สมุนไพร เป็นสิ่งที่เกิดจากธรรมชาติที่มีประโยชน์ในแง่ต่างๆมากมาย ในอดีตสมุนไพรมักถูกนำมาใช้เป็นยารักษาโรค  คุณประโยชน์ของสมุนไพรแต่ละชนิดก็จะมีความแตกต่างกันไปตามสรรพคุณสมุนไพร ซึ่งคนยุคเก่าได้ศึกษาค้นคว้าและเก็บเป็นข้อมูลที่ได้จากการใช้ประโยชน์จากพืชสมุนไพรนานาชนิดเป็นเวลายาวนาน  ปัจจุบันกระแสความนิยมเกี่ยวกับสมุนไพรมีมากขึ้นเรื่อยๆเมื่อคนเริ่มหันมาตระหนักถึงสุขภาพเป็นด้านหลักผนวกกับความเชื่อของมนุษย์เราที่เชื่อกันว่าสิ่งที่ดีที่สุดก็คือผลิตภัณฑ์จากธรรมชาติที่ไม่มีการปลอมปนจากสารเคมีหรือถ้าจะมีก็ต้องไม่สร้างผลกระทบต่อมนุษย์และสิ่งมีชีวิต

                         
ศาสตร์แห่งสมุนไพรเป็นภูมิปัญญาท้องถิ่นที่มีอยู่ทั่วทุกมุมโลก พืชสมุนไพรแต่ละชนิดมีการนำมาใช้เป็นระยะเวลานาน และเก็บเป็นฐานข้อมูลเกี่ยวกับคุณประโยชน์ของมันจากคนรุ่นต่อรุ่น  ในทุกส่วนของพืชสมุนไพรอาจจะนำมาใช้ประโยชน์ได้แตกต่างกันตามประเภท ทั้งใบ ทั้งกิ่งก้าน ทั้งราก  ล้วนแล้วแต่มีคุณประโยชน์แอบแฝงอยู่

                         
ในพืชสมุนไพรเองก็มักจะมีสารเคมีชนิดต่างๆ ประกอบอยู่หลายชนิด ดังนั้นการสกัดพืชสมุนไพรจึงเป็นสิ่งจำเป็นในการนำสมุนไพรมาใช้ประโยชน์ ได้อย่างเต็มเม็ดเต็มหน่วย โดยทั่วไปแล้วจะแบ่งการสกัดพืชสมุนไพรออกได้หลายแบบซึ่งขึ้นกับลักษณะการนำไปใช้ประโยชน์ เช่นการสกัดพืชสมุนไพรเพื่อนำไปใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตยาแผนปัจจุบัน หรือการสกัดพืชสมุนไพรเพื่อต้องการสารเคมีที่เฉพาะเจาะจงที่แฝงอยู่ในพืชสมุนไพรต่างๆ เป็นต้น

                                                     
                                                                       ว่านหางจระเข้หนึ่งในสมุนไพรไทย
                                                                ภาพจาก http://www.pharm.su.ac.th

                         
ผศ.ดร.อาทิวรรณ โชติพฤกษ์ อาจารย์จากภาควิชา วิศวกรรมเคมี คณะวิศวกรรมศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย  เป็นนักวิจัยอีกท่านหนึ่งที่สนใจในเรื่องของการสกัดพืชสมุนไพร โดยมีผลงาน เช่น ฤทธิ์ของสารสกัดใบแป๊ะก๊วยต่อการไหลเวียนเลือดไปเลี้ยงส่วนปลายและระยะเวลาเลือดออก,การสกัดสารแอนทราควิโนนส์จากรากของต้นยอด้วยน้ำกึ่งวิกฤต,การสกัดสารประกอบทางยาจากมะระขี้นกด้วยน้ำกึ่งวิกฤต และล่าสุด ผศ.ดร.อาทิวรรณ โชติพฤกษ์ เพิ่งได้รับรางวัลรางวัลนักวิทยาศาสตร์รุ่นใหม่ประจำปี พ.ศ. 2551 จาก มูลนิธิส่งเสริมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีในพระบรมราชูปถัมภ์ จาก ความทุ่มเท ให้กับงานวิจัยในแขนงนี้โดยมุ่งเน้น การนำเทคโนโลยีของไหลวิกฤตยวดยิ่ง และของไหลกึ่งวิกฤตมาประยุกต์ใช้ในกระบวนการสกัดพืชสมุนไพร และการทำปฏิกิริยาเพื่อเปลี่ยนชีวมวลจากการเกษตรเป็นผลิตภัณฑ์มูลค่าเพิ่ม แทนการใช้ตัวทำละลายอินทรีย์ ผศ.ดร.อาทิวรรณ โชติพฤกษ์ เผยว่า

                         
“โดยสรุปแล้วงานที่ทำจะเน้นหลักๆ คือการนำเอาทรัพยากรในบ้านเรามาทำให้มีมูลค่าสูงขึ้นซึ่งตัวเองมีความสนใจในเทคโนโลยีนี้ ของเหลวยิ่งยวดหรือเรียกว่ายวดยิ่งก็ได้  อันนี้เป็นสภาวะของไหลที่  เมื่อเราเพิ่มอุณหภูมิหรือความดันขึ้นไปมันก็จะมีสถานะพิเศษที่นำมาใช้เป็นตัวทำละลายของสารละลายอินทรีย์ที่นำมาสกัดสารพวกยาหรือสมุนไพรอะไรก็ได้ ”

                         
ผศ.ดร.อาทิวรรณ โชติพฤกษ์ ได้นำเทคโนโลยีของไหลวิกฤตยวดยิ่ง และของไหลกึ่งวิกฤตมาใช้ในการสกัดพืชสนุมไพรเพื่อทดแทนการสกัดพืชสมุนไพรด้วย ตัวทำละลายอินทรีย์ (organic solvent)จากสารเคมี ซึ่งอาจก่อให้เกิดผลกระทบได้ ไม่ว่าจะเป็นผลกระทบทางผิวหนัง ผลกระทบต่อระบบประสาท ผลกระทบต่อระบบโลหิตอันสามารถเกิดจากใช้ตัวทำละลายอินทรีย์ได้ ซึ่งผศ.ดร.อาทิวรรณ โชติพฤกษ์ ได้อธิบายเกี่ยวกับของไหลยิ่งยวดไว้ว่าเช่นน้ำที่บรรจุอยู่ในภาชนะปิดสนิท เมื่อให้ความร้อนปริมาณหนึ่งกับน้ำ น้ำส่วนหนึ่งกลายเป็นไอ และเนื่องจากระบบเป็นภาชนะปิดสนิท ความดันภายในระบบจะมีค่าสูงขึ้น  ในสภาวะดังกล่าวจะมีน้ำในสถานะของเหลวและไออยู่ร่วมกัน และถ้าหากเราให้ความร้อนเพิ่มขึ้นต่อไปจนถึงอุณหภูมิและความดันค่าหนึ่ง น้ำในภาชนะจะไม่ปรากฎอยู่ในทั้งสภาวะไอหรือของเหลว เราเรียกจุดนี้ว่า จุดวิกฤต  และถ้ายังมีการให้ความร้อนต่อไปอีก น้ำจะเข้าสู่สภาวะที่เรียกว่าเป็นของไหลวิกฤตยวดยิ่ง 

                                                     

                           
“ของแข็งจะมีอุณหภูมิที่ไม่สูงมากนักหรือ ความดันไม่ต่ำจนเกินไป ถ้าจะอยู่ในสภาวะแก๊สได้อุณหภูมิก็จะสูงความดันก็จะต่ำๆ  แต่ถ้ากลางๆหน่อยก็จะเป็นของเหลว  เช่น น้ำพอเราให้อุณหภูมิสูงขึ้นมันก็จะเข้าสู่สภาวะแก๊สของสารตัวนั้นด้วย
 
                         
ถ้าเราไล่ระดับที่อุณหภูมิและความดันสูงขึ้นเรื่อยๆมันก็จะกลายเป็นแก๊สมากขึ้นๆ จนถึงจุดหนึ่ง อย่างในระบบปิดคือถ้าเราให้ความดันไปเรื่อยๆ มันก็จะถึงจุดวิกฤต ตรงนี้เราจะไม่เห็นแล้วว่าตรงไหนเป็นของเหลวตรงไหนเป็นแก๊ส เพราะว่ามันจะพ้นจุดที่เราสามารถแบ่งสถานะได้ ซึ่งเราเรียกว่าของไหล ซึ่งสภาวะตรงนี้เราจะเรียกว่าของไหลวิกฤตยวดยิ่ง”

                                                      
                                                              การเปลี่ยนแปลงสถานะของสสารและจุดวิกฤต
                                                              ภาพจาก http://mulinet6.li.mahidol.ac.th

                          
จุดวิกฤตของสารแต่ละชนิดมีอุณหภูมิที่แตกต่างกันไป โดยในการนำเทคโนโลยีของไหลวิกฤตยวดยิ่ง และของไหลกึ่งวิกฤต ผศ.ดร.อาทิวรรณ โชติพฤกษ์ มักจะเลือกใช้คาร์บอนไดออกไซต์(CO2) หรือน้ำ(H2O) ซึ่งสารทั้งสองชนิดนี้เมื่อนำมาสกัดพืชสมุนไพรเป็นยารักษาโรคหรือนำมาใช้กับสิ่งมีชีวิตก็จะไม่มีผลกระทบตามมา ในกรณีของคาร์บอนไดออกไซต์มักจะนิยมใช้ในการสกัดพวกพืชสมุนไพรโดยใช้แทนการสกัดด้วยตัวทำละลายอินทร์เพราะไม่มีขั้วจึงสามารถดึงเอาตัวสารประกอบอินทรีย์ออกมาได้

                          
“คาร์บอนไดอ๊อกไซต์มักจะถูกนำมาใช้โดยการสกัดพืชสมุนไพร โดยใช้แทนพวกสารทำละลายอินทรีย์ สภาวะอุณหภูมิของมันไม่สูงมากนัก  ก็น่าจะอยู่ประมาณ 30-50 องศา แต่ถ้าเราใช้วิธีกลั่น อาจจะต้องใช้อุณหภูมิสูงกว่านั้นก็อาจจะทำให้สารสลายตัว ข้อเสียของมันคือภาวะความดันค่อนข้างสูง  เพราะฉะนั้นข้อเสียของการใช้คาร์บอนไดออกไซต์ ของเหลวยวดยิ่งก็มีอยู่เหมือนกันก็คือว่า ดวามดัน”

                         
คาร์บอนไดอ๊อกไซต์เป็นสารที่นิยมนำมาใช้ในการสกัดพืชสมุนไพรสามารถแยกออกจากการสกัดได้ง่าย มีความปลอดภัยและไม่มีปัญหาในการทำให้สารชนิดอื่นสลายตัวเพราะใช้อุณหภูมิค่อนข้างต่ำ แต่คาร์บอนไดอ๊อกไซต์มีความดันวิกฤตค่อนข้างสูงถึง 70 บรรยากาศ และแน่นอนว่าอุปกรณ์ในการใช้งานต่างๆก็ต้องสามารถทนความดันที่เพิ่มขึ้นได้ด้วยนั้นย่อมหมายถึงค่าใช้จ่ายที่จะตามมา

                       

                         
“คือมันต้องชั่งกันระหว่าง ความคุ้มค่า ค่าใช้จ่าย และ ความต้องการของผู้บริโภค ถามว่ามันจะคุ้มไหมในสารบ้างชนิด หากว่า ถ้าทำในสเกลใหญ่พอ เช่น พวกน้ำมันต่างๆเขาก็สกัดด้วยวิธีนี้คือเขาทำขนาดใหญ่พอที่จะทำด้วยวิธีนี้  แต่ถ้าทำแบบเล็กๆ ก็จะไม่คุ้มค่าใช้จ่าย ส่วนในมุมของผู้บริโภคปัจจุบันเขาก็ต้องการว่าจะสกัดออกมาได้ยังไงโดยที่ไม่ต้องใช้สารเคมีได้ไหมเพื่อเป็นการปลอดภัยต่อผู้บริโภค ประเด็นเหล่านี้เป็นสิ่งที่ต้องคำนึง”

                         
การสกัดพืชสมุนไพรด้วยคาร์บอนไดออกไซด์จะเหมาะกับการสกัดสารไม่มีขั้วด้วยกันเท่านั้น แต่ไม่เหมาะกับในการใช้การสกัดสารอินทรีย์บางชนิดที่มีขั้วเล็กน้อย ซึ่งในกรณีดังกล่าวผศ.ดร.อาทิวรรณ โชติพฤกษ์ จึงเลือกใช้การสกัดพืชสมุนไพรด้วยน้ำกึ่งวิกฤตซึ่งน้ำเป็นโมเลกุลแบบมีขั้วดังนั้นจึงทำให้สาร organic บ้างชนิดในสมุนไพรสามารถละลายน้ำได้ด้วย และเนื่องด้วยน้ำซึ่งปรกติจะมีสภานะเป็นของเหลวเมื่อต้องการทำให้เข้าสู่สภาวะวิกฤตจึงต้องอาศัยการเพิ่มอุณหภูมิและดวามดันที่มากขึ้นกว่าในการใช้คาร์บอนไดอ๊อกไซต์ซึ่งอาจจะทำให้สารชนิดอื่นสลายไปหมด

                           
“การใช้จุดวิกฤตของน้ำไม่ดีแน่นอน แต่ในสภาวะบางสภาวะของน้ำนี้ก็จะดีสำหรับในการสกัดสารพวก organic บ้างชนิด ดังนั้นจึงนำน้ำมาใช้ในสภาวะกึ่งวิกฤตสภาวะกึ่งวิกฤตคือสภาวะที่ไม่ถึงวิกฤต อุณหภูมิจะต่ำกว่าวิกฤตส่วนความดันก็แค่รักษาให้ถึงระดับของการคงสภาพเป็นวิกฤตอยู่ ถ้าทำให้อุณภูมิสูงกว่าจุดเดือนนี้ก็จะเป็นไอ มันก็ต้องใช้ความดันนิดนึงแต่ด้วยความที่น้ำเป็นวิกฤตอยู่แล้วในสภาวะปรกติความดันตรงนี้จึงไม่ได้ ลดลงมากเท่าไหร่
                         
เพราะฉะนั้นที่ใช้ด้วยน้ำกึ่งวิกฤตก็เป็นระดับความดันที่น้อยกว่า คาร์บอนไดอ๊อกไซต์ ค่าใช้จ่ายก็ไม่เท่าคาร์บอนไดอ๊อกไซต์ ข้อแตกต่างก็คือต้องใช้ใน อุณหภูมิที่ไม่สูงเท่าไหร่นักซึ่งปรกติก็ใช้เกิน 100 คือเกินจุดเดือดของน้ำ แต่ว่าไม่เกิน 375 องศาเซลเซียส ซึ่งเป็นอุณหภูมิในจุดวิกฤต”
 
                           
ผศ.ดร.อาทิวรรณ โชติพฤกษ์ได้นำน้ำในสถานะกึ่งวิกฤตมาใช้แทนแอลกอฮอลหรือสารอินทรีย์บางชนิดในการสกัดพืชสมุนไพรเพื่อลดการ ใช้สารอินทรีย์อันตราย โดยเหตุที่สามารถนำน้ำในสภาวะกึ่งวิกฤตมามาใช้ทดแทนได้นั้นผศ.ดร.อาทิวรรณ โชติพฤกษ์ได้ใช้การเพิ่มอุณหภูมิของน้ำเพื่อลดความเป็นโมเลกุลมีขั้วลง

                                                      
                                                                      ผศ.ดร.อาทิวรรณ โชติพฤกษ์

                           

“น้ำในสภาวะปรกติจะมีขั้วสูงมากส่วนพวก organic  จะมีความเป็นขั้วน้อยดังนั้นจะทำให้มันละลายได้ก็จำต้องเพิ่มอุณหภูมิเข้าไปซึ่งเป็นการลดความมีขั้วของน้ำ มันก็เลยละลายพวกโมเลกุล organic ได้ขึ้นมา เป็นสาเหตุว่าทำไมน้ำในสภานะกึ่งวิกฤตจึงสามารถนำมาใช้แทนแอลกอฮอลหรือสารอินทรีย์บางชนิดในการสกัดพืชสมุนไพรได้”

                          
แต่อย่างไรก็ดีข้อเสียของการใช้น้ำกึ่งวิกฤตคืออุณหภูมิที่สูงอาจทำให้สารสกัดสลายตัวเนื่องจากการเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสในน้ำกึ่งวิกฤตดังนั้น การที่จะจะสกัดสารแต่ละนิดจึงต้องอาศัย การศึกษาถึงสภาวะที่เหมาะสมของสารแต่ละชนิดเป็นอย่างๆไป  แม้การเกิดการเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสในน้ำกึ่งวิกฤตดังกล่าวจะส่งผลกระทบต่อการสกัดพืชสมุนไพร ก็ใช่ว่าจะส่งผลเสียอย่างเดียวเมื่อ ดร.อาทิวรรณ และคณะ ได้นำปฎิกริยาดังกล่าวมาใช้มาเป็นตัวกลางในการสกัดสารจำพวกโปรตีนจากแหล่งโปรตีนธรรมชาติต่างๆ

                          
“น้ำแตกตัวได้ไฮโดรเจนและไฮดรอกไซด์ไอออนจำนวนมาก เป็นสาเหตุให้เกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสซึ่งทำให้สารสกัดสลายตัวมาเป็นตัวกลางในการสกัดสารจำพวกโปรตีนจากแหล่งโปรตีนธรรมชาติต่างๆ เช่น โปรตีนจากกรำข้าวที่เหลือจากโรงสกัดน้ำมัน และโปรตีนจากเศษปุยไหมที่เหลือทิ้ง พบว่า โปรตีนที่ได้นี้ร่างกายจะสามารถดูดซึมและนำไปใช้ประโยชน์ได้ง่าย ซึ่งวิธีนี้ทำให้ได้โปรตีนในปริมาณที่สูงขึ้นเมื่อเทียบกับวิธีการสกัดโปรตีนแบบเดิมที่ใช้กรดหรือด่างเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา และยังเป็นวิธีที่เป็นมิตรต่อผู้บริโภคและสิ่งแวดล้อมอีกด้วย”

                         
งานวิจัยเกี่ยวกับการการนำเทคโนโลยีของไหลวิกฤตยวดยิ่ง และของไหลกึ่งวิกฤตมาประยุกต์ใช้ในกระบวนการสกัดพืชสมุนไพร และการทำปฏิกิริยาเพื่อเปลี่ยนชีวมวลจากการเกษตรเป็นผลิตภัณฑ์มูลค่าเพิ่ม แทนการใช้ตัวทำละลายอินทรีย์ ของ ผศ.ดร.อาทิวรรณ โชติพฤกษ์ นับได้ว่าเป็นทางเลือกอีกทางหนึ่งที่จะสามารถนำมาใช้ในการสกัดพืชสมุนไพรเพื่อลดอัตราเสี่ยงในการสกัดด้วยวิธีที่อาจจะสุ่มเสี่ยงต่ออันตรายของผู้บริโภค
  

                         
พืชสมุนไพรส่วนใหญ่ถูกนำไปใช้เพื่อประโยชน์ทางสุขภาพจากสิ่งที่เกิดขึ้นจากธรรมชาติจริงๆ คงไม่ดีแน่หากการใช้สมุนไพรดังกล่าว เป็นหนทางในการนำสารตกค้างจากการสกัดพืชสมุนไพรโดยการใช้ตัวทำละลายอินทรีย์ และนี้นับว่าเป็นวิจัยอีกชิ้นหนึ่งของนักวิจัยรุ่นใหม่ของไทยที่จะก่อให้คุณประโยชน์ต่อสังคมในวงกว้าง

แหล่งที่มา  http://www.vcharkarn.com/varticle/38165
http://www.sema.go.th/node/3491
www.sema.go.th/node/3491 -