การสกัดอัลคาลอยด์ให้ได้ผลผลิตสูงด้วยเครื่องโซนิเคเตอร์แบบโพรบ
สกัดอัลคาลอยด์จากพืชได้รวดเร็วขึ้น ครบถ้วนยิ่งขึ้น และควบคุมกระบวนการได้อย่างแม่นยำ เครื่องอัลตราโซนิเคเตอร์แบบโพรบของ Hielscher ใช้คาวิเทชันจากคลื่นเสียงเพื่อเปิดเซลล์พืชและเพิ่มการถ่ายเทมวล ช่วยให้คุณได้ผลผลิตอัลคาลอยด์สูงภายในเวลาไม่กี่นาทีแทนที่จะใช้เวลาหลายชั่วโมง
ไม่ว่าคุณจะแปรรูปใบ ราก เปลือก เมล็ด หรือวัสดุพืชอื่น ๆ เครื่องสกัดด้วยอัลตราโซนิกของ Hielscher รองรับการสกัดที่ให้ผลซ้ำได้ ตั้งแต่การทดสอบในห้องปฏิบัติการไปจนถึงการผลิตแบบแบตช์ระดับนำร่องและการผลิตในสายการผลิตระดับอุตสาหกรรม
เหตุใดจึงเลือกการสกัดอัลคาลอยด์ด้วยอัลตราโซนิก?
- ผลผลิตจากการสกัดสูงขึ้นด้วยการทำลายเซลล์อย่างมีประสิทธิภาพและการแทรกซึมของตัวทำละลายที่ดีขึ้น
- ระยะเวลาดำเนินกระบวนการสั้นลงเมื่อเทียบกับการหมักแช่ การต้มสกัด การแช่สกัด หรือการสกัดแบบ Soxhlet
- ใช้ตัวทำละลายน้อยลง โดยใช้น้ำ เอทานอลผสมน้ำ เมทานอล หรือตัวทำละลายอื่นที่เหมาะสม
- ควบคุมคุณภาพสารสกัดด้วยแอมพลิจูด อุณหภูมิ เวลา และความเข้มที่ปรับได้
- ขยายขนาดได้ง่ายจากตัวอย่างขนาดเล็กไปสู่การสกัดต่อเนื่องระดับอุตสาหกรรม
- จัดทำบันทึกที่เชื่อถือได้ด้วยการบันทึกข้อมูลกระบวนการโดยอัตโนมัติ เพื่อให้ทำซ้ำได้และประกันคุณภาพ
แจ้งข้อมูลวัสดุพืช ตัวทำละลาย ขนาดแบตช์ และสารประกอบเป้าหมายของคุณให้เราทราบ ผู้เชี่ยวชาญด้านการประยุกต์ใช้งานของเราจะช่วยคุณเลือกระบบอัลตราโซนิกระดับห้องปฏิบัติการ ระดับนำร่อง หรือระดับอุตสาหกรรม เพื่อการสกัดอัลคาลอยด์อย่างมีประสิทธิภาพ
เครื่องอัลตราโซนิเคเตอร์ UP400St สำหรับการสกัดอัลคาลอยด์จากวัสดุพืช
การสกัดอัลคาลอยด์อย่างมีประสิทธิภาพสูงด้วยอัลตราซาวนด์กำลังสูง
การสกัดด้วยอัลตราโซนิกช่วยส่งเสริมการแยกอัลคาลอยด์ได้อย่างไร?
การสกัดด้วยอัลตราโซนิกใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ความถี่ต่ำ (เช่น ความถี่ 20–26kHz) และผลของอัลตราซาวนด์ที่ทำให้เกิดคาวิเทชันจากคลื่นเสียง คลื่นอัลตราซาวนด์ความเข้มสูงสร้างฟองคาวิเทชันที่ยุบตัว ก่อให้เกิดความแตกต่างของความดันและอุณหภูมิที่มีความหนาแน่นของพลังงานสูงเฉพาะบริเวณ รวมทั้งแรงเฉือนที่รุนแรง ซึ่งทำให้ผนังเซลล์พืชเป็นรูและทำให้ผนังเซลล์กับเนื้อเยื่อพืชแตกเปิดออก การไหลของของเหลวที่เกิดจากคาวิเทชันส่งเสริมการถ่ายเทมวลระหว่างเมทริกซ์ภายในเซลล์กับตัวทำละลายโดยรอบ ทำให้อัลคาลอยด์ถูกปลดปล่อยออกมาอย่างมีประสิทธิภาพ ในการสกัดอัลคาลอยด์ด้วยอัลตราโซนิก วัสดุพืช (เช่น ใบแห้งบด) จะถูกใส่ลงในตัวทำละลาย ซึ่งโดยทั่วไปเป็นส่วนผสมของน้ำกับตัวทำละลายอินทรีย์ เช่น เอทานอลผสมน้ำ พบว่าตัวทำละลายมีขั้ว เช่น เมทานอลและเอทานอล มีประสิทธิภาพสูงที่สุดในการให้ผลผลิตอัลคาลอยด์สูง หลังจากนำสลาร์รี – ซึ่งประกอบด้วยวัสดุพืชและตัวทำละลาย – มาผ่านกระบวนการอัลตราโซนิกเป็นเวลาสั้น ๆ อัลคาลอยด์จะถูกปลดปล่อยจากเซลล์พืชและอยู่ในตัวทำละลาย ซึ่งสามารถนำไปแยกและทำให้บริสุทธิ์ได้ (เช่น ใช้เครื่องระเหยแบบหมุน)
ข้อดีหลักของการสกัดอัลคาลอยด์ด้วยอัลตราโซนิก
การสกัดด้วยอัลตราโซนิกถือเป็นเทคนิคการสกัดที่เหนือกว่าสำหรับการแยกอัลคาลอยด์จากวัสดุพืช เนื่องจากมีข้อดีหลายประการ ได้แก่:
- ประสิทธิภาพการสกัดเพิ่มขึ้น: การสกัดด้วยอัลตราโซนิกสามารถเพิ่มผลผลิตอัลคาลอยด์ได้มากกว่า 200% เมื่อเทียบกับวิธีการสกัดแบบดั้งเดิม
- ระยะเวลาสกัดลดลง: การสกัดด้วยอัลตราโซนิกสามารถลดระยะเวลาสกัดได้อย่างมาก ทำให้แปรรูปวัสดุพืชปริมาณมากได้รวดเร็วและมีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น
- การใช้ตัวทำละลายลดลง: การสกัดด้วยอัลตราโซนิกสามารถลดปริมาณตัวทำละลายที่จำเป็นสำหรับการสกัด ส่งผลให้ใช้ตัวทำละลายน้อยลงและลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม
- การสกัดแบบเลือกจำเพาะ: การสกัดด้วยอัลตราโซนิกสามารถใช้สกัดอัลคาลอยด์บางชนิดอย่างเลือกจำเพาะได้ โดยเลือกตัวทำละลาย พารามิเตอร์กระบวนการ และอุณหภูมิการสกัดที่เหมาะสม เมื่อสารประกอบที่ไม่ต้องการไม่ถูกสกัดออกมา ความบริสุทธิ์ของผลิตภัณฑ์สุดท้ายจึงเพิ่มขึ้น
- ขยายขนาดได้ง่าย: การสกัดด้วยอัลตราโซนิกสามารถขยายขนาดเพื่อรองรับวัสดุพืชปริมาณมากขึ้นได้ง่าย จึงเหมาะสำหรับการผลิตเชิงพาณิชย์ กระบวนการอัลตราโซนิกสามารถขยายขนาดแบบเชิงเส้นได้ ซึ่งช่วยให้การนำไปใช้ในระดับอุตสาหกรรมสะดวกขึ้น
โดยรวมแล้ว การสกัดด้วยอัลตราโซนิกเป็นแนวทางที่รวดเร็วกว่า มีประสิทธิภาพกว่า และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่าในการแยกอัลคาลอยด์จากวัสดุพืช
การสกัดอัลคาลอยด์ด้วยอัลตราโซนิกจากใบทุเรียนเทศ
Nolasco-González et al. (2022) ศึกษาประสิทธิผลและประสิทธิภาพของการสกัดสารประกอบออกฤทธิ์ทางชีวภาพด้วยอัลตราโซนิก ซึ่งรวมถึงสารประกอบฟีนอลิก อัลคาลอยด์ และอะซีโทเจนิน (ทั้งหมดมีความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระสูง) จากใบของพืชชนิด Annona muricata (ทุเรียนเทศ) ในการสกัดด้วยอัลตราโซนิก พวกเขาใช้เครื่องอัลตราโซนิเคเตอร์แบบโพรบ UP400S ภายใต้สภาวะดังต่อไปนี้: แอมพลิจูด 80% รอบพัลส์ 0.7 s เป็นเวลา 4.54 min สกัดฟีนอลที่ละลายได้ทั้งหมด (TSP) โดยใช้ผงใบแห้ง 0.5 g และอะซีโทน: น้ำ (80:20 v/v) 20 mL สารสกัดที่ผลิตด้วยอัลตราโซนิกมีฟีนอลที่ละลายได้ 178.48 mg/100 mL ฟลาโวนอยด์ทั้งหมด 20.18 mg/100 mL พอลิฟีนอลที่ไฮโดรไลซ์ได้ 27.81 mg/100 mL แทนนินชนิดควบแน่น 167.07 mg/100 mL อัลคาลอยด์ทั้งหมด 30.44 mg/100 mL และอะซีโทเจนินทั้งหมด 14.62 mg/100 mL สารสกัดที่แยกด้วยเครื่องอัลตราโซนิเคเตอร์แบบโพรบ U400S (ดูภาพด้านซ้าย) แสดงความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระสูง และมีปริมาณสารประกอบออกฤทธิ์ทางชีวภาพสูงกว่าการต้มสกัดหรือการแช่สกัดตั้งแต่ ~6 ถึง ~927 เท่า ขึ้นอยู่กับชนิดของสารประกอบ พบสารประกอบฟีนอลิกที่แตกต่างกันยี่สิบสี่ชนิดในตัวอย่าง และสารสกัดที่แยกด้วยอัลตราโซนิกให้ความเข้มข้นสูงที่สุด
[cf. Nolasco-González et al., 2022]
ความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระของสารสกัดที่ได้ภายใต้สภาวะที่เหมาะสมที่สุดของการสกัดโดยใช้อัลตราซาวนด์ช่วย (UAE) การต้มสกัด และการแช่สกัด สารสกัดด้วยอัลตราโซนิกแสดงความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระสูงกว่าอย่างมีนัยสำคัญอย่างสม่ำเสมอ
(การศึกษาและกราฟิก: ©Nolasco-González et al., 2022)
โครมาโทแกรม HPLC ของสารประกอบฟีนอลิกจากสารสกัดใบทุเรียนเทศ Annona muricata ที่แยกด้วยอัลตราโซนิกโดยใช้เครื่องอัลตราโซนิเคเตอร์ UP400S
(1) shikimic acid, (2) gallic acid, (3) protocatechuic acid, (4) neochlorogenic acid,
(5) 3,4-dihydroxyphenylacetic, (6) 4-hydroxybenzoic acid, (7) chlorogenic acid, (8) 4-hydroxyphenyl acetic, (9) vanillic acid, (10) syringic acid, (11) 3-hydroxybenzoic acid, (12) caffeic acid, (13) 4-hydroxybenzaldehyde, (14) homovanillic acid, (15) 3-(4-hydroxyphenyl), (16) p-coumaric acid, (17) trans-ferulic acid, (18) trans-cinnamic acid, (19) gallocatechin, (20) epigallocatechin, (21) catechin,(22) epicatechin, (23) rutin, (24) ellagic acid.
(การศึกษาและกราฟิก: ©Nolasco-González et al., 2022)
Lee et al. (2021) ได้ผลยืนยันที่คล้ายกัน โดยรายงานว่ามีอัลคาลอยด์จากใบ A. muricata ที่สกัดภายใต้การโซนิเคชัน (340 W, 56◦C, 30 min) มากกว่า 2.3 เท่า เมื่อเทียบกับการสกัดแบบ Soxhlet (7 h, 80◦C)
เครื่องสกัดด้วยอัลตราโซนิก UIP1000hdT พร้อมเครื่องกวนสำหรับการสกัดอัลคาลอยด์ในโหมดแบตช์
การสกัดอินโดลอัลคาลอยด์จากเปลือกราก Mimosa และอายาฮัวสกาด้วยเครื่องอัลตราโซนิเคเตอร์
เปลือกราก Mimosa และใบอายาฮัวสกามีอัลคาลอยด์ N,N-dimethyltryptamine (DMT) ปัจจุบันมีการศึกษา Dimethyltryptamine (DMT) ในการทดลองทางคลินิกเกี่ยวกับฤทธิ์หลอนประสาท และด้วยเหตุนี้จึงศึกษาในฐานะยาที่มีศักยภาพในการรักษาภาวะซึมเศร้าและโรคเครียดภายหลังเหตุการณ์สะเทือนขวัญ (PTSD) การโซนิเคชันส่งเสริมการปลดปล่อยและการแยกอัลคาลอยด์จากราก Mimosa hostilis และใบ Psychotria viridis (อายาฮัวสกา) อย่างมีประสิทธิภาพ การสกัด DMT ด้วยอัลตราโซนิกให้ผลผลิตสูงภายในเวลาสั้นมาก เครื่องอัลตราโซนิเคเตอร์แบบโพรบของ Hielscher ใช้ร่วมกับตัวทำละลายได้แทบทุกชนิด และใช้ในการผลิตสารประกอบออกฤทธิ์ทางชีวภาพเกรดเภสัชกรรมสำหรับใช้ในงานวิจัยและงานทางการแพทย์ รวมทั้งใช้เตรียมตัวอย่างก่อนการทดสอบเชิงวิเคราะห์ด้านคุณภาพและความแรงของฤทธิ์ ดังนั้น เครื่องอัลตราโซนิเคเตอร์ของ Hielscher จึงสามารถช่วยงานวิจัย DMT ทางการแพทย์และงานวิจัยพืชได้หลายด้าน
แหล่งที่พบอินโดลอัลคาลอยด์ N,N-dimethyltryptamine (DMT) มากที่สุดในต้น jurema คือราก Mimosa hostilis (รู้จักกันทั่วไปว่า jurema preta) อายาฮัวสกาเป็นชื่อดั้งเดิมของพืชอีกชนิดหนึ่ง โดยใบของไม้พุ่ม Psychotria viridis มี DMT อยู่มาก
ทั้งเปลือกราก mimosa (เรียกอีกอย่างว่า mimosa tenuiflora, Mimosa Hostilis Root Bark; ย่อว่า MHRB) และใบอายาฮัวสกามีสารประกอบออกฤทธิ์ทางชีวภาพหลากหลายชนิด ซึ่งปัจจุบันกำลังมีการศึกษาในการทดลองทางคลินิกเกี่ยวกับศักยภาพในการเป็นยารักษาโรค เปลือกราก Mimosa มีแทนนิน ซาโปนิน ทริปตามีน อัลคาลอยด์ ลิพิด ไฟโตอินโดล xylose ไฟโตสเตอรอล กลูโคไซด์ rhamnose arabinose เมทอกซีชาลโคน lupeol และ kukulkanins สารประกอบออกฤทธิ์ทางชีวภาพเหล่านี้สามารถสกัดจากเปลือกรากได้อย่างมีประสิทธิภาพด้วยเครื่องอัลตราโซนิเคเตอร์แบบโพรบ การสกัดด้วยอัลตราโซนิกเป็นเทคนิคที่เหนือกว่าสำหรับการแยกสารเป้าหมาย เช่น อัลคาลอยด์ จากวัสดุพืช เช่น เปลือกราก mimosa และใบอายาฮัวสกา การโซนิเคชันโดดเด่นด้วยการให้ผลผลิตสูงภายในระยะเวลาสกัดสั้นมาก สภาวะกระบวนการที่อ่อนโยนทำให้มั่นใจได้ว่าสารสกัดมีคุณภาพสูงที่สุด โดยป้องกันการเสื่อมสลายที่ไม่ต้องการของโมเลกุลออกฤทธิ์
ชุดอุปกรณ์สกัดสำหรับการแยกสารจากพืช: เครื่องอัลตราโซนิเคเตอร์แบบโพรบ UP400ST, เครื่องกรองสุญญากาศ Büchi และเครื่องระเหยแบบหมุน สำหรับการสกัดสารพฤกษเคมี เช่น อัลคาลอยด์และฟีนอล
เครื่องสกัดด้วยอัลตราโซนิก UIP2000hdT พร้อมแบตช์สแตนเลสเกรดเภสัชกรรมสำหรับการผลิตสารสกัดอัลคาลอยด์ระดับอุตสาหกรรม
แจ้งข้อมูลวัสดุพืช ตัวทำละลาย ขนาดแบตช์ และสารประกอบเป้าหมายของคุณให้เราทราบ ผู้เชี่ยวชาญด้านการประยุกต์ใช้งานของเราจะช่วยคุณเลือกระบบอัลตราโซนิกระดับห้องปฏิบัติการ ระดับนำร่อง หรือระดับอุตสาหกรรม เพื่อการสกัดอัลคาลอยด์อย่างมีประสิทธิภาพ
เครื่องอัลตราโซนิเคเตอร์ของ Hielscher สำหรับการสกัดอัลคาลอยด์อย่างมีประสิทธิภาพ
Hielscher Ultrasonics ออกแบบ ผลิต และจัดจำหน่ายเครื่องสกัดด้วยอัลตราโซนิกสมรรถนะสูง ซึ่งใช้ทั้งในงานวิจัยทางวิทยาศาสตร์และการผลิตสารสกัดเกรดเภสัชกรรม
ประสิทธิภาพการสกัดที่เหนือกว่า:การสกัดโดยใช้อัลตราซาวนด์ช่วยเป็นเทคนิคที่ได้รับการพิสูจน์ทางวิทยาศาสตร์ว่ามีประสิทธิภาพสูงเป็นพิเศษในการสกัดสารประกอบออกฤทธิ์ทางชีวภาพจากพืช ขณะที่วิธีแบบดั้งเดิมมักใช้เวลานาน (หลายชั่วโมงจนถึงหลายวัน) การสกัดสารจากพืชด้วยอัลตราโซนิกใช้เวลาเพียงไม่กี่นาที
ผลผลิตจากการสกัดสูงและคุณภาพสารสกัดที่เหนือกว่าด้วยเครื่องอัลตราโซนิเคเตอร์ของ Hielscher
การสกัดด้วยอัลตราซาวนด์ช่วยให้สารประกอบออกฤทธิ์ทางชีวภาพถูกปลดปล่อยจากวัสดุพืชได้อย่างครบถ้วน คาวิเทชันจากอัลตราโซนิกทำลายเมทริกซ์ของเซลล์และปลดปล่อยโมเลกุลออกฤทธิ์ทางชีวภาพเข้าสู่ตัวทำละลายโดยรอบอย่างมีประสิทธิภาพ การศึกษาเปรียบเทียบแสดงให้เห็นว่าการโซนิเคชันให้ผลผลิตสารสกัดสูงกว่าเทคนิคการสกัดอื่น ๆ (เช่น Soxhlet การหมักแช่ การต้มสกัด การแช่สกัด) การสกัดด้วยอัลตราโซนิกใช้ร่วมกับตัวทำละลายได้ทุกชนิด จึงช่วยให้ใช้ตัวทำละลายที่อ่อนโยนมาก เช่น น้ำหรือเอทานอลผสมน้ำได้ด้วย สามารถเลือกใช้ตัวทำละลายมีขั้วและไม่มีขั้วตามข้อกำหนดเฉพาะของการสกัด และสามารถเปลี่ยนตัวทำละลายได้โดยไม่มีปัญหา การควบคุมพารามิเตอร์กระบวนการอย่างแม่นยำ (เช่น แอมพลิจูด) การใช้ตัวทำละลายที่อ่อนโยน และการควบคุมอุณหภูมิอย่างเที่ยงตรง ช่วยป้องกันการเสื่อมสลายและการปนเปื้อนของสารประกอบออกฤทธิ์ทางชีวภาพ (เช่น อัลคาลอยด์ พอลิฟีนอล ฟลาโวนอยด์ แคนนาบินอยด์ ฯลฯ) ระหว่างการสกัดด้วยอัลตราโซนิก
การประยุกต์ใช้งานที่หลากหลายของเครื่องอัลตราโซนิเคเตอร์ Hielscher
ขณะที่เทคนิคการสกัดทางเลือก (เช่น CO2 ภาวะเหนือวิกฤต การสกัดด้วยตัวทำละลาย การสกัดแบบไหลซึม ฯลฯ) มักใช้ได้เฉพาะกับการสกัดโมเลกุลบางชนิด โดยขึ้นอยู่กับน้ำหนักโมเลกุล ความสามารถในการละลาย และความไวต่อความร้อน การสกัดด้วยเครื่องอัลตราโซนิเคเตอร์สมรรถนะสูงของ Hielscher สามารถใช้สกัดสารประกอบจากพืชทุกชนิดได้อย่างหลากหลาย การสกัดโดยใช้อัลตราซาวนด์ช่วยสามารถนำมาใช้ได้อย่างเชื่อถือได้ในการผลิตสารสกัดที่มีองค์ประกอบครอบคลุมหลากหลาย ซึ่งมีสารประกอบออกฤทธิ์ทางชีวภาพ เช่น พอลิฟีนอล อัลคาลอยด์ แอนทราควิโนน ฟลาโวนอยด์ ไกลโคไซด์ ลิพิด เพกทิน และพอลิแซ็กคาไรด์
ประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่ดีเยี่ยมและความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
การสกัดโดยใช้อัลตราซาวนด์ช่วยใช้พลังงานน้อยกว่าวิธีแบบดั้งเดิมอย่างมากในการสกัดสารประกอบทางยาจากพืช
ความน่าเชื่อถือจากการทำให้กระบวนการเป็นมาตรฐานด้วย Hielscher Ultrasonics
เครื่องอัลตราโซนิเคเตอร์ของ Hielscher ช่วยให้ควบคุมพารามิเตอร์กระบวนการอัลตราโซนิกทั้งหมดได้อย่างแม่นยำ เช่น แอมพลิจูด ความเข้ม ระยะเวลา และอุณหภูมิ พารามิเตอร์กระบวนการควบคุมได้ง่ายและได้รับการตรวจติดตามอย่างต่อเนื่อง นอกจากนี้ พารามิเตอร์กระบวนการทั้งหมดจะถูกบันทึกโดยอัตโนมัติเป็นไฟล์ CSV ลงในการ์ด SD ที่ติดตั้งในตัวเครื่อง ซึ่งช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานทบทวนการโซนิเคชันแต่ละครั้ง ปรับกระบวนการสกัดให้เหมาะสมที่สุด และทำให้มั่นใจได้ว่าสารสกัดมีคุณภาพสม่ำเสมอ เครื่องอัลตราโซนิเคเตอร์ของ Hielscher ช่วยให้ผู้ผลิตผลิตสารสกัดจากพืชที่มีคุณภาพเหนือกว่า และช่วยให้ปฏิบัติตามหลักเกณฑ์วิธีการที่ดีในการผลิต (GMP) ได้สะดวกขึ้น
ตารางด้านล่างแสดงความสามารถในการแปรรูปโดยประมาณของเครื่องอัลตราโซนิเคเตอร์ของเรา:
| ปริมาตรแบตช์ | อัตราการไหล | อุปกรณ์ที่แนะนำ |
|---|---|---|
| 1 ถึง 500mL | 10 ถึง 200mL/min | UP100H |
| 10 ถึง 2000mL | 20 ถึง 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 ถึง 20L | 0.2 ถึง 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 ถึง 100L | 2 ถึง 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 ถึง 150L | 3 ถึง 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 ถึง 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | สูงกว่านี้ | ชุดเครื่อง UIP16000 |
ติดต่อเรา! / สอบถามเรา!
Hielscher Ultrasonics ผลิตเครื่องโฮโมจีไนเซอร์อัลตราโซนิกสมรรถนะสูงสำหรับงานผสม การกระจายตัว การทำอิมัลชัน และการสกัดในระดับห้องปฏิบัติการ ระดับนำร่อง และระดับอุตสาหกรรม
ข้อเท็จจริงที่ควรทราบ
การสกัดด้วยอัลตราโซนิกช่วยเพิ่มผลผลิตอัลคาลอยด์เมื่อเทียบกับวิธีแบบดั้งเดิมได้อย่างไร?
การสกัดด้วยอัลตราโซนิกใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ความถี่ต่ำ (20–26kHz) เพื่อสร้างฟองคาวิเทชันจากคลื่นเสียงที่ยุบตัวและก่อให้เกิดแรงเฉือนที่รุนแรง กระบวนการนี้ทำให้ผนังเซลล์พืชเป็นรูและส่งเสริมการถ่ายเทมวลระหว่างเมทริกซ์ภายในเซลล์กับตัวทำละลาย จากงานวิจัย การสกัดด้วยอัลตราโซนิกสามารถเพิ่มผลผลิตอัลคาลอยด์ได้มากกว่า 200% เมื่อเทียบกับวิธีการสกัดแบบดั้งเดิม ตัวอย่างเช่น การศึกษาใบ Annona muricata พบว่าการโซนิเคชันสกัดอัลคาลอยด์ได้มากกว่า 2.3 เท่า เมื่อเทียบกับการสกัดแบบ Soxhlet
เครื่องอัลตราโซนิเคเตอร์ของ Hielscher สามารถสกัดอัลคาลอยด์ชนิดใดได้บ้าง?
เครื่องอัลตราโซนิเคเตอร์แบบโพรบของ Hielscher สามารถสกัดอัลคาลอยด์หลากหลายชนิดได้อย่างมีประสิทธิภาพ ได้แก่:
- Caffeine จากเมล็ดกาแฟ
- Nicotine จากใบยาสูบ
- DMT (N,N-dimethyltryptamine) จาก Mimosa hostilis และ Psychotria viridis
- Mitragynine จากกระท่อม
- Piperine จากพริกไทยดำ
- Capsaicin จากพริก
- Psilocybin จากเห็ด
- DMT และเบตาแคร์โบลีนจาก Banisteriopsis caapi (อายาฮัวสกา)
อุปกรณ์นี้ใช้ร่วมกับตัวทำละลายได้แทบทุกชนิด จึงใช้งานได้หลากหลายกับอัลคาลอยด์ชนิดต่าง ๆ
ข้อดีหลักของการสกัดอัลคาลอยด์ด้วยอัลตราโซนิกมีอะไรบ้าง?
ข้อดีสำคัญ ได้แก่:
- ประสิทธิภาพการสกัดเพิ่มขึ้น: ให้ผลผลิตสูงกว่าวิธีแบบดั้งเดิมได้ถึง 200%
- ระยะเวลาสกัดลดลง: การสกัดใช้เวลาไม่กี่นาทีแทนที่จะใช้เวลาหลายชั่วโมง
- การใช้ตัวทำละลายลดลง: ลดต้นทุนและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม
- การสกัดแบบเลือกจำเพาะ: เลือกตัวทำละลายและพารามิเตอร์ที่เหมาะสมสำหรับสารประกอบเป้าหมาย
- ขยายขนาดได้ง่าย: ขยายขนาดแบบเชิงเส้นจากห้องปฏิบัติการไปสู่การผลิตระดับอุตสาหกรรม
- คุณภาพสารสกัดที่เหนือกว่า: สภาวะกระบวนการที่อ่อนโยนป้องกันการเสื่อมสลายของสารประกอบออกฤทธิ์ทางชีวภาพ
เครื่องโซนิเคเตอร์ Hielscher รุ่นใดเหมาะที่สุดสำหรับการสกัดอัลคาลอยด์?
กลุ่มผลิตภัณฑ์เครื่องโซนิเคเตอร์ของ Hielscher มีโพรบอัลตราโซนิกที่เหมาะสมสำหรับทุกปริมาตร เครื่องโซนิเคเตอร์ UP400St กำลัง 400 วัตต์ เหมาะอย่างยิ่งสำหรับแบตช์ขนาดกลางในห้องปฏิบัติการ ส่วนเครื่องอัลตราโซนิเคเตอร์ระดับอุตสาหกรรมกำลังสูง UIP2000hdT ขนาด 2000 วัตต์ รองรับการผลิตระดับอุตสาหกรรม
ตัวทำละลายใดมีประสิทธิภาพดีที่สุดสำหรับการสกัดอัลคาลอยด์ด้วยการโซนิเคชัน?
พบว่าตัวทำละลายมีขั้ว เช่น เมทานอลและเอทานอล มีประสิทธิภาพสูงที่สุดในการให้ผลผลิตอัลคาลอยด์สูง ส่วนผสมที่ใช้กันทั่วไปคือเอทานอลผสมน้ำ (น้ำและเอทานอล) ข้อดีของการสกัดด้วยอัลตราโซนิกคือใช้ร่วมกับตัวทำละลายได้แทบทุกชนิด รวมถึงตัวเลือกที่อ่อนโยน เช่น น้ำหรือเอทานอลผสมน้ำ ซึ่งช่วยคงสภาพสารประกอบออกฤทธิ์ทางชีวภาพที่ไวต่อสภาวะต่าง ๆ
การสกัดด้วยอัลตราโซนิกปลอดภัยสำหรับอัลคาลอยด์ที่ไวต่อความร้อนหรือไม่?
ใช่ การสกัดด้วยอัลตราโซนิกดำเนินการที่อุณหภูมิไม่รุนแรง (โดยทั่วไป 56°C หรือต่ำกว่า) และใช้ระยะเวลาสั้น (30 นาทีหรือน้อยกว่า) การควบคุมพารามิเตอร์กระบวนการอย่างแม่นยำ ซึ่งรวมถึงแอมพลิจูด ความเข้ม ระยะเวลา และอุณหภูมิ ป้องกันการเสื่อมสลายของอัลคาลอยด์ที่ไวต่อความร้อน ซึ่งทำให้มั่นใจได้ว่าสารสกัดมีคุณภาพสูงที่สุด และป้องกันการเสื่อมสลายที่ไม่ต้องการของโมเลกุลออกฤทธิ์
การสกัดด้วยอัลตราโซนิกสามารถขยายขนาดเพื่อการผลิตระดับอุตสาหกรรมได้หรือไม่?
ได้อย่างแน่นอน การสกัดด้วยอัลตราโซนิกสามารถขยายขนาดเพื่อรองรับวัสดุพืชปริมาณมากขึ้นได้ง่าย จึงเหมาะสำหรับการผลิตเชิงพาณิชย์ กระบวนการอัลตราโซนิกสามารถขยายขนาดแบบเชิงเส้นได้ ซึ่งช่วยให้การนำไปใช้ในระดับอุตสาหกรรมสะดวกขึ้น Hielscher มีระบบเกรดอุตสาหกรรม เช่น UIP10000hdT (10,000W) และ UIP16000 สำหรับการสกัดต่อเนื่องในสายการผลิตขนาดใหญ่
การสกัดอัลคาลอยด์ด้วยอัลตราโซนิกเป็นอย่างไรเมื่อเทียบกับการสกัดแบบ Soxhlet?
งานวิจัยแสดงข้อดีที่ชัดเจน:
- เวลา: การสกัดด้วยอัลตราโซนิกใช้เวลา 30 นาที เทียบกับ 7 ชั่วโมงสำหรับ Soxhlet
- อุณหภูมิ: การสกัดด้วยอัลตราโซนิกใช้อุณหภูมิ 56°C เทียบกับ 80°C สำหรับ Soxhlet
- ผลผลิต: การสกัดด้วยอัลตราโซนิกให้อัลคาลอยด์มากกว่า 2.3 เท่า
- คุณภาพ: อุณหภูมิที่ต่ำกว่าป้องกันการเสื่อมสลายจากความร้อน
(Cf. Lee et al., 2021)
อัลคาลอยด์คืออะไร?
อัลคาลอยด์เป็นกลุ่มสารประกอบที่มีไนโตรเจนและมีน้ำหนักโมเลกุลต่ำซึ่งเกิดขึ้นตามธรรมชาติ มักพบเป็นสารเมแทบอไลต์ทุติยภูมิในอาณาจักรพืช อัลคาลอยด์มีอะตอมไนโตรเจนอย่างน้อยหนึ่งอะตอม อัลคาลอยด์ถูกสังเคราะห์ทางชีวเคมีจากกรดอะมิโนทั่วไปหนึ่งในสามชนิดต่อไปนี้ – lysine, tyrosine และ tryptophan
ในพืช อัลคาลอยด์โดยทั่วไปอยู่ในรูปเกลือของกรดอินทรีย์ เช่น acetic, malic, lactic, citric, oxalic, tartaric, tannic และกรดอื่น ๆ อัลคาลอยด์ที่เป็นเบสอ่อนบางชนิด (เช่น nicotine) พบในรูปอิสระในธรรมชาติ อัลคาลอยด์บางชนิดยังอยู่ในรูปไกลโคไซด์ของน้ำตาล เช่น glucose, rhamnose และ galactose ตัวอย่างเช่น อัลคาลอยด์ในกลุ่ม solanum (solanine) รวมทั้งอยู่ในรูปเอไมด์ (piperine) และเอสเทอร์ (atropine, cocaine) ของกรดอินทรีย์ (cf. Ramawat et al., 2009)
อัลคาลอยด์หลายชนิดเป็นสารประกอบออกฤทธิ์ทางชีวภาพที่แสดงฤทธิ์ทางยาหรือฤทธิ์ในการรักษา ตัวอย่างเช่น อัลคาลอยด์บางชนิดใช้รักษาโรคต่าง ๆ รวมถึงมาลาเรีย เบาหวาน มะเร็งบางชนิด ภาวะหัวใจทำงานผิดปกติ ภาวะซึมเศร้า ฯลฯ
เนื่องจากอัลคาลอยด์หลายชนิดมีคุณสมบัติออกฤทธิ์ทางชีวภาพที่รุนแรง จึงมีการนำมาใช้เป็นยา สารเสพติด สารกระตุ้น และสารพิษแล้ว หรือกำลังอยู่ระหว่างการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ Morphine ซึ่งเป็นอัลคาลอยด์ที่รู้จักกันดีจากฝิ่น Papaver somniferum ใช้เป็นยาในการแพทย์ปัจจุบัน Quinine และ codeine เป็นอัลคาลอยด์อีกสองชนิดที่ใช้เพื่อวัตถุประสงค์ทางการแพทย์ ภายใต้การดูแลของแพทย์และในขนาดที่แพทย์สั่ง อัลคาลอยด์มีประโยชน์ทางเภสัชวิทยา อย่างไรก็ตาม เมื่อใช้อย่างไม่ถูกต้อง อัลคาลอยด์บางชนิดอาจเป็นพิษเมื่อใช้ในขนาดสูง ตัวอย่างเช่น อัลคาลอยด์ strychnine ใช้เป็นสารพิษที่มีประสิทธิภาพสูงมาก โดยใช้เป็นสารกำจัดศัตรูพืชเพื่อกำจัดสัตว์มีกระดูกสันหลังขนาดเล็ก
ตัวอย่างอัลคาลอยด์บางชนิดในพืช
| Compounds | Plant Source | Effects and Applications |
| Morphine | Papaver somniferum | Analgesic |
| Camptothecin | Camptotheca acuminata | Anticancer |
| Atropine | Hyoscyamus niger | Treatment of intestinal spasms, antidote to other poisons |
| Vinblastine | Catharanthus roseus | Anticancer |
| Codeine | Papaver somniferum | Analgesic, antitusive |
| Caffeine | Coffea arabica | Stimulant, natural pesticide |
| Nicotine | Nicotiana tabacum | Stimulant, tranquillizer |
| Cocaine | Erythroxylon coca | Stimulant of the central nervous system, local anesthetic |
| N,N-dimethyltryptamine | Mimosa hostilis, Psychotria viridis | Hallucinogenic, entheogenic |
| Mitragynine | Mitragyna speciosa | Analgesic, psychoactive |
วรรณกรรม / เอกสารอ้างอิง
- Nolasco-González, Y.; Chacón-López, M.A.; Ortiz-Basurto, R.I.; Aguilera-Aguirre, S.; González-Aguilar, G.A.; Rodríguez-Aguayo, C.; Navarro-Cortez, M.C.; García-Galindo, H.S.; García-Magaña, M.d.L.; Meza-Espinoza, L.; Montalvo-González, E. (2022): Annona muricata Leaves as a Source of Bioactive Compounds: Extraction and Quantification Using Ultrasound. Horticulturae 2022, 8, 560.
- Aguilar-Hernandez, G., Zepeda-Vallejo, L. G., Lourdes Garcia-Magana, M. D., de los Angeles Vivar-Vera, M., Perez-Larios, A., Giron-Perez, M. I., Coria-Tellez, A. V., Rodriguez-Aguayo, C., Montalvo-Gonzalez, E. (2020): Extraction of Alkaloids Using Ultrasound from Pulp and By-Products of Soursop Fruit (Annona muricata L.). Applied Sciences, Vol. 10, No. 14, 15 July 2020.
- Chia Hau Lee, Ting Hun Lee, Pei Ying Ong, Syie Luing Wong, Norfadilah Hamdan, Amal A.M. Elgharbawy, Nurul Alia Azmi (2021): Integrated ultrasound-mechanical stirrer technique for extraction of total alkaloid content from Annona muricata. Process Biochemistry, Volume 109, 2021. 104-116.
- Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). International Journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.
Hielscher Ultrasonics ผลิตเครื่องโฮโมจีไนเซอร์อัลตราโซนิกสมรรถนะสูงตั้งแต่ขนาด ห้องปฏิบัติการ ไปจนถึงขนาด อุตสาหกรรม