ปัจจุบันการใช้ผลิตภัณฑ์ที่มีส่วนผสมของสารสกัดจากพืชสมุนไพรกำลังเป็นที่นิยม ซึ่งสมุนไพรแต่ละชนิดประกอบด้วยสารสำคัญหรือสารออกฤทธิ์ (active compound) ที่มีความจำเพาะ และมีฤทธิ์เฉพาะทาง ทำให้การนำพืชสมุนไพรมาใช้ประโยชน์ จำเป็นต้องเลือกใช้วิธีการเตรียมสารสกัดอย่างเหมาะสม การสกัดสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพจากพืชสมุนไพรทำได้หลากหลายวิธี เช่น การต้ม (decoction) การกลั่นด้วยไอน้ำ (steam distillation) การสกัดโดยการหมัก (maceration extraction) การใช้ตัวทำละลายสกัดแบบต่อเนื่อง (percolation extraction) เป็นต้น

ซึ่งจากวิธีการสกัดดังกล่าว มีข้อดีและข้อเสียที่ต่างกัน เช่น การใช้ตัวทำละลายสกัดแบบต่อเนื่อง เป็นวิธีการสกัดที่อุณหภูมิห้อง โดยไม่ใช้ความร้อน จึงเหมาะกับการสกัดสารที่ไม่ทนต่อความร้อน แต่ใช้ตัวทำละลายค่อนข้างมากและใช้ระยะเวลานานหรือการกลั่นด้วยไอน้ำ เป็นวิธีที่ใช้อุณหภูมิสูง ทำให้สูญเสียสารสำคัญที่ไม่ทนต่อความร้อนไป เป็นต้น ดังนั้นกระบวนการสกัดสารสำคัญจากพืชให้มีคุณภาพจึงมีความสำคัญ ซึ่งในปัจจุบันมีการพัฒนากระบวนการสกัดโดยใช้เทคโนโลยีต่างๆ เข้ามาช่วยหนึ่งในนั้นคือการใช้ไมโครเวฟมาช่วยในการสกัด และการสกัดวิธีนี้เป็นที่นิยมมากขึ้น เนื่องจากเป็นวิธีที่มีความสะดวก รวดเร็วลดช่วงระยะเวลาของการสกัด และสามารถลดปริมาณตัวทำละลายที่ใช้ในการสกัด

การสกัดด้วยไมโครเวฟ (Microwave-assisted extraction) เป็นการใช้คลื่นไมโครเวฟช่วยในการสกัดร่วมกับตัวทำละลายอินทรีย์ โดยคลื่นไมโครเวฟทำปฏิกิริยากับโมเลกุลที่มีขั้วของสารที่จะสกัด เกิดการเปลี่ยนทิศทางของโมเลกุลอย่างรวดเร็ว โดยโมเลกุลมีขั้วจะเกิดการจัดเรียงตัวใหม่ในสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่เปลี่ยนทิศทาง จึงทำให้เกิดการชน และมีความร้อนเกิดขึ้น ซึ่งมีผลต่อเนื้อเยื่อของเซลล์พืช ทำให้เซลล์แตกและปลดปล่อยสารสำคัญออกมาละลายอยู่ในตัวทำละลายอินทรีย์

ปัจจัยที่ส่งผลต่อการสกัดสารโดยใช้คลื่นไมโครเวฟ มีดังนี้

1. ชนิดและสัดส่วนของตัวทำละลาย : การเลือกใช้ตัวทำละลายที่เหมาะสม จะทำให้ได้สารสำคัญจากสมุนไพรที่มากขึ้น

2. อุณหภูมิที่ใช้ในการสกัด : อุณหภูมิเป็นปัจจัยสำคัญในการสกัดของทุกเทคนิค โดยการเลือกใช้อุณหภูมิที่สูงพอจะสามารถละลายสารได้ดี แต่ต้องไม่สูงมากเกินไปที่จะทำให้สารสำคัญเสื่อมคุณภาพ

3. ระยะเวลาที่ใช้ และจำนวนรอบในการสกัด : ข้อดีของการใช้ไมโครเวฟในการสกัดคือ ใช้ระยะเวลาที่น้อยกว่าการสกัดแบบดั้งเดิม เช่น การสกัดน้ำมันหอมระเหยจากเปลือกส้ม ใช้เวลา30 นาที ในขณะที่วิธีกลั่นด้วยน้ำใช้เวลา 180 นาที เป็นต้น

4. กำลังของคลื่นไมโครเวฟ : การเพิ่มกำลังของคลื่นไมโครเวฟ จะช่วยเพิ่มปริมาณสารสำคัญจากสารสกัด และลดระยะเวลาได้ เนื่องจากเมื่อกำลังของคลื่นไมโครเวฟที่เพิ่มสูงขึ้นจะทำให้อุณหภูมิของระบบสูงขึ้น แต่อย่างไรก็ตามการเพิ่มกำลังไมโครเวฟที่มากเกินไป อาจทำให้เกิดการสูญเสียสารสำคัญไปได้ เช่น ผลผลิตสกัดของกรดเออโซลิกและกรดโอเลโนลิกจากมะตูมจีน ได้ปริมาณเพิ่มขึ้นด้วยการเพิ่มกำลังไมโครเวฟจาก400 เป็น 600 วัตต์ แต่จะลดลงเมื่อใช้กำลังของคลื่นไมโครเวฟจาก 800 เป็น 1,000 วัตต์ เป็นต้น

นอกจากนี้ ยังมีการพัฒนากระบวนการสกัดน้ำมันหอมระเหยด้วยไมโครเวฟ โดยไม่ใช้ตัวทำละลาย (solventfree microwave extraction) ซึ่งเป็นการรวมกันระหว่าง การให้ความร้อนโดยไมโครเวฟ และการสกัดแบบแห้ง โดยอาศัยน้ำในตัวอย่างพืชเป็นตัวนำน้ำมันหอมระเหยออกมา ซึ่งตัวอย่างที่นำมาใช้ในการสกัดต้องมีความชื้นอย่างน้อย 70 เปอร์เซ็นต์ จะสามารถสกัดโดยไม่ใช้ตัวทำละลายได้ เช่น การสกัดน้ำมันหอมระเหยจากใบโหระพา, ใบสเปียร์มินต์, และใบไทม์ เป็นต้น

ในการสกัดโดยใช้คลื่นไมโครเวฟ อาจเรียกได้ว่าเป็น Green extraction โดยเป็นเทคนิคการสกัดสารที่ช่วยลดการใช้ตัวทำละลาย ลดระยะเวลาของการสกัด อีกทั้งเป็นวิธีที่ไม่ยุ่งยาก ทำให้การใช้ไมโครเวฟช่วยในการสกัด เป็นอีกทางเลือกหนึ่งที่สามารถนำมาใช้ในการเตรียมสารสกัดสมุนไพรที่มีปริมาณสูง และคุณภาพดี ทดแทนวิธีการสกัดแบบดั้งเดิมได้

เอกสารอ้างอิง

Ferhat, M.A. et al., 2006. An improved microwave Clevenger apparatus for distillation of essential oils fromorange peel. J. Chromatogr. A, 1112(2), pp.121-126.

Golmakani, M. and Rezaei, K., 2008. Comparison of microwave-assisted hydrodistillation with the traditionalhydrodistillation method in the extraction
of essential oils from Thymus vulgaris L. Food chemistry, 109,pp. 925-930

Rostagno, M.A., and Prado, J.M., 2013. Natural Product Extraction: Principles and Applications. Cambridge: HenryLing Limited, 516 p.

Zhang, H.F. et al., 2011. Microwave assisted extraction of secondary metabolites from plants: current status and future direction. Trends Food Sci. Technol, 22, pp. 672-688

กรองกาญจน์ กิ่งแก้ว

ศูนย์เชี่ยวชาญนวัตกรรมผลิตภัณฑ์สมุนไพร

สถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งประเทศไทย (วว.)