Mest effektive udvindingsmetode til botaniske ekstrakter

Er du på udkig efter en kraftfuld og pålidelig ekstraktion setup til at producere høj kvalitet botaniske ekstrakter? Her kan du finde en sammenligning af almindelige ekstraktionsteknikker, herunder ultralydsekstraktion, superkritisk CO₂ udvinding, ethanolekstraktion, maceration blandt andre og deres fordele samt ulemper.

Hvad er botaniske ekstrakter?

Planteekstrakter såsom blade, kronblade, blomster, stængler, rødder og bark indeholder potente bioaktive forbindelser (phyto-kemikalier), som anvendes i fødevarer og drikkevarer, kosttilskud, terapi og lægemidler samt i kosmetiske produkter. Fremtrædende eksempler på botaniske ekstrakter er antioxidanter, vitaminer (f.eks. vitamin A, C, E, K; B-vitaminer), proteiner (f.eks. hamp, soy), polyfenoler, flavonoider, terpener, cannabinoider (f.eks.
Antioxidanter fungere som en kraftfuld forsvarsmekanisme, der forhindrer kroppens celler mod skader på fra aldring, stress, betændelse og sygdom. Forskning viser også, at antioxidanter kan bidrage som immun system forstærker og udstille anti-cancer egenskaber. Desuden antioxidanter forhindrer oxidation af produkter og udvider derved deres stabilitet og holdbarhed. Derfor, antioxidanter tilsættes til mange fødevarer og drikkevarer, kosttilskud, terapi og kosmetiske produkter. Meget fremtrædende eksempler på antioxidanter er E-vitamin (α-tocopherol), C-vitamin (ascorbinsyre), beta-caroten og glutathion.
Antioxidanter og andre bioaktive forbindelser kan enten udvindes af naturlige materialer såsom planteekstrakter eller alger eller kunstigt syntetiseret. Bioaktive forbindelser, som udvindes fra en naturlig kilde, viser en højere biotilgængelighed, biotilgængelighed og derved øget styrke. Derfor anvendes naturligt ekstraheret fytokemikalier i kosttilskud af høj kvalitet.

Udvinding af højkvalitetsekstrakter fra botaniske produkter

For høj kvalitet botaniske ekstrakter fra ikke kun råmaterialet (plantemateriale) er afgørende, men også den anvendte ekstraktionsteknik er afgørende. Planteekstrakter er temperaturfølsomme, hvilket betyder, at de nedbrydes af varme. Det er derfor afgørende at vælge en ikke-termisk udsugningsmetode.
Valget af ekstraktionsmiddel er en anden vigtig faktor, som påvirker ekstraktkvaliteten. Opløsningsmidler såsom hexan, methanol, butan og andre skrappe kemikalier kan forurene ekstraktet. Selv om opløsningsmidler fjernes efter ekstraktion, kan der findes spormængder af giftige opløsningsmidler i det endelige ekstrakt. Vand, alkohol, ethanol, glycerin eller vegetabilske olier er sikre, ikke-giftige opløsningsmidler og godkendt af FDA til forbrug.

Hvordan virker Ultrasonic udvinding arbejde?

Ultralydsekstraktion er baseret på arbejdsprincippet ultralyd / akustisk kavitation og er en rent mekanisk behandling. Svarende til en høj-forskydning mixer, en ultralydsmaskine kun skaber mekaniske forskydningskræfter i processen medium. Ultralydsekstraktion i sig selv er ikke-termisk, kemisk-fri ekstraktionsteknik.
Hvad er akustisk kavitation? – Akustisk eller ultralydkavitation opstår, når høj effekt, lavfrekvente ultralydbølger kobles til en gylle bestående af botanisk materiale i en væske (opløsningsmiddel). High-power ultralydbølger kobles via en sonde-type ultralydsprocessor ind i den botaniske gylle. Meget energiske ultralydbølger bevæger sig gennem væsken og skaber vekslende højtryks- / lavtrykscyklusser, hvilket resulterer i fænomenet akustisk kavitation. Akustisk eller ultralydkavitation fører lokalt til ekstreme forhold som meget høje trykforskelle og høje forskydningskræfter. Når kavitationsbobler imploderer på overfladen af faste stoffer (såsom partikler, planteceller, væv osv.), mikro-stråler og inter-particlulær kollision generere effekter såsom partikel opdeling, sonoporation (perforering af cellevægge og cellemembraner) og celle forstyrrelser. Derudover skaber implosionen af kavitationsbobler i flydende medier turbulenser og agitation, hvilket fremmer masseoverførslen mellem celleinterindet og det omgivende opløsningsmiddel. Ultralydbestråling er en yderst effektiv måde at forbedre masseoverførselsprocesser på, da sonikering resulterer i kavitation og dens relaterede mekanismer såsom mikrobevægelse ved flydende dyser, kompression og dekompression i materialet med efterfølgende afbrydelse af cellevægge.
Afhængigt af råmaterialet kan ultralydsekstraktionsprocessen kræve høje intensiteter, fx for at bryde stive planteceller eller materiale med en høj cellulosemængde. Sonde-type ultralydsatorer kan generere meget høje amplituder, hvilket er nødvendigt for at generere slagkraftige kavitation. Hielscher Ultrasonic fremstiller højtydende ultralydsekstraktorer, som nemt kan skabe amplituder på 200μm i kontinuerlig 24/7 drift. For endnu højere amplituder tilbyder Hielscher specificerede sonotroder med høj amplitude (sonder).
Trykmaskiner ultralydsreaktorer og flowceller bruges til at intensivere kavitationen. Med stigende tryk bliver kavitation og kavitationelle forskydningskræfter mere destruktive og forbedrer derved ultralydsekstraktionseffekterne.

Uddrag Phyto-kemikalier og bioaktive forbindelser med sonikering

Ultralydsekstraktion bruges til at frigive og isolere en bred vifte af bioaktive forbindelser (såkaldte fyto-kemikalier) fra botaniske.
Nedenstående liste giver dig et lille overblik over ultralydudpakkede fytokemikalier:

• CBD og andre Cannabinoider fra cannabis og hamp
• terpener
• ingefær
• Capsaicin fra Chili
• Koffein fra kaffebønner
• Astaxanthin fra alger
• Allicin fra hvidløg
• Katekiner (EGEC) fra Te
• Ellagitannins fra Granatæble
• Ayurvediske urteekstrakter
• Nikotin fra tobak
• Essentielle olier
• Pektiner fra citrusfrugtskaller

Opløsningsmidler til ultralydsekstraktion

Ultralydsekstraktion er kompatibel med næsten ethvert opløsningsmiddel. Mest almindeligt, ethanol, vand, ethanol / vand mix, glycerin, og vegetabilske olier anvendes til udvinding af bioaktive forbindelser fra botaniske stoffer, da disse opløsningsmidler betragtes som sikre til konsum og er nemme at bruge.
Læs mere om opløsningsmidler, der anvendes til ultralydsekstraktion!

Fordelene ved ultralyd ethanolekstraktion

Ethanol er en af de mest almindeligt anvendte opløsningsmidler med ultralydsekstraktion på grund af sin sikkerhed (FDA-godkendt til forbrug), dens effektivitet, og dens vidtrækkende solvens. Ultralyd ethanol ekstraktion overstråler andre opløsningsmidler og andre ekstraktionsteknologier med omkostningseffektivitet, lineær skalerbarhed, enkelhed og sikkerhed.
Ethanols overlegne virkning som opløsningsmiddel er knyttet til dets kemiske sammensætning af en kulbrintehale og en enkelt hydroxylgruppe. Denne kemiske sammensætning tillader ethanol at opløse og udtrække et meget bredt spektrum af stoffer, fra polyfenoler, flavonoider, terpener, cannabinoider, og lipider (olier).
For eksempel kræver ultralydethanolekstraktion af cannabinoider ikke winterization (afdøvning), et trin, der kræves med andre ekstraktionsmetoder såsom CO₂ ekstraktion for at fjerne voks.

Ethanolekstraktion udviser forskellige virkninger afhængigt af ethanolens temperatur. Opvarmet ethanol bruges ofte til at producere fuldspektret ekstrakter, som er værdsat for deres entourage effekt. På den anden side, iskold ethanol er fortrinsvis bruges til at producere naturlægemidler eller cannabis destillater. Udvindingen i iskold ethanol kræver ikke efterfølgende filtrering. Da ultralydsekstraktion er en ikke-termisk behandling, kan den bruges med varm/varm eller afkølet/iskold ethanol. Kappede ultralydreaktorer hjælper med at opretholde den ønskede behandlingstemperatur under behandlingen. Den digitale kontrol og smart software af ultralydsstyring overvåger behandlingstemperaturen via en pluggable temperatursensorer og kan programmeres til at stoppe eller pause ekstraktionen behandling, når temperaturen af mediet kommer ud af et bestemt område.

Køb det mest effektive ultralydsekstraktionsudstyr

Hielscher Ultrasonics' højtydende ekstraktionssystemer er tilgængelige i enhver skala fra lille laboratoriestørrelse, mellemstore pilotskala til fuldt industriel produktion på flere tons i timen. Afhængigt af gennemløb, Hielscher ultralyd emhætter kan bruges i batch eller kontinuerlig inline mode. Valget af opløsningsmiddel er op til dig, da Hielscher ultralydatorer kan anvendes i kombination med ethvert opløsningsmiddel. Alle ultralydsekstraktionsanordninger er enkle og sikre at betjene. I overensstemmelse med dit råmateriale, proceskapacitet og outputmål tilbyder Hielscher dig den bedst egnede ultralydsmaskine.
Ultralydsekstraktionsprocesser påvirkes af råmateriale, opløsningsmiddel og gennemløb. Forskellige tilbehør såsom sonotroder (sonder) i forskellige størrelser og former, booster horn, flow celler med forskellige mængder og geometrier, pluggable temperatur og tryksensorer og mange andre gadgets er tilgængelige for at samle den ideelle ultralyd setup til din udvinding proces.
Proceskontrol er afgørende for at opnå reproducerbart resultat. Derfor er alle digitale modeller udstyret med intelligent software, som giver dig mulighed for at justere, overvåge og revidere udtrækningsparametre. På grund af den præcise kontrol over amplitude, sonikeringstid og arbejdscyklusser kan der opnås optimale procesresultater såsom overlegent udbytte og højeste ekstraktkvalitet. Den automatiske dataregistrering af sonikeringsprocessen er grundlaget for processtandardisering og reproducerbarhed/repeterbarhed, som er nødvendige for god fremstillingspraksis (GMP).

Tabellen nedenfor giver dig en indikation af den omtrentlige forarbejdningskapacitet hos vores ultralydapparater:

Litteratur / Referencer

• 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.
• Fooladi, Hamed; Mortazavi, Seyyed Ali; Rajaei, Ahmad; Elhami Rad, Amir Hossein; Salar Bashi, Davoud; Savabi Sani Kargar, Samira (2013): Optimize the extraction of phenolic compounds of jujube (Ziziphus Jujube) using ultrasound-assisted extraction method.
• Dogan Kubra, P.K. Akman, F. Tornuk (2019): Improvement of Bioavailability of Sage and Mint by Ultrasonic Extraction. International Journal of Life Sciences and Biotechnology, 2019. 2(2): p.122- 135.
• Sitthiya, K.; Devkota, L.; Sadiq, M.B.; Anal A.K. (2018): Extraction and characterization of proteins from banana (Musa Sapientum L) flower and evaluation of antimicrobial activities. J Food Sci Technol (February 2018) 55(2):658–666.
• Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Us, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): Optimizing the extraction parameters of epigallocatechin gallate using conventional hot water and ultrasound assisted methods from green tea. Food and Bioproducts Processing 111 (2018). 37–44.
• V. Lobo, A. Patil,A. Phatak, N. Chandra (2010): Free radicals, antioxidants and functional foods: Impact on human health. Pharmacognosy Reviews 2010 Jul-Dec; 4(8): 118–126.

---

---