Ultrazvuková extrakce buněčného materiálu

Ultrazvuková extrakce neboli sono-extrakce je technologie intenzifikace procesů, která funguje na principu přenosu vysoce výkonného ultrazvuku do suspenze rostlinné nebo buněčné tkáně. Hielscher Ultrasonics dodává spolehlivé sonikátory pro dezintegraci buněk a extrakci od malých laboratorních vzorků až po velké objemy v průmyslovém zpracování. Přitažlivost ultrazvukem asistované extrakce spočívá v netermálním zpracování materiálu, jejím snadném použití a škálovatelnosti z testovacího do výrobního měřítka.

Ultrazvukové přístroje Hielscher generují vysoce intenzivní ultrazvuk, který lze přesně řídit podle požadavků Vašeho procesu.

Níže uvedený seznam Vám nabízí různé protokoly ultrazvukového zpracování, které dokládají široké pole uplatnění výkonového ultrazvuku v biologii, zpracování potravin a farmaceutické výrobě.
Ať už máte na mysli konkrétní extrakci z rostlin, nebo chcete získat obecnější informace o našich vysoce výkonných ultrazvukových extraktorech, použijte prosím kontaktní formulář níže! Rádi Vám pomůžeme!

Ultrazvuková extrakce boldinu z listů boldovníku (Peumus boldus Molina)

Ultrazvuková aplikace:
Důležitou účinnou látkou boldovníku je boldin ((S)-2,9-dihydroxy-1,10-dimethoxiaporphine), který spolu s katechinem ((2S,3R)-2-(3,4-dihydroxy-phenyl)-3,4-dihydro-1(2H)-benzopyran-3,5,7-triol) patří k hlavním složkám alkaloidní a flavonoidní frakce v listech boldovníku. Boldin je silné antioxidační činidlo, které podléhá peroxidativnímu poškození zprostředkovanému volnými radikály a působí jako účinný lapač hydroxylových radikálů.
Postup extrakce: Při typickém postupu extrakce byly vzorky listů boldovníku extrahovány 1L destilované vody za atmosférického tlaku pomocí sonikátoru UIP1000hd v dávkovém a průtokovém režimu. Doba extrakce se pohybuje mezi 10 a 40 min., s intenzitou ultrazvuku 10 až 23 W/cm², a v teplotním rozsahu 10 až 70°C. Nejlepších výsledků bylo dosaženo za následujících podmínek: intenzita ultrazvuku 23 W/cm² po dobu 40 min. při teplotě 36°C
Výsledky: Výsledky analýzy ukazují, že vysoce výkonná sonikace zvyšuje uvolňování analytů z rostlinného matricového materiálu boldovníku výrazně lépe než konvenční metoda: stejný výtěžek byl sonikací uvolněn za 30 min., zatímco konvenční doba extrakce činila 2h.
Chemat (2013) a spolupracovníci prokázali, že ultrazvukem asistovaná extrakce zlepšuje účinnost extrakce z rostlin a zároveň zkracuje dobu extrakce při zvýšené koncentraci extraktů (stejné množství rozpouštědla a rostlinného materiálu). Analýza ukázala, že optimalizované podmínky byly: výkon sonikace 23 W/cm² s přístrojem UIP1000hd po dobu 40 min. a teplota 36°C. Optimalizované parametry ultrazvukové extrakce poskytují lepší extrakci ve srovnání s konvenční macerací z hlediska doby procesu (30 min. místo 120 min.), vyššího výtěžku, vyšší energetické účinnosti, lepší čistoty, vyšší bezpečnosti a lepší kvality produktu.
Doporučení přístroje:
UIP1000hdT se sonotrodou BS2d34 a průtokovou celou
Reference/ výzkumná práce:
Petigny, L.; Périno-Issartier, S.; Wajsman, J.; Chemat, F. (2013): Dávková a kontinuální ultrazvukem asistovaná extrakce listů Boldo (Peumus boldus Mol.). Mezinárodní žurnál molekulární vědy 14, 2013. 5750-5764.

Ultrazvuková extrakce kyseliny chlorogenové z tabákových listů

Ultrazvuková aplikace:
Pro extrakční experimenty byly tabákové listy z Nicotiana tabacum rozemlety na menší částice o velikosti přibližně >4 x ≧2 mm. Pro ultrazvukové extrakční pokusy byly 20g vzorky sušeného materiálu tabákových listů extrahovány destilovanou vodou při teplotách v rozmezí od 5°C do 30°C. Extrakční experimenty byly prováděny s časovými intervaly extrakčního cyklu od 5 minut do 30 minut na cyklus. Přibližně 10 až 15 kapek ethanolu bylo přidáno k vypočtenému optimálnímu objemu 256 ml destilované vody potřebnému k extrakci veškeré rozpustné kyseliny chlorogenové z 20 g vzorků sušených tabákových listů. Optimální objem 256 ml destilované vody byl poté rozdělen na dílčí objemy extrakčního rozpouštědla pro použití v každém ultrazvukovém extrakčním cyklu.
Pro ultrazvukové ozařování byl použit ultrazvukový procesor UP400S (400 wattů, 24 kHz) se sonotrodou H7 z titanu o průměru špičky 7mm. Sonotroda H7 byla ponořena do poloviny výšky extrakční směsi.
Protokol: Jako optimální podmínky pro ultrazvukovou extrakci kyseliny chlorogenové z tabákových listů byly zjištěny: 20g sušených tabákových listů v destilované vodě (optimální poměr kapaliny k pevné látce: 12,8mL/g) při procesní teplotě 20 degC, ultrazvukový přístroj UP400S (400W, 24kHz) pro 3 sonikační cykly po 15min (celková doba sonikace: 45 min).
Doporučení přístroje:
UP400S se sonotrodou H7
Reference/ výzkumná práce:
Mazvimba, Martin Tongai; Yu, Ying; Zhang, Ying (2011): Optimalizace a ortogonální design ultrazvukově asistovaného vodného extrakčního procesu pro extrakci kyseliny chlorogenové ze suchých tabákových listů. Čínský věstník přírodních léků 2011.
Přečtěte si více o ultrazvukové extrakci z tabáku!

Ultrazvuková extrakce mangiferinu

Ultrazvuková aplikace:
Mangiferin (1,3,6,7-Tetrahydroxy-2-[3,4,5-trihydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-2-yl]xanthen-9-one; vzorec: C₁₉H₁₈O₁₁) je polyfenol se strukturou C-glykosylxantonu, který se vyskytuje v mnoha rostlinných druzích. Mangiferin vykazuje různé farmakologické účinky. Regioselektivní acylaci mangiferinu lze velmi účinně katalyzovat lipázou při sonikaci. Ve srovnání s konvenčními metodami vyniká ultrazvukem asistovaná katalýza výhodami kratší reakční doby a vyšších výtěžků. Optimální podmínky pro ultrazvukovou acylaci mangiferinu byly zjištěny následovně:
lipáza: PCL, acylový donor: vinylacetát; reakční rozpouštědlo: DMSO, reakční teplota: 45 degC, ultrazvukový výkon: 200W; poměr substrátů: acylový donor/mangiferin 6/1, množství enzymu: 6 mg/ml
Výtěžek regioselektivní acylace dosahoval až 84%.
Doporučení přístroje:
UP200St nebo UP200Ht
Reference/ výzkumná práce:
srov.: Wang, Z.; Wang, R.; Tian, J.; Zhao, B; Wei, X.F.; Su, Y.L.; Li, C.Y.; Cao, S.G.; Wang, L. (2010): The effect of ultrasound on lipase-catalyzed regioselective acylation of mangiferin in non-aqueous solvents. J. Asian Nat Prod. Res. 12/1, 2010. 56-63.

Ultrazvuková extrakce kapsaicinoidů

Ultrazvuková aplikace:
Extrakce kapsaicinoidů (kapsaicin, nordihydrokapsaicin) z chilli papriček: Kapsaicinoidy z papriček Capsicum frutescens byly získány ultrazvukovou extrakcí za následujících podmínek: rozpouštědlo: 95% (v/v) ethanol, poměr rozpouštědla k hmotnosti 10 ml/g, doba sonikační extrakce 40 min., teplota extrakce 45°C. Výtěžek extraktu: 85% kapsaicinoidů
Doporučení přístroje:
UP400St
Přečtěte si více o ultrazvukem asistované extrakci kapsaicinoidů z chilli papriček!

Ultrazvuková extrakce silymarinu ze semen ostropestřce mariánského

Ultrazvuková aplikace:
Ultrazvukem asistovaná extrakce byla provedena pomocí sonikátoru UP400S. V této studii byla použita ultrazvuková sonda typu sonotrody o průměru 1,5 cm. 10 g odtučněného prášku z ostropestřce bylo přesně naváženo a rozpuštěno ve 100 mL methanolu. Kádinka byla umístěna ve vodní lázni a udržována při teplotě 25°C. Prášek z ostropestřce rozpuštěný v rozpouštědle byl sonikován po různé časové intervaly (30, 60, 90, 120 a 150 min.) Po každém časovém intervalu byl roztok přefiltrován přes filtrační papír Whatman a každý filtrát (asi 80mL) byl odpařován pomocí rotační odparky, dokud nebylo dosaženo 30 mL roztoku, a absorbance fenolických sloučenin byla měřena UV-Vis spektrofotometrem při vlnové délce 517 nm podle metody DPPH. Jak se očekávalo, prodlužující se doba extrakce vedla ke zvyšujícímu se obsahu silymarinu.
Autoři studie zjistili, že ultrazvuková extrakce pro získání alkoholových extraktů je jednou z nejlepších technik, které mohou nahradit konvenční techniky. Bylo prokázáno, že ultrazvuková extrakce poskytuje lepší kvalitu extraktu. Dalšími výhodami jsou úspora času, vyšší účinnost atd.
Doporučení přístroje:
UP400St
Reference/ výzkumná práce:
Çağdaş, E.; Kumcuoğlu, S.; Güventürk, S.; Tavman, S. (2011): Ultrazvukem asistovaná extrakce složek silymarinu ze semen ostropestřce mariánského (Silybum Marianum L.). GIDA 36/6, 2011. 311-318.
Přečtěte si více o ultrazvukové extrakci silymarinu ze semen ostropestřce mariánského!

Ultrazvuková extrakce steviosidu

Ultrazvuková aplikace:
Vzorky 10g sušených a mletých listů stévie byly extrahovány ve 100mL vody za stálého míchání (magnetickým míchadlem). Hodnota pH byla upravována pomocí 0,01 M fosforečnanu sodného o pH 7. Vzorek byl vložen do 150 mL skleněné kádinky a sonikován sonikátorem sondového typu UIP500hT (20kHz, 500W). Špička sonotrody byla ponořena přibližně 1,5 cm do suspenze listů stévie. Ultrazvukový přístroj byl nastaven na výstupní výkon 350W. Mírná sonikace při 350 W po dobu 5-10 min. při konstantní procesní teplotě 30°C poskytla výtěžek rebaudiosidu A 30-34g na 100g vzorku. Po sonikaci byl roztok extraktu odstředěn a přefiltrován přes mikroporézní membránu 0,45 μm; filtrát byl použit pro analýzu celkového obsahu rebaudiosidu A. Výtěžek extrakce celkového obsahu rebaudiosidu A byl analyzován pomocí HPLC.
Ultrazvukem asistovanou extrakcí bez rozpouštědel byl získán vysoký výtěžek rebaudiosidu A ve srovnání s tradičními extrakčními metodami, jako je extrakce teplem nebo macerace.
Doporučení přístroje:
UIP500hdT
Přečtěte si více o ultrazvukové extrakci stévie!

Ultrazvuková extrakce terpenů

Ultrazvuková aplikace:
Extrakci těkavých sloučenin, jako jsou terpeny, z květenství vláknového kultivaru Cannabis sativa L. lze ultrazvukem zefektivnit. Studie ukázaly, že již po krátké sonikaci se cílové terpeny uvolňují z rostlinného materiálu.
Výsledky ukazují, že ultrazvukové ošetření nepřesahující 5 min umožňuje získat zvýšenou koncentraci terpenů ve srovnání s macerací. Naproti tomu ultrazvukové ošetření delší než 5 min zvýšilo koncentraci látky δ-9-tetraidrocannabinol (THC).
Protokol sonikace:
Ultrazvukem asistovaná extrakce terpenů byla provedena pomocí sonikátoru sondového typu o výkonu 200W. Ultrazvukový přístroj byl nastaven na 25% amplitudu. Ke třem alikvotům po 50g sušených květenství bylo přidáno vždy 250mL 70% ethanolu v/v, který byl použit jako extrakční rozpouštědlo. Každá kádinka i s obsahem byla ponořena do ledové lázně. Sonikace probíhala po dobu 5, 10 a 15 min. Během postupu ultrazvukové extrakce byl zajištěn nepřetržitý rychlý odvod tepla, aby procesní teplota zůstala pod 30°C. Po extrakci byly směsi přefiltrovány za vakua přes papír Whatman No. 3 a rozpouštědlo bylo odstraněno rotačním vakuovým odpařením. Každý extrakční pokus byl proveden trojmo s použitím tří různých vzorků.
Ultrazvuková sonikace se ukázala jako zajímavá alternativa k maceraci pro extrakci těkavých sloučenin z květenství konopí, zároveň se však ukazuje, že ultrazvukové ošetření nesmí být delší než 5 minut, aby bylo dosaženo zvýšeného výtěžku terpenů. Naproti tomu ultrazvukové ošetření delší než 5 minut zvýšilo koncentraci látky δ-9-tetraidrocannabinol (THC). Extrakt z květenství Cannabis sativa získaný ultrazvukovou extrakcí prováděnou po dobu 5 min by mohl být použit jako přísada do parfémů nebo jako aroma do nápojů. Může sloužit jako alternativa pro průmyslové konopí, u něhož se stonky využívají ve vláknařském průmyslu a extrakty z květenství v kosmetickém a potravinářském průmyslu.
Doporučení přístroje:
UP200St nebo UP200Ht se sonotrodou/ sondou S26d14
Reference/ výzkumná práce:
Da Porto, C.; Decorti, D.; Natolino, A. (2014): „Ultrazvukem asistovaná extrakce těkavých sloučenin z květenství technického konopí Cannabis sativa L.“. IJARNP 2014, 7/ 1. 8-14.
Přečtěte si více o ultrazvukem asistované extrakci terpenů!

Extrakční sestava pro izolaci sloučenin z rostlin: sonikátor sondového typu UP400ST, vakuový filtr Büchi a rotační odparka pro extrakci fytochemikálií.

Ultrazvuková extrakce vanilinu z fermentovaných vanilkových lusků

Ultrazvuková aplikace:
Extrakce vanilinu byla optimalizována za sonikace. Za tímto účelem byl ultrazvukový přístroj o výkonu 100 wattů provozován v pulzním režimu (cykly: 5 sec. zapnuto, následně 5 sec. vypnuto).
Nejlepších výsledků bylo dosaženo při ultrazvukové extrakci se 40% ethanolem po dobu 1h při 30°C. Pro srovnání výsledků s konvenčními extrakčními metodami byly provedeny také extrakce ve vodní lázni a v ultrazvukové lázni. Výsledky ukázaly, že optimalizace extrakce vanilinu ultrazvukovou sonotrodou se 40% ethanolem po dobu 1h při 30°C byla srovnatelná s extrakcí ve vodní lázni se 40% ethanolem při 56°C po dobu 15h.
Doporučení přístroje:
UP100H
Reference/ výzkumná práce:
Rasoamandrary, N.; Fernandes, A. M.; Bashari, M.; Masamba, K.; Xueming, X. (2013): Vylepšená extrakce vanilinu 4-hydroxy-3-methoxybenzaldehydu ze sušených vanilkových lusků pomocí ultrazvukové extrakce: Srovnání extrakce ultrazvukem a horké vodní lázně. Akademik Gıda 11/1, 2013. 6-12.
Přečtěte si více o výhodách ultrazvukové extrakce vanilinu!

Ultrazvuková extrakce fenolických sloučenin ze Ziziphus Jujube

Ultrazvuková aplikace:
Pro ultrazvukem asistovanou extrakci fenolických sloučenin z jujuby (Ziziphus Jujube) byl použit vysoce intenzivní sonikátor sondového typu UP200H o výkonu 200W a frekvenci 24kHz. Ultrazvukový přístroj byl vybaven mikrohrotovou sonotrodou S2 (průměr špičky 2 mm), která byla ponořena do vodní lázně, v níž byla umístěna precipitační sklenice se vzorkem (vnitřní rozměry: 280:195:135 mm). Amplituda ultrazvukových vibrací činila 100% jmenovitého výkonu (maximální amplituda 260 μm) a akustický výkon 0,171402 W a intenzita 21,8346 W/cm2 .Intenzita ultrazvuku byla stanovena kalorimetricky měřením časově–teplotního nárůstu suspenze za adiabatických podmínek. Postup ultrazvukové extrakce byl použit k extrakci celkových fenolických látek ze vzorků podle experimentálního plánu (pro optimalizaci).
Doporučení přístroje:
UP200H se sonotrodou S2
Reference/ výzkumná práce:
Fooladi, H.; Mortazavi, S. A.; Rajaei, A.; Elhami Rad, A.H.; Salar Bashi, D.; Savabi Sani Kargar, S. (2013): Optimalizace extrakce fenolických sloučenin jujuby (Ziziphus Jujube) pomocí ultrazvukem asistované extrakční metody. IECFP 2013.

Klikněte sem a najděte další protokoly sonikace pro ultrazvukové zpracování biologického materiálu!