Extrakce terpenů ultrazvukem
Bylo prokázáno, že ultrazvuková extrakce terpenů poskytuje vysoké výnosy terpenu oxidu karyofylenu, např. z konopí a chmele. Oxid karyofylenu je terpen, který se nachází v konopí, chmelu, pepři, bazalce a rozmarýnu. Jako aktivní sloučenina se jako aromatická přísada a zdravotní doplněk používá extrahovaný terpen oxid karyofylenu.
Použití extrahovaného oxidu karyofylenu
Oxid karyofylenu se vyznačuje aromatickou vůní a chutí (tj. byliny). Díky své intenzivní aromatické vůni a chuti se často používá jako aromatická přísada do potravin a také jako vonná složka. Kromě toho má také schopnost vázat se na endokrinní receptory CB2 v lidském těle, což z něj činí zajímavou farmaceutickou složku.
Ultrazvuková extrakce oxidu karyofylenu
Ultrazvuková extrakce oxidu terpenu karyofylenu je vynikající technikou pro výrobu vysokých výnosů, např. marihuana a chmel. Přečtěte si více o akustické kavitaci, aktivní princip ultrazvukové extrakce!
Například oxid β-karyofylenu byl ultrazvukem extrahován ultrazvukovým zařízením UP100H (100W, 30kHz) ze sušených chmelových pupenů.
Data analýzy GC ukazují výtěžek extrakčního oxidu β-karyofylenu, extrahovaného pomocí Hielscherova UP100H z chmele.
UP400St – 400W výkonný ultrazvukový procesor pro extrakci terpenů s míchadlem
Analýza ultrazvukového chmelového extraktu plynovou chromatografií: oxid β-karyofylenu, α-karyofylen, α-pinen, mykrene, limonen, α-karyofylen a oxid karyofylenu a další.
Kromě oxidu β-karyofylenu byly úspěšně extrahovány další terpeny, jako je mimo jiné α-karyofylen, α-pinen, mykren, limonen a α-karyofylen.
Jak se terpeny extrahují z rostlin pomocí ultrazvuku typu sondy? Návod krok za krokem!
- Nejprve se rostlinný materiál rozemele nebo naseká na malé kousky, aby se zvětšila plocha pro extrakci.
- Rostlinný materiál se poté smíchá s rozpouštědlem (jako je ethanol nebo voda), aby se extrahovaly terpeny.
- Ultrazvuku typu sondy se pak používá k podpoře v procesu extrakce aplikací ultrazvukových vln s vysokou intenzitou a nízkou frekvencí přibližně 20 kHz na suspenzi. To způsobuje akustickou kavitaci a rychlé vibrace rozpouštědla, což podporuje rozpad a narušení rostlinných buněk a uvolňování terpenů.
- Směs se poté filtruje, aby se oddělil pevný rostlinný materiál od kapaliny obsahující extrahované terpeny.
- Kapalina se poté odpaří nebo se podrobí dalšímu zpracování, aby se odstranilo rozpouštědlo a koncentrovaly terpeny.
- Konečným produktem je extrakt bohatý na terpeny, který lze použít v různých aplikacích, jako jsou doplňky stravy, funkční potraviny a kosmetika.
Protokol ultrazvukové extrakce terpenů
Chmel byl mlet konvenčním mlýnkem na kávu, aby se získala homogennější velikost částic vzorku chmele.
4,5 mg chmele bylo vloženo do lahvičky a poté se přidalo 5 ml etanolu. Lahvička byla umístěna do kádinky s ledovou vodou pro odvod tepla. Poté byl vzorek sonikován a UP100H, vybavený sonotrodou MS7, s nastavením amplitudy 50% po dobu 90 sekund.
Analýza ultrazvukového extraktu chmele plynovou chromatografií:
Sonikace zajišťuje vysoký přenos hmoty mezi buněčnou matricí a rozpouštědlem, takže v důsledku toho je dosaženo velmi vysokého výtěžku vysoce kvalitního extraktu.
- vysoce kvalitní terpenové extrakty (bez tepelné degradace)
- Vysoké výnosy
- Rychlý postup
- Rychlá návratnost investic
- Jemnější rozpouštědla
- Menší spotřeba rozpouštědel
- Bezpečná a snadná obsluha
- Nízké nároky na údržbu
- Zelený, ekologický terpenový extrakt
Ultrazvuková extrakce terpenů vyniká jako ekologická metoda extrakce, která umožňuje výrazně urychlit postup extrakce terpenů, přičemž vyžaduje méně energie než jiné konvenční extrakční metody (tj. superkritický CO2, Soxhlet atd.). Dalšími výhodami spojenými s použitím ultrazvukové extrakce terpenů jsou snadná manipulace s ultrazvukovým extraktorem, rychlý proces, žádný chemický odpad, vysoký výnos, šetrný k životnímu prostředí, zvýšená kvalita díky mírným podmínkám zpracování a prevence tepelné degradace.
Ultrazvukové extraktory pro terpeny
Níže uvedená tabulka vám poskytuje informace o tom, které ultrazvukové zařízení by mohlo být nejvhodnější pro vaše požadavky na extrakci terpenů.
| Objem dávky | Průtok | Doporučená zařízení |
|---|---|---|
| 10 až 2000 ml | 20 až 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 až 20L | 0.2 až 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 až 100 l | 2 až 10 l/min | UIP4000 |
| Není k dispozici | 10 až 100 l / min | UIP16000 |
| Není k dispozici | větší | shluk UIP16000 |
Vysoce výkonné ultrazvukové homogenizátory z laboratorního do průmyslového měřítka.
Literatura/Odkazy
- Selvamuthukumaran, M.; Shi, J. (2017): Recent advances in extraction of antioxidants from plant by-products processing industries. Food Quality and Safety, 2017, 1, 61–81.
- Suslick, K.S. (1990): Sonochemistry. Science 23 Mar 1990: Vol. 247, Issue 4949, pp. 1439-1445
Fakta, která stojí za to vědět
karyofylen
Karyofylen neboli (−)-β-karyofyllen je přírodní bicyklický seskviterpen, který lze nalézt v mnoha esenciálních olejích. Následující byliny jsou známé jako dobrý zdroj karyofylenu: marihuana, konopí (Cannabis sativa), kmín černý (Carum nigrum), hřebíček (Syzygium aromaticum), chmel (Humulus lupulus), bazalka (Ocimum spp.), oregano (Origanum vulgare), pepř černý (Piper nigrum), levandule (Lavandula angustifolia), rozmarýn (Rosmarinus officinali) a kopaivový olej (Copaifera spp.). β-karyofylen je fytokanabinoid se silnou afinitou ke kanabinoidnímu receptoru typu 2 (CB 2), ale ne ke kanabinoidnímu receptoru typu 1 (CB 1).
oxid karyofylenu
Oxid karyofylenu (také oxid β-karyofylenu) je oxidační derivát β-karyofylenu a je to bílý krystalický pevný prášek s bodem tání cca. 62 °C.
Je ceněn pro své protizánětlivé, lokální anestetické a antioxidační účinky. První výzkum naznačuje, že oxid karyofylenu by mohl být také potenciálním lékem pro léčbu rakoviny. Oxid karyofylenu je součástí cyklobutanového kruhu, který se již používá v lékařském výzkumu za účelem syntézy široce používaného chemoterapeutického léku karboplatiny.
Oxid karyofylenu, ve kterém se olefin karyofylenu stal epoxidem, je schválenou složkou pro ochucení potravin.
Jak β-karyofylen, tak oxid β-karyofylenu vykazují nízkou rozpustnost ve vodě, což brání jejich absorpci do buňky. Chcete-li použít tyto seskviterpeny jako léčivé přípravky nebo doplňky výživy, je třeba je zapouzdření do liposomy Překonat špatnou rozpustnost těchto seskviterpenů ve vodných tekutinách a zajistit biologickou dostupnost a biologickou aktivitu. Klikněte zde a dozvíte se více o ultrazvukovém zapouzdření bioaktivních sloučenin!
Oxid karyofylenu v konopí
V rostlině cannabis sativa se oxid karyofylenu nachází jako seskviterpen, který se skládá ze tří isoprenových jednotek. Oxid karyofylenu je jedním z největších a nejrozšířenějších terpenů v rostlině konopí a je zodpovědný za výrazné aroma a vůni konopí. Ultrazvuková extrakce je úspěšně aplikována k výrobě Plnospektrální kanabidiolové oleje, takže je dán doprovodný efekt mnohotvárných sloučenin.
Ultrazvuková kavitace pro extrakci
Když jsou do kapaliny zavedeny ultrazvukové vlny s vysokým výkonem, dochází v tekutině ke cyklům komprese a expanze (zředění). Během zředění se v kapalině vytvářejí dutiny nebo takzvané kavitační bubliny. Tyto kavitační bubliny, což jsou malé vakuové bubliny, se vyskytují při působení podtlaku, takže je překonána místní pevnost kapaliny v tahu. Vakuové bubliny rostou v několika cyklech komprese / zředění, dokud nemohou absorbovat více energie a kavitační bublina podstoupí implozivní kolaps. Tento jev je známý jako kavitace. Podle výzkumu prof. Suslicka (1990) převládají v kavitačních bublinách extrémní podmínky s teplotami až 5000 K, tlaky 1000 atmosfér, rychlostí ohřevu a chlazení nad 1010 K/s a proudy kapalin s rychlostí až 280 m/s, které se projevují jako velmi vysoká smyková síla a turbulence v kavitační zóně. Kombinace těchto faktorů (tlak, teplo, smyk a turbulence) se používá k urychlení přenosu hmoty v procesu těžby. Kromě toho se tyto lokálně se vyskytující podmínky používají také v ultrazvukových procesech, jako je homogenizace, emulgace nebo dispergace.
Ultrazvuková extrakce je založena na akustické kavitaci a jejích hydrodynamických smykových silách
Ultrazvuková extrakce terpenů
Princip ultrazvukové extrakce je založen na dvou efektech, které vznikají, když se ultrazvukové vlny s vysokým výkonem spojí do kapaliny nebo suspenze:
Nejprve se rozpouštědlo (okolní kapalné médium) zatlačí do buněčné matrice. V závislosti na amplitudě a síle kavitace je buněčná stěna perforována nebo narušena tlakem kapaliny.
Za druhé, během cyklu zředění je obsah buňky (tj. intracelulárního materiálu) vyplaven z vnitřní buňky. Po ultrazvukové extrakci jsou cílové sloučeniny v rozpouštědle a mohou být odděleny od rozpouštědla (např. Odpařením rozpouštědla), takže se nakonec získá čistý extrakt.
Složení suroviny (jako je obsah vlhkosti, stupeň macerace / mletí a velikost částic a zvolené rozpouštědlo jsou velmi důležitými faktory pro získání účinného a efektivního procesu ultrazvukové extrakce. Parametry ultrazvukového procesu jsou také zásadní: pro dosažení nejlepších výsledků musí být stanovena a optimalizována amplituda, tlak, teplota a doba sonikace.