การสกัดออริกาโน – เพิ่มผลผลิตด้วยการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์!
ออริกาโนเป็นสมุนไพรที่มีกลิ่นหอมและมีสารประกอบฟีนอลิกและน้ำมันหอมระเหยในปริมาณสูง ซึ่งใช้ในผลิตภัณฑ์อาหาร ยา และเครื่องสำอาง การสกัดด้วยคลื่นอัลตราซาวนด์เป็นเทคนิคที่อ่อนโยนแต่มีประสิทธิภาพสูงในการแยกสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพและน้ำมันหอมระเหยจากออริกาโนและสมุนไพรอื่น ๆ การใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ให้ผลผลิตสูงขึ้นและสารสกัดที่มีคุณภาพเหนือกว่าภายในระยะเวลาดำเนินกระบวนการที่สั้น
สารสกัดออริกาโน – ผลผลิตสูงขึ้นด้วยการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์
เครื่องอัลตราซาวนด์ Hielscher ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพในการผลิตสารสกัดจากพืช อัลตราซาวนด์เป็นเทคนิคการสกัดที่ไม่ใช้ความร้อน จึงสามารถแยกโมเลกุลที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพซึ่งเปราะบางออกจากเมทริกซ์ของพืชได้โดยไม่มีภาระความร้อน การใช้คลื่นอัลตราซาวนด์อาศัยแรงเชิงกลเพียงอย่างเดียว ซึ่งป้องกันการเสื่อมสลายของสารประกอบที่ไวต่อความร้อน ทำให้สามารถเตรียมสารสกัดออริกาโนที่มีสารครบถ้วนทุกกลุ่ม โดยมีโมเลกุลที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพจำนวนมากซึ่งมีปฏิสัมพันธ์กัน ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าฤทธิ์เสริมกันของสารหลายชนิด หรือ entourage effect โดยทั่วไป สารสกัดออริกาโนที่ได้จากการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์มี carvacrol, thymol, p-cymene, γ-terpinene, linalool, terpinen-4-ol และ sabinene hydrate จากส่วนของน้ำมันหอมระเหย รวมถึง rosmarinic acid อนุพันธ์ของ cinnamic acid และ caffeic acid, caffeoyl- และ luteolin-7-O-glucoside, apigenin, naringenin และกรดไตรเทอร์พีนิก เช่น ursolic acid และ oleanolic acid การเลือกตัวทำละลายมีผลต่อความสามารถในการละลายของสารประกอบที่มีขั้วและไม่มีขั้ว
ในการผลิตสารสกัดออริกาโน สารออกฤทธิ์ทางชีวภาพจะถูกแยกจากใบและยอดที่มีดอกของ Origanum vulgare L. (Lamiaceae) รวมถึงพันธุ์ปลูกและชนิดที่เกี่ยวข้อง เช่น Origanum majorana และออริกาโนกรีก สารสกัดออริกาโนใช้เป็นสารแต่งกลิ่นรสและเป็นส่วนผสมจากธรรมชาติที่มีฤทธิ์ต้านจุลชีพและต้านอนุมูลอิสระในอุตสาหกรรมอาหาร อาหารสัตว์ เครื่องสำอาง และยา
เครื่องอัลตราซาวนด์ UP200Ht สำหรับการสกัดออริกาโน
การผลิตสารสกัดออริกาโนด้วยเครื่องอัลตราซาวนด์แบบโพรบทำงานอย่างไร?
โดยทั่วไป การผลิตสารสกัดออริกาโนด้วยเครื่องอัลตราซาวนด์แบบโพรบประกอบด้วยขั้นตอนต่อไปนี้:
- การเตรียมออริกาโน: นำใบออริกาโนมาทำความสะอาด ทำให้แห้ง และบดเป็นผงละเอียด
- การสกัด: นำใบออริกาโนที่บดแล้วมาผสมกับตัวทำละลาย เช่น สารละลายเอทานอลในน้ำ เอทานอล หรือน้ำ แล้วใช้เครื่องอัลตราซาวนด์แบบโพรบส่งคลื่นอัลตราซาวนด์เข้าสู่ส่วนผสม เครื่องอัลตราซาวนด์ใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ความเข้มสูงและความถี่ต่ำเพื่อสร้างฟองคาวิเทชัน ซึ่งช่วยให้วัสดุพืชแตกตัวและปลดปล่อยสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ (เช่น carvacrol และ thymol)
- การกรอง: กรองส่วนผสมเพื่อกำจัดวัสดุพืชที่ยังหลงเหลืออยู่ โดยเหลือสารสกัดในรูปของเหลว
- การทำให้เข้มข้น: ทำให้สารสกัดเหลวเข้มข้นด้วยเครื่องระเหยแบบหมุนหรือวิธีอื่นที่เหมาะสม เพื่อเพิ่มความเข้มข้นของสารออกฤทธิ์
- การทำให้แห้ง: ทำให้สารสกัดเข้มข้นแห้งด้วยวิธีที่เหมาะสม เช่น การทำแห้งแบบพ่นฝอยหรือการทำแห้งแบบแช่เยือกแข็ง (ไลโอฟิไลเซชัน) เพื่อให้ได้สารสกัดในรูปผงแห้ง
- การบรรจุ: จากนั้นบรรจุผงแห้งและเก็บไว้ในที่เย็นและแห้งจนกว่าจะพร้อมใช้งาน
การกรองสุญญากาศด้วยกรวยบุชเนอร์หลังการสกัดด้วยคลื่นอัลตราซาวนด์
การใช้เครื่องอัลตราซาวนด์แบบโพรบในกระบวนการสกัดทำให้เซลล์แตกตัวอย่างมีประสิทธิภาพ จึงปลดปล่อยสารพฤกษเคมีครบทุกกลุ่มออกจากใบออริกาโนได้ ทำให้การใช้คลื่นอัลตราซาวนด์เป็นเทคนิคที่เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตสารสกัดคุณภาพสูง – โดยเตรียมสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพให้มีความเข้มข้นสูง
นอกจากนี้ วิธีนี้ยังใช้ในระดับขนาดใหญ่ได้ จึงเหมาะสำหรับการผลิตเชิงพาณิชย์ เครื่องอัลตราซาวนด์ Hielscher ช่วยให้ควบคุมพารามิเตอร์ของกระบวนการได้อย่างแม่นยำ และขยายขนาดกระบวนการสกัดแบบเชิงเส้นไปสู่ปริมาตรใด ๆ ที่ต้องการได้
พิสูจน์ทางวิทยาศาสตร์แล้ว: การสกัดออริกาโนด้วยคลื่นอัลตราซาวนด์
ในรายงานการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ Psichoudaki และคณะ (2025) ศึกษาวิธีการสกัดที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมโดยใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ช่วยในโหมดพัลส์ เพื่อสกัด carvacrol สารประกอบฟีนอลิกทั้งหมด และฟลาโวนอยด์ทั้งหมดจาก Origanum dubium. โดยใช้การออกแบบการทดลองแบบ Box–Behnken และวิธีพื้นผิวตอบสนอง พวกเขาประเมินระยะเวลาการสกัด อุณหภูมิ ความเข้มข้นของเอทานอล และแอมพลิจูดของคลื่นอัลตราซาวนด์
ประเด็นสำคัญของการศึกษา:
- สภาวะที่เหมาะสมที่สุดเมื่อพิจารณาร่วมกันคือ 26 นาทีที่ 70°C โดยใช้สารละลายเอทานอล–น้ำ 60% v/v และแอมพลิจูดของคลื่นอัลตราซาวนด์ 100%
- ภายใต้สภาวะเหล่านี้ สารสกัดมี carvacrol 14.93 mg/g ของมวลแห้ง สารฟีนอลิกทั้งหมด 60.03 mg GAE/g และฟลาโวนอยด์ทั้งหมด 23.78 mg QE/g
- อุณหภูมิมีผลอย่างมีนัยสำคัญต่อค่าการตอบสนองทั้งสาม ระยะเวลาการสกัดและความเข้มข้นของเอทานอลมีความสำคัญต่อการสกัด carvacrol ให้ได้ปริมาณที่เหมาะสมที่สุด
ขั้นตอนการสกัดออริกาโนด้วยคลื่นอัลตราซาวนด์
การสกัดโดยใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ช่วยในโหมดพัลส์ดำเนินการด้วยเครื่องประมวลผลด้วยอัลตราซาวนด์แบบโพรบ Hielscher UP200Ht ที่ติดตั้งโซโนโทรดไทเทเนียมขนาด 14 mm โดยนำวัสดุแห้งที่บดแล้วของ Origanum dubium (0.50 g) มาผสมกับสารละลายเอทานอล–น้ำ 60% v/v ปริมาตร 10 mL จุ่มโพรบลงในตัวอย่างลึก 2 cm และดำเนินการสกัดที่ 26 kHz และแอมพลิจูด 100% เป็นเวลา 26 นาที โดยใช้วัฏจักรการทำงาน 50% อ่างน้ำที่ให้ความร้อนรักษาอุณหภูมิไว้ที่ 70 ± 2°C หลังการสกัด นำส่วนผสมไปปั่นเหวี่ยงที่ 10,000 rpm เป็นเวลา 15 นาที เก็บของเหลวส่วนใสเหนือตะกอน กรองผ่านตัวกรองกระบอกฉีดยา PES ขนาด 0.2 µm และเจือจางตามความจำเป็นสำหรับการวิเคราะห์
เครื่องอัลตราซาวนด์ UP400ST สำหรับการสกัดสารจากพืช
ชุดอุปกรณ์สกัดด้วยคลื่นอัลตราซาวนด์โดยใช้เครื่องอัลตราซาวนด์แบบโพรบ Hielscher UIP1000hdT สำหรับการสกัดสารจากพืชแบบเป็นชุดการผลิต
(ภาพ: © Petigny et al., 2013)
ยกระดับคุณภาพการสกัดออริกาโนสู่ระดับใหม่!
Hielscher Ultrasonics ผลิตเครื่องโฮโมจีไนเซอร์อัลตราซาวนด์สมรรถนะสูงสำหรับการผสม การกระจายตัว การทำอิมัลชัน และการสกัดในระดับห้องปฏิบัติการ ระดับนำร่อง และระดับอุตสาหกรรม
คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับการสกัดออริกาโนด้วยคลื่นอัลตราซาวนด์
การสกัดออริกาโนด้วยคลื่นอัลตราซาวนด์คืออะไร?
การสกัดออริกาโนด้วยคลื่นอัลตราซาวนด์เป็นกระบวนการที่ใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ความเข้มสูงเพื่อปลดปล่อย carvacrol พอลิฟีนอล ฟลาโวนอยด์ สารพฤกษเคมีอื่น ๆ และน้ำมันหอมระเหยจากออริกาโน เครื่องอัลตราซาวนด์แบบโพรบสร้างคาวิเทชันจากคลื่นเสียง ซึ่งทำให้เซลล์พืชแตกตัว เพิ่มการแทรกซึมของตัวทำละลาย และเร่งการถ่ายเทมวล
การสกัดออริกาโนโดยใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ช่วยมีข้อดีอะไรบ้าง?
การสกัดโดยใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ช่วยสามารถลดระยะเวลาดำเนินกระบวนการและเพิ่มปริมาณสารประกอบที่มีคุณค่าที่สกัดได้จากออริกาโน สามารถดำเนินการด้วยตัวทำละลายที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม เช่น น้ำและเอทานอล พร้อมทั้งควบคุมแอมพลิจูด อุณหภูมิ ระยะเวลาการใช้คลื่น และพลังงานที่ป้อนเข้าได้อย่างแม่นยำ
คลื่นอัลตราซาวนด์สามารถสกัดสารประกอบใดจากออริกาโนได้บ้าง?
การใช้คลื่นอัลตราซาวนด์สามารถสกัด carvacrol, thymol กรดฟีนอลิก และฟลาโวนอยด์ได้ โดยขึ้นอยู่กับชนิดของออริกาโน ตัวทำละลาย และสภาวะของกระบวนการ การศึกษาในปี 2025 โดย Psichoudaki และคณะ มุ่งหาสภาวะที่เหมาะสมที่สุดโดยเฉพาะสำหรับการสกัด carvacrol ปริมาณสารฟีนอลิกทั้งหมด และปริมาณฟลาโวนอยด์ทั้งหมดจาก Origanum dubium.
สภาวะที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการสกัดออริกาโนด้วยคลื่นอัลตราซาวนด์คืออะไร?
สภาวะที่ดีที่สุดเมื่อพิจารณาร่วมกันสำหรับการสกัด carvacrol สารฟีนอลิก และฟลาโวนอยด์คือการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์เป็นเวลา 26 นาทีที่ 70°C โดยใช้สารละลายเอทานอล–น้ำ 60% v/v และแอมพลิจูดของคลื่นอัลตราซาวนด์ 100% การศึกษาใช้ออริกาโนแห้งที่บดแล้ว 0.50 g กับตัวทำละลาย 10 mL (ดูประกอบ: Psichoudaki et al., 2025)
ความเข้มข้นของเอทานอลที่ดีที่สุดสำหรับการสกัด carvacrol จากออริกาโนคือเท่าใด?
ความเข้มข้นของเอทานอลที่เหมาะสมที่สุดขึ้นอยู่กับสารประกอบเป้าหมาย ความเข้มข้นที่เหมาะสมที่สุดเมื่อพิจารณา carvacrol สารฟีนอลิกทั้งหมด และฟลาโวนอยด์ทั้งหมดร่วมกันคือเอทานอล 60% เมื่อหาสภาวะที่เหมาะสมที่สุดสำหรับ carvacrol เพียงอย่างเดียว แบบจำลองคาดการณ์ว่าความเข้มข้นที่เหมาะสมที่สุดคือเอทานอลประมาณ 71% ความเข้มข้นของเอทานอลที่ต่ำกว่าเหมาะกว่าสำหรับการเพิ่มปริมาณสารฟีนอลิกทั้งหมดและฟลาโวนอยด์ให้สูงสุด (ดูประกอบ: Psichoudaki et al., 2025)
สารสกัดออริกาโนเหมือนกับน้ำมันหอมระเหยออริกาโนหรือไม่?
ไม่เหมือนกัน ไม่เหมือนกัน สารสกัดออริกาโนผลิตโดยใช้ตัวทำละลาย เช่น น้ำหรือเอทานอล และโดยทั่วไปมีสารประกอบที่ไม่ระเหย รวมถึงพอลิฟีนอลและฟลาโวนอยด์ น้ำมันหอมระเหยออริกาโนได้จากการกลั่นด้วยไอน้ำเป็นหลัก และประกอบด้วยสารประกอบที่ระเหยง่ายเป็นส่วนใหญ่ เช่น carvacrol และ thymol ดังนั้น องค์ประกอบและการใช้งานจึงแตกต่างกัน
สามารถใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ในการสกัดสารพฤกษเคมี (พอลิฟีนอล ฟลาโวนอยด์ เทอร์พีน เป็นต้น) รวมถึงน้ำมันหอมระเหยได้ อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับการสกัดน้ำมันหอมระเหยด้วยคลื่นอัลตราซาวนด์!
ตัวทำละลายใดดีที่สุดสำหรับการสกัดน้ำมันหอมระเหย?
โดยทั่วไป น้ำมันหอมระเหยได้จากการกลั่นด้วยไอน้ำหรือการกลั่นด้วยน้ำ ซึ่งไม่ต้องใช้ตัวทำละลายอินทรีย์ สำหรับการสกัดโดยใช้ตัวทำละลาย โดยทั่วไปนิยมใช้เอทานอลเกรดอาหารหรือ CO₂ ในสภาวะเหนือวิกฤต เนื่องจากทิ้งสารตกค้างที่เป็นปัญหาน้อยกว่า ตัวทำละลายไม่มีขั้ว เช่น hexane สกัดน้ำมันระเหยได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่ยังสกัดไขออกมาด้วย และต้องกำจัดตัวทำละลายอย่างระมัดระวัง ส่วนผสมเอทานอล–น้ำให้สารสกัดจากพืชที่ครอบคลุมสารหลากหลายกลุ่มกว่า ไม่ใช่น้ำมันหอมระเหยแท้
อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับการกลั่นน้ำมันหอมระเหยด้วยน้ำโดยใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ช่วย!
สามารถขยายขนาดการสกัดออริกาโนด้วยคลื่นอัลตราซาวนด์ได้หรือไม่?
สามารถใช้คลื่นอัลตราซาวนด์แบบโพรบกับการสกัดเป็นชุดในห้องปฏิบัติการ และปรับให้เหมาะกับกระบวนการแบบเป็นชุดที่มีขนาดใหญ่ขึ้นหรือกระบวนการแบบไหลต่อเนื่องได้ ระหว่างการขยายขนาด จะตรวจสอบความใช้ได้และปรับพารามิเตอร์ตามขนาดกระบวนการ เช่น พลังงานจำเพาะที่ป้อนเข้า แอมพลิจูด เวลาพำนัก อุณหภูมิ องค์ประกอบของตัวทำละลาย และความเข้มข้นของของแข็ง เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดของผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ
สารสกัดออริกาโนที่ได้จากการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์มีศักยภาพในการใช้งานด้านใดบ้าง?
สารสกัดออริกาโนที่อุดมด้วย carvacrol และสารฟีนอลิกอาจนำมาศึกษาเพื่อใช้ในอาหารฟังก์ชัน ระบบถนอมอาหารด้วยสารธรรมชาติ ผลิตภัณฑ์โภชนเภสัช เครื่องสำอาง และตำรับยา ต้องประเมินความเหมาะสม ความปลอดภัย และการปฏิบัติตามข้อกำหนดทางกฎหมายสำหรับการใช้งานแต่ละด้านที่มุ่งหมาย
วรรณกรรม / เอกสารอ้างอิง
- Psichoudaki, Magda, Yiannis Sarigiannis, and Evroula Hapeshi (2025): Green, Ultrasound-Assisted Extraction for Carvacrol-Rich Origanum dubium Extracts: A Multi-Response Optimization Toward High-Value Phenolic Recovery. Molecules 30, no. 23: 4620; 2025.
- Nenciu, Florin, Ana-Maria Tăbărașu, Cristina Fătu, Nicolae-Valentin Vlăduț, Iulian Voicea, Sorina Dinu (2026): Ultrasound-Assisted Hydrodistillation of Essential Oils for Eco-Friendly Biocontrol of Botrytis cinerea in Grapevines. Horticulturae 12, no. 9: 1054. 2026
- Leonardo Cristian Favre, Cristina dos Santos, María Paula López-Fernández, María Florencia Mazzobre, María del Pilar Buera (2018): Optimization of β-cyclodextrin-based extraction of antioxidant and anti-browning activities from thyme leaves by response surface methodology. Food Chemistry, Volume 265, 2018, 86-95.
- Mnayer, Dima; Fabiano-Tixier, Anne-Sylvie; Peticolas, Emmanuel; Ruiz, Karine; Hamieh, Tayssir; Chemat, Farid (2017): Extraction of green absolute from thyme using ultrasound and sunflower oil. Resource-Efficient Technologies 2017.
- Dhouibi, N.; Manuguerra, S.; Arena, R.; Messina, C.M.; Santulli, A.; Kacem, S.; Dhaouadi, H.; Mahdhi, A. (2023): Impact of the Extraction Method on the Chemical Composition and Antioxidant Potency of Rosmarinus officinalis L. Extracts. Metabolites 2023, 13, 290.
Hielscher Ultrasonics ผลิตเครื่องโฮโมจีไนเซอร์อัลตราซาวนด์สมรรถนะสูงตั้งแต่ขนาด ห้องปฏิบัติการ ไปจนถึงขนาด อุตสาหกรรม