Opløsningsmidler til ultralydsekstraktion fra planter
- Ultralydsekstraktion har mange fordele såsom høje udbytter, hurtige ekstraktionshastigheder, miljøvenlighed og lavt energiforbrug.
- En af de stærkeste fordele er brugen af vand som ekstraktionsmedium. Imidlertid kan sonikering bruges med manifoldopløsningsmiddelsystemer til at levere overlegne resultater for det målrettede ekstrakt.
- Det optimale opløsningsmiddel til ultralydsekstraktion af vegetabilske bioaktive stoffer vælges med hensyn til råmaterialet.
ultralyd ekstraktion
Ultralyd er velkendt for at forstyrre cellestrukturer og forbedre masseoverførsel og dermed øge ekstraktionsevnen af bioforbindelser (f.eks. phenoler, carotenoider).
Da de mekaniske virkninger af sonikering forbedrer ekstraktionsprocessen på grund af forbedret masseoverførsel meget, er brugen af organiske opløsningsmidler ofte overflødig. Dette betyder, at vand til ultralydsekstraktion ofte er et tilstrækkeligt ekstraktionsmedium, som har mange fordele, såsom at være billigt, ikke-farligt, let tilgængeligt og miljøvenligt.
For specifikke bioaktive forbindelser kan de bedste resultater dog opnås ved ultralydsekstraktion i kombination med et flygtigt opløsningsmiddel.
For at vælge det rigtige opløsningsmiddel skal råmaterialet (f.eks. frisk eller tørret, macereret/formalet eller pulveriseret plantemateriale) og målstofferne (f.eks. lipofile, hydrofile) tages i betragtning.

UIP2000hdT soniker til botanisk ekstraktion i store partier eller inline-drift
Følgende tabel viser flere opløsningsmidler, som er veletablerede ekstraktionsopløsningsmidler og anvendes til ultralydsekstraktion fra plantemateriale.
ethanol | Et af de mest almindelige opløsningsmidler til botanisk ekstraktion. Som et polært opløsningsmiddel opløser ethanol polære forbindelser såsom alkaloider og flavonoider. |
Vand | Det universelle opløsningsmiddel, der ofte bruges til at udvinde hydrofile forbindelser som polysaccharider, proteiner og nogle glykosider. |
vandig ethanol | En blanding af ethanol og vand, dette opløsningsmiddel kan ekstrahere en bred vifte af polære og moderat polære forbindelser, hvilket giver en balance mellem ethanols opløsningsmiddelkraft og vandets evne til at udvinde hydrofile forbindelser. Vandig ethanol kan fremstilles i forskellige forhold og justere opløsningskapaciteten til målforbindelser. |
Glycerin | Et meget polært opløsningsmiddel, der er nyttigt til udvinding af polære forbindelser og kan være et sikrere alternativ til andre polære opløsningsmidler, der ofte bruges i tinkturer og ekstrakter beregnet til internt forbrug. Læs mere om ekstraktion af fytokemikalier i glycerin ved hjælp af sonikering! |
methanol | Et meget polært opløsningsmiddel, der er effektivt til at udvinde en lang række planteforbindelser, herunder phenoler, flavonoider og nogle alkaloider. |
Hexan | Et upolært opløsningsmiddel, der primært anvendes til at udvinde ikke-polære forbindelser såsom lipider, voks og æteriske olier. |
acetone | Acetone er et polært aprotisk opløsningsmiddel og er effektivt til at udvinde en lang række botaniske forbindelser, især dem, der er mindre polære end dem, der ekstraheres af vand eller methanol. |
Isopropanol | Et polært opløsningsmiddel, der ligner ethanol, almindeligvis bruges til at udvinde æteriske olier, harpikser og nogle alkaloider. |
Kloroform | Et ikke-polært opløsningsmiddel, der er effektivt til at udvinde alkaloider, terpenoider og nogle glycosider. Det er mindre almindeligt anvendt på grund af dets toksicitet. |
ethylacetat | Et moderat polært opløsningsmiddel, der anvendes til at ekstrahere en række forbindelser, herunder flavonoider, alkaloider og phenoler. |
toluen | Et upolært opløsningsmiddel, der bruges til at udvinde ikke-polære forbindelser såsom æteriske olier, terpener og voks. |
Butanol | Et moderat polært opløsningsmiddel, der er effektivt til at ekstrahere forbindelser med medium polaritet, herunder nogle glycosider og saponiner. |
Petroleum Ether | Et upolært opløsningsmiddel, der primært anvendes til at udvinde fedtstoffer, olier og andre ikke-polære forbindelser fra plantematerialer. |

UP400ST ultralyd homogenisator Til urteekstraktion giver mulighed for at bruge opløsningsmidlet efter eget valg.
Ultralydapparater til ekstraktion
Fra laboratorie- og bord-top ultralydsenheder op til fuldindustrielle ultralydsekstraktionssystemer – Hielscher Ultrasonics er din mangeårige erfarne partner, når det kommer til kraftfulde og pålidelige ultralydsenheder til vellykkede ekstraktionsprocesser.
Vores ultralydssystemer bruges i vid udstrækning i biokemiske laboratorier og farmaceutiske produktionsanlæg. Ultralydssonotroderne og reaktorerne er autoklaverbare og opfylder standarderne for farmaceutisk produktion.
Hielscher industrielle sonikere kan levere meget høje amplituder for at forstyrre cellematricer og frigive målrettede stoffer. Amplituder på op til 200 μm kan nemt køres kontinuerligt i 24/7 drift. Kraften og robustheden af Hielscher ultralydapparater sikrer høje udbytter, hurtige ekstraktionshastigheder og mere komplet ekstraktion – udmærker sig ved konventionelle udvindingsprocesser.
Vores ultralydsprocessorer kan kombineres med konventionelle ekstraktionsmetoder som f.eks Ekstraktion af Soxhlet eller superkritisk CO2-udvinding. Eftermontering i eksisterende produktionslinjer kan nemt udføres.
Litteratur / Referencer
- Dent M., Dragović-Uzelac V., Elez Garofulić I., Bosiljkov T., Ježek D., Brnčić M. (2015): Comparison of Conventional and Ultrasound Assisted Extraction Techniques on Mass Fraction of Phenolic Compounds from sage (Salvia officinalis L.). Chem. Biochem. Eng. Q. 29(3), 2015. 475–484.
- 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.
- 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.
Fakta, der er værd at vide
Ultralydsekstraktion ved kavitation
Intense ultralydsbølger genererer Akustisk kavitation i væsker. Kavitationsforskydningskræfterne bryder cellevæggen og membranerne, så det intracellulære materiale frigives. Ultralydsekstraktion opnår større penetration af opløsningsmidlet i et vegetabilsk væv og forbedrer masseoverførslen. Derved intensiverer ultralydsekstraktion ekstraktionsprocessen betydeligt, hvilket resulterer i højere udbytter, hurtigere ekstraktionshastigheder og en mere komplet ekstraktion.
Opløsningsmiddelsystemer
Til udvinding af bioaktive forbindelser fra vegetabilsk materiale er forskellige opløsningsmiddelsystemer tilgængelige. Til ekstraktion af hydrofile forbindelser vælges hovedsagelig polære opløsningsmidler såsom methanol, ethanol eller ethylacetat, mens opløsningsmiddelsystemer som dichlormethan eller dichlormethan/methanol (v/v 1:1) foretrækkes til ekstraktion af lipofile forbindelser (f.eks. lipider). Hexan bruges ofte som opløsningsmiddel til klorofylekstraktion.
Hvad er bioaktive forbindelser?
Bioaktive forbindelser eller fytokemikalier defineres som stoffer, der har indvirkning på levende organismer, væv eller celler. Biologisk aktive stoffer omfatter antibiotika, enzymer og vitaminer. Bioaktive stoffer som carotenoider og polyfenoler kan udvindes f.eks. fra frugt, blade og grøntsager, mens phytosteroler findes i vegetabilske olier.
Planteafledte bioaktive forbindelser omfatter flavonoider, koffein, carotenoider, cholin, dithiolthioner, phytosteroler, polysaccharider, fytoøstrogener, glucosinolater, polyfenoler og anthocyaniner. Mange bioaktive stoffer er værdsat for at fungere som antioxidanter og betragtes derfor som sundhedsgavnlige.
Hvordan vælger jeg det bedste ekstraktionsmiddel?
Retningslinjerne nedenfor hjælper dig med at vælge et passende opløsningsmiddel til ultralyd botanisk ekstraktion. Da sonikering er kompatibel med ethvert standardopløsningsmiddel, kan du vælge det opløsningsmiddel, der er mest ideelt til dit planteråmateriale, de målrettede fytokemikalier og omkostningseffektivitet.
- Selektivitet: Vælg et opløsningsmiddel, der specifikt opløser de ønskede forbindelser, mens du efterlader uønskede komponenter. Brug f.eks. ethanol til polære forbindelser som alkaloider og flavonoider.
- Opløselighed: Baseret på princippet “som opløses som,” Vælg et opløsningsmiddel med en polaritet, der svarer til det opløste stof. Polære opløsningsmidler (f.eks. vand, ethanol) opløser polære forbindelser, mens ikke-polære opløsningsmidler (f.eks. hexan) opløser upolære forbindelser som lipider og olier.
- Koste: Overvej opløsningsmidlets omkostningseffektivitet. Nogle opløsningsmidler kan være dyrere, men giver højere udbytter eller bedre selektivitet, hvilket afbalancerer de samlede ekstraktionsomkostninger.
- Sikkerhed: Sørg for, at opløsningsmidlet er sikkert at bruge og håndtere. Faktorerne omfatter toksicitet, antændelighed og miljøpåvirkning. For eksempel er vand og ethanol sikrere valg sammenlignet med chloroform eller toluen.
Valg af polaritet og opløsningsmiddel
I henhold til loven om lighed og blandbarhed vil opløsningsmidler med en polaritetsværdi tæt på polariteten af det opløste stof sandsynligvis fungere bedre. Her er nogle eksempler:
- Polare opløsningsmidler: Vand, Ethanol, Methanol – Anvendes til udvinding af polære forbindelser såsom alkaloider, flavonoider, glycosider og proteiner.
- Moderat polære opløsningsmidler: Acetone, ethylacetat, isopropanol – Velegnet til udvinding af en lang række forbindelser, herunder phenoler og nogle alkaloider.
- Ikke-polære opløsningsmidler: Hexan, toluen, petroleumsether – Ideel til udvinding af ikke-polære forbindelser såsom lipider, voks, terpener og æteriske olier.
Eksempler på brug af opløsningsmidler
- Ethanol: Et af de mest almindelige opløsningsmidler til botanisk ekstraktion. Som et polært opløsningsmiddel opløser ethanol polære forbindelser såsom alkaloider og flavonoider.
- Vand: Det universelle opløsningsmiddel, der ofte bruges til at udvinde hydrofile forbindelser som polysaccharider, proteiner og nogle glykosider.
- Methanol: Et meget polært opløsningsmiddel, der er effektivt til at udvinde en lang række planteforbindelser, herunder phenoler, flavonoider og nogle alkaloider.
- Hexan: Et upolært opløsningsmiddel, der primært anvendes til at udvinde ikke-polære forbindelser såsom lipider, voks og æteriske olier.
- Acetone: Acetone er et polært aprotisk opløsningsmiddel og er effektivt til at udvinde en lang række botaniske forbindelser, især dem, der er mindre polære end dem, der ekstraheres af vand eller methanol.
- Isopropanol: Et polært opløsningsmiddel, der ligner ethanol, almindeligvis bruges til at udvinde æteriske olier, harpikser og nogle alkaloider.
- Kloroform: Et ikke-polært opløsningsmiddel, der er effektivt til at udvinde alkaloider, terpenoider og nogle glycosider. Det er mindre almindeligt anvendt på grund af dets toksicitet.
- Ethylacetat: Et moderat polært opløsningsmiddel, der anvendes til at ekstrahere en række forbindelser, herunder flavonoider, alkaloider og phenoler.
- Toluen: Et upolært opløsningsmiddel, der bruges til at udvinde ikke-polære forbindelser såsom æteriske olier, terpener og voks.
- Butanol: Et moderat polært opløsningsmiddel, der er effektivt til at ekstrahere forbindelser med medium polaritet, herunder nogle glycosider og saponiner.
- Petroleum Ether: Et upolært opløsningsmiddel, der primært anvendes til at udvinde fedtstoffer, olier og andre ikke-polære forbindelser fra plantematerialer.
Følgende opløsningsmidler blev testet i forskningsundersøgelser, der undersøgte ultralydsekstraktion af specifikke plantematerialer og fytokemikalier.
opløsningsmiddel | Plante | Slags væv |
---|---|---|
Eddikesyre / urinstof / cetyltrim-ethylammoniumbromid | ris | Klid |
vandig ethanol | destillationskorn | korn |
Vandig isopropanol | sojabønner, raps | Frø |
ethanol | Saccharina japonica | – |
Istidssyre | sorghum | – |
Fenol | Tomat / kartoffel / aloe vera / sojabønne | pollen / knold / blad / frø |
Phenol/ammoniumacetat | Byg / banan | rod / blad |
Phenol/ammoniumacetat | avocado / tomat / appelsin / banan / pære / drue / æble / jordbær | Frugter |
Phenol/methanol-ammoniumacetat | nåletræ / banan / æble / kartoffel | frø / frugter |
Natriumdodecylsulfat/acetone | nåletræ / kartoffel | frø / knold |
Natriumdodecylsulfat/TCA/acetone | æble / banan | væv |
TCA | bønner | Anther |
TCA/acetone | Citrus / sojabønne / aloe vera | Blade |
TCA/acetone | sojabønne / nåletræ | Frø |
TCA/acetone | tomat | Pollen korn |
TCA/acetone/phenol | oliven / bambus / drue / citron | Blade |
TCA/acetone/phenol | æble / appelsin / tomat | Frugter |
Thiourea/urinstof | Sojabønner | frø |
Thiourea/urinstof | æble / banan | Væv |
Tris-HCL buffer | tomat | Pollen korn |
Hvad er organiske opløsningsmidler?
Et organisk opløsningsmiddel er en type flygtig organisk forbindelse (VOC). VOC'er er organiske kemikalier, der fordamper ved stuetemperatur.
Organiske forbindelser, der anvendes som opløsningsmidler, omfatter:
- aromatiske forbindelser, f.eks. benzen og toluen
- alkoholer, f.eks. methanol
- estere og ethere
- ketoner, f.eks. acetone
- Aminer
- Nitrerede og halogenerede kulbrinter
Mange organiske opløsningsmidler er klassificeret som giftige eller kræftfremkaldende. I tilfælde af forkert håndtering kan de være farlige for mennesker og kan forurene luft, vand og jord. På grund af den kraftfulde mekanisme for ultralydsekstraktion kan brugen af organiske opløsningsmidler undgås ved at erstatte dem med mildere, ikke-giftige opløsningsmidler.