การสกัดเทอร์พีนด้วยอัลตราซาวนด์

ข้อเท็จจริงที่ควรทราบ

Caryophyllene

Caryophyllene หรือ (−)-β-caryophyllene เป็นเซสควิเทอร์พีนชนิดสองวงตามธรรมชาติที่พบได้ในน้ำมันหอมระเหยหลายชนิด สมุนไพรต่อไปนี้เป็นที่ทราบกันว่าเป็นแหล่ง caryophyllene ที่ดี: กัญชา, กัญชง (Cannabis sativa), เทียนดำ (Carum nigrum), กานพลู (Syzygium aromaticum), ฮอปส์ (Humulus lupulus), โหระพา (Ocimum spp.), ออริกาโน (Origanum vulgare), พริกไทยดำ (Piper nigrum), ลาเวนเดอร์ (Lavandula angustifolia), โรสแมรี (Rosmarinus officinali, และน้ำมันโคไพบา (Copaifera spp.). β-caryophyllene เป็นไฟโตแคนนาบินอยด์ที่มีความสามารถในการจับสูงกับตัวรับแคนนาบินอยด์ชนิดที่ 2 (CB 2) แต่ไม่มีความสามารถดังกล่าวกับตัวรับแคนนาบินอยด์ชนิดที่ 1 (CB 1)

Caryophyllene Oxide

Caryophyllene oxide (หรือ β-caryophyllene oxide) เป็นอนุพันธ์จากปฏิกิริยาออกซิเดชันของ β-caryophyllene และเป็นผงของแข็งผลึกสีขาวที่มีจุดหลอมเหลวประมาณ 62°C
สารนี้ได้รับความสนใจจากฤทธิ์ต้านการอักเสบ ฤทธิ์เป็นยาชาเฉพาะที่ และฤทธิ์ต้านออกซิเดชัน งานวิจัยเบื้องต้นชี้ว่า caryophyllene oxide อาจมีศักยภาพเป็นยาสำหรับการรักษามะเร็งด้วย Caryophyllene oxide เป็นส่วนหนึ่งของวงแหวน cyclobutane ซึ่งมีการใช้ในงานวิจัยทางการแพทย์อยู่แล้วเพื่อสังเคราะห์ carboplatin ซึ่งเป็นยาเคมีบำบัดที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย
Caryophyllene oxide ซึ่งโอเลฟินของ caryophyllene เปลี่ยนเป็นอีพอกไซด์ เป็นส่วนประกอบที่ได้รับอนุมัติให้ใช้แต่งกลิ่นรสอาหาร
ทั้ง β-caryophyllene และ β-caryophyllene oxide มีความสามารถในการละลายน้ำต่ำ ซึ่งขัดขวางการดูดซึมเข้าสู่เซลล์ เพื่อใช้เซสควิเทอร์พีนเหล่านี้เป็นยารักษาโรคหรือผลิตภัณฑ์เสริมโภชนาการ การห่อหุ้มไว้ใน ไลโปโซม ช่วยแก้ปัญหาการละลายได้ต่ำของเซสควิเทอร์พีนเหล่านี้ในของเหลวที่มีน้ำเป็นตัวกลาง และทำให้มั่นใจได้ถึงชีวปริมาณออกฤทธิ์และฤทธิ์ทางชีวภาพ คลิกที่นี่เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการห่อหุ้มสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพด้วยอัลตราซาวนด์!

Caryophyllene Oxide ในกัญชา

ในพืช cannabis sativa พบ caryophyllene oxide ในรูปเซสควิเทอร์พีน ซึ่งประกอบด้วยหน่วย isoprene สามหน่วย Caryophyllene oxide เป็นหนึ่งในเทอร์พีนที่มีขนาดใหญ่ที่สุดและมีปริมาณมากที่สุดในต้นกัญชา และเป็นสารที่ทำให้กัญชามีกลิ่นหอมและกลิ่นเฉพาะตัว มีการประยุกต์ใช้การสกัดด้วยอัลตราซาวนด์ได้สำเร็จในการผลิต น้ำมัน cannabidiol แบบครบสเปกตรัม เพื่อให้เกิดผลเสริมฤทธิ์ร่วมกันของสารประกอบหลากหลายชนิด

คาวิเทชันจากอัลตราซาวนด์สำหรับการสกัด

เมื่อส่งคลื่นอัลตราซาวนด์กำลังสูงเข้าไปในของเหลว จะเกิดวัฏจักรการอัดและการขยายตัว (การคลายตัว) ในของไหล ระหว่างการคลายตัวจะเกิดช่องว่างหรือที่เรียกว่าฟองคาวิเทชันในของเหลว ฟองคาวิเทชันเหล่านี้เป็นฟองสุญญากาศขนาดเล็กมาก ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อความดันลบกระทำจนเอาชนะความต้านทานแรงดึงเฉพาะจุดของของเหลวได้ ฟองสุญญากาศจะเติบโตผ่านวัฏจักรการอัด / การคลายตัวหลายรอบ จนไม่สามารถดูดซับพลังงานได้อีก และฟองคาวิเทชันยุบตัวอย่างรุนแรงเข้าด้านใน ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าคาวิเทชัน ตามงานวิจัยของศาสตราจารย์ Suslick (1990) ภายในฟองคาวิเทชันมีสภาวะรุนแรง ได้แก่ อุณหภูมิสูงถึง 5000 K ความดัน 1000 บรรยากาศ อัตราการให้ความร้อนและการทำให้เย็นสูงกว่า 1010 K/s และลำเจ็ตของเหลวที่มีความเร็วสูงถึง 280m/s ซึ่งปรากฏเป็นแรงเฉือนที่สูงมากและความปั่นป่วนในบริเวณคาวิเทชัน การรวมกันของปัจจัยเหล่านี้ (ความดัน ความร้อน แรงเฉือน และความปั่นป่วน) ถูกใช้เพื่อเร่งการถ่ายเทมวลในกระบวนการสกัด นอกจากนี้ สภาวะที่เกิดขึ้นเฉพาะจุดเหล่านี้ยังใช้ในกระบวนการอัลตราซาวนด์ เช่น การทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน การทำอิมัลชัน หรือการกระจายตัว

การสกัดด้วยอัลตราซาวนด์อาศัยคาวิเทชันทางเสียงและแรงเฉือนทางอุทกพลศาสตร์ที่เกิดจากคาวิเทชัน

การสกัดเทอร์พีนด้วยอัลตราซาวนด์

หลักการสกัดด้วยอัลตราซาวนด์อาศัยผลสองประการที่เกิดขึ้นเมื่อถ่ายทอดพลังงานของคลื่นอัลตราซาวนด์กำลังสูงเข้าสู่ของเหลวหรือสารแขวนลอยข้น:
ประการแรก ตัวทำละลาย (ตัวกลางของเหลวที่อยู่โดยรอบ) ถูกผลักเข้าไปในเมทริกซ์ของเซลล์ ผนังเซลล์จะเกิดรูหรือถูกทำลายด้วยความดันของของเหลว ขึ้นอยู่กับแอมพลิจูดและความรุนแรงของคาวิเทชัน
ประการที่สอง ระหว่างวัฏจักรการคลายตัว สิ่งที่อยู่ภายในเซลล์ (กล่าวคือ สารภายในเซลล์) จะถูกชะออกมาจากภายในเซลล์ หลังการสกัดด้วยอัลตราซาวนด์ สารประกอบเป้าหมายจะอยู่ในตัวทำละลาย และสามารถแยกออกจากตัวทำละลายได้ (เช่น โดยการระเหยตัวทำละลาย) เพื่อให้ได้สารสกัดบริสุทธิ์ในที่สุด
องค์ประกอบของวัตถุดิบ (เช่น ปริมาณความชื้น ระดับการแช่สกัด / การบด และขนาดอนุภาค รวมถึงตัวทำละลายที่เลือกใช้ เป็นปัจจัยที่สำคัญมากต่อการได้กระบวนการสกัดด้วยอัลตราซาวนด์ที่มีประสิทธิภาพและประสิทธิผล พารามิเตอร์ของกระบวนการอัลตราซาวนด์ก็มีความสำคัญเช่นกัน ได้แก่ แอมพลิจูด ความดัน อุณหภูมิ และระยะเวลาการใช้อัลตราซาวนด์ ซึ่งต้องกำหนดและปรับให้เหมาะสมเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุด