Ultrazvučna ekstrakcija Quillaja saponina
- Ekstrakti saponina iz stabla Quillaja saponaria Molina glavni su izvor saponina za industrijsku primjenu.
- Ultrazvučna ekstrakcija Quillaja saponina daje saponine visokog kvaliteta.
- Ultrazvučna ekstrakcija je visoko efikasna metoda za proizvodnju visokih prinosa Quillaja saponin ekstrakta u kratkom vremenu.
Ekstrakt saponina Quillaja
Ekstrakt saponina Quillaja (sinonimi: ekstrakti quillaia, bois de Panama, ekstrakti panamske kore, ekstrakti quillaia, ekstrakti kore Quillaja, ekstrakti sapunice) je supstanca koja se ekstrahuje iz stabla Quillaja Saponaria Molina (Q. saponaria). Ekstrakt Quillaja se sastoji od preko 100 triterpenoidnih saponina. Glavni prisutni saponini su glikozidi kilainske kiseline. Druge glavne komponente su polifenoli i tanini, kao i male količine soli i šećera. Quillaja ekstrakt se dobija vodenom ekstrakcijom mlevene unutrašnje kore ili drveta orezanih stabljika i grana stabla Quillaja saponaria. Budući da ekstrakti saponina Quillaja sadrže i tenzide i fenolne spojeve, izuzetno su zanimljivi za formulaciju osjetljivih funkcionalnih sastojaka hrane i njihovu zaštitu od oksidacije.
Upotreba saponina kao prirodnih emulgatora značajno raste zbog sve veće potražnje za zdravim, prirodnim proizvodima bez sintetičkih aditiva. Quillaja saponini su odlični emulgatori za O/W emulzije i nanoemulzije i pokazali su vrlo dobre efekte u raznim formulacijama kao što su pića i mješavine ulja. Uobičajena primjena ekstrakta Quillaja saponina je emulgiranje CBD ulja, prozirna pića i pjenasti prehrambeni proizvodi. Quillaja saponini se mogu koristiti sami ili u kombinaciji s drugim emulgatorima.
Q-Naturale® je aditiv za hranu na bazi saponina kore Quillaja, koji je FDA odobrila kao efikasan emulgator za hranu i pića. Osim emulgatora, Quillaja saponini se koriste u farmaceutskim formulacijama zbog svojih antibakterijskih, antivirusnih, antifungalnih, antiparazitskih, antitumorskih, hepatoprotektivnih i imunoadjuvantnih svojstava.
- Vrhunski prinos
- Ekstrakcija velike brzine – u roku od nekoliko minuta
- Ekstrakti visokog kvaliteta – blage, netermalne
- Zeleni rastvarač (tj. voda)
- Isplativo
- Jednostavan i siguran rad
- Niski investicijski i operativni troškovi
- 24/7 rad u teškim uslovima
- Zelena, ekološki prihvatljiva metoda
Studija slučaja ultrazvučne ekstrakcije saponina iz Quillaje
Da bi se pripremio visokokvalitetni ekstrakt Quillaja, koji nudi željene funkcije kao prehrambeni i farmaceutski aditiv, aktivne fitokemikalije, odnosno saponini, moraju biti izolirane. Quillaja saponin je triterpenski saponin izolovan iz kore drveta sapuna. Ultrazvučna kavitacija pospješuje ekstrakciju poboljšavajući kontakt između čvrstih tvari i tekućine i povećavajući prijenos mase.
Cares et al. jasno demonstriraju u svojoj studiji da ultrazvučno potpomognuta ekstrakcija (UAE) može poboljšati proces ekstrakcije bioaktivnih principa iz Quillaja Saponaria Molina. Koristili su Quillaja drvo i čips od kore i ekstrahovali saponine u vodi pomoću sonikacije, tako da konačni proizvod uključuje samo prirodne sastojke i sirovine i može se koristiti u procesima proizvodnje hrane. Kao metoda netermalne ekstrakcije, temperatura ekstrakcije tokom ultrazvučne obrade je konstantno održavana na 20ºC (68ºF). Prinosi ekstrakcije su se značajno povećali s periodom sonikacije od 10 do 30 minuta. Prinosi od 20 minuta na 20ºC u ekstrakciji uz pomoć ultrazvuka bili su uporedivi sa onima postignutim konvencionalnom metodom ekstrakcije od 3 sata na 60ºC.
Ultrazvučni uređaji se koriste za pripremu dugotrajno stabilnih o/w emulzija koristeći Quillaja saponin ekstrakt za fizičku i kemijsku stabilizaciju emulzije. Kliknite ovdje da pročitate više o ultrazvučnoj emulzifikaciji!
Ultrazvučni ekstraktori visokih performansi
Hielscher Ultrasonics je specijaliziran za proizvodnju ultrazvučnih procesora visokih performansi za proizvodnju visokokvalitetnih ekstrakata iz biljaka.
Hielscher’s broad product portfolio ranges from small, powerful lab ultrasonicators to robust bench-top and fully industrial systems, which deliver high intensity ultrasound for the efficient extraction and isolation of bioactive components (e.g. kvercetin, kofein, kurkumin, terpeni itd.). Svi ultrazvučni uređaji iz 200W to 16.000W imaju displej u boji za digitalnu kontrolu, integrisanu SD karticu za automatsko snimanje podataka, daljinsko upravljanje pretraživačem i mnoge druge funkcije prilagođene korisniku. Sonotrode i protočne ćelije (dijelovi koji su u kontaktu sa medijumom) mogu se autoklavirati i lako se čiste. Svi naši ultrasonikatori su napravljeni za rad 24 sata dnevno, 7 dana u nedelji, zahtevaju nisko održavanje i laki su i sigurni za rad.
A digital colour display allows for a user-friendly control of the ultrasonic equipment. Our systems are capable to deliver from low up to very high amplitudes. For the extraction of chemical compounds such as astaxanthin, we offer special ultrasonic sonotrodes (also known as ultrasonic probes or horns) that are optimized for the sensitive isolation of high-quality active substances. The robustness of Hielscher’s ultrasonic equipment allows for 24/7 operation at heavy duty and in demanding environments.
The precise control of the ultrasonic process parameters ensures reproducibility and process standardization. Hielscher’s industrial-scale automated ultrasonic extraction systems are designed for high production capacities of superior quality extracts, whilst at the same time reducing labor, cost, and energy.
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!
Literatura/Reference
- MG Cares, Y. Vargas, L. Gaete, J. Sainz, J. Alarcón (2009): Ultrazvučno potpomognuta ekstrakcija bioaktivnih principa iz Quillaja Saponaria Molina. Međunarodni kongres o ultrazvuku, Universidad de Santiago de Chile, januar 2009.
- J. Deise Fleck, A. Heemann Betti, F. Pereira da Silva, EA Troian, C. Olivaro, F. Ferreira, S. Gasparin Verza (2019): Saponini iz Quillaja saponaria i Quillaja brasiliensis: posebne kemijske karakteristike i biološke aktivnosti. Molekule. 2019 Jan; 24(1): 171.
- K. Kaur, R. Kumar, SK Mehta (2015): Formulacija nanoemulzije stabilizovane saponinom ultrazvučnom metodom i njena uloga u zaštiti degradacije kvercitina od UV svjetlosti. Ultrasonics Sonochemistry 31, 2015.
- RRT Majinda (2012): Ekstrakcija i izolacija saponina. U: Satyajit D. Sarker i Lutfun Nahar (ur.), Izolacija prirodnih proizvoda, Metode u molekularnoj biologiji, Vol. 864, 2012.
- N. Riquelme, RN Zúñiga, C. Arancibia (2019): Fizička stabilnost nanoemulzija sa mješavinama emulgatora: Zamjena tween 80 sa quillaja saponinom. LWT – Nauka o hrani i tehnologija 111, 2019. 760-766.
Činjenice koje vrijedi znati
O stablu Quillaja i njegovim saponinima
Stablo Quillaja Saponaria Molina, također poznato kao južnoamerička sapunica, raste prirodno i ekstenzivno u Čileu. Stablo Quillaja Saponaria (porodica Rosaceae) je veliko zimzeleno s debelom korom, porijeklom iz nekoliko južnoameričkih zemalja, posebno iz Bolivije, Čilea i Perua.
Ekstrakt saponina Quillaja sadrži uglavnom saponine, ali i polifenole, tanine, kao i soli i šećere u malim količinama. Quillaja saponini su molekuli izgrađeni od triterpenskog jezgra sa dva lanca šećera. Ovi lanci šećera daju saponini hidrofilno svojstvo (= rastvorljivo u vodi), dok je triterpensko jezgro hidrofobno (= vodoodbojno). Za njih, to je amfotični tenzid, koji čini saponine nejonskim tenzoaktivnim, omogućavajući smanjenje površinske napetosti, solubilizaciju hidrofobnih proizvoda u vodenim otopinama, kao i stvaranje mikro-/nano-emulzija.
U stablu Quillaja kora sadrži cca. 5% najveća količina saponina, dok drvo ima sadržaj od cca. 2% saponina.
Budući da su saponini prirodne tvari s dobrim pjenušavim i emulgirajućim svojstvima, često se koriste kao sredstva za pjenjenje u industriji hrane, pića i piva, kao surfaktant u kozmetici, kao aditivi u agrohemikalijama i stočnoj hrani, te kao pomoćna sredstva u vakcinama.
Proizvodnja ekstrakta quillaja vrši se vodenom ekstrakcijom; u njegovoj proizvodnji se ne koriste drugi rastvarači. Konačni proizvod, bilo sirovi ili pročišćeni ekstrakt, u tečnoj ili praškastoj formulaciji, sadrži samo prirodne sastojke i sirovine, odobrene za njihovu upotrebu u procesima proizvodnje hrane. (Cares et al. 2009.)
Šta su saponini?
Reč saponin potiče od latinske reči sapo, što znači sapun. Saponini su fitokemikalije, koje se nalaze uglavnom, ali ne isključivo u biljkama, koje pokazuju karakteristike pjene, a sastoje se od policikličnih aglikona vezanih za jedan ili više bočnih lanaca šećera. Aglikonski dio, koji se također naziva sapogenin, je ili steroid (C27) ili triterpen (C30). Sposobnost pjene saponina uzrokovana je kombinacijom hidrofobnog (topivog u masti) sapogenina i hidrofilnog (u vodi) dijela šećera. [Majinda, 2012: str. 515] Biljni materijali sa visokim sadržajem saponina tradicionalno se koriste kao emulgatori. Istaknuti primjeri biljaka bogatih saponinom su kora sapunice (Quillaja saponaria; Rosaceae), sapunica (Saponaria officinalis; Caryophyllaceae) i šikakai prah (Gleditsia sinensis; Leguminosae). Saponini su amfipatski glikozidi visoke molekularne težine, koji strukturno imaju jedan ili više hidrofilnih glikozidnih dijelova koji su kombinirani s lipofilnim derivatom triterpena. Posebno u farmaceutskoj industriji, saponini su privukli veliku pažnju zbog svojih niza bioloških svojstava uključujući njihovu sposobnost da stimulišu imuni odgovor, što ih čini glavnim kandidatima za pomoćne supstance.
Sve što trebate znati o ultrazvučnoj ekstrakciji
Ekstrakcija potpomognuta ultrazvukom (UAE), također sono-ekstrakcija, je visoko efikasna metoda zelene ekstrakcije za izolaciju bioaktivnih supstanci kao što su proteini, vitamini, polifenoli, prirodni pigmenti, lipidi itd. iz biljnih matrica. Ultrazvučna ekstrakcija se zasniva na principu rada akustične kavitacije.
Kada se intenzivni ultrazvučni talasi primenjuju na tečne sisteme, dolazi do akustične kavitacije, koja je fenomen stvaranja, rasta i eventualnog kolapsa vakuumskih mehurića (vidi sliku ispod). Tokom širenja ultrazvučnih talasa, mjehurići vakuuma osciliraju i rastu sve dok ne dostignu tačku kada ne mogu apsorbirati dalju energiju. Na vrhuncu rasta mjehurića oni se nasilno urušavaju, što uzrokuje lokalne termičke, mehaničke i kemijske efekte. Mehanički efekti uključuju visoke pritiske do 1000 atm, turbulencije i intenzivne sile smicanja. Te sile remete ćelijske zidove i promovišu prenos mase između unutrašnjosti ćelije i rastvarača oslobađajući bioaktivna jedinjenja u okolnu tečnost (tj. rastvarač).

Ultrazvučna ekstrakcija se zasniva na akustičnoj kavitaciji i njenim hidrodinamičkim silama smicanja
Ultrazvučna ekstrakcija čvrstih i tekućih spojeva iz biljaka i ćelijskog tkiva je dobro istražena. Primjena visoko intenzivnih ultrazvučnih valova značajno promovira procese ekstrakcije. Osim intenziviranja procesa – što rezultira većim prinosima i kraćim vremenom ekstrakcije – termička degradacija i gubitak temperaturno osjetljivih sastojaka je spriječen jer ultrazvučna obrada nije termički tretman. Nadalje, ultrazvučna ekstrakcija ima niske investicijske i operativne troškove, smanjuje upotrebu rastvarača i/ili omogućava korištenje zelenijih rastvarača, što je čini ekonomičnom i ekološki prihvatljivom tehnikom ekstrakcije. Nadmašujući konvencionalne metode ekstrakcije, ultrazvučno potpomognuta ekstrakcija (UAE) usvojena je iz prehrambene industrije za proizvodnju bioaktivnih tvari uz ekonomsku dobit.