การใช้อัลตร้าซาวด์ในการสกัดพืช
ส่วนประกอบทางยาของพืชธรรมชาติส่วนใหญ่เป็นผลิตภัณฑ์ภายในเซลล์และมักจำเป็นต้องทำลายเซลล์ในระหว่างการสกัด วิธีการทำลายทางกลหรือทางเคมีที่มีอยู่บางครั้งก็ยากที่จะบรรลุผลการทำลายในอุดมคติ อัลตราซาวนด์ได้รับการแสดงในการสกัดส่วนผสมของยาจากพืชบกและพืชทะเล จากข้อดีที่ชัดเจน
การใช้อัลตร้าซาวด์ในการสกัดพืช
พืชบก: การประยุกต์ใช้อัลตราซาวนด์กับเทคโนโลยีชีวภาพเป็นงานวิจัยที่ค่อนข้างใหม่ จากการศึกษาพบว่าอัลตราซาวนด์สามารถกระตุ้นกระบวนการทางสรีรวิทยาและชีวเคมีที่เอนไซม์และเซลล์บางชนิดมีส่วนร่วมด้วยการเปลี่ยนกลไกการส่งมวลของสารตั้งต้นทำให้การทำงานของเอนไซม์ดีขึ้นและสามารถเร่งกระบวนการเผาผลาญของเซลล์ได้ อัลตราซาวนด์ใช้สำหรับการย่อยสลายแป้งซึ่งสามารถเพิ่มความสามารถในการละลายของแป้งในน้ำได้อย่างมีนัยสำคัญในขณะที่ยังคงลักษณะของแป้งที่ชัดเจน แต่กิจกรรมของเอนไซม์จะลดลงหลังจากการรักษาด้วยอัลตราโซนิกซ้ำ ๆ อัลตราซาวนด์ใช้ในการย่อยสลายไคตินด้วยความเร็วสูงต้นทุนต่ำและปริมาณกรดอะมิโนที่ไม่เปลี่ยนแปลง อัลตราโซนิกใช้ในการสกัดพอลิแซ็กคาไรด์ของเชื้อราเช่นโพลีแซ็กคาไรด์ Cordyceps เลนติแนน Hericium polysaccharide เป็นต้นเมื่อเทียบกับเทคโนโลยีดั้งเดิมวิธีการอัลตราโซนิกเอนไซม์มีอัตราการสกัดที่สูงกว่าไม่มีการสูญเสียวัสดุและปฏิกิริยาข้างเคียงระหว่างปฏิกิริยา นอกจากนี้อัลตราโซนิกยังใช้ในการย่อยสลายและสกัดองุ่นหลายชนิดไกลแคนเป็นต้นเห็ดหลินจือโพลีแซคคาไรด์เป็นพอลิแซ็กคาไรด์จากเชื้อราชนิดแข็ง ผนังเซลล์ประกอบด้วยโปรตีนไคตินเซลลูโลสและลิกนิน โครงสร้างมีขนาดกะทัดรัด เป็นการยากที่จะทำลายผนังเซลล์ด้วยวิธีการรักษาทั่วไปและยากที่จะดึงส่วนผสมที่มีประสิทธิภาพออกมา ความเป็นผลึกสัมพัทธ์ลดลงจาก 23.4 เป็น 0 โดยการกระทำของคลื่นอัลตราโซนิก 120 W พื้นที่ผิวจำเพาะเพิ่มขึ้น 85.5% และอัตราการไฮโดรไลซิสเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ
ในปัจจุบันมีงานวิจัยเกี่ยวกับการใช้อัลตราซาวนด์เพื่อสกัดสารออกฤทธิ์ทางยาจากพืชบก การศึกษาการสกัดแอนทราควิโนนจากรูบาร์บด้วยอัลตร้าซาวด์แสดงให้เห็นว่าอัตราการสกัดทั้งหมดสามารถสูงถึง 95.25% หลังการรักษาด้วยอัลตราโซนิกเป็นเวลา 10 นาทีในขณะที่อัตราการสกัดทั้งหมดจะอยู่ที่ 63.27% หลังจากการตกแต่ง 3 ชั่วโมง อัตราการสกัดสามารถเข้าถึงได้ถึง 20 นาทีหลังจากการสกัดด้วยอัลตราโซนิก 99.82%; กระดาษโครมาโทกราฟีและ HPLC ถูกนำมาใช้ในการวิเคราะห์ผลิตภัณฑ์ที่สกัดด้วยสองวิธีซึ่งแสดงให้เห็นว่าการรักษาด้วยอัลตราโซนิกไม่มีผลกระทบต่อโครงสร้างของผลิตภัณฑ์ เมื่อศึกษาการสกัดเบอร์เบอรีนจากเหง้าของ Coptis จะทำการตรวจสอบเวลาในการรักษาด้วยอัลตราโซนิกความถี่อัลตราโซนิกและความเข้มข้นของกรดซัลฟิวริก ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าอัตราการสกัดด้วยอัลตราโซนิก 20 kHz เป็นเวลา 30 นาทีเท่ากับการแช่เป็นเวลา 24 ชม. (8.12%) การศึกษาผลิตภัณฑ์ที่สกัดด้วยคลื่นนิวเคลียร์แม่เหล็กเรโซแนนซ์สเปกโตรมิเตอร์แสดงให้เห็นว่าอัลตราโซนิกไม่มีผลต่อโครงสร้างของเบอร์เบอรีน การสกัดรูตินจาก Sophora sophora ด้วยคลื่นอัลตร้าโซนิคที่มีความถี่ต่างกันเปรียบเทียบกับการตกตะกอนด้วยกรดอัลคาไลที่ร้อน วิธีอัลตราโซนิกไม่จำเป็นต้องใช้ความร้อนและต้องการการรักษาด้วยอัลตราโซนิกด้วยความถี่ 20 kHz เป็นเวลา 30 นาที อัตราการสกัดสามารถเพิ่มขึ้น 47.6% อัลตราซาวนด์ใช้ในกระบวนการแช่อัลคาไลน์แบบเดิมเพื่อแยกเบอร์เบอรีนออกจาก Coptis chinensis อัตราการสกัดของเบอร์เบอรีนที่ได้จากการสกัดด้วยอัลตราโซนิกเป็นเวลา 30 นาทีนั้นสูงกว่าการแช่อัลคาไลน์เป็นเวลา 24 ชั่วโมงมากกว่า 50% ห้องปฏิบัติการสำคัญแห่งรัฐของวิศวกรรมชีวเคมีของสถาบันเคมีและโลหะวิทยาของสถาบันวิทยาศาสตร์จีนดำเนินการ" แผนห้าปีที่เก้า" โครงการหลัก" การเพาะปลูกและการผลิตอาร์เทมิซินิน" การใช้อัลตราซาวนด์เพื่อเพิ่มความเข้มข้นในการสกัดอาร์เตมิซินินด้วยปิโตรเลียมอีเธอร์ซึ่งจะเพิ่มอัตราการสกัด เวลาในการสกัดสั้นลงอย่างมากลดการใช้ตัวทำละลายและผลิตภัณฑ์สกัดผ่านการทดสอบด้วยอัลตราไวโอเลตสเปกโตรโฟโตมิเตอร์และวิธี HPLC ซึ่งแสดงให้เห็นว่าปริมาณสิ่งเจือปนก็น้อยลงเช่นกัน
สาหร่ายทะเล: Dunaliella salina อุดมไปด้วยβ-carotene เงื่อนไขแรกในการสกัดβ-carotene จากเกลือคือการทำให้สาหร่ายเกลือแตกออกเพื่อให้β-carotene สามารถเข้าสู่ตัวกลางในการสกัดได้อย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพเช่นสารละลายในน้ำ เนื่องจากสารสกัดส่วนใหญ่เป็นสารภายในเซลล์โดยทั่วไปเซลล์จึงจำเป็นต้องแตกในระหว่างกระบวนการสกัด เนื่องจากปฏิกิริยาทางเคมีที่เกิดขึ้นในกระบวนการการใช้วิธีทำลายสารเคมีอาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างและคุณสมบัติของสารสกัดและสูญเสียกิจกรรมได้ง่ายและเป็นการยากที่จะทำลายเซลล์อย่างมีประสิทธิภาพด้วยการทำลายเชิงกล Lu Deming และคณะ ใช้คลื่นอัลตร้าโซนิค 30 kHz, 150 V, 46 kHz, 105 V, 4.64 kHz, 107 V, 48.2 kHz และ 109 V เพื่อสลายสาหร่ายเกลือภายใต้สภาวะ 20 ℃ อัตราการกระจายตัวของสาหร่ายที่สมบูรณ์สามารถสูงถึง 87% ไฟโคบิลิโซมเป็นเม็ดสีที่เก็บเกี่ยวแสงของสาหร่ายบางชนิด คุณสมบัติทางสเปกตรัมของไฟโคบิลิโซมไม่เพียง แต่สะท้อนถึงองค์ประกอบและลักษณะโครงสร้างของพวกมันเท่านั้น แต่ยังสะท้อนถึงความแตกต่างและสถานะวิวัฒนาการของสายพันธุ์สาหร่ายด้วย ในการศึกษาคุณสมบัติทางสเปกตรัมของไฟโคบิโซมต้องได้รับไฟโคบิลิโซมที่สมบูรณ์ เมื่อร่างกายของสาหร่ายในอุดมคติไม่สามารถหาได้จาก dracocystis โดยใช้วิธีการบดทางเคมีและทางกลจะได้รับ phycobilisomes ที่สมบูรณ์โดยการรักษาด้วยอัลตราโซนิกด้วยความถี่ 20-50 kHz และแรงดันไฟฟ้า 60 V เป็นเวลา 10 นาที วัตถุประสงค์ของอัลตร้าซาวด์คือการทำให้เซลล์ของ Asparagus Solanacearum แตกออกโดยเผยให้เห็นแคปซูลด้านในจากนั้นจึงสั่นไฟโคบิลิโซมจากเมมเบรนของแคปซูลด้านใน
ในปัจจุบันการสกัดโพลีแซ็กคาไรด์ของสาหร่ายทะเลโดยทั่วไปใช้วิธีการต้มและการตกตะกอนเอทานอลและอัตราการฟื้นตัวต่ำมาก ห้องปฏิบัติการหลักแห่งชาติของวิศวกรรมชีวเคมีสถาบันเคมีและโลหะวิทยาสถาบันวิทยาศาสตร์จีนกำลังดำเนินการ Marine" 863" โครงการกองทุนเยาวชน" การชะล้างโพลีแซ็กคาไรด์ของสาหร่ายทะเลด้วยอัลตราโซนิกและการวิจัยวิธีการสกัดและการแยกเฟสแบบควบแน่น" ในขณะเดียวกันก็จะศึกษาและแก้ไขปัญหาการขยายทางวิศวกรรมในการประยุกต์ใช้อัลตราซาวนด์เพื่อขยายการใช้อัลตราซาวนด์ในการสกัดสารออกฤทธิ์ทางทะเล
การใช้อัลตราซาวนด์ในการสกัดส่วนผสมจากธรรมชาติจากพืชบกและพืชสาหร่ายทะเลได้แสดงให้เห็นถึงข้อดีที่ชัดเจนและดึงดูดความสนใจของผู้คน&# 39 แม้ว่าในปัจจุบันจะมีการดำเนินการวิจัยบางส่วน แต่งานวิจัยเหล่านี้ล้วนดำเนินการในระดับเล็ก ๆ ในห้องปฏิบัติการและการทดลองเงื่อนไขกระบวนการอย่างง่ายจะดำเนินการสำหรับวัตถุสกัดเฉพาะบางชนิด
เมื่อใช้อัลตราซาวนด์ในการสกัดส่วนประกอบของพืชธรรมชาติควรศึกษากลไกการออกฤทธิ์ในเชิงลึกเพื่อสร้างชุดของแบบจำลองทั่วไปมากขึ้นเพื่อเป็นพื้นฐานสำหรับสภาพการทำงานของวัตถุสกัดที่แตกต่างกัน ในขณะเดียวกันก็ให้ความสำคัญกับการวิจัยปัญหาทางวิศวกรรมที่เกี่ยวข้องและแก้ปัญหาของการขยายวิศวกรรมการสกัดด้วยอัลตราโซนิก
ความสนใจ
