Ultradźwiękowa ekstrakcja tytoniu
Konwencjonalna ekstrakcja tytoniu jest powolnym, czasochłonnym procesem, który wymaga użycia toksycznych rozpuszczalników w wysokich temperaturach, co czyni proces niebezpiecznym. Wspomagana ultradźwiękami ekstrakcja alkaloidów z tytoniu może być prowadzona przy użyciu wody lub łagodnych rozpuszczalników w szybkim procesie trwającym kilka minut. Ekstrahowane ultradźwiękami alkaloidy, takie jak nikotyna z tytoniu, są uwalniane w szybkiej i wysoce wydajnej procedurze, która daje wysoką wydajność ekstraktu o pełnym spektrum (zawierającego nikotynę, nornikotynę, kwas chlorogenowy, kwas 5-kawoilochinowy, rutynę, kwas kawowy i skopoletynę, solanesol itp.)
Ultradźwiękowa ekstrakcja tytoniu
Ekstrakcja wspomagana ultradźwiękami jest szybką, skuteczną i wygodną metodą ekstrakcji, która opiera się na zastosowaniu ultradźwięków mocy. Intensywne fale ultradźwiękowe generują szybki mikroruch i kawitację akustyczną w układach ciało stałe-ciecz (np. materiał roślinny w rozpuszczalniku, np. liście tytoniu w etanolu), co skutkuje zwiększonym transferem masy, a także przyspieszonym procesem ekstrakcji. W porównaniu z innymi zaawansowanymi technikami ekstrakcji, takimi jak ekstrakcja płynem w stanie nadkrytycznym i ekstrakcja parami jonowymi, ekstrakcja wspomagana ultradźwiękami jest znacznie bardziej ekonomiczna, przyjazna dla środowiska, bezpieczniejsza i łatwiejsza w użyciu. Dlatego ekstrakcja ultradźwiękowa jest preferowaną techniką ekstrakcji w celu uwolnienia związków bioaktywnych z roślin.
Ekstrakcja ultradźwiękowa daje ekstrakt o szerokim spektrum działania, zawierający nikotynę, która jest głównym alkaloidem z 94-98% całkowitej zawartości alkaloidów w tytoniu, a także alkaloidy nornikotyny, anabazyny, anatabiny, kotyniny i miosminy.
Przeczytaj więcej o ekstrakcji alkaloidów z materiału roślinnego za pomocą ultrasonografu z sondą!
Sonicator UP400St (400 W) do ekstrakcji alkaloidów, takich jak nikotyna, nornikotyna, kwas chlorogenowy itp. z liści tytoniu.
Pełne spektrum ekstraktów tytoniowych z sonikacją
Alkaloidy, takie jak nikotyna i nornikotyna, kwas chlorogenowy, fenole, solanesol i inne związki bioaktywne mogą być szybko, skutecznie i bezpiecznie izolowane za pomocą ekstrakcji ultradźwiękowej. Konwencjonalna ekstrakcja tytoniu wymaga użycia toksycznych rozpuszczalników, takich jak heptan w wysokich temperaturach, co czyni proces ekstrakcji niebezpieczną procedurą. Cały konwencjonalny proces ekstrakcji trwa ok. 24 godzin i dlatego jest bardzo czasochłonny.
Ekstrakcję ultradźwiękową można przeprowadzić jako ekstrakcję zimną wodą lub przy użyciu łagodnych rozpuszczalników, takich jak etanol lub mieszanina etanolu i wody w temperaturze pokojowej lub lekko podwyższonej. Sonikacja trwa kilka minut, co zamienia ekstrakcję w szybką procedurę. Co więcej, przy użyciu wody lub łagodnych rozpuszczalników proces jest całkowicie bezpieczny i wygodny.
Ultradźwiękowo wytwarzane ekstrakty o pełnym spektrum zawierają pierwotny alkaloid nikotynę, jak również drugorzędne lub pomniejsze alkaloidy, takie jak anabazyna lub 3-(2-piperydynylo)pirydyna, anatabina lub 3-(2-1,2,3,6-tetrahydropirydylo)pirydyna, kotynina lub 1-metylo-5-(3-pirydylo)-2-pirolidynon), 2,3'-dipirydyl lub izonikotyna, N-formylonikotyna lub 2-(3-pirydylo)pirolidynokarbaldehyd, mioosmina lub 3-(1-pirolino-2-ylo)pirydyna, nornikotyna lub 3-(pirolidyno-2-ylo)pirydyna oraz beta-nikotyna lub 3-(1-metylopirolino-2-ylo)pirydyna.
Zawartość tych alkaloidów różni się w zależności od gatunku tytoniu i wyrobów tytoniowych. Podczas gdy nikotyna jest głównym alkaloidem z 94-98% całkowitej zawartości alkaloidów, nornikotyna i anatabina są dwoma najbardziej obfitymi alkaloidami wtórnymi, z których każdy stanowi około 2% do 6% całkowitej zawartości alkaloidów w tytoniu.
- Wyższa wydajność
- wysoka jakość
- Szybka ekstrakcja
- Łagodny, nietermiczny proces
- Woda lub rozpuszczalnik
- prosty & bezpieczne działanie
Szeroki wybór rozpuszczalników
Korzystając z ekstrakcji ultradźwiękowej, można wybierać spośród różnych rozpuszczalników, w tym wody, alkoholu, etanolu, metanolu, mieszanin etanolu i wody lub silnych rozpuszczalników, takich jak heptan lub heksan. Wszystkie poprzednio wymienione rozpuszczalniki zostały już pomyślnie przetestowane i okazały się skuteczne w izolacji związków bioaktywnych, takich jak alkaloidy, terpenoidy, fenole i solanesol z materiałów roślinnych tytoniu. Sonikacja może być stosowana w bezrozpuszczalnikowej ekstrakcji zimnowodnej (np. w celu przygotowania ekstraktów organicznych) lub może być łączona z wybranym rozpuszczalnikiem.
Dowiedz się więcej o rozpuszczalnikach do ekstrakcji ultradźwiękowej z roślin!
Dowiedz się więcej o ekstrakcji heksanem wzmocnionej ultradźwiękami!
Ultradźwiękowa ekstrakcja nikotyny z liści tytoniu przy użyciu Sonikator UP200Ht
Wysokowydajne ekstraktory ultradźwiękowe
Sprzęt ultradźwiękowy firmy Hielscher jest powszechnie stosowanym narzędziem ekstrakcyjnym do izolacji związków bioaktywnych z roślin. Dostarczając ekstraktory ultradźwiękowe dla wszystkich skal procesowych, Hielscher jest w stanie polecić najbardziej odpowiedni system ultradźwiękowy dla Twoich potrzeb. Począwszy od kompaktowych, ale potężnych systemy laboratoryjne do analizy i testów wykonalności, Hielscher oferuje pełną gamę ultrasonografów laboratoryjnych i pilotażowych do w pełni przemysłowe ultradźwięki reaktory. Oferując pełną szerokość pasma procesorów ultradźwiękowych, Hielscher ma idealną konfigurację dla procesu ekstrakcji. W zależności od objętości procesu i celu, ekstrakcja ultradźwiękowa może być wykonywana w trybie wsadowym lub ciągłym. Akcesoria do kolektorów, takie jak sonotrody, rogi wspomagające, komórki przepływowe i reaktory, pozwalają wyposażyć procesor ultradźwiękowy w celu idealnego spełnienia celów procesu.
Procesory ultradźwiękowe Hielscher mogą być precyzyjnie kontrolowane, a dane procesowe są automatycznie zapisywane na zintegrowanej karcie SD naszych cyfrowych systemów ultradźwiękowych. Niezawodna kontrola parametrów procesu zapewnia niezmiennie wysoką jakość produktu. Automatyczna rejestracja danych parametrów procesu pozwala na łatwą standaryzację procesu i spełnienie Dobrych Praktyk Produkcyjnych (GMP).
Wytrzymałość sprzętu ultradźwiękowego firmy Hielscher pozwala na pracę w trybie 24/7 przy dużym obciążeniu i w wymagających środowiskach. Łatwa i bezpieczna obsługa, a także niskie koszty utrzymania sprawiają, że systemy ultradźwiękowe Hielscher są niezawodnym koniem roboczym w Twojej produkcji.
Poniższa tabela przedstawia przybliżoną wydajność przetwarzania naszych ultradźwiękowców:
| Wielkość partii | natężenie przepływu | Polecane urządzenia |
|---|---|---|
| 0.5-1,5 mL | b.d. | VialTweeter |
| 1 do 500mL | 10-200mL/min | UP100H |
| 10 do 2000mL | 20-400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 do 20L | 0.2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10-100L | 2 do 10L/min | UIP4000 |
| b.d. | 10-100L/min | UIP16000 |
| b.d. | większe | klaster UIP16000 |
Skontaktuj się z nami już teraz, aby uzyskać więcej informacji! Nasz dobrze wyszkolony personel z przyjemnością omówi z Tobą proces ekstrakcji!
Skontaktuj się z nami! / Zapytaj nas!
Procesory ultradźwiękowe o dużej mocy od skali laboratoryjnej do pilotażowej i przemysłowej.
UIP2000hdTwysokowydajny ultrasonicator o mocy 2 kW
Literatura/Referencje
- 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.
Fakty, które warto znać
Dlaczego ekstrakcja ultradźwiękowa jest tak skuteczna?
Ultrasonically-assisted extraction (UAE) opiera się na sprzężeniu bardzo intensywnych fal ultradźwiękowych (fal akustycznych) z cieczą lub zawiesiną. Fale akustyczne tworzą naprzemienne cykle wysokiego ciśnienia / niskiego ciśnienia, które powodują zjawisko kawitacji akustycznej. Zjawisko kawitacji ultradźwiękowej lub akustycznej charakteryzuje się ekstremalnymi, lokalnie ograniczonymi warunkami bardzo wysokich ciśnień, temperatur i sił ścinających. W pobliżu implodujących pęcherzyków kawitacyjnych można zmierzyć temperatury do 5000 K, ciśnienia do 1000 atmosfer, szybkość ogrzewania i chłodzenia powyżej 1010 K/s oraz strumienie cieczy o prędkości do 280 m/s, które pojawiają się jako bardzo duże siły ścinające i turbulencje w strefie kawitacji. Kombinacja tych czynników (ciśnienie, ciepło, ścinanie i turbulencje) rozbija komórki (liza) i intensyfikuje transfer masy podczas procesu ekstrakcji. W ten sposób promowana jest ekstrakcja ciecz-ciało stałe fitokonstytuentów z komórek roślinnych. Technika ekstrakcji ultradźwiękowej jest szeroko stosowana do skutecznej i wydajnej ekstrakcji flawonoidów, polisacharydów, alkaloidów, fitosteroli, polifenoli i pigmentów z roślin.
Ekstrakcja ultradźwiękowa z komórek roślinnych: mikroskopijny przekrój poprzeczny (TS) pokazuje mechanizm działania podczas ekstrakcji ultradźwiękowej z komórek (powiększenie 2000x) [źródło: Vilkhu et al. 2011].
tytoń
Różne rośliny z rodzaju Nicotiana i rodziny Solanaceae (psiankowatych) są znane jako rośliny tytoniowe. Oprócz tego, że jest to powszechnie używane określenie rośliny, tytoń opisuje również produkty przygotowane z suszonych liści tytoniu. Podczas gdy Nicotiana tabacum jest główną rośliną wykorzystywaną do produkcji tytoniu i nikotyny, istnieje ponad 70 gatunków tytoniu. N. tabacum jest dominującym gatunkiem wykorzystywanym do produkcji wyrobów tytoniowych, jednak silniejszy wariant N. rustica można znaleźć na całym świecie i jest on wykorzystywany do produkcji pestycydów. Porównując zawartość nikotyny, liście N. rustica zawierają nawet 9% nikotyny, podczas gdy liście N. tabacum zawierają około 1 do 3%.
Tytoń zawiera pobudzający alkaloid nikotynę, a także alkaloidy harmala. Suszone i suszone liście tytoniu są używane głównie do palenia w papierosach, cygarach, fajkach, shishach, a także e-papierosach, e-fajkach i waporyzatorach. Alternatywnie można je spożywać jako tabakę, tytoń do żucia, tytoń do maczania i snus.
Rodzina roślin tytoniowych obejmuje różne (pod)gatunki, które wykazują różne profile alkaloidowe i smakowe.
Tytoń orientalny (Nicotiana tabacum L.) to gatunek tytoniu uprawiany głównie w Turcji, Grecji i sąsiednich obszarach, który jest wykorzystywany do komercyjnej produkcji papierosów, cygar i tytoniu do żucia. Ma silny charakterystyczny smak, stosunkowo niską zawartość nikotyny i wysoką zawartość cukrów redukujących, kwasów i lotnych olejków aromatycznych, które nadają wyrobom tytoniowym intensywny aromat.
Znanych jest 67 naturalnych gatunków tytoniu. Poniżej wymieniono najpopularniejsze gatunki:
- Nicotiana acuminata (Graham) Hook. - tytoń wielokwiatowy
- Nicotiana africana Merxm.
- Nicotiana alata Link & Otto - tytoń skrzydlaty, tytoń jaśminowy, tanbaku (perski)
- Nicotiana attenuata Torrey ex S. Watson - tytoń kojota
- Nicotiana benthamiana Domin
- Nicotiana clevelandii A. Gray
- Nicotiana glauca Graham - tytoń drzewny, brazylijski tytoń drzewny, tytoń krzewiasty, drzewo musztardowe
- Nicotiana glutinosa L.
- Nicotiana langsdorffii Weinm.
- Nicotiana longiflora Cav.
- Nicotiana occidentalis H.-M. Wheeler
- Nicotiana obtusifolia M. Martens & Galeotti - tytoń pustynny, punche, “tabaquillo”
- Nicotiana otophora Griseb.
- Nicotiana plumbaginifolia Viv.
- Nicotiana quadrivalvis Pursh
- Nicotiana rustica L. - tytoń aztecki, mapacho
- Nicotiana suaveolens Lehm. - Tytoń australijski
- Nicotiana sylvestris Speg. & Komes - tytoń południowoamerykański, tytoń leśny
- Nicotiana tabacum L. - tytoń komercyjny uprawiany do produkcji papierosów, cygar, tytoniu do żucia itp.
- Nicotiana tomentosiformis Goodsp.
Trzy poniższe gatunki to hybrydy stworzone przez człowieka:
- Nicotiana × didepta N. debneyi × N. tabacum
- Nicotiana × digluta N. glutinosa × N. tabacum
- Nicotiana × sanderae Hort. ex Wats. N. alata × N. forgetiana
Rodzaje tytoniu
Proces suszenia i późniejszego starzenia się liści tytoniu powoduje powolne utlenianie i degradację karotenoidów obecnych w liściach tytoniu. Ze względu na utlenianie, niektóre związki w liściach tytoniu są syntetyzowane, co skutkuje słodkim sianem, herbatą, olejkiem różanym lub owocowymi aromatami, które przyczyniają się do “gładkość” dymu. Skrobia jest przekształcana w cukry, które następnie glikwidują białka i są utleniane do zaawansowanych końcowych produktów glikacji (AGE). Jest to proces karmelizacji, który również nadaje dymowi jego smak.
Sposób przygotowania i suszenia tytoniu wpływa na jego ostateczne właściwości aromatyczne. Peklowanie można osiągnąć poprzez suszenie powietrzem, ogniem, spalinami lub na słońcu. Przykładowo, tytoń suszony ogniowo (np. z Francji) zawiera tylko niski poziom alkaloidów, podczas gdy suszony powietrzem tytoń Burley (np. z Gwatemali) jest znany z wysokiej zawartości alkaloidów.