Ultrazvučna ekstrakcija duhana
Konvencionalna ekstrakcija duhana spor je proces koji oduzima mnogo vremena i uključuje upotrebu toksičnih otapala na visokim temperaturama, zbog čega je proces opasan. Ekstrakcija alkaloida iz duhana potpomognuta ultrazvukom može se provoditi pomoću vode ili blagih otapala u brzom procesu od nekoliko minuta. Ultrazvučno ekstrahirani alkaloidi, kao što je nikotin iz duhana, oslobađaju se brzim i vrlo efikasnim postupkom, koji daje visoke prinose ekstrakta punog spektra (koji sadrži nikotin, nornikotin, hlorogensku kiselinu, 5-kafeoilhinsku kiselinu, rutin, kafeinsku kiselinu i skopoletin, solanesol itd.).
Ultrazvučna ekstrakcija duhana
Ekstrakcija potpomognuta ultrazvukom brza je, efikasna i praktična metoda ekstrakcije, koja se zasniva na primjeni ultrazvuka velike snage. Intenzivni ultrazvučni talasi stvaraju brzo mikrokretanje i akustičnu kavitaciju u sistemima čvrsto–tečno (npr. biljni materijal u otapalu, npr. listovi duhana u etanolu), što dovodi do pojačanog prijenosa mase kao i do ubrzanog procesa ekstrakcije. U poređenju s drugim naprednim tehnikama ekstrakcije, kao što su ekstrakcija superkritičnim fluidom i ekstrakcija ionskim parovima, ekstrakcija potpomognuta ultrazvukom znatno je ekonomičnija, ekološki prihvatljivija, sigurnija i jednostavnija za upotrebu. Stoga je ultrazvučna ekstrakcija poželjna tehnika ekstrakcije za oslobađanje bioaktivnih spojeva iz biljnih materijala.
Ultrazvučna ekstrakcija daje ekstrakt širokog spektra koji sadrži nikotin, primarni alkaloid sa 94–98% ukupnog sadržaja alkaloida u duhanu, kao i alkaloide nornikotin, anabazin, anatabin, kotinin i mizmin.
Saznajte više o ekstrakciji alkaloida iz biljnog materijala pomoću ultrazvučnog uređaja sa sondom!
Sonikator UP400St (400 vati) za ekstrakciju alkaloida kao što su nikotin, nornikotin, hlorogenska kiselina itd. iz listova duhana.
Ekstrakti duhana punog spektra pomoću ultrazvučne obrade
Alkaloidi kao što su nikotin i nornikotin, hlorogenska kiselina, fenolni spojevi, solanesol i drugi bioaktivni spojevi mogu se brzo, efikasno i sigurno izolirati pomoću ultrazvučne ekstrakcije. Konvencionalna ekstrakcija duhana uključuje upotrebu toksičnih otapala, kao što je heptan, na visokim temperaturama, zbog čega ekstrakcija postaje opasan postupak. Cijeli konvencionalni proces ekstrakcije traje otprilike 24h i stoga oduzima mnogo vremena.
Ultrazvučna ekstrakcija može se provoditi kao ekstrakcija hladnom vodom ili pomoću blagih otapala, kao što su etanol ili smjesa etanola i vode, na sobnoj temperaturi ili blago povišenim temperaturama. Ultrazvučna obrada (sonikacija) traje nekoliko minuta, zbog čega ekstrakcija postaje brz postupak. Osim toga, upotrebom vode ili blagih otapala proces je potpuno siguran i praktičan.
Ultrazvučno dobiveni ekstrakti punog spektra sadrže primarni alkaloid nikotin kao i sekundarne ili manje zastupljene alkaloide, kao što su anabazin ili 3-(2-piperidinil)piridin, anatabin ili 3-(2-1,2,3,6-tetrahidropiridil)piridin, kotinin ili 1-metil-5-(3-piridil)-2-pirolidinon), 2,3’-dipiridil ili izonikoteina, N-formilnornikotin ili 2-(3-piridil)pirolidinkarbaldehid, mizmin ili 3-(1-pirolin-2-il)piridin, nornikotin ili 3-(pirolidin-2-il)piridin i beta-nikotirin ili 3-(1-metilpirol-2-il)piridin.
Sadržaj ovih alkaloida varira ovisno o vrsti duhana i duhanskim proizvodima. Dok je nikotin primarni alkaloid sa 94–98% ukupnog sadržaja alkaloida, nornikotin i anatabin dva su najzastupljenija sekundarna alkaloida, koji svaki čine otprilike 2% do 6% ukupnog sadržaja alkaloida u duhanu.
- Veći prinos
- Visoka kvaliteta
- Brza ekstrakcija
- Blag, netermalni proces
- Voda ili otapalo
- Jednostavan i siguran rad
Odaberite iz širokog izbora otapala
Ultrazvučnom ekstrakcijom možete birati između različitih otapala, uključujući vodu, alkohol, etanol, metanol, smjese etanola i vode ili jaka otapala kao što su heptan ili heksan. Sva prethodno navedena otapala već su uspješno testirana i pokazala su se efikasnima za izolaciju bioaktivnih spojeva kao što su alkaloidi, terpenoidi, fenolni spojevi i solanesol iz biljnih materijala duhana. Ultrazvučna obrada (sonikacija) može se koristiti u ekstrakciji hladnom vodom bez otapala (npr. za pripremu organskih ekstrakata) ili se može kombinirati s otapalom po vašem izboru.
Saznajte više o otapalima za ultrazvučnu ekstrakciju iz biljnih materijala!
Saznajte više o ultrazvučno intenziviranoj ekstrakciji heksanom!
Ultrazvučna ekstrakcija nikotina iz listova duhana pomoću sonikatora UP200Ht
Visokoučinski ultrazvučni ekstraktori
Ultrazvučna oprema kompanije Hielscher uobičajen je alat za ekstrakciju za izolaciju bioaktivnih spojeva iz biljnih materijala. Kao isporučilac ultrazvučnih ekstraktora za sve razmjere procesa, Hielscher vam može preporučiti ultrazvučni sistem koji je najprikladniji za vaše potrebe. Počevši od kompaktnih, a ipak snažnih laboratorijskih sistema za analizu i ispitivanje izvodljivosti, Hielscher nudi cijeli raspon od laboratorijskih i pilot-ultrazvučnih uređaja do potpuno industrijskih ultrazvučnih reaktora. Nudeći puni raspon ultrazvučnih procesora, Hielscher ima idealnu konfiguraciju za vaš proces ekstrakcije. Ovisno o volumenu i cilju vašeg procesa, ultrazvučna ekstrakcija može se provoditi u šaržnom ili kontinuiranom protočnom načinu rada. Raznovrsna dodatna oprema, kao što su sonotrode, booster-rogovi, protočne ćelije i reaktori, omogućava da se ultrazvučni procesor opremi tako da idealno ispuni ciljeve procesa.
Ultrazvučni procesori kompanije Hielscher mogu se precizno kontrolirati, a podaci o procesu automatski se bilježe na integriranu SD karticu naših digitalnih ultrazvučnih sistema. Pouzdana kontrola nad parametrima procesa osigurava dosljedno visoku kvalitetu proizvoda. Automatsko bilježenje podataka o parametrima procesa omogućava jednostavnu standardizaciju procesa i ispunjavanje zahtjeva dobre proizvođačke prakse (GMP).
Robusnost ultrazvučne opreme kompanije Hielscher omogućava rad 24/7 pri velikim opterećenjima i u zahtjevnim okruženjima. Jednostavan i siguran rad kao i nizak nivo održavanja čine ultrazvučne sisteme kompanije Hielscher pouzdanim radnim konjem u vašoj proizvodnji.
Tabela u nastavku daje vam okvirnu informaciju o približnom kapacitetu obrade naših ultrazvučnih uređaja:
| Volumen šarže | Protok | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 0,5 do 1,5mL | n.a. | VialTweeter |
| 1 do 500mL | 10 do 200mL/min | UP100H |
| 10 do 2000mL | 20 do 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 do 20L | 0,2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | veći | klaster od UIP16000 |
Kontaktirajte nas odmah za dodatne informacije! Naše dobro obučeno osoblje rado će s vama razgovarati o vašem procesu ekstrakcije!
Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!
UIP2000hdT, snažan visokoučinski ultrazvučni uređaj od 2kW
Literatura/reference
- 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.
Vrijedno je znati
Zašto je ultrazvučna ekstrakcija tako efikasna?
Ultrasonically-assisted extraction (UAE) zasniva se na uvođenju ultrazvučnih talasa vrlo visokog intenziteta (akustičnih talasa) u tečnost ili suspenziju. Akustični talasi stvaraju naizmjenične cikluse visokog i niskog pritiska, što dovodi do pojave akustične kavitacije. Pojavu ultrazvučne ili akustične kavitacije karakteriziraju ekstremni, lokalno ograničeni uvjeti vrlo visokih pritisaka, temperatura i smičnih sila. U blizini implodirajućih kavitacijskih mjehurića mogu se izmjeriti temperature do 5000K, pritisci od 1000 atmosfera, brzina zagrijavanja i hlađenja iznad 1010 K/s i mlazevi tečnosti brzine do 280m/s, koji se u kavitacijskoj zoni očituju kao vrlo velike smične sile i turbulencije. Kombinacija ovih faktora (pritisak, toplota, smicanje i turbulencija) razgrađuje ćelije (liza) i pojačava prijenos mase tokom procesa ekstrakcije. Time se potiče ekstrakcija fitokonstituenata iz biljnih ćelija po principu tečno–čvrsto. Tehnika ultrazvučne ekstrakcije široko se primjenjuje za uspješnu i efikasnu ekstrakciju flavonoida, polisaharida, alkaloida, fitosterola, polifenola i pigmenata iz biljaka.
Ultrazvučna ekstrakcija iz biljnih ćelija: mikroskopski poprečni presjek (TS) prikazuje mehanizam djelovanja tokom ultrazvučne ekstrakcije iz ćelija (uvećanje 2000x) [izvor: Vilkhu et al. 2011]
Duhan
Različite biljke iz roda Nicotiana i porodice Solanaceae (pomoćnice) poznate su kao biljke duhana. Osim što je uobičajen naziv za biljku, duhan označava i proizvode pripremljene od osušenih listova biljke duhana. Iako je Nicotiana tabacum glavna kultura za proizvodnju duhana i nikotina, postoji više od 70 biljnih vrsta duhana. N. tabacum dominantna je vrsta koja se koristi za duhanske proizvode, međutim jača varijanta N. rustica može se naći širom svijeta i koristi se za proizvodnju pesticida. Poredeći sadržaj nikotina, listovi N. rustica imaju sadržaj nikotina i do 9%, dok listovi N. tabacum sadrže oko 1 do 3%.
Duhan sadrži stimulativni alkaloid nikotin kao i harmala alkaloide. Osušeni i prerađeni listovi duhana uglavnom se koriste za pušenje u cigaretama, cigarama, lulama, šišama kao i u e-cigaretama, e-cigarama, e-lulama i vaporizatorima. Alternativno, mogu se konzumirati kao burmut, duhan za žvakanje, duhan za stavljanje u usta i snus.
Porodica biljke duhana obuhvata različite (pod)vrste, koje pokazuju različite profile alkaloida i okusa.
Orijentalni duhan (Nicotiana tabacum L.) vrsta je duhana koja se uzgaja uglavnom u Turskoj, Grčkoj i susjednim područjima, a koristi se za komercijalnu proizvodnju cigareta, cigara i duhana za žvakanje. Ima snažan karakterističan okus, relativno je siromašan nikotinom, a bogat reducirajućim šećerima, kiselinama i hlapljivim aromatičnim uljem, što duhanskim proizvodima daje intenzivnu aromu.
Poznato je 67 prirodnih vrsta duhana. U nastavku su navedene najčešće vrste:
- Nicotiana acuminata (Graham) Hook. – duhan mnogocvjetni
- Nicotiana africana Merxm.
- Nicotiana alata Link & Otto – krilati duhan, jasminov duhan, tanbaku (perzijski)
- Nicotiana attenuata Torrey ex S. Watson – kojotov duhan
- Nicotiana benthamiana Domin
- Nicotiana clevelandii A. Gray
- Nicotiana glauca Graham – drvenasti duhan, brazilski drvenasti duhan, grmoliki duhan, gorušičino drvo
- Nicotiana glutinosa L.
- Nicotiana langsdorffii Weinm.
- Nicotiana longiflora Cav.
- Nicotiana occidentalis H.-M. Wheeler
- Nicotiana obtusifolia M. Martens & Galeotti – pustinjski duhan, punche, “tabaquillo”
- Nicotiana otophora Griseb.
- Nicotiana plumbaginifolia Viv.
- Nicotiana quadrivalvis Pursh
- Nicotiana rustica L. – astečki duhan, mapacho
- Nicotiana suaveolens Lehm. – australski duhan
- Nicotiana sylvestris Speg. & Comes – južnoamerički duhan, šumski duhan
- Nicotiana tabacum L. – komercijalni duhan koji se uzgaja za proizvodnju cigareta, cigara, duhana za žvakanje itd.
- Nicotiana tomentosiformis Goodsp.
Tri vrste u nastavku su hibridi nastali ljudskim djelovanjem:
- Nicotiana × didepta N. debneyi × N. tabacum
- Nicotiana × digluta N. glutinosa × N. tabacum
- Nicotiana × sanderae Hort. ex Wats. N. alata × N. forgetiana
Vrste duhana
Proces sušenja i naknadnog odležavanja listova duhana izaziva sporu oksidaciju i razgradnju prisutnih karotenoida u listu duhana. Zbog oksidacije sintetiziraju se određeni spojevi u listovima duhana, koji rezultiraju aromama slatkog sijena, čaja, ružinog ulja ili voćnim aromama, a doprinose “blagosti” dima. Škrobovi se pretvaraju u šećere, koji nakon toga glikiraju proteine i oksidiraju se u napredne krajnje produkte glikacije (AGE). To je proces karamelizacije koji dimu također daje njegov okus.
Način pripreme i sušenja duhana utječe na njegove konačne karakteristike arome. Sušenje se može provesti zrakom, vatrom, vrućim zrakom kroz kanale i suncem. Na primjer, duhan sušen vrućim zrakom (npr. iz Francuske) sadrži samo niske razine alkaloida, dok je burley duhan sušen zrakom (npr. iz Gvatemale) poznat po visokom sadržaju alkaloida.

