Bitkilərdən ultrasəs ekstraksiyası üçün həlledicilər

• Ultrasəs ekstraksiyası yüksək çıxım, sürətli ekstraksiya, ekoloji uyğunluq və az enerji sərfi kimi çoxsaylı üstünlüklərə malikdir.
• Ən böyük üstünlüklərdən biri suyun ekstraksiya mühiti kimi istifadəsidir. Bununla belə, hədəflənən ekstrakt üçün daha üstün nəticələr əldə etmək məqsədilə ultrasəs emalı müxtəlif həlledici sistemləri ilə tətbiq oluna bilər.
• Bitki mənşəli bioaktiv maddələrin ultrasəs ekstraksiyası üçün optimal həlledici xammala uyğun seçilir.

Ultrasəs ekstraksiyası

Ultrasəsin hüceyrə strukturlarını dağıtdığı və kütlə ötürülməsini yaxşılaşdırdığı, bununla da biobirləşmələrin (məsələn, fenol birləşmələri, karotinoidlər) ekstraksiya olunma qabiliyyətini artırdığı yaxşı məlumdur.
Ultrasəs emalının mexaniki təsirləri kütlə ötürülməsini yaxşılaşdıraraq ekstraksiya prosesini xeyli gücləndirdiyindən, üzvi həlledicilərin istifadəsi çox vaxt lüzumsuz olur. Bu o deməkdir ki, ultrasəs ekstraksiyası üçün su çox vaxt kifayət edən ekstraksiya mühitidir və ucuz, təhlükəsiz, asan əldə edilən və ekoloji cəhətdən uyğun olması kimi bir çox üstünlüklərə malikdir.
Lakin müəyyən bioaktiv birləşmələr üçün ən yaxşı nəticələr ultrasəs ekstraksiyasının uçucu həlledici ilə birgə tətbiqi ilə əldə edilə bilər.
Düzgün həlledici seçmək üçün xammal (məsələn, təzə və ya qurudulmuş, maserasiya edilmiş/üyüdülmüş və ya toz halına salınmış bitki materialı) və hədəflənən maddələr (məsələn, lipofil, hidrofil) nəzərə alınmalıdır.
 

Aşağıdakı cədvəldə ekstraksiya üçün geniş qəbul edilmiş və bitki materialından ultrasəs ekstraksiyasında istifadə olunan bir neçə həlledici sadalanır.

Güclü ultrasəs dalğaları bioloji strukturların hüceyrə matrisini dağıdır və bioaktiv birləşmələri sərbəst buraxır. Bitki materialı ilə həlledici arasında kütlə ötürülməsi güclənir. Bu mexanizmlər sayəsində ultrasəs ekstraksiyası bitki ekstraksiyası üçün yüksək dərəcədə effektivdir.

Ekstraksiya üçün ultrasəs cihazları

Laboratoriya və masaüstü ultrasəs cihazlarından tam sənaye miqyaslı ultrasəs ekstraksiya sistemlərinədək – uğurlu ekstraksiya prosesləri üçün güclü və etibarlı ultrasəs cihazlarına gəldikdə, Hielscher Ultrasonics uzun illərin təcrübəsinə malik tərəfdaşınızdır.
Ultrasəs sistemlərimiz biokimyəvi laboratoriyalarda və əczaçılıq istehsalı müəssisələrində geniş istifadə olunur. Ultrasəs sonotrodları və reaktorları avtoklavda sterilizasiya edilə bilir və əczaçılıq istehsalı standartlarına cavab verir.

Hielscher sənaye sonikatorları hüceyrə matrislərini dağıtmaq və hədəflənən maddələri sərbəst buraxmaq üçün çox yüksək amplitudalar təmin edə bilir. 200µm-dək amplitudalarla 24/7 rejimində fasiləsiz işləmək asanlıqla mümkündür. Hielscher ultrasəs cihazlarının gücü və möhkəmliyi yüksək çıxım, sürətli ekstraksiya və daha tam ekstraksiya təmin edərək ənənəvi ekstraksiya proseslərini üstələyir.
Ultrasəs prosessorlarımız aşağıdakı ənənəvi ekstraksiya üsulları ilə birləşdirilə bilər: Sokslet ekstraksiyası və ya superkritik CO2 ekstraksiyası. Mövcud istehsal xətlərinə inteqrasiya asanlıqla həyata keçirilə bilər.

Ədəbiyyat / İstinadlar

• Dent M., Dragović-Uzelac V., Elez Garofulić I., Bosiljkov T., Ježek D., Brnčić M. (2015): Comparison of Conventional and Ultrasound Assisted Extraction Techniques on Mass Fraction of Phenolic Compounds from sage (Salvia officinalis L.). Chem. Biochem. Eng. Q. 29(3), 2015. 475–484.
• Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). International Journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.
• Dogan Kubra, P.K. Akman, F. Tornuk(2019): Improvement of Bioavailability of Sage and Mint by Ultrasonic Extraction. International Journal of Life Sciences and Biotechnology, 2019. 2(2): p.122- 135.

Bilməyə dəyər faktlar

Kavitasiya vasitəsilə ultrasəs ekstraksiyası

İntensiv ultrasəs dalğaları mayelərdə akustik kavitasiya yaradır. Kavitasiya nəticəsində yaranan kəsilmə qüvvələri hüceyrə divarını və membranları parçalayır və bununla hüceyrədaxili material sərbəst buraxılır. Ultrasəs ekstraksiyası həlledicinin bitki toxumasına daha dərindən nüfuz etməsini təmin edir və kütlə ötürülməsini yaxşılaşdırır. Beləliklə, ultrasəs ekstraksiyası ekstraksiya prosesini əhəmiyyətli dərəcədə gücləndirərək daha yüksək çıxım, daha sürətli ekstraksiya və daha tam ekstraksiya ilə nəticələnir.

Həlledici sistemləri

Bitki materialından bioaktiv birləşmələrin ekstraksiyası üçün müxtəlif həlledici sistemləri mövcuddur. Hidrofil birləşmələrin ekstraksiyası üçün əsasən metanol, etanol və ya etil asetat kimi polyar həlledicilər seçilir, lipofil birləşmələrin (məsələn, lipidlərin) ekstraksiyası üçün isə dixlormetan və ya dixlormetan/metanol (v/v 1:1) kimi həlledici sistemlərinə üstünlük verilir. Heksan xlorofil ekstraksiyası üçün həlledici kimi tez-tez istifadə olunur.

Bioaktiv birləşmələr nədir?

Bioaktiv birləşmələr və ya fitokimyəvi maddələr canlı orqanizmlərə, toxumalara və ya hüceyrələrə təsir göstərən maddələr kimi müəyyən edilir. Bioloji aktiv maddələrə antibiotiklər, fermentlər və vitaminlər daxildir. Karotinoidlər və polifenollar kimi bioaktiv maddələr, məsələn, meyvələrdən, yarpaqlardan və tərəvəzlərdən ekstraksiya edilə bilər, fitosterollar isə bitki yağlarında olur.
Bitki mənşəli bioaktiv birləşmələrə flavonoidlər, kofein, karotinoidlər, xolin, ditioltionlar, fitosterollar, polisaxaridlər, fitoestrogenlər, qlükozinolatlar, polifenollar və antosianlar daxildir. Bir çox bioaktiv maddə antioksidant kimi təsirinə görə qiymətləndirilir və buna görə də sağlamlıq üçün faydalı hesab olunur.

Ən yaxşı ekstraksiya həlledicisini necə seçim?

Aşağıdakı tövsiyələr bitkilərdən ultrasəs ekstraksiyası üçün uyğun həlledici seçməyə kömək edir. Ultrasəs emalı istənilən standart həlledici ilə uyğun olduğundan, bitki xammalınız, hədəflənən fitokimyəvi maddələr və xərc səmərəliliyi baxımından ən ideal həlledicini seçə bilərsiniz.

• Seçicilik: Arzuolunmaz komponentləri saxlayaraq məhz istənilən birləşmələri həll edən həlledici seçin. Məsələn, alkaloidlər və flavonoidlər kimi polyar birləşmələr üçün etanoldan istifadə edin.
• Həllolma qabiliyyəti: “Oxşar oxşarı həll edir” prinsipinə əsasən, polyarlığı həll olunan maddənin polyarlığına bənzər olan həlledici seçin. Polyar həlledicilər (məsələn, su, etanol) polyar birləşmələri, qeyri-polyar həlledicilər (məsələn, heksan) isə lipidlər və yağlar kimi qeyri-polyar birləşmələri həll edir.
• Xərc: Həlledicinin xərc səmərəliliyini nəzərə alın. Bəzi həlledicilər daha bahalı ola bilər, lakin daha yüksək çıxım və ya daha yaxşı seçicilik təmin edərək ümumi ekstraksiya xərcini tarazlaşdıra bilər.
• Təhlükəsizlik: Həlledicinin istifadəsinin və onunla işləməyin təhlükəsiz olduğuna əmin olun. Amillərə toksiklik, alışqanlıq və ətraf mühitə təsir daxildir. Məsələn, su və etanol xloroform və ya toluolla müqayisədə daha təhlükəsiz seçimlərdir.

Polyarlıq və həlledici seçimi
Oxşarlıq və qarşılıqlı qarışma qanununa əsasən, polyarlıq dəyəri həll olunan maddənin polyarlığına yaxın olan həlledicilərin daha yaxşı nəticə verməsi ehtimal olunur. Bir neçə nümunə:

• Polyar həlledicilər: Su, etanol, metanol – alkaloidlər, flavonoidlər, qlikozidlər və zülallar kimi polyar birləşmələrin ekstraksiyası üçün istifadə olunur.
• Orta polyarlığa malik həlledicilər: Aseton, etil asetat, izopropanol – fenol birləşmələri və bəzi alkaloidlər də daxil olmaqla, geniş çeşiddə birləşmələrin ekstraksiyası üçün uyğundur.
• Qeyri-polyar həlledicilər: Heksan, toluol, petroleyn efiri – lipidlər, mumlar, terpenlər və efir yağları kimi qeyri-polyar birləşmələrin ekstraksiyası üçün idealdır.

Həlledicilərin istifadəsinə dair nümunələr

• Etanol: Bitki ekstraksiyası üçün ən çox istifadə olunan həlledicilərdən biridir. Polyar həlledici olan etanol alkaloidlər və flavonoidlər kimi polyar birləşmələri həll edir.
• Su: Polisaxaridlər, zülallar və bəzi qlikozidlər kimi hidrofil birləşmələrin ekstraksiyasında tez-tez istifadə olunan universal həlledicidir.
• Metanol: Fenol birləşmələri, flavonoidlər və bəzi alkaloidlər də daxil olmaqla, geniş çeşiddə bitki birləşmələrinin ekstraksiyasında effektiv olan yüksək polyarlığa malik həlledicidir.
• Heksan: Əsasən lipidlər, mumlar və efir yağları kimi qeyri-polyar birləşmələrin ekstraksiyası üçün istifadə olunan qeyri-polyar həlledicidir.
• Aseton: Polyar aproton həlledici olan aseton geniş çeşiddə bitki birləşmələrinin, xüsusilə su və ya metanolla ekstraksiya olunan birləşmələrdən daha az polyar olanların ekstraksiyası üçün effektivdir.
• İzopropanol: Etanola bənzər, efir yağlarının, qatranların və bəzi alkaloidlərin ekstraksiyası üçün geniş istifadə olunan polyar həlledicidir.
• Xloroform: Alkaloidlərin, terpenoidlərin və bəzi qlikozidlərin ekstraksiyasında effektiv olan qeyri-polyar həlledicidir. Toksikliyinə görə daha az istifadə olunur.
• Etil asetat: Flavonoidlər, alkaloidlər və fenol birləşmələri də daxil olmaqla, bir sıra birləşmələrin ekstraksiyası üçün istifadə olunan orta polyarlığa malik həlledicidir.
• Toluol: Efir yağları, terpenlər və mumlar kimi qeyri-polyar birləşmələrin ekstraksiyası üçün istifadə olunan qeyri-polyar həlledicidir.
• Butanol: Bəzi qlikozidlər və saponinlər də daxil olmaqla, orta polyarlığa malik birləşmələrin ekstraksiyasında effektiv olan orta polyarlığa malik həlledicidir.
• Petroleyn efiri: Əsasən bitki materiallarından piylərin, yağların və digər qeyri-polyar birləşmələrin ekstraksiyası üçün istifadə olunan qeyri-polyar həlledicidir.

Aşağıdakı həlledicilər müəyyən bitki materiallarının və fitokimyəvi maddələrin ultrasəs ekstraksiyasını araşdıran tədqiqatlarda sınaqdan keçirilmişdir.

Üzvi həlledicilər nədir?

Üzvi həlledici uçucu üzvi birləşmənin (VOC) bir növüdür. VOC-lər otaq temperaturunda buxarlanan üzvi kimyəvi maddələrdir.
Həlledici kimi istifadə olunan üzvi birləşmələrə aşağıdakılar daxildir:

• aromatik birləşmələr, məsələn, benzol və toluol
• spirtlər, məsələn, metanol
• mürəkkəb və sadə efirlər
• ketonlar, məsələn, aseton
• aminlər
• nitrolaşdırılmış və halogenləşdirilmiş karbohidrogenlər

Bir çox üzvi həlledici toksik və ya kanserogen kimi təsnif edilir. Onlarla düzgün davranılmadıqda insanlar üçün təhlükəli ola və havanı, suyu və torpağı çirkləndirə bilərlər. Ultrasəs ekstraksiyasının güclü mexanizmi sayəsində üzvi həllediciləri daha yumşaq təsirli, qeyri-toksik həlledicilərlə əvəz edərək onların istifadəsindən yayınmaq olar.