Hluboká eutektická rozpouštědla pro vysoce účinnou extrakci
Hluboká eutektická rozpouštědla (DES) a přírodní hluboká eutektická rozpouštědla (NADES) nabízejí výhody jako extrakční rozpouštědla na mnoha úrovních, a jsou tak slibnou alternativou ke konvenčním organickým rozpouštědlům. Hluboké eutektické rozpouštědlo funguje výborně v kombinaci s ultrazvukovou extrakcí a poskytuje vysoké výnosy extraktů prémiové kvality. Zjistěte více o ultrazvukové extrakci pomocí přírodních hlubokých eutektických rozpouštědel.
Jak ultrazvuku zlepšuje extrakci hlubokými eutektickými rozpouštědly?
Ultrazvuková extrakce 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, která může být dokonce zvýšena ultrazvukem asistovanou extrakcí. Díky své netoxicitě jsou skvělou volbou pro rozpouštědla pro farmaceutické a potravinářské výrobky. Díky tomu je ultrazvuková extrakce pomocí hlubokých eutektických rozpouštědel zelenou a udržitelnou metodou pro regeneraci bioaktivních sloučenin. Bylo vědecky prokázáno, že synergické použití ultrazvuku s hlubokými eutektickými rozpouštědly vede k vyšším výnosům různých bioaktivních sloučenin. Celkově ultrazvuková extrakce typu sondy pomocí hlubokých eutektických rozpouštědel a přírodních hlubokých eutektických rozpouštědel poskytuje účinnější a šetrnější k životnímu prostředí přístup k extrakci bioaktivních sloučenin.
Ultrazvuková extrakce s (přírodními) hlubokými eutektickými rozpouštědly je vysoce účinná metoda pro vynikající botanické extrakty. Obrázek ukazuje ultrazvukový procesor UP400St (400W) s 8l šarží pro botanickou extrakci.
- vysoce účinný
- rychlý proces
- netoxický
- Přesně vyladěné na konkrétní botanickou
- Mírné podmínky zpracování
- Dávkový a průtokový režim
- Snadné a bezpečné
- Šetrné k životnímu prostředí / biologicky rozložitelné
- Recyklovatelné
- Nehořlavé
- levný
- Snadno přístupný
Co jsou hluboká eutektická rozpouštědla (DES)?
Hluboká eutektická rozpouštědla (DES) jsou směsi alespoň jednoho akceptoru vodíkových vazeb (HBA) a jednoho donoru vodíkové vazby (HBD), včetně karboxylových kyselin a dalších obnovitelných sloučenin. (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 chemické interakce donorů vodíkových vazeb je hlavním faktorem přispívajícím k tvorbě a účinnosti hlubokých eutektických rozpouštědel. Halogenidové soli, jako je cholinchlorid nebo chlorid zinečnatý, mohou být také použity ve spojení s donory vodíkových vazeb. Ostatní hluboká eutektická rozpouštědla na bázi cholinchloridu jsou tvořena kyselinou malonovou, fenolem nebo glycerinem. V důsledku silných interakcí vodíkových vazeb je bod tání hlubokých eutektických rozpouštědel významně snížen ve srovnání s jeho jednotlivými složkami. Na rozdíl od konvenčních rozpouštědel (např. ethanol, methanol, hexan, butan atd.) jsou hluboká eutektická rozpouštědla netěkavá, což znamená, že mají velmi nízký tlak par a jsou proto stěží hořlavá. Toxicita hlubokých eutektických rozpouštědel je nízká, jejich biologická rozložitelnost je vysoká a potřebné prekurzory jsou levné, snadno a hojně dostupné a 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 chemii rozpuštěné látky a druzích používaných k výrobě hlubokých eutektických rozpouštědel. Některá přírodní hluboká eutektická rozpouštědla vykazují vysokou viskozitu, a proto nejsou příliš vhodná pro dávkovou extrakci. Přírodní hluboká eutektická rozpouštědla s vyššími viskozitami však mohou být úspěšně aplikována jako rozpouštědla v ultrazvukové průtokové extrakci.
Níže uvedená tabulka ukazuje několik příkladných složení přírodních hlubokých eutektických rozpouštědel (NADES) pro extrakci fytochemikálií:
| NADES Složení | Molární poměr |
|---|---|
| cholinchlorid:kyselina mléčná | 1:2 |
| Cholinchlorid:Kyselina citronová:Voda | 1:1:2 |
| Cholin chlorid: 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 s hlubokými eutektickými rozpouštědly?
Ultrazvuková extrakce je založena na sonomechanických účincích ultrazvuku s vysokou intenzitou, nízkou frekvencí. Pro podporu a zintenzivnění extrakce botanických sloučenin (tj. bioaktivních látek) ultrazvukem jsou ultrazvukové vlny s vysokým výkonem spojeny ultrazvukovou sondou (nazývanou také ultrazvukový roh nebo sonotroda) do kapalného média, tj. kejdy sestávající z botanické suroviny a (přirozeného) hlubokého eutektického rozpouštědla. Ultrazvukové vlny cestují kapalinou a vytvářejí střídavé nízkotlaké / vysokotlaké cykly. Během nízkotlaké cykly se vytvářejí minutové vakuové bubliny (tzv. kavitační bubliny), které rostou během několika tlakových cyklů. Během těchto cyklů růstu bublin vstupují rozpuštěné plyny v kapalině do vakuové bubliny, takže vakuová bublina se přemění na rostoucí plynové bubliny. Po růstu v několika cyklech dosahují vakuové bubliny určité velikosti, při které nemohou absorbovat více energie, takže během vysokotlaké cykly prudce implodují. Imploze bubliny se vyznačuje intenzivními kavitačními silami, včetně velmi vysoké teploty a tlaku dosahujícího až 4000 000 K a 1000atm; stejně jako odpovídající vysoké teplotní a tlakové diferenciály. Tyto ultrazvukem generované turbulence a smykové síly rozbijí rostlinné buňky a uvolňují intracelulární bioaktivní sloučeniny do (přirozeného) hlubokého eutektického rozpouštědla. Ultrazvuková extrakce otevírá buněčnou strukturu botanických rostlin a zintenzivňuje přenos hmoty mezi rostlinným materiálem a rozpouštědlem. Použití ultrazvuku tak podporuje účinnost přírodních hlubokých eutektických rozpouštědel. Ultrazvuková extrakce s (přírodními) hlubokými eutektickými rozpouštědly má za následek mimořádně vysoké výnosy během velmi krátké doby zpracování.
Výkonové ultrazvukové vlny narušují buněčnou strukturu botanických materiálů, uvolňují bioaktivní sloučeniny a podporují přenos hmoty mezi rostlinným materiálem a rozpouštědlem (např. hluboká eutektická rozpouštědla).
Kombinace ultrazvukové extrakce s (přírodními) hlubokými eutektickými rozpouštědly vám dává příležitost kombinovat proces zesilující sílu ultrazvuku s pozoruhodnými rozpustnými účinky a vynikající proveditelností hlubokých eutektických rozpouštědel. Vzhledem k vynikající účinnosti ultrazvukové extrakce, ultrasonicators jsou také úspěšně používány pro extrakci vody,
Kontaktujte nás nyní a dozvíte se více o výkonné ultrazvukové extrakční aplikaci pomocí hlubokých eutektických rozpouštědel!
ultrazvukové odsavač UIP2000hdT (2 kW) pro výrobu botanických výtažků
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 rozpustné síle, designovatelnosti extraktu, udržitelnosti, biologické rozložitelnosti a ekologické přívětivosti. Kombinace procesu intenzifikace výkonového ultrazvuku s výhodami (přírodních) hlubokých eutektických rozpouštědel dává této procesní technologii převahu na mnoha úrovních. Portfolio Hielscher Ultrasonics pokrývá celou škálu od kompaktních laboratorních ultrasonicators až po průmyslové extrakční systémy. Všechny jsou samozřejmě vhodné pro extrakci hlubokými eutektickými rozpouštědly.
Náš dlouholetý zkušený personál vám pomůže od testů proveditelnosti a optimalizace procesů až po instalaci vašeho ultrazvukového systému na konečné úrovni výroby.
- vysoce účinný výkon-ultrazvuk
- vysoká spolehlivost
- velmi vysoké amplitudy
- provoz v dávkovém a průtokovém režimu
- opakovatelné / reprodukovatelné výsledky
- 24/7/365 provoz
- robustnost
- chytrý software
- browser dálkové ovládání
- User-friendliness
- nízké nároky na údržbu
- bezpečnost
Níže uvedená tabulka vám dává informaci o přibližné zpracovatelské kapacity našich ultrasonicators:
| Hromadná dávka | průtok | Doporučené Devices |
|---|---|---|
| 1 až 500 ml | 10 až 200 ml / min | UP100H |
| 10 až 2000ml | 20 až 400 ml / min | Uf200 ः t, UP400St |
| 00,1 až 20L | 00,2 až 4 litry / min | UIP2000hdT |
| 10 až 100L | 2 až 10 l / min | UIP4000hdT |
| na | 10 až 100L / min | UIP16000 |
| na | větší | hrozen UIP16000 |
Kontaktujte nás! / Zeptej se nás!
Hielscher Ultrazvuk vyrábí vysoce výkonné ultrazvukové homogenizátory pro míchání aplikací, disperze, emulgaci a extrakce v laboratoři, 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.
Vysoce výkonný ultrazvuk! Hielscher je produktová řada pokrývá celé spektrum od kompaktní laboratoře ultrasonicator přes bench-top jednotky na full-průmyslové ultrazvukové systémy.