Hluboce eutektická rozpouštědla pro vysoce účinnou extrakci
Hluboká eutektická rozpouštědla (DES) a přírodní hluboce eutektická rozpouštědla (NADES) nabízejí výhody jako extrakční rozpouštědla na mnoha úrovních a jsou tak slibnou alternativou ke konvenčním organickým rozpouštědlům. Hluboké eutektické rozpouštědlo funguje skvěle v kombinaci s ultrazvukovou extrakcí a poskytuje vysoké výnosy extraktů prvotřídní kvality. Zjistěte více o ultrazvukové extrakci pomocí přírodních hlubokých eutektických rozpouštědel.
Jak ultrazvuku zlepšuje extrakci hlubokými eutektickými rozpouštědly?
Extrakce typu ultrazvukové sondy pomocí hlubokých eutektických rozpouštědel a přírodních hlubokých eutektických rozpouštědel může nabídnout několik výhod pro extrakci bioaktivních sloučenin. Jednou z hlavních výhod je zvýšená účinnost extrakce fenolických sloučenin a dalších fytochemikálií z přírodních zdrojů. Hluboká eutektická rozpouštědla jsou známá vysokou účinností extrakce, kterou lze ještě zvýšit ultrazvukem asistovanou extrakcí. Díky své netoxicitě jsou skvělou volbou rozpouštědel pro farmaceutické a potravinářské výrobky. Díky tomu je ultrazvuková extrakce pomocí hlubokých eutektických rozpouštědel ekologickou a udržitelnou metodou pro obnovu bioaktivních sloučenin. Bylo vědecky prokázáno, že synergické použití ultrazvuku s hlubokými eutektickými rozpouštědly vede k vyšším výnosům různých bioaktivních sloučenin. Celkově lze říci, že extrakce typu ultrazvukové sondy pomocí hlubokých eutektických rozpouštědel a přírodních hlubokých eutektických rozpouštědel poskytuje efektivnější a ekologičtější přístup k extrakci bioaktivních sloučenin.
Ultrazvuková extrakce pomocí (přírodních) hlubokých eutektických rozpouštědel je vysoce účinná metoda pro vynikající botanické extrakty. Na obrázku je ultrazvukový procesor UP400St (400W) s dávkou 8L pro botanickou extrakci.
- Vysoká efektivita
- Rychlý proces
- Netoxický
- Přesně laditelné podle konkrétní botanické složky
- Mírné podmínky zpracování
- Dávkový a průtokový režim
- Snadné a bezpečné
- Šetrné k životnímu prostředí / biologicky odbouratelné
- Recyklovatelný
- Nehořlavý
- Levný
- Snadno přístupný
Co jsou hluboká eutektická rozpouštědla (DES)?
Hluboká eutektická rozpouštědla (DES) jsou směsi alespoň jednoho akceptoru vodíkových vazeb (HBA) a jednoho donoru vodíkových vazeb (HBD), včetně karboxylových kyselin a dalších obnovitelných sloučenin. Podle Cai et al. (2019) "silná interakce vodíkových vazeb mezi HBA a HBD je nejdůležitějším faktorem pro tvorbu DES". [Cai et al. 2019]
Pro donory vodíkových vazeb se často používají sloučeniny, jako jsou cukry, aminokyseliny, karboxylové kyseliny (např. kyselina benzoová, kyselina citronová, kyselina jantarová) nebo aminy (např. močovina, benzamid). Potenciál chemických interakcí donorů vodíkových vazeb je hlavním faktorem přispívajícím k tvorbě a účinnosti hlubokých eutektických rozpouštědel. Halogenidové soli, jako je cholinchlorid nebo chlorid zinečnatý, lze také použít ve spojení s donory vodíkových vazeb. Jiná hluboká eutektická rozpouštědla na bázi cholinchloridu jsou tvořena kyselinou malonovou, fenolem nebo glycerinem. V důsledku silných interakcí s vodíkovými vazbami je bod tání hlubokých eutektických rozpouštědel výrazně snížen ve srovnání s jeho jednotlivými složkami. Na rozdíl od běžných rozpouštědel (např. ethanol, methanol, hexan, butan atd.) jsou hluboce eutektická rozpouštědla netěkavá, což znamená, že mají velmi nízký tlak par, a proto jsou téměř nehořlavá. Toxicita hluboce eutektických rozpouštědel je nízká, jejich biologická rozložitelnost je vysoká a potřebné prekurzory jsou levné, snadno a hojně dostupné a také obnovitelné.
Přírodní hluboká eutektická rozpouštědla (NADES) jsou ještě šetrnější k životnímu prostředí, protože všechny prekurzory pocházejí z přírodních zdrojů. Hluboká eutektická rozpouštědla také nabízejí laditelnou solventnost založenou na chemickém složení rozpuštěné látky a druzích použitých k vytvoření hlubokých eutektických rozpouštědel. Některá přírodní hluboce eutektická rozpouštědla vykazují vysokou viskozitu, a proto nejsou příliš vhodná pro dávkovou extrakci. Přírodní hluboká eutektická rozpouštědla s vyššími viskozitami však lze úspěšně použít jako rozpouštědla při ultrazvukové průtokové extrakci.
Níže uvedená tabulka ukazuje několik příkladových složení přírodních hlubokých eutektických rozpouštědel (NADES) pro extrakci fytochemikálií:
| Složení NADES | Molární poměr |
|---|---|
| Cholinchlorid: Kyselina mléčná | 1:2 |
| Cholinchlorid: Kyselina citronová: Voda | 1:1:2 |
| Cholinchlorid: Kyselina jablečná: Voda | 1:1:2 |
| Cholinchlorid: Kyselina vinná | 1:2 |
| Cholinchlorid: Glycerol | 1:2 |
| Cholinchlorid: 1,2-propandiol | 1:3 |
| Cholinchlorid: Sorbitol | 1:1 |
| Cholinchlorid: Glukóza: Voda | 2:1:1 |
| Cholinchlorid: Fruktóza: Voda | 2:1:1 |
| Cholinchlorid: Močovina | 1:2 |
Jak funguje ultrazvuková extrakce hlubokými eutektickými rozpouštědly?
Ultrazvuková extrakce je založena na sonomechanických účincích nízkofrekvenčního ultrazvuku s vysokou intenzitou. Aby se podpořila a zintenzivnila extrakce botanických sloučenin (tj. bioaktivních látek) ultrazvukem, jsou vysoce výkonné ultrazvukové vlny spojeny prostřednictvím ultrazvukové sondy (nazývané také ultrazvukový roh nebo sonotroda) do kapalného média, tj. suspenze skládající se z botanické suroviny a (přírodního) hlubokého eutektického rozpouštědla. Ultrazvukové vlny se šíří kapalinou a vytvářejí střídavé nízkotlaké / vysokotlaké cykly. Během nízkotlakých cyklů vznikají nepatrné vakuové bubliny (tzv. kavitační bubliny), které rostou v průběhu několika tlakových cyklů. Během těchto cyklů růstu bublin vstupují rozpuštěné plyny v kapalině do vakuové bubliny, takže se vakuová bublina transformuje na rostoucí plynové bubliny. Po růstu v několika cyklech dosáhnou vakuové bubliny určité velikosti, při které nemohou absorbovat více energie, takže během vysokotlakého cyklu prudce implodují. Imploze bublin je charakterizována intenzivními kavitačními silami, včetně velmi vysoké teploty a tlaku dosahujícího až 4000 K a 1000 atm; stejně jako odpovídající vysoké teplotní a tlakové rozdíly. Tyto ultrazvukem generované turbulence a smykové síly rozbíjejí rostlinné buňky a uvolňují intracelulární bioaktivní sloučeniny do (přírodního) hlubokého eutektického rozpouštědla. Ultrazvuková extrakce otevírá buněčnou strukturu rostlin a zintenzivňuje přenos hmoty mezi rostlinným materiálem a rozpouštědlem. Sonikace tak podporuje účinnost přírodních hlubokých eutektických rozpouštědel. Ultrazvuková extrakce pomocí (přírodních) hlubokých eutektických rozpouštědel vede k výjimečně vysokým výtěžkům ve velmi krátké době zpracování.
Ultrazvukové vlny narušují buněčnou strukturu rostlin, uvolňují bioaktivní sloučeniny a podporují přenos hmoty mezi rostlinným materiálem a rozpouštědlem (např. hlubokými eutektickými rozpouštědly).
Kombinace ultrazvukové extrakce s (přírodními) hlubokými eutektickými rozpouštědly vám dává příležitost kombinovat proces zesilující sílu ultrazvuku s pozoruhodnými solubilizačními účinky a vynikající designovatelností hlubokých eutektických rozpouštědel. Vzhledem k vynikající účinnosti ultrazvukové extrakce Ultrazvukové přístroje se také úspěšně používají k extrakci vody.
Kontaktujte nás nyní, abyste se dozvěděli více o výkonné ultrazvukové extrakční aplikaci pomocí hlubokých eutektických rozpouštědel!
Ultrazvukový extraktor UIP2000hdT (2kW) pro výrobu rostlinných extraktů
Vysoce výkonné ultrazvukové extraktory pro použití hlubokých eutektických rozpouštědel
Ultrazvuková extrakce je spolehlivá technologie zpracování, která usnadňuje a urychluje výrobu vysoce kvalitních extraktů z různých botanických i jakýchkoli rozpouštědel. Ultrazvuková extrakce je vysoce kompatibilní s (přírodními) hlubokými eutektickými rozpouštědly, která jsou příznivá díky své vynikající solubilizační síle, pojmenovatelnosti extraktu, udržitelnosti, biologické rozložitelnosti a šetrnosti k životnímu prostředí. Kombinace intenzifikace procesu výkonového ultrazvuku s výhodami (přírodních) hlubokých eutektických rozpouštědel dává této procesní technologii nadřazenost na mnoha úrovních. Portfolio Hielscher Ultrasonics pokrývá celou řadu od kompaktních laboratorních ultrasonicators až po průmyslové extrakční systémy. Všechny jsou samozřejmě vhodné pro extrakci hlubokými eutektickými rozpouštědly.
Naši dlouholetí zkušení pracovníci vám pomohou od testů proveditelnosti a optimalizace procesů až po instalaci vašeho ultrazvukového systému na úrovni finální výroby.
- Vysoce účinný výkonový ultrazvuk
- vysoká spolehlivost
- velmi vysoké amplitudy
- Provoz v dávkovém a průtokovém režimu
- Opakovatelné / reprodukovatelné výsledky
- Provoz 24/7/365
- Robustnost
- Chytrý software
- Dálkové ovládání prohlížeče
- Uživatelská přívětivost
- Nízké nároky na údržbu
- Bezpečnost
Níže uvedená tabulka vám poskytuje přibližný přehled o zpracovatelské kapacitě našich ultrasonicators:
| Objem dávky | Průtok | Doporučená zařízení |
|---|---|---|
| 1 až 500 ml | 10 až 200 ml / min | UP100H |
| 10 až 2000 ml | 20 až 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 až 20L | 0.2 až 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 až 100 l | 2 až 10 l/min | UIP4000hdT |
| Není k dispozici | 10 až 100 l / min | UIP16000 |
| Není k dispozici | větší | shluk UIP16000 |
Kontaktujte nás! / Zeptejte se nás!
Hielscher Ultrasonics vyrábí vysoce výkonné ultrazvukové homogenizátory pro míchání aplikací, disperze, emulgaci a extrakci v laboratorním, pilotním a průmyslovém měřítku.
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.
High performance ultrasonics! Hielscher's product range covers the full spectrum from the compact lab ultrasonicator over bench-top units to full-industrial ultrasonic systems.