Ultrazvuková extrakce česneku bez rozpouštědel

Česnek (Allium sativum) je bohatý na organosirné sloučeniny (např. allicin, glutathion), které mají řadu zdravotních přínosů. Ultrazvuková extrakce je spolehlivá a účinná technika pro výrobu vysoce koncentrovaných česnekových extraktů. Sonikace vede k vysokým výtěžkům vysoce kvalitních extraktů s plným spektrem během velmi krátké doby extrakce.

Vynikající česnekové extrakty díky ultrazvukové extrakci

Použití sondového sonikátoru k extrakci allicinu a organosirných sloučenin z česneku nabízí několik výhod, včetně vysokých výtěžků a vysoké kvality česnekového extraktu, rychlého zpracování a přístupu bez rozpouštědel šetrného k životnímu prostředí. Tyto faktory společně přispívají k výrobě vysoce kvalitních česnekových extraktů se zvýšenou bioaktivitou a konzistentním složením, díky čemuž jde o preferovanou metodu pro výzkumníky a průmyslová odvětví usilující o prémiové produkty z česneku.
Níže podrobně rozebíráme přínosy ultrazvukem podporované extrakce česneku:

• Zaprvé, sondový sonikátor využívá ultrazvukové vlny, které se přenášejí titanovou sondou, tzv. sonotrodou, do extrakčního média. Mechanická energie ultrazvukových vln vytváří v kapalině kavitační bubliny a způsobuje jejich rychlý kolaps. Během tohoto procesu dochází k intenzivní lokální mikroturbulenci a ke změnám tlaku a teploty. Tyto síly podporují narušení buněčných stěn česneku. Toto narušení usnadňuje uvolnění allicinu a dalších organosirných sloučenin uzavřených v buňkách, což vede k účinné extrakci.
• Zadruhé, řízená a přesná povaha sondové sonikace umožňuje přizpůsobit extrakční proces. Výrobci extraktů i výzkumníci mohou upravovat parametry, jako je doba sonikace, amplituda a teplota, a optimalizovat tak podmínky extrakce, čímž maximalizují výtěžek allicinu a organosirných sloučenin a zároveň minimalizují degradaci citlivých sloučenin. Tato úroveň kontroly je zásadní pro získání vysoce kvalitních extraktů s konzistentním složením a účinností.
• Kromě toho je proces sonikace ve srovnání s tradičními extrakčními metodami, jako je macerace nebo extrakce podle Soxhleta, relativně rychlý. Tato efektivita nejen šetří čas, ale také pomáhá zachovat čerstvost a bioaktivitu extrahovaných sloučenin. Kratší doba extrakce snižuje vystavení česnekového extraktu teplu a kyslíku, které mohou citlivé organosirné sloučeniny degradovat.
• Ultrazvuková extrakce je navíc kompatibilní s jakýmkoli rozpouštědlem, včetně šetrných a ekologických rozpouštědel, jako je voda, vodný ethanol nebo alkohol. To je obzvláště důležité, pokud se česnekový extrakt vyrábí pro použití jako potravinářská přídatná látka, aroma, doplněk stravy, nutraceutikum nebo léčivo, kde je nutné vyloučit riziko kontaminace rozpouštědly či jinými chemikáliemi, aby byla zajištěna čistota a bezpečnost konečného produktu.

Ultrazvuková extrakce allicinu na vodní bázi

Allicin je nejhojněji zastoupenou thiosulfinátovou molekulou v česnekovém extraktu. Allicin vykazuje antibakteriální, antivirové, antimykotické, antiprotozoální, protinádorové a hypoglykemické účinky a je také známo, že podporuje kardiovaskulární zdraví a imunitní systém. Farmakologické účinky česneku souvisejí převážně s thiol-disulfidovými výměnnými reakcemi s proteiny obsahujícími thiolové skupiny.
Pro výrobu vysoce koncentrovaných česnekových extraktů s vysokým obsahem organosirných sloučenin je ultrazvuková extrakce spolehlivou a účinnou technikou k izolaci thiolů a dalších bioaktivních látek z česneku. Sonikace uvolňuje thioly z nitra česnekových buněk a umožňuje připravit extrakt česnekových biomolekul s plným spektrem. Při ultrazvukové extrakci česneku lze jako rozpouštědlo použít vodu, která je netoxická, levná a šetrná k životnímu prostředí.

Příčný řez stroužkem česneku před sonikací a po ní
studie a snímky: Bose et al. 2014

Protokoly ultrazvukové extrakce allicinu

Pro ultrazvukovou extrakci česneku bylo zavedeno několik protokolů. Ve vědeckých studiích několik výzkumných týmů prokázalo, že sonikace poskytuje vysoké výtěžky allicinu, alliinu, organosirných sloučenin a dalších fytochemikálií z česneku.
Arzanlou et al. (2010) popisují ultrazvukovou extrakci allicinu ze stroužků česneku s použitím vody jako rozpouštědla. Použili 20g ručně rozdrcených stroužků česneku. Macerovaný česnek sonikovali v 600mL destilované vody po dobu 5 min pomocí přístroje Hielscher UP200S (200 wattů) při 100 % amplitudě. K odvodu tepla byla použita ledová lázeň. Po ultrazvukové extrakci byla česneková kaše protlačena pětivrstvou gázou. Suspenze byla převedena do 50mL zkumavky a centrifugována při 1258g a 4ºC po dobu 20 min, aby se zbývající pevné zbytky oddělily od kapaliny. Supernatant byl převeden do sterilní 50mL zkumavky a uzavřen pro skladování.

Bose et al. (2014) porovnali sondovou ultrazvukovou extrakci s tradiční macerací, sonikací v lázni a mikrovlnnou extrakcí. Výsledky ukázaly, že sondová ultrazvuková extrakce poskytla nejvyšší výtěžky allicinu.

Ismail et al. (2014) popisují účinnou ultrazvukovou extrakci biomolekul obsahujících síru – cysteinu a glutathionu – z česnekových cibulí. K extrakci thiolů z česnekových cibulí použili ultrazvukovou extrakci na vodní bázi s přístrojem UP100H při nastavení amplitudy 100%. Zjistili, že optimální koncentrace česneku při extrakci v otevřené kádince byla 10% (w/v). Kvantifikace thiolů byla provedena metodou s Ellmanovým činidlem. Získali výtěžek extraktu 0,170mM thiolů. Výzkumníci docházejí k závěru, že ultrazvuková extrakce na vodní bázi je jednoduchá, bezpečná a nákladově efektivní metoda izolace thiolů z česneku.

Vysoce výkonné sonikátory pro extrakci česneku

Extrakční systémy Hielscher Ultrasonics se po celém světě používají v potravinářském a farmaceutickém průmyslu pro komerční výrobu vysoce kvalitních rostlinných extraktů, které slouží jako potravinářské přídatné látky, doplňky stravy a terapeutika. Ať už je vaším cílem vyrábět menší šarže česnekových extraktů, nebo zpracovávat velká množství vysoce kvalitních botanických extraktů, Hielscher Ultrasonics pro vás má ideální ultrazvukový extraktor.

Konkurenční výhody díky ultrazvukové extrakci

Mezi hlavní přínosy ultrazvukové extrakce bioaktivních sloučenin z rostlinných materiálů, jako je česnek, patří výrazně zkrácená doba extrakce a zpracování, šetrnost k životnímu prostředí díky extrakci na vodní bázi nebo snížené spotřebě rozpouštědel a zanedbatelně malému množství emisí CO₂, nízká spotřeba energie a také jednoduchý a bezpečný provoz ultrazvukových systémů.

Standardizace procesů s Hielscher Ultrasonics

Extrakty používané v potravinách nebo léčivech by měly být vyráběny v souladu se správnou výrobní praxí (GMP) a podle standardizovaných procesních specifikací. Digitální sonikátory Hielscher Ultrasonics jsou vybaveny inteligentním softwarem, který usnadňuje přesné nastavení a řízení procesu sonikace. Automatický záznam dat ukládá všechny parametry ultrazvukového procesu, jako je ultrazvuková energie (celková a čistá energie), amplituda, teplota a tlak (pokud jsou namontována čidla teploty a tlaku), s datem a časovým razítkem na vestavěnou SD kartu. To vám umožňuje zpětně zkontrolovat každou ultrazvukem zpracovanou šarži. Zároveň je zajištěna reprodukovatelnost a trvale vysoká kvalita produktu. Robustnost všech sonikátorů Hielscher umožňuje provoz 24/7 při vysokém zatížení a v náročných prostředích.
Níže uvedená tabulka uvádí orientační zpracovatelskou kapacitu našich ultrazvukových přístrojů: