מיצוי אולטרסוני של טבק
מיצוי קונבנציונלי של טבק הוא תהליך איטי וממושך, הכרוך בשימוש בממסים רעילים בטמפרטורות גבוהות, דבר שהופך את התהליך למסוכן. מיצוי אלקלואידים מטבק בסיוע אולטרסאונד ניתן לביצוע באמצעות מים או ממסים מתונים, בתהליך מהיר הנמשך דקות אחדות. אלקלואידים כגון ניקוטין משתחררים מהטבק במיצוי אולטרסוני בהליך מהיר ויעיל ביותר, המניב תפוקות גבוהות של מיצוי בעל ספקטרום מלא (המכיל ניקוטין, נורניקוטין, חומצה כלורוגנית, חומצה 5-קפאוילכינית, רוטין, חומצה קפאית וסקופולטין, סולנסול וכו').
מיצוי טבק באמצעות אולטרסאונד
מיצוי בסיוע אולטרסאונד הוא שיטת מיצוי מהירה, יעילה ונוחה, המבוססת על הפעלת אולטרסאונד בעוצמה גבוהה. גלים אולטרסוניים עזים יוצרים תנועה מיקרוסקופית מהירה וקוויטציה אקוסטית במערכות מוצק–נוזל (למשל חומר צמחי בממס, כגון עלי טבק באתנול), ואלה מגבירים את מעבר המסה ומאיצים את תהליך המיצוי. בהשוואה לטכניקות מיצוי מתקדמות אחרות, כגון מיצוי בנוזל על־קריטי ומיצוי בזוגות יונים, מיצוי בסיוע אולטרסאונד חסכוני משמעותית, ידידותי יותר לסביבה, בטוח יותר וקל יותר לשימוש. לכן, מיצוי אולטרסוני הוא טכניקת המיצוי המועדפת לשחרור תרכובות פעילות ביולוגית מחומרים צמחיים.
מיצוי אולטרסוני מניב מיצוי בעל ספקטרום רחב, המכיל ניקוטין, שהוא האלקלואיד העיקרי ומהווה 94–98% מתכולת האלקלואידים הכוללת בטבק, וכן את האלקלואידים נורניקוטין, אנבאסין, אנטאבין, קוטינין ומיוסמין.
קראו עוד על מיצוי אלקלואידים מחומר צמחי באמצעות מכשיר אולטרסוני מסוג גשוש!
סוניקטור UP400St (400 ואט) למיצוי אלקלואידים כגון ניקוטין, נורניקוטין, חומצה כלורוגנית וכו' מעלי טבק.
מיצויי טבק בעלי ספקטרום מלא באמצעות סוניקציה
ניתן לבודד אלקלואידים כגון ניקוטין ונורניקוטין, חומצה כלורוגנית, תרכובות פנוליות, סולנסול ותרכובות פעילות ביולוגית אחרות במהירות, ביעילות ובבטחה באמצעות מיצוי אולטרסוני. מיצוי טבק קונבנציונלי כרוך בשימוש בממסים רעילים כגון הפטאן בטמפרטורות גבוהות, דבר שהופך את תהליך המיצוי להליך מסוכן. תהליך המיצוי הקונבנציונלי כולו נמשך כ־24h ולכן הוא ממושך מאוד.
ניתן לבצע מיצוי אולטרסוני כמיצוי במים קרים או באמצעות ממסים מתונים כגון אתנול או תערובת אתנול ומים, בטמפרטורת החדר או בטמפרטורות גבוהות ממנה במעט. הסוניקציה נמשכת דקות אחדות, דבר שהופך את המיצוי להליך מהיר. נוסף על כך, בשימוש במים או בממסים מתונים התהליך בטוח לחלוטין ונוח.
המיצויים בעלי הספקטרום המלא המופקים באמצעות אולטרסאונד מכילים את האלקלואיד העיקרי ניקוטין, וכן אלקלואידים משניים או כאלה המצויים בכמויות קטנות, כגון אנבאסין או 3-(2-piperidinyl)pyridine, אנטאבין או 3-(2-1,2,3,6-tetrahydropyridyl)pyridine, קוטינין או 1-methyl-5-(3-pyridyl)-2-pyrrolidinone), 2,3’-dipyridyl או איזוניקוטאין, N-formylnornicotine או 2-(3-pyridyl)pyrrolidinecarbaldehyde, מיוסמין או 3-(1-pyrrolin-2-yl)pyridine, נורניקוטין או 3-(pyrrolidin-2-yl)pyridine, ובטא־ניקוטירין או 3-(1-methylpyrrol-2-yl)pyridine.
תכולת האלקלואידים האלה משתנה בהתאם למין הטבק ולמוצרי הטבק. בעוד שניקוטין הוא האלקלואיד העיקרי ומהווה 94–98% מתכולת האלקלואידים הכוללת, נורניקוטין ואנטאבין הם שני האלקלואידים המשניים השכיחים ביותר, וכל אחד מהם מהווה כ־2% עד 6% מתכולת האלקלואידים הכוללת בטבק.
- תפוקה גבוהה יותר
- איכות גבוהה
- מיצוי מהיר
- תהליך מתון ולא תרמי
- מים או ממס
- תפעול פשוט ובטוח
בחרו מתוך מבחר רחב של ממסים
באמצעות מיצוי אולטרסוני ניתן לבחור מבין ממסים שונים, ובהם מים, אלכוהול, אתנול, מתנול, תערובות אתנול ומים או ממסים חזקים כגון הפטאן או הקסאן. כל הממסים שהוזכרו כבר נבדקו בהצלחה והוכחו כיעילים לבידוד תרכובות פעילות ביולוגית כגון אלקלואידים, טרפנואידים, תרכובות פנוליות וסולנסול מחומר צמחי של טבק. ניתן להשתמש בסוניקציה למיצוי במים קרים ללא ממס (למשל להכנת מיצויים אורגניים), או לשלב אותה עם ממס לבחירתכם.
למידע נוסף על ממסים למיצוי אולטרסוני מצמחים!
למידע נוסף על מיצוי בהקסאן המוגבר באמצעות אולטרסאונד!
מיצוי אולטרסוני של ניקוטין מעלי טבק באמצעות מכשיר הסוניקציה UP200Ht
מערכות מיצוי אולטרסוניות בעלות ביצועים גבוהים
הציוד האולטרסוני של Hielscher הוא כלי מיצוי נפוץ לבידוד תרכובות פעילות ביולוגית מצמחים. הודות לאספקת מערכות מיצוי אולטרסוניות לכל קני המידה של התהליך, Hielscher יכולה להמליץ לכם על המערכת האולטרסונית המתאימה ביותר לצורכיכם. החל במגוון של מערכות מעבדה קומפקטיות אך רבות עוצמה לצורכי ניתוח ובדיקות היתכנות, Hielscher מציעה את כל הטווח, ממכשירי סוניקציה למעבדה ולמתקני פיילוט ועד כורים אולטרסוניים תעשייתיים לחלוטין. הודות להיצע המקיף של מעבדים אולטרסוניים, ל-Hielscher יש התצורה האידיאלית לתהליך המיצוי שלכם. בהתאם לנפח התהליך ולמטרתו, ניתן לבצע מיצוי אולטרסוני במנות או בזרימה רציפה. מגוון אביזרים כגון סונוטרודות, קרני הגברה, תאי זרימה וכורים מאפשר לצייד את המעבד האולטרסוני כך שיעמוד ביעדי התהליך באופן אידיאלי.
ניתן לשלוט במעבדים האולטרסוניים של Hielscher במדויק, ונתוני התהליך נרשמים אוטומטית בכרטיס ה-SD המובנה במערכות האולטרסוניות הדיגיטליות שלנו. השליטה האמינה בפרמטרים של התהליך מבטיחה איכות מוצר גבוהה באופן עקבי. הרישום האוטומטי של פרמטרי התהליך מאפשר סטנדרטיזציה קלה של התהליך ועמידה בתנאי ייצור נאותים (GMP).
העמידות של הציוד האולטרסוני של Hielscher מאפשרת הפעלה 24/7 בעומס כבד ובסביבות תובעניות. הפעלה קלה ובטוחה, לצד דרישות תחזוקה נמוכות, הופכת את המערכות האולטרסוניות של Hielscher לסוס העבודה האמין בייצור שלכם.
הטבלה שלהלן מציגה את כושר העיבוד המשוער של מכשירי הסוניקציה שלנו:
| נפח מנה | ספיקת זרימה | מכשירים מומלצים |
|---|---|---|
| 0.5 עד 1.5mL | n.a. | VialTweeter |
| 1 עד 500mL | 10 עד 200mL/min | UP100H |
| 10 עד 2000mL | 20 עד 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 עד 20L | 0.2 עד 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 עד 100L | 2 עד 10L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10 עד 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | גבוהה יותר | אשכול של מכשירי UIP16000 |
צרו איתנו קשר עכשיו לקבלת מידע נוסף! הצוות המיומן שלנו ישמח לדון איתכם בתהליך המיצוי שלכם!
צרו איתנו קשר! / שאלו אותנו!
מעבדים אולטרסוניים בהספק גבוה, מקנה מידה מעבדתי ועד לקנה מידה של פיילוט ותעשייה.
UIP2000hdT, מכשיר סוניקציה רב עוצמה בהספק 2kW ובעל ביצועים גבוהים
ספרות/מקורות
- 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.
עובדות שכדאי לדעת
מדוע מיצוי אולטרסוני יעיל כל כך?
Ultrasonically-assisted extraction (UAE) מבוסס על צימוד גלי אולטרסאונד בעוצמה גבוהה מאוד (גלים אקוסטיים) לתוך נוזל או תרחיף. הגלים האקוסטיים יוצרים מחזורים מתחלפים של לחץ גבוה / לחץ נמוך, הגורמים לתופעת הקוויטציה האקוסטית. תופעת הקוויטציה האולטרסונית או האקוסטית מאופיינת בתנאים קיצוניים ומקומיים של לחצים, טמפרטורות וכוחות גזירה גבוהים מאוד. בקרבת בועות הקוויטציה הקורסות פנימה ניתן למדוד טמפרטורות של עד 5000K, לחצים של 1000 אטמוספרות, קצב חימום וקירור העולה על 1010 K/s וסילוני נוזל במהירות של עד 280m/s, המתבטאים בכוחות גזירה גבוהים מאוד ובמערבולות באזור הקוויטציה. השילוב של גורמים אלה (לחץ, חום, גזירה ומערבולות) גורם לפירוק תאים (ליזיס) ומגביר את מעבר המסה במהלך תהליך המיצוי. כך מקודם מיצוי נוזל–מוצק של מרכיבים צמחיים מתוך תאי הצמח. טכניקת המיצוי האולטרסוני מיושמת בהיקף נרחב למיצוי מוצלח ויעיל של פלבונואידים, רב־סוכרים, אלקלואידים, פיטוסטרולים, פוליפנולים ופיגמנטים מצמחים.
מיצוי אולטרסוני מתאי צמח: חתך הרוחב המיקרוסקופי (TS) מציג את מנגנון הפעולה במהלך מיצוי אולטרסוני מתאים (הגדלה 2000x) [מקור: Vilkhu et al. 2011]
טבק
צמחים שונים מהסוג Nicotiana וממשפחת Solanaceae (סולניים) מוכרים כצמחי טבק. מלבד היותו המונח הנפוץ לצמח, טבק מתאר גם את המוצרים המוכנים מעלי צמח הטבק שעברו הבחלה. אף ש־Nicotiana tabacum הוא הגידול העיקרי המשמש לייצור טבק וניקוטין, קיימים למעלה מ־70 מיני צמחי טבק. N. tabacum הוא המין הדומיננטי המשמש למוצרי טבק, אך את הווריאנט החזק יותר, N. rustica, ניתן למצוא ברחבי העולם והוא משמש לייצור חומרי הדברה. בהשוואת תכולת הניקוטין, בעלי N. rustica תכולת הניקוטין מגיעה עד 9%, ואילו עלי N. tabacum מכילים כ־1 עד 3%.
הטבק מכיל את האלקלואיד המעורר ניקוטין וכן אלקלואידים מסוג הרמלה. עלי טבק מיובשים שעברו הבחלה משמשים בעיקר לעישון בסיגריות, בסיגרים, במקטרות, בנרגילות וכן בסיגריות אלקטרוניות, בסיגרים אלקטרוניים, במקטרות אלקטרוניות ובמכשירי אידוי. לחלופין, ניתן לצרוך אותם כטבק הרחה, כטבק לעיסה, כטבק המונח בין השפה לחניכיים וכסנוס.
משפחת צמחי הטבק כוללת מינים ותת־מינים שונים, בעלי פרופילים שונים של אלקלואידים וטעמים.
טבק מזרחי (Nicotiana tabacum L.) הוא מין טבק הגדל בעיקר בטורקיה, ביוון ובאזורים סמוכים, ומשמש לייצור מסחרי של סיגריות, סיגרים וטבק לעיסה. יש לו טעם אופייני חזק, תכולת ניקוטין נמוכה יחסית ותכולה גבוהה של סוכרים מחזרים, חומצות ושמן ארומטי נדיף, המקנה למוצרי הטבק ארומה עזה.
ידועים 67 מינים טבעיים של טבק. להלן המינים הנפוצים ביותר:
- Nicotiana acuminata (Graham) Hook. – טבק רב־פרחים
- Nicotiana africana Merxm.
- Nicotiana alata Link & Otto – טבק מכונף, טבק יסמיני, טנבכו (בפרסית)
- Nicotiana attenuata Torrey ex S. Watson – טבק קויוט
- Nicotiana benthamiana Domin
- Nicotiana clevelandii A. Gray
- Nicotiana glauca Graham – טבק עצי, טבק עצי ברזילאי, טבק שיחי, עץ החרדל
- Nicotiana glutinosa L.
- Nicotiana langsdorffii Weinm.
- Nicotiana longiflora Cav.
- Nicotiana occidentalis H.-M. Wheeler
- Nicotiana obtusifolia M. Martens & Galeotti – טבק מדברי, פונצ'ה, "טבקיו"
- Nicotiana otophora Griseb.
- Nicotiana plumbaginifolia Viv.
- Nicotiana quadrivalvis Pursh
- Nicotiana rustica L. – טבק אצטקי, מפאצ'ו
- Nicotiana suaveolens Lehm. – טבק אוסטרלי
- Nicotiana sylvestris Speg. & Comes – טבק דרום־אמריקאי, טבק יערות
- Nicotiana tabacum L. – טבק מסחרי הגדל לייצור סיגריות, סיגרים, טבק לעיסה וכו'.
- Nicotiana tomentosiformis Goodsp.
שלושת המינים שלהלן הם בני כלאיים מעשה ידי אדם:
- Nicotiana × didepta N. debneyi × N. tabacum
- Nicotiana × digluta N. glutinosa × N. tabacum
- Nicotiana × sanderae Hort. ex Wats. N. alata × N. forgetiana
סוגי טבק
תהליך הייבוש והיישון שלאחריו של עלי הטבק גורם לחמצון ולפירוק איטיים של הקרוטנואידים המצויים בעלה הטבק. בעקבות החמצון נוצרות בעלי הטבק תרכובות מסוימות, המקנות טעמים ארומטיים של חציר מתוק, תה, שמן ורדים או פירות, התורמים ל״חלקות״ העשן. עמילנים הופכים לסוכרים, אשר גורמים לאחר מכן לגליקציה של חלבונים ומתחמצנים לתוצרי גליקציה מתקדמים (AGEs). זהו תהליך קרמליזציה המקנה גם הוא לעשן את טעמו.
שיטת ההכנה והייבוש של הטבק משפיעה על מאפייני הארומה הסופיים שלו. ניתן לייבש טבק באוויר, באש, בחום עקיף המועבר דרך צינורות ובשמש. לדוגמה, טבק שיובש בחום עקיף המועבר דרך צינורות (למשל מצרפת) מכיל רמות נמוכות בלבד של אלקלואידים, ואילו טבק Burley שיובש באוויר (למשל שמקורו בגואטמלה) ידוע בתכולת האלקלואידים הגבוהה שלו.