Nejúčinnější metoda extrakce botanických extraktů

Hledáte výkonné a spolehlivé extrakční nastavení pro výrobu vysoce kvalitních rostlinných extraktů? Zde naleznete srovnání běžných extrakčních technik včetně ultrazvukové extrakce, superkritické CO₂ extrakce ethanolu, macerace mimo jiné a jejich výhody, jakož i nevýhody.

Co jsou botanické extrakty?

Rostlinné látky, jako jsou listy, okvětní lístky, květiny, stonky, kořeny, a kůra obsahují silné bioaktivní sloučeniny (fyto-chemikálie), které se používají v potravinách a nápojích, doplňky stravy, terapie a léčiva, stejně jako v kosmetických přípravcích. Významnými příklady rostlinných extraktů jsou antioxidanty, vitamíny (např. vitamín A, C, E, K; vitamíny B), bílkoviny (např. konopí, sója), polyfenoly, flavonoidy, terpeny, kanabinoidy (např. CBD, CBG, THC), oligosacharidy a lipidy (např. omega-3 mastné kyseliny z lněných semen nebo konopných semen).
Antioxidanty působí jako silný obranný mechanismus, který zabraňuje buňky těla proti poškození od stárnutí, stres, zánět a nemoci. Výzkum také ukazuje, že antioxidanty mohou přispět jako imuno systém enhancer a vykazují protirakovělické vlastnosti. Antioxidanty navíc zabraňují oxidaci výrobků a prodlužují tak jejich stabilitu a trvanlivost. Proto se antioxidanty přidávají do mnoha potravin a nápojů, výživových doplňků, terapeutiky a kosmetických přípravků. Velmi prominentní příklady antioxidantů jsou vitamin E (α-tokoferol), vitamín C (kyselina askorbová), beta-karoten a glutathion.
Antioxidanty a jiné bioaktivní sloučeniny mohou být buď extrahovány z přírodních materiálů, jako jsou rostlinné látky nebo řasy, nebo uměle syntetizovány. Bioaktivní sloučeniny, které jsou extrahovány z přírodního zdroje, vykazují vyšší biologickou dostupnost, biologickou dostupnost a tím zvýšenou účinnost. Proto se ve vysoce kvalitních doplňcích používají přirozeně extrahované fytochemikály.

Extrakce vysoce kvalitních extraktů z rostlinných látek

Pro vysoce kvalitní botanické extrakty nejen ze suroviny (rostlinného materiálu) je zásadní, ale také použitá extrakční technika je zásadní. Rostlinné extrakty jsou citlivé na teplotu, což znamená, že jsou degradovány teplem. Proto je velmi důležité zvolit metodu netepelné extrakce.
Výběr extrakčního rozpouštědla je dalším důležitým faktorem, který ovlivňuje kvalitu extraktu. Rozpouštědla, jako je hexan, methanol, butan a další chemikálie, mohou kontaminovat extrakt. I když jsou rozpouštědla po extrakci odstraněna, v konečném extraktu lze nalézt stopová množství toxických rozpouštědel. Voda, alkohol, ethanol, glycerin nebo rostlinné oleje jsou bezpečné, netoxické rozpouštědla a schválené FDA pro spotřebu.

Jak funguje Ultrazvuková extrakce?

Ultrazvuková extrakce je založena na pracovním principu ultrazvukové / akustické kavitace a je čistě mechanickou úpravou. Podobně jako u míchačky s vysokým smykem vytváří ultrasonicator pouze mechanické smykové síly v procesním médiu. Ultrazvuková extrakce sama o sobě je netepelná, bezchemi chemická extrakční technika.
Co je akustická Cavitace? – Akustická nebo ultrazvuková kavitace nastává, když je vysoký výkon, nízkofrekvenční ultrazvukové vlny jsou spojeny do kejdy skládající se z botanického materiálu v kapalině (rozpouštědlo). Vysoce výkonné ultrazvukové vlny jsou spojeny pomocí ultrazvukového procesoru typu sonda do botanické kaše. Vysoce energetické ultrazvukové vlny procházejí kapalinou a vytvářejí střídavé vysokotlaké / nízkotlaké cykly, což vede k fenoménu akustické kavitace. Akustická nebo ultrazvuková kavitace vede lokálně k extrémním podmínkám, jako jsou velmi vysoké tlakové rozdíly a vysoké smykové síly. Když kavitační bubliny implodují na povrchu pevných látek (jako jsou částice, rostlinné buňky, tkáně atd.), mikro-trysky a mezi partikladulární kolize vytvářejí účinky, jako je rozpad částic, sonoporace (perforace buněčných stěn a buněčných membrán) a narušení buněk. Imploze kavitačních bublin v kapalných médiích navíc vytváří turbulence a míchání, což podporuje přenos hmoty mezi vnitřkem buňky a okolním rozpouštědlem. Ultrazvukové ozařování je vysoce účinný způsob, jak zlepšit procesy přenosu hmoty, protože použití ultrazvuku vede k kavitaci a souvisejícím mechanismům, jako je pohyb mikrosucholů kapalinovými tryskami, komprese a dekomprese v materiálu s následným narušením buněčných stěn.
V závislosti na surovině může proces ultrazvukové extrakce vyžadovat vysokou intenzitu, například rozbít tuhé rostlinné buňky nebo materiál s vysokým množstvím celulózy. Sonda typu ultrasonicators může generovat velmi vysoké amplitudy, což je nezbytné pro generování nárazové kavitace. Hielscher Ultrasonic vyrábí vysoce výkonné ultrazvukové extraktory, které mohou snadno vytvářet amplitudy 200μm v nepřetržitém provozu 24 / 7. Pro ještě vyšší amplitudy hielscher nabízí specifikované vysoko amplitudové sonotrody (sondy).
Tlakovatelné ultrazvukové reaktory a průtokové buňky se používají k zesílení kavitace. S rostoucími tlaky, kavitace a kavitačné smykové síly se stávají ničivějšími a zlepšují se tím ultrazvukové extrakční účinky.

Extrahujte fytochemické a bioaktivní sloučeniny s ultrazvukem

Ultrazvuková extrakce se používá k uvolnění a izolaci široké škály bioaktivních sloučenin (tzv. fytochemikálií) z rostlinných látek.
Níže uvedený seznam vám dává malý přehled o ultrazvukem extrahovaných fytochemikáliích:

• CBD a další kanabinoidy z konopí a konopí
• terpeny
• Zázvor
• Kapsaicin z Chilli
• Kofein z kávových zrn
• Astaxanthin – řasy
• Allicin z česneku
• Katechiny (EGEC) z čaje
• Ellagitannins z granátového jablka
• Ájurvédské bylinné extrakty
• Nikotin z tabáku
• Éterické oleje
• Pektiny z citrusových plodů slupky

Rozpouštědla pro ultrazvukovou extrakci

Ultrazvuková extrakce je kompatibilní s téměř jakýmkoli rozpouštědlem. Nejčastěji se ethanol, voda, směs ethanolu/vody, glycerin a rostlinné oleje používají k extrakci bioaktivních sloučenin z rostlinných látek, protože tato rozpouštědla jsou považována za bezpečná pro spotřebu a jsou snadno použitelná.
Přečtěte si více o rozpouštědlech používaných pro ultrazvukovou extrakci!

Výhody ultrazvukové extrakce ethanolu

Ethanol je jedním z nejčastěji používaných rozpouštědel s ultrazvukovou extrakcí díky své bezpečnosti (FDA-schválené pro spotřebu), jeho účinnost, a jeho široký rozsah solventnosti. Ultrazvuková extrakce ethanolu zastíní ostatní rozpouštědla a další extrakční technologie s nákladovou efektivností, lineární škálovatelností, jednoduchostí a bezpečností.
Vyšší účinnost ethanolu jako rozpouštědla je spojena s jeho chemickým složením uhlovodíkového ocasu a jedné hydroxylové skupiny. Toto chemické složení umožňuje ethanolu rozpustit a extrahovat velmi široké spektrum látek z polyfenolů, flavonoidů, terpenů, kanabinoidů a lipidů (olejů).
Například ultrazvuková extrakce ethanolu kanabinoidů nevyžaduje zimování (dewaxing), což je krok potřebný s jinými extrakčními metodami, jako je CO₂ extrakce k odstranění vosků.

Extrakce ethanolu vykazuje různé účinky v závislosti na teplotě ethanolu. Vyhřívaný ethanol se často používá k výrobě celospektrálních extraktů, které jsou ceněny pro jejich doprovodný efekt. Na druhé straně se ledově studený ethanol přednostně používá k výrobě rostlinných destilátů nebo destilátů z konopí. Extrakce v ledově studeném ethanolu nevyžaduje následnou filtraci. Vzhledem k tomu, ultrazvukové extrakce je non-tepelné ošetření, může být použit s horkým / teplé nebo chlazené / led-studený ethanol. Opláštěné ultrazvukové reaktory pomáhají udržovat požadovanou teplotu zpracování během léčby. Digitální řízení a inteligentní software ultrasonicator monitoruje teplotu zpracování pomocí připojitelné teplotní senzory a může být naprogramován tak, aby zastavit nebo pozastavit extrakci ošetření, když teplota média dostane z určitého rozsahu.

Koupit nejúčinnější ultrazvukové extrakční zařízení

Hielscher Ultrazvuk 'vysoce výkonné extrakční systémy jsou k dispozici v libovolném měřítku od malé laboratorní velikosti, střední velikosti pilotní stupnice plně průmyslové výroby několik tun za hodinu. V závislosti na propustnosti, Hielscher ultrazvukové extraktory mohou být použity v dávkovém nebo kontinuálním vloženém režimu. Volba rozpouštědla je na vás, jako Hielscher ultrasonicators mohou být použity v kombinaci s jakýmkoli rozpouštědlem. Všechny ultrazvukové extrakční zařízení jsou jednoduché a bezpečné pro provoz. V souladu s vaší suroviny, procesní kapacity a výstupní cíl, Hielscher vám nabízí nejvhodnější ultrasonicator.
Ultrazvukové extrakční procesy jsou ovlivněny surovinou, rozpouštědlem a propustností. Různé příslušenství, jako jsou sonotrody (sondy) různých velikostí a tvarů, posilovací rohy, průtokové buňky s různými objemy a geometriemi, připojitelné teplotní a tlakové senzory a mnoho dalších gadgetů jsou k dispozici pro sestavení ideálního ultrazvukového nastavení pro váš extrakční proces.
Řízení procesů je zásadní pro dosažení reprodukovatelného výsledku. Proto jsou všechny digitální modely vybaveny inteligentním softwarem, který umožňuje nastavit, sledovat a revidovat parametry extrakce. Díky přesné kontrole amplitudy, použití ultrazvuku a pracovní cykly, optimální výsledky procesu, jako je vynikající výtěžnost a nejvyšší kvalita extraktu lze dosáhnout. Automatické zaznamenávání dat procesu použití ultrazvuku jsou základy pro standardizaci procesů a reprodukovatelnost / opakovatelnost, které jsou vyžadovány pro správnou výrobní praxi (GMP).

Níže uvedená tabulka vám dává informaci o přibližné zpracovatelské kapacity našich ultrasonicators:

Literatura / Reference

• 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.
• Fooladi, Hamed; Mortazavi, Seyyed Ali; Rajaei, Ahmad; Elhami Rad, Amir Hossein; Salar Bashi, Davoud; Savabi Sani Kargar, Samira (2013): Optimize the extraction of phenolic compounds of jujube (Ziziphus Jujube) using ultrasound-assisted extraction method.
• Dogan Kubra, P.K. Akman, F. Tornuk (2019): Improvement of Bioavailability of Sage and Mint by Ultrasonic Extraction. International Journal of Life Sciences and Biotechnology, 2019. 2(2): p.122- 135.
• Sitthiya, K.; Devkota, L.; Sadiq, M.B.; Anal A.K. (2018): Extraction and characterization of proteins from banana (Musa Sapientum L) flower and evaluation of antimicrobial activities. J Food Sci Technol (February 2018) 55(2):658–666.
• Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Us, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): Optimizing the extraction parameters of epigallocatechin gallate using conventional hot water and ultrasound assisted methods from green tea. Food and Bioproducts Processing 111 (2018). 37–44.
• V. Lobo, A. Patil,A. Phatak, N. Chandra (2010): Free radicals, antioxidants and functional foods: Impact on human health. Pharmacognosy Reviews 2010 Jul-Dec; 4(8): 118–126.

---

---