การสกัดกระเทียมด้วยอัลตราซาวนด์โดยไม่ใช้ตัวทำละลาย
กระเทียม (Allium sativum) อุดมไปด้วยสารประกอบออร์กาโนซัลเฟอร์ (เช่น อัลลิซินและกลูตาไธโอน) ซึ่งส่งเสริมประโยชน์ต่อสุขภาพหลายประการ การสกัดด้วยอัลตราซาวนด์เป็นเทคนิคที่เชื่อถือได้และมีประสิทธิภาพในการผลิตสารสกัดกระเทียมที่มีความเข้มข้นสูง การใช้อัลตราซาวนด์ให้ผลผลิตสารสกัดคุณภาพสูงที่มีสารองค์ประกอบครบถ้วนในปริมาณสูงภายในระยะเวลาสกัดที่สั้นมาก
สารสกัดกระเทียมคุณภาพเหนือกว่าด้วยการสกัดด้วยอัลตราซาวนด์
การใช้เครื่องอัลตราซาวนด์ชนิดโพรบเพื่อสกัดอัลลิซินและสารประกอบออร์กาโนซัลเฟอร์จากกระเทียมมีข้อดีหลายประการ ได้แก่ ผลผลิตสารสกัดกระเทียมในปริมาณสูงและมีคุณภาพสูง การแปรรูปที่รวดเร็ว และแนวทางที่ไม่ใช้ตัวทำละลายและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ปัจจัยเหล่านี้ร่วมกันส่งเสริมการผลิตสารสกัดกระเทียมคุณภาพสูงที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพเพิ่มขึ้นและมีองค์ประกอบสม่ำเสมอ ทำให้วิธีนี้เป็นวิธีที่นักวิจัยและภาคอุตสาหกรรมที่ต้องการผลิตภัณฑ์จากกระเทียมคุณภาพระดับพรีเมียมเลือกใช้
ด้านล่างนี้ เราจะอธิบายผลดีของการสกัดกระเทียมโดยใช้อัลตราซาวนด์ช่วยอย่างละเอียด:
- ประการแรก เครื่องอัลตราซาวนด์ชนิดโพรบใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ที่ส่งผ่านโพรบไทเทเนียม ซึ่งเรียกว่าโซโนโทรด เข้าสู่ตัวกลางในการสกัด พลังงานกลของคลื่นอัลตราซาวนด์ทำให้เกิดฟองคาวิเทชันในของเหลวและทำให้ฟองเหล่านี้ยุบตัวอย่างรวดเร็ว ในระหว่างกระบวนการนี้จะเกิดความปั่นป่วนระดับจุลภาคอย่างรุนแรงเฉพาะที่ รวมถึงการเปลี่ยนแปลงของความดันและอุณหภูมิ แรงเหล่านี้ส่งเสริมการทำลายผนังเซลล์กระเทียม การทำลายผนังเซลล์นี้ช่วยให้อัลลิซินและสารประกอบออร์กาโนซัลเฟอร์อื่น ๆ ที่กักอยู่ภายในเซลล์ถูกปลดปล่อยออกมา จึงทำให้การสกัดมีประสิทธิภาพ
- ประการที่สอง ลักษณะของการใช้อัลตราซาวนด์ชนิดโพรบที่ควบคุมได้และแม่นยำช่วยให้ปรับกระบวนการสกัดได้ตามต้องการ ผู้ผลิตสารสกัดและนักวิจัยสามารถปรับพารามิเตอร์ เช่น ระยะเวลาการใช้อัลตราซาวนด์ แอมพลิจูด และอุณหภูมิ เพื่อให้ได้สภาวะการสกัดที่เหมาะสมที่สุด จึงเพิ่มผลผลิตอัลลิซินและสารประกอบออร์กาโนซัลเฟอร์ให้สูงสุด พร้อมลดการสลายตัวของสารประกอบที่ไวต่อสภาวะต่าง ๆ ให้ต่ำสุด การควบคุมในระดับนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการได้สารสกัดคุณภาพสูงที่มีองค์ประกอบและความแรงของฤทธิ์สม่ำเสมอ
- นอกจากนี้ กระบวนการใช้อัลตราซาวนด์ยังค่อนข้างรวดเร็วเมื่อเทียบกับวิธีสกัดแบบดั้งเดิม เช่น การสกัดแบบแช่หรือการสกัดแบบ Soxhlet ประสิทธิภาพนี้ไม่เพียงช่วยประหยัดเวลา แต่ยังช่วยรักษาความสดและฤทธิ์ทางชีวภาพของสารประกอบที่สกัดได้ด้วย ระยะเวลาสกัดที่สั้นลงช่วยลดการสัมผัสความร้อนและออกซิเจนของสารสกัดกระเทียม ซึ่งอาจทำให้สารประกอบออร์กาโนซัลเฟอร์ที่ไวต่อสภาวะเหล่านี้สลายตัวได้
- อีกทั้งการสกัดด้วยอัลตราซาวนด์ยังใช้ได้กับตัวทำละลายทุกชนิด รวมถึงตัวทำละลายที่อ่อนโยนและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม เช่น น้ำ เอทานอลในน้ำ หรือแอลกอฮอล์ ประเด็นนี้มีความสำคัญเป็นพิเศษเมื่อผลิตสารสกัดกระเทียมเพื่อใช้เป็นวัตถุเจือปนอาหาร สารแต่งกลิ่นรส ผลิตภัณฑ์เสริมอาหาร โภชนเภสัชภัณฑ์ หรือเภสัชภัณฑ์ ซึ่งต้องหลีกเลี่ยงความเสี่ยงจากการปนเปื้อนของตัวทำละลายหรือสารเคมีอื่น ๆ เพื่อให้มั่นใจว่าผลิตภัณฑ์สุดท้ายมีความบริสุทธิ์และปลอดภัย
เครื่องโฮโมจีไนเซอร์อัลตราซาวนด์ UIP2000hdT(2kW) พร้อมเครื่องปฏิกรณ์แบบแบตช์ที่กวนอย่างต่อเนื่อง
การสกัดอัลลิซินด้วยอัลตราซาวนด์โดยใช้น้ำเป็นตัวทำละลาย
อัลลิซินเป็นโมเลกุลไทโอซัลฟิเนตที่พบมากที่สุดในสารสกัดกระเทียม อัลลิซินมีฤทธิ์ต้านแบคทีเรีย ต้านไวรัส ต้านเชื้อรา ต้านโปรโตซัว ต้านมะเร็ง และลดระดับน้ำตาลในเลือด อีกทั้งยังเป็นที่ทราบว่าช่วยสนับสนุนสุขภาพหัวใจและหลอดเลือดและระบบภูมิคุ้มกัน ฤทธิ์ทางเภสัชวิทยาของกระเทียมส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาแลกเปลี่ยนไทออล–ไดซัลไฟด์กับโปรตีนที่มีหมู่ไทออล
สำหรับการผลิตสารสกัดกระเทียมที่มีความเข้มข้นสูงและมีสารประกอบออร์กาโนซัลเฟอร์ในปริมาณสูง การสกัดด้วยอัลตราซาวนด์เป็นเทคนิคที่เชื่อถือได้และมีประสิทธิภาพในการแยกไทออลและสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพอื่น ๆ จากกระเทียม การใช้อัลตราซาวนด์ปลดปล่อยไทออลจากภายในเซลล์กระเทียมและช่วยให้เตรียมสารสกัดที่มีชีวโมเลกุลของกระเทียมครบถ้วนได้ สำหรับการสกัดกระเทียมด้วยอัลตราซาวนด์ สามารถใช้น้ำเป็นตัวทำละลายได้ ซึ่งไม่เป็นพิษ มีราคาถูก และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
ภาพตัดขวางของกลีบกระเทียมก่อนและหลังการใช้อัลตราซาวนด์
การศึกษาและภาพโดย Bose et al. 2014
เครื่องอัลตราซาวนด์ UP200Ht สำหรับการสกัดอัลลิซิน สารประกอบออร์กาโนซัลเฟอร์ และสารพฤกษเคมีจากกระเทียม
ขั้นตอนการสกัดอัลลิซินด้วยอัลตราซาวนด์
มีการกำหนดขั้นตอนหลายรูปแบบสำหรับการสกัดกระเทียมด้วยอัลตราซาวนด์ ในการศึกษาทางวิทยาศาสตร์ ทีมวิจัยหลายทีมได้แสดงให้เห็นว่าการใช้อัลตราซาวนด์ให้ผลผลิตอัลลิซิน อัลลิอิน สารประกอบออร์กาโนซัลเฟอร์ และสารพฤกษเคมีอื่น ๆ จากกระเทียมในปริมาณสูง
Arzanlou et al. (2010) รายงานการสกัดอัลลิซินจากกลีบกระเทียมด้วยอัลตราซาวนด์โดยใช้น้ำเป็นตัวทำละลาย พวกเขาใช้กลีบกระเทียมที่บดด้วยมือ 20g แล้วใช้ Hielscher UP200S (200วัตต์) ที่แอมพลิจูด 100 % เพื่อให้อัลตราซาวนด์แก่กระเทียมที่บดแล้วในน้ำกลั่น 600mL เป็นเวลา 5 min โดยใช้อ่างน้ำแข็งเพื่อระบายความร้อน หลังการสกัดด้วยอัลตราซาวนด์ นำกระเทียมบดเปียกไปบีบผ่านผ้าขาวบางห้าชั้น ย้ายสารแขวนลอยลงในหลอด 50mL และปั่นเหวี่ยงที่ 1258g ที่อุณหภูมิ 4ºC เป็นเวลา 20 min เพื่อแยกเศษตกค้างที่เหลือออกจากของเหลว ย้ายของเหลวส่วนใสลงในหลอดปลอดเชื้อ 50mL และปิดผนึกเพื่อเก็บรักษา
Bose et al. (2014) เปรียบเทียบการสกัดด้วยอัลตราซาวนด์ชนิดโพรบกับการสกัดแบบแช่แบบดั้งเดิม การใช้อ่างอัลตราซาวนด์ และการสกัดด้วยไมโครเวฟ ผลการศึกษาพบว่าการสกัดด้วยอัลตราซาวนด์ชนิดโพรบให้ผลผลิตอัลลิซินสูงที่สุด
Ismail et al. (2014) รายงานการสกัดชีวโมเลกุลที่มีกำมะถัน ได้แก่ ซิสเทอีนและกลูตาไธโอน จากหัวกระเทียมด้วยอัลตราซาวนด์อย่างมีประสิทธิภาพ พวกเขาใช้การสกัดด้วยอัลตราซาวนด์โดยใช้น้ำเป็นตัวทำละลายเพื่อสกัดไทออลจากหัวกระเทียม โดยใช้ UP100H ที่ตั้งค่าแอมพลิจูด 100% พบว่าความเข้มข้นของกระเทียมที่เหมาะสมที่สุดในการสกัดในบีกเกอร์แบบเปิดคือ 10% (w/v) การหาปริมาณไทออลทำโดยวิธีใช้รีเอเจนต์ Ellman พวกเขาได้ผลผลิตสารสกัดไทออล 0.170mM นักวิจัยสรุปว่าการสกัดด้วยอัลตราซาวนด์โดยใช้น้ำเป็นตัวทำละลายเป็นวิธีที่เรียบง่าย ปลอดภัย และคุ้มค่าสำหรับการแยกไทออลจากกระเทียม
- ไม่ใช้ตัวทำละลาย / ใช้น้ำเป็นตัวทำละลาย
- ผลผลิตจากการสกัดสูง
- สารสกัดคุณภาพสูง
- ไม่ใช้ความร้อน
- สารสกัดที่มีสารองค์ประกอบครบถ้วน
- กระบวนการรวดเร็ว
- เป็นกระบวนการสีเขียวและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
- ใช้งานง่ายและปลอดภัย
- ต้องการการบำรุงรักษาน้อย
- คืนทุนเร็ว
เครื่องอัลตราซาวนด์สมรรถนะสูงสำหรับการสกัดกระเทียม
ระบบสกัดของ Hielscher Ultrasonics ใช้กันทั่วโลกในอุตสาหกรรมอาหารและเภสัชกรรมเพื่อผลิตสารสกัดจากพืชคุณภาพสูงในเชิงพาณิชย์สำหรับใช้เป็นวัตถุเจือปนอาหาร ผลิตภัณฑ์เสริมอาหาร และสารเพื่อการรักษา ไม่ว่าเป้าหมายของคุณจะเป็นการผลิตสารสกัดกระเทียมเป็นแบตช์ขนาดเล็ก หรือการแปรรูปสารสกัดจากพืชคุณภาพสูงในปริมาณมาก Hielscher Ultrasonics มีเครื่องสกัดอัลตราซาวนด์ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับคุณ
ความได้เปรียบในการแข่งขันจากการสกัดด้วยอัลตราซาวนด์
ประโยชน์หลักของการสกัดสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพจากวัตถุดิบพืช เช่น กระเทียม ด้วยอัลตราซาวนด์ ได้แก่ ระยะเวลาสกัดและแปรรูปที่ลดลงอย่างมีนัยสำคัญ ความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมเนื่องจากการใช้น้ำเป็นตัวทำละลายหรือการลดการใช้ตัวทำละลายและการปล่อย CO2 ในปริมาณน้อยจนไม่มีนัยสำคัญ การใช้พลังงานในปริมาณต่ำ ตลอดจนการใช้งานระบบอัลตราซาวนด์ที่เรียบง่ายและปลอดภัย
การกำหนดมาตรฐานกระบวนการด้วย Hielscher Ultrasonics
สารสกัดที่ใช้ในอาหารหรือเภสัชภัณฑ์ควรผลิตตามหลักเกณฑ์วิธีการที่ดีในการผลิต (GMP) และภายใต้ข้อกำหนดการแปรรูปที่เป็นมาตรฐาน เครื่องอัลตราซาวนด์ดิจิทัลของ Hielscher Ultrasonics มาพร้อมซอฟต์แวร์อัจฉริยะที่ช่วยให้ตั้งค่าและควบคุมกระบวนการใช้อัลตราซาวนด์ได้อย่างแม่นยำและง่ายดาย ระบบบันทึกข้อมูลอัตโนมัติบันทึกพารามิเตอร์ทั้งหมดของกระบวนการอัลตราซาวนด์ เช่น พลังงานอัลตราซาวนด์ (พลังงานรวมและพลังงานสุทธิ) แอมพลิจูด อุณหภูมิ และความดัน (เมื่อติดตั้งเซนเซอร์อุณหภูมิและความดัน) พร้อมวันที่และเวลาลงบนการ์ด SD ในตัว ซึ่งช่วยให้คุณตรวจสอบทบทวนแต่ละล็อตที่ผ่านการแปรรูปด้วยอัลตราซาวนด์ได้ ในขณะเดียวกันยังรับประกันความสามารถในการทำซ้ำและคุณภาพผลิตภัณฑ์ที่สูงอย่างต่อเนื่อง ความแข็งแรงทนทานของเครื่องอัลตราซาวนด์ Hielscher ทุกเครื่องช่วยให้ใช้งานได้ 24/7 ภายใต้ภาระงานหนักและในสภาพแวดล้อมที่มีความต้องการสูง
ตารางด้านล่างแสดงกำลังการแปรรูปโดยประมาณของเครื่องอัลตราซาวนด์ของเรา:
| 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 |
| ไม่เกี่ยวข้อง | 10 ถึง 100L/min | UIP16000 |
| ไม่เกี่ยวข้อง | สูงกว่านี้ | ชุดอุปกรณ์ที่ประกอบด้วย UIP16000 |
ติดต่อเรา! / สอบถามเรา!
วรรณกรรม / เอกสารอ้างอิง
- Arzanlou M., Bohlooli S. (2010): Inhibition of streptolysin O by allicin – an active component of garlic. Journal of Medical Microbiology Volume 59, Issue 9, 2010. 1044-1049.
- Ghasemi, Kamran; Bolandnazar, Sahebali; Tabatabaei, Seyed Jalal; Pirdashti, Hemmatollah; Arzanlou, Mohsen; Ebrahimzadeh, Mohammad; Fathi, Hamed (2015): Antioxidant properties of garlic as affected by selenium and humic acid treatments. New Zealand Journal of Crop and Horticultural Science 43, 2015. 1-9.
- Nur Izzah Ismail, Yumi Zuhanis Has-Yun Hashim, Parveen Jamal, Hamzah MohdSalleh, Rashidi Othman (2014): Ultrasonic-Assisted Extraction of Thiols from Garlic Bulbs. Advances in Environmental Biology, 8(3) Special 2014. 725-728.
- Sankhadip Bose, Bibek Laha, Subhasis Banerjee (2014): Quantification of allicin by high performance liquid chromatography‐ultraviolet analysis with effect of post‐ultrasonic sound and microwave radiation on fresh garlic cloves. Pharmacognosy Magazine Vol 10, Issue 38. April-June 2014, S288-S293.
ข้อเท็จจริงที่ควรรู้
กระเทียมและประโยชน์ต่อสุขภาพ
กระเทียมอุดมไปด้วยชีวโมเลกุลที่ทำให้กระเทียมมีฤทธิ์ในฐานะพืชสมุนไพรและผลิตภัณฑ์เสริมอาหาร สารประกอบ 200 ชนิดมีส่วนทำให้กระเทียมมีผลดีต่อสุขภาพหลายประการ กลีบกระเทียมมีสารประกอบออร์กาโนซัลเฟอร์ในปริมาณสูงเป็นพิเศษ เช่น อัลลิอิน อัลลิซิน และสารประกอบ γ-glutamylcysteine เช่น γ-glutamyl-S-allylcysteine และ γ-glutamyl-S-trans-1-propenylcysteine กระเทียมมีกำมะถันมากกว่าผักอื่น ๆ ที่อุดมด้วยกำมะถัน เช่น หอมหัวใหญ่ บรอกโคลี และกะหล่ำดอก อย่างน้อยสี่เท่า สารประกอบที่มีกำมะถันเหล่านี้ทำให้กระเทียมมีกลิ่นและรสฉุน
ชีวโมเลกุลที่มีกำมะถันเรียกว่าสารประกอบซัลฟ์ไฮดริลและอยู่ในกลุ่มไทออล พบได้ในเนื้อเยื่อและเซลล์ทุกชนิดของร่างกายมนุษย์ และมีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในปฏิกิริยาชีวเคมีที่จำเป็นต่อชีวิตหลายประการ ซิสเทอีนและกลูตาไธโอน (GHS) เป็นไทออลสำคัญสองชนิดที่มีอยู่ในกระเทียม ซิสเทอีนเป็นกรดอะมิโนที่มีกำมะถันและมีหมู่ซัลฟ์ไฮดริลที่ไวต่อปฏิกิริยาเคมีอย่างมาก กลูตาไธโอน (GHS) เป็นไตรเปปไทด์ที่ประกอบด้วยกรดอะมิโนกลูตาเมต ซิสเทอีน และไกลซีน และเป็นสารประกอบซัลฟ์ไฮดริลมวลโมเลกุลต่ำที่พบแพร่หลายที่สุดในร่างกายมนุษย์ กลูตาไธโอนทำหน้าที่เป็นสารต้านอนุมูลอิสระประสิทธิภาพสูงเป็นพิเศษและมีหน้าที่สำคัญต่อชีวิตในร่างกายมนุษย์ (เช่น ในระบบภูมิคุ้มกัน)
อัลลิซิน
อัลลิซินเป็นหนึ่งในชีวโมเลกุลที่สำคัญที่สุดในกระเทียม โดยมีผลส่งเสริมสุขภาพหลายประการ อัลลิซินไม่มีอยู่ในกลีบกระเทียมที่ยังสมบูรณ์ แต่จะถูกสังเคราะห์ขึ้นเมื่อหั่นหรือบดกระเทียม การบดเนื้อเยื่อกระเทียมจะกระตุ้นเอนไซม์ที่เรียกว่าอัลลิอิเนส อัลลิอิเนสเริ่มการเปลี่ยนกรดอะมิโนอัลลิอินให้เป็นอัลลิซินและแอลลิลไทโอซัลฟิเนตอื่น ๆ การเกิดอัลลิซินเป็นกระบวนการที่รวดเร็ว ซึ่งเสร็จสมบูรณ์ภายในไม่กี่วินาทีหลังจากบดหัวกระเทียมสด
การสกัดด้วยอัลตราซาวนด์ – หลักการทำงานของคาวิเทชันเชิงเสียง
หลักการทำงานของการสกัดด้วยอัลตราซาวนด์ (หรือที่เรียกว่าการสกัดแบบโซโน) อาศัยปรากฏการณ์คาวิเทชันเชิงเสียง คาวิเทชันที่เกิดจากอัลตราซาวนด์สร้างแรงเฉือนสูง ความปั่นป่วนระดับจุลภาค ลำพุ่งของของเหลว และความแตกต่างของอุณหภูมิและความดันอย่างรุนแรงที่จำกัดอยู่เฉพาะบริเวณ ผลเชิงกลของอัลตราซาวนด์สมรรถนะสูงทำลายผนังเซลล์ ส่งเสริมการแทรกซึมของตัวทำละลายเข้าสู่ภายในเซลล์ และเพิ่มการถ่ายเทมวล เนื่องจากเป็นเทคนิคการสกัดที่ไม่ใช้ความร้อน การใช้อัลตราซาวนด์จึงป้องกันการสลายตัวจากความร้อนของสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ สามารถปรับพารามิเตอร์ของกระบวนการอัลตราซาวนด์ให้เหมาะกับวัตถุดิบและสารเป้าหมายได้อย่างแม่นยำ จึงรับประกันคุณภาพสารสกัดที่เหนือกว่า
Hielscher Ultrasonics ผลิตเครื่องโฮโมจีไนเซอร์อัลตราซาวนด์สมรรถนะสูงตั้งแต่ ขนาดห้องปฏิบัติการ จนถึง ขนาดอุตสาหกรรม