การสกัดแบบ Soxhlet ด้วยอัลตราซาวนด์

อัลตราซาวนด์ช่วยปรับปรุงการสกัดแบบ Soxhlet แบบดั้งเดิม การสกัดแบบ Soxhlet ที่ใช้อัลตราซาวนด์ช่วย หรือที่เรียกว่า Sono-Soxhlet ให้ผลได้สูงขึ้นและใช้เวลาสกัดสั้นลง เครื่องอัลตราซาวนด์ชนิดโพรบของ Hielscher สามารถติดตั้งร่วมกับชุดเครื่องสกัด Soxhlet แบบดั้งเดิมได้ทุกแบบอย่างง่ายดาย

การสกัดแบบ Soxhlet โดยใช้อัลตราซาวนด์

การสกัดแบบ Soxhlet เป็นวิธีสกัดของแข็งด้วยของเหลวที่ใช้กันบ่อยในห้องปฏิบัติการด้านการสังเคราะห์หรือการวิเคราะห์ และจำเป็นต้องใช้เมื่อสารประกอบที่ต้องการละลายในตัวทำละลายได้เพียงจำกัด และสิ่งเจือปนไม่ละลายในตัวทำละลายนั้น กล่าวโดยย่อ หลักการทำงานของการสกัดแบบ Soxhlet อธิบายได้ว่าเป็นการใช้ตัวทำละลายแบบไหลกลับ
อัลตราซาวนด์ถูกนำมาใช้ร่วมกับการสกัดแบบ Soxhlet ได้อย่างประสบความสำเร็จ เพื่อเพิ่มผลได้และลดระยะเวลาสกัด เมื่อการสกัดแบบ Soxhlet เสร็จสิ้น จะกำจัดตัวทำละลายออก เช่น โดยใช้เครื่องระเหยแบบหมุน

ปัญหาของการสกัดแบบ Soxhlet แบบดั้งเดิม:

การสกัดแบบ Soxhlet แบบดั้งเดิมมีข้อเสียสำคัญจากระยะเวลาสกัดที่ยาวนานและการใช้ตัวทำละลายปริมาณมาก นอกจากนี้ เครื่องสกัด Soxhlet แบบดั้งเดิมยังไม่มีการกวน ซึ่งจำเป็นต่อการเร่งกระบวนการสกัด เนื่องจากเครื่องสกัด Soxhlet แบบดั้งเดิมใช้ตัวทำละลายปริมาณมาก การระเหยและการทำให้เข้มข้นในขั้นตอนถัดไปจึงต้องใช้พลังงานมาก คุณภาพของสารสกัดมักได้รับผลกระทบเชิงลบจากการที่สารประกอบที่สกัดได้คงอยู่เป็นเวลานานในกระเปาะที่ได้รับความร้อนของชุดสกัด Soxhlet สารประกอบเป้าหมายที่ไม่เสถียรต่อความร้อนจะสลายตัว เนื่องจากวัสดุสัมผัสกับความร้อนที่อุณหภูมิจุดเดือดของตัวทำละลายตลอดระยะเวลาสกัดที่ยาวนาน

วิธีแก้ปัญหา: การสกัดแบบ Soxhlet ด้วยอัลตราซาวนด์

อัลตราซาวนด์กำลังสูงช่วยเพิ่มการถ่ายเทมวลระหว่างตัวอย่างกับตัวทำละลาย จึงใช้ตัวทำละลายน้อยลง ระยะเวลาสกัดลดลงอย่างมาก ทำให้สารสกัดไม่ต้องสัมผัสความร้อนเป็นเวลานาน จึงหลีกเลี่ยงการสลายตัวเนื่องจากความร้อนที่ไม่พึงประสงค์ของสารสกัดได้ หรืออย่างน้อยก็ลดการสลายตัวดังกล่าวได้อย่างมีนัยสำคัญ
สามารถติดตั้งอัลตราซาวนด์ร่วมกับชุดสกัด Soxhlet ได้อย่างง่ายดาย – โดยสอดฮอร์นอัลตราซาวนด์ (โพรบหรือโซโนโทรด) เข้าไปในห้องสกัด Soxhlet หรือส่งอัลตราซาวนด์เข้าสู่ห้องสกัด Soxhlet ทางอ้อมผ่านผนังภาชนะ การสกัดแบบ Soxhlet ด้วยอัลตราซาวนด์ – หรือที่เรียกว่า Sono-Soxhlet – ให้ผลได้สูงขึ้นภายในเวลาสกัดที่สั้นลง ภายใต้สภาวะการสกัดที่อ่อนโยนกว่า

ชุด Sono-Soxhlet และ Sono-Clevenger ในระดับอุตสาหกรรมที่ใช้ เครื่องอัลตราซาวนด์ UIP1000hdT
(©Vernes et al., 2020)

“การใช้อัลตราซาวนด์เป็นวิธีสกัดเป็นเทคนิคที่มีประสิทธิภาพเมื่อเทียบกับวิธีไหลกลับสำหรับการสกัดสารอินทรีย์ปริมาณน้อยจากดินและตะกอน เทคนิคการสกัดด้วยอัลตราซาวนด์ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าให้ไฮโดรคาร์บอนในปริมาณใกล้เคียงหรือมากกว่า (Song et al., 2002) เทคนิคการสกัดอื่น ๆ […] การใช้อัลตราซาวนด์อาจมีข้อได้เปรียบด้านเวลาสกัดที่สั้นกว่า ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับชนิดของสารปนเปื้อนและเมทริกซ์ บ่อยครั้งจำเป็นต้องปรับพารามิเตอร์การสกัดด้วยอัลตราซาวนด์ให้เหมาะสม ซึ่งรวมถึงชนิดหรือองค์ประกอบของตัวทำละลาย เวลาสกัด ปริมาณตัวอย่างที่ใส่ และปริมาณน้ำ เพื่อให้การสกัดมีประสิทธิภาพมากขึ้นและทำซ้ำได้อย่างสม่ำเสมอ (Berset et al., 1999) โดยทั่วไป เทคนิคอัลตราซาวนด์เป็นวิธีที่มีต้นทุนค่อนข้างต่ำ ใช้ตัวทำละลายอินทรีย์ปริมาตรน้อย โดยไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องแก้วและเครื่องมือที่ซับซ้อน”
[Oluseyi et al. 2011]

ข้อดีของการสกัดแบบ Sono-Soxhlet

การสกัดแบบ Sono-Soxhlet เป็นรูปแบบหนึ่งของเทคนิคการสกัดแบบ Soxhlet แบบดั้งเดิม ซึ่งผสานอัลตราซาวนด์ความเข้มสูงเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของกระบวนการสกัด เทคนิค Sono-Soxhlet มีข้อดีหลายประการที่มีงานวิจัยและการศึกษาทางวิทยาศาสตร์รองรับ ได้แก่:

• ประสิทธิภาพการสกัดที่เพิ่มขึ้น: การสกัดแบบ Sono-Soxhlet เพิ่มประสิทธิภาพการสกัดโดยทำลายผนังเซลล์ของวัสดุจากพืชหรือเมทริกซ์ตัวอย่างอื่น ๆ คาวิเทชันเชิงเสียงที่เกิดจากคลื่นอัลตราซาวนด์ความเข้มสูงช่วยปรับปรุงการถ่ายเทมวลและเพิ่มการแทรกซึมของตัวทำละลายเข้าสู่ตัวอย่าง จึงเพิ่มผลได้ของสารประกอบที่สกัดออกมา
• เวลาสกัดที่ลดลง: การสกัดแบบ Sono-Soxhlet ลดเวลาสกัดได้อย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับการสกัดแบบ Soxhlet แบบดั้งเดิม เนื่องจากอัลตราซาวนด์ช่วยให้การถ่ายเทมวลและการแพร่เกิดขึ้นเร็วขึ้น การสกัดสารที่ต้องการวิเคราะห์และสารประกอบจากพืชจึงใช้เวลาดำเนินการเพียงสั้น ๆ ระยะเวลาสกัดที่สั้นลงยังหมายถึงความสามารถในการสกัดตัวอย่างได้มากขึ้นต่อหน่วยเวลาด้วย
• การใช้ตัวทำละลายที่ลดลง: การผสานการสกัดแบบ Soxhlet กับการสกัดด้วยอัลตราซาวนด์ช่วยลดการใช้ตัวทำละลาย ซึ่งไม่เพียงช่วยประหยัดต้นทุน แต่ยังลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมให้เหลือน้อยที่สุดด้วย
• ความหลากหลายในการประยุกต์ใช้: การสกัดแบบ Sono-Soxhlet ใช้งานได้หลากหลายและสามารถประยุกต์ใช้กับเมทริกซ์ตัวอย่างได้หลายประเภท รวมถึงวัสดุจากพืช ผลิตภัณฑ์อาหาร พอลิเมอร์ และตัวอย่างสิ่งแวดล้อม ความสามารถในการปรับใช้ทำให้เทคนิคนี้เป็นเครื่องมือที่มีคุณค่าในสาขาวิทยาศาสตร์ต่าง ๆ เช่น พฤกษเคมี เคมี และการวิเคราะห์สิ่งแวดล้อม
• เคมีสีเขียว: การสกัดแบบ Sono-Soxhlet สอดคล้องกับหลักการเคมีสีเขียวโดยลดของเสียและการใช้พลังงาน ประสิทธิภาพของเทคนิคนี้และการใช้ตัวทำละลายที่ลดลงช่วยให้กระบวนการสกัดเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น

ข้อดีเหล่านี้ของการสกัดแบบ Sono-Soxhlet ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของกระบวนการ ประสิทธิภาพด้านเวลาและพลังงาน รวมทั้งความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ข้อดีหลักของการสกัดแบบ Sono-Soxhlet มาจากประสิทธิภาพการสกัดที่เพิ่มขึ้น ระยะเวลาดำเนินกระบวนการที่ลดลง การใช้ตัวทำละลายที่น้อยลง ความหลากหลายในการใช้งาน และการสนับสนุนหลักการเคมีสีเขียว
ใช้ประโยชน์จากการสกัดแบบ Soxhlet ที่เพิ่มประสิทธิภาพด้วยอัลตราซาวนด์ และติดต่อเราตอนนี้เพื่อขอข้อมูลเพิ่มเติม!

เอกสารวิชาการ / เอกสารอ้างอิง

• Djenni, Zoubida; Pingret, Daniella; Mason, Timothy J.; Chemat, Farid (2012): Sono–Soxhlet: In Situ Ultrasound-Assisted Extraction of Food Products. Food Analytical Methods. 2012.
• Luque-García, J.L.; Luque de Castro, M.D. (2004): Ultrasound-assisted Soxhlet extraction: an expeditive approach for solid sample treatment. Application to the extraction of total fat from oleaginous seeds. Journal of Chromatography A 1034, 2004. 237–242.
• Léa Vernès, Maryline Vian, Farid Chemat (2020): Chapter 12 – Ultrasound and Microwave as Green Tools for Solid-Liquid Extraction. Editor(s): Colin F. Poole, In Handbooks in Separation Science, Liquid-Phase Extraction, Elsevier, 2020. 355-374.
• Sueli Rodrigues, Fabiano A.N. Fernandes (2017): Chapter 14 – Extraction Processes Assisted by Ultrasound, In: Editor(s): Daniela Bermudez-Aguirre: Ultrasound: Advances for Food Processing and Preservation. Academic Press, 2017. 351-368.
• Oluseyi, T.; Olayinka, K.; Alo, B.; Smith, R. M. (2011): Comparison of extraction and clean-up techniques for the determination of polycyclic aromatic hydrocarbons in contaminated soil samples. African Journal of Environmental Science and Technology Vol. 5/7, 2011. 482-493.
• Pngret, Danielle; Chemat, Farid; Cravotto, Giancarlo (2012): Ultrasound Combined with Conventional and Innovative Techniques for Extraction of Natural Products. Oral Communication – 13th Meeting of the European Society of Sonochemistry July 01–05, 2012, Lviv – Ukraine. 2012.
• Wang, L.; Weller, C. L. (2006): Recent advances in extraction of nutraceuticals from plants. Trends in Food Science & Technology 17, 2006. 300–312.

ข้อเท็จจริงที่ควรรู้

เครื่องโฮโมจีไนเซอร์อัลตราซาวนด์ถูกนำมาใช้เพื่อการสกัดได้อย่างประสบความสำเร็จในห้องปฏิบัติการและในการผลิตระดับอุตสาหกรรม เช่น ในอุตสาหกรรมยาและอาหาร รวมถึงการวิจัยและการวิเคราะห์ทางชีววิทยา ผลิตภัณฑ์อุปกรณ์อัลตราซาวนด์ที่หลากหลายของ Hielscher ช่วยให้สามารถจัดชุดอุปกรณ์สำหรับกระบวนการได้อย่างเหมาะสมที่สุด – โดยตอบสนองข้อกำหนดของกระบวนการด้านคุณภาพและปริมาณผลผลิตที่สูง