การสกัดซาโปนินจาก Quillaja ด้วยอัลตราซาวนด์
- สารสกัดซาโปนินจากต้น Quillaja saponaria Molina เป็นแหล่งซาโปนินหลักสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรม
- การสกัดซาโปนินจาก Quillaja ด้วยอัลตราซาวนด์ให้ซาโปนินคุณภาพสูง
- การสกัดด้วยอัลตราซาวนด์เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพสูงในการผลิตสารสกัดซาโปนินจาก Quillaja ให้ได้ผลผลิตสูงในระยะเวลาสั้น
สารสกัดซาโปนินจาก Quillaja
สารสกัดซาโปนินจาก Quillaja (ชื่อพ้อง: สารสกัดควิลไลอา, ไม้ปานามา, สารสกัดเปลือกไม้ปานามา, สารสกัดควิลไล, สารสกัดเปลือกไม้ควิลเลย์, สารสกัดเปลือกไม้สบู่) เป็นสารที่สกัดจากต้น Quillaja Saponaria Molina (Q. saponaria) สารสกัดจาก Quillaja ประกอบด้วยซาโปนินกลุ่มไตรเทอร์พีนอยด์มากกว่า 100 ชนิด ซาโปนินหลักที่พบเป็นไกลโคไซด์ของ quillaic acid องค์ประกอบหลักอื่น ๆ ได้แก่ พอลิฟีนอลและแทนนิน รวมทั้งเกลือและน้ำตาลในปริมาณเล็กน้อย สารสกัดจาก Quillaja ผลิตโดยการสกัดด้วยน้ำจากเปลือกชั้นในหรือเนื้อไม้ที่บดแล้วของลำต้นและกิ่งที่ตัดแต่งจากต้น Quillaja saponaria เนื่องจากสารสกัดซาโปนินจาก Quillaja มีทั้งสารลดแรงตึงผิวและสารประกอบฟีนอลิก จึงน่าสนใจอย่างยิ่งสำหรับการพัฒนาสูตรส่วนผสมอาหารเชิงหน้าที่ที่ไวต่อการเสื่อมสภาพ และการปกป้องส่วนผสมเหล่านั้นจากออกซิเดชัน
การใช้ซาโปนินเป็นสารทำอิมัลชันตามธรรมชาติเพิ่มขึ้นอย่างมาก เนื่องจากความต้องการผลิตภัณฑ์ธรรมชาติที่ดีต่อสุขภาพและปราศจากสารเติมแต่งสังเคราะห์เพิ่มขึ้น ซาโปนินจาก Quillaja เป็นสารทำอิมัลชันที่ดีเยี่ยมสำหรับอิมัลชันชนิดน้ำมันในน้ำ (O/W) และนาโนอิมัลชัน และแสดงผลที่ดีมากในสูตรต่าง ๆ เช่น เครื่องดื่มและน้ำมันผสม การใช้งานทั่วไปของสารสกัดซาโปนินจาก Quillaja คือการทำอิมัลชันของ น้ำมัน CBD, เครื่องดื่มโปร่งแสง และผลิตภัณฑ์อาหารที่ทำให้เกิดฟอง ซาโปนินจาก Quillaja สามารถใช้เดี่ยว ๆ หรือใช้ร่วมกับสารทำอิมัลชันอื่นได้
Q-Naturale® เป็นวัตถุเจือปนอาหารที่มีซาโปนินจากเปลือกไม้ Quillaja เป็นพื้นฐาน ซึ่งได้รับการอนุมัติจาก FDA ให้เป็นสารทำอิมัลชันที่มีประสิทธิภาพสำหรับอาหารและเครื่องดื่ม นอกจากการเป็นสารทำอิมัลชันแล้ว ซาโปนินจาก Quillaja ยังใช้ในสูตรตำรับยาเนื่องจากมีคุณสมบัติต้านแบคทีเรีย ต้านไวรัส ต้านเชื้อรา ต้านปรสิต ต้านเนื้องอก ปกป้องตับ และเสริมการตอบสนองทางภูมิคุ้มกัน
- ผลผลิตที่เหนือกว่า
- การสกัดที่รวดเร็ว – ภายในไม่กี่นาที
- สารสกัดคุณภาพสูง – สภาวะอ่อนโยน ไม่ใช้ความร้อน
- ตัวทำละลายที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม (ได้แก่ น้ำ)
- คุ้มค่า
- ใช้งานง่ายและปลอดภัย
- ต้นทุนการลงทุนและการดำเนินงานต่ำ
- ทำงานได้ 24/7 ภายใต้ภาระงานหนัก
- วิธีที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
การสกัดสารจากพืชด้วยอัลตราซาวนด์แบบแบตช์ขนาด 120L โดยใช้ UIP2000hdT และเครื่องกวน
กรณีศึกษาการสกัดซาโปนินจาก Quillaja ด้วยอัลตราซาวนด์
ในการเตรียมสารสกัดจาก Quillaja คุณภาพสูงที่ให้คุณสมบัติการทำงานตามต้องการในฐานะสารเติมแต่งสำหรับอาหารและยา จำเป็นต้องแยกสารพฤกษเคมีที่ออกฤทธิ์ ซึ่งก็คือซาโปนิน ซาโปนินจาก Quillaja เป็นซาโปนินกลุ่มไตรเทอร์พีนที่แยกได้จากเปลือกต้นสบู่ คาวิเทชันจากอัลตราซาวนด์ส่งเสริมการสกัดโดยปรับปรุงการสัมผัสระหว่างของแข็งกับของเหลวและเพิ่มการถ่ายเทมวล
Cares และคณะ แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนในการศึกษาของพวกเขาว่าการสกัดโดยใช้อัลตราซาวนด์ช่วย (UAE) สามารถเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการสกัดสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพจาก Quillaja Saponaria Molina พวกเขาใช้ชิ้นเนื้อไม้และเปลือกไม้ Quillaja และสกัดซาโปนินในน้ำด้วยการให้อัลตราซาวนด์ เพื่อให้ผลิตภัณฑ์สุดท้ายประกอบด้วยส่วนผสมและวัตถุดิบจากธรรมชาติเท่านั้น และสามารถนำไปใช้ในกระบวนการผลิตอาหารได้ เนื่องจากเป็นวิธีสกัดที่ไม่ใช้ความร้อน อุณหภูมิการสกัดระหว่างการให้อัลตราซาวนด์จึงถูกควบคุมให้คงที่ที่ 20ºC (68ºF) ตลอดเวลา ผลผลิตจากการสกัดเพิ่มขึ้นอย่างมากเมื่อระยะเวลาการให้อัลตราซาวนด์เพิ่มจาก 10 เป็น 30 นาที ผลผลิตจากการสกัดโดยใช้อัลตราซาวนด์ช่วยเป็นเวลา 20 นาทีที่ 20ºC เทียบเคียงได้กับผลผลิตจากวิธีดั้งเดิมที่สกัดเป็นเวลา 3 ชั่วโมงที่ 60ºC
อุปกรณ์อัลตราซาวนด์ใช้เตรียมอิมัลชันชนิดน้ำมันในน้ำ (o/w) ที่มีความคงตัวในระยะยาว โดยใช้สารสกัดซาโปนินจาก Quillaja เพื่อทำให้อิมัลชันมีความคงตัวทั้งทางกายภาพและทางเคมี คลิกที่นี่เพื่ออ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับการทำอิมัลชันด้วยอัลตราซาวนด์!
เครื่องสกัดด้วยอัลตราซาวนด์สมรรถนะสูง
Hielscher Ultrasonics เชี่ยวชาญในการผลิตเครื่องประมวลผลด้วยอัลตราซาวนด์สมรรถนะสูงสำหรับการผลิตสารสกัดคุณภาพสูงจากพืช
กลุ่มผลิตภัณฑ์ที่หลากหลายของ Hielscher ครอบคลุมตั้งแต่เครื่องอัลตราซาวนด์สำหรับห้องปฏิบัติการที่มีขนาดเล็กและทรงพลัง ไปจนถึงระบบตั้งโต๊ะที่ทนทานและระบบอุตสาหกรรมเต็มรูปแบบ ซึ่งให้อัลตราซาวนด์ความเข้มสูงเพื่อการสกัดและแยกองค์ประกอบที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพอย่างมีประสิทธิภาพ (เช่น quercetin, caffeine, curcumin, terpenes เป็นต้น) อุปกรณ์อัลตราซาวนด์ทั้งหมดตั้งแต่ 200W ถึง 16,000W มีจอแสดงผลสีสำหรับการควบคุมแบบดิจิทัล การ์ด SD ในตัวสำหรับการบันทึกข้อมูลอัตโนมัติ การควบคุมระยะไกลผ่านเบราว์เซอร์ และคุณสมบัติที่ใช้งานสะดวกอีกมากมาย โซโนโทรดและเซลล์การไหล (ส่วนที่สัมผัสกับตัวกลาง) สามารถฆ่าเชื้อด้วยหม้อนึ่งความดันและทำความสะอาดได้ง่าย เครื่องอัลตราซาวนด์ทั้งหมดของเราออกแบบมาให้ทำงานได้ 24/7 ต้องการการบำรุงรักษาน้อย และใช้งานง่ายและปลอดภัย
จอแสดงผลสีแบบดิจิทัลช่วยให้ควบคุมอุปกรณ์อัลตราซาวนด์ได้สะดวก ระบบของเราสามารถให้แอมพลิจูดตั้งแต่ระดับต่ำไปจนถึงระดับสูงมาก สำหรับการสกัดสารประกอบเคมี เช่น astaxanthin เรามีโซโนโทรดอัลตราซาวนด์แบบพิเศษ (หรือที่เรียกว่าโพรบหรือฮอร์นอัลตราซาวนด์) ซึ่งได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับการแยกสารออกฤทธิ์คุณภาพสูงที่ไวต่อการเสื่อมสภาพอย่างอ่อนโยน ความทนทานของอุปกรณ์อัลตราซาวนด์ของ Hielscher ทำให้สามารถทำงานได้ 24/7 ภายใต้ภาระงานหนักและในสภาพแวดล้อมที่มีข้อกำหนดการใช้งานสูง
การควบคุมพารามิเตอร์กระบวนการอัลตราซาวนด์อย่างแม่นยำช่วยให้สามารถทำซ้ำผลลัพธ์ได้และทำให้กระบวนการเป็นมาตรฐาน ระบบสกัดด้วยอัลตราซาวนด์อัตโนมัติระดับอุตสาหกรรมของ Hielscher ออกแบบมาให้มีกำลังการผลิตสูงสำหรับสารสกัดคุณภาพเหนือกว่า พร้อมกับลดแรงงาน ต้นทุน และพลังงานไปพร้อมกัน
ตารางด้านล่างแสดงกำลังการประมวลผลโดยประมาณของเครื่องอัลตราซาวนด์ของเรา:
| ปริมาตรต่อแบตช์ | 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 |
| n.a. | 10 ถึง 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | สูงกว่า | กลุ่มเครื่อง UIP16000 |
ติดต่อเรา! / สอบถามเรา!
วรรณกรรม/เอกสารอ้างอิง
- M. G. Cares, Y. Vargas, L. Gaete, J. Sainz, J. Alarcón (2009): การสกัดสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพจาก Quillaja Saponaria Molina โดยใช้อัลตราซาวนด์ช่วย การประชุมวิชาการนานาชาติด้านอัลตราซาวนด์, Universidad de Santiago de Chile, มกราคม 2009.
- J. Deise Fleck, A. Heemann Betti, F. Pereira da Silva, E. A. Troian, C. Olivaro, F. Ferreira, S. Gasparin Verza (2019): ซาโปนินจาก Quillaja saponaria และ Quillaja brasiliensis: ลักษณะเฉพาะทางเคมีและฤทธิ์ทางชีวภาพ Molecules. 2019 มกราคม; 24(1): 171.
- K. Kaur, R. Kumar, S.K. Mehta (2015): การพัฒนาสูตรนาโนอิมัลชันที่ทำให้คงตัวด้วยซาโปนินโดยวิธีอัลตราซาวนด์ และบทบาทในการป้องกันการเสื่อมสลายของ quercitin จากแสง UV Ultrasonics Sonochemistry 31, 2015.
- R.R.T. Majinda (2012): การสกัดและแยกซาโปนิน ใน: Satyajit D. Sarker และ Lutfun Nahar (บรรณาธิการ), การแยกผลิตภัณฑ์ธรรมชาติ, Methods in Molecular Biology, เล่ม 864, 2012.
- N. Riquelme, R.N. Zúñiga, C. Arancibia (2019): ความคงตัวทางกายภาพของนาโนอิมัลชันที่ใช้สารทำอิมัลชันผสม: การแทนที่ tween 80 ด้วยซาโปนินจาก quillaja LWT – Food Science and Technology 111, 2019. 760–766.
ข้อเท็จจริงที่ควรทราบ
เกี่ยวกับต้น Quillaja และซาโปนินของต้นไม้ชนิดนี้
ต้น Quillaja Saponaria Molina หรือที่เรียกว่าต้นสบู่อเมริกาใต้ ขึ้นตามธรรมชาติอย่างแพร่หลายในชิลี ต้น Quillaja Saponaria (วงศ์ Rosaceae) เป็นไม้ยืนต้นไม่ผลัดใบขนาดใหญ่ที่มีเปลือกหนา มีถิ่นกำเนิดในหลายประเทศของอเมริกาใต้ โดยเฉพาะโบลิเวีย ชิลี และเปรู
สารสกัดซาโปนินจาก Quillaja มีซาโปนินเป็นองค์ประกอบหลัก แต่ยังมีพอลิฟีนอล แทนนิน รวมทั้งเกลือและน้ำตาลในปริมาณเล็กน้อย ซาโปนินจาก Quillaja เป็นโมเลกุลที่ประกอบด้วยแกนไตรเทอร์พีนและสายโซ่น้ำตาลสองสาย สายโซ่น้ำตาลเหล่านี้ทำให้ซาโปนินมีสมบัติชอบน้ำ (= ละลายในน้ำได้) ขณะที่แกนไตรเทอร์พีนมีสมบัติไม่ชอบน้ำ (= ผลักน้ำ) ด้วยลักษณะเหล่านี้ จึงเป็นสารที่เรียกว่า “amphotic tenside” ซึ่งทำให้ซาโปนินเป็นสารลดแรงตึงผิวชนิดไม่มีประจุ ช่วยลดแรงตึงผิว ทำให้ผลิตภัณฑ์ที่ไม่ชอบน้ำละลายในสารละลายน้ำ และทำให้เกิดไมโครอิมัลชัน/นาโนอิมัลชัน
ในต้น Quillaja เปลือกไม้มีปริมาณซาโปนินสูงที่สุด โดยมีประมาณ 5% ขณะที่เนื้อไม้มีซาโปนินประมาณ 2%
เนื่องจากซาโปนินเป็นสารธรรมชาติที่มีคุณสมบัติการเกิดฟองและการทำอิมัลชันที่ดี จึงมักใช้เป็นสารทำให้เกิดฟองในอุตสาหกรรมอาหาร เครื่องดื่ม และเบียร์ เป็นสารลดแรงตึงผิวในเครื่องสำอาง เป็นสารเติมแต่งในเคมีเกษตรและอาหารสัตว์ และเป็นสารเสริมฤทธิ์ในวัคซีน
การผลิตสารสกัดจาก quillaja ดำเนินการด้วยการสกัดด้วยน้ำ โดยไม่ใช้ตัวทำละลายอื่นในการผลิต ผลิตภัณฑ์สุดท้าย ไม่ว่าจะเป็นสารสกัดหยาบหรือสารสกัดที่ผ่านการทำให้บริสุทธิ์ ในรูปแบบของเหลวหรือผง ประกอบด้วยส่วนผสมและวัตถุดิบจากธรรมชาติที่ได้รับอนุญาตให้ใช้ในกระบวนการผลิตอาหารเท่านั้น (Cares et al. 2009)
ซาโปนินคืออะไร?
คำว่าซาโปนินมาจากคำภาษาละติน sapo ซึ่งหมายถึงสบู่ ซาโปนินเป็นสารพฤกษเคมีที่พบเป็นหลักในพืช แต่ไม่ได้พบเฉพาะในพืชเท่านั้น มีลักษณะทำให้เกิดฟอง และประกอบด้วยอะไกลโคนที่มีโครงสร้างหลายวงซึ่งเชื่อมต่อกับสายโซ่ข้างที่เป็นน้ำตาลหนึ่งสายหรือมากกว่า ส่วนอะไกลโคน ซึ่งเรียกอีกอย่างว่าซาโปเจนิน เป็นสเตียรอยด์ (C27) หรือไตรเทอร์พีน (C30) ความสามารถในการเกิดฟองของซาโปนินเกิดจากการรวมกันของซาโปเจนินที่ไม่ชอบน้ำ (ละลายในไขมัน) กับส่วนน้ำตาลที่ชอบน้ำ (ละลายในน้ำ) [Majinda, 2012: p. 515] วัสดุจากพืชที่มีซาโปนินในปริมาณสูงถูกใช้เป็นสารทำอิมัลชันมาแต่ดั้งเดิม ตัวอย่างเด่นของพืชที่อุดมด้วยซาโปนิน ได้แก่ ต้นสบู่ (Quillaja saponaria; Rosaceae) ต้นซอปเวิร์ต (Saponaria officinalis; Caryophyllaceae) และผงชิกาไค (Gleditsia sinensis; Leguminosae) ซาโปนินเป็นไกลโคไซด์ที่มีทั้งส่วนชอบน้ำและส่วนชอบไขมัน มีน้ำหนักโมเลกุลสูง และมีโครงสร้างที่ประกอบด้วยส่วนไกลโคไซด์ที่ชอบน้ำหนึ่งส่วนหรือมากกว่า ซึ่งรวมกับอนุพันธ์ไตรเทอร์พีนที่ชอบไขมัน โดยเฉพาะในอุตสาหกรรมยา ซาโปนินได้รับความสนใจอย่างมากเนื่องจากมีคุณสมบัติทางชีวภาพหลากหลาย รวมถึงความสามารถในการกระตุ้นการตอบสนองทางภูมิคุ้มกัน ทำให้เป็นสารที่มีศักยภาพสูงสำหรับใช้เป็นสารเสริมฤทธิ์
ทุกสิ่งที่ควรทราบเกี่ยวกับการสกัดด้วยอัลตราซาวนด์
การสกัดโดยใช้อัลตราซาวนด์ช่วย (UAE) หรือเรียกว่าการสกัดด้วยคลื่นเสียง เป็นวิธีสกัดที่มีประสิทธิภาพสูงและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม เพื่อแยกสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ เช่น โปรตีน วิตามิน พอลิฟีนอล สารสีธรรมชาติ ลิพิด เป็นต้น ออกจากเมทริกซ์ของพืช การสกัดด้วยอัลตราซาวนด์อาศัยหลักการทำงานของคาวิเทชันจากคลื่นเสียง
เมื่อให้คลื่นอัลตราซาวนด์ความเข้มสูงแก่ระบบของเหลว จะเกิดคาวิเทชันจากคลื่นเสียง ซึ่งเป็นปรากฏการณ์การก่อตัว การเติบโต และการยุบตัวในที่สุดของฟองสุญญากาศ (ดูภาพด้านล่าง) ระหว่างการแพร่ของคลื่นอัลตราซาวนด์ ฟองสุญญากาศจะสั่นและเติบโตจนถึงจุดที่ไม่สามารถดูดซับพลังงานเพิ่มเติมได้ เมื่อฟองเติบโตถึงจุดสูงสุด จะยุบตัวอย่างรุนแรง ทำให้เกิดผลทางความร้อน ทางกล และทางเคมีเฉพาะที่ ผลทางกลรวมถึงความดันสูงถึง 1000atm การไหลปั่นป่วน และแรงเฉือนที่รุนแรง แรงเหล่านี้ทำลายผนังเซลล์และส่งเสริมการถ่ายเทมวลระหว่างภายในเซลล์กับตัวทำละลาย ทำให้สารประกอบที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพถูกปล่อยออกสู่ของเหลวโดยรอบ (คือตัวทำละลาย)
การสกัดด้วยอัลตราซาวนด์อาศัยคาวิเทชันจากคลื่นเสียงและแรงเฉือนทางอุทกพลศาสตร์ที่เกิดขึ้น
การสกัดสารประกอบจากพืชและเนื้อเยื่อเซลล์แบบของแข็ง–ของเหลวด้วยอัลตราซาวนด์ได้รับการวิจัยอย่างกว้างขวาง การใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ที่มีความเข้มสูงมากส่งเสริมกระบวนการสกัดอย่างมีนัยสำคัญ นอกจากการเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการ – ซึ่งทำให้ได้ผลผลิตสูงขึ้นและใช้เวลาสกัดสั้นลง – ยังป้องกันการเสื่อมสลายจากความร้อนและการสูญเสียองค์ประกอบที่ไวต่ออุณหภูมิ เนื่องจากการให้อัลตราซาวนด์เป็นการบำบัดที่ไม่ใช้ความร้อน นอกจากนี้ การสกัดด้วยอัลตราซาวนด์มีต้นทุนการลงทุนและการดำเนินงานต่ำ ลดการใช้ตัวทำละลาย และ/หรือช่วยให้ใช้ตัวทำละลายที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น จึงเป็นเทคนิคการสกัดที่ประหยัดและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ด้วยประสิทธิภาพที่เหนือกว่าวิธีสกัดดั้งเดิม การสกัดโดยใช้อัลตราซาวนด์ช่วย (UAE) ได้รับการนำมาใช้จากอุตสาหกรรมอาหารเพื่อผลิตสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพโดยมีผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจ
การสกัดจากเซลล์พืชด้วยอัลตราซาวนด์: ภาพตัดขวาง (TS) จากกล้องจุลทรรศน์แสดงกลไกการทำงานระหว่างการสกัดจากเซลล์ด้วยอัลตราซาวนด์ (กำลังขยาย 2000x) [แหล่งที่มา: Vilkhu et al. 2011]
เครื่องประมวลผลด้วยอัลตราซาวนด์กำลังสูง ตั้งแต่ระดับห้องปฏิบัติการไปจนถึงระดับนำร่องและระดับอุตสาหกรรม