Ultrazvučna ekstrakcija duhana
Konvencionalna ekstrakcija duhana je spor, dugotrajan proces, koji uključuje korištenje toksičnih otapala na visokim temperaturama, što proces čini opasnim. Ultrazvučno potpomognuta ekstrakcija alkaloida iz duhana može se pokrenuti pomoću vode ili blagih otapala u brzom procesu od nekoliko minuta. Ultrazvučno ekstrahirani alkaloidi poput nikotina iz duhana oslobađaju se brzim i vrlo učinkovitim postupkom, koji daje visoke prinose ekstrakta punog spektra (koji sadrži nikotin, nornikotin, klorogensku kiselinu, 5-kafeoilkininsku kiselinu, rutin, kavenu kiselinu i skopoletin, solanesol itd.) .).
Ultrazvučna ekstrakcija duhana
Ekstrakcija potpomognuta ultrazvukom brza je, učinkovita i praktična metoda ekstrakcije koja se temelji na primjeni ultrazvuka. Intenzivni ultrazvučni valovi generiraju brzo mikrokretanje i akustičnu kavitaciju u sustavima kruto-tekuće (npr. biljni materijal u otapalu, npr. lišće duhana u etanolu), što rezultira povećanim prijenosom mase kao i ubrzanim procesom ekstrakcije. U usporedbi s drugim naprednim tehnikama ekstrakcije kao što je ekstrakcija superkritične tekućine i ekstrakcija ionskim parom, ultrazvučno potpomognuta ekstrakcija znatno je ekonomičnija, ekološki prihvatljivija, sigurnija i jednostavnija za korištenje. Stoga je ultrazvučna ekstrakcija poželjna tehnika ekstrakcije za oslobađanje bioaktivnih spojeva iz biljaka.
Ultrazvučna ekstrakcija rezultira ekstraktom širokog spektra, koji sadrži nikotin, koji je primarni alkaloid s 94-98% ukupnog sadržaja alkaloida u duhanu, kao i alkaloide nornikotin, anabazin, anatabin, kotinin i miosmin.
Pročitajte više o ekstrakciji alkaloida iz biljnog materijala pomoću ultrazvučnog uređaja tipa sonde!
Sonikator UP400St (400 W) za ekstrakciju alkaloida kao što su nikotinen, nornikotin, klorogenska kiselina itd. iz lišća duhana.
Ekstrakti duhana punog spektra s sonikacijom
Alkaloidi kao što su nikotin i nornikotin, klorogenska kiselina, fenoli, solanesol i drugi bioaktivni spojevi mogu se brzo, učinkovito i sigurno izolirati pomoću ultrazvučne ekstrakcije. Konvencionalna ekstrakcija duhana uključuje korištenje toksičnih otapala poput heptana na visokim temperaturama, što proces ekstrakcije pretvara u opasan postupak. Cijeli postupak konvencionalne ekstrakcije traje cca. 24h i stoga oduzima puno vremena.
Ultrazvučna ekstrakcija može se izvesti kao ekstrakcija hladnom vodom ili korištenjem blagih otapala poput etanola ili mješavine etanola i vode na sobnoj temperaturi ili blago povišenim temperaturama. Sonikacija traje nekoliko minuta, što pretvara ekstrakciju u brzi postupak. Nadalje, korištenjem vode ili blagih otapala postupak je potpuno siguran i praktičan.
Ultrazvučno proizvedeni ekstrakti punog spektra sadrže primarni alkaloid nikotin, kao i sekundarne ili manje 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 izonikotein, N-formilnornikotin ili 2-(3-piridil)pirolidinkarbaldehid, miosmin 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 s 94-98% ukupnog sadržaja alkaloida, nornikotin i anatabin su dva najzastupljenija sekundarna alkaloida, svaki od njih čini cca. 2% do 6% ukupnog sadržaja alkaloida u duhanu.
- Veći prinos
- visoka kvaliteta
- brza ekstrakcija
- Blagi, netermički postupak
- Voda ili otapalo
- jednostavan & siguran rad
Odaberite iz širokog izbora otapala
Pomoću ultrazvučne ekstrakcije možete birati između raznih otapala, uključujući vodu, alkohol, etanol, metanol, mješavine etanola i vode ili jaka otapala poput heptana ili heksana. Sva prethodno navedena otapala već su uspješno testirana i pokazala su se učinkovitima za izolaciju bioaktivnih spojeva kao što su alkaloidi, terpenoidi, fenoli i solanesol iz biljnog materijala duhana. Sonikacija se može 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 biljaka!
Saznajte više o ultrazvučno pojačanoj ekstrakciji heksanom!
Ultrazvučna ekstrakcija nikotina iz lišća duhana Sonikator UP200Ht
Ultrazvučni ekstraktori visokih performansi
Hielscherova ultrazvučna oprema uobičajeni je alat za ekstrakciju za izolaciju bioaktivnih spojeva iz biljaka. Isporučujući ultrazvučne ekstraktore za sve procesne vage, Hielscher vam može preporučiti najprikladniji ultrazvučni sustav za vaše potrebe. Počevši od kompaktnog, ali moćnog laboratorijski sustavi za analizu i ispitivanje izvedivosti, Hielscher nudi cijeli raspon od ultrazvučnih uređaja za laboratorije i pilot postrojenja do potpuno industrijski ultrazvuk reaktorima. Nudeći punu širinu pojasa ultrazvučnih procesora, Hielscher ima idealnu postavku za vaš proces ekstrakcije. Ovisno o volumenu i cilju vašeg procesa, ultrazvučna ekstrakcija može se izvesti u šaržnom ili kontinuiranom načinu rada. Dodatna oprema za razdjelnik kao što su sonotrode, booster rogovi, protočne ćelije i reaktori omogućuju opremanje ultrazvučnog procesora za idealno ispunjavanje ciljeva procesa.
Hielscher ultrazvučni procesori mogu se precizno kontrolirati, a procesni podaci se automatski bilježe na integriranu SD-karticu naših digitalnih ultrazvučnih sustava. Pouzdana kontrola nad procesnim parametrima osigurava dosljedno visoku kvalitetu proizvoda. Automatsko bilježenje podataka o procesnim parametrima omogućuje jednostavnu standardizaciju procesa i ispunjavanje Dobre proizvođačke prakse (GMP).
Robusnost Hielscherove ultrazvučne opreme omogućuje 24/7 rad pri teškim uvjetima rada iu zahtjevnim okruženjima. Jednostavan i siguran rad kao i malo održavanja čine Hielscher ultrazvučne sustave pouzdanim radnim konjem u vašoj proizvodnji.
Donja tablica daje vam naznaku približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja:
| Volumen serije | Protok | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 0.5 do 1,5 ml | na | VialTweeter |
| 1 do 500 ml | 10 do 200 ml/min | UP100H |
| 10 do 2000 ml | 20 do 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 do 20L | 0.2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100l | 2 do 10L/min | UIP4000 |
| na | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| na | veći | klaster od UIP16000 |
Kontaktirajte nas odmah za dodatne informacije! Naše dobro obučeno osoblje rado će razgovarati s vama o procesu ekstrakcije!
Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!
Ultrazvučni procesori velike snage od laboratorijskih do pilotskih i industrijskih razmjera.
UIP2000hdT, 2kW snažan ultrazvučni uređaj visokih performansi
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.
Činjenice koje vrijedi znati
Zašto je ultrazvučna ekstrakcija tako učinkovita?
Ultrasonically-assisted extraction (UAE) temelji se na spajanju visoko intenzivnih ultrazvučnih valova (akustičnih valova) u tekućinu ili kašu. Akustični valovi stvaraju naizmjenične cikluse visokog/niskog tlaka, što rezultira fenomenom akustične kavitacije. Fenomen ultrazvučne ili akustične kavitacije karakteriziraju ekstremni, lokalno ograničeni uvjeti vrlo visokih tlakova, temperatura i posmičnih sila. U blizini implozivnih kavitacijskih mjehurića, temperature do 5000K, tlakovi od 1000 atmosfere, brzina grijanja-hlađenja iznad 1010 K/s i mlazevi tekućina s brzinom do 280m/s, koji se pojavljuju kao vrlo velika posmična sila i turbulencije u kavitacijska zona, može se mjeriti. Kombinacija ovih čimbenika (pritisak, toplina, smicanje i turbulencija) ometa stanice (lizu) i pojačava prijenos mase tijekom procesa ekstrakcije. Time se potiče tekuće-kruta ekstrakcija fitokonstituenata iz biljnih stanica. Tehnika ultrazvučne ekstrakcije naširoko se primjenjuje za uspješnu i učinkovitu ekstrakciju flavonoida, polisaharida, alkaloida, fitosterola, polifenola i pigmenata iz biljaka.
Ultrazvučna ekstrakcija iz biljnih stanica: mikroskopski poprečni presjek (TS) pokazuje mehanizam djelovanja tijekom ultrazvučne ekstrakcije iz stanica (povećanje 2000x) [izvor: Vilkhu et al. 2011.]
duhan
Različite biljke iz roda Nicotiana i obitelji Solanaceae (biljke noćurka) poznate su kao biljke duhana. Osim što je uobičajeni izraz za biljku, duhan opisuje i proizvode pripremljene od suhog lišća biljke duhana. Dok je Nicotiana tabacum glavni usjev koji se koristi za proizvodnju duhana i nikotina, postoji preko 70 biljnih vrsta duhana. N. tabacum je dominantna vrsta koja se koristi za duhanske proizvode, međutim snažnija varijanta N. rustica može se naći diljem svijeta i koristi se za proizvodnju pesticida. Uspoređujući udio nikotina, lišće N. rustica ima visok udio nikotina kao 9%, dok lišće N. tabacum sadrži oko 1 do 3%.
Duhan sadrži stimulans alkaloid nikotin kao i harmala alkaloide. Osušeni i sušeni listovi duhana uglavnom se koriste za pušenje u cigaretama, cigarama, lulama, šišama, kao i e-cigaretama, e-cigarama, e-lulama i isparivačima. Alternativno, mogu se konzumirati kao duhan za burmut, duhan za žvakanje, duhan za umakanje i snus.
Porodica biljaka duhana sadrži različite (pod)vrste, koje pokazuju različite alkaloidne profile i profile okusa.
Orijentalni duhan (Nicotiana tabacum L.) je vrsta duhana koja se uzgaja uglavnom u Turskoj, Grčkoj i susjednim područjima, a koristi se za komercijalnu proizvodnju cigareta, cigara i duhana za žvakanje. Ima jak karakterističan okus, relativno nizak udio nikotina i visok udio reducirajućih šećera, kiselina i hlapljivih aromatičnih ulja, što duhanskim proizvodima daje intenzivnu aromu.
Poznato je 67 prirodnih vrsta duhana. Ispod su navedene najčešće vrste:
- Nicotiana acuminata (Graham) Hook. – višecvjetni duhan
- Nicotiana africana Merxm.
- Nicotiana alata Link & Otto – krilati duhan, jasmin duhan, tanbaku (perz.)
- Nicotiana attenuata Torrey ex S. Watson – kojot duhan
- Nicotiana benthamiana Domin
- Nicotiana clevelandii A. Gray
- Nicotiana glauca Graham – duhan u obliku drveta, duhan u obliku brazilskog drveta, duhan u obliku grma, drvo gorušice
- 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. – duhan Aztec, mapacho
- Nicotiana suaveolens Lehm. – australski duhan
- Nicotiana sylvestris Speg. & Dolazi – 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 koje je stvorio čovjek:
- Nicotiana × didepta N. debneyi × N. tabacum
- Nicotiana × digluta N. glutinosa × N. tabacum
- Nicotiana × sanderae Hort. ex Wats. N. alata × N.zaboraviana
Vrste duhana
Sušenje i naknadni proces starenja lišća duhana izaziva sporu oksidaciju i razgradnju prisutnih karotenoida u lišću duhana. Oksidacijom se sintetiziraju određeni spojevi u listovima duhana koji rezultiraju slatkim okusom sijene, čaja, ružinog ulja ili voćnim aromatičnim okusima koji pridonose “uglađenost” od dima. Škrobovi se pretvaraju u šećere, koji zatim glikiraju proteine, te se oksidiraju u napredne krajnje produkte glikacije (AGE). Ovo je proces karamelizacije koji dimu daje i okus.
Način pripreme i sušenja duhana utječe na njegove konačne arome. Stvrdnjavanje se može postići stvrdnjavanjem na zraku, vatri, dimnim plinovima i na suncu. Na primjer, duhan sušen na zraku (npr. iz Francuske) sadrži samo niske razine alkaloida, dok je duhan Burley sušen na zraku (npr. porijeklom iz Gvatemale) poznat po visokom sadržaju alkaloida.