Ekstraksi Tembakau Ultrasonik

Ekstraksi tembakau konvensional merupakan proses yang lambat dan memakan waktu, yang melibatkan penggunaan pelarut beracun pada suhu tinggi sehingga prosesnya berbahaya. Ekstraksi alkaloid dari tembakau berbantuan ultrasonik dapat dilakukan menggunakan air atau pelarut ringan dalam proses cepat yang berlangsung beberapa menit. Alkaloid seperti nikotin dari tembakau dilepaskan melalui ekstraksi ultrasonik dengan prosedur yang cepat dan sangat efisien, yang menghasilkan rendemen tinggi berupa ekstrak spektrum penuh (mengandung nikotin, nornikotin, asam klorogenat, asam 5-kafeoilkuinat, rutin, asam kafeat dan skopoletin, solanesol, dll.).

Ekstraksi Ultrasonik Tembakau

Ekstraksi berbantuan ultrasonik adalah metode ekstraksi yang cepat, efektif, dan praktis, yang didasarkan pada penerapan ultrasonik berdaya tinggi. Gelombang ultrasonik yang intens menghasilkan gerakan mikro yang cepat dan kavitasi akustik dalam sistem padat-cair (misalnya bahan tumbuhan dalam pelarut, seperti daun tembakau dalam etanol), yang meningkatkan perpindahan massa sekaligus mempercepat proses ekstraksi. Dibandingkan dengan teknik ekstraksi canggih lainnya seperti ekstraksi fluida superkritis dan ekstraksi pasangan ion, ekstraksi berbantuan ultrasonik jauh lebih ekonomis, lebih ramah lingkungan, lebih aman, dan lebih mudah digunakan. Oleh karena itu, ekstraksi ultrasonik merupakan teknik ekstraksi pilihan untuk melepaskan senyawa bioaktif dari bahan tumbuhan.
Ekstraksi ultrasonik menghasilkan ekstrak spektrum luas yang mengandung nikotin, yaitu alkaloid utama yang mencakup 94–98% dari kandungan alkaloid total dalam tembakau, serta alkaloid nornikotin, anabasin, anatabin, kotinin, dan miosmin.
Baca selengkapnya tentang ekstraksi alkaloid dari bahan tumbuhan menggunakan sonikator tipe probe!

Ekstraksi ultrasonik tembakau dengan sonikator UP400St (400W) dan probe S24d20L2 untuk memperoleh rendemen nikotin yang lebih tinggi dalam waktu pemrosesan yang lebih singkat. Ekstraksi ultrasonik tembakau dapat dilakukan dengan pelarut ringan sehingga merupakan metode yang ramah lingkungan.

Ekstrak Tembakau Spektrum Penuh dengan Sonikasi

Alkaloid seperti nikotin dan nornikotin, asam klorogenat, senyawa fenolik, solanesol, dan senyawa bioaktif lainnya dapat diisolasi secara cepat, efisien, dan aman menggunakan ekstraksi ultrasonik. Ekstraksi tembakau konvensional melibatkan penggunaan pelarut beracun seperti heptana pada suhu tinggi, yang menjadikan proses ekstraksi sebagai prosedur berbahaya. Keseluruhan proses ekstraksi konvensional memerlukan waktu sekitar 24h sehingga sangat memakan waktu.
Ekstraksi ultrasonik dapat dilakukan sebagai ekstraksi air dingin atau menggunakan pelarut ringan seperti etanol atau campuran etanol-air pada suhu ruang atau suhu yang sedikit lebih tinggi. Sonikasi memerlukan waktu beberapa menit, sehingga ekstraksi menjadi prosedur yang cepat. Selain itu, dengan menggunakan air atau pelarut ringan, prosesnya sepenuhnya aman dan praktis.

Ekstrak spektrum penuh yang dihasilkan secara ultrasonik mengandung alkaloid utama nikotin serta alkaloid sekunder atau minor seperti anabasin atau 3-(2-piperidinyl)pyridine, anatabin atau 3-(2-1,2,3,6-tetrahydropyridyl)pyridine, kotinin atau 1-methyl-5-(3-pyridyl)-2-pyrrolidinone), 2,3’-dipyridyl atau isonikotein, N-formilnornikotin atau 2-(3-pyridyl)pyrrolidinecarbaldehyde, miosmin atau 3-(1-pyrrolin-2-yl)pyridine, nornikotin atau 3-(pyrrolidin-2-yl)pyridine, dan beta-nikotirin atau 3-(1-methylpyrrol-2-yl)pyridine.

Kandungan alkaloid ini bervariasi bergantung pada spesies tembakau dan produk tembakau. Nikotin merupakan alkaloid utama yang mencakup 94–98% dari kandungan alkaloid total, sedangkan nornikotin dan anatabin merupakan dua alkaloid sekunder paling melimpah, yang masing-masing mencakup sekitar 2% hingga 6% dari kandungan alkaloid total tembakau.

Manfaat Ekstraksi Tembakau Ultrasonik:

Rendemen Lebih Tinggi
Kualitas Tinggi
Ekstraksi Cepat
Proses Ringan dan Nontermal
Air atau Pelarut
Pengoperasian Sederhana & Aman

Ekstraksi ultrasonik digunakan secara luas untuk produksi ekstrak botani seperti CBD dari kanabis dan hemp. Sonikasi sangat efisien dan cepat.

Pilih dari Beragam Pelarut

Dengan ekstraksi ultrasonik, Anda dapat memilih berbagai pelarut, termasuk air, alkohol, etanol, metanol, campuran etanol-air, atau pelarut kuat seperti heptana atau heksana. Semua pelarut yang disebutkan tersebut telah berhasil diuji dan terbukti efektif untuk mengisolasi senyawa bioaktif seperti alkaloid, terpenoid, senyawa fenolik, dan solanesol dari bahan tanaman tembakau. Sonikasi dapat digunakan dalam ekstraksi air dingin tanpa pelarut (misalnya untuk menyiapkan ekstrak organik) atau dapat dikombinasikan dengan pelarut pilihan Anda.
Pelajari selengkapnya tentang pelarut untuk ekstraksi ultrasonik dari bahan tumbuhan!
Pelajari selengkapnya tentang ekstraksi heksana yang diintensifkan secara ultrasonik!

Ekstraktor Ultrasonik Berkinerja Tinggi

Peralatan ultrasonik Hielscher merupakan alat ekstraksi yang umum digunakan untuk mengisolasi senyawa bioaktif dari bahan tumbuhan. Dengan menyediakan ekstraktor ultrasonik untuk semua skala proses, Hielscher dapat merekomendasikan sistem ultrasonik yang paling sesuai dengan kebutuhan Anda. Mulai dari sistem yang ringkas namun berdaya tinggi berupa sistem laboratorium untuk analisis dan pengujian kelayakan, Hielscher menawarkan rangkaian lengkap mulai dari sonikator laboratorium dan instalasi percontohan hingga reaktor ultrasonik skala industri penuh . Dengan menawarkan seluruh jajaran prosesor ultrasonik, Hielscher memiliki konfigurasi yang ideal untuk proses ekstraksi Anda. Bergantung pada volume dan tujuan proses Anda, ekstraksi ultrasonik dapat dilakukan dalam mode batch atau aliran kontinu. Beragam aksesori seperti sonotrode, horn penguat, sel alir, dan reaktor memungkinkan prosesor ultrasonik dilengkapi agar dapat memenuhi sasaran proses secara ideal.
Prosesor ultrasonik Hielscher dapat dikendalikan secara presisi dan data proses secara otomatis direkam pada kartu SD yang terintegrasi dalam sistem ultrasonik digital kami. Pengendalian parameter proses yang andal memastikan kualitas produk yang tinggi secara konsisten. Perekaman data parameter proses secara otomatis memudahkan standardisasi proses dan pemenuhan Cara Pembuatan yang Baik (GMP).
Ketangguhan peralatan ultrasonik Hielscher memungkinkan pengoperasian 24/7 pada beban kerja berat dan di lingkungan yang menuntut. Pengoperasian yang mudah dan aman serta kebutuhan perawatan yang rendah menjadikan sistem ultrasonik Hielscher sebagai andalan yang dapat dipercaya dalam produksi Anda.

Tabel di bawah ini memberikan gambaran perkiraan kapasitas pemrosesan sonikator kami:

Volume Batch	Laju Alir	Perangkat yang Direkomendasikan
0,5 hingga 1,5mL	n.a.	VialTweeter
1 hingga 500mL	10 hingga 200mL/min	UP100H
10 hingga 2000mL	20 hingga 400mL/min	UP200Ht, UP400St
0,1 hingga 20L	0,2 hingga 4L/min	UIP2000hdT
10 hingga 100L	2 hingga 10L/min	UIP4000
n.a.	10 hingga 100L/min	UIP16000
n.a.	lebih besar	kelompok unit UIP16000

Hubungi kami sekarang untuk informasi lebih lanjut! Staf kami yang terlatih dengan baik akan senang mendiskusikan proses ekstraksi Anda bersama Anda!

Hubungi Kami! / Tanyakan kepada Kami!

Dalam presentasi ini, kami memperkenalkan proses pembuatan ekstrak tumbuhan. Kami menjelaskan tantangan dalam menghasilkan ekstrak tumbuhan berkualitas tinggi dan bagaimana sonikator dapat membantu Anda mengatasinya. Presentasi ini menunjukkan cara kerja ekstraksi ultrasonik. Anda akan mempelajari manfaat yang dapat diperoleh dari penggunaan sonikator untuk ekstraksi serta cara mengintegrasikan ekstraktor ultrasonik ke dalam produksi ekstrak Anda.

Topik Terkait

Literatur/Referensi

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.

Fakta yang Perlu Diketahui

Mengapa Ekstraksi Ultrasonik Begitu Efektif?

Ultrasonically-assisted extraction (UAE) didasarkan pada kopling gelombang ultrasonik berintensitas sangat tinggi (gelombang akustik) ke dalam cairan atau bubur. Gelombang akustik menciptakan siklus tekanan tinggi / tekanan rendah secara bergantian, yang menghasilkan fenomena kavitasi akustik. Fenomena kavitasi ultrasonik atau akustik ditandai oleh kondisi ekstrem yang terbatas secara lokal, berupa tekanan, suhu, dan gaya geser yang sangat tinggi. Di dekat gelembung kavitasi yang runtuh ke dalam, dapat diukur suhu hingga 5000K, tekanan 1000 atmosfer, laju pemanasan-pendinginan di atas 1010 K/s, dan semburan cairan dengan kecepatan hingga 280m/s, yang muncul sebagai gaya geser dan turbulensi yang sangat tinggi di zona kavitasi. Kombinasi faktor-faktor ini (tekanan, panas, geser, dan turbulensi) menyebabkan disrupsi sel (lisis) dan mengintensifkan perpindahan massa selama proses ekstraksi. Dengan demikian, ekstraksi cair-padat konstituen fitokimia dari sel tumbuhan ditingkatkan. Teknik ekstraksi ultrasonik banyak diterapkan untuk mengekstraksi flavonoid, polisakarida, alkaloid, fitosterol, polifenol, dan pigmen dari tumbuhan secara berhasil dan efisien.

Perangkat disrupsi ultrasonik digunakan untuk ekstraksi dari sumber hayati (misalnya tumbuhan, alga, jamur)

Ekstraksi ultrasonik dari sel tumbuhan: penampang melintang mikroskopis (TS) menunjukkan mekanisme kerja selama ekstraksi ultrasonik dari sel (perbesaran 2000x) [sumber: Vilkhu et al. 2011]

Tembakau

Berbagai tumbuhan dalam genus Nicotiana dan famili Solanaceae (terung-terungan) dikenal sebagai tanaman tembakau. Selain menjadi istilah yang umum digunakan untuk tanaman tersebut, tembakau juga merujuk pada produk yang dibuat dari daun tanaman tembakau yang telah melalui proses pengeringan dan pemeraman. Meskipun Nicotiana tabacum merupakan tanaman utama yang digunakan untuk produksi tembakau dan nikotin, terdapat lebih dari 70 spesies tanaman tembakau. N. tabacum merupakan spesies dominan yang digunakan untuk produk tembakau, tetapi varian N. rustica yang lebih kuat dapat ditemukan di seluruh dunia dan digunakan untuk produksi pestisida. Jika dibandingkan kandungan nikotinnya, daun N. rustica memiliki kandungan nikotin hingga 9%, sedangkan daun N. tabacum mengandung sekitar 1 hingga 3%.
Tembakau mengandung alkaloid stimulan nikotin serta alkaloid harmala. Daun tembakau yang telah dikeringkan dan diperam terutama digunakan untuk diisap dalam bentuk rokok, cerutu, pipa, shisha, serta rokok elektronik, cerutu elektronik, pipa elektronik, dan vaporizer. Sebagai alternatif, daun tersebut dapat dikonsumsi sebagai tembakau hirup, tembakau kunyah, tembakau yang diselipkan di antara bibir dan gusi, serta snus.

Famili tanaman tembakau mencakup berbagai spesies dan subspesies, yang memiliki profil alkaloid dan cita rasa yang berbeda.
Tembakau Oriental (Nicotiana tabacum L.) merupakan spesies tembakau yang terutama ditanam di Turki, Yunani, dan daerah sekitarnya, yang digunakan untuk produksi komersial rokok, cerutu, dan tembakau kunyah. Tembakau ini memiliki cita rasa khas yang kuat, kandungan nikotin yang relatif rendah, serta kandungan gula pereduksi, asam, dan minyak pemberi cita rasa yang mudah menguap yang tinggi, sehingga memberikan aroma yang intens pada produk tembakau.

Terdapat 67 spesies tembakau alami yang diketahui. Spesies yang paling umum tercantum di bawah ini:

Nicotiana acuminata (Graham) Hook. – tembakau berbunga banyak
Nicotiana africana Merxm.
Nicotiana alata Link & Otto – tembakau bersayap, tembakau melati, tanbaku (bahasa Persia)
Nicotiana attenuata Torrey ex S. Watson – tembakau koyote
Nicotiana benthamiana Domin
Nicotiana clevelandii A. Gray
Nicotiana glauca Graham – tembakau pohon, tembakau pohon Brasil, tembakau semak, pohon moster
Nicotiana glutinosa L.
Nicotiana langsdorffii Weinm.
Nicotiana longiflora Cav.
Nicotiana occidentalis H.-M. Wheeler
Nicotiana obtusifolia M. Martens & Galeotti – tembakau gurun, punche, “tabaquillo”
Nicotiana otophora Griseb.
Nicotiana plumbaginifolia Viv.
Nicotiana quadrivalvis Pursh
Nicotiana rustica L. – tembakau Aztek, mapacho
Nicotiana suaveolens Lehm. – tembakau Australia
Nicotiana sylvestris Speg. & Comes – tembakau Amerika Selatan, tembakau hutan
Nicotiana tabacum L. – tembakau komersial yang ditanam untuk produksi rokok, cerutu, tembakau kunyah, dll.
Nicotiana tomentosiformis Goodsp.

Tiga spesies di bawah ini merupakan hibrida buatan manusia:

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

Jenis-Jenis Tembakau
Proses pengeringan dan pemeraman serta pematangan lanjutan daun tembakau memicu oksidasi dan degradasi lambat karotenoid yang terdapat dalam daun tembakau. Akibat oksidasi, senyawa tertentu dalam daun tembakau disintesis, yang menghasilkan cita rasa aromatik berupa jerami manis, teh, minyak mawar, atau buah-buahan, yang berkontribusi pada “kelembutan” asap. Pati diubah menjadi gula, yang kemudian menyebabkan glikasi protein, dan dioksidasi menjadi produk akhir glikasi lanjut (AGEs). Ini merupakan proses karamelisasi yang juga memberikan cita rasa pada asap.
Metode penyiapan serta pengeringan dan pemeraman tembakau memengaruhi karakteristik aroma akhirnya. Pengeringan dan pemeraman dapat dilakukan dengan udara, api, panas melalui saluran, dan sinar matahari. Sebagai contoh, tembakau yang dikeringkan dengan panas melalui saluran (misalnya dari Prancis) hanya mengandung alkaloid dalam kadar rendah, sedangkan tembakau Burley yang dikeringkan dengan udara (misalnya yang berasal dari Guatemala) dikenal memiliki kandungan alkaloid yang tinggi.