Tabakas ekstrakcija ar ultraskaņu
Tradicionālā tabakas ekstrakcija ir lēns, laikietilpīgs process, kurā augstā temperatūrā izmanto toksiskus šķīdinātājus, tādēļ process ir bīstams. Alkaloīdu ekstrakciju no tabakas ar ultraskaņas palīdzību var veikt, izmantojot ūdeni vai saudzīgus šķīdinātājus, ātrā procesā, kas ilgst dažas minūtes. Ar ultraskaņu ekstrahētie alkaloīdi, piemēram, nikotīns, no tabakas tiek atbrīvoti ātrā un ļoti efektīvā procedūrā, kas nodrošina lielu pilna spektra ekstrakta iznākumu (ekstrakts satur nikotīnu, nornikotīnu, hlorogēnskābi, 5-kafeoilhinīnskābi, rutīnu, kafijskābi un skopoletīnu, solanesolu u. c.).
Tabakas ekstrakcija ar ultraskaņu
Ekstrakcija ar ultraskaņas palīdzību ir ātra, efektīva un ērta ekstrakcijas metode, kuras pamatā ir lielas jaudas ultraskaņas izmantošana. Intensīvi ultraskaņas viļņi rada straujas mikrokustības un akustisko kavitāciju cietās un šķidrās fāzes sistēmās (piemēram, augu materiāls šķīdinātājā, piemēram, tabakas lapas etanolā), tādējādi uzlabojot masas pārnesi un paātrinot ekstrakcijas procesu. Salīdzinājumā ar citām progresīvām ekstrakcijas metodēm, piemēram, ekstrakciju ar superkritisku fluīdu un jonu pāru ekstrakciju, ekstrakcija ar ultraskaņas palīdzību ir ievērojami ekonomiskāka, videi draudzīgāka, drošāka un vienkāršāk izmantojama. Tādēļ ultraskaņas ekstrakcija ir vēlamā ekstrakcijas metode bioaktīvo savienojumu atbrīvošanai no augu materiāliem.
Ultraskaņas ekstrakcijā iegūst plaša spektra ekstraktu, kas satur nikotīnu – galveno alkaloīdu, kurš veido 94–98% no kopējā alkaloīdu satura tabakā, – kā arī alkaloīdus nornikotīnu, anabazīnu, anatabīnu, kotinīnu un miozmīnu.
Lasiet vairāk par alkaloīdu ekstrakciju no augu materiāla, izmantojot zondes tipa ultraskaņas ierīci!
Ultraskaņas ierīce UP400St (400 vati) alkaloīdu, piemēram, nikotīna, nornikotīna, hlorogēnskābes u. c., ekstrakcijai no tabakas lapām.
Pilna spektra tabakas ekstrakti, izmantojot apstrādi ar ultraskaņu
Izmantojot ultraskaņas ekstrakciju, var ātri, efektīvi un droši izolēt alkaloīdus, piemēram, nikotīnu un nornikotīnu, hlorogēnskābi, fenolu savienojumus, solanesolu un citus bioaktīvus savienojumus. Tradicionālajā tabakas ekstrakcijā augstā temperatūrā izmanto toksiskus šķīdinātājus, piemēram, heptānu, tādēļ ekstrakcijas process kļūst par bīstamu procedūru. Viss tradicionālās ekstrakcijas process ilgst aptuveni 24h un tādējādi ir ļoti laikietilpīgs.
Ultraskaņas ekstrakciju var veikt kā ekstrakciju ar aukstu ūdeni vai izmantojot saudzīgus šķīdinātājus, piemēram, etanolu vai etanola un ūdens maisījumu, istabas temperatūrā vai nedaudz paaugstinātā temperatūrā. Apstrāde ar ultraskaņu ilgst dažas minūtes, tādēļ ekstrakcija ir ātra procedūra. Turklāt, izmantojot ūdeni vai saudzīgus šķīdinātājus, process ir pilnīgi drošs un ērts.
Ar ultraskaņu iegūtie pilna spektra ekstrakti satur galveno alkaloīdu nikotīnu, kā arī sekundāros jeb mazākos daudzumos sastopamos alkaloīdus, piemēram, anabazīnu jeb 3-(2-piperidinil)piridīnu, anatabīnu jeb 3-(2-1,2,3,6-tetrahidropiridil)piridīnu, kotinīnu jeb 1-metil-5-(3-piridil)-2-pirolidinonu), 2,3’-dipiridilu jeb izonikoteīnu, N-formilnornikotīnu jeb 2-(3-piridil)pirolidīnkarbaldehīdu, miozmīnu jeb 3-(1-pirolīn-2-il)piridīnu, nornikotīnu jeb 3-(pirolidīn-2-il)piridīnu un beta-nikotirīnu jeb 3-(1-metilpirol-2-il)piridīnu.
Šo alkaloīdu saturs atšķiras atkarībā no tabakas sugas un tabakas izstrādājumiem. Nikotīns ir galvenais alkaloīds, kas veido 94–98% no kopējā alkaloīdu satura, savukārt nornikotīns un anatabīns ir divi vislielākajā daudzumā sastopamie sekundārie alkaloīdi, un katrs no tiem veido aptuveni 2% līdz 6% no kopējā tabakas alkaloīdu satura.
- Lielāks iznākums
- Augsta kvalitāte
- Ātra ekstrakcija
- Saudzīgs, netermisks process
- Ūdens vai šķīdinātājs
- Vienkārša un droša lietošana
Izvēlieties no plaša šķīdinātāju klāsta
Izmantojot ultraskaņas ekstrakciju, varat izvēlēties dažādus šķīdinātājus, tostarp ūdeni, spirtu, etanolu, metanolu, etanola un ūdens maisījumus vai spēcīgus šķīdinātājus, piemēram, heptānu vai heksānu. Visi iepriekš minētie šķīdinātāji jau ir sekmīgi pārbaudīti, un ir pierādīta to efektivitāte bioaktīvo savienojumu, piemēram, alkaloīdu, terpenoīdu, fenola savienojumu un solanesola, izolēšanā no tabakas augu materiāla. Apstrādi ar ultraskaņu var izmantot aukstā ūdens ekstrakcijā bez šķīdinātājiem (piemēram, bioloģisku ekstraktu pagatavošanai) vai kombinēt ar jūsu izvēlētu šķīdinātāju.
Uzziniet vairāk par šķīdinātājiem augu izcelsmes materiālu ekstrakcijai ar ultraskaņu!
Uzziniet vairāk par ar ultraskaņu intensificētu ekstrakciju ar heksānu!
Nikotīna ekstrakcija no tabakas lapām ar ultraskaņu, izmantojot ultraskaņas apstrādes ierīci UP200Ht
Augstas veiktspējas ultraskaņas ekstraktori
Hielscher ultraskaņas iekārtas ir plaši izmantots ekstrakcijas instruments bioaktīvo savienojumu izolēšanai no augu izcelsmes materiāliem. Piegādājot ultraskaņas ekstraktorus visiem procesu mērogiem, Hielscher var ieteikt jūsu vajadzībām vispiemērotāko ultraskaņas sistēmu. Sākot ar kompaktām, taču jaudīgām laboratorijas sistēmām analīzēm un īstenojamības pārbaudēm, Hielscher piedāvā pilnu klāstu no laboratorijas un pilotiekārtu ultraskaņas apstrādes ierīcēm līdz pat pilnībā rūpnieciskiem ultraskaņas reaktoriem. Piedāvājot pilnu ultraskaņas procesoru klāstu, Hielscher nodrošina ideālu aprīkojuma konfigurāciju jūsu ekstrakcijas procesam. Atkarībā no jūsu procesa apjoma un mērķa ultraskaņas ekstrakciju var veikt partiju vai nepārtrauktas plūsmas režīmā. Daudzveidīgi piederumi, piemēram, sonotrodes, amplitūdas pastiprinātāji, plūsmas šūnas un reaktori, ļauj aprīkot ultraskaņas procesoru tā, lai ideāli sasniegtu procesa mērķus.
Hielscher ultraskaņas procesorus var precīzi vadīt, un procesa dati tiek automātiski ierakstīti mūsu digitālo ultraskaņas sistēmu integrētajā SD kartē. Uzticama procesa parametru kontrole nodrošina nemainīgi augstu produkta kvalitāti. Automātiska procesa parametru datu ierakstīšana ļauj viegli standartizēt procesu un izpildīt labas ražošanas prakses (GMP) prasības.
Hielscher ultraskaņas iekārtu izturība ļauj tās darbināt 24/7 ar lielu slodzi un prasīgos vides apstākļos. Vienkāršā un drošā lietošana, kā arī nelielā apkopes nepieciešamība padara Hielscher ultraskaņas sistēmas par uzticamu darba zirgu jūsu ražotnē.
Tālāk redzamā tabula sniedz priekšstatu par mūsu ultraskaņas apstrādes ierīču aptuveno apstrādes jaudu:
| Partijas tilpums | Plūsmas ātrums | Ieteicamās ierīces |
|---|---|---|
| 0,5 līdz 1,5mL | n.a. | VialTweeter |
| 1 līdz 500mL | 10 līdz 200mL/min | UP100H |
| 10 līdz 2000mL | 20 līdz 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 līdz 20L | 0,2 līdz 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 līdz 100L | 2 līdz 10L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10 līdz 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | lielāks | grupā apvienoti UIP16000 |
Sazinieties ar mums jau tagad, lai iegūtu papildu informāciju! Mūsu labi apmācītie darbinieki labprāt apspriedīs ar jums jūsu ekstrakcijas procesu!
Sazinieties ar mums! / Jautājiet mums!
UIP2000hdT, jaudīga augstas veiktspējas ultraskaņas apstrādes ierīce ar 2kW jaudu
Literatūra/atsauces
- 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.
Noderīgi fakti
Kāpēc ultraskaņas ekstrakcija ir tik efektīva?
Ultrasonically-assisted extraction (UAE) balstās uz ļoti intensīvu ultraskaņas viļņu (akustisko viļņu) ievadīšanu šķidrumā vai suspensijā. Akustiskie viļņi rada mainīgus augsta spiediena / zema spiediena ciklus, kas izraisa akustiskās kavitācijas parādību. Ultraskaņas jeb akustiskās kavitācijas parādību raksturo ekstremāli, lokāli ierobežoti apstākļi ar ļoti augstu spiedienu, temperatūru un lieliem bīdes spēkiem. Implodējošo kavitācijas burbuļu tuvumā var izmērīt temperatūru līdz 5000K, spiedienu 1000 atmosfēru, sasilšanas un atdzišanas ātrumu virs 1010 K/s un šķidruma strūklas ar ātrumu līdz 280m/s, kas kavitācijas zonā izpaužas kā ļoti lieli bīdes spēki un turbulence. Šo faktoru (spiediena, siltuma, bīdes un turbulences) kombinācija sagrauj šūnas (līze) un pastiprina masas pārnesi ekstrakcijas procesā. Tādējādi tiek veicināta augu sastāvdaļu ekstrakcija no augu šūnām cietās un šķidrās fāzes sistēmā. Ultraskaņas ekstrakcijas metodi plaši izmanto veiksmīgai un efektīvai flavonoīdu, polisaharīdu, alkaloīdu, fitosterīnu, polifenolu un pigmentu ekstrakcijai no augiem.
Ultraskaņas ekstrakcija no augu šūnām: mikroskopiskais šķērsgriezums (TS) parāda darbības mehānismu ultraskaņas ekstrakcijas laikā no šūnām (palielinājums 2000x) [avots: Vilkhu et al. 2011]
Tabaka
Par tabakas augiem sauc dažādus Nicotiana ģints un Solanaceae (nakteņu) dzimtas augus. Papildus tam, ka tabaka ir plaši lietots auga nosaukums, ar šo vārdu apzīmē arī produktus, kas pagatavoti no žāvētām un apstrādātām tabakas auga lapām. Lai gan Nicotiana tabacum ir galvenais kultūraugs tabakas un nikotīna ražošanai, pastāv vairāk nekā 70 tabakas augu sugu. N. tabacum ir dominējošā suga, ko izmanto tabakas izstrādājumiem, tomēr spēcīgākas iedarbības variants N. rustica ir sastopams visā pasaulē un tiek izmantots pesticīdu ražošanai. Salīdzinot nikotīna saturu, N. rustica lapās tas sasniedz pat 9%, savukārt N. tabacum lapās ir aptuveni 1 līdz 3% nikotīna.
Tabaka satur stimulējošo alkaloīdu nikotīnu, kā arī harmalas alkaloīdus. Žāvētas un apstrādātas tabakas lapas galvenokārt izmanto smēķēšanai cigaretēs, cigāros, pīpēs, ūdenspīpēs, kā arī e-cigaretēs, e-cigāros, e-pīpēs un iztvaicētājos. Tās var lietot arī kā šņaucamo tabaku, košļājamo tabaku, aiz lūpas ievietojamo tabaku un snusu.
Tabakas augu dzimtā ietilpst dažādas sugas un pasugas ar atšķirīgiem alkaloīdu un garšas profiliem.
Austrumu tabaka (Nicotiana tabacum L.) ir tabakas suga, ko audzē galvenokārt Turcijā, Grieķijā un kaimiņu reģionos un ko izmanto cigarešu, cigāru un košļājamās tabakas komerciālai ražošanai. Tai ir spēcīga, raksturīga garša, salīdzinoši zems nikotīna saturs un augsts reducējošo cukuru, skābju un gaistošās aromātiskās eļļas saturs, kas tabakas izstrādājumiem piešķir intensīvu aromātu.
Ir zināmas 67 dabiskas tabakas sugas. Tālāk uzskaitītas izplatītākās sugas:
- Nicotiana acuminata (Graham) Hook. – daudzziedu tabaka
- Nicotiana africana Merxm.
- Nicotiana alata Link & Otto – spārnainā tabaka, jasmīnu tabaka, tanbaku (persiešu valodā)
- Nicotiana attenuata Torrey ex S. Watson – koijotu tabaka
- Nicotiana benthamiana Domin
- Nicotiana clevelandii A. Gray
- Nicotiana glauca Graham – kokveida tabaka, Brazīlijas kokveida tabaka, krūmveida tabaka, sinepju koks
- Nicotiana glutinosa L.
- Nicotiana langsdorffii Weinm.
- Nicotiana longiflora Cav.
- Nicotiana occidentalis H.-M. Wheeler
- Nicotiana obtusifolia M. Martens & Galeotti – tuksneša tabaka, punche, “tabaquillo”
- Nicotiana otophora Griseb.
- Nicotiana plumbaginifolia Viv.
- Nicotiana quadrivalvis Pursh
- Nicotiana rustica L. – acteku tabaka, mapacho
- Nicotiana suaveolens Lehm. – Austrālijas tabaka
- Nicotiana sylvestris Speg. & Comes – Dienvidamerikas tabaka, meža tabaka
- Nicotiana tabacum L. – komerciāli audzēta tabaka cigarešu, cigāru, košļājamās tabakas u. c. ražošanai
- Nicotiana tomentosiformis Goodsp.
Tālāk norādītās trīs sugas ir cilvēka radīti hibrīdi:
- Nicotiana × didepta N. debneyi × N. tabacum
- Nicotiana × digluta N. glutinosa × N. tabacum
- Nicotiana × sanderae Hort. ex Wats. N. alata × N. forgetiana
Tabakas veidi
Tabakas lapu kaltēšanas un turpmākās nogatavināšanas process izraisa tabakas lapās esošo karotinoīdu lēnu oksidēšanos un noārdīšanos. Oksidēšanās rezultātā tabakas lapās sintezējas noteikti savienojumi, kas rada saldena siena, tējas, rožu eļļas vai augļu aromātiskās nianses, kuras veicina dūmu „maigumu”. Cietes pārvēršas cukuros, kas pēc tam glikē olbaltumvielas un oksidējas par progresējošās glikācijas galaproduktiem (AGEs). Tas ir karamelizācijas process, kas arī piešķir dūmiem garšu.
Tabakas sagatavošanas un kaltēšanas metode ietekmē tās galīgās aromāta īpašības. Kaltēšanu var veikt gaisā, virs uguns, ar karstu gaisu un saulē. Piemēram, ar karstu gaisu kaltēta tabaka (piemēram, no Francijas) satur tikai nelielu alkaloīdu daudzumu, savukārt gaisā kaltēta Burley tabaka (piemēram, no Gvatemalas) ir pazīstama ar augstu alkaloīdu saturu.

