكهات عطرية تشبه القش الحلو أو الشاي أو زيت الورد أو الفاكهة، وتسهم في “نعومة” الدخان. وتتحول النشويات إلى سكريات، تُحدِث لاحقاً غلكزة البروتينات، وتتأكسد إلى نواتج نهائية للغلكزة المتقدمة (AGEs). وهذه عملية كرملة تمنح الدخان نكهته أيضاً.
تؤثر طريقة تحضير التبغ ومعالجته بالتجفيف في خصائص رائحته النهائية. ويمكن إجراء المعالجة بالتجفيف بالهواء أو بالنار أو بالهواء الساخن غير المباشر أو بالشمس. فعلى سبيل المثال، يحتوي التبغ المعالَج بالهواء الساخن غير المباشر (من فرنسا مثلاً) على مستويات منخفضة فقط من القلويدات، بينما يُعرف تبغ Burley المعالَج بالهواء (المستورَد من غواتيمالا مثلاً) بمحتواه المرتفع من القلويدات.