અલ્ટ્રાસોનિક્સ દ્વારા ટર્પીનનું નિષ્કર્ષણ
અલ્ટ્રાસોનિક ટર્પીન નિષ્કર્ષણથી, ઉદાહરણ તરીકે કેનાબિસ અને હોપ્સમાંથી, ટર્પીન કેરિયોફિલીન ઑક્સાઇડની ઊંચી ઉપજ મળે છે તે સાબિત થયું છે. કેરિયોફિલીન ઑક્સાઇડ એ કેનાબિસ, હોપ્સ, મરી, બેસિલ અને રોઝમેરીમાં જોવા મળતું ટર્પીન છે. સક્રિય સંયોજન તરીકે, નિષ્કર્ષિત ટર્પીન કેરિયોફિલીન ઑક્સાઇડનો ઉપયોગ સ્વાદદાયક ઉમેરણ અને આરોગ્ય પૂરક તરીકે થાય છે.
નિષ્કર્ષિત કેરિયોફિલીન ઑક્સાઇડનો ઉપયોગ
કેરિયોફિલીન ઑક્સાઇડ તેની સુગંધિત ગંધ અને સ્વાદ (એટલે કે વનસ્પતિઓ જેવા) માટે જાણીતું છે. તેની તીવ્ર સુગંધિત ગંધ અને સ્વાદને કારણે, તેનો ઉપયોગ ઘણી વાર ખાદ્યપદાર્થોમાં સ્વાદદાયક ઉમેરણ તરીકે તેમજ સુગંધના ઘટક તરીકે થાય છે. વધુમાં, તે માનવ શરીરના અંતઃસ્રાવી CB2 રિસેપ્ટરો સાથે બંધાવાની ક્ષમતા પણ ધરાવે છે, જે તેને એક રસપ્રદ ઔષધીય ઘટક બનાવે છે.
કેરિયોફિલીન ઑક્સાઇડનું અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ
ટર્પીન કેરિયોફિલીન ઑક્સાઇડનું અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ ઊંચી ઉપજ મેળવવાની ઉત્તમ તકનીક છે, ઉદાહરણ તરીકે કેનાબિસ અને હોપ્સમાંથી. ધ્વનિક કેવિટેશન વિશે વધુ વાંચો, જે અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણનો કાર્યકારી સિદ્ધાંત છે!
ઉદાહરણ તરીકે, β-કેરિયોફિલીન ઑક્સાઇડનું અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ અલ્ટ્રાસોનિક ઉપકરણ UP100H (100W, 30kHz) વડે સૂકવેલી હોપ્સની કળીઓમાંથી કરવામાં આવ્યું હતું.
GC વિશ્લેષણના આંકડા Hielscher ના UP100H વડે હોપ્સમાંથી નિષ્કર્ષિત β-કેરિયોફિલીન ઑક્સાઇડની નિષ્કર્ષણ ઉપજ દર્શાવે છે.
UP400St – હલાવવાના સાધન સાથે ટર્પીનના નિષ્કર્ષણ માટેનું 400W શક્તિશાળી અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસર
અલ્ટ્રાસોનિક હોપ્સ અર્કનું ગેસ ક્રોમેટોગ્રાફી વિશ્લેષણ: β-કેરિયોફિલીન ઑક્સાઇડ, α-કેરિયોફિલીન, α-પાઇનીન, mycrene, લિમોનીન, α-caryophylene, અને કેરિયોફિલીન ઑક્સાઇડ તથા અન્ય.
β-કેરિયોફિલીન ઑક્સાઇડ ઉપરાંત, α-કેરિયોફિલીન, α-પાઇનીન, mycrene, લિમોનીન અને α-caryophylene જેવા અન્ય ટર્પીનોનું પણ સફળતાપૂર્વક નિષ્કર્ષણ કરવામાં આવ્યું હતું.
પ્રોબ પ્રકારના અલ્ટ્રાસોનિકેશનનો ઉપયોગ કરીને વનસ્પતિઓમાંથી ટર્પીન કેવી રીતે કાઢવામાં આવે છે? પગલાવાર સૂચનાઓ!
- સૌપ્રથમ, નિષ્કર્ષણ માટે સપાટીનું ક્ષેત્રફળ વધારવા વનસ્પતિ સામગ્રીને પીસવામાં આવે છે અથવા નાના ટુકડાઓમાં કાપવામાં આવે છે.
- ત્યારબાદ ટર્પીન કાઢવા માટે વનસ્પતિ સામગ્રીને દ્રાવક (જેમ કે ઇથેનોલ અથવા પાણી) સાથે ભેળવવામાં આવે છે.
- ત્યારબાદ નિષ્કર્ષણ પ્રક્રિયાને સહાય કરવા માટે પ્રોબ પ્રકારના અલ્ટ્રાસોનિકેશનનો ઉપયોગ કરીને સ્લરી પર આશરે 20kHz પર ઉચ્ચ તીવ્રતાવાળા, ઓછી આવૃત્તિવાળા અલ્ટ્રાસાઉન્ડ તરંગો લાગુ કરવામાં આવે છે. આનાથી ધ્વનિક કેવિટેશન અને દ્રાવકનું ઝડપી કંપન થાય છે, જે વનસ્પતિ કોષોના વિઘટન અને ભંગાણ તથા ટર્પીન મુક્ત થવાની પ્રક્રિયાને પ્રોત્સાહન આપે છે.
- ત્યારબાદ નિષ્કર્ષિત ટર્પીન ધરાવતા પ્રવાહીમાંથી ઘન વનસ્પતિ સામગ્રીને અલગ કરવા માટે મિશ્રણને ગાળવામાં આવે છે.
- ત્યારબાદ દ્રાવક દૂર કરવા અને ટર્પીનને સાંદ્ર બનાવવા માટે પ્રવાહીને બાષ્પીભવન કરાવવામાં આવે છે અથવા તેના પર આગળની પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે.
- અંતિમ ઉત્પાદન ટર્પીનથી સમૃદ્ધ અર્ક હોય છે, જેનો ઉપયોગ આહાર પૂરકો, કાર્યાત્મક ખાદ્યપદાર્થો અને સૌંદર્યપ્રસાધનો જેવા વિવિધ ઉપયોગોમાં કરી શકાય છે.
અલ્ટ્રાસોનિક ટર્પીન નિષ્કર્ષણની કાર્યપદ્ધતિ
હોપ્સના નમૂનામાં વધુ એકસમાન કણકદ મેળવવા માટે હોપ્સને પરંપરાગત કોફી ગ્રાઇન્ડરથી પીસવામાં આવ્યા હતા.
4.5mg હોપ્સને વાયલમાં મૂકવામાં આવ્યા હતા, ત્યારબાદ 5mL ઇથેનોલ ઉમેરવામાં આવ્યું હતું. ઉષ્મા દૂર કરવા માટે વાયલને બરફવાળા પાણી ધરાવતા બીકરમાં મૂકવામાં આવી હતી. ત્યારબાદ નમૂનાનું સોનિકેશન UP100H વડે કરવામાં આવ્યું હતું, જેમાં સોનોટ્રોડ MS7 લગાવવામાં આવ્યો હતો અને કંપવિસ્તારનું સેટિંગ 50% રાખીને 90sec સુધી સોનિકેશન કરવામાં આવ્યું હતું.
અલ્ટ્રાસોનિક હોપ્સ અર્કનું ગેસ ક્રોમેટોગ્રાફી વિશ્લેષણ:
સોનિકેશન કોષ મેટ્રિક્સ અને દ્રાવક વચ્ચે ઉચ્ચ દ્રવ્ય સ્થાનાંતરણ સુનિશ્ચિત કરે છે, જેના પરિણામે ઉચ્ચ ગુણવત્તાવાળા અર્કની ખૂબ ઊંચી ઉપજ પ્રાપ્ત થાય છે.
- ઉચ્ચ ગુણવત્તાવાળા ટર્પીન અર્ક (ઉષ્મીય વિઘટન વિના)
- ઊંચી ઉપજ
- ઝડપી પ્રક્રિયા
- રોકાણનું ઝડપી વળતર
- વધુ સૌમ્ય દ્રાવકો
- દ્રાવકનો ઓછો ઉપયોગ
- ચલાવવામાં સુરક્ષિત અને સરળ
- ઓછી જાળવણી
- હરિત, પર્યાવરણને અનુકૂળ ટર્પીન નિષ્કર્ષણ
અલ્ટ્રાસોનિક ટર્પીન નિષ્કર્ષણ એક હરિત નિષ્કર્ષણ પદ્ધતિ તરીકે વિશિષ્ટ છે, જે ટર્પીન નિષ્કર્ષણ પ્રક્રિયાને નોંધપાત્ર રીતે ઝડપી બનાવવાની સાથે અન્ય પરંપરાગત નિષ્કર્ષણ પદ્ધતિઓ (એટલે કે સુપરક્રિટિકલ CO2, સોક્સલેટ વગેરે) કરતાં ઓછી ઊર્જાની જરૂરિયાત ધરાવે છે. ટર્પીનના અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણના ઉપયોગ સાથે સંકળાયેલા અન્ય ફાયદાઓમાં અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષકનું સરળ સંચાલન, ઝડપી પ્રક્રિયા, રાસાયણિક કચરાનો અભાવ, ઊંચી ઉપજ, પર્યાવરણને અનુકૂળતા, સૌમ્ય પ્રક્રિયા પરિસ્થિતિઓને કારણે સુધરેલી ગુણવત્તા અને ઉષ્મીય વિઘટનનું નિવારણ સામેલ છે.
ટર્પીન માટેના અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષકો
નીચેનું કોષ્ટક તમારી ટર્પીન નિષ્કર્ષણની જરૂરિયાતો માટે કયું અલ્ટ્રાસોનિક ઉપકરણ સૌથી યોગ્ય હોઈ શકે તેનો સંકેત આપે છે.
| બેચનું આયતન | પ્રવાહ દર | ભલામણ કરેલાં ઉપકરણો |
|---|---|---|
| 10 થી 2000mL | 20 થી 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 થી 20L | 0.2 થી 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 થી 100L | 2 થી 10L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10 થી 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | વધુ | જૂથમાં ગોઠવેલાં UIP16000 |
પ્રયોગશાળાથી ઔદ્યોગિક સ્તર સુધીના ઉચ્ચ શક્તિવાળા અલ્ટ્રાસોનિક હોમોજેનાઇઝરો.
સાહિત્ય/સંદર્ભો
- Selvamuthukumaran, M.; Shi, J. (2017): Recent advances in extraction of antioxidants from plant by-products processing industries. Food Quality and Safety, 2017, 1, 61–81.
- Suslick, K.S. (1990): Sonochemistry. Science 23 Mar 1990: Vol. 247, Issue 4949, pp. 1439-1445
જાણવા યોગ્ય તથ્યો
કેરિયોફિલીન
કેરિયોફિલીન અથવા (−)-β-કેરિયોફિલીન એ કુદરતી દ્વિચક્રીય સેસ્ક્વિટર્પીન છે, જે ઘણાં આવશ્યક તેલોમાં મળી શકે છે. નીચેની વનસ્પતિઓ કેરિયોફિલીનના સારા સ્ત્રોત તરીકે જાણીતી છે: કેનાબિસ, હેમ્પ (Cannabis sativa), કાળી કારવે (Carum nigrum), લવિંગ (Syzygium aromaticum), હોપ્સ (Humulus lupulus), બેસિલ (Ocimum spp.), ઓરેગાનો (Origanum vulgare), કાળા મરી (Piper nigrum), લવેન્ડર (Lavandula angustifolia), રોઝમેરી (Rosmarinus officinali, અને કોપાઇબા તેલ (Copaifera spp.). β-કેરિયોફિલીન એ કેનાબિનોઇડ રિસેપ્ટર પ્રકાર 2 (CB 2) પ્રત્યે પ્રબળ બંધન આકર્ષણ ધરાવતું ફાઇટોકેનાબિનોઇડ છે, પરંતુ કેનાબિનોઇડ રિસેપ્ટર પ્રકાર 1 (CB 1) પ્રત્યે એવું આકર્ષણ ધરાવતું નથી.
કેરિયોફિલીન ઑક્સાઇડ
કેરિયોફિલીન ઑક્સાઇડ (જેને β-કેરિયોફિલીન ઑક્સાઇડ પણ કહે છે) એ β-કેરિયોફિલીનનું ઑક્સિડેશન વ્યુત્પન્ન છે અને આશરે 62°C ગલનબિંદુ ધરાવતો સફેદ સ્ફટિકીય ઘન પાવડર છે.
તેની સોજા વિરોધી, સ્થાનિક નિશ્ચેતક અને પ્રતિઑક્સિડેટિવ અસરો માટે તેને મૂલ્યવાન ગણવામાં આવે છે. પ્રારંભિક સંશોધન સૂચવે છે કે કેરિયોફિલીન ઑક્સાઇડ કેન્સરની સારવાર માટે પણ સંભવિત દવા હોઈ શકે છે. કેરિયોફિલીન ઑક્સાઇડ સાયક્લોબ્યુટેન વલયનો ભાગ છે, જેનો ઉપયોગ વ્યાપકપણે વપરાતી કીમોથેરાપી દવા કાર્બોપ્લેટિનના સંશ્લેષણ માટે તબીબી સંશોધનમાં પહેલેથી જ થાય છે.
કેરિયોફિલીન ઑક્સાઇડ, જેમાં કેરિયોફિલીનનું ઓલેફિન ઇપોક્સાઇડમાં રૂપાંતરિત થયું છે, તે ખાદ્યપદાર્થોને સ્વાદ આપવા માટેનો માન્ય ઘટક છે.
β-કેરિયોફિલીન અને β-કેરિયોફિલીન ઑક્સાઇડ બંનેની પાણીમાં દ્રાવ્યતા ઓછી છે, જે કોષમાં તેમના શોષણમાં અવરોધ ઊભો કરે છે. આ સેસ્ક્વિટર્પીનોનો ઔષધીય દવાઓ અથવા પોષણ પૂરકો તરીકે ઉપયોગ કરવા માટે, તેમને લિપોસોમમાં સંપુટિત કરવાથી જલીય પ્રવાહીઓમાં આ સેસ્ક્વિટર્પીનોની ઓછી દ્રાવ્યતાની સમસ્યા દૂર થાય છે અને જૈવઉપલબ્ધતા તથા જૈવસક્રિયતા સુનિશ્ચિત થાય છે. જૈવસક્રિય સંયોજનોના અલ્ટ્રાસોનિક સંપુટીકરણ વિશે વધુ જાણવા અહીં ક્લિક કરો!
કેનાબિસમાં કેરિયોફિલીન ઑક્સાઇડ
કેનાબિસ સેટાઇવા વનસ્પતિમાં કેરિયોફિલીન ઑક્સાઇડ સેસ્ક્વિટર્પીન તરીકે જોવા મળે છે, જે ત્રણ આઇસોપ્રીન એકમોનું બનેલું છે. કેરિયોફિલીન ઑક્સાઇડ કેનાબિસ વનસ્પતિમાં રહેલાં સૌથી મોટાં અને સૌથી વિપુલ ટર્પીનોમાંનું એક છે અને તે કેનાબિસની વિશિષ્ટ સુવાસ અને ગંધ માટે જવાબદાર છે. અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણનો સફળતાપૂર્વક ઉપયોગ કરીને સંપૂર્ણ સ્પેક્ટ્રમવાળાં કેનાબિડાયોલ તેલો બનાવવામાં આવે છે, જેથી વિવિધ સંયોજનોની સંયુક્ત સહક્રિયાત્મક અસર પ્રાપ્ત થાય છે.
નિષ્કર્ષણ માટે અલ્ટ્રાસોનિક કેવિટેશન
જ્યારે ઉચ્ચ શક્તિવાળા અલ્ટ્રાસાઉન્ડ તરંગો પ્રવાહીમાં દાખલ કરવામાં આવે છે, ત્યારે પ્રવાહીમાં સંકોચન અને વિસ્તરણ (વિરલન)નાં ચક્રો થાય છે. વિરલન દરમિયાન પ્રવાહીમાં પોલાણો અથવા કેવિટેશન પરપોટા કહેવાતા પરપોટા ઉત્પન્ન થાય છે. આ કેવિટેશન પરપોટા સૂક્ષ્મ નિર્વાત પરપોટા હોય છે અને જ્યારે ઋણ દબાણ લાગુ પડવાથી પ્રવાહીની સ્થાનિક તાણસહન શક્તિ વટાવી જવાય છે ત્યારે ઉત્પન્ન થાય છે. નિર્વાત પરપોટા અનેક સંકોચન / વિરલન ચક્રો દરમિયાન વધે છે, જ્યાં સુધી તેઓ વધુ ઊર્જા શોષી શકતા નથી અને કેવિટેશન પરપોટો અંદરની તરફ વિસ્ફોટક રીતે તૂટી પડે છે. આ ઘટનાને કેવિટેશન તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. પ્રો. Suslick ના સંશોધન (1990) અનુસાર, કેવિટેશન પરપોટાઓમાં 5000 K સુધીનું તાપમાન, 1000 atmosphere દબાણ, 1010 K/s થી વધુ ગરમ થવા અને ઠંડા પડવાનો દર તથા 280m/s સુધીના વેગવાળા પ્રવાહી જેટ જેવી અત્યંત તીવ્ર પરિસ્થિતિઓ પ્રવર્તે છે, જે કેવિટેશન ક્ષેત્રમાં અત્યંત ઊંચા કર્તન બળ અને પ્રક્ષુબ્ધતા તરીકે પ્રગટ થાય છે. આ પરિબળો (દબાણ, ઉષ્મા, કર્તન અને પ્રક્ષુબ્ધતા)ના સંયોજનનો ઉપયોગ નિષ્કર્ષણ પ્રક્રિયામાં દ્રવ્ય સ્થાનાંતરણને ઝડપી બનાવવા માટે થાય છે. વધુમાં, સ્થાનિક રીતે ઉદ્ભવતી આ પરિસ્થિતિઓનો ઉપયોગ સમાનાંગીકરણ, ઇમલ્સિફિકેશન અથવા વિખેરણ જેવી અલ્ટ્રાસોનિક પ્રક્રિયાઓમાં પણ થાય છે.
અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ ધ્વનિક કેવિટેશન અને તેના પ્રવાહીગતિજન્ય કર્તન બળો પર આધારિત છે
ટર્પીનનું અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ
અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણનો સિદ્ધાંત બે અસરો પર આધારિત છે, જે ઉચ્ચ શક્તિવાળા અલ્ટ્રાસાઉન્ડ તરંગોની ઊર્જા પ્રવાહી અથવા સ્લરીમાં સંયોજિત કરવામાં આવે ત્યારે ઉત્પન્ન થાય છે:
પ્રથમ, દ્રાવકને (આસપાસના પ્રવાહી માધ્યમને) કોષ મેટ્રિક્સમાં ધકેલવામાં આવે છે. કેવિટેશનના કંપવિસ્તાર અને પ્રબળતાના આધારે, પ્રવાહીના દબાણથી કોષદીવાલમાં છિદ્રો પડે છે અથવા તે તૂટી જાય છે.
બીજું, વિરલન ચક્ર દરમિયાન કોષની સામગ્રી (એટલે કે અંતઃકોષીય સામગ્રી) કોષની અંદરથી ધોવાઈને બહાર નીકળે છે. અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ પછી, લક્ષિત સંયોજનો દ્રાવકમાં હોય છે અને તેમને દ્રાવકથી અલગ કરી શકાય છે (દા.ત. દ્રાવકનું બાષ્પીભવન કરીને), જેથી અંતે શુદ્ધ અર્ક પ્રાપ્ત થાય છે.
કાચા માલની રચના (જેમ કે ભેજનું પ્રમાણ, મેસરેશન / પીસવાની માત્રા અને કણકદ, તેમજ પસંદ કરેલું દ્રાવક એ કાર્યક્ષમ અને અસરકારક અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ પ્રક્રિયા મેળવવા માટે ખૂબ મહત્વનાં પરિબળો છે. અલ્ટ્રાસોનિક પ્રક્રિયાનાં પરિમાણો પણ આવશ્યક છે: શ્રેષ્ઠ પરિણામો માટે કંપવિસ્તાર, દબાણ, તાપમાન અને સોનિકેશનનો સમય નિર્ધારિત કરીને તેમનું શ્રેષ્ઠીકરણ કરવું જરૂરી છે.