เทคนิคโครมาโตกราฟีในการพัฒนาผลิตภัณฑ์ธรรมชาติ ใช้คอลัมน์แบบเปิดในการแยกสาร ซึ่งใช้เวลานานมาก มีความละเอียดต่ำ มีอัตราการไหลต่ำ (ขึ้นอยู่กับแรงโน้มถ่วง) การทำ Gradient ไม่สามารถทำได้ และจำเป็นต้องมีเครื่องดูดควัน แต่ปัจจุบันมีการแยกสารโดยใช้เทคนิค Flash vs Prep HPLC ซึ่งมีกระบวนการรวดเร็ว มีค่าการแยกดีขึ้น มีความละเอียดสูง มีปั๊มปรับอัตราการไหลได้ มีระบบอัตโนมัติสูง มีสภาพเสถียร ลดการใช้ตัวทำละลาย และไม่ต้องใช้เครื่องดูดควัน

SFC เทคนิคการแยกสารด้วยวิธีโครมาโตกราฟีที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม

เรียบเรียงโดย น.ส.รุ่งทิพย์ กาวารี  

นักวิทยาศาสตร์ชำนาญการ

คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยแม่โจ้

โครมาโตกราฟี

เป็นเทคโนโลยีที่ใช้ทางด้านวิจัยทางการเกษตร ผลิตภัณฑ์ธรรมชาติ งานทางด้านสารสกัด การแยกสาร มีขั้นตอนการทำงาน (Workflow) ดังนี้

1. Extraction การสกัดสารโดยใช้ตัวทำละลาย การใช้ความร้อน การหมัก การต้ม Soxhlet Reflux หรือการผสมสารเพื่อการสังเคราะห์สาร ซึ่งในขั้นตอนนี้ สารสกัดที่ได้ยังมีความเจือจางอยู่
2. Concentration การทำให้เข้มข้นขึ้นด้วยการการต้ม หรือการ Evap ระเหยตัวทำละลายออกไป ใช้อุณหภูมิไม่สูง
3. Purification เนื่องจากสารสกัดมีหลายองค์ประกอบ มีสารที่ไม่ต้องการปนอยู่ ต้องการแยกเอาสารสำคัญเพื่อเพิ่มมูลค่า หรือให้มีความบริสุทธิ์สูง ๆ ได้ถึง 95-98% หรือใช้ทำสารมาตรฐาน เทคนิค LC หรือ CC ขั้นตอนนี้ยังมีตัวทำละลายปนอยู่
4. Concentration & Drying เป็นขั้นตอนที่ทำสารสำคัญให้มีความเข้มข้นขึ้น
5. Formulation เช่น การทำ Sprat dry การ Freeze dry ทำของเหลวให้เป็นผงแห้ง หรือการ encapsulation
6. Analysis การวิเคราะห์ชนิดของสารสำคัญ

ชนิดของเทคนิคการแยกโครมาโตกราฟี

1. Affinity chromatography แยกสารตาม Specific binding interaction
2. Size exclusion chromatography แยกสารตามขนาดโมเลกุล
3. Ion exchange chromatography แยกสารตามประจุไฟฟ้า
4. Adsorption Chromatography (normal- & reversed-phase) แยกสารตามขั้วไฟฟ้า โดยเฟสอยู่นิ่ง=คอลัมน์ เฟสเคลื่อนที่=ตัวทำละลาย เกิดการ Adsorp และ Desorp ในเวลาต่าง ๆ กัน

เทคนิคโครมาโตกราฟีในการพัฒนาผลิตภัณฑ์ธรรมชาติ ใช้คอลัมน์แบบเปิดในการแยกสาร ซึ่งใช้เวลานานมาก มีความละเอียดต่ำ มีอัตราการไหลต่ำ (ขึ้นอยู่กับแรงโน้มถ่วง) การทำ Gradient ไม่สามารถทำได้ และจำเป็นต้องมีเครื่องดูดควัน แต่ปัจจุบันมีการแยกสารโดยใช้เทคนิค Flash vs Prep HPLC ซึ่งมีกระบวนการรวดเร็ว มีค่าการแยกดีขึ้น มีความละเอียดสูง มีปั๊มปรับอัตราการไหลได้ มีระบบอัตโนมัติสูง มีสภาพเสถียร ลดการใช้ตัวทำละลาย และไม่ต้องใช้เครื่องดูดควัน

ความแตกต่างระหว่าง Flash vs Prep HPLC vs HPLC

เทคนิคการแยกแบบใหม่ Sepiatec SFC

          SFC (Supercritical Fluid Chromatography) คือ เป็นเทคนิคการแยกที่คล้ายกับเทคนิค Prep HPLC คือต้องบริสุทธิ์ระดับหนึ่ง แต่ใช้ของไหลสภาวะวิกฤติยิ่งยวดเป็นเฟสเคลื่อนที่ เช่น CO₂ ดังนั้น เพื่อใช้งาน SFC จึงจำเป็นต้องรักษาอุณหภูมิและความดันให้สูงกว่าระดับวิกฤตของเฟสเคลื่อนที่ตลอดทั้งคอลัมน์

CO₂ เป็นของไหลเหนือวิกฤตที่ใช้มากที่สุด ความบริสุทธิ์ 95% ใช้ในสัดส่วนไม่เกิน 40% โดย CO₂ มีอุณหภูมิและแรงดันวิกฤตต่ำ (31 °C และ 73.8 bar) มีความเป็นพิษต่ำเมื่อเทียบกับตัวอื่น ๆ ราคาไม่แพง อยู่ในสภาวะของไหลวิกฤตยิ่งยวด มีปฏิกิริยาต่ำ และมีความบริสุทธิ์สูงในต้นทุนต่ำ สามารถผสมกับตัวทำละลายอินทรีย์ที่มีขั้วสูงได้หลายชนิดเพื่อให้แยกสารได้ดีขึ้น เช่น Iso-propanol ethanol ซึ่งแตกต่างจาก n-hexane ซึ่งมีขั้วต่ำเมื่อเทียบกับคาร์บอนไดออกไซด์เหนือวิกฤต สามารถนำ CO₂ กลับมาใช้ใหม่ได้ ค่าใช้จ่ายในการกำจัดของเสียน้อยลง

SFC ใช้แยกของเหลว โดยใช้ UV / ELSD / MS เป็นตัวตรวจวัด สามารถแยกสารกลุ่ม Chiral & achiral ได้ ซึ่งเป็นสารที่มีโครงสร้างเหมือนกัน มวลโมเลกุลเท่ากัน เช่น Ibuprofen ในรูป (S)- ต้านการอักเสบ แต่รูป (R)- ต้านการอักเสบ แต่ฤทธิ์น้อยกว่า อีกตัวอย่าง Naproxen ในรูป (S)- แก้ข้ออักเสบ แต่รูป (R)- ครรภ์เป็นพิษ SFC ใช้เพิ่มปริมาณในการผลิตได้ มี Function “Stack injection” คือการโหลดตัวอย่างซ้ำ ๆ ในคอลัมน์เล็ก ๆ เป็นการ up scale โดยไม่ต้องใช้คอลัมน์ใหญ่

การประยุกต์ใช้

• ผลิตภัณฑ์/สารสกัดธรรมชาติ เช่น Separation of Cannabinoids
• คาร์โบไฮเดรต เช่น การแยกอะมิโนซูการ์ อะคาร์โบส พร้อมกับส่วนประกอบของน้ำตาล
• โปรตีนและเปปไทด์ เช่น การทำ Crude Bacitracin ให้บริสุทธิ์
• วิตามิน เช่น การแยกวิตามินและคาเฟอีน
• ไขมัน
• ยาโมเลกุลเล็ก/สังเคราะห์ เช่น Anti-malarial Drug Purification in Drug Discovery
• โมเลกุลไครัล/อะไครัล เช่น triterpene amyrin

ที่มา: จากการเข้าร่วมการสัมมนาเชิงปฏิบัติการ หัวข้อ "เทคนิคการแยกสารด้ววยวิธีโครมาโตกราฟีขั้นพื้นฐานและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมยิ่งขึ้น เมื่อวันที่ 12 พฤศจิกายน 2567 ณ อาคารสมเด็จพระเทพฯ สถาบันบริการตรวจสอบคุณภาพและมาตรฐานผลิตภัณฑ์ มหาวิทยาลัยแม่โจ้