Ултразвукова екстракция на чесън без разтворители

Чесънът (Allium sativum) е богат на органосерни съединения (напр. алицин, глутатион), които допринасят за множество ползи за здравето. Ултразвуковата екстракция е надеждна и ефективна техника за получаване на силно концентрирани екстракти от чесън. Ултразвуковата обработка осигурява високи добиви на висококачествени екстракти с пълен спектър от съединения за много кратко време на екстракция.

Превъзходни екстракти от чесън чрез ултразвукова екстракция

Използването на ултразвуков апарат със сонда за екстракция на алицин и органосерни съединения от чесън предлага няколко предимства, включително високи добиви и високо качество на екстракта от чесън, бърза обработка и екологичен подход без разтворители. Взети заедно, тези фактори допринасят за получаването на висококачествени екстракти от чесън с повишена биоактивност и постоянен състав, което превръща този метод в предпочитан избор за изследователите и промишлените отрасли, търсещи първокласни продукти от чесън.
По-долу разглеждаме подробно благоприятните ефекти на екстракцията на чесън с помощта на ултразвук:

• Първо, ултразвуковият апарат със сонда използва ултразвукови вълни, които се предават чрез титанова сонда, наречена сонотрод, в екстракционната среда. Механичната енергия на ултразвуковите вълни образува кавитационни мехурчета в течността и предизвиква бързото им колабиране. По време на този процес възникват интензивна локална микротурбулентност, както и промени в налягането и температурата. Тези сили подпомагат разрушаването на клетъчните стени на чесъна. Това разрушаване улеснява освобождаването на алицин и други органосерни съединения, задържани в клетките, и води до ефективна екстракция.
• Второ, контролируемият и прецизен характер на ултразвуковата обработка със сонда позволява адаптиране на процеса на екстракция. Производителите на екстракти и изследователите могат да регулират параметри като времето на ултразвуковата обработка, амплитудата и температурата, за да оптимизират условията на екстракция и така да увеличат максимално добива на алицин и органосерни съединения, като същевременно сведат до минимум разграждането на чувствителните съединения. Това ниво на контрол е от решаващо значение за получаването на висококачествени екстракти с постоянен състав и биологична активност.
• Освен това процесът на ултразвукова обработка е сравнително бърз в сравнение с традиционните методи за екстракция, като мацерация или екстракция по Сокслет. Тази ефективност не само спестява време, но и помага да се запазят свежестта и биоактивността на извлечените съединения. По-кратката продължителност на екстракцията намалява излагането на екстракта от чесън на топлина и кислород, които могат да разградят чувствителните органосерни съединения.
• Също така ултразвуковата екстракция е съвместима с всеки разтворител, включително с такива щадящи и екологични разтворители като вода, воден разтвор на етанол или алкохол. Това е особено важно, когато екстрактът от чесън се произвежда за употреба като добавка в храни, ароматизант, хранителна добавка, нутрацевтичен или фармацевтичен продукт, при което трябва да се избягва рискът от замърсяване с разтворители или други химикали, за да се гарантират чистотата и безопасността на крайния продукт.

Ултразвукова екстракция на алицин с вода

Алицинът е най-разпространената тиосулфинатна молекула в екстракта от чесън. Алицинът проявява антибактериални, антивирусни, противогъбични, антипротозойни, противоракови и хипогликемични ефекти и е известен също с това, че подпомага сърдечносъдовото здраве и имунната система. Фармакологичната активност на чесъна е свързана предимно с реакции на тиол-дисулфиден обмен с протеини, съдържащи тиолови групи.
За получаването на силно концентрирани екстракти от чесън с високо съдържание на органосерни съединения ултразвуковата екстракция е надеждна и ефективна техника за изолиране на тиоли и други биоактивни вещества от чесън. Ултразвуковата обработка освобождава тиолите от вътрешността на клетките на чесъна и позволява получаването на екстракт с пълен спектър от биомолекулите на чесъна. За ултразвуковата екстракция на чесън може да се използва вода като разтворител, която е нетоксична, евтина и екологична.
 

Напречен срез на скилидка чесън преди и след ултразвукова обработка
изследване и снимки от Bose et al. 2014

Протоколи за ултразвукова екстракция на алицин

За ултразвукова екстракция на чесън са разработени няколко протокола. В научни изследвания няколко изследователски екипа са показали, че ултразвуковата обработка осигурява високи добиви на алицин, алиин, органосерни съединения и други фитохимични вещества от чесън.
Arzanlou et al. (2010) съобщават за ултразвукова екстракция на алицин от скилидки чесън с използване на вода като разтворител. Те използват 20g ръчно смачкани скилидки чесън. Подлагат мацерирания чесън на ултразвукова обработка в 600mL дестилирана вода за 5 min, като използват Hielscher UP200S (200вата) при 100 % амплитуда. За отвеждане на топлината е използвана ледена баня. След ултразвуковата екстракция чесновата каша е пресована през петслойна марля. Суспензията е прехвърлена в епруветка с обем 50mL и центрофугирана при 1258g и 4ºC за 20 min, за да се отделят останалите твърди остатъци от течността. Супернатантът е прехвърлен в стерилна епруветка с обем 50mL и затворен плътно за съхранение.

Bose et al. (2014) сравняват ултразвуковата екстракция със сонда с традиционната мацерация, ултразвуковата обработка във вана и микровълновата екстракция. Резултатите показват, че ултразвуковата екстракция със сонда осигурява най-високите добиви на алицин.

Ismail et al. (2014) съобщават за ефективна ултразвукова екстракция на съдържащите сяра биомолекули цистеин и глутатион от луковици чесън. Те прилагат ултразвукова екстракция с вода за извличане на тиоли от луковици чесън, като използват UP100H с настройка на амплитудата 100%. Установяват, че оптималната концентрация на чесън при екстракция в отворена лабораторна чаша е 10% (w/v). Количественото определяне на тиолите е извършено по метода с реактива на Елман. Получават добив на екстракт от 0,170mM тиоли. Изследователите заключават, че ултразвуковата екстракция с вода е прост, безопасен и икономически ефективен метод за изолиране на тиоли от чесън.
 
 

Високопроизводителни ултразвукови апарати за екстракция на чесън

Екстракционните системи на Hielscher Ultrasonics се използват по целия свят в хранителната и фармацевтичната промишленост за промишлено производство на висококачествени растителни екстракти, използвани като добавки в храни, хранителни добавки и терапевтични средства. Независимо дали целта ви е да произвеждате по-малки партиди екстракти от чесън, или да обработвате големи количества висококачествени растителни екстракти, Hielscher Ultrasonics разполага с идеалния ултразвуков екстрактор за вас.

Конкурентни предимства чрез ултразвукова екстракция

Основните предимства на ултразвуковата екстракция на биоактивни съединения от растителни материали като чесън включват значително съкратеното време за екстракция и обработка, екологичността ѝ благодарение на екстракцията с вода или намалената употреба на разтворители и пренебрежимо малките емисии на CO₂, ниското потребление на енергия, както и лесната и безопасна работа с ултразвуковите системи.

Стандартизиране на процеса с Hielscher Ultrasonics

Екстрактите, използвани в храни или фармацевтични продукти, трябва да се произвеждат в съответствие с добрите производствени практики (GMP) и при стандартизирани спецификации за обработка. Цифровите ултразвукови апарати на Hielscher Ultrasonics са оборудвани с интелигентен софтуер, който улеснява прецизното задаване и управление на процеса на ултразвукова обработка. Автоматичното записване на данни записва всички параметри на ултразвуковия процес, като ултразвукова енергия (обща и нетна енергия), амплитуда, температура и налягане (когато са монтирани сензори за температура и налягане), с дата и час върху вградената SD-карта. Това ви позволява да прегледате всяка партида, обработена с ултразвук. Същевременно се гарантират възпроизводимост и постоянно високо качество на продукта. Здравината на всички ултразвукови апарати на Hielscher позволява работа 24/7 при голямо натоварване и в тежки условия.
Таблицата по-долу дава представа за приблизителния капацитет за обработка на нашите ултразвукови апарати: