Ultrazvuková extrakce ájurvédských bylin

Byliny a koření obsahují mnoho bioaktivních sloučenin, které se v ájurvédské praxi používají jako léčebné prostředky a terapeutika. Sonikace je vynikající extrakční technika pro výrobu vysoce kvalitních extraktů. Výhodami ultrazvukové extrakce jsou velmi vysoké výtěžky, rychlá extrakce a šetrné, netermické zpracování, jehož výsledkem jsou nepoškozené bioaktivní sloučeniny.

Proč ultrazvuková extrakce?

Ultrazvuková extrakce je šetrná, netermická technika založená na kavitaci. Sonikátory Hielscher umožňují přesné řízení všech parametrů sonikace (jako je amplituda, teplota, tlak, intenzita). Tím je zajištěno, že extrahované sloučeniny nejsou během extrakčního procesu degradovány, což je zásadní pro extrakci a přípravu léčivých tinktur.
Biochemické látky uvolněné ultrazvukem jsou vysoce kvalitní a vykazují mimořádnou biologickou dostupnost. Ultrazvukem asistovaná extrakce zvyšuje výtěžek a zkracuje dobu extrakce. Dalšími důležitými výhodami jsou nízké procesní teploty (tj. 20℃, což je výrazně méně než při tradiční extrakci) a použití zelených rozpouštědel (tj. voda, ethanol).

V této prezentaci vás seznámíme s výrobou rostlinných extraktů. Vysvětlíme náročné aspekty výroby vysoce kvalitních rostlinných extraktů a to, jak vám je sonikátor pomůže zvládnout. Prezentace vám ukáže, jak ultrazvuková extrakce funguje. Dozvíte se, jaké výhody můžete očekávat při použití sonikátoru k extrakci a jak začlenit ultrazvukový extraktor do výroby extraktů.

Nanoformulované fytochemikálie v ájurvédských produktech

Pro nejlepší biologickou dostupnost musí být rostlinné fytosloučeniny přítomny v molekulární velikosti, aby mohly být dopraveny do lidských buněk. Fytosomy (farmakosomy) jsou farmakologické fosfolipidové komplexy, do nichž jsou začleněny bioaktivní látky byliny. Fytosomy lze formulovat jako suspenze, lipozomy, emulze, vodné mikro-/nanodisperze, krémy, pleťová mléka, gely, pilulky, kapsle, prášky, granule nebo tablety. Díky technologii ultrazvukové extrakce a formulace lze ideální přípravu vysoce biologicky dostupných látek snadno zavést do výroby.
U bylin, jako je ostropestřec mariánský, ginkgo biloba, hroznová jádra, zelený čaj, hloh a ženšen, je již vědecky prokázáno, že nanodávkování ve formě polymerních nanočástic, lipozomů, micel, nanosfér, nanokapslí, pevných lipidových nanočástic a nanoemulzí je výrazně účinnější.

Výhody:

Vysoká kvalita
Vysoký výtěžek
Rychlá extrakce
Šetrné, netermické
Zvýšená stabilita
Standardizovaný proces
Bezpečné
Snadná obsluha
CIP / SIP

Ultrazvuková příprava ájurvédských tonik

V ájurvédě a asijské medicíně se byliny většinou používají v kombinaci více rostlinných směsí, které představují standardizované, ale individuálně přizpůsobitelné receptury. Takové formulace ájurvédských bylin a koření se často kombinují do koncentrovaného tonika nebo aromatického oleje, aby se dosáhlo vysoce účinného léčiva. (Velmi známou formulací je Triphala, která se skládá z Amalaki, Haritaki a Bibhitaki).
Kromě tonik se byliny a koření připravují také jako ájurvédské kořenicí pasty, které se používají při vaření. Tyto kořenicí pasty a omáčky (např. ájurvédská kořenicí pasta, omáčka masala, chutney atd.) dodávají jídlům nádherné aroma a zároveň působí jako léčebný prostředek.

Podívejte se na níže uvedené video, které porovnává ultrazvukovou extrakci s konvenční macerací čerstvých listů jitrocele kopinatého ve vodě. Sonikace nejen během několika sekund vytvoří účinný jitrocelový extrakt, ale také barva extraktu ukazuje na rozdíl v kvalitě. Zatímco ultrazvukový extrakt má sytě zelenou barvu, extrakt macerovaný 20 dní má nahnědlou barvu, která poukazuje na oxidační degradaci bioaktivních sloučenin.

V tomto krátkém videu porovnáváme ultrazvukovou extrakci ve studené vodě pomocí sondového sonikátoru Hielscher UP200Ht s tradiční macerací po dobu 20 dní. Zatímco konvenční macerace vyžaduje k extrakci bioaktivních sloučenin z čerstvých listů jitrocele kopinatého týdny, ultrazvuková extrakce pomocí sondy je uvolňuje během několika sekund. Při porovnání tradičně macerovaného extraktu s ultrazvukovým extraktem je patrné, že sonikovaný extrakt má sytě zelenou barvu, zatímco macerovaný extrakt vykazuje nahnědlý odstín, který naznačuje oxidační degradaci bioaktivních sloučenin. Sytě zelená barva ultrazvukového extraktu z jitrocele kopinatého dokládá vyšší účinnost ultrazvukové technologie při výrobě plnospektrálního extraktu. Ultrazvuková extrakce rostlinných látek je rychlejší, účinnější a poskytuje silnější extrakt. Vysoce účinná ultrazvuková extrakce pomocí UP200Ht poskytuje plnospektrální extrakt z jitrocele kopinatého.

Výkonový ultrazvuk pro extrakci z rostlin

Ultrazvuk o vysoké intenzitě je běžnou technikou zpracování v potravinářském, chemickém a farmaceutickém průmyslu. Homogenizace, emulgace, konzervace i extrakce jsou typické procesy, které ze sonikace významně těží. Sonikace se používá k míchání džusů, omáček a past pro zlepšení stability, k extrakci chuťových a aromatických látek i bioaktivních látek, jako jsou polyfenoly, polysacharidy, antioxidanty, vitaminy a další nutriční nebo farmakologické sloučeniny.
Výkonový ultrazvuk je technologie intenzifikace procesů, která předčí tradiční extrakční metody, jako je macerace, hydrodestilace nebo Soxhlet, vyšším výtěžkem, vyšší rychlostí extrakce, šetrnými procesními podmínkami a vysokou kvalitou extraktu. Řízením a nastavením intenzity ultrazvuku lze rostlinná léčiva připravit jako submikronové sloučeniny a sloučeniny nanometrické velikosti – a zajistit tak nejvyšší biologickou dostupnost.
Proto je sonikace preferovanou technikou pro přípravu moderních ájurvédských rostlinných léčiv.

Standardizace extrakce

Se sonikátory Hielscher můžete přesně řídit všechny důležité parametry extrakce a ovlivňující faktory. To pomáhá zavést standardizovaný extrakční proces, který umožňuje výrobu spolehlivých a trvale vysoce kvalitních extraktů.

Zařízení pro ultrazvukovou extrakci

Hielscher Ultrasonics je předním výrobcem ultrazvukových extrakčních systémů. S tisíci instalovaných ultrazvukových extrakčních zařízení po celém světě je Hielscher vaším spolehlivým partnerem nejen v oblasti hardwaru, ale také v oblasti poradenství a vývoje projektů.
Náš sortiment zahrnuje ultrazvukové systémy pro malé až velmi velké procesní objemy. Příslušenství, jako jsou různé sonotrody (ultrazvukové sondy / sonotrody), boostery a průtokové cely, umožňuje optimální nastavení procesu. Náš zkušený tým techniků, procesních inženýrů a biochemiků vám poradí a provede vás od studie proveditelnosti až po zvětšení měřítka a instalaci.

Kontaktujte nás hned teď! Rádi s vámi budeme spolupracovat na vašem konkrétním extrakčním procesu!

Související témata

Literatura / Reference

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.
Sánchez-Hernández E., Balduque-Gil J., González-García V., Barriuso-Vargas J.J., Casanova-Gascón J., Martín-Gil J., Martín-Ramos P. (2023): Phytochemical Profiling of Sambucus nigra L. Flower and Leaf Extracts and Their Antimicrobial Potential against Almond Tree Pathogens. International Journal of Molecular Sciences, 2023.
Turrini, Federica; Donno, Dario; Beccaro, Gabriele; Zunin, Paola; Pittaluga, Anna; Boggia, Raffaella (2019): Pulsed Ultrasound-Assisted Extraction as an Alternative Method to Conventional Maceration for the Extraction of the Polyphenolic Fraction of Ribes nigrum Buds: A New Category of Food Supplements Proposed by The FINNOVER Project. Foods. 8. 466; 2019
Cares, M.G. et al. (2010): Ultrasonically assisted Extraction of bioactive principles from Quillaja Saponaria Molina. Physics Procedia 3, 2010. 169–178.
Liu, D. et al. (2011): Extraction of polyphenols from grape seeds by unconventional methods and extract concentration through polymeric membrane. ICEF 2011.
Mason, Th.; Chemat, F.; Vinatoru, M. (2011): The Extraction of Natural Products using Ultrasound or Microwave. Current Organic Chemistry Vol. 15, No. 2, 2011. 237-247.

Fakta, která stojí za to znát

Ultrazvuková kavitace a její účinky na extrakci

Když jsou ultrazvukové vlny o vysoké intenzitě a nízké frekvenci přenášeny do kapalin nebo past, dochází ke kavitaci. Ultrazvuková neboli akustická kavitace je
Ultrazvuková kavitace perforuje a narušuje buněčné stěny a membrány, čímž zvyšuje propustnost buněčných membrán a jejich rozpad. Rozpouštědlo navíc může vstoupit do buňky a přenášet éterické oleje a bioaktivní sloučeniny z nitra buňky do okolního rozpouštědla. Biochemické látky uzavřené v buňce se tak uvolňují do okolního rozpouštědla a lze je následně oddělit. Zlepšený přenos hmoty mezi rostlinnou buňkou a rozpouštědlem (např. voda, alkohol, ethanol) umožňuje vyrábět vysoce účinné extrakty.
Ultrazvuková extrakce je formou extrakce typu pevná látka–kapalina a lze ji kombinovat s dalšími extrakčními technikami, jako je hydrodestilace, Soxhlet, superkritická fluidní extrakce (SFE), mikrovlny atd., s cílem zvýšit kapacitu stávajícího extrakčního zařízení a využít synergických účinků ultrazvuku. Díky vynikajícímu výkonu z hlediska výtěžnosti extrakce / výtěžku, rychlosti extrakce a kvality extraktu je sonikace moderní technikou pro výrobu ájurvédských rostlinných léčiv. Ultrazvuková extrakce uvolňuje fytochemické složky s vysokou biologickou dostupností a antioxidační aktivitou. Ve srovnání s alternativními výrobními metodami vede sonikace k nejvyššímu obsahu fenolů, flavonoidů, neflavonoidů, celkových chlorofylů, celkových karotenoidů, terpenoidů a fytosterolů a k nejvyšší kapacitě vychytávání radikálů.

„Použití ultrazvuku může zlepšit extrakční proces zvýšením přenosu hmoty mezi rozpouštědlem a rostlinným materiálem. Kolaps kavitačních bublin navíc vede k lepší dezintegraci buněk prostřednictvím tvorby mikrotrysek v důsledku asymetrického kolapsu bublin v blízkosti pevného povrchu. To umožňuje lepší pronikání rozpouštědla do samotného rostlinného těla a může také rozrušit buněčné stěny. V důsledku toho má použití ultrazvuku při extrakci z rostlin výhody v podobě zvýšeného přenosu hmoty, lepšího pronikání rozpouštědla, menší závislosti na použitém rozpouštědle, extrakce při nižších teplotách, vyšších rychlostí extrakce a vyšších výtěžků produktu. Díky těmto vlastnostem je sonikace atraktivní volbou pro mnoho extrakcí a při zvětšování měřítka by měla být použita přímo v extrakční jednotce, kde je rostlinný materiál v přímém kontaktu s rozpouštědlem, např. při extrakci antioxidantů z rozmarýnu.“ [Mason et al. 2011]

Účinky ultrazvukové extrakce

Zlepšená difuze
Zlepšený přenos hmoty
Rozrušení rostlinných buněk
Zlepšené pronikání rozpouštědla
Sonokapilární efekt

Ultrazvuková extrakce se používá také k přípravě spagyrických tinktur! Zjistěte více o ultrazvukem asistované přípravě spagyrických tinktur včetně protokolů a doporučení!

Ájurvéda

Ájurvéda je holistický přístup ke zdraví a pohodě. Na základě dávných znalostí o vzájemném působení bylin a zdraví využívá ájurvédská praxe přírodní léčebné prostředky. Ájurvéda a bylinářství jsou úzce propojeny: léčivé a hojivé vlastnosti stovek bylin, koření a rostlin jsou součástí ájurvédského bylinného léčebného systému. Ájurvédská tonika, oleje a směsi lze podávat vnitřně jako lék, doplněk stravy nebo potravinu a rovněž aplikovat zevně přes kůži (např. oleje, pleťová mléka, masti) nebo jako aromaterapii dokonce přes sliznici dýchacích cest.

Ájurvédské byliny

V tradiční medicíně se hojně používají rostlinné léčebné prostředky z bylin, koření, kořenů a květů.
Každá rostlina je známá svými specifickými účinky, např. zlepšuje trávení, působí jako protizánětlivá nebo antibakteriální látka, ulevuje od bolesti, zmírňuje dýchací potíže, zlepšuje celkové zdraví atd.

Kurkuma (Curcuma longa), římský kmín, ajwain, koriandr, fenykl, saunf, máta, hořčičná semínka, hřebíček, asafetida (hing), pískavice řecké seno, černý pepř, zázvor, kardamom, bobkový list, skořice, muškátový ořech, triphala a kajenský pepř jsou oblíbené rostliny, které se používají ke zlepšení trávení a metabolismu. Podávají se k očistě těla odstraněním amy (vedlejšího produktu špatného trávení) a k prevenci nebo léčbě trávicích potíží.

Fytochemikálie obsažené v ašvagandě (Withania somnifera), bazalce posvátné, lékořici a zimní třešni jsou dobře známé tím, že zlepšují výkonnost, celkové zdraví a dlouhověkost zvýšením energie, síly a pohody. Tyto fytochemikálie, známé jako adaptogeny, posilují odolnost těla vůči stresu.
Kurkuma je jednou z nejdůležitějších ájurvédských rostlin. Obsahuje kurkuminoidy a kurkumin. Tyto sloučeniny jsou známé mnohostrannými přínosy pro lidské zdraví, jako je zlepšení mozkových funkcí, vysoká antioxidační aktivita, zmírňování zánětů (např. revmatoidní artritidy) a prevence rakoviny. Kurkumin si získal velkou pozornost v tradiční západní medicíně a farmakologii díky svému protinádorovému účinku. Protože kurkuminoidy i kurkumin jsou špatně rozpustné ve vodě, měly by být enkapsulovány v lipozomech. Klikněte zde a zjistěte více o ultrazvukové enkapsulaci a přípravě lipozomů!
Moringa (známá také jako shigru nebo paličkovník) se používá pro své protiplísňové, antivirové a detoxikační vlastnosti. Moringa, bohatá na antioxidanty a vitamin A, je označována jako superpotravina.

Manjistha a neem obsahují detoxikační látky, které tělo čistí a očišťují.
Hořký meloun (Momordica charantia) a betelový ořech se úspěšně používají k léčbě inzulinové rezistence a diabetu.
Bazalka posvátná (známá také jako tulsi; Ocimum sanctum) se používá pro své zánětlivé, antipyretické a analgetické účinky.
Semena kalonji, strom siris a jsou známé svými příznivými účinky na dýchací soustavu.

Ájurvédské byliny pro jednotlivé dóši

V ájurvédě je každý člověk zařazen podle svého typu dóši. Existují tři typy dóši – Vata, Pitta a Kapha. Pro každý typ dóši existují byliny, které jsou mimořádně prospěšné. Níže naleznete nejdůležitější byliny a koření pro každý typ dóši:
VATA: Ašvaganda, Triphala, zázvor, skořice, římský kmín
PITTA: Amalaki, Triphala, Yashtimadhu, Guduchi, Shatavari
KAPHA: Kurkuma, Haritaki, Triphala, zázvor, hřebíček

Sonokapilární efekt

Sonokapilární efekt / ultrazvukový kapilární efekt je anomální vzestup kapaliny v kapiláře působením ultrazvuku. Protože se některé složky, jako jsou éterické oleje, nacházejí v kapilárním systému rostlinného materiálu, dalo by se očekávat, že ultrazvuk by mohl pomoci je vypudit prostřednictvím sonokapilárního efektu. Je možné, že vliv mohou mít také některé elektrické jevy doprovázející sonokapilární efekt. Tento jev by mohl zlepšit extrakci polárních nebo iontových sloučenin, podobně jako elektroforéza.