Ултразвукова екстракция на клетъчен материал

Ултразвуковата екстракция, или соноекстракцията, е технология за интензифициране на процеси, която действа чрез предаване на ултразвукова енергия с висока мощност към суспензия от растителна или клетъчна тъкан. Hielscher Ultrasonics предлага надеждни ултразвукови устройства за разрушаване на клетките и екстракция – от малки лабораторни проби до големи обеми при промишлена обработка. Привлекателността на екстракцията с помощта на ултразвук се състои в нетермичната обработка на материала, лесното ѝ прилагане и възможността за мащабиране от изпитателен до производствен мащаб.

Ултразвуковите устройства на Hielscher генерират ултразвук с висока интензивност, който може да се контролира точно според изискванията на Вашия процес.

Списъкът по-долу представя различни протоколи за ултразвукова обработка, които демонстрират широката област на приложение на мощния ултразвук в биологията, преработката на храни и фармацевтичното производство.
Независимо дали имате предвид конкретна екстракция от растителен материал, или искате да получите по-обща информация за нашите високопроизводителни ултразвукови екстрактори, моля, използвайте формуляра за контакт по-долу! Ще се радваме да Ви съдействаме!

Ултразвукова екстракция на болдин от листа на болдо (Peumus boldus Molina)

Ултразвуково приложение:
Важно активно съединение в болдо е болдинът ((S)-2,9-dihydroxy-1,10-dimethoxiaporphine), който заедно с катехина ((2S,3R)-2-(3,4-dihydroxy-phenyl)-3,4-dihydro-1(2H)-benzopyran-3,5,7-triol) е сред основните компоненти на алкалоидната и флавоноидната фракция в листата на болдо. Болдинът е силен антиоксидант, който претърпява пероксидативно увреждане, медиирано от свободни радикали, и действа като ефективен улавящ агент за хидроксилни радикали.
Процедура за екстракция: При типична процедура за екстракция проби от листа на болдо бяха екстрахирани с 1L дестилирана вода при атмосферно налягане с помощта на ултразвуковото устройство UIP1000hd в партиден и проточен режим. Времето за екстракция варира между 10 и 40 min., при ултразвукова интензивност от 10 до 23 W/cm² и температурен диапазон от 10 до 70°C. Най-добрите резултати бяха постигнати при следните условия: ултразвукова интензивност 23 W/cm² за 40 min. при температура 36°C
Резултати: Резултатите от анализа показват, че ултразвуковата обработка с висока мощност подобрява освобождаването на аналита от растителната матрица на болдо със значително по-висока скорост в сравнение с конвенционалния метод: еднакъв добив беше получен чрез ултразвукова обработка за 30 min., докато времето за конвенционална екстракция беше 2h.
Chemat (2013) и сътрудници показаха, че екстракцията с помощта на ултразвук подобрява ефективността на растителната екстракция, като същевременно намалява времето за екстракция при повишена концентрация на екстрактите (същото количество разтворител и растителен материал). Анализът установи, че оптимизираните условия са: мощност на ултразвуковата обработка 23 W/cm² с UIP1000hd за 40 min. и температура 36°C. Оптимизираните параметри на ултразвуковата екстракция осигуряват по-добра екстракция в сравнение с конвенционалната мацерация по отношение на времето на процеса (30 min. вместо 120 min.), по-висок добив, по-висока енергийна ефективност, подобрена чистота, по-висока безопасност и по-добро качество на продукта.
Препоръчано устройство:
UIP1000hdT със сонотрод BS2d34 и проточна клетка
Източник/ Научна публикация:
Petigny, L.; Périno-Issartier, S.; Wajsman, J.; Chemat, F. (2013): Партидна и непрекъсната екстракция на листа на болдо с помощта на ултразвук (Peumus boldus Mol.). International Journal of Molecular Science 14, 2013. 5750–5764.

Ултразвукова екстракция на хлорогенова киселина от тютюневи листа

Ултразвуково приложение:
За експериментите по екстракция тютюневи листа от Nicotiana tabacum бяха смлени до по-малки частици с размери около >4 x ≧2 mm. За опитите с ултразвукова екстракция проби от 20g изсушен материал от тютюневи листа бяха екстрахирани с дестилирана вода при температури от 5°C до 30°C. Експериментите по екстракция бяха проведени с продължителност на екстракционния цикъл от 5 до 30 минути на цикъл. Около 10 до 15 капки етанол бяха добавени към изчисления оптимален обем от 256 ml дестилирана вода, необходим за екстрахиране на цялата разтворима хлорогенова киселина от проби от 20 g изсушени тютюневи листа. След това оптималният обем от 256 ml дестилирана вода беше разделен на частични обеми от екстракционния разтворител за използване във всеки цикъл на ултразвукова екстракция.
За ултразвуковото облъчване беше използван ултразвуков процесор UP400S (400 вата, 24 kHz) със сонотрод H7 от титан с диаметър на върха 7mm. Сонотродът H7 беше потопен до половината от височината на екстракционната смес.
Протокол: Като оптимални условия за ултразвуковата екстракция на хлорогенова киселина от тютюневи листа бяха установени: 20g изсушени тютюневи листа в дестилирана вода (оптимално съотношение течност към твърдо вещество: 12,8mL/g) при температура на обработка 20 degC, ултразвуково устройство UP400S (400W, 24kHz) за 3 цикъла на ултразвукова обработка по 15min всеки (обща продължителност на ултразвуковата обработка: 45 min).
Препоръчано устройство:
UP400S със сонотрод H7
Източник/ Научна публикация:
Mazvimba, Martin Tongai; Yu, Ying; Zhang, Ying (2011): Оптимизация и ортогонално планиране на процес за водна екстракция с помощта на ултразвук за извличане на хлорогенова киселина от сухи тютюневи листа. Chinese Journal of Natural Medicines 2011.
Прочетете повече за ултразвуковата екстракция от тютюн!

Ултразвукова екстракция на мангиферин

Ултразвуково приложение:
Мангиферинът (1,3,6,7-Tetrahydroxy-2-[3,4,5-trihydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-2-yl]xanthen-9-one; формула: C₁₉H₁₈O₁₁) е полифенол със структура на C-гликозилксантон, който се среща в много растителни видове. Мангиферинът проявява различни фармакологични активности. Региоселективното ацилиране на мангиферин може да се катализира много ефективно от липаза при ултразвукова обработка. В сравнение с конвенционалните методи катализата с помощта на ултразвук се отличава с предимствата на по-краткото реакционно време и по-високите добиви. Установени бяха следните оптимални условия за ултразвуковото ацилиране на мангиферин:
липаза: PCL, ацилен донор: винилацетат; реакционен разтворител: DMSO, реакционна температура: 45 degC, ултразвукова мощност: 200W; съотношение на субстратите: ацилен донор/мангиферин 6/1, ензимно натоварване: 6 mg/ml
Добивът при региоселективното ацилиране беше до 84%.
Препоръчано устройство:
UP200St или UP200Ht
Източник/ Научна публикация:
срв.: Wang, Z.; Wang, R.; Tian, J.; Zhao, B; Wei, X.F.; Su, Y.L.; Li, C.Y.; Cao, S.G.; Wang, L. (2010): Ефектът на ултразвука върху катализираното от липаза региоселективно ацилиране на мангиферин в неводни разтворители. J. Asian Nat Prod. Res. 12/1, 2010. 56–63.

Ултразвукова екстракция на капсаициноиди

Ултразвуково приложение:
Екстракция на капсаициноиди (капсаицин, нордихидрокапсаицин) от люти чушки: Капсаициноиди от чушки Capsicum frutescens бяха получени чрез ултразвукова екстракция при следните условия: разтворител: 95% (v/v) етанол, съотношение разтворител/маса 10 ml/g, време за ултразвукова екстракция 40 min., температура на екстракция 45°C. Добив на извлеченото вещество: 85% от капсаициноидите
Препоръчано устройство:
UP400St
Прочетете повече за екстракцията на капсаициноиди от люти чушки с помощта на ултразвук!

Ултразвукова екстракция на силимарин от семена на бял трън

Ултразвуково приложение:
Екстракцията с помощта на ултразвук беше извършена с ултразвуково устройство UP400S. В това изследване беше използвана ултразвукова сонда от рогов тип с диаметър 1,5 cm. Бяха точно претеглени 10 g обезмаслен прах от бял трън и разтворени в 100 mL метанол. Бехеровата чаша беше поставена във водна баня и поддържана при температура 25°C. Прахът от бял трън, разтворен в разтворителя, беше обработен с ултразвук за различни времеви интервали (30, 60, 90, 120 и 150 min.). След всеки времеви интервал разтворът беше филтриран през филтърна хартия Whatman и всеки филтрат (около 80mL) беше изпарен с ротационен изпарител до получаване на 30 mL разтвор, а абсорбцията на фенолните съединения беше измерена с UV-видим спектрофотометър при дължина на вълната 517 nm съгласно метода DPPH. Както се очакваше, увеличаването на времето за екстракция доведе до увеличаване на съдържанието на силимарин.
Авторите на изследването установиха, че ултразвуковата екстракция за получаване на алкохолни екстракти е една от най-добрите техники за замяна на конвенционалните техники. Доказано беше, че ултразвуковата екстракция осигурява по-добро качество на екстракта. Допълнителни предимства са спестяването на време, по-високата ефективност и др.
Препоръчано устройство:
UP400St
Източник/ Научна публикация:
Çağdaş, E.; Kumcuoğlu, S.; Güventürk, S.; Tavman, S. (2011): Екстракция на компоненти на силимарина от семена на бял трън с помощта на ултразвук (Silybum Marianum L.). GIDA 36/6, 2011. 311–318.
Прочетете повече за ултразвуковата екстракция на силимарин от семена на бял трън!

Ултразвукова екстракция на стевиозид

Ултразвуково приложение:
Проби от 10g сухи и смлени листа от стевия бяха екстрахирани в 100mL вода при непрекъснато разбъркване (с магнитна бъркалка). Стойността на pH беше контролирана с 0,01 M натриев фосфат с pH 7. Пробата беше поставена в стъклена бехерова чаша от 150 mL и обработена с ултразвуково устройство със сонда UIP500hT (20kHz, 500W). Върхът на сонотрода беше потопен на около 1,5 cm в суспензията от листа на стевия. Ултразвуковото устройство беше настроено на изходна мощност 350W. Лека ултразвукова обработка при 350 W за 5–10 min. при постоянна температура на процеса 30°C даде добив на ребаудиозид A от 30–34g на 100g проба. След ултразвуковата обработка разтворът на екстракта беше центрофугиран и филтриран през микропореста мембрана с размер на порите 0,45 μm; филтратът беше взет за анализ на общото съдържание на ребаудиозид A. Екстракционният добив на общото съдържание на ребаудиозид A беше анализиран чрез HPLC.
Чрез екстракцията без разтворител с помощта на ултразвук беше получен висок добив на ребаудиозид A в сравнение с традиционните методи за екстракция, като термична екстракция или мацерация.
Препоръчано устройство:
UIP500hdT
Прочетете повече за ултразвуковата екстракция от стевия!

Ултразвукова екстракция на терпени

Ултразвуково приложение:
Екстракцията на летливи съединения, като терпени, от съцветията на сорт Cannabis sativa L. за влакна може да бъде подобрена с ултразвук. Изследванията показват, че след кратка ултразвукова обработка целевите терпени вече се освобождават от растителния материал.
Резултатите показват, че ултразвукова обработка с продължителност не повече от 5 min позволява да се получи повишена концентрация на терпени в сравнение с мацерацията. За разлика от това, ултразвукова обработка с продължителност над 5 min увеличи концентрацията на δ-9-tetraidrocannabinol (THC).
Протокол за ултразвукова обработка:
Екстракцията на терпени с помощта на ултразвук беше извършена посредством ултразвуково устройство със сонда с мощност 200W. Ултразвуковото устройство беше настроено на 25% амплитуда. Към всяка от три аликвотни порции от 50g изсушени съцветия бяха добавени 250mL 70% етанол v/v, използван като екстракционен разтворител. Всяка бехерова чаша и съдържанието ѝ бяха потопени в ледена баня. Ултразвуковата обработка беше извършена за 5, 10 и 15 min. По време на процедурата за ултразвукова екстракция беше осигурено непрекъснато бързо отвеждане на топлината, за да се поддържа температурата на процеса под 30°C. След екстракцията смесите бяха филтрирани под вакуум през хартия Whatman No. 3, а разтворителят беше отстранен чрез ротационно вакуумно изпаряване. Всеки опит за екстракция беше извършен трикратно с три различни проби.
Ултразвуковата обработка беше установена като интересна алтернатива на мацерацията за екстрахиране на летливи съединения от съцветия на канабис, но също така беше показано, че ултразвуковата обработка трябва да е с продължителност не повече от 5 минути, за да се получи повишено извличане на терпени. За разлика от това, ултразвукова обработка с продължителност над 5 минути увеличи концентрацията на δ-9-tetraidrocannabinol (THC). Екстрактът от съцветия на Cannabis sativa, получен чрез ултразвукова екстракция, извършена за 5 min, би могъл да се използва като съставка за парфюми или като ароматизант за напитки. Той може да се използва като алтернатива на индустриалния коноп, при който стъблата се използват във влакнодайната промишленост, а екстрактите от съцветия – в козметичната и хранителната промишленост.
Препоръчано устройство:
UP200St или UP200Ht със сонотрод/сонда S26d14
Източник/ Научна публикация:
Da Porto, C.; Decorti, D.; Natolino, A. (2014): „Екстракция на летливи съединения от съцветия на индустриален Cannabis sativa L. с помощта на ултразвук“. IJARNP 2014, 7/ 1. 8–14.
Прочетете повече за екстракцията на терпени с помощта на ултразвук!

Екстракционна установка за изолиране на вещества от растителен материал: Ултразвуково устройство със сонда UP400St, вакуумен филтър Büchi и ротационен изпарител за екстракция на фитохимични съединения.

Ултразвукова екстракция на ванилин от обработени ванилови шушулки

Ултразвуково приложение:
Екстракцията на ванилин беше оптимизирана чрез ултразвукова обработка. За тази цел ултразвуковото устройство с мощност 100 вата работеше в импулсен режим (цикли: 5 sec. включено, последвани от 5 sec. изключено).
Най-добрите резултати бяха постигнати при ултразвукова екстракция с 40% етанол за 1h при 30°C. За сравняване на резултатите с конвенционални методи за екстракция бяха извършени и екстракции във водна баня и ултразвукова баня. Резултатите показаха, че оптимизираната екстракция на ванилин с ултразвуков рог с 40% етанол за 1h при 30°C е сравнима с екстракция във водна баня с 40% етанол при 56°C за 15h.
Препоръчано устройство:
UP100H
Източник/ Научна публикация:
Rasoamandrary, N.; Fernandes, A. M.; Bashari, M.; Masamba, K.; Xueming, X. (2013): Подобрена екстракция на ванилин 4-Hydroxy-3-methoxybenzaldehyde от обработени ванилови шушулки чрез екстракция с помощта на ултразвук: Сравнение на екстракцията с помощта на ултразвук и екстракцията в гореща водна баня. Akademik Gıda 11/1, 2013. 6–12.
Прочетете повече за предимствата на ултразвуковата екстракция на ванилин!

Ултразвукова екстракция на фенолни съединения от Ziziphus Jujube

Ултразвуково приложение:
За екстракцията на фенолни съединения от хинап (Ziziphus Jujube) с помощта на ултразвук беше използвано ултразвуково устройство със сонда с висока интензивност UP200H с мощност 200W и честота 24kHz. Ултразвуковото устройство беше оборудвано със сонотрод с микровръх S2 (диаметър на върха 2 mm), който беше потопен във водна баня, в която беше поставен стъклен съд за утаяване с пробата (вътрешни размери: 280:195:135 mm). Амплитудата на ултразвуковите трептения беше 100% от номиналната мощност (максимална амплитуда 260 μm), акустичната мощност – 0,171402 W, а интензивността – 21,8346 W/cm2. Ултразвуковата интензивност беше определена калориметрично чрез измерване на повишаването на температурата на суспензията с времето при адиабатни условия. Процедурата за ултразвукова екстракция беше използвана за извличане на общото количество фенолни съединения от проби съгласно експерименталния план (за оптимизация).
Препоръчано устройство:
UP200H със сонотрод S2
Източник/ Научна публикация:
Fooladi, H.; Mortazavi, S. A.; Rajaei, A.; Elhami Rad, A.H.; Salar Bashi, D.; Savabi Sani Kargar, S. (2013): Оптимизиране на екстракцията на фенолни съединения от хинап (Ziziphus Jujube) чрез метод за екстракция с помощта на ултразвук. IECFP 2013.

Щракнете тук, за да намерите още протоколи за ултразвукова обработка на биологичен материал!