Ултразвукова екстракция на сапонини Quillaja
- Сапониновите екстракти от дървото Quillaja saponaria Molina са основният източник на сапонини за промишлени приложения.
- Ултразвуковата екстракция на сапонините на Quillaja дава висококачествени сапонини.
- Ултразвуковата екстракция е високоефективен метод за получаване на високи добиви на екстракт от сапонин Quillaja за кратко време.
Екстракт от сапонин от Quillaja
Екстракт от сапонин Quillaja (синоними: екстракти от quillaia, bois de Panama, екстракти от кора на панама, екстракти от quillai, екстракти от кора на Quillay, екстракти от сапунена кора) е вещество, извлечено от дървото Quillaja Saponaria Molina (Q. saponaria). Екстрактът от Quillaja е съставен от над 100 тритерпеноидни сапонини. Основните присъстващи сапонини са гликозиди на килаинова киселина. Други основни компоненти са полифеноли и танини, както и малки количества соли и захари. Екстрактът от Quillaja се получава чрез водна екстракция на смляната вътрешна кора или дървесина от подрязани стъбла и клони на дървото Quillaja saponaria. Тъй като екстрактите от сапонин на Quillaja съдържат както повърхностноактивни вещества, така и фенолни съединения, те са изключително интересни за формулирането на чувствителни функционални хранителни съставки и тяхната защита срещу окисляване.
Използването на сапонини като естествени емулгатори нараства значително поради нарастващото търсене на здравословни, натурални продукти без синтетични добавки. Сапонините на Quillaja са страхотни емулгатори за O/W емулсии и наноемулсии и са показали много добри ефекти в различни формулировки като напитки и маслени смеси. Често срещано приложение на екстракта от сапонин Quillaja е емулгирането на CBD масла, полупрозрачни напитки и разпенени хранителни продукти. Сапонините на Quillaja могат да се използват самостоятелно или в комбинация с други емулгиращи агенти.
Q-Naturale® е хранителна добавка на базата на сапонини от кора на Quillaja, която е одобрена от FDA като ефективен емулгатор за храни и напитки. Освен емулгиращ агент, сапонините на Quillaja се използват във фармацевтичните формулировки заради своите антибактериални, антивирусни, противогъбични, антипаразитни, противотуморни, хепатопротективни и имуноадювантни свойства.
- Превъзходен добив
- Високоскоростна екстракция – в рамките на минути
- Висококачествени екстракти – Мека, нетермична
- Зелен разтворител (т.е. вода)
- Рентабилни
- Лесна и безопасна работа
- Ниски инвестиционни и оперативни разходи
- 24/7 работа при тежки натоварвания
- Зелен, екологичен метод
Казус от ултразвуковата екстракция на сапонини от Quillaja
За да се получи висококачествен екстракт от Quillaja, който предлага желаните функционалности като хранителна и фармацевтична добавка, трябва да се изолират активните фитохимикали, а именно сапонини. Сапонинът Quillaja е тритерпенов сапонин, изолиран от кората на сапуненото дърво. Ултразвуковата кавитация насърчава екстракцията, като подобрява контакта между твърди и течни вещества и увеличава преноса на маса.
Cares et al. демонстрират ясно в своето проучване, че ултразвуковата асистирана екстракция (ОАЕ) може да подобри процеса на екстракция на биоактивни принципи от Quillaja Saponaria Molina. Те използват дърво и кора на Quillaja и извличат сапонините във вода с помощта на ултразвук, така че крайният продукт включва само естествени съставки и суровини и може да се използва в процесите на производство на храни. Като метод на нетермична екстракция, температурата на екстракция по време на ултразвук постоянно се поддържа на 20ºC (68ºF). Добивите се увеличават значително с периода на ултразвук от 10 до 30 минути. Добивите от 20 минути при 20ºC при ултразвукова екстракция са сравними с тези, постигнати чрез конвенционалния метод 3-часова екстракция при 60ºC.
Ултразвуковите устройства се използват за приготвяне на дългосрочни стабилни o/w емулсии с помощта на екстракт от сапонин Quillaja за физическо и химическо стабилизиране на емулсията. Кликнете тук, за да прочетете повече за ултразвуковата емулгация!
Високоефективни ултразвукови екстрактори
Hielscher Ultrasonics е специализирана в производството на високопроизводителни ултразвукови процесори за производство на висококачествени екстракти от растителни продукти.
Широкото продуктово портфолио на Hielsher варира от малки, мощни лабораторни ултразвукови апарати до здрави настолни и напълно индустриални системи, които осигуряват ултразвук с висока интензивност за ефективно извличане и изолиране на биоактивни компоненти (напр. Кверцетин, кофеин, Куркумин, терпени и т.н.). Всички ултразвукови апарати от 200W да 16 000 Вт разполагат с цветен дисплей за цифрово управление, вградена SD карта за автоматичен запис на данни, дистанционно управление на браузъра и много други удобни за потребителя функции. Сонотродите и поточните клетки (частите, които са в контакт със средата) могат да бъдат автоклавирани и лесни за почистване. Всички наши ултразвукови уреди са създадени за работа 24/7, изискват ниска поддръжка и са лесни и безопасни за работа.
Цифровият цветен дисплей позволява удобно управление на ултразвуковото оборудване. Нашите системи са в състояние да доставят от ниски до много високи амплитуди. За извличане на химични съединения като астаксантин предлагаме специални ултразвукови сонотроди (известни също като ултразвукови сонди или рога), които са оптимизирани за чувствително изолиране на висококачествени активни вещества. Здравината на ултразвуковото оборудване на Hielscher позволява 24/7 работа при тежки натоварвания и в взискателни среди.
Прецизният контрол на параметрите на ултразвуковия процес гарантира възпроизводимост и стандартизация на процеса. Автоматизираните системи за ултразвукова екстракция на Hielscher в индустриален мащаб са проектирани за висок производствен капацитет на екстракти с превъзходно качество, като в същото време намаляват труда, разходите и енергията.
Таблицата по-долу ви дава представа за приблизителния капацитет на обработка на нашите ултразвукови апарати:
Обем на партидата | Дебит | Препоръчителни устройства |
---|---|---|
1 до 500 мл | 10 до 200 мл/мин | UP100H |
10 до 2000 мл | 20 до 400 мл/мин | UP200Ht, UP400St |
0.1 до 20L | 0.2 до 4 л/мин | UIP2000hdT |
10 до 100L | 2 до 10 л/мин | UIP4000hdT |
Н.А. | 10 до 100 л/мин | UIP16000 |
Н.А. | Голям | Клъстер от UIP16000 |
Свържете се с нас! / Попитайте ни!
Литература/Препратки
- М. Г. Карес, Й. Варгас, Л. Гаете, Й. Сайнц, Й. Аларкон (2009): Ултразвуково асистирана екстракция на биоактивни принципи от Quillaja Saponaria Molina. Международен конгрес по ултразвук, Университет в Сантяго де Чили, януари 2009 г.
- J. Deise Fleck, A. Heemann Betti, F. Pereira da Silva, E. A. Troian, C. Olivaro, F. Ferreira, S. Gasparin Verza (2019 г.): Сапонини от Quillaja saponaria и Quillaja brasiliensis: специфични химични характеристики и биологични дейности. Молекули. 2019 януари; 24(1): 171.
- К. Каур, Р. Кумар, С. К. Мехта (2015): Формулиране на сапонин стабилизирана наноемулсия чрез ултразвуков метод и нейната роля за защита на разграждането на кверцитина от UV светлина. Ултразвукова сонохимия 31, 2015.
- R.R.T. Majinda (2012): Извличане и изолиране на сапонини. В: Сатяджит Д. Саркър и Лутфун Нахар (ред.), Изолиране на природни продукти, методи в молекулярната биология, том 864, 2012.
- N. Riquelme, R.N. Zúñiga, C. Arancibia (2019): Физическа стабилност на наноемулсии с емулгаторни смеси: Замяна на tween 80 със сапонин quillaja. LWT – Хранителна наука и технологии 111, 2019. 760-766.
Факти, които си струва да знаете
За дървото Киладжа и неговите сапонини
Дървото Quillaja Saponaria Molina, известно още като южноамериканско сапунено дърво, расте естествено и широко в Чили. Дървото Quillaja Saponaria (семейство Rosaceae) е голямо вечнозелено растение с дебела кора, произхождащо от няколко южноамерикански страни, особено Боливия, Чили и Перу.
Екстрактът от сапонин на Quillaja съдържа предимно сапонини, но също така и полифеноли, танини, както и соли и захари в малки количества. Сапонините на Quillaja са молекули, изградени от тритерпеново ядро с две захарни вериги. Тези захарни вериги придават на сапонините хидрофилно свойство (= разтворими във вода), докато тритерпеновото ядро е хидрофобно (= водоотблъскващо). За тях това е амфотичен тензид, който прави сапонините нейонен тензоактивен, позволяващ намаляване на повърхностното напрежение, разтваряне на хидрофобни продукти във водни разтвори, както и образуване на микро-/нано-емулсии.
В дървото Quillaja кората съдържа приблизително 5% най-голямото количество сапонини, докато дървесината има съдържание на около 2% сапонини.
Тъй като сапонините са естествени вещества с добри пенообразуващи и емулгиращи свойства, те често се използват като пенообразуващи агенти в хранително-вкусовата промишленост, напитките и бирата, като повърхностно активно вещество в козметиката, като добавки в агрохимикалите и фуражите за животни и като адюванти във ваксините.
Производството на екстрактите от киладжа се извършва с водна екстракция; при производството му не се използват други разтворители. Крайният продукт, суров или пречистен екстракт, в течна или прахообразна формула включва само естествени съставки и суровини, разрешени за използването им в процесите на производство на храни. (Cares et al. 2009)
Какво представляват сапонините?
Думата сапонин произлиза от латинската дума sapo, което означава сапун. Сапонините са фитохимикали, открити предимно, но не изключително в растенията, които проявяват характеристики на разпенване и се състоят от полициклични агликони, прикрепени към една или повече захарни странични вериги. Агликоновата част, която се нарича още сапогенин, е или стероид (C27), или тритерпен (C30). Пенообразуващата способност на сапонините се причинява от комбинацията от хидрофобен (мастноразтворим) сапогенин и хидрофилна (водоразтворима) захарна част. [Majinda, 2012: стр. 515] Растителни материали с високи количества сапонин традиционно се използват като емулгатори. Видни примери за растения, богати на сапонини, са сапунената кора (Quillaja saponaria; Розоцветни), сапунена мъст (Saponaria officinalis; Caryophyllaceae) и шикакай на прах (Gleditsia sinensis; Leguminosae). Сапонините са амфипатични гликозиди с високо молекулно тегло, които имат структурно една или повече хидрофилни гликозидни части, които са комбинирани с липофилно тритерпеново производно. Особено във фармацевтичната индустрия сапонините привличат много внимание поради техния набор от биологични свойства, включително способността им да стимулират имунния отговор, което ги прави основни кандидати за адюванти.
Всичко, което трябва да знаете за ултразвуковата екстракция
Ултразвуковата екстракция (ОАЕ), също соноекстракцията, е високоефективен, зелен метод за екстракция за изолиране на биоактивни вещества като протеини, витамини, полифеноли, естествени пигменти, липиди и др. от растителни матрици. Ултразвуковата екстракция се основава на принципа на работа на акустичната кавитация.
Когато интензивни ултразвукови вълни се прилагат към течни системи, възниква акустична кавитация, която е феноменът на генериране, растеж и евентуален колапс на вакуумни мехурчета (виж снимката по-долу). По време на разпространението на ултразвуковите вълни вакуумните мехурчета осцилират и растат, докато достигнат точка, в която не могат да абсорбират допълнителна енергия. В пика на растежа на мехурчетата те се срутват силно, което причинява локални термични, механични и химични ефекти. Механичните ефекти включват високо налягане до 1000 атм, турбуленции и интензивни сили на срязване. Тези сили нарушават клетъчните стени и насърчават преноса на маса между вътрешността на клетката и разтворителя, освобождавайки биоактивни съединения в околната течност (т.е. разтворител).

Ултразвуковата екстракция се основава на акустична кавитация и нейните хидродинамични сили на срязване
Ултразвуковата твърдо-течна екстракция на съединения от растителни продукти и клетъчна тъкан е добре проучена. Прилагането на силно интензивни ултразвукови вълни значително насърчава процесите на екстракция. Освен интензификация на процеса – което води до по-високи добиви и по-кратко време за извличане – Предотвратява се термичното разграждане и загубата на чувствителни към температурата съставки, тъй като ултразвукът не е термична обработка. Освен това ултразвуковата екстракция има ниски инвестиционни и оперативни разходи, намалява използването на разтворители и/или позволява използването на по-екологични разтворители, което я прави икономична и екологична техника за екстракция. Превъзхождайки конвенционалните методи за екстракция, ултразвуковата екстракция (ОАЕ) е възприета от хранително-вкусовата промишленост за производство на биоактивни вещества с икономически ползи.