การสกัดยาสูบด้วยอัลตราซาวนด์
การสกัดยาสูบแบบดั้งเดิมเป็นกระบวนการที่ช้าและใช้เวลานาน โดยใช้ตัวทำละลายที่เป็นพิษที่อุณหภูมิสูง ซึ่งทำให้กระบวนการนี้เป็นอันตราย การสกัดอัลคาลอยด์จากยาสูบโดยใช้อัลตราซาวนด์ช่วยสามารถทำได้โดยใช้น้ำหรือตัวทำละลายชนิดอ่อนในกระบวนการที่รวดเร็วและใช้เวลาเพียงไม่กี่นาที อัลคาลอยด์ เช่น นิโคติน จะถูกปลดปล่อยจากยาสูบด้วยขั้นตอนการสกัดด้วยอัลตราซาวนด์ที่รวดเร็วและมีประสิทธิภาพสูงมาก ซึ่งให้ผลผลิตสูงของสารสกัดที่มีองค์ประกอบครบถ้วน (ประกอบด้วยนิโคติน นอร์นิโคติน กรดคลอโรจีนิก 5-caffeoylquinic acid รูทิน กรดคาเฟอิก และสโคโพเลติน โซลานีซอล เป็นต้น)
การสกัดยาสูบด้วยอัลตราซาวนด์
การสกัดโดยใช้อัลตราซาวนด์ช่วยเป็นวิธีการสกัดที่รวดเร็ว มีประสิทธิภาพ และสะดวก โดยอาศัยการใช้อัลตราซาวนด์กำลังสูง คลื่นอัลตราซาวนด์ความเข้มสูงทำให้เกิดการเคลื่อนไหวระดับจุลภาคอย่างรวดเร็วและคาวิเทชันทางเสียงในระบบของแข็ง–ของเหลว (เช่น วัสดุจากพืชในตัวทำละลาย เช่น ใบยาสูบในเอทานอล) ซึ่งส่งผลให้การถ่ายเทมวลเพิ่มขึ้นและกระบวนการสกัดเร็วขึ้น เมื่อเปรียบเทียบกับเทคนิคการสกัดขั้นสูงอื่น ๆ เช่น การสกัดด้วยของไหลเหนือวิกฤตและการสกัดแบบคู่ไอออน การสกัดโดยใช้อัลตราซาวนด์ช่วยประหยัดกว่า เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่า ปลอดภัยกว่า และใช้งานง่ายกว่าอย่างมีนัยสำคัญ ดังนั้น การสกัดด้วยอัลตราซาวนด์จึงเป็นเทคนิคการสกัดที่ได้รับความนิยมในการปลดปล่อยสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพจากพืช
การสกัดด้วยอัลตราซาวนด์ให้สารสกัดที่มีองค์ประกอบหลากหลาย ซึ่งประกอบด้วยนิโคตินที่เป็นอัลคาลอยด์หลักและคิดเป็น 94–98% ของปริมาณอัลคาลอยด์ทั้งหมดในยาสูบ รวมถึงอัลคาลอยด์นอร์นิโคติน อะนาบาซีน อะนาทาบีน โคตินีน และไมออสมีน
อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับการสกัดอัลคาลอยด์จากวัสดุพืชโดยใช้เครื่องอัลตราซาวนด์แบบโพรบ!
เครื่องอัลตราซาวนด์ UP400St (400 วัตต์) สำหรับการสกัดอัลคาลอยด์ เช่น นิโคติน นอร์นิโคติน กรดคลอโรจีนิก เป็นต้น จากใบยาสูบ
สารสกัดยาสูบที่มีองค์ประกอบครบถ้วนด้วยการใช้อัลตราซาวนด์
อัลคาลอยด์ เช่น นิโคตินและนอร์นิโคติน กรดคลอโรจีนิก สารฟีนอลิก โซลานีซอล และสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพอื่น ๆ สามารถแยกได้อย่างรวดเร็ว มีประสิทธิภาพ และปลอดภัยด้วยการสกัดด้วยอัลตราซาวนด์ การสกัดยาสูบแบบดั้งเดิมใช้ตัวทำละลายที่เป็นพิษ เช่น เฮปเทน ที่อุณหภูมิสูง ซึ่งทำให้กระบวนการสกัดเป็นขั้นตอนที่เป็นอันตราย กระบวนการสกัดแบบดั้งเดิมทั้งหมดใช้เวลาประมาณ 24h จึงใช้เวลานานมาก
การสกัดด้วยอัลตราซาวนด์สามารถทำได้ด้วยการสกัดด้วยน้ำเย็น หรือใช้ตัวทำละลายชนิดอ่อน เช่น เอทานอลหรือส่วนผสมเอทานอล–น้ำ ที่อุณหภูมิห้องหรืออุณหภูมิสูงขึ้นเล็กน้อย การใช้อัลตราซาวนด์ใช้เวลาไม่กี่นาที จึงทำให้การสกัดเป็นขั้นตอนที่รวดเร็ว นอกจากนี้ เมื่อใช้น้ำหรือตัวทำละลายชนิดอ่อน กระบวนการนี้จะปลอดภัยอย่างสมบูรณ์และสะดวก
สารสกัดที่มีองค์ประกอบครบถ้วนซึ่งผลิตด้วยอัลตราซาวนด์ประกอบด้วยนิโคตินที่เป็นอัลคาลอยด์หลัก รวมถึงอัลคาลอยด์รองหรืออัลคาลอยด์ที่มีปริมาณน้อย เช่น อะนาบาซีน หรือ 3-(2-piperidinyl)pyridine, อะนาทาบีน หรือ 3-(2-1,2,3,6-tetrahydropyridyl)pyridine, โคตินีน หรือ 1-methyl-5-(3-pyridyl)-2-pyrrolidinone), 2,3’-dipyridyl หรือ isonicoteine, N-formylnornicotine หรือ 2-(3-pyridyl)pyrrolidinecarbaldehyde, ไมออสมีน หรือ 3-(1-pyrrolin-2-yl)pyridine, นอร์นิโคติน หรือ 3-(pyrrolidin-2-yl)pyridine และ beta-nicotyrine หรือ 3-(1-methylpyrrol-2-yl)pyridine
ปริมาณอัลคาลอยด์เหล่านี้แตกต่างกันไปตามชนิดของยาสูบและผลิตภัณฑ์ยาสูบ ขณะที่นิโคตินเป็นอัลคาลอยด์หลักซึ่งคิดเป็น 94–98% ของปริมาณอัลคาลอยด์ทั้งหมด นอร์นิโคตินและอะนาทาบีนเป็นอัลคาลอยด์รองสองชนิดที่มีปริมาณมากที่สุด โดยแต่ละชนิดคิดเป็นประมาณ 2% ถึง 6% ของปริมาณอัลคาลอยด์ทั้งหมดในยาสูบ
- ผลผลิตสูงกว่า
- คุณภาพสูง
- สกัดได้รวดเร็ว
- กระบวนการอ่อนโยนและไม่ใช้ความร้อน
- ใช้น้ำหรือตัวทำละลาย
- ใช้งานง่ายและปลอดภัย
เลือกตัวทำละลายได้หลากหลาย
เมื่อใช้การสกัดด้วยอัลตราซาวนด์ คุณสามารถเลือกตัวทำละลายได้หลากหลาย ได้แก่ น้ำ แอลกอฮอล์ เอทานอล เมทานอล ส่วนผสมเอทานอล–น้ำ หรือตัวทำละลายชนิดแรง เช่น เฮปเทนหรือเฮกเซน ตัวทำละลายทั้งหมดที่กล่าวมาข้างต้นผ่านการทดสอบที่ประสบความสำเร็จแล้ว และแสดงให้เห็นว่ามีประสิทธิภาพในการแยกสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ เช่น อัลคาลอยด์ เทอร์พีนอยด์ สารฟีนอลิก และโซลานีซอล จากวัสดุพืชยาสูบ การใช้อัลตราซาวนด์สามารถใช้ในการสกัดด้วยน้ำเย็นที่ปราศจากตัวทำละลาย (เช่น เพื่อเตรียมสารสกัดอินทรีย์) หรือใช้ร่วมกับตัวทำละลายที่คุณเลือกได้
เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับตัวทำละลายสำหรับการสกัดจากพืชด้วยอัลตราซาวนด์!
เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการสกัดด้วยเฮกเซนที่เพิ่มประสิทธิภาพด้วยอัลตราซาวนด์!
การสกัดนิโคตินจากใบยาสูบด้วยอัลตราซาวนด์โดยใช้ เครื่องอัลตราซาวนด์ UP200Ht
เครื่องสกัดด้วยอัลตราซาวนด์สมรรถนะสูง
อุปกรณ์อัลตราซาวนด์ของ Hielscher เป็นเครื่องมือสกัดที่ใช้กันทั่วไปเพื่อแยกสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพจากพืช ด้วยการจัดหาเครื่องสกัดด้วยอัลตราซาวนด์สำหรับกระบวนการทุกขนาด Hielscher จึงสามารถแนะนำระบบอัลตราซาวนด์ที่เหมาะสมที่สุดกับความต้องการของคุณได้ เริ่มตั้งแต่ระบบขนาดกะทัดรัดแต่ทรงพลังสำหรับ ห้องปฏิบัติการ เพื่อการวิเคราะห์และการทดสอบความเป็นไปได้ Hielscher นำเสนออุปกรณ์ครบทุกขนาด ตั้งแต่เครื่องอัลตราซาวนด์สำหรับห้องปฏิบัติการและโรงงานนำร่อง ไปจนถึง เครื่องปฏิกรณ์อัลตราซาวนด์ระดับอุตสาหกรรมเต็มรูปแบบ ด้วยเครื่องอัลตราซาวนด์ที่ครอบคลุมทุกขนาด Hielscher มีชุดอุปกรณ์ที่เหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับกระบวนการสกัดของคุณ การสกัดด้วยอัลตราซาวนด์สามารถดำเนินการแบบแบตช์หรือแบบไหลต่อเนื่องได้ โดยขึ้นอยู่กับปริมาตรและเป้าหมายของกระบวนการของคุณ อุปกรณ์เสริมหลากหลายชนิด เช่น โซโนโทรด ฮอร์นขยายแอมพลิจูด เซลล์ไหล และเครื่องปฏิกรณ์ ช่วยให้สามารถติดตั้งอุปกรณ์ให้กับเครื่องอัลตราซาวนด์เพื่อบรรลุเป้าหมายของกระบวนการได้อย่างเหมาะสมที่สุด
เครื่องอัลตราซาวนด์ของ Hielscher สามารถควบคุมได้อย่างแม่นยำ และข้อมูลกระบวนการจะถูกบันทึกโดยอัตโนมัติลงในการ์ด SD ที่ติดตั้งอยู่ในระบบอัลตราซาวนด์ดิจิทัลของเรา การควบคุมพารามิเตอร์กระบวนการอย่างเชื่อถือได้ช่วยให้ผลิตภัณฑ์มีคุณภาพสูงอย่างสม่ำเสมอ การบันทึกข้อมูลพารามิเตอร์กระบวนการโดยอัตโนมัติช่วยให้กำหนดมาตรฐานกระบวนการได้ง่าย และปฏิบัติตามหลักเกณฑ์วิธีการที่ดีในการผลิต (GMP) ได้
ความทนทานของอุปกรณ์อัลตราซาวนด์ของ Hielscher ช่วยให้ทำงานได้ 24/7 ภายใต้ภาระงานหนักและในสภาพแวดล้อมที่มีข้อกำหนดเข้มงวด การใช้งานที่ง่ายและปลอดภัย รวมถึงความต้องการบำรุงรักษาต่ำ ทำให้ระบบอัลตราซาวนด์ของ Hielscher เป็นเครื่องจักรหลักที่เชื่อถือได้ในการผลิตของคุณ
ตารางด้านล่างแสดงความสามารถในการประมวลผลโดยประมาณของเครื่องอัลตราซาวนด์ของเรา:
| ปริมาตรต่อแบตช์ | อัตราการไหล | อุปกรณ์ที่แนะนำ |
|---|---|---|
| 0.5 ถึง 1.5mL | n.a. | VialTweeter |
| 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 | UIP4000 |
| n.a. | 10 ถึง 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | สูงกว่า | ชุดเครื่อง UIP16000 |
ติดต่อเราตอนนี้เพื่อรับข้อมูลเพิ่มเติม! บุคลากรของเราที่ผ่านการฝึกอบรมอย่างดีพร้อมยินดีหารือเกี่ยวกับกระบวนการสกัดของคุณ!
ติดต่อเรา! / สอบถามเรา!
เครื่องอัลตราซาวนด์กำลังสูง ตั้งแต่ระดับห้องปฏิบัติการไปจนถึงระดับนำร่องและระดับอุตสาหกรรม
UIP2000hdT, เครื่องอัลตราซาวนด์สมรรถนะสูงที่มีกำลังสูง 2kW
เอกสาร/เอกสารอ้างอิง
- Esclapez, M.D.; García-Pérez, J.V.; Mulet, A.; Cárcel, J.A. (2011): Ultrasound-Assisted Extraction of Natural Products. Food Engineering Reviews, Volume 3, 2011. 108–120.
- Vinatoru, M. (2001): An overview of the ultrasonically assisted extraction of bioactive principles from herbs. Ultrasonics Sonochemistry 8(3):303-13.
- Chen, P.X.; Qian, N.; Burton, H.R.; Moldoveanu, S.C. (2005): Analysis of Minor Alkaloids in Tobacco: A Collaborative Study. Contributions to Tobacco Research, Vol. 21, No.7, 2005.
- Yuegang Zuo, Liliang Zhang, Jingping Wu, Johnathan W. Fritz, Suzanne Medeiros, Christopher Rego (2004): Ultrasonic extraction and capillary gas chromatography determination of nicotine in pharmaceutical formulations. Analytica Chimica Acta, Volume 526, Issue 1, 2004. 35-39.
ข้อเท็จจริงที่ควรรู้
เหตุใดการสกัดด้วยอัลตราซาวนด์จึงมีประสิทธิภาพสูงมาก?
Ultrasonically-assisted extraction (UAE) อาศัยการถ่ายทอดพลังงานคลื่นอัลตราซาวนด์ความเข้มสูงมาก (คลื่นเสียง) เข้าสู่ของเหลวหรือสารแขวนลอยข้น คลื่นเสียงทำให้เกิดวัฏจักรความดันสูง / ความดันต่ำสลับกัน ซึ่งก่อให้เกิดปรากฏการณ์คาวิเทชันทางเสียง ปรากฏการณ์คาวิเทชันจากอัลตราซาวนด์หรือคาวิเทชันทางเสียงมีลักษณะเฉพาะคือสภาวะสุดขั้วที่จำกัดอยู่เฉพาะบริเวณ โดยมีความดัน อุณหภูมิ และแรงเฉือนสูงมาก บริเวณใกล้ฟองคาวิเทชันที่ยุบตัวสามารถวัดอุณหภูมิได้สูงถึง 5000K ความดัน 1000 บรรยากาศ อัตราการเพิ่มและลดอุณหภูมิสูงกว่า 1010 K/s และลำพุ่งของเหลวที่มีความเร็วสูงถึง 280m/s ซึ่งปรากฏเป็นแรงเฉือนและความปั่นป่วนสูงมากในบริเวณคาวิเทชัน ปัจจัยเหล่านี้ร่วมกัน (ความดัน ความร้อน แรงเฉือน และความปั่นป่วน) ทำให้เซลล์แตก (การสลายเซลล์) และเพิ่มการถ่ายเทมวลระหว่างกระบวนการสกัด จึงช่วยส่งเสริมการสกัดองค์ประกอบจากพืชออกจากเซลล์พืชด้วยกระบวนการของเหลว–ของแข็ง เทคนิคการสกัดด้วยอัลตราซาวนด์ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายเพื่อสกัดฟลาโวนอยด์ พอลิแซ็กคาไรด์ อัลคาลอยด์ ไฟโตสเตอรอล พอลิฟีนอล และสารสีจากพืชได้อย่างประสบความสำเร็จและมีประสิทธิภาพ
การสกัดจากเซลล์พืชด้วยอัลตราซาวนด์: ภาพตัดขวาง (TS) จากกล้องจุลทรรศน์แสดงกลไกการทำงานระหว่างการสกัดจากเซลล์ด้วยอัลตราซาวนด์ (กำลังขยาย 2000x) [แหล่งข้อมูล: Vilkhu et al. 2011]
ยาสูบ
พืชหลายชนิดในสกุล Nicotiana และวงศ์ Solanaceae (วงศ์มะเขือ) เป็นที่รู้จักในชื่อพืชยาสูบ นอกจากจะเป็นคำที่ใช้เรียกพืชโดยทั่วไปแล้ว ยาสูบยังหมายถึงผลิตภัณฑ์ที่เตรียมจากใบยาสูบที่ผ่านการบ่มด้วย แม้ Nicotiana tabacum จะเป็นพืชหลักที่ใช้ในการผลิตยาสูบและนิโคติน แต่มีพืชยาสูบมากกว่า 70 ชนิด N. tabacum เป็นชนิดหลักที่ใช้สำหรับผลิตภัณฑ์ยาสูบ อย่างไรก็ตาม N. rustica ซึ่งเป็นชนิดที่มีฤทธิ์แรงกว่า พบได้ทั่วโลกและใช้ในการผลิตสารกำจัดศัตรูพืช เมื่อเปรียบเทียบปริมาณนิโคติน ใบ N. rustica มีนิโคตินสูงถึง 9% ขณะที่ใบ N. tabacum มีประมาณ 1 ถึง 3%
ยาสูบประกอบด้วยนิโคตินซึ่งเป็นอัลคาลอยด์ที่มีฤทธิ์กระตุ้น รวมถึงอัลคาลอยด์ฮาร์มาลา ใบยาสูบที่ทำให้แห้งและผ่านการบ่มส่วนใหญ่ใช้สำหรับสูบในรูปแบบบุหรี่ ซิการ์ ไปป์ บารากู่ รวมถึงบุหรี่ไฟฟ้า ซิการ์ไฟฟ้า ไปป์ไฟฟ้า และเครื่องทำไอ อีกทางหนึ่งสามารถบริโภคในรูปแบบยาสูบผงสำหรับสูด ยาสูบเคี้ยว ยาสูบสำหรับอมระหว่างริมฝีปากกับเหงือก และสนูส
วงศ์ของพืชยาสูบประกอบด้วยชนิดและชนิดย่อยต่าง ๆ ซึ่งมีลักษณะองค์ประกอบอัลคาลอยด์และรสชาติแตกต่างกัน
ยาสูบโอเรียนทัล (Nicotiana tabacum L.) เป็นยาสูบชนิดหนึ่งที่ปลูกเป็นหลักในตุรกี กรีซ และพื้นที่ใกล้เคียง โดยใช้ผลิตบุหรี่ ซิการ์ และยาสูบเคี้ยวในเชิงพาณิชย์ มีรสชาติเฉพาะตัวที่เข้มข้น มีนิโคตินค่อนข้างต่ำ และมีน้ำตาลรีดิวซ์ กรด และน้ำมันให้กลิ่นรสที่ระเหยได้ในปริมาณสูง ซึ่งทำให้ผลิตภัณฑ์ยาสูบมีกลิ่นหอมเข้มข้น
มีชนิดของยาสูบตามธรรมชาติที่เป็นที่รู้จัก 67 ชนิด รายการด้านล่างแสดงชนิดที่พบได้ทั่วไปมากที่สุด:
- Nicotiana acuminata (Graham) Hook. – ยาสูบดอกดก
- Nicotiana africana Merxm.
- Nicotiana alata Link & Otto – ยาสูบมีปีก ยาสูบมะลิ ทันบาคู (ภาษาเปอร์เซีย)
- Nicotiana attenuata Torrey ex S. Watson – ยาสูบโคโยตี
- Nicotiana benthamiana Domin
- Nicotiana clevelandii A. Gray
- Nicotiana glauca Graham – ยาสูบต้น ยาสูบต้นบราซิล ยาสูบพุ่ม ต้นมัสตาร์ด
- Nicotiana glutinosa L.
- Nicotiana langsdorffii Weinm.
- Nicotiana longiflora Cav.
- Nicotiana occidentalis H.-M. Wheeler
- Nicotiana obtusifolia M. Martens & Galeotti – ยาสูบทะเลทราย ปุนเช “ตาบากีโย”
- Nicotiana otophora Griseb.
- Nicotiana plumbaginifolia Viv.
- Nicotiana quadrivalvis Pursh
- Nicotiana rustica L. – ยาสูบแอซเท็ก มาปาโช
- Nicotiana suaveolens Lehm. – ยาสูบออสเตรเลีย
- Nicotiana sylvestris Speg. & Comes – ยาสูบอเมริกาใต้ ยาสูบป่า
- Nicotiana tabacum L. – ยาสูบเชิงพาณิชย์ที่ปลูกเพื่อผลิตบุหรี่ ซิการ์ ยาสูบเคี้ยว เป็นต้น
- Nicotiana tomentosiformis Goodsp.
ยาสูบสามชนิดด้านล่างเป็นลูกผสมที่มนุษย์สร้างขึ้น:
- Nicotiana × didepta N. debneyi × N. tabacum
- Nicotiana × digluta N. glutinosa × N. tabacum
- Nicotiana × sanderae Hort. ex Wats. N. alata × N. forgetiana
ประเภทของยาสูบ
กระบวนการบ่มใบยาสูบและการเก็บบ่มต่อมาทำให้เกิดออกซิเดชันและการสลายตัวอย่างช้า ๆ ของแคโรทีนอยด์ที่มีอยู่ในใบยาสูบ ผลจากออกซิเดชันทำให้มีการสังเคราะห์สารประกอบบางชนิดในใบยาสูบ ซึ่งก่อให้เกิดกลิ่นรสหอมหวานแบบหญ้าแห้ง ชา น้ำมันกุหลาบ หรือผลไม้ ที่ช่วยให้ควันมีความ “นุ่มนวล” แป้งถูกเปลี่ยนเป็นน้ำตาล ซึ่งต่อมาทำให้โปรตีนเกิดไกลเคชัน และถูกออกซิไดซ์เป็นผลิตภัณฑ์สุดท้ายของไกลเคชันขั้นสูง (AGEs) นี่เป็นกระบวนการคาราเมลไลเซชันที่ช่วยให้ควันมีรสชาติด้วย
วิธีการเตรียมและการบ่มยาสูบส่งผลต่อลักษณะกลิ่นหอมขั้นสุดท้าย การบ่มสามารถทำได้ด้วยอากาศ ไฟ ความร้อนผ่านท่อ และแสงแดด ตัวอย่างเช่น ยาสูบที่บ่มด้วยความร้อนผ่านท่อ (เช่น จากฝรั่งเศส) มีอัลคาลอยด์เพียงระดับต่ำ ขณะที่ยาสูบเบอร์ลีย์ที่บ่มด้วยอากาศ (เช่น ที่มาจากกัวเตมาลา) เป็นที่รู้จักว่ามีปริมาณอัลคาลอยด์สูง