การสกัดอัลตราโซนิกโดยใช้กัญชาเป็นวัตถุดิบ

ข้อเท็จจริงที่ควรค่าแก่การรู้

การสกัดด้วยอัลตราโซนิกได้เพิ่มขึ้นเป็นเทคนิคที่มีประสิทธิภาพและเป็นมิตรกับผู้ใช้มากที่สุดเมื่อพูดถึงการสกัดสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพจากพฤกษศาสตร์ ตัวอย่างที่โดดเด่นที่สุดของการสกัดที่ประสบความสําเร็จอาจเป็นการแยก CBD และสารแคนนาบินอยด์อื่นๆ ออกจากกัญชา

อัลตราโซนิกกับวิธีการสกัดแบบธรรมดา

การแช่ในเอทานอลเป็นวิธีง่ายๆ แต่ใช้เวลานานมากความจุของกระบวนการมี จํากัด และต้นทุนตัวทําละลายและพลังงานสูง ตัวทําละลายที่ตกค้างในผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายจะรบกวนเป้าหมายในการผลิตสารสกัดคุณภาพสูง
การสกัดโดยใช้ระบบไฮโดรคาร์บอนแบบปิดต้องใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล เพื่อให้สามารถพบสารที่ก่อให้เกิดมะเร็ง เช่น เบนซินในผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย
ระบบสกัด CO2 วิกฤตยิ่งยวดมีต้นทุนการลงทุนและการใช้พลังงานสูง เครื่องสกัด CO2 วิกฤตยิ่งยวดต้องการพนักงานที่ผ่านการฝึกอบรมมาเป็นอย่างดีในการใช้งาน เนื่องจากระบบ CO2 แรงดันสูงเป็นอันตรายต่อการใช้งาน เมื่อ CO2 รั่วไหล อาจทําให้คนงานเสียชีวิตจากการขาดอากาศหายใจได้
การสกัดน้ําที่สําคัญเป็นทางเลือกที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม ซึ่งช้าและปล่อยสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพเพียงเศษเสี้ยวเท่านั้น

การสกัดอัลตราโซนิก

การสกัดด้วยอัลตราโซนิกเป็นเทคนิคการสกัดที่เข้มข้นขึ้นซึ่งสามารถใช้ร่วมกับ น้ํา (ปราศจากตัวทําละลาย) เช่นเดียวกับ ตัวทําละลาย เช่นเอทานอลเอทานอล-น้ํากลีเซอรีนเมทานอลน้ํามันพืชหรือตัวทําละลายอื่น ๆ ที่เลือก การสกัดด้วยอัลตราโซนิกส่งเสริมการถ่ายโอนมวลเพื่อให้ ผลผลิตสารสกัด 95-99% สามารถรับได้ Sonication สามารถขยายขนาดได้อย่างง่ายดายและผลิตสารสกัดคุณภาพสูง
เครื่องสกัดอัลตราโซนิกขนาดเล็กเช่น UP400St (400W) สามารถประมวลผลแบทช์ได้ถึง 10 ลิตรภายใน 5-15 นาที (ขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ของกระบวนการเช่นวัตถุดิบ (สดหรือแห้งตาใบลําต้น) ตัวทําละลายอุณหภูมิ)
เครื่องสกัดอัลตราโซนิกทรงพลัง 2kW UIP2000hdT สามารถทํางานเป็นระบบอินไลน์ ในโหมดโฟลว์ทรู UIP2000hdt ประมวลผลได้ง่าย 200 ถึง 800 ลิตร / ชม. (ขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ของกระบวนการด้วย)
ต้นทุนการลงทุนสําหรับโปรเซสเซอร์อัลตราโซนิกนั้นต่ําเมื่อเทียบกับเครื่องสกัด CO2 นอกจากนี้ต้นทุนพลังงานสําหรับการดําเนินงานยังละเลยได้ เครื่องสกัดอัลตราโซนิกมีความปลอดภัยในการใช้งานทําความสะอาดง่ายและต้องการการบํารุงรักษาต่ํามาก

กัญชา

สารออกฤทธิ์ทางชีวภาพของพืชกัญชา (ทั้งกัญชาและกัญชา) ได้รับความสนใจอย่างมากในอดีตอันใกล้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสําหรับ cannabinoid Cannabidiol (CBD) มีประโยชน์ต่อสุขภาพมากมายซึ่งครอบคลุมตั้งแต่คุณสมบัติในการต่อสู้กับมะเร็งและต้านการอักเสบไปจนถึงฤทธิ์บรรเทาอาการปวดและต้านอาการซึมเศร้า นอกจาก cannabidiol แล้ว พืชกัญชายังมี cannabinoids อื่นๆ มากมาย เช่น THC (tetrahydrocannabinol), cannabinol (CBN), cannabigerol (CBG), cannabichromene (CBC) และ cannabinodiol (CBND) แคนนาบินอยด์ได้แสดงให้เห็นถึงศักยภาพในการรักษาอย่างมากและอยู่ในจุดสนใจของการศึกษาวิจัยจํานวนมาก
ปฏิสัมพันธ์ของสารแคนนาบินอยด์ต่างๆ และสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพอื่นๆ เช่น เทอร์พีน โพลีฟีนอล ฟลาโวนอยด์ และอัลคาลอยด์ดูเหมือนจะส่งผลให้เกิดประโยชน์ต่อสุขภาพที่ดียิ่งขึ้น การมีปฏิสัมพันธ์ของเทอร์พีนที่แตกต่างกัน cannabinoids ที่แตกต่างกันและสารประกอบจากพืชอื่น ๆ เรียกว่า “เอฟเฟกต์ผู้ติดตาม”. สารสกัดแบบเต็มสเปกตรัมซึ่งสามารถรับได้สําเร็จผ่านการสกัดด้วยอัลตราโซนิก (UAE) จึงเป็นที่รู้จักในด้านผลการรักษาที่ยอดเยี่ยม

เทอร์พีนกัญชา

เทอร์พีนอยด์เป็นส่วนประกอบของน้ํามันหอมระเหยซึ่งสามารถพบได้ในพฤกษศาสตร์ พืชกัญชาอุดมไปด้วยมาก เทอร์พีน. ในกัญชาเทอร์พีนจะทําในไตรโกมของพืช ไตรโคมเป็นผลึกเหนียวและมันวาวที่เกาะติดกับใบและตา ไทรโคมเหล่านี้เป็นกลไกการป้องกันตามธรรมชาติของพืชกัญชาซึ่งช่วยปกป้องพืชจากแมลงและสัตว์ เนื่องจากกลิ่นหอมเทอร์พีนจึงทําหน้าที่เป็นสารขับไล่ สําหรับมนุษย์อย่างเราลักษณะที่เห็นได้ชัดเจนที่สุดของเทอร์พีนกัญชาคือกลิ่น เทอร์พีนเหล่านี้มีส่วนช่วยในประโยชน์ต่อสุขภาพที่หลากหลายของพืชกัญชา (กัญชาและกัญชา)
นอกจากกลิ่นหอมและกลิ่นแล้ว โมเลกุลเทอร์พีนยังเป็นสารพฤกษศาสตร์ที่ทรงพลังซึ่งมีประโยชน์ทางการแพทย์มากมาย
ทั้งกัญชาและกัญชาของสกุล Cannabis Sativa มีเทอร์พีนอยด์ในปริมาณที่พิเศษและมีสารเหล่านี้มากกว่า 100 ชนิดที่แตกต่างกัน
เทอร์พีนแต่ละชนิดมีคุณสมบัติเฉพาะตัวซึ่งมีตั้งแต่ยากล่อมประสาทไปจนถึงการยกระดับ ตัวอย่างเช่น nerolidol มีฤทธิ์ยากล่อมประสาทและต่อต้านความวิตกกังวล linalool ช่วยจัดการอาการวิตกกังวลและโรคข้ออักเสบในขณะที่ไมร์ซีนเป็นที่ทราบกันดีว่าช่วยบรรเทาอาการปวดเรื้อรัง เทอร์พีน β-Myrcene, Ɣ-pinene และ humulene ช่วยลดการอักเสบและมีฤทธิ์แก้ปวด
เทอร์พีนหลายชนิดมีเอกลักษณ์เฉพาะสําหรับกัญชา แต่เทอร์พีนจํานวนมากที่พบในกัญชาก็มีอยู่ในพืชอื่นๆ อีกหลายชนิดเช่นกัน Caryophyllene พบได้ในผักใบเขียว ฮ็อพ เช่นเดียวกับโรสแมรี่และออริกาโน ลิโมนีนเป็นเทอร์พีนหลักที่พบในผลไม้รสเปรี้ยว เช่น มะนาวและส้ม

เอฟเฟกต์ผู้ติดตาม

เทอร์พีนแต่ละชนิดเป็นที่รู้จักกันดีว่ามีผลการรักษาเฉพาะ อย่างไรก็ตาม เทอร์พีนและสารประกอบทางพฤกษศาสตร์อื่นๆ เช่น โพลีฟีนอลและฟลาโวนอยด์เป็นที่ทราบกันดีว่าแสดงผลการทํางานร่วมกันที่ยอดเยี่ยม ซึ่งส่งผลให้การอยู่ร่วมกันระหว่างสารแคนนาบินอยด์ดีขึ้น ปฏิสัมพันธ์ของสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพต่างๆ นี้เรียกว่า “เอฟเฟกต์ผู้ติดตาม“.
เอฟเฟกต์ผู้ติดตามทําให้เทอร์พีนดูดซึมได้มากขึ้นและช่วยให้ร่างกายดูดซึมสารแคนนาบินอยด์ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น

ประเภทของสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ

จํานวนความเข้มข้นและความหลากหลายของสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพมีหน้าที่รับผิดชอบต่อคุณสมบัติทางยาของสารสกัดจากพฤกษศาสตร์ สารออกฤทธิ์ทางชีวภาพเหล่านี้ถูกสังเคราะห์เป็นสารเมตาบอไลต์ทุติยภูมิซึ่งไม่ก่อให้เกิดการเจริญเติบโตหรือการสังเคราะห์แสงในพืช อย่างไรก็ตาม สิ่งเหล่านี้มีความสําคัญต่อพืช’ การอยู่รอดและปฏิสัมพันธ์กับสิ่งแวดล้อม สารออกฤทธิ์ทางชีวภาพทางพฤกษศาสตร์สามารถจําแนกได้เป็นสามประเภทของเทอร์พีนและเทอร์พีนอยด์อัลคาลอยด์และสารประกอบฟีนอลิก สารประกอบฟีนอลิกเป็นกลุ่มเมตาบอไลต์ทุติยภูมิที่กระจายกันอย่างแพร่หลายมากที่สุดในอาณาจักรพืช และเป็นที่รู้จักกันดีและมีคุณค่าในด้านฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระ สารประกอบฟีนอลิกที่มีน้ําหนักโมเลกุลต่ําที่สําคัญอีกประเภทหนึ่งคือฟลาโวนอยด์ซึ่งมีฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระที่แข็งแกร่งมากเช่นกัน
สารประกอบฟีนอลิกประกอบด้วยกรดฟีนอลิก เช่น กรดเบนโซอิกและกรดไฮดรอกซีซินนามิก ฟลาโวนอยด์ เช่น ฟลาโวนและฟลาโวนอล ลิกแนน และสติลเบนส์ สารสกัดเต็มสเปกตรัม (เช่น ได้มาจาก การสกัดอัลตราโซนิกจากกัญชา) รวมถึงสารประกอบทางพฤกษศาสตร์ที่แตกต่างกันทั้งหมดเหล่านี้ซึ่งแสดงผลกระทบต่อสุขภาพที่หลากหลายที่สุด

หลักการทํางานของการสกัดอัลตราโซนิก

การสกัดด้วยอัลตราโซนิกขึ้นอยู่กับคลื่นเสียง (อัลตราซาวนด์) ที่ควบคู่เข้ากับสื่อของเหลว คลื่นอัลตราซาวนด์ที่รุนแรงสร้างวงจรความดันสูง / ความดันต่ํา เนื่องจากความแตกต่างของความดันระหว่างการแพร่กระจายของคลื่นอัลตราซาวนด์ผ่านของเหลวจึงเกิดฟองอากาศ การระเบิดของฟองอากาศเหล่านี้ส่งผลให้เกิดสภาวะที่มีพลังงานหนาแน่น

การสกัดอัลตราโซนิกของสารออกฤทธิ์และน้ํามันหอมระเหยขึ้นอยู่กับหลักการทํางานของ โพรงอากาศอะคูสติก. รูปด้านบนแสดงผลกระทบของการยุบตัวของฟองอากาศและการปลดปล่อยน้ํามันหอมระเหยจากวัสดุจากพืช
ที่มา: Altaf et al. 2018

สภาวะในบริเวณใกล้เคียงกับฟองอากาศที่ระเบิดอาจรุนแรง – ผลิตอุณหภูมิสูงถึง 4500 °C และแรงดันสูงถึง 100 MPa การหลุดและความแตกต่างที่เกิดขึ้นส่งผลให้เกิดแรงเฉือนและความปั่นป่วนที่สูงมากในจุดร้อนของโพรงอากาศ การรวมกันของปัจจัยเหล่านี้ของความแตกต่างของแรงดันความแตกต่างของความร้อนและแรงเฉือนส่งเสริมการถ่ายเทมวลและด้วยเหตุนี้กระบวนการสกัด โดยแรงโพรงอากาศอัลตราโซนิกที่รุนแรงเซลล์ (เช่นพืชแบคทีเรียหรือเนื้อเยื่อ) จะถูกหยุดชะงักและวัสดุภายในเซลล์ (เช่นน้ํามันไขมันโปรตีนและสารออกฤทธิ์) จะถูกปล่อยออกสู่ตัวทําละลายโดยรอบ
การสกัดด้วยอัลตราโซนิกจึงเป็นวิธีที่ต้องการในการเพิ่มกระบวนการสกัด

การสกัดด้วยอัลตราโซนิกขึ้นอยู่กับโพรงอากาศทางเสียงและแรงเฉือนอุทกพลศาสตร์