Glycerin som opløsningsmiddel til ultralydsekstraktion
Glycerin eller glycerol kan anvendes rent (100%) eller som en blanding af glycerin og vand eller ethanol til ekstraktion fra planter. Læs om fordelene ved at anvende glycerin som ekstraktionsmiddel i sonikeringsprocesser.
Ekstraktion fra planter i glycerin ved hjælp af sonikering
Ekstraktion fra planter er en grundlæggende proces inden for analytisk kemi, biokemi og naturstofforskning, der har til formål at isolere specifikke komponenter fra komplekse blandinger. Traditionelle ekstraktionsmetoder, såsom maceration eller Soxhlet-ekstraktion, kræver ofte lange behandlingstider og anvendelse af organiske opløsningsmidler, som kan udgøre miljø- og sundhedsrisici. I det seneste årti har ultralydsekstraktion erstattet traditionelle ekstraktionsteknikker såsom maceration, Soxhlet-ekstraktion og ekstraktion med opløsningsmidler, da sonikering er mere effektiv, hurtigere, mere virkningsfuld og mere miljøvenlig. Ud over disse fordele ved ultralydsekstraktion gør denne teknik det muligt at anvende det ønskede opløsningsmiddel. Ultralydsekstraktorer kan endda håndtere ren vegetabilsk glycerin som opløsningsmiddel.
UP400ST ultralydshomogenisator til ekstraktion fra urter med glycerin som opløsningsmiddel.
Hvordan fungerer ultralydsapparater med sonde til ekstraktion?
Sonikatorer, der anvendes til ekstraktion fra planter, udnytter kraften i intens ultralyd. Via ultralydssonden overføres ultralyd med høj intensitet til opløsningsmidlet, hvor der opstår talrige kavitationsbobler. Den hurtige dannelse og kollaps af mikroskopiske kavitationsbobler frembringer forskydningskræfter og intens omrøring samt lokalt høje temperaturer og tryk. Disse sonomekaniske kræfter nedbryder effektivt cellevægge og letter frigivelsen af intracellulære forbindelser. Denne ultralydsintensiverede ekstraktionsteknik giver flere fordele, herunder kortere ekstraktionstider, øget udbytte og mulighed for at behandle termolabile stoffer uden væsentlig nedbrydning.
Vegetabilsk glycerin som ekstraktionsmiddel
Vegetabilsk glycerin, en farveløs, lugtfri og viskøs væske fremstillet af planteolier, er bredt anerkendt for sine egenskaber som opløsningsmiddel. Den er ugiftig og biologisk nedbrydelig og har fremragende evne til at opløse en lang række organiske forbindelser. Som opløsningsmiddel giver vegetabilsk glycerin flere fordele i forhold til traditionelle organiske opløsningsmidler:
- Sikkerhed og miljøpåvirkning: Glycerin er ugiftigt og miljømæssigt uskadeligt, hvilket gør det til et foretrukket valg til anvendelser inden for grøn kemi.
- Fødevare- og farmaceutisk kvalitet: Vegetabilsk glycerin fås i fødevare- og farmaceutisk kvalitet. Da glycerin er alkoholfrit, spiseligt og sødtsmagende, er det et værdsat opløsningsmiddel til ekstrakter beregnet til fødevarer og lægemidler. Til kosmetik er glycerin et anerkendt opløsningsmiddel på grund af dets blødgørende egenskaber.
- Opløselighed: Det kan opløse både hydrofile og hydrofobe stoffer, hvilket udvider udvalget af forbindelser, der kan ekstraheres.
- Stabilitet: Glycerin er kemisk stabilt, hvilket hjælper med at bevare følsomme forbindelsers integritet under ekstraktionen.
Ultralydsapparatet UIP1000hdT til ekstraktion fra planter.
Protokol: Ultralydsekstraktion fra urteblade til glycerin
I denne protokol guider vi dig gennem trinnene i ultralydsekstraktion af bioaktive forbindelser fra urteblade til ren glycerin. Du kan se den supplerende video ovenfor for at få et visuelt indtryk af ultralydsekstraktionsprocessen.
Du skal bruge:
- friske eller tørrede urter
- 100% vegetabilsk glycerin
- sonikator med sonde, f.eks. UP400St med sonotrode S24d22L2D
- bægerglas
- mørk glasflaske til opbevaring
Trinvis vejledning
- Hak urtebladene i små stykker (ca. 5x5mm).
- Læg urtebladene i bægerglasset.
- Tilsæt glycerinen. Du kan eventuelt lade urterne trække i et par minutter.
- Før sonikatorens sonde ned i bægerglasset. Placer sonden midt i bægerglasset, og sørg for, at sonotroden ikke berører beholderens vægge.
- Indstil amplituden til 100%, og start sonikeringen.
- Overvåg temperaturen med den temperatursensor, der følger med UP400St.
- Når temperaturen stiger over den temperatur, du ikke ønsker at overskride, kan du sætte sonikatoren på pause for at lade glycerinsuspensionen køle ned. Du kan indstille en temperaturgrænse i menuen på UP400St. Desuden kan du placere bægerglasset i et isbad.
- Sonikér, indtil den samlede tilførte energi er ca. 200–250 Ws/g. (Du kan indstille den ønskede energitilførsel i menuen på UP400ST og alle digitale sonikatorer fra Hielscher.)
- Efter sonikeringen fjernes det udtjente plantemateriale fra glycerinen ved filtrering. Du kan bruge en si, filterpapir eller et osteklæde. Brug vakuumfiltrering for at lette filtreringen af den viskøse glycerin.
Fejlfinding og tips:
Jo koldere glycerinen er, desto højere er dens viskositet. Meget viskøse væsker kræver en kraftigere sonikator. Sonikatoren UP400St med en effekt på 400 watt håndterer suverænt 100% glycerin ved stuetemperatur. Hvis du anvender en sonikator med lavere effekt, kan du eventuelt bruge en glycerin-vand-blanding (f.eks. 50:50 %v/v).
Til kold glycerin, er en industriel sonikator såsom ultralydsprocessoren UIP1000hdT med en effekt på 1000 watt ideel til behandling af meget viskøse opløsningsmidler.
Protokol: Ekstraktion af fytokemikalier fra ensianrod
En praktisk anvendelse af glycerin-vand-blandinger til ultralydsekstraktion fra planter demonstreres ved isolering af fytokemikalier såsom amarogentin fra ensianrod i 50% glycerin ved hjælp af sonikatoren Hielscher UP200Ht. Ensianrod indeholder bittergivende smagsstoffer, der er interessante for fødevare- og drikkevareindustrien samt inden for traditionel medicin.
Amarogentin har en bitterværdi på 58.000.000 og findes i en koncentration på 0,15% i ensianroden. Ensians bitterhed er kendetegnet ved en ren smag. På grund af deres høje styrke værdsættes ensianrodens bittergivende forbindelser som et kraftigt smagsstof.
Trinvis vejledning til ultralydsekstraktion fra ensianrod med glycerin som opløsningsmiddel
Anvendelse af en glycerin-vand-blanding sammen med den højtydende sonikator UP200Ht giver et højt udbytte af ekstraherede fytokemikalier. De milde forhold i glycerin sikrer, at de følsomme forbindelser forbliver stabile gennem hele processen.
Glycerin og dets blandinger med vand eller ethanol giver alsidige muligheder for valg af opløsningsmiddel til ultralydsekstraktion fra planter. Trods udfordringerne ved glycerinens høje viskositet kan avanceret sonikeringsudstyr som Hielscher UP200Ht effektivt håndtere disse opløsningsmidler og sikre effektiv ekstraktion af værdifulde fytokemikalier. Muligheden for at tilpasse opløsningsmidlets sammensætning og udnytte ultralydsbølgernes kraft gør ultralydsassisteret ekstraktion til en kraftfuld teknik til isolering af bioaktive forbindelser fra plantematerialer.
Ultralydsassisteret ekstraktion i glycerin
Kombinationen af ultralydsapparater med sonde og vegetabilsk glycerin som opløsningsmiddel er en kraftfuld tilgang til ekstraktion. De mekaniske virkninger af sonikering forbedrer masseoverførslen, hvilket øger glycerinens effektivitet ved opløsning af målforbindelser. Denne kombination er særligt effektiv til ekstraktion af bioaktive forbindelser fra plantematerialer, såsom polyfenoler, alkaloider og æteriske olier.
Anvendelser af ultralydsekstraktion fra planter i glycerin
Denne ekstraktionsteknik har lovende anvendelser inden for forskellige områder:
- Lægemidler: Isolering af aktive farmaceutiske stoffer fra lægeplanter.
- Fødevareindustrien: Ekstraktion af naturlige smagsstoffer, farvestoffer og antioxidanter.
- Kosmetik: Produktion af bioaktive forbindelser til hudpleje- og skønhedsprodukter.
- Dybe eutektiske opløsningsmidler På grund af lave omkostninger, høj tilgængelighed, ugiftighed, manglende antændelighed og manglende flygtighed er glycerol og glycerolbaserede dybe eutektiske opløsningsmidler ideelle til ultralydsekstraktion af polyfenoler og giver en særdeles bæredygtig løsning.
- høj effektivitet
- den nyeste teknologi
- pålidelighed og robusthed
- justerbar, præcis processtyring
- batch og inline
- til ethvert volumen
- intelligent software
- smarte funktioner (f.eks. programmerbarhed, datalogning, fjernstyring)
- nem og sikker betjening
- lavt vedligeholdelsesbehov
- CIP (rengøring på stedet)
Design, fremstilling og rådgivning – kvalitet fremstillet i Tyskland
Hielschers ultralydsapparater er kendt for deres højeste kvalitets- og designstandarder. Robusthed og nem betjening muliggør problemfri integration af vores ultralydsapparater i industrielle anlæg. Hielschers ultralydsapparater håndterer nemt barske forhold og krævende miljøer.
Hielscher Ultrasonics er en ISO-certificeret virksomhed og lægger særlig vægt på højtydende ultralydsapparater med den nyeste teknologi og brugervenlighed. Hielschers ultralydsapparater overholder naturligvis CE-kravene og opfylder kravene fra UL, CSA og RoHs.
Tabellen nedenfor giver dig en indikation af vores ultralydsapparaters omtrentlige behandlingskapacitet:
| Batchvolumen | Volumenstrøm | Anbefalede apparater |
|---|---|---|
| 0,5 til 1,5mL | n.a. | VialTweeter |
| 1 til 500mL | 10 til 200mL/min | UP100H |
| 10 til 2000mL | 20 til 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 til 20L | 0,2 til 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 til 100L | 2 til 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 til 150L | 3 til 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 til 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | større | klynge af UIP16000 |
Kontakt os! / Spørg os!
Sonikator MSR-4 med 4x 4kW ultralydssonder (samlet ultralydseffekt på 16kW) til industriel ekstraktion af bioaktive forbindelser.
Litteratur / Referencer
- Sumbal Jamshaid, Dildar Ahmed (2022): Optimization of ultrasound-assisted extraction of valuable compounds from fruit of Melia azedarach with glycerol-choline chloride deep eutectic solvent. Sustainable Chemistry and Pharmacy, Volume 29, 2022.
- Jamshaid, S., Ahmed, D. & Aydar, A. Y. (2022): Ultrasound-assisted extraction optimization of polyphenols, flavonoids, and antioxidant compounds from fruit of Melia azedarach using a glycerol-based green deep eutectic solvent. Journal of Food Processing and Preservation, 46, e16657.
- 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
- 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.
Værd at vide om glycerin
Hvad er glycerin? Glycerin, også kendt som glycerol, er en trivalent alkohol med høj vandopløselighed og hygroskopicitet. Det gør det til et alsidigt opløsningsmiddel til forskellige anvendelser. Vegetabilsk glycerins viskositet er cirka 1400 centipoise ved 20ºC. Glycerin er ugiftigt, biologisk nedbrydeligt og genanvendeligt. Det fremstilles af fornybare råvarer, hvilket gør det til et miljøvenligt opløsningsmiddel. Da glycerin er billigt og let tilgængeligt, anvendes det i vid udstrækning i forskellige industrier. Da glycerin er ikke-brændbart og ikke-flygtigt, er det sikkert at håndtere og opbevare.
Glycerin er opløseligt i vand, ethanol og methanol, hvilket udvider dets anvendelighed som opløsningsmiddel i forskellige kemiske processer.
Til hvilke anvendelser bruges glycerin som opløsningsmiddel?
Glycerin værdsættes for sine mange anvendelser i både fødevare- og kosmetikindustrien. Anvendelse af glycerin som opløsningsmiddel er en af dets stærke anvendelser, da det har kemiske egenskaber og stor alsidighed som opløsningsmiddel.
I kosmetik og medicin: I kosmetik og medicin anvendes glycerin almindeligvis som blødgørende middel i cremer og gelformuleringer. Det fungerer som opløsningsmiddel for mange tungtopløselige stoffer og øger deres biotilgængelighed. Glycerinens virkning i disse anvendelser skyldes dens kemiske natur som trivalent alkohol, hvilket giver høj vandopløselighed og hygroskopicitet.
I fødevarer og drikkevarer: Glycerin har flere funktioner i fødevare- og drikkevareindustrien. Det fungerer som fugtighedsbevarende middel, opløsningsmiddel og sødemiddel og bidrager til konservering af fødevarer. Det anvendes også som fyldstof i kommercielt fremstillede fedtfattige fødevarer, såsom småkager, og som fortykningsmiddel i likører.
Polyolegenskaber: Glycerin, en polyol (sukkeralkohol), er kendt for at være ugiftigt, biologisk nedbrydeligt og genanvendeligt. Det fremstilles af fornybare råvarer og fungerer som et polært protisk opløsningsmiddel på grund af sin struktur som trehydroxylalkohol. Det gør det meget hydrofilt og opløseligt i vand, ethanol og methanol.
Co-opløsningsmiddel til vandekstraktion: Glycerin er et effektivt co-opløsningsmiddel til vandekstraktionsprocesser og er især kendt for sin effektivitet ved fremstilling af polyfenolekstrakter.
Hvilken rolle spiller glycerin i ultralydsekstraktion?
Glycerin, også kendt som glycerol, er en farveløs, lugtfri, viskøs væske, der anvendes i vid udstrækning som opløsningsmiddel ved ekstraktion fra planter. Dets unikke egenskaber gør det særligt velegnet til ekstraktion af følsomme fytokemikalier, som kan blive nedbrudt under mere barske forhold. Glycerinens evne til at bevare bioaktive forbindelsers integritet, kombineret med dens ugiftighed og biologiske nedbrydelighed, gør den til et attraktivt opløsningsmiddel for lægemiddel-, kosmetik- og fødevareindustrien. Selvom ren glycerin ofte anvendes som ekstraktionsmiddel, blandes den også med vand eller ethanol i forskellige forhold.
Glycerin-vand-blandinger: Blanding af glycerin med vand reducerer opløsningens viskositet og forbedrer dens kavitationseffektivitet under ultralydsekstraktion. En typisk blanding kan bestå af 50% glycerin og 50% vand, hvilket afbalancerer viskositeten og opløsningsmidlets effektivitet. Denne kombination er særligt effektiv til ekstraktion af forbindelser som bitterstoffer fra ensianrod, som demonstreret i sonikeringsprocesser.
Glycerin-ethanol-blandinger: Tilsætning af ethanol til glycerin skaber en opløsningsmiddelblanding med lavere viskositet og forbedrede opløsningsmiddelegenskaber. Ethanol er et godt opløsningsmiddel for mange fytokemikalier og bidrager til mere effektiv ekstraktion af forbindelser, mens glycerinkomponenten sikrer det endelige ekstrakts stabilitet og biokompatibilitet.
Hielscher Ultrasonics fremstiller højtydende ultralydshomogenisatorer fra laboratoriestørrelse til industristørrelse.