超音波タバコ抽出
従来のタバコ抽出は時間と手間のかかるプロセスであり、高温で有毒な溶媒を使用するため危険である。超音波によるタバコからのアルカロイド抽出は、水または穏やかな溶媒を使用し、数分の迅速なプロセスで実行できる。タバコから超音波で抽出されたニコチンのようなアルカロイドは、迅速かつ非常に効率的な手順で放出され、フルスペクトル抽出物（ニコチン、ノルニコチン、クロロゲン酸、5-カフェオイルキナ酸、ルチン、カフェ酸、スコポレチン、ソラネソールなどを含む）を高収率で得ることができる。
タバコの超音波抽出
超音波アシスト抽出は、パワー超音波の応用に基づく、迅速で効果的かつ簡便な抽出方法である。強力な超音波は、固液系（例えば、溶媒中の植物材料、エタノール中のタバコの葉など）に急速な微小運動と音響キャビテーションを発生させ、その結果、物質移動が増加し、抽出プロセスが加速されます。超臨界流体抽出やイオンペア抽出のような他の高度な抽出技術と比較すると、超音波アシスト抽出は、経済的で環境に優しく、安全で簡単に使用できる。したがって、超音波抽出は、植物から生物活性化合物を放出するための好ましい抽出技術である。
超音波抽出の結果、タバコに含まれる全アルカロイド含量の94～98％を占める主要アルカロイドであるニコチンのほか、ノルニコチン、アナバシン、アナタビン、コチニン、ミオスミンなどのアルカロイドを含む幅広いスペクトルの抽出液が得られる。
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ソニケーターUP400St（400ワット） タバコの葉からニコチネン、ノルニコチン、クロロゲン酸などのアルカロイドを抽出する。
超音波処理によるフルスペクトラム・タバコ抽出物
ニコチンやノルニコチンのようなアルカロイド、クロロゲン酸、フェノール、ソラネソール、その他の生物活性化合物は、超音波抽出を用いて迅速、効率的、かつ安全に単離することができる。従来のタバコ抽出では、ヘプタンなどの有毒な溶媒を高温で使用するため、抽出プロセスが危険な手順となる。従来の抽出プロセス全体には約24時間かかり、非常に時間がかかる。
超音波抽出は、冷水抽出として、あるいはエタノールやエタノールと水の混合溶媒のような温和な溶媒を用い、室温またはやや高めの温度で行うことができる。超音波処理にかかる時間は数分で、抽出は迅速な手順となる。さらに、水または穏やかな溶媒を使用することで、このプロセスは完全に安全で便利です。
超音波で製造されたフルスペクトル抽出物は、一次アルカロイドであるニコチンのほか、アナバシンまたは3-（2-ピペリジニル）ピリジン、アナタビンまたは3-（2-1,2,3,6-テトラヒドロピリジル）ピリジン、コチニンまたは1-メチル-5-（3-ピリジル）-2-ピロリジノンなどの二次アルカロイドまたはマイナーアルカロイドを含む、）2,3'-ジピリジルまたはイソニコチン、N-ホルミルノルニコチンまたは2-(3-ピリジル)ピロリジンカルバルデヒド、ミオスミンまたは3-(1-ピロリン-2-イル)ピリジン、ノルニコチンまたは3-(ピロリジン-2-イル)ピリジン、およびβ-ニコチリンまたは3-(1-メチルピロール-2-イル)ピリジン。
これらのアルカロイドの含有量は、タバコの種類やタバコ製品によって異なる。ニコチンが全アルカロイド含量の94-98％を占める第一級アルカロイドであるのに対し、ノルニコチンとアナタビンは最も多く含まれる2つの第二級アルカロイドで、それぞれタバコの全アルカロイド含量の約2％から6％を占める。
- 高い利回り
- 高品質
- 迅速な抽出
- マイルドな非加熱プロセス
- 水または溶剤
- シンプル & 安全運転
幅広い溶剤から選択
超音波抽出では、水、アルコール、エタノール、メタノール、エタノールと水の混合溶媒、ヘプタンやヘキサンのような強溶媒など、さまざまな溶媒から選択することができます。前者の溶媒はすべて、タバコの植物材料からアルカロイド、テルペノイド、フェノール、ソラネソールなどの生理活性化合物を単離するのに有効であることがすでに試験され、実証されている。ソニケーションは、無溶媒冷水抽出（有機抽出物の調製など）に使用することも、お好みの溶媒と組み合わせることもできます。
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超音波を用いたタバコ葉からのニコチン抽出 ソニケーターUP200Ht
高性能超音波抽出装置
Hielscherの超音波装置は、植物から生理活性化合物を分離するための一般的な抽出ツールです。Hielscher社は、あらゆるプロセススケールに対応する超音波抽出装置を提供し、お客様のニーズに最適な超音波システムを提案することができます。コンパクトでパワフルな ラボシステム 分析および実現可能性試験のために、Hielscherはラボ用およびパイロットプラント用の超音波発生装置から、以下のような超音波発生装置まで幅広く提供しています。 完全工業用超音波 リアクター超音波プロセッサーの全帯域幅を提供するHielscherは、あなたの抽出プロセスに理想的なセットアップを持っています。プロセス量と目的に応じて、超音波抽出はバッチまたは連続フローモードで実行できます。ソノトロード、ブースターホーン、フローセル、リアクターなどのマニホールドアクセサリーにより、プロセス目標を理想的に満たす超音波プロセッサーを装備することができます。
Hielscher社の超音波プロセッサーは精密に制御され、プロセスデータは自動的にデジタル超音波システムの内蔵SDカードに記録されます。プロセスパラメータの信頼性の高い制御は、一貫して高い製品品質を保証します。プロセスパラメーターの自動データ記録は、プロセスの標準化と適正製造基準（GMP）の遵守を容易にします。
Hielscherの超音波装置は堅牢で、過酷な環境下でも24時間365日の稼働が可能です。簡単で安全な操作と低メンテナンスにより、Hielscherの超音波システムはお客様の生産現場において信頼できる作業馬となります。
下の表は、超音波処理装置の処理能力の目安です：
| バッチ量 | 流量 | 推奨デバイス |
|---|---|---|
| 00.5〜1.5mL | n.a. | バイアルツイーター |
| 1〜500mL | 10～200mL/分 | UP100H |
| 10〜2000mL | 20～400mL/分 | UP200Ht, UP400ST |
| 0.1～20L | 0.2～4L/分 | UIP2000hdT |
| 10～100L | 2～10L/分 | UIP4000 |
| n.a. | 10～100L/分 | uip16000 |
| n.a. | より大きい | クラスタ uip16000 |
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ラボスケールからパイロットスケール、工業スケールまで対応するハイパワー超音波プロセッサー。
UIP2000hdT2kWの強力な高性能超音波発生装置
文献／参考文献
- 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.
知っておくべき事実
なぜ超音波抽出は効果的なのか？
Ultrasonically-assisted extraction (UAE) は、液体またはスラリーに高強度の超音波（音響波）を結合させることに基づいています。音響波は、高圧と低圧のサイクルを交互に発生させ、その結果、音響キャビテーション現象を引き起こします。超音波または音響キャビテーション現象は、非常に高い圧力、温度、せん断力という極端で局所的な閉じ込め状態が特徴です。爆縮するキャビテーション気泡の近傍では、最高5000Kの温度、1000気圧の圧力、1010K/sを超える加熱冷却速度、最大280m/sの流速の液体ジェットが測定され、これらはキャビテーションゾーンにおいて非常に高いせん断力と乱流として現れます。これらの要因（圧力、熱、せん断、乱流）の組み合わせにより、抽出プロセス中に細胞が破壊され（溶解）、物質移動が激しくなる。これにより、植物細胞からの植物成分の液体-固体抽出が促進される。超音波抽出法は、植物からフラボノイド、多糖類、アルカロイド、植物ステロール、ポリフェノール、色素を効率よく抽出するために広く応用されている。
植物細胞からの超音波抽出：顕微鏡横断面（TS）は、細胞からの超音波抽出中の作用メカニズムを示す（倍率2000倍）[resource: Vilkhu et al.］
タバコ
ニコチアナ（Nicotiana）属およびナス科（Solanaceae）の様々な植物は、タバコ植物として知られている。タバコは、一般的に使用される植物の用語であるだけでなく、タバコ植物の硬化した葉から調製された製品をも表す。タバコとニコチンの生産に使用される主な作物はNicotiana tabacumであるが、タバコには70以上の植物種がある。ニコチン含有量を比較すると、N.tabacumの葉が1～3％程度であるのに対し、N.rusticaの葉は9％ものニコチン含有量がある。
タバコは刺激性アルカロイドのニコチンとハルマラアルカロイドを含む。乾燥・熟成させたタバコの葉は、主にタバコ、葉巻、パイプ、シーシャ、電子タバコ、電子パイプ、ヴェポライザーなどで喫煙される。また、嗅ぎたばこ、噛みたばこ、つけたばこ、スヌースとして消費されることもある。
タバコ科の植物にはさまざまな（亜）種があり、それぞれ異なるアルカロイドと風味を示す。
オリエンタル・タバコ（Nicotiana tabacum L.）は、主にトルコ、ギリシャ、およびその周辺地域で栽培されているタバコの一種で、タバコ、葉巻、噛みタバコの商業生産に使用されている。独特の風味が強く、ニコチンは比較的少なく、還元糖、酸、揮発性フレーバーオイルを多く含み、タバコ製品に強烈な香りを与える。
タバコの自然種は67種知られている。以下に最も一般的な種を挙げる：
- Nicotiana acuminata (Graham) Hook.- ヤブタバコ
- ニコチアナ・アフリカナ・メルクスム
- リンク & オットー - ウィングタバコ、ジャスミンタバコ、タンバク（ペルシャ語）
- Nicotiana attenuata Torrey ex S. Watson - コヨーテタバコ
- ニコチアナ・ベントハミアナ ドミン
- ニコチアナ・クレベランディ A. グレー
- Nicotiana glauca Graham - 木タバコ、ブラジル木タバコ、低木タバコ、マスタードツリー
- ニコチアナ・グルチノーサ
- Nicotiana langsdorffii Weinm.
- Nicotiana longiflora Cav.
- ニコチアナ・オクシデンタリス H．ウィーラー
- ニコチアナ・オブツシフォリア M. Martens & Galeotti - 砂漠のタバコ、パンチ、 “タバキージョ”
- Nicotiana otophora Griseb.
- ニコチアナ・プルンバギニフォリア・ヴィヴ
- ニコチアナ・クアドリバリス・パーシュ
- Nicotiana rustica L. - アステカタバコ、マパチョ
- Nicotiana suaveolens Lehm.- オーストラリアタバコ
- Nicotiana sylvestris Speg. & コメ - 南米産タバコ、森林タバコ
- ニコチアナ・タバカム（Nicotiana tabacum L.）-タバコ、葉巻、噛みタバコなどの生産用に栽培される商業用タバコ。
- ニコチアナ・トメントシフォルミス・グッドスピー
以下の3種は人工交配種である：
- Nicotiana × didepta N. debneyi × N. tabacum
- Nicotiana × digluta N. glutinosa × N. tabacum
- Nicotiana × sanderae Hort.アラタ×忘れな草
タバコの種類
タバコの葉の硬化とその後の熟成過程は、タバコの葉に存在するカロテノイドのゆっくりとした酸化と分解を誘発する。この酸化により、タバコの葉に含まれるある種の化合物が合成され、甘い干し草、紅茶、ローズオイル、フルーティーな芳香のフレーバーとなる。 “滑らかさ” スモークの澱粉は糖に変化し、その糖がタンパク質を糖化し、酸化してAGEs（advanced glycation endproducts：糖化最終生成物）となる。 これはキャラメル化プロセスであり、スモークに風味を与えるプロセスでもある。
タバコの準備と熟成方法は、最終的な香りの特徴に影響を与える。熟成には空気熟成、火入れ熟成、煙道熟成、天日熟成がある。例えば、煙道熟成タバコ（フランス産など）には低レベルのアルカロイドしか含まれていないが、空気熟成バーレイタバコ（グアテマラ産など）にはアルカロイドが多く含まれていることで知られている。