Ultrazvučna ekstrakcija stanične materije

Ultrazvučna ekstrakcija ili sono-ekstrakcija je tehnologija koja intenzivira proces, a radi spajanjem ultrazvuka velike snage u kašu biljnog ili ćelijskog tkiva. Hielscher Ultrasonics isporučuje pouzdane ultrasonicatore za razbijanje stanica i ekstrakciju iz malih laboratorijski uzorci do velikih količina u industrijska prerada. Privlačnost ultrazvučne potpomognute ekstrakcije leži u netermalnoj obradi materijala, njegovoj jednostavnoj primjeni i mogućnosti skaliranja od testa do proizvodne skale.

Hielscherovi ultrazvučni uređaji generiraju ultrazvuk visokog intenziteta koji se može točno kontrolirati prema vašim zahtjevima procesa.

Lista u nastavku daje vam različite protokole ultrazvučne obrade, koji demonstriraju široko polje primjene ultrazvučne energije u biologiji, preradi hrane i farmaceutskoj proizvodnji.
Bilo da imate na umu određenu botaničku ekstrakciju ili želite dobiti općenitije informacije o našim ultrazvučnim ekstraktorima visokih performansi, koristite kontakt obrazac u nastavku! Biće nam drago da Vam pomognemo!

Ultrazvučna ekstrakcija boldina iz listova bolda (Peumus boldus Molina)

Ultrazvučna aplikacija:
Važan aktivni sastojak u boldu je boldin ((S)-2,9-dihidroksi-1,10-dimetoksiaporfin), koji je pored katehina ((2S,3R)-2-(3,4-dihidroksi-fenil)-3 ,4-dihidro-1(2H)-benzopiran-3,5,7-triol) glavne komponente frakcije alkaloida i flavonoida u listovima boldoa. Boldin je snažan antioksidans koji trpi peroksidativno oštećenje posredovano slobodnim radikalima i djeluje kao efikasan čistač hidroksilnih radikala.
Procedura ekstrakcije: Za tipičnu proceduru ekstrakcije, uzorci listova boldo ekstrahovani su sa 1L destilovane vode pod atmosferskim pritiskom pomoću ultrazvučnog aparata. UIP1000hd u batch i protočnom načinu rada. Vrijeme ekstrakcije se kreće između 10 i 40 min., sa ultrazvučnim intenzitetom od 10 do 23 W/cm², i temperaturni raspon od 10 do 70°C. Najbolji rezultati su postignuti pod sledećim uslovima: ultrazvučni intenzitet od 23 W/cm² za 40 min. na temperaturi od 36°C
Rezultati: Rezultati analize pokazuju da ultrazvuk velike snage poboljšava oslobađanje analita iz biljnog matriksa materijala Bolda po znatno boljim stopama u poređenju sa konvencionalnom metodom: jednak prinos je oslobođen ultrazvukom za 30 minuta. dok je konvencionalno vrijeme ekstrakcije bilo 2h.
Chemat (2013) i saradnici su pokazali da ultrazvučno potpomognuta ekstrakcija poboljšava efikasnost ekstrakcije biljaka, a istovremeno skraćuje vrijeme ekstrakcije uz povećanu koncentraciju ekstrakata (ista količina rastvarača i biljnog materijala). Analiza je pokazala da su optimizirani uvjeti: snaga ultrazvuka 23 W/cm² sa UIP1000hd za 40 min. i temperaturu od 36°C. Optimizirani parametri ultrazvučne ekstrakcije omogućavaju bolju ekstrakciju u odnosu na konvencionalnu maceraciju u smislu vremena procesa (30 min umjesto 120 min), veći prinos, veću energetsku efikasnost, poboljšanu čistoću, veću sigurnost i bolji kvalitet proizvoda.
Preporuka uređaja:
UIP1000hdT sa sonotrodom BS2d34 i protočnom ćelijom
Referenca/istraživački rad:
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.

Ultrazvučna ekstrakcija hlorogene kiseline iz listova duhana

Ultrazvučna aplikacija:
Za eksperimente ekstrakcije, listovi duhana iz Nicotiana tabacum su mljeveni na manje veličine čestica od oko >4 x ≧2 mm. Za pokuse ultrazvučne ekstrakcije, 20 g uzoraka osušenih materijala listova duhana ekstrahovani su destilovanom vodom na temperaturama u rasponu od 5°C do 30°C. Eksperimenti ekstrakcije su sprovedeni za vremenske intervale ciklusa ekstrakcije koji variraju od 5 minuta do 30 minuta po ciklusu. Oko 10 do 15 kapi etanola dodano je u izračunatih 256 ml optimalne zapremine destilovane vode potrebne za ekstrakciju sve rastvorljive hlorogenske kiseline iz 20 g uzoraka osušenih listova duvana. Optimalna zapremina destilovane vode od 256 ml je zatim podeljena na frakcione zapremine rastvarača za ekstrakciju za upotrebu u svakom ciklusu ultrazvučne ekstrakcije.
Za ultrazvučno zračenje, ultrazvučni procesor UP400S (400 vati, 24 kHz) sa sonotrodom H7 od titanijuma, koja je imala prečnik vrha od 7 mm. Sonotroda H7 je umetnuta na pola visine ekstrakcijske smjese.
Protokol: Kao optimalni uslovi za ultrazvučnu ekstrakciju hlorogene kiseline iz listova duvana pronađeni su: 20g osušenih listova duvana u destilovanoj vodi (optimalni odnos tečnosti i čvrste materije: 12,8mL/g) na temperaturi obrade 20°C, ultrazvučni uređaj UP400S (400W, 24kHz) za 3 ciklusa sonikacije od svakih 15 minuta (ukupno trajanje ultrazvuka: 45 min).
Preporuka uređaja:
UP400S sa sonotrodom H7
Referenca/istraživački rad:
Mazvimba, Martin Tongai; Yu, Ying; Zhang, Ying (2011): Optimizacija i ortogonalni dizajn procesa vodene ekstrakcije uz pomoć ultrazvuka za ekstrakciju hlorogene kiseline iz suhih listova duhana. Kineski časopis prirodnih lijekova 2011.
Pročitajte više o ultrazvučnoj ekstrakciji iz duhana!

Ultrazvučna ekstrakcija mangiferina

Ultrazvučna aplikacija:
Mangiferin (1,3,6,7-tetrahidroksi-2-[3,4,5-trihidroksi-6-(hidroksimetil)oksan-2-il]ksanten-9-on; formula: C₁₉H₁₈O₁₁) je polifenol strukture C-glikozilksantona koji se može naći u mnogim biljnim vrstama. Mangiferin pokazuje različite farmakološke aktivnosti. Regioselektivna acilacija mangiferina može se vrlo efikasno katalizirati lipazom pod ultrazvukom. U poređenju sa konvencionalnim metodama, ultrazvučno potpomognuta kataliza ističe se prednostima kraćeg vremena reakcije i većih prinosa. Optimalni uslovi za ultrazvučnu acilaciju mangiferina pronađeni su kao:
lipaza: PCL, acil donor: vinil acetat; reakcijski rastvarač: DMSO, temperatura reakcije: 45 °C, ultrazvučna snaga: 200W; omjer supstrata: acil donor/mangiferin 6/1, opterećenje enzima: 6 mg/ml
Prinos regioselektivne acilacije bio je do 84%.
Preporuka uređaja:
UP200St ili UP200Ht
Referenca/istraživački rad:
kp.: Wang, Z.; Wang, R.; Tian, J.; Zhao, B; Wei, XF; Su, YL; Li, CY; Cao, SG; Wang, L. (2010): Učinak ultrazvuka na regioselektivnu acilaciju mangiferina kataliziranu lipazom u nevodenim rastvaračima. J. Asian Nat Prod. Res. 12/1, 2010. 56-63.

Ultrazvučna ekstrakcija kapsaicinoida

Ultrazvučna aplikacija:
Ekstrakcija kapsaicinoida (kapsaicin, nordihidrokapsaicin) iz ljute paprike: kapsaicinoidi iz Capsicum frutescens paprika je dobijena ultrazvučnom ekstrakcijom pod sledećim uslovima: rastvarač: 95% (v/v) etanol, odnos rastvarač/mase 10 ml/g, 40 min. vrijeme ekstrakcije ultrazvukom, temperatura ekstrakcije 45°C. Prinos ekstraktanta: 85% kapsaicinoida
Preporuka uređaja:
UP400St
Pročitajte više o ultrazvučnoj ekstrakciji kapsaicinoida iz čili papričica!

Ultrazvučna ekstrakcija silimarina iz sjemena čička

Ultrazvučna aplikacija:
Ekstrakcija potpomognuta ultrazvukom izvedena je pomoću ultrazvučnog aparata UP400S. U ovoj studiji korišćena je ultrazvučna sonda tipa rog prečnika 1,5 cm. 10 g nemasnog praha čička je precizno izvagano i rastvoreno u 100 mL metanola. Čaša je držana u vodenom kupatilu i održavana na temperaturi od 25°C. Prašak čička rastvoren u rastvaraču je sonikiran u različitim vremenskim intervalima (30, 60, 90, 120 i 150 min.). Nakon svakog vremenskog intervala, rastvor je filtriran kroz Whatman filter papir i svaki filtrat (oko 80 mL) je uparen korišćenjem rotacionim isparivačem do dostizanja 30 mL rastvora i merena je apsorpcija fenolnih jedinjenja UV-vidljivim spektrofotometrom na talasnoj dužini od 517 nm prema DPPH metodi. Kao što se očekivalo, povećanje vremena ekstrakcije rezultiralo je povećanjem sadržaja silimarina.
Autori studije su otkrili da je ultrazvučna ekstrakcija kako bi se dobili alkoholni ekstrakti jedna od najboljih tehnika za zamjenu konvencionalnih tehnika. Dokazano je da ultrazvučna ekstrakcija daje bolji kvalitet ekstrakta. Dodatne prednosti su ušteda vremena, efikasnija itd.
Preporuka uređaja:
UP400St
Referenca/istraživački rad:
Çağdaş, E.; Kumcuoğlu, S.; Güventürk, S.; Tavman, S. (2011): Ultrazvukom potpomognuta ekstrakcija komponenti silimarina iz sjemena čička (Silybum Marianum L.). GIDA 36/6, 2011. 311-318.
Pročitajte više o ultrazvučnoj ekstrakciji silimarina iz sjemena čička!

Ultrazvučna ekstrakcija steviozida

Ultrazvučna aplikacija:
Uzorci od 10 g suhog i mljevenog lišća stevije ekstrahirani su u 100 mL vode uz kontinuirano miješanje (sa magnetskom miješalicom). pH vrednost je kontrolisana sa 0,01 M pH 7 natrijum fosfata. Uzorak je stavljen u staklenu čašu od 150 mL i sonikiran ultrazvučnim aparatom tipa sonde. UIP500hT (20kHz, 500W). Vrh sonotrode je uronjen oko 1,5 cm u kašu od lišća stevije. Ultrazvučni uređaj je podešen na izlaznu snagu od 350W. Blagi tretman ultrazvukom od 350 W u trajanju od 5-10 min. pri konstantnoj temperaturi procesa od 30°C dao je prinos rebaudiozida A od 30-34g po 100g uzorka. Nakon sonikacije, rastvor ekstrakta je centrifugiran i filtriran kroz mikroporoznu membranu od 0,45 μm; filtrat je uzet za analizu sadržaja ukupnog rebaudiozida A. Prinos ekstrakcije ukupnog sadržaja rebaudiozida A analiziran je HPLC.
Ultrazvučnom ekstrakcijom bez rastvarača, postignut je visok prinos rebaudiozida A u poređenju sa tradicionalnim metodama ekstrakcije kao što su ekstrakcija toplotom ili maceracija.
Preporuka uređaja:
UIP500hdT
Pročitajte više o ultrazvučnoj ekstrakciji stevije!

Ultrazvučna ekstrakcija terpena

Ultrazvučna aplikacija:
Ekstrakcija hlapljivih jedinjenja, kao što su terpeni, iz cvasti vrste Cannabis sativa L. sorte može se ultrazvučno poboljšati. Istraživanja su pokazala da se ciljani terpeni nakon kratkog ultrazvuka već oslobađaju iz biljnog materijala.
Rezultati pokazuju da ultrazvučni tretman ne duži od 5 min omogućava da se dobije povećana koncentracija terpena u odnosu na maceraciju. Umjesto toga, ultrazvučni tretman duži od 5 minuta povećao je koncentraciju δ-9-tetraidrokanabinola (THC).
Protokol sonikacije:
Ekstrakcija terpena potpomognuta ultrazvukom izvedena je pomoću Ultrasonikator tipa sonde od 200W. Ultrazvučni uređaj je podešen na 25% amplitude. U tri alikvota od po 50 g osušenih cvasti dodano je po 250 mL 70% etanola v/v, koji je korišten rastvaračem za ekstrakciju. Svaka čaša i njen sadržaj bili su uronjeni u ledenu kupku. Sonikacija je vršena 5, 10 i 15 min. U toku ultrazvučna ekstrakcija Postupkom, osigurano je kontinuirano brzo odvođenje topline kako bi se temperatura procesa održavala ispod 30°C. Nakon ekstrakcije, smjese su filtrirane pod vakuumom kroz Whatman No. 3 papir, a rastvarač je uklonjen rotacijskim vakuumskim isparavanjem. Svaki pokus ekstrakcije izveden je u tri primjerka koristeći tri različita uzorka.
Utvrđeno je da je ultrazvučna obrada zanimljiva alternativa maceraciji za ekstrakciju hlapljivih spojeva iz cvasti kanabisa, ali također pokazuje da ultrazvučni tretman ne smije trajati duže od 5 minuta kako bi se postiglo pojačano obnavljanje terpena. Umjesto toga, ultrazvučni tretman duži od 5 minuta povećao je koncentraciju δ-9-tetraidrokanabinola (THC). Ekstrakt cvasti Cannabis sativa dobijen ultrazvučnom ekstrakcijom u trajanju od 5 minuta mogao bi se koristiti kao sastojak za parfeme ili aromu za napitke. Može se koristiti kao alternativa za industrijsku konoplju, gdje se stabljike koriste za industriju vlakana, a ekstrakti cvasti za kozmetičku i prehrambenu industriju.
Preporuka uređaja:
UP200St ili UP200Ht sa sonotrodom/sondom S26d14
Referenca/istraživački rad:
Da Porto, C.; Decorti, D.; Natolino, A. (2014): “Ekstrakcija isparljivih jedinjenja uz pomoć ultrazvuka iz industrijskih cvasti Cannabis sativa L.”. IJARNP 2014, 7/ 1. 8-14.
Pročitajte više o ultrazvučnoj ekstrakciji terpena!

Postavka ekstrakcije za botaničku izolaciju: ultrazvučni uređaj tipa sonde UP400ST, Büchi vakuum filter i rotor-isparivač za ekstrakciju fitokemikalija.

Ultrazvučna ekstrakcija vanilina iz osušenih zrna vanilije

Ultrazvučna aplikacija:
Ekstrakcija vanilina je optimizirana uz pomoć ultrazvuka. Zbog toga je ultrazvučni uređaj od 100 vati radio u impulsnom režimu (ciklusi: 5 sekundi uključeno, nakon čega je 5 sekundi isključeno).
Najbolji rezultati su postignuti za ultrazvučnu ekstrakciju sa 40% etanolom u trajanju od 1h na 30°C. Kako bi se uporedili rezultati sa konvencionalnim metodama ekstrakcije, također su provedene ekstrakcije vodenom kupelji i ultrazvučnom kupkom. Rezultati su pokazali da je optimizacija ekstrakcije vanilina ultrazvučnim rogom sa 40% etanola u trajanju od 1h na 30°C u poređenju sa ekstrakcijom u vodenom kupatilu sa 40% etanolom na 56°C tokom 15h.
Preporuka uređaja:
UP100H
Referenca/istraživački rad:
Rasoamandrary, N.; Fernandes, AM; Bashari, M.; Masamba, K.; Xueming, X. (2013): Poboljšana ekstrakcija vanilin 4-hidroksi-3-metoksibenzaldehida iz osušenih zrna vanilije pomoću ekstrakcije potpomognute ultrazvukom: Poređenje ekstrakcije uz pomoć ultrazvuka i ekstrakcije u toploj vodenoj kupki. Akademik Gıda 11/1, 2013. 6-12.
Pročitajte više o prednostima ultrazvučne ekstrakcije vanilina!

Ultrazvučna ekstrakcija fenolnih jedinjenja iz Ziziphus Jujube

Ultrazvučna aplikacija:
Za ultrazvučno potpomognutu ekstrakciju fenolnih jedinjenja žižule (Ziziphus Jujube), ultrasonifikator visokog intenziteta sonde UP200H korišćena je snaga od 200W i frekvencija 24kHz. Ultrazvučni uređaj je opremljen sonotrodom sa mikrovrhom S2 (prečnik vrha 2 mm), koja je uronjena u vodeno kupatilo u koje je postavljeno taložno staklo sa uzorkom (unutrašnje dimenzije: 280:195:135 mm). Amplituda ultrazvučnih vibracija iznosila je 100% nominalne snage (maksimalna amplituda 260 μm) i akustične snage 0,171402 W i intenziteta 21,8346 W/cm2. Intenzitet ultrazvuka je određen kalorimetrijski mjerenjem vremenskog porasta sutemperature u uslovima sutemperature. . Postupak ultrazvučne ekstrakcije korišten je za ekstrakciju ukupnih fenola iz uzoraka prema projektu eksperimenta (za optimizaciju).
Preporuka uređaja:
UP200H sa sonotrodom S2
Referenca/istraživački rad:
Fooladi, H.; Mortazavi, SA; Rajaei, A.; Elhami Rad, AH; Salar Bashi, D.; Savabi Sani Kargar, S. (2013): Optimizirajte ekstrakciju fenolnih jedinjenja žižule (Ziziphus Jujube) metodom ekstrakcije uz pomoć ultrazvuka. IECFP 2013.

Kliknite ovdje da biste pronašli više protokola sonikacije za ultrazvučni tretman biološke tvari!