การใช้คลื่นอัลตราโซนิกเหนือกว่าวิธีการสกัดอื่นในด้านความเร็ว
ขั้นตอนการสกัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิกที่รวดเร็วและการประหยัดเวลาในการผลิตสารสกัดที่เกิดขึ้นตามมาเป็นข้อดีส่วนหนึ่งจากข้อดีหลายประการของการสกัดสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพจากพืชด้วยคลื่นอัลตราโซนิก มีการเปรียบเทียบการสกัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิกกับเทคนิคการสกัดทางเลือกในเชิงวิทยาศาสตร์ เช่น การสกัดด้วย CO2 เหนือวิกฤต การแช่สกัด การสกัดแบบให้ความร้อนภายใต้การไหลย้อนกลับ การสกัดแบบ Soxhlet หรือการสกัดด้วยไมโครเวฟ และผลการวิจัยพิสูจน์ว่าการใช้คลื่นอัลตราโซนิกมีข้อได้เปรียบอย่างมีนัยสำคัญในด้านความเร็วและผลได้ของการสกัด
การใช้คลื่นอัลตราโซนิกเป็นขั้นตอนการสกัดที่รวดเร็ว
การสกัดสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพด้วยคลื่นอัลตราโซนิกเป็นที่รู้จักกันดีในด้านผลได้สูง สารสกัดคุณภาพสูง ระยะเวลาสกัดสั้น การใช้พลังงานต่ำ และความสามารถในการใช้ตัวทำละลายที่อ่อนโยนมาก ปัจจัยทั้งหมดนี้ช่วยให้การสกัดองค์ประกอบที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพจากวัตถุดิบพืชด้วยคลื่นอัลตราโซนิกมีประสิทธิภาพโดยรวมที่โดดเด่นเป็นพิเศษ
ด้านล่างนี้คือรายงานการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ที่คัดเลือกมา ซึ่งเปรียบเทียบการสกัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิก (หรือการสกัดโดยใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ช่วย / UAE) กับเทคนิคการสกัดอื่น เช่น การแช่สกัด การสกัดแบบ Soxhlet การสกัดแบบให้ความร้อนภายใต้การไหลย้อนกลับ การสกัดด้วยของไหลเหนือวิกฤต CO2 และการสกัดด้วยไมโครเวฟ
เครื่องอัลตราโซนิก UP400St สำหรับการสกัดสารจากพืชด้วยความเร็วสูงแบบแบตช์
| การประยุกต์ใช้ในการสกัด | เวลาสกัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิก | เวลาสกัดด้วยวิธีทางเลือก | ข้อมูลเพิ่มเติม | แหล่งอ้างอิง |
|---|---|---|---|---|
| การสกัดแอนโทไซยานินจากผลไมร์เทิล | 5 min | 15 min ไมโครเวฟ |
เครื่องอัลตราโซนิก UP200S | Gonzalez et al., 2019 |
| การสกัดใบโบลโด | 5–30 min | 15–90 min การแช่สกัด |
เครื่องอัลตราโซนิก UIP1000hdT “เราจะเห็นได้ว่าการใช้คลื่นอัลตราโซนิกเป็นเวลา 5 ถึง 30 min ให้ผลได้เทียบเท่ากับการแช่สกัดแบบดั้งเดิมเป็นเวลา 15 ถึง 90 min: UAE ใช้เวลาเพียงหนึ่งในสามของเวลาที่ใช้ในการแช่สกัดแบบดั้งเดิมเพื่อสกัดสารที่ละลายได้จากใบ” |
Petigny et al., 2013 |
| การสกัดฟีนอลทั้งหมดและฟลาโวนอยด์จากเสจ | 11 min | 30 min การสกัดแบบดั้งเดิมด้วยเครื่องเขย่าอ่างน้ำที่ 60ºC |
เครื่องสกัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิก UP100H, UP400S |
Dent et al., 2015 |
| การสกัดพอลิฟีนอลจากใบมะกอก | 21 min | 60min การสกัดแบบดั้งเดิมโดยให้ความร้อนภายใต้การไหลย้อนกลับ |
เครื่องอัลตราโซนิก UP400S | Dobrinčić et al., 2020 |
| การสกัดสารฟีนอลิกที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพจากใบ Malva sylvestris | 49 min 48°C ที่ 110W |
5 h การสกัดแบบเบดกวนที่ 150 rpm |
เครื่องอัลตราโซนิก UP200S การวิเคราะห์ด้วย HPLC พบว่าความเข้มข้นของสารฟีนอลิกที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ (p≺0.05) ภายใต้สภาวะที่เหมาะสมที่สุดของ UAE . |
Bimakr et al., 2017 |
| การสกัดลิพิดจากเมล็ดฟักเขียว (Benincasa hispida) | ∼36 min | การสกัดด้วยคาร์บอนไดออกไซด์เหนือวิกฤตร่วมกับเทคนิคการสลับความดัน (SCE-PST) (∼50 min) การสกัดด้วยของไหลเหนือวิกฤต CO2 (∼97 min) และการสกัดแบบ Soxhlet ดั้งเดิม (∼360 min) | การเปรียบเทียบการสกัดด้วยคาร์บอนไดออกไซด์เหนือวิกฤต (sCO2) การสกัดโดยใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ช่วย (UAE) การสกัดด้วยคาร์บอนไดออกไซด์เหนือวิกฤตร่วมกับเทคนิคการสลับความดัน (SCE-PST) และการสกัดแบบ Soxhlet แสดงให้เห็นว่า UAE เป็นเทคนิคการสกัดที่มีประสิทธิภาพสูงสุดและรวดเร็วที่สุด | Bimakr et al. (2015) |
การเปรียบเทียบการสกัดด้วยคาร์บอนไดออกไซด์เหนือวิกฤต (sCO2) การสกัดโดยใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ช่วย (UAE) การสกัดด้วยคาร์บอนไดออกไซด์เหนือวิกฤตร่วมกับเทคนิคการสลับความดัน (SCE-PST) และการสกัดแบบ Soxhlet แสดงให้เห็นว่า UAE เป็นเทคนิคการสกัดที่มีประสิทธิภาพสูงสุดและรวดเร็วที่สุด
- ประสิทธิภาพการสกัดสูง
- ผลได้จากการสกัดที่เหนือกว่า
- กระบวนการรวดเร็ว
- อุณหภูมิต่ำ
- เหมาะสำหรับการสกัดสารประกอบที่ไม่ทนต่อความร้อน
- ใช้ได้กับตัวทำละลายทุกชนิด
- ใช้พลังงานต่ำ
- เทคนิคการสกัดที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
- ใช้งานง่ายและปลอดภัย
- ต้นทุนการลงทุนและการดำเนินงานต่ำ
- ทำงานภายใต้ภาระงานหนักได้ตลอด 24/7
เครื่องสกัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิกสมรรถนะสูงสำหรับการแยกสารประกอบอย่างรวดเร็ว
อุปกรณ์อัลตราโซนิกอันทันสมัยของ Hielscher ช่วยให้สกัดชีวโมเลกุลคุณภาพสูงจากพืชได้อย่างรวดเร็ว การควบคุมพารามิเตอร์ของกระบวนการได้อย่างเต็มที่ เช่น แอมพลิจูด อุณหภูมิ ความดัน และพลังงานที่ป้อนเข้า ช่วยให้ใช้สภาวะการสกัดที่มีประสิทธิภาพสูงสุดและอ่อนโยนที่สุด เพื่อผลิตสารสกัดที่ไม่เสียหายและมีฤทธิ์ทางชีวภาพสูง สามารถปรับพารามิเตอร์การสกัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิก เช่น ขนาดอนุภาคของวัตถุดิบ ชนิดตัวทำละลาย อัตราส่วนของแข็งต่อตัวทำละลาย และเวลาสกัด ให้เหมาะสมเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพสูงสุดและผลลัพธ์โดยรวมที่ดีที่สุด เนื่องจากการสกัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิกเป็นวิธีการสกัดแบบไม่ใช้ความร้อน จึงสามารถหลีกเลี่ยงการเสื่อมสลายด้วยความร้อนของส่วนประกอบที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพ ส่งผลให้สารสกัดมีคุณภาพเหนือกว่า
โดยรวมแล้ว ข้อดี เช่น ผลได้สูง เวลาสกัดสั้น อุณหภูมิการสกัดต่ำ และความต้องการใช้ตัวทำละลายที่ลดลง ทำให้การใช้คลื่นอัลตราโซนิกเป็นวิธีการสกัดที่ได้รับการเลือกใช้เป็นอันดับแรก
การใช้คลื่นอัลตราโซนิกเหนือกว่าการใช้ไมโครเวฟในการสกัดแอนโทไซยานินจากผลไมร์เทิล การใช้คลื่นอัลตราโซนิกเร็วกว่าการสกัดด้วยไมโครเวฟสามเท่า
การเปรียบเทียบการสกัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิกกับการสกัดแบบดั้งเดิมด้วยเครื่องเขย่าอ่างน้ำแสดงให้เห็นว่า การใช้คลื่นอัลตราซาวนด์สกัดฟีนอลทั้งหมดและฟลาโวนอยด์จากเสจช่วยลดเวลาสกัดได้อย่างมีนัยสำคัญ การสกัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิกใช้เวลาเพียงหนึ่งในสามของเวลาสกัดด้วยเครื่องเขย่าอ่างน้ำ
การสกัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิก: เทคโนโลยีที่ใช้อย่างแพร่หลายในห้องปฏิบัติการและอุตสาหกรรม
การสกัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิกถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในการสกัดสารประกอบที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพทุกชนิดจากพืช เชื้อรา สาหร่าย แบคทีเรีย และเซลล์สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม การสกัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิกได้รับการยอมรับว่าเป็นวิธีที่เรียบง่าย คุ้มค่า และมีประสิทธิภาพสูง ซึ่งเหนือกว่าเทคนิคการสกัดแบบดั้งเดิมอื่น ๆ ด้วยผลได้จากการสกัดที่สูงกว่าและระยะเวลาดำเนินการที่สั้นกว่า
ด้วยระบบอัลตราโซนิกสำหรับห้องปฏิบัติการ แบบตั้งโต๊ะ และระดับอุตสาหกรรมเต็มรูปแบบที่มีพร้อมใช้งาน ปัจจุบันการสกัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิกจึงเป็นเทคโนโลยีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายและได้รับความไว้วางใจ เครื่องสกัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิกของ Hielscher ได้รับการติดตั้งในโรงงานแปรรูประดับอุตสาหกรรมทั่วโลกเพื่อผลิตสารประกอบที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพเกรดอาหารและเกรดเภสัชกรรม
ตารางด้านล่างแสดงกำลังการประมวลผลโดยประมาณของเครื่องอัลตราโซนิกของเรา:
| 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 | สูงกว่า | ชุดเครื่อง UIP16000 |
ติดต่อเรา! / สอบถามเรา!
Hielscher Ultrasonics ผลิตเครื่องโฮโมจีไนเซอร์อัลตราโซนิกสมรรถนะสูงสำหรับงานผสม การกระจายตัว การทำอิมัลชัน และการสกัดในระดับห้องปฏิบัติการ ระดับนำร่อง และระดับอุตสาหกรรม
วรรณกรรม / เอกสารอ้างอิง
- Bimakr, Mandana; Ganjloo, Ali; Zarringhalami, Soheila; Ansarian, Elham (2017): Ultrasound-assisted extraction of bioactive compounds from Malva sylvestris leaves and its comparison with agitated bed extraction technique. Food Science and Biotechnology 26(6); 2017.
- Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). International Journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.
- Bimakr, Mandana; Abdul Rahman, Russly; Ganjloo, Ali; Taip, Farah; Mohd Adzahan, Noranizan; Sarker, Md Zaidul (2016): Characterization of Valuable Compounds from Winter Melon (Benincasa hispida (Thunb.) Cogn.) Seeds Using Supercritical Carbon Dioxide Extraction Combined with Pressure Swing Technique. Food and Bioprocess Technology 9, 2016. 396-406.
- Bimakr, Mandana, Russly Abdul Rahman, Farah Saleena Taip, Noranizan Mohd Adzahan, Md. Zaidul Islam Sarker, Ali Ganjloo (2012): Optimization of Ultrasound-Assisted Extraction of Crude Oil from Winter Melon (Benincasa hispida) Seed Using Response Surface Methodology and Evaluation of Its Antioxidant Activity, Total Phenolic Content and Fatty Acid Composition. Molecules 17, No. 10, 2012 11748-11762.
- González de Peredo; Ana V., Vázquez-Espinosa, Mercedes; Espada-Bellido, Estrella; Ferreiro-González, Marta; Amores-Arrocha, Antonio; Palma, Miguel; Barbero, Gerardo; Jiménez-Cantizano, Ana (2019): Alternative Ultrasound-Assisted Method for the Extraction of the Bioactive Compounds Present in Myrtle (Myrtus communis L.). Molecules. 2019 Mar 2;24(5):882.
- Dent, Maja; Verica, Dragović-Uzelac; Garofulić, Ivona; Bosiljkov, Tomislav; Ježek, Damir; Brncic, Mladen (2015): Comparison of Conventional and Ultrasound Assisted Extraction Techniques on Mass Fraction of Phenolic Compounds from sage (Salvia officinalis L.). Chemical and Biochemical Engineering Quarterly 29 (3), 2015.
- Dobrinčić, Ana; Maja Repajić, Ivona E. Garofulić, Lucija Tuđen, Verica Dragović-Uzelac; Branka Levaj (2020): Comparison of Different Extraction Methods for the Recovery of Olive Leaves Polyphenols. Processes 8, no. 9, 2020.
ข้อเท็จจริงที่ควรรู้
หลักการทำงานของการสกัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิก
การสกัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิกเป็นวิธีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการแยกและแยกออกซึ่งองค์ประกอบที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพจากวัตถุดิบพืช เนื่องจากการใช้คลื่นอัลตราโซนิกเข้ากันได้กับตัวทำละลายทุกชนิด จึงสามารถออกแบบขั้นตอนการสกัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิกให้เหมาะสมที่สุดกับสารประกอบที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพ (กล่าวคือ สารประกอบเป้าหมาย) โดยคำนึงถึงความมีขั้ว ความสามารถในการละลาย ความไวต่อความร้อน และปัจจัยอื่น ๆ การปรับกระบวนการใช้คลื่นอัลตราโซนิกให้เหมาะกับสารประกอบชนิดใดชนิดหนึ่งหรือหลายชนิดโดยเฉพาะ ช่วยให้เลือกการจัดระบบที่เหมาะสมที่สุดเพื่อให้ได้สารสกัดที่มีคุณภาพสูงเป็นพิเศษ
คลื่นอัลตราซาวนด์ที่ส่งผ่านเข้าสู่ของเหลวหรือสารแขวนลอยข้นทำให้เกิดการสั่นสะเทือนอย่างรุนแรงและคาวิเทชันเชิงเสียง คาวิเทชันเชิงเสียง หรือที่เรียกว่าคาวิเทชันจากคลื่นอัลตราโซนิก มีลักษณะเฉพาะคือความแตกต่างของความดันที่สูงมาก แรงเฉือน และลำของเหลวพุ่งที่เกิดขึ้นเฉพาะจุด แรงเหล่านี้ทำให้ผนังเซลล์แตก ทำลายเซลล์พืช และเพิ่มการถ่ายเทมวลระหว่างภายในเซลล์กับตัวทำละลาย ด้วยเหตุนี้ ส่วนประกอบที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพจึงถูกปล่อยเข้าสู่ตัวทำละลายที่อยู่โดยรอบอย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งสามารถแยกโมเลกุลเป้าหมายออกมาและทำให้บริสุทธิ์ได้ง่าย (เช่น ด้วยการระเหยแบบหมุน การกลั่นด้วยไอน้ำ หรือ HPLC)
การสกัดจากเซลล์พืชด้วยคลื่นอัลตราโซนิก: ภาพตัดขวาง (TS) จากกล้องจุลทรรศน์แสดงกลไกการทำงานระหว่างการสกัดจากเซลล์ด้วยคลื่นอัลตราโซนิก (กำลังขยาย 2000x)
[แหล่งอ้างอิง: Vilkhu et al. 2011]
Hielscher Ultrasonics ผลิตเครื่องโฮโมจีไนเซอร์อัลตราโซนิกสมรรถนะสูงตั้งแต่ ขนาดสำหรับห้องปฏิบัติการ ไปจนถึง ขนาดสำหรับอุตสาหกรรม