Ultrazvučna ekstrakcija bijelog luka bez otapala

Bijeli luk (Allium sativum) bogat je organosumpornim spojevima (npr. alicinom, glutationom), koji doprinose mnogim zdravstvenim koristima. Ultrazvučna ekstrakcija pouzdana je i efikasna tehnika za proizvodnju visokokoncentriranih ekstrakata bijelog luka. Ultrazvučna obrada (sonikacija) daje visoke prinose visokokvalitetnih ekstrakata punog spektra u vrlo kratkom vremenu ekstrakcije.

Vrhunski ekstrakti bijelog luka ultrazvučnom ekstrakcijom

Upotreba sonikatora sa sondom za ekstrakciju alicina i organosumpornih spojeva iz bijelog luka nudi nekoliko prednosti, uključujući visoke prinose i visok kvalitet ekstrakta bijelog luka, brzu obradu te pristup bez otapala koji je ekološki prihvatljiv. Ovi faktori zajednički doprinose proizvodnji visokokvalitetnih ekstrakata bijelog luka s pojačanom bioaktivnošću i postojanim sastavom, zbog čega je to željena metoda za istraživače i industrije koje traže vrhunske proizvode dobijene iz bijelog luka.
U nastavku detaljno opisujemo korisne učinke ekstrakcije bijelog luka potpomognute ultrazvukom:

• Prvo, sonikator sa sondom koristi ultrazvučne talase koji se kroz titanijsku sondu, takozvanu sonotrodu, prenose u medij za ekstrakciju. Mehanička energija ultrazvučnih talasa stvara kavitacijske mjehuriće u tečnosti, koji se zatim brzo kolapsiraju. Tokom ovog procesa nastaju intenzivna lokalna mikroturbulencija te promjene pritiska i temperature. Ove sile potiču razgradnju ćelijskih zidova bijelog luka. Ta razgradnja olakšava oslobađanje alicina i drugih organosumpornih spojeva zarobljenih unutar ćelija, što vodi efikasnoj ekstrakciji.
• Drugo, kontrolisana i precizna priroda ultrazvučne obrade (sonikacije) sondom omogućava prilagođavanje procesa ekstrakcije. Proizvođači ekstrakata, kao i istraživači, mogu podešavati parametre kao što su trajanje sonikacije, amplituda i temperatura kako bi optimizirali uslove ekstrakcije, čime se maksimizira prinos alicina i organosumpornih spojeva, a minimizira razgradnja osjetljivih spojeva. Ovaj nivo kontrole presudan je za dobijanje visokokvalitetnih ekstrakata postojanog sastava i potentnosti.
• Osim toga, proces ultrazvučne obrade (sonikacije) relativno je brz u poređenju s tradicionalnim metodama ekstrakcije kao što su maceracija ili Soxhletova ekstrakcija. Ova efikasnost ne samo da štedi vrijeme nego i pomaže u očuvanju svježine i bioaktivnosti ekstrahovanih spojeva. Kraće trajanje ekstrakcije smanjuje izloženost ekstrakta bijelog luka toploti i kisiku, koji mogu razgraditi osjetljive organosumporne spojeve.
• Nadalje, ultrazvučna ekstrakcija je kompatibilna s bilo kojim otapalom, uključujući blaga i ekološki prihvatljiva otapala kao što su voda, vodeni etanol ili alkohol. To je posebno važno kada se ekstrakt bijelog luka proizvodi za upotrebu kao aditiv za hranu, aroma, dodatak prehrani, nutraceutik ili farmaceutik, gdje se rizik od kontaminacije otapalima ili drugim hemikalijama mora izbjeći kako bi se osigurala čistoća i sigurnost konačnog proizvoda.

Ultrazvučna ekstrakcija alicina na bazi vode

Alicin je najzastupljeniji molekul tiosulfinata u ekstraktu bijelog luka. Alicin ima antibakterijsko, antivirusno, antifungalno, antiprotozoalno, antikancerogeno i hipoglikemijsko djelovanje, a poznato je i da podržava kardiovaskularno zdravlje i imunološki sistem. Farmakološke aktivnosti bijelog luka uglavnom su povezane s reakcijama tiol-disulfidne izmjene s proteinima koji sadrže tiole.
Za proizvodnju visokokoncentriranih ekstrakata bijelog luka s velikom količinom organosumpornih spojeva, ultrazvučna ekstrakcija pouzdana je i efikasna tehnika za izolaciju tiola i drugih bioaktivnih supstanci iz bijelog luka. Ultrazvučna obrada (sonikacija) oslobađa tiole iz unutrašnjosti ćelija bijelog luka i omogućava pripremu ekstrakta punog spektra biomolekula bijelog luka. Za ultrazvučnu ekstrakciju bijelog luka kao otapalo se može koristiti voda, koja je netoksična, jeftina i ekološki prihvatljiva.

Poprečni presjek režnja bijelog luka prije i poslije ultrazvučne obrade (sonikacije)
studija i slike: Bose et al. 2014

Protokoli ultrazvučne ekstrakcije alicina

Za ultrazvučnu ekstrakciju bijelog luka uspostavljeno je nekoliko protokola. U naučnim studijama nekoliko istraživačkih timova pokazalo je da ultrazvučna obrada (sonikacija) daje visoke prinose alicina, aliina, organosumpornih spojeva i drugih fitohemikalija iz bijelog luka.
Arzanlou et al. (2010) izvještavaju o ultrazvučnoj ekstrakciji alicina iz režnjeva bijelog luka korištenjem vode kao otapala. Koristili su 20g ručno zdrobljenih režnjeva bijelog luka. Macerirani bijeli luk sonicirali su u 600mL destilirane vode 5 min, koristeći Hielscher UP200S (200watts) pri amplitudi od 100 %. Za odvođenje toplote korištena je ledena kupka. Nakon ultrazvučne ekstrakcije, kaša od bijelog luka je ocijeđena kroz gazu od pet slojeva. Suspenzija je prenesena u epruvetu od 50mL i centrifugirana pri 1258g na 4ºC tokom 20 min kako bi se preostali ostaci odvojili od tečnosti. Supernatant je prenesen u sterilnu epruvetu od 50mL i zatvoren za čuvanje.

Bose et al. (2014) uporedili su ultrazvučnu ekstrakciju sondom s tradicionalnom maceracijom, kupkom za ultrazvučnu obradu i mikrotalasnom ekstrakcijom. Rezultati su pokazali da je ultrazvučna ekstrakcija sondom dala najveće prinose alicina.

Ismail et al. (2014) izvještavaju o efikasnoj ultrazvučnoj ekstrakciji biomolekula koji sadrže sumpor, cisteina i glutationa, iz lukovica bijelog luka. Primijenili su ultrazvučnu ekstrakciju na bazi vode za izdvajanje tiola iz lukovica bijelog luka koristeći UP100H pri postavci amplitude od 100%. Utvrdili su da je optimalna koncentracija bijelog luka bila 10% (w/v) pri ekstrakciji u otvorenoj čaši. Kvantifikacija tiola provedena je metodom s Ellmanovim reagensom. Dobili su prinos ekstrakta od 0,170mM tiola. Istraživači zaključuju da je ultrazvučna ekstrakcija na bazi vode jednostavna, sigurna i isplativa metoda za izolaciju tiola iz bijelog luka.

Visokoučinkoviti sonikatori za ekstrakciju bijelog luka

Hielscher Ultrasonics sistemi za ekstrakciju koriste se širom svijeta u prehrambenoj i farmaceutskoj industriji za komercijalnu proizvodnju visokokvalitetnih biljnih ekstrakata koji se koriste kao aditivi za hranu, dodaci prehrani i terapeutici. Bilo da želite proizvoditi manje šarže ekstrakata bijelog luka ili obrađivati velike količine visokokvalitetnih biljnih ekstrakata, Hielscher Ultrasonics ima idealan ultrazvučni ekstraktor za vas.

Konkurentske prednosti ultrazvučne ekstrakcije

Glavne prednosti ultrazvučne ekstrakcije bioaktivnih spojeva iz biljnih materijala kao što je bijeli luk uključuju značajno skraćeno vrijeme ekstrakcije i obrade, ekološku prihvatljivost zahvaljujući ekstrakciji na bazi vode ili smanjenoj upotrebi otapala te zanemarivo male emisije CO₂, malu količinu utrošene energije, kao i jednostavan i siguran rad ultrazvučnih sistema.

Standardizacija procesa s Hielscher Ultrasonics

Ekstrakti koji se koriste u hrani ili farmaceutskim proizvodima trebaju se proizvoditi u skladu s dobrom proizvođačkom praksom (GMP) i prema standardiziranim specifikacijama obrade. Hielscher Ultrasonics digitalni sonikatori dolaze s inteligentnim softverom koji olakšava precizno podešavanje i kontrolu procesa ultrazvučne obrade (sonikacije). Automatsko bilježenje podataka upisuje sve parametre ultrazvučnog procesa kao što su ultrazvučna energija (ukupna i neto energija), amplituda, temperatura, pritisak (kada su montirani senzori temperature i pritiska) s datumom i vremenskim žigom na ugrađenu SD karticu. To vam omogućava da pregledate svaku ultrazvučno obrađenu šaržu. Istovremeno su osigurani ponovljivost i stalno visok kvalitet proizvoda. Robusnost svih Hielscher sonikatora omogućava rad 24/7 pri velikom opterećenju i u zahtjevnim okruženjima.
Tabela u nastavku daje vam orijentaciju o približnom kapacitetu obrade naših ultrazvučnih uređaja: