Ծխախոտի ուլտրաձայնային արդյունահանում

Ծխախոտի ավանդական արդյունահանումը դանդաղ, ժամանակատար գործընթաց է, որը ներառում է թունավոր լուծիչների օգտագործումը բարձր ջերմաստիճաններում, ինչն այս գործընթացը դարձնում է վտանգավոր։ Ծխախոտից ալկալոիդների ուլտրաձայնային օժանդակությամբ արդյունահանումը կարելի է իրականացնել ջրի կամ մեղմ լուծիչների օգտագործմամբ՝ մի քանի րոպե տևող արագ գործընթացով։ Ծխախոտից ուլտրաձայնային եղանակով արդյունահանվող ալկալոիդները, օրինակ՝ նիկոտինը, ազատվում են արագ և բարձր արդյունավետությամբ ընթացակարգի միջոցով, որն ապահովում է ամբողջ սպեկտրի էքստրակտի բարձր ելք (պարունակում է նիկոտին, նորնիկոտին, քլորոգենաթթու, 5-կաֆեոիլքինաթթու, ռուտին, սրճաթթու և սկոպոլետին, սոլանեսոլ և այլն)։

Ծխախոտի ուլտրաձայնային արդյունահանում

Ուլտրաձայնային օժանդակությամբ արդյունահանումը արդյունահանման արագ, արդյունավետ և հարմար մեթոդ է, որը հիմնված է հզոր ուլտրաձայնի կիրառման վրա։ Ինտենսիվ ուլտրաձայնային ալիքները պինդ–հեղուկ համակարգերում (օրինակ՝ բուսական նյութը լուծիչում, մասնավորապես՝ ծխախոտի տերևները էթանոլում) առաջացնում են արագ միկրոշարժումներ և ակուստիկ կավիտացիա, ինչի արդյունքում ուժեղանում է զանգվածափոխանակությունը և արագանում արդյունահանման գործընթացը։ Արդյունահանման այլ առաջադեմ մեթոդների, օրինակ՝ գերկրիտիկական ֆլյուիդով արդյունահանման և իոնազույգային արդյունահանման համեմատ՝ ուլտրաձայնային օժանդակությամբ արդյունահանումը զգալիորեն ավելի տնտեսող է, շրջակա միջավայրի համար ավելի բարենպաստ, ավելի անվտանգ և կիրառման առումով ավելի հեշտ։ Հետևաբար, ուլտրաձայնային արդյունահանումը բուսանյութից կենսաակտիվ միացություններն ազատելու նախընտրելի մեթոդն է։
Ուլտրաձայնային արդյունահանմամբ ստացվում է լայն սպեկտրի էքստրակտ, որը պարունակում է նիկոտին՝ հիմնական ալկալոիդը, որին բաժին է ընկնում ծխախոտի ալկալոիդների ընդհանուր պարունակության 94–98%-ը, ինչպես նաև նորնիկոտին, անաբազին, անատաբին, կոտինին և միոսմին ալկալոիդները։
Կարդացե՛ք ավելին զոնդային տիպի ուլտրաձայնային սարքով բուսական նյութից ալկալոիդների արդյունահանման մասին։

Ծխախոտի ուլտրաձայնային էքստրակցիա՝ UP400St (400W) ուլտրաձայնային սարքով և S24d20L2 զոնդով՝ ավելի կարճ մշակման ընթացքում նիկոտինի ավելի բարձր ելք ստանալու համար։ Ծխախոտի ուլտրաձայնային էքստրակցիան կարելի է իրականացնել մեղմ լուծիչներով, ինչի շնորհիվ այն էկոլոգիապես մաքուր և շրջակա միջավայրի համար անվնաս մեթոդ է։

Ծխախոտի ամբողջ սպեկտրի էքստրակտներ՝ ուլտրաձայնային մշակմամբ

Ալկալոիդները, օրինակ՝ նիկոտինը և նորնիկոտինը, քլորոգենաթթուն, ֆենոլային միացությունները, սոլանեսոլը և այլ կենսաակտիվ միացություններ կարելի է արագ, արդյունավետ և անվտանգ առանձնացնել ուլտրաձայնային արդյունահանմամբ։ Ծխախոտի ավանդական արդյունահանումը ներառում է թունավոր լուծիչների, օրինակ՝ հեպտանի օգտագործումը բարձր ջերմաստիճաններում, ինչն արդյունահանման գործընթացը վերածում է վտանգավոր ընթացակարգի։ Ավանդական արդյունահանման ամբողջ գործընթացը տևում է մոտ 24h և, հետևաբար, խիստ ժամանակատար է։
Ուլտրաձայնային արդյունահանումը կարելի է կատարել սառը ջրով կամ մեղմ լուծիչների, օրինակ՝ էթանոլի կամ էթանոլ–ջուր խառնուրդի օգտագործմամբ՝ սենյակային կամ փոքր-ինչ բարձր ջերմաստիճաններում։ Ուլտրաձայնային մշակումը տևում է մի քանի րոպե, ինչն արդյունահանումը դարձնում է արագ ընթացակարգ։ Բացի այդ, ջրի կամ մեղմ լուծիչների օգտագործման դեպքում գործընթացը լիովին անվտանգ և հարմար է։

Ուլտրաձայնային եղանակով ստացված ամբողջ սպեկտրի էքստրակտները պարունակում են հիմնական ալկալոիդը՝ նիկոտինը, ինչպես նաև երկրորդային կամ փոքր քանակությամբ առկա ալկալոիդներ, օրինակ՝ անաբազին կամ 3-(2-piperidinyl)pyridine, անատաբին կամ 3-(2-1,2,3,6-tetrahydropyridyl)pyridine, կոտինին կամ 1-methyl-5-(3-pyridyl)-2-pyrrolidinone), 2,3’-dipyridyl կամ իզոնիկոտեին, N-ֆորմիլնորնիկոտին կամ 2-(3-pyridyl)pyrrolidinecarbaldehyde, միոսմին կամ 3-(1-pyrrolin-2-yl)pyridine, նորնիկոտին կամ 3-(pyrrolidin-2-yl)pyridine և բետա-նիկոտիրին կամ 3-(1-methylpyrrol-2-yl)pyridine։

Այս ալկալոիդների պարունակությունը տատանվում է՝ կախված ծխախոտի տեսակից և ծխախոտային արտադրանքից։ Մինչ նիկոտինը հիմնական ալկալոիդն է՝ ալկալոիդների ընդհանուր պարունակության 94–98%-ով, նորնիկոտինը և անատաբինը երկու ամենաառատ երկրորդային ալկալոիդներն են, որոնցից յուրաքանչյուրին բաժին է ընկնում ծխախոտի ալկալոիդների ընդհանուր պարունակության մոտ 2%-ից 6%-ը։

Ծխախոտի ուլտրաձայնային արդյունահանման առավելությունները՝

Ավելի բարձր ելք
Բարձր որակ
Արագ արդյունահանում
Մեղմ, ոչ ջերմային գործընթաց
Ջուր կամ լուծիչ
Պարզ և անվտանգ շահագործում

Ուլտրաձայնային էքստրակցիան լայնորեն կիրառվում է բուսական էքստրակտների արտադրության համար, օրինակ՝ կանաբիսից և արդյունաբերական կանեփից CBD ստանալու նպատակով։ Ուլտրաձայնային մշակումը բարձր արդյունավետությամբ և արագ մեթոդ է։

Ընտրե՛ք լուծիչների լայն տեսականուց

Ուլտրաձայնային արդյունահանում կիրառելիս կարող եք ընտրել տարբեր լուծիչներ՝ ներառյալ ջուրը, սպիրտը, էթանոլը, մեթանոլը, էթանոլ–ջուր խառնուրդները կամ ուժեղ լուծիչներ, ինչպիսիք են հեպտանը կամ հեքսանը։ Վերոնշյալ բոլոր լուծիչներն արդեն հաջողությամբ փորձարկվել են և արդյունավետ են ճանաչվել ծխախոտի բուսական հումքից կենսաակտիվ միացությունների՝ ալկալոիդների, տերպենոիդների, ֆենոլային միացությունների և սոլանեսոլի անջատման համար։ Ուլտրաձայնային մշակումը կարող է կիրառվել սառը ջրով առանց լուծիչի արդյունահանման ժամանակ (օրինակ՝ օրգանական քաղվածքներ պատրաստելու համար) կամ զուգակցվել ձեր ընտրած լուծիչի հետ։
Իմացե՛ք ավելին բուսական հումքից ուլտրաձայնային արդյունահանման համար օգտագործվող լուծիչների մասին։
Իմացե՛ք ավելին ուլտրաձայնով ինտենսիվացված հեքսանային արդյունահանման մասին։

Բարձր արդյունավետության ուլտրաձայնային արդյունահանիչներ

Hielscher ընկերության ուլտրաձայնային սարքավորումները լայնորեն կիրառվող արդյունահանման գործիքներ են բուսական հումքից կենսաակտիվ միացությունների անջատման համար։ Մատակարարելով ուլտրաձայնային արդյունահանիչներ բոլոր մասշտաբների գործընթացների համար՝ Hielscher ընկերությունը կարող է առաջարկել ձեր կարիքներին առավել համապատասխան ուլտրաձայնային համակարգը։ Վերլուծության և իրագործելիության փորձարկումների համար նախատեսված կոմպակտ, բայց հզոր լաբորատոր համակարգերից սկսած՝ Hielscher ընկերությունն առաջարկում է ամբողջ տեսականին՝ լաբորատոր և փորձնական արտադրական ուլտրաձայնային սարքերից մինչև ամբողջությամբ արդյունաբերական ուլտրաձայնային ռեակտորներ։ Առաջարկելով ուլտրաձայնային պրոցեսորների ամբողջ տեսականին՝ Hielscher ընկերությունն ունի ձեր արդյունահանման գործընթացի համար իդեալական սարքակազմը։ Կախված ձեր գործընթացի ծավալից և նպատակից՝ ուլտրաձայնային արդյունահանումը կարող է իրականացվել խմբաքանակային կամ անընդհատ հոսքային ռեժիմով։ Բազմատեսակ օժանդակ պարագաները՝ սոնոտրոդները, ամպլիտուդի ուժեղացուցիչները, հոսքային բջիջները և ռեակտորները, թույլ են տալիս ուլտրաձայնային պրոցեսորը համալրել այնպես, որ գործընթացի նպատակներն իդեալականորեն իրագործվեն։
Hielscher ուլտրաձայնային պրոցեսորները կարող են ճշգրիտ կառավարվել, իսկ գործընթացի տվյալներն ինքնաշխատ գրանցվում են մեր թվային ուլտրաձայնային համակարգերի ներկառուցված SD քարտի վրա։ Գործընթացի պարամետրերի հուսալի կառավարումն ապահովում է արտադրանքի կայուն բարձր որակ։ Գործընթացի պարամետրերի ինքնաշխատ գրանցումը թույլ է տալիս հեշտությամբ ստանդարտացնել գործընթացը և կատարել Պատշաճ արտադրական գործելակերպի (GMP) պահանջները։
Hielscher ընկերության ուլտրաձայնային սարքավորումների ամրությունը թույլ է տալիս աշխատել 24/7՝ մեծ ծանրաբեռնվածությամբ և պահանջկոտ միջավայրերում։ Հեշտ ու անվտանգ շահագործումը, ինչպես նաև տեխնիկական սպասարկման փոքր պահանջները Hielscher ուլտրաձայնային համակարգերը դարձնում են ձեր արտադրության հուսալի աշխատուժը։

Ստորև բերված աղյուսակը պատկերացում է տալիս մեր ուլտրաձայնային սարքերի մշակման մոտավոր արտադրողականության մասին․

Խմբաքանակի ծավալ	Հոսքի ծավալային արագություն	Առաջարկվող սարքեր
0,5–1,5mL	n.a.	VialTweeter
1–500mL	10–200mL/min	UP100H
10–2000mL	20–400mL/min	UP200Ht, UP400St
0,1–20L	0,2–4L/min	UIP2000hdT
10–100L	2–10L/min	UIP4000
n.a.	10–100L/min	UIP16000
n.a.	ավելի մեծ	խմբավորված սարքեր՝ UIP16000

Լրացուցիչ տեղեկությունների համար կապվե՛ք մեզ հետ հիմա։ Մեր լավ պատրաստված աշխատակիցները սիրով կքննարկեն ձեզ հետ ձեր արդյունահանման գործընթացը։

Կապվե՛ք մեզ հետ։ / Հարցրե՛ք մեզ։

Այս ներկայացման ընթացքում ձեզ ծանոթացնում ենք բուսական էքստրակտների արտադրությանը։ Բացատրում ենք բարձրորակ բուսական էքստրակտների արտադրության դժվարությունները և թե ինչպես կարող է ուլտրաձայնային սարքն օգնել դրանք հաղթահարել։ Ներկայացումը ցույց կտա, թե ինչպես է գործում ուլտրաձայնային էքստրակցիան։ Կիմանաք, թե ինչ առավելություններ կարող եք ակնկալել էքստրակցիայի համար ուլտրաձայնային սարք կիրառելիս և ինչպես կարող եք ուլտրաձայնային էքստրակտորը ներդնել էքստրակտների ձեր արտադրության մեջ։

Առնչվող թեմաներ

Գրականություն/Հղումներ

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.

Օգտակար փաստեր

Ինչո՞ւ է ուլտրաձայնային արդյունահանումն այդքան արդյունավետ։

Ultrasonically-assisted extraction (UAE) հիմնված է բարձր ինտենսիվության ուլտրաձայնային ալիքները (ակուստիկ ալիքները) հեղուկի կամ կախույթի մեջ փոխանցելու վրա։ Ակուստիկ ալիքները ստեղծում են բարձր ճնշման / ցածր ճնշման հերթագայող ցիկլեր, որոնք առաջացնում են ակուստիկ կավիտացիայի երևույթը։ Ուլտրաձայնային կամ ակուստիկ կավիտացիայի երևույթը բնութագրվում է տեղայնացված ծայրահեղ պայմաններով՝ շատ բարձր ճնշումներով, ջերմաստիճաններով և սահքի ուժերով։ Դեպի ներս փլուզվող կավիտացիոն պղպջակների մերձակայքում կարելի է չափել մինչև 5000K ջերմաստիճաններ, 1000 մթնոլորտ ճնշումներ, 1010 K/s-ից բարձր տաքացման–սառեցման արագություն և մինչև 280m/s արագությամբ հեղուկի շիթեր, որոնք կավիտացիոն գոտում դրսևորվում են որպես շատ մեծ սահքի ուժ և տուրբուլենտություն։ Այս գործոնների (ճնշման, ջերմության, սահքի և տուրբուլենտության) համակցությունը քայքայում է բջիջները (լիզիս) և ուժեղացնում զանգվածափոխանակությունը արդյունահանման գործընթացում։ Այդպիսով խթանվում է բուսական բջիջներից բուսաբաղադրիչների պինդ–հեղուկ արդյունահանումը։ Ուլտրաձայնային արդյունահանման մեթոդը լայնորեն կիրառվում է բույսերից ֆլավոնոիդների, պոլիսախարիդների, ալկալոիդների, ֆիտոստերոլների, պոլիֆենոլների և գունանյութերի հաջող և արդյունավետ արդյունահանման համար։

Ուլտրաձայնային քայքայիչ սարքերն օգտագործվում են բուսական աղբյուրներից (օրինակ՝ բույսերից, ջրիմուռներից, սնկերից) էքստրակցիայի համար

Ուլտրաձայնային արդյունահանում բուսական բջիջներից. մանրադիտակային լայնական կտրվածքը (TS) ցույց է տալիս բջիջներից ուլտրաձայնային արդյունահանման ընթացքում ազդեցության մեխանիզմը (խոշորացում՝ 2000x) [աղբյուր՝ Vilkhu և համահեղինակներ, 2011]

Ծխախոտ

Nicotiana ցեղին և Solanaceae (մորմազգիներ) ընտանիքին պատկանող տարբեր բույսեր հայտնի են որպես ծխախոտի բույսեր։ Բույսի համար սովորաբար օգտագործվող անվանում լինելուց բացի՝ ծխախոտը նշանակում է նաև ծխախոտի բույսի մշակմամբ չորացված տերևներից պատրաստված արտադրանքները։ Թեև ծխախոտի և նիկոտինի արտադրության համար հիմնական մշակաբույսը Nicotiana tabacum տեսակն է, գոյություն ունի ծխախոտի ավելի քան 70 բուսատեսակ։ Ծխախոտային արտադրանքների համար օգտագործվող գերակշռող տեսակը N. tabacum է, սակայն ամբողջ աշխարհում հանդիպում է նաև ավելի ուժեղ ազդեցությամբ N. rustica տարատեսակը, որն օգտագործվում է թունաքիմիկատների արտադրության համար։ Նիկոտինի պարունակությունը համեմատելիս՝ N. rustica տեսակի տերևներում այն հասնում է մինչև 9%, մինչդեռ N. tabacum տեսակի տերևները պարունակում են մոտ 1–3% նիկոտին։
Ծխախոտը պարունակում է խթանիչ ալկալոիդ նիկոտին, ինչպես նաև հարմալայի ալկալոիդներ։ Ծխախոտի չորացված և մշակմամբ չորացում անցած տերևները հիմնականում օգտագործվում են ծխելու համար՝ սիգարետներում, սիգարներում, ծխամորճներում, նարգիլեներում, ինչպես նաև էլեկտրոնային սիգարետներում, էլեկտրոնային սիգարներում, էլեկտրոնային ծխամորճներում և գոլորշացուցիչներում։ Դրանք կարող են նաև օգտագործվել որպես քթախոտ, ծամելու ծխախոտ, շրթունքի տակ դրվող ծխախոտ և սնուս։

Ծխախոտի բույսերի ընտանիքը ներառում է տարբեր տեսակներ և ենթատեսակներ, որոնք ունեն ալկալոիդային և համային տարբեր բնութագրեր։
Արևելյան ծխախոտը (Nicotiana tabacum L.) ծխախոտի տեսակ է, որն աճեցվում է հիմնականում Թուրքիայում, Հունաստանում և հարակից տարածքներում ու օգտագործվում է սիգարետների, սիգարների և ծամելու ծխախոտի առևտրային արտադրության համար։ Այն ունի ուժեղ բնորոշ համ, նիկոտինի համեմատաբար ցածր և վերականգնող շաքարների, թթուների ու ցնդող բուրավետ յուղի բարձր պարունակություն, ինչը ծխախոտային արտադրանքներին հաղորդում է ինտենսիվ բույր։

Հայտնի է ծխախոտի 67 բնական տեսակ։ Ստորև թվարկված են ամենատարածված տեսակները.

Nicotiana acuminata (Graham) Hook. – բազմածաղիկ ծխախոտ
Nicotiana africana Merxm.
Nicotiana alata Link & Otto – թևավոր ծխախոտ, հասմիկային ծխախոտ, թանբաքու (պարսկերեն)
Nicotiana attenuata Torrey ex S. Watson – կոյոտի ծխախոտ
Nicotiana benthamiana Domin
Nicotiana clevelandii A. Gray
Nicotiana glauca Graham – ծառանման ծխախոտ, բրազիլական ծառանման ծխախոտ, թփային ծխախոտ, մանանեխի ծառ
Nicotiana glutinosa L.
Nicotiana langsdorffii Weinm.
Nicotiana longiflora Cav.
Nicotiana occidentalis H.-M. Wheeler
Nicotiana obtusifolia M. Martens & Galeotti – անապատային ծխախոտ, պունչե, «տաբակիլյո»
Nicotiana otophora Griseb.
Nicotiana plumbaginifolia Viv.
Nicotiana quadrivalvis Pursh
Nicotiana rustica L. – ացտեկական ծխախոտ, մապաչո
Nicotiana suaveolens Lehm. – ավստրալական ծխախոտ
Nicotiana sylvestris Speg. & Comes – հարավամերիկյան ծխախոտ, անտառային ծխախոտ
Nicotiana tabacum L. – առևտրային ծխախոտ, որն աճեցվում է սիգարետների, սիգարների, ծամելու ծխախոտի և այլնի արտադրության համար
Nicotiana tomentosiformis Goodsp.

Ստորև նշված երեք տեսակները մարդու կողմից ստեղծված հիբրիդներ են.

Nicotiana × didepta N. debneyi × N. tabacum
Nicotiana × digluta N. glutinosa × N. tabacum
Nicotiana × sanderae Hort. ex Wats. N. alata × N. forgetiana

Ծխախոտի տեսակները
Ծխախոտի տերևների չորացման և հետագա հնեցման գործընթացն առաջացնում է տերևներում առկա կարոտինոիդների դանդաղ օքսիդացում և քայքայում։ Օքսիդացման հետևանքով ծխախոտի տերևներում սինթեզվում են որոշ միացություններ, որոնք առաջացնում են քաղցր խոտի, թեյի, վարդի յուղի կամ մրգային բույրեր՝ նպաստելով ծխի «փափկությանը»։ Օսլաները վերածվում են շաքարների, որոնք հետագայում գլիկացնում են սպիտակուցները և օքսիդացվում՝ առաջացնելով գլիկացման վերջնական արգասիքներ (AGEs)։ Սա կարամելացման գործընթաց է, որը նաև ծխին համ է հաղորդում։
Ծխախոտի պատրաստման և չորացման եղանակն ազդում է դրա վերջնական բուրավետ հատկությունների վրա։ Չորացումը կարող է իրականացվել օդով, կրակով, ծխատար խողովակներով և արևով։ Օրինակ՝ ծխատար խողովակներով չորացված ծխախոտը (օրինակ՝ Ֆրանսիայից) պարունակում է միայն ցածր քանակությամբ ալկալոիդներ, մինչդեռ օդով չորացված Burley ծխախոտը (օրինակ՝ Գվատեմալայից ստացված) հայտնի է ալկալոիդների իր բարձր պարունակությամբ։

Ծխախոտի ուլտրաձայնային արդյունահանում