Ultrazvuku překonává ostatní extrakční metody rychlostí
Rychlý postup ultrazvukové extrakce a z toho vyplývající úspora času při výrobě extraktu jsou jednou z mnoha výhod ultrazvukové extrakce bioaktivních sloučenin z rostlin. Ultrazvuková extrakce byla vědecky srovnávána s alternativními extrakčními technikami, jako je superkritická extrakce CO2, macerace, tepelný reflux, Soxhlet nebo mikrovlnná extrakce a výsledky výzkumu dokazují významnou výhodu ultrazvuku, pokud jde o rychlost extrakce a výtěžek.
Ultrazvuku jako rychlý extrakční postup
Ultrazvuková extrakce bioaktivních sloučenin je dobře známá pro své vysoké výnosy, vysoce kvalitní extrakty, krátkou dobu extrakce, nízkou spotřebu energie a schopnost pracovat s velmi mírnými rozpouštědly. Všechny tyto faktory přispívají k mimořádné celkové účinnosti ultrazvukové extrakce bioaktivních složek z rostlinných materiálů.
Níže naleznete výběr vědeckých výzkumných zpráv, ve kterých ultrazvuková extrakce (také ultrazvukem asistovaná extrakce / UAE) byly porovnány s jinými extrakčními technikami, jako je macerace, Soxhletův syndrom, zpětný tok, superkritický CO2a mikrovlnná extrakce.
Ultrasonicator UP400St pro vysokorychlostní extrakci rostlin v dávkovém režimu
| Aplikace extrakce | Doba extrakce ultrazvukem | Alternativní metoda extrakce čas | Další informace | Zdroj |
|---|---|---|---|---|
| Extrakce antokyanů z bobulí myrty | 5 minut | 15 minut mikrovlna |
Ultrasonicator UP200S | Gonzalez et al., 2019 |
| Extrakce listů Boldo | 5-30 minut | 15-90 minut macerace |
Ultrasonicator UIP1000hdT "Můžeme vidět, že od 5 do 30 minut sonikace je výtěžek ekvivalentní výtěžku konvenční macerace při 15 až 90 minutách: UAE vyžaduje třetinu času k extrakci rozpustného materiálu z listů při konvenční maceraci." |
Petigny et al., 2013 |
| Extrakce celkových fenolů a flavonoidů ze šalvěje | 11 minut | 30 minut konvenční extrakce třepačkou ve vodní lázni o teplotě 60ºC |
Ultrazvukové extraktory UP100H, UP400S |
Dent et al., 2015 |
| Extrakce polyfenolů z olivových listů | 21 minut | 60min Konvenční extrakce zpětným tepelným refluxem |
Ultrasonicator UP400S | Dobrinčić et al., 2020 |
| Extrakce bioaktivních fenolických látek z listů Malva sylvestris | 49 minut 48 °C při 110 W |
5 h odsávání míchaného lože při 150 ot./min |
Ultrasonicator UP200S HPLC analýza odhalila, že koncentrace bioaktivních fenolických látek se významně zvýšila (p≺0,05) za optimálního UAE podmínky. |
Bimakr et al., 2017 |
| Extrakce lipidů ze semen zimního melounu (Benincasa hispida) | ∼36 minut | Superkritická extrakce oxidu uhličitého kombinovaná s technikou kolísání tlaku (SCE-PST) (∼50 minut), superkritický CO2 (∼97 minut) a konvenční Soxhletova extrakce (∼360 minut) | Porovnání superkritického oxidu uhličitého (sCO2), extrakce za pomoci ultrazvuku (UAE), superkritická extrakce oxidem uhličitým kombinovaná s technikou kolísání tlaku (SCE-PST) a Soxhletova extrakce ukazuje, že SAE jsou nejúčinnější a nejrychlejší technikou těžby. | Bimakr et al. (2015) |
Porovnání superkritického oxidu uhličitého (sCO2), extrakce za pomoci ultrazvuku (UAE), superkritická extrakce oxidem uhličitým kombinovaná s technikou kolísání tlaku (SCE-PST) a Soxhletova extrakce ukazuje, že UAE je nejúčinnější a nejrychlejší extrakční technika.
- Vysoká účinnost odsávání
- Vynikající výtěžnost extrakce
- Rychlý proces
- Nízké teploty
- Vhodné pro extrakci termolabilních sloučenin
- Kompatibilní s jakýmkoli rozpouštědlem
- Nízká spotřeba energie
- Technika zelené těžby
- Snadná a bezpečná obsluha
- Nízké investiční a provozní náklady
- Provoz 24 hodin denně, 7 dní v týdnu v náročném režimu
Vysoce výkonné ultrazvukové extraktory pro expresní izolaci sloučenin
Hielscherovo nejmodernější ultrazvukové zařízení umožňuje rychlou extrakci vysoce kvalitních biomolekul z rostlin. Plná kontrola nad parametry procesu, jako je amplituda, teplota, tlak a příkon energie, umožňuje nejúčinnější a nejmírnější podmínky extrakce a produkuje nepoškozené, vysoce bioaktivní extrakty. Optimalizace parametrů ultrazvukové extrakce, jako je velikost částic suroviny, typ rozpouštědla, poměr pevné látky k rozpouštědlu a doba extrakce, lze optimalizovat pro nejvyšší účinnost a nejlepší celkové výsledky. Vzhledem k tomu, že ultrazvuková extrakce je netepelná extrakční metoda, lze zabránit tepelné degradaci bioaktivních složek, což má za následek vynikající kvalitu extraktu.
Celkově lze říci, že výhody, jako je vysoký výtěžek, krátká doba extrakce, nízká teplota extrakce a snížené požadavky na rozpouštědla, činí sonikaci preferovanou metodou extrakce.
Ultrazvuku překonává mikrovlnnou troubu v extrakci antokyanů z bobulí myrty. Sonikace je třikrát rychlejší než mikrovlnná extrakce.
Srovnání ultrazvukové vs. konvenční třepačky s třepačkou ve vodní lázni ukazuje výrazně zkrácenou dobu extrakce celkových fenolů a flavonoidů ze šalvěje při použití ultrazvukové extrakce. Ultrazvuková extrakce vyžaduje pouze jednu třetinu doby extrakce s třepačkou ve vodní lázni.
Ultrazvuková extrakce: Zavedeno v laboratoři a průmyslu
Ultrazvuková extrakce je široce používána pro extrakci jakéhokoli druhu bioaktivní sloučeniny z botaniky, hub, řas, bakterií a savčích buněk. Ultrazvuková extrakce byla zavedena jako jednoduchá, nákladově efektivní a vysoce účinná, která vyniká nad ostatními tradičními extrakčními technikami vyššími výtěžky extrakce a kratší dobou zpracování.
S laboratorními, stolními a plně průmyslovými ultrazvukovými systémy, které jsou snadno dostupné, je ultrazvuková extrakce v dnešní době dobře zavedenou a důvěryhodnou technologií. Hielscher ultrazvukové extraktory jsou instalovány po celém světě v průmyslových zpracovatelských zařízeních pro výrobu potravinářských a farmaceutických bioaktivních sloučenin.
Níže uvedená tabulka vám poskytuje přibližný přehled o zpracovatelské kapacitě našich ultrasonicators:
| Objem dávky | Průtok | Doporučená zařízení |
|---|---|---|
| 1 až 500 ml | 10 až 200 ml / min | UP100H |
| 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 | UIP4000hdT |
| Není k dispozici | 10 až 100 l / min | UIP16000 |
| Není k dispozici | větší | shluk UIP16000 |
Kontaktujte nás! / Zeptejte se nás!
Hielscher Ultrasonics vyrábí vysoce výkonné ultrazvukové homogenizátory pro míchání aplikací, disperze, emulgaci a extrakci v laboratorním, pilotním a průmyslovém měřítku.
Literatura / Reference
- Bimakr, Mandana; Ganjloo, Ali; Zarringhalami, Soheila; Ansarian, Elham (2017): Ultrasound-assisted extraction of bioactive compounds from Malva sylvestris leaves and its comparison with agitated bed extraction technique. Food Science and Biotechnology 26(6); 2017.
- 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.
- Bimakr, Mandana; Abdul Rahman, Russly; Ganjloo, Ali; Taip, Farah; Mohd Adzahan, Noranizan; Sarker, Md Zaidul (2016): Characterization of Valuable Compounds from Winter Melon (Benincasa hispida (Thunb.) Cogn.) Seeds Using Supercritical Carbon Dioxide Extraction Combined with Pressure Swing Technique. Food and Bioprocess Technology 9, 2016. 396-406.
- Bimakr, Mandana, Russly Abdul Rahman, Farah Saleena Taip, Noranizan Mohd Adzahan, Md. Zaidul Islam Sarker, Ali Ganjloo (2012): Optimization of Ultrasound-Assisted Extraction of Crude Oil from Winter Melon (Benincasa hispida) Seed Using Response Surface Methodology and Evaluation of Its Antioxidant Activity, Total Phenolic Content and Fatty Acid Composition. Molecules 17, No. 10, 2012 11748-11762.
- González de Peredo; Ana V., Vázquez-Espinosa, Mercedes; Espada-Bellido, Estrella; Ferreiro-González, Marta; Amores-Arrocha, Antonio; Palma, Miguel; Barbero, Gerardo; Jiménez-Cantizano, Ana (2019): Alternative Ultrasound-Assisted Method for the Extraction of the Bioactive Compounds Present in Myrtle (Myrtus communis L.). Molecules. 2019 Mar 2;24(5):882.
- Dent, Maja; Verica, Dragović-Uzelac; Garofulić, Ivona; Bosiljkov, Tomislav; Ježek, Damir; Brncic, Mladen (2015): Comparison of Conventional and Ultrasound Assisted Extraction Techniques on Mass Fraction of Phenolic Compounds from sage (Salvia officinalis L.). Chemical and Biochemical Engineering Quarterly 29 (3), 2015.
- Dobrinčić, Ana; Maja Repajić, Ivona E. Garofulić, Lucija Tuđen, Verica Dragović-Uzelac; Branka Levaj (2020): Comparison of Different Extraction Methods for the Recovery of Olive Leaves Polyphenols. Processes 8, no. 9, 2020.
Fakta, která stojí za to vědět
Princip činnosti ultrazvukové extrakce
Ultrazvuková extrakce je široce používaná metoda k izolaci a oddělení bioaktivních složek z rostlinných materiálů. Vzhledem k tomu, že sonikace je kompatibilní s jakýmkoli druhem rozpouštědla, může být postup ultrazvukové extrakce optimálně navržen s ohledem na bioaktivní sloučeniny (tj. cílové sloučeniny), jejich polaritu, rozpustnost, citlivost na teplo a další faktory. Přizpůsobením procesu sonikace konkrétně na určitou sloučeninu nebo různé sloučeniny lze zvolit nejideálnější nastavení, aby se získal extrakt mimořádně vysoké kvality.
Ultrazvukové vlny spojené s kapalinou nebo suspenzí vytvářejí intenzivní vibrace a akustickou kavitaci. Akustická neboli ultrazvuková kavitace je určena lokálně se vyskytujícími extrémně vysokými tlakovými rozdíly, smykovými silami a kapalinovými tryskami. Tyto síly rozbíjejí buněčné stěny, narušují rostlinné buňky a zintenzivňují přenos hmoty mezi vnitřkem buňky a rozpouštědlem. Bioaktivní složky se tak účinně uvolňují do okolního rozpouštědla, odkud lze cílové molekuly snadno izolovat a čistit (např. rotorovým odpařováním, parní destilací nebo HPLC).
Ultrazvuková extrakce z rostlinných buněk: mikroskopický příčný řez (TS) ukazuje mechanismus účinku při ultrazvukové extrakci z buněk (zvětšení 2000x)
[zdroj: Vilkhu et al. 2011]
Hielscher Ultrasonics vyrábí vysoce výkonné ultrazvukové homogenizátory od laboratoř k průmyslová velikost.