Duboki eutektički rastvarači za visoko efikasnu ekstrakciju
Duboki eutektički rastvarači (DES) i prirodni duboki eutektički rastvarači (NADES) nude prednosti kao rastvarači za ekstrakciju na mnogim nivoima i stoga su obećavajuća alternativa konvencionalnim organskim rastvaračima. Duboki eutektički rastvarači odlično rade u kombinaciji sa ultrazvučnom ekstrakcijom i daju visoke prinose ekstrakata vrhunske kvalitete. Saznajte više o ultrazvučnoj ekstrakciji korištenjem prirodnih dubokih eutektičkih otapala.
Kako Ultrasonication poboljšava ekstrakciju s dubokim eutektičkim rastvaračima?
Ultrazvučna ekstrakcija tipa sonde korištenjem dubokih eutektičkih rastvarača i prirodnih duboko eutektičkih rastvarača može ponuditi nekoliko prednosti za ekstrakciju bioaktivnih spojeva. Jedna od glavnih prednosti je povećana efikasnost ekstrakcije fenolnih jedinjenja i drugih fitokemikalija iz prirodnih izvora. Duboki eutektički rastvarači su poznati po visokoj efikasnosti ekstrakcije, koja se čak može poboljšati ekstrakcijom uz pomoć ultrazvuka. Zbog svoje netoksičnosti, odlična su opcija otapala za farmaceutske i prehrambene proizvode. Ovo čini ultrazvučnu ekstrakciju korištenjem dubokih eutektičkih rastvarača zelenom i održivom metodom za oporavak bioaktivnih spojeva. Naučno je dokazano da sinergetska upotreba ultrazvučne obrade s dubokim eutektičkim otapalima rezultira većim prinosima različitih bioaktivnih spojeva. Sve u svemu, ultrazvučna ekstrakcija tipa sonde pomoću dubokih eutektičkih rastvarača i prirodnih dubokih eutektičkih rastvarača pruža efikasniji i ekološki prihvatljiv pristup ekstrakciji bioaktivnih jedinjenja.
Ultrazvučna ekstrakcija sa (prirodnim) dubokim eutektičkim rastvaračima je visoko efikasna metoda za vrhunske botaničke ekstrakte. Na slici je ultrazvučni procesor UP400St (400W) sa šaržom od 8L za botaničku ekstrakciju.
Biljni glicerin je idealno otapalo za ekstrakciju zbog svojih netoksičnih, neiritirajućih svojstava i svoje sposobnosti da očuva stabilnost i snagu osjetljivih bioaktivnih spojeva. I čisti glicerin i mješavine glicerin-voda su korisna otapala za proizvodnju ekstrakata za suplemente i nutraceutike, ekstrakata okusa, aditiva za hranu i kozmetike.
- visoko efikasan
- Brzi proces
- netoksičan
- Točno podesivo prema specifičnom botaničkom
- Blagi uslovi obrade
- Batch i flow mod
- Lako i sigurno
- Ekološki / biorazgradivo
- Može se reciklirati
- Nezapaljiv
- Jeftino
- Lako dostupan
Šta su duboki eutektički rastvarači (DES)?
Duboki eutektički rastvarači (DES) su mješavine najmanje jednog akceptora vodonične veze (HBA) i jednog donora vodonične veze (HBD), uključujući karboksilne kiseline i druga obnovljiva jedinjenja. Prema Cai et al. (2019), „jaka interakcija vodonične veze između HBA i HBD je najvažniji faktor za formiranje DES-a.” [Cai et al. 2019]
Za donatore vodonične veze često se koriste jedinjenja kao što su šećeri, aminokiseline, karboksilne kiseline (npr. benzojeva kiselina, limunska kiselina, jantarna kiselina) ili amini (npr. urea, benzamid). Potencijal hemijske interakcije donora vodonične veze je glavni faktor koji doprinosi formiranju i efikasnosti dubokih eutektičkih rastvarača. Halidne soli kao što su kolin hlorid ili cink hlorid se takođe mogu koristiti u sprezi sa donorima vodonične veze. Drugi duboki eutektički rastvarači na bazi holin hlorida formiraju se sa malonskom kiselinom, fenolom ili glicerinom. Kao rezultat jakih interakcija vodonične veze, tačka topljenja dubokih eutektičkih rastvarača je značajno smanjena u poređenju sa pojedinačnim komponentama. Za razliku od konvencionalnih rastvarača (npr. etanol, metanol, heksan, butan itd.) duboki eutektički rastvarači su neisparljivi, što znači da imaju vrlo nizak pritisak pare i stoga su teško zapaljivi. Toksičnost dubokih eutektičkih rastvarača je niska, njihova biološka razgradivost je visoka, a neophodni prekursori su jeftini, lako dostupni i u izobilju, kao i obnovljivi.
Prirodni duboki eutektički rastvarači (NADES) su još ekološki prihvatljiviji jer svi prekursori potiču iz prirodnih izvora. Duboki eutektički rastvarači također nude prilagodljivu solventnost zasnovanu na hemiji otopljene tvari i vrstama koje se koriste za stvaranje dubokih eutektičkih rastvarača. Neka prirodna duboka eutektička otapala pokazuju visoku viskoznost i stoga nisu baš pogodna za serijsku ekstrakciju. Međutim, prirodna duboko eutektička otapala većeg viskoziteta mogu se uspješno primijeniti kao rastvarači u ultrazvučnoj protočnoj ekstrakciji.
Donja tabela prikazuje nekoliko primjera sastava prirodnih dubokih eutektičkih otapala (NADES) za ekstrakciju fitokemikalija:
| NADES Composition | Molarni omjer |
|---|---|
| Holin hlorid: mliječna kiselina | 1:2 |
| Holin hlorid: Limunska kiselina: Voda | 1:1:2 |
| Holin hlorid: Jabučna kiselina: Voda | 1:1:2 |
| Holin hlorid: vinska kiselina | 1:2 |
| Holin hlorid: glicerol | 1:2 |
| Holin hlorid: 1,2-propandiol | 1:3 |
| Holin hlorid: sorbitol | 1:1 |
| Holin hlorid:Glukoza:Voda | 2:1:1 |
| Holin hlorid:Fruktoza:Voda | 2:1:1 |
| Holin hlorid: urea | 1:2 |
Kako radi ultrazvučna ekstrakcija s dubokim eutektičkim rastvaračima?
Ultrazvučna ekstrakcija se zasniva na sonomehaničkim efektima ultrazvuka visokog intenziteta, niske frekvencije. Za promicanje i intenziviranje ekstrakcije botaničkih jedinjenja (tj. bioaktivnih supstanci) ultrazvukom, ultrazvučni valovi velike snage se spajaju preko ultrazvučne sonde (koja se također naziva ultrazvučna rog ili sonotroda) u tečni medij, tj. kašu koja se sastoji od botaničke sirovine materijal i (prirodni) duboki eutektički rastvarač. Ultrazvučni talasi putuju kroz tečnost i stvaraju naizmenične cikluse niskog/visokog pritiska. Tokom ciklusa niskog pritiska stvaraju se sitni vakuum mjehurići (tzv. kavitacijski mjehurići), koji rastu u nekoliko ciklusa pritiska. Tokom tih ciklusa rasta mehurića, rastvoreni gasovi u tečnosti ulaze u vakuumski mehur, tako da se vakuumski mehur transformiše u rastuće mehuriće gasa. Nakon rasta u nekoliko ciklusa, vakuumski mjehurići dostižu određenu veličinu pri kojoj ne mogu apsorbirati više energije, tako da nasilno implodiraju tokom ciklusa visokog pritiska. Imploziju mjehurića karakteriziraju intenzivne kavitacijske sile, uključujući vrlo visoku temperaturu i pritisak koji dostižu do 4000K i 1000atm, respektivno; kao i odgovarajuće visoke temperature i razlike pritiska. Ove ultrazvučno generirane turbulencije i sile smicanja razbijaju biljne stanice i oslobađaju unutarćelijske bioaktivne spojeve u (prirodni) duboki eutektički rastvarač. Ultrazvučna ekstrakcija otvara ćelijsku strukturu biljaka i intenzivira prijenos mase između biljnog materijala i rastvarača. Sonikacija na taj način promovira efikasnost prirodnih dubokih eutektičkih otapala. Ultrazvučna ekstrakcija sa (prirodnim) dubokim eutektičkim rastvaračima rezultira izuzetno visokim prinosima u vrlo kratkom vremenu obrade.
Snažni ultrazvučni talasi remete ćelijsku strukturu biljaka, oslobađaju bioaktivna jedinjenja i promovišu prenos mase između biljnog materijala i rastvarača (npr. duboki eutektički rastvarači).
Kombinacija ultrazvučne ekstrakcije sa (prirodnim) dubokim eutektičkim rastvaračima daje vam priliku da kombinujete moć ultrazvuka koji intenzivira procese sa izvanrednim efektima solubilizacije i izvanrednim dizajnom dubokih eutektičkih rastvarača. Zbog vrhunske efikasnosti ultrazvučne ekstrakcije, ultrasonikatori se također uspješno koriste za ekstrakciju vode.
Kontaktirajte nas sada kako biste saznali više o moćnoj primjeni ultrazvučne ekstrakcije pomoću dubokih eutektičkih otapala!
ultrazvučni ekstraktor UIP2000hdT (2kW) za proizvodnju biljnih ekstrakata
Ultrazvučni ekstraktori visokih performansi za upotrebu dubokih eutektičkih rastvarača
Ultrazvučna ekstrakcija je pouzdana tehnologija obrade, koja olakšava i ubrzava proizvodnju visokokvalitetnih ekstrakata iz različitih biljnih, kao i svih rastvarača. Ultrazvučna ekstrakcija je visoko kompatibilna sa (prirodnim) dubokim eutektičkim rastvaračima, koji su povoljni zbog svoje odlične moći solubilizacije, mogućnosti dizajna za ekstrakt, održivosti, biorazgradljivosti i ekološke prihvatljivosti. Kombinacija intenziviranja procesa ultrazvuka snage sa prednostima (prirodnih) dubokih eutektičkih rastvarača daje ovoj procesnoj tehnologiji superiornost na više nivoa. Hielscher Ultrasonics portfolio pokriva cijeli raspon od kompaktnih laboratorijskih ultrasonicatora do industrijskih sistema za ekstrakciju. Svi su naravno pogodni za ekstrakciju sa dubokim eutektičkim rastvaračima.
Naše dugogodišnje iskusno osoblje pomoći će vam od testiranja izvodljivosti i optimizacije procesa do instalacije vašeg ultrazvučnog sistema na konačnom nivou proizvodnje.
- ultrazvuk visoke efikasnosti
- visoka pouzdanost
- veoma velike amplitude
- rad u batch i protočnom režimu
- ponovljivi / ponovljivi rezultati
- 24/7/365 operacija
- robusnost
- pametni softver
- daljinski upravljač pretraživača
- prilagođenost korisniku
- niske zahtjeve za održavanjem
- Sigurnost
Tabela ispod daje vam indikaciju približnih kapaciteta obrade naših ultrazvučnih aparata:
| Batch Volume | Flow Rate | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 1 do 500 ml | 10 do 200 ml/min | UP100H |
| 10 do 2000 ml | 20 do 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 do 20L | 0.2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10 l/min | UIP4000hdT |
| N / A | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| N / A | veći | klaster of UIP16000 |
Kontaktiraj nas! / Pitajte nas!
Iskoristite prednosti ultrazvučne ekstrakcije i koristite Hielscher sonikator za botaničku ekstrakciju sa neusporedivom efikasnošću i održivošću!
Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi za primjene miješanja, disperzije, emulgiranja i ekstrakcije u laboratorijskim, pilotskim i industrijskim razmjerima.
Literatura / Reference
- Türker, D.A., Doğan, M. (2021): Application of deep eutectic solvents as a green and biodegradable media for extraction of anthocyanin from black carrots. LWT – Food Science and Technology, Volume 138, March 2021.
- Duygu Aslan Türker, Mahmut Doğan (2022): Ultrasound-assisted natural deep eutectic solvent extraction of anthocyanin from black carrots: Optimization, cytotoxicity, in-vitro bioavailability and stability. Food and Bioproducts Processing, Volume 132, 2022. 99-113.
- Sumbal Jamshaid, Dildar Ahmed (2022): Optimization of ultrasound-assisted extraction of valuable compounds from fruit of Melia azedarach with glycerol-choline chloride deep eutectic solvent. Sustainable Chemistry and Pharmacy, Volume 29, 2022.
- Křížek, et al. (2018): Menthol-based Hydrophobic Deep Eutectic Solvents: Towards Greener and Efficient Extraction of Phytocannabinoids. Journal of Cleaner Production, 193, 2018. 391-396.
- Chemat F, et al. (2019): Review of Alternative Solvents for Green Extraction of Food and Natural Products: Panorama, Principles, Applications and Prospects. Molecules, vol.24, no.16, 2019. 3007.
- Lores, H.; Romero, Vanesa; Costas Mora, Isabel; Bendicho, Carlos; Lavilla, Isela (2016): Natural deep eutectic solvents in combination with ultrasonic energy as a green approach for solubilisation of proteins: application to gluten determination by immunoassay. Talanta 2017. 453-459.
- Cai, et al. (2019): Green Extraction of Cannabidiol from Industrial Hemp (Cannabis sativa L.) Using Deep Eutectic Solvents Coupled with Further Enrichment and Recovery by Macroporous Resin. Journal of Molecular Liquids, 2019.
Ultrazvuk visokih performansi! Hielscherov asortiman proizvoda pokriva cijeli spektar od kompaktnog laboratorijskog ultrazvučnog preko stolnih jedinica do potpuno industrijskih ultrazvučnih sistema.