Ultrasonik Tütün Ekstraksiyonu

Geleneksel tütün ekstraksiyonu, yüksek sıcaklıklarda toksik çözücülerin kullanılmasını içeren yavaş ve zaman alıcı bir işlemdir; bu da işlemi tehlikeli hâle getirir. Tütünden alkaloidlerin ultrason destekli ekstraksiyonu, su veya hafif çözücüler kullanılarak birkaç dakikalık hızlı bir işlemle gerçekleştirilebilir. Tütünden ultrasonik olarak ekstrakte edilen nikotin gibi alkaloidler, nikotin, nornikotin, klorojenik asit, 5-kafeoilkinik asit, rutin, kafeik asit ve skopoletin, solanesol vb. içeren tam spektrumlu bir ekstraktın yüksek verimle elde edildiği hızlı ve son derece verimli bir prosedürle açığa çıkarılır.

Tütünün Ultrasonik Ekstraksiyonu

Ultrason destekli ekstraksiyon, güç ultrasonunun uygulanmasına dayanan hızlı, etkili ve pratik bir ekstraksiyon yöntemidir. Yoğun ultrasonik dalgalar, katı-sıvı sistemlerinde (ör. çözücü içindeki bitkisel materyal, ör. etanol içindeki tütün yaprakları) hızlı mikro hareketler ve akustik kavitasyon oluşturur; bu da kütle transferini artırır ve ekstraksiyon işlemini hızlandırır. Süperkritik akışkan ekstraksiyonu ve iyon çifti ekstraksiyonu gibi diğer gelişmiş ekstraksiyon teknikleriyle karşılaştırıldığında, ultrason destekli ekstraksiyon belirgin ölçüde daha ekonomik, daha çevre dostu, daha güvenli ve kullanımı daha kolaydır. Bu nedenle ultrasonik ekstraksiyon, bitkisel materyallerden biyoaktif bileşikleri açığa çıkarmak için tercih edilen ekstraksiyon tekniğidir.
Ultrasonik ekstraksiyon, tütünün toplam alkaloid içeriğinin %94–98’ini oluşturan başlıca alkaloid nikotinin yanı sıra nornikotin, anabazin, anatabin, kotinin ve miyozmin alkaloidlerini içeren geniş spektrumlu bir ekstrakt verir.
Prob tipi bir sonikatör kullanılarak bitkisel materyalden alkaloid ekstraksiyonu hakkında daha fazla bilgi edinin!

UP400St (400W) ultrasonikatör ve S24d20L2 prob ile ultrasonik tütün ekstraksiyonu, daha kısa işlem süresinde daha yüksek nikotin verimi sağlar. Ultrasonik tütün ekstraksiyonu, ılımlı çözücülerle gerçekleştirilebilir ve bu nedenle yeşil, çevre dostu bir yöntemdir.

Sonikasyon ile Tam Spektrumlu Tütün Ekstraktları

Nikotin ve nornikotin gibi alkaloidler, klorojenik asit, fenolik bileşikler, solanesol ve diğer biyoaktif bileşikler, ultrasonik ekstraksiyon kullanılarak hızlı, verimli ve güvenli bir şekilde izole edilebilir. Geleneksel tütün ekstraksiyonu, yüksek sıcaklıklarda heptan gibi toksik çözücülerin kullanılmasını içerir; bu da ekstraksiyon işlemini tehlikeli bir prosedüre dönüştürür. Geleneksel ekstraksiyon işleminin tamamı yaklaşık 24h sürer ve bu nedenle çok zaman alıcıdır.
Ultrasonik ekstraksiyon, soğuk su ekstraksiyonu olarak veya etanol ya da etanol-su karışımı gibi hafif çözücüler kullanılarak oda sıcaklığında veya biraz daha yüksek sıcaklıklarda gerçekleştirilebilir. Sonikasyon birkaç dakika sürer ve böylece ekstraksiyonu hızlı bir prosedüre dönüştürür. Ayrıca su veya hafif çözücüler kullanıldığında işlem tamamen güvenli ve pratiktir.

Ultrasonik olarak üretilen tam spektrumlu ekstraktlar, başlıca alkaloid olan nikotinin yanı sıra anabazin veya 3-(2-piperidinil)piridin, anatabin veya 3-(2-1,2,3,6-tetrahidropiridil)piridin, kotinin veya 1-metil-5-(3-piridil)-2-pirolidinon), 2,3’-dipiridil veya izonikotein, N-formilnornikotin veya 2-(3-piridil)pirolidinkarbaldehit, miyozmin veya 3-(1-pirolin-2-il)piridin, nornikotin veya 3-(pirolidin-2-il)piridin ve beta-nikotirin veya 3-(1-metilpirol-2-il)piridin gibi ikincil veya minör alkaloidleri içerir.

Bu alkaloidlerin içeriği, tütün türüne ve tütün ürünlerine bağlı olarak değişir. Nikotin, toplam alkaloid içeriğinin %94–98’ini oluşturan başlıca alkaloidken, nornikotin ve anatabin en bol bulunan iki ikincil alkaloiddir ve her biri tütünün toplam alkaloid içeriğinin yaklaşık %2–%6’sını oluşturur.

Ultrasonik Tütün Ekstraksiyonunun Avantajları:

Daha Yüksek Verim
Yüksek Kalite
Hızlı Ekstraksiyon
Hafif Koşullarda, Isıl Olmayan İşlem
Su veya Çözücü
Basit ve Güvenli Kullanım

Ultrasonik ekstraksiyon, kenevir ve endüstriyel kenevirden CBD gibi bitkisel ekstraktların üretiminde yaygın olarak kullanılır. Ultrasonik işlem son derece verimli ve hızlıdır.

Geniş Bir Çözücü Yelpazesinden Seçim Yapın

Ultrasonik ekstraksiyon kullanarak su, alkol, etanol, metanol, etanol-su karışımları veya heptan ya da hekzan gibi güçlü çözücüler dâhil olmak üzere çeşitli çözücüler arasından seçim yapabilirsiniz. Yukarıda adı geçen çözücülerin tümü daha önce başarıyla test edilmiş ve tütün bitkisi materyallerinden alkaloidler, terpenoidler, fenolik bileşikler ve solanesol gibi biyoaktif bileşiklerin izolasyonunda etkili oldukları gösterilmiştir. Sonikasyon, çözücüsüz soğuk su ekstraksiyonunda (ör. organik ekstraktlar hazırlamak için) kullanılabilir veya seçtiğiniz bir çözücüyle birleştirilebilir.
Bitkisel materyallerden ultrasonik ekstraksiyon için kullanılan çözücüler hakkında daha fazla bilgi edinin!
Ultrasonik olarak yoğunlaştırılmış hekzan ekstraksiyonu hakkında daha fazla bilgi edinin!

Yüksek Performanslı Ultrasonik Ekstraktörler

Hielscher ultrasonik ekipmanları, bitkisel materyallerden biyoaktif bileşiklerin izolasyonunda yaygın olarak kullanılan bir ekstraksiyon aracıdır. Tüm işlem ölçekleri için ultrasonik ekstraktörler sağlayan Hielscher, ihtiyaçlarınıza en uygun ultrasonik sistemi önerebilir. Analiz ve fizibilite testleri için kompakt ancak güçlü laboratuvar sistemlerinden başlayarak Hielscher, laboratuvar ve pilot tesis sonikatörlerinden tam endüstriyel ultrason reaktörlerine kadar tüm ürün yelpazesini sunar. Ultrasonik işlemcilerin tüm yelpazesini sunan Hielscher, ekstraksiyon işleminiz için ideal kuruluma sahiptir. İşlem hacminize ve hedefinize bağlı olarak ultrasonik ekstraksiyon, kesikli veya sürekli akış modunda gerçekleştirilebilir. Sonotrotlar, güçlendirici hornlar, akış hücreleri ve reaktörler gibi çeşitli aksesuarlar, ultrasonik işlemcinin işlem hedeflerini ideal biçimde karşılayacak şekilde donatılmasına olanak tanır.
Hielscher ultrasonik işlemcileri hassas bir şekilde kontrol edilebilir ve işlem verileri, dijital ultrasonik sistemlerimizin entegre SD kartına otomatik olarak kaydedilir. İşlem parametrelerinin güvenilir biçimde kontrol edilmesi, ürün kalitesinin sürekli yüksek olmasını sağlar. İşlem parametrelerinin otomatik olarak kaydedilmesi, işlemin kolayca standartlaştırılmasına ve İyi Üretim Uygulamaları (GMP) gerekliliklerinin karşılanmasına olanak tanır.
Hielscher ultrasonik ekipmanlarının sağlamlığı, ağır hizmet koşullarında ve zorlu ortamlarda 24/7 çalışmaya olanak tanır. Kolay ve güvenli kullanım ile düşük bakım gereksinimi, Hielscher ultrasonik sistemlerini üretiminizde güvenilir bir iş gücü hâline getirir.

Aşağıdaki tablo, sonikatörlerimizin yaklaşık işleme kapasitesi hakkında fikir verir:

Kesikli İşlem Hacmi	Debi	Önerilen Cihazlar
0,5–1,5mL	uygulanamaz	VialTweeter
1–500mL	10–200mL/min	UP100H
10–2000mL	20–400mL/min	UP200Ht, UP400St
0,1–20L	0,2–4L/min	UIP2000hdT
10–100L	2–10L/min	UIP4000
uygulanamaz	10–100L/min	UIP16000
uygulanamaz	daha yüksek	küme hâlinde UIP16000

Daha fazla bilgi için hemen bizimle iletişime geçin! İyi eğitimli personelimiz, ekstraksiyon işleminizi sizinle görüşmekten memnuniyet duyacaktır!

Bizimle İletişime Geçin! / Bize Sorun!

Bu sunumda bitkisel ekstrakt üretimini tanıtıyoruz. Yüksek kaliteli bitkisel ekstrakt üretmenin zorluklarını ve bir sonikatörün bu zorlukları aşmanıza nasıl yardımcı olabileceğini açıklıyoruz. Bu sunum, ultrasonik ekstraksiyonun nasıl çalıştığını gösterecektir. Ekstraksiyonda sonikatör kullanmanın sağlayabileceği faydaları ve ultrasonik bir ekstraktörü ekstrakt üretiminize nasıl entegre edebileceğinizi öğreneceksiniz.

İlgili Konular

Literatür/Kaynaklar

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.

Bilinmesi Gerekenler

Ultrasonik Ekstraksiyon Neden Bu Kadar Etkilidir?

Ultrasonically-assisted extraction (UAE) bir sıvı veya bulamaca çok yüksek yoğunluklu ultrason dalgalarının (akustik dalgaların) aktarılmasına dayanır. Akustik dalgalar, akustik kavitasyon olgusuna yol açan dönüşümlü yüksek basınç / düşük basınç döngüleri oluşturur. Ultrasonik veya akustik kavitasyon olgusu, çok yüksek basınçlar, sıcaklıklar ve kesme kuvvetlerinden oluşan, yerel olarak sınırlı uç koşullarla karakterize edilir. İçe doğru çöken kavitasyon kabarcıklarının yakınında 5000K’ye kadar sıcaklıklar, 1000 atmosfer basınç, 1010 K/s üzerinde ısıtma-soğutma hızı ve 280m/s’ye kadar hızlara ulaşan sıvı jetleri ölçülebilir; bunlar kavitasyon bölgesinde çok yüksek kesme kuvveti ve türbülans olarak ortaya çıkar. Bu faktörlerin (basınç, ısı, kesme ve türbülans) birleşimi, hücreleri parçalar (lizis) ve ekstraksiyon işlemi sırasında kütle transferini yoğunlaştırır. Böylece bitki hücrelerinden bitkisel bileşenlerin sıvı-katı ekstraksiyonu desteklenir. Ultrasonik ekstraksiyon tekniği, bitkilerden flavonoidlerin, polisakkaritlerin, alkaloidlerin, fitosterollerin, polifenollerin ve pigmentlerin başarılı ve verimli bir şekilde ekstrakte edilmesi için yaygın olarak uygulanır.

Ultrasonik parçalayıcılar, bitkisel kaynaklardan (ör. bitkiler, algler, mantarlar) ekstraksiyon için kullanılır

Bitki hücrelerinden ultrasonik ekstraksiyon: mikroskobik enine kesit (TS), hücrelerden ultrasonik ekstraksiyon sırasındaki etki mekanizmasını gösterir (büyütme 2000x) [kaynak: Vilkhu ve ark. 2011]

Tütün

Nicotiana cinsindeki ve Solanaceae (patlıcangiller) familyasındaki çeşitli bitkiler, tütün bitkileri olarak bilinir. Tütün, bitki için yaygın olarak kullanılan bir terim olmasının yanı sıra tütün bitkisinin kürlenmiş yapraklarından hazırlanan ürünleri de tanımlar. Nicotiana tabacum, tütün ve nikotin üretiminde kullanılan başlıca kültür bitkisi olmakla birlikte, 70’in üzerinde tütün bitkisi türü vardır. N. tabacum, tütün ürünleri için kullanılan baskın türdür; ancak daha güçlü etkiye sahip N. rustica varyantı dünya genelinde bulunabilir ve pestisit üretiminde kullanılır. Nikotin içerikleri karşılaştırıldığında, N. rustica yapraklarının nikotin içeriği %9’a kadar çıkarken, N. tabacum yaprakları yaklaşık %1–3 içerir.
Tütün, uyarıcı alkaloid nikotinin yanı sıra harmala alkaloidleri içerir. Kurutulmuş ve kürlenmiş tütün yaprakları, başlıca sigara, puro, pipo, nargile ve ayrıca e-sigara, e-puro, e-pipo ve buharlaştırıcılarda içilmek için kullanılır. Alternatif olarak enfiye, çiğneme tütünü, dudak ile diş eti arasına yerleştirilen tütün ve snus olarak tüketilebilirler.

Tütün bitkisi familyası, farklı alkaloid ve lezzet profilleri sergileyen çeşitli türleri ve alt türleri içerir.
Şark tütünü (Nicotiana tabacum L.), başlıca Türkiye, Yunanistan ve komşu bölgelerde yetiştirilen ve ticari sigara, puro ve çiğneme tütünü üretiminde kullanılan bir tütün türüdür. Güçlü, karakteristik bir lezzeti vardır; nikotin içeriği nispeten düşük, indirgen şeker, asit ve uçucu aroma yağı içeriği ise yüksektir; bu da tütün ürünlerine yoğun bir aroma verir.

Bilinen 67 doğal tütün türü vardır. Aşağıda en yaygın türler listelenmiştir:

Nicotiana acuminata (Graham) Hook. – çok çiçekli tütün
Nicotiana africana Merxm.
Nicotiana alata Link & Otto – kanatlı tütün, yasemin tütünü, tanbaku (Farsça)
Nicotiana attenuata Torrey ex S. Watson – kır kurdu tütünü
Nicotiana benthamiana Domin
Nicotiana clevelandii A. Gray
Nicotiana glauca Graham – ağaç tütünü, Brezilya ağaç tütünü, çalı tütünü, hardal ağacı
Nicotiana glutinosa L.
Nicotiana langsdorffii Weinm.
Nicotiana longiflora Cav.
Nicotiana occidentalis H.-M. Wheeler
Nicotiana obtusifolia M. Martens & Galeotti – çöl tütünü, punche, “tabaquillo”
Nicotiana otophora Griseb.
Nicotiana plumbaginifolia Viv.
Nicotiana quadrivalvis Pursh
Nicotiana rustica L. – Aztek tütünü, mapacho
Nicotiana suaveolens Lehm. – Avustralya tütünü
Nicotiana sylvestris Speg. & Comes – Güney Amerika tütünü, orman tütünü
Nicotiana tabacum L. – sigara, puro, çiğneme tütünü vb. üretimi için yetiştirilen ticari tütün
Nicotiana tomentosiformis Goodsp.

Aşağıdaki üç tür, insan eliyle oluşturulmuş melezlerdir:

Nicotiana × didepta N. debneyi × N. tabacum
Nicotiana × digluta N. glutinosa × N. tabacum
Nicotiana × sanderae Hort. ex Wats. N. alata × N. forgetiana

Tütün Çeşitleri
Tütün yapraklarının kürlenmesi ve ardından olgunlaştırılması, tütün yaprağında bulunan karotenoidlerin yavaşça oksitlenmesine ve bozunmasına yol açar. Oksidasyon nedeniyle tütün yapraklarında belirli bileşikler sentezlenir; bunlar, dumanın “yumuşaklığına” katkıda bulunan tatlı kuru ot, çay, gül yağı veya meyvemsi aromatik tatlar oluşturur. Nişastalar şekerlere dönüştürülür; bu şekerler daha sonra proteinleri glikasyona uğratır ve ileri glikasyon son ürünlerine (AGEs) oksitlenir. Bu, dumana lezzetini de veren bir karamelizasyon işlemidir.
Tütünün hazırlanma ve kürlenme yöntemi, nihai aroma özelliklerini etkiler. Kürleme, hava, ateş, baca ısısı ve güneş ile gerçekleştirilebilir. Örneğin, baca ısısıyla kürlenmiş tütün (ör. Fransa’dan) yalnızca düşük düzeylerde alkaloid içerirken, havayla kürlenmiş Burley tütünü (ör. Guatemala’dan temin edilen) yüksek alkaloid içeriğiyle bilinir.