Ultralyd anthocyanin ekstraktion
Anthocyaniner anvendes i vid udstrækning som naturligt farvestof og ernæringsmæssigt tilsætningsstof i fødevarer. Ultralydsekstraktion er en yderst effektiv og enkel teknik til at opnå anthocyaniner af høj kvalitet. Brugen af sonde-type sondeapparater fremmer frigivelsen af anthocyaniner af høj kvalitet fra planter, hvilket resulterer i højere udbytter og en hurtig proces. Samtidig er sonikering en mild, grøn og effektiv teknik til industriel produktion af anthocyaniner af fødevare- og farmaceutisk kvalitet.
anthocyaniner – Sådan udtrækkes anthocyaniner af høj kvalitet ved hjælp af en soniker
Anthocyaniner bruges i vid udstrækning som naturlige farvestoffer i fødevareindustrien. De har et bredt spektrum af farvetoner, der spænder fra orange over rød til lilla og blå, afhængigt af molekylstrukturen og pH-værdien. Interessen for anthocyaniner er ikke kun baseret på deres farvevirkning, men også på grund af deres sundhedsgavnlige egenskaber. På grund af voksende miljø- og sundhedsmæssige bekymringer med hensyn til syntetiske farvestoffer er naturlige farvestoffer et godt alternativ som miljøvenligt farvestof til fødevare- og medicinalindustrien.
Ultralydsforbedret anthocyaninekstraktion
- Højere udbytter
- Hurtig ekstraktionsproces – inden for få minutter
- Ekstrakter af høj kvalitet – mild, ikke-termisk ekstraktion
- Grønne opløsningsmidler (vand, ethanol, glycerin, vegetabilske olier osv.)
- Nem og sikker betjening
- Lave investerings- og driftsomkostninger
- Robusthed og lav vedligeholdelse
- Grøn, miljøvenlig metode

Ultralydsapparat UP400St til højhastighedsekstraktion af botaniske stoffer i batches.
Hvordan udvindes anthocyyaniner med ultralyd? – Casestudier
Ultralyd anthocyaninekstraktion fra lilla ris Oryza Sativa L.
Lilla ris af stammen Oryza Sativa (også kendt som Violet Nori eller violet ris) er ekstraordinært rig på phenoler såsom favonoidgruppen af anthocyaniner. Turrini et al. (2018) brugte ultralydsekstraktion til at isolere polyfenoler såsom anthocyaniner og antioxidanter fra caryopsis (i hel, brun og parboiled form) og bladene af lilla ris. Ultralydsekstraktion blev udført ved hjælp af en Hielscher UP200St (200W, 26kHz, pic. tilbage) og ethanol 60% som opløsningsmiddel.
For at bevare anthocyaninintegriteten blev ultralydsekstrakterne opbevaret ved -20 °C, hvilket gjorde det muligt at opbevare dem i mindst op til tre måneder.
Cyanidin-3-glucosid (også kendt som krysantemin) var langt den vigtigste påviste anthocyanin i 'Violet Nori', 'Artemide' og 'Nerone'-sorter, der blev undersøgt i undersøgelsen af Turrini et al., mens peonidin-3-glucosid og cyanidin-3-rutinosid (også antirrhinin) blev fundet i lavere mængder.
De violette blade af Oryza Sativa er en fremragende kilde til anthocyaniner og totalt phenolindhold (TPC). Med en mængde, der er ca. 2-3 gange højere end dem i ris og mel, udgør Oryza-bladene et billigt råmateriale til udvinding af anthocyaniner. Et anslået udbytte på ca. 4 kg anthocyanin/t friske blade er betydeligt højere end udbyttet af 1 kg anthocyanin/t ris, beregnet på grundlag af de mellemstore anthocyaninmængder, der er påvist i »Violet Nori«-ris (1300 μg/g ris som cyanidin-3-glucosid) for et udbytte på ca. 68 kg ris fra 100 kg uafskallet ris.

Sonikeringsopsætning med UIP1000hdT til udvinding af bioaktive forbindelser fra planteekstrakter i en batch. [Petigny et al. 2013]
Ultralyd anthocyaninekstraktion fra rødkål
Ravanfar et al. (2015) har undersøgt effektiviteten af ultralydsekstraktion af anthocyaniner fra rødkål. Ultralydsekstraktionseksperimenter blev udført ved hjælp af ultralydssystem UP100H (Hielscher Ultralyd, 30 kHz, 100 W). Sonotrode MS10 (10 mm spidsdiameter) blev indsat i midten af et temperaturkontrolleret kappet glasbæger.
Friskskårne rødkålsstykker med en dimension på 5 mm (kubisk form) og et fugtindhold på 92,11 ± 0,45 % blev anvendt til dette forsøg. Et kappet glasbæger (volumen: 200 ml) blev fyldt med 100 ml destilleret vand og 2 g rødkålsstykker. Bægerglasset blev dækket med aluminiumsfolie for at forhindre tab af opløsningsmiddel (vand) ved fordampning under processen. I alle forsøg blev temperaturen i bægerglasset opretholdt ved hjælp af termostatregulator. Prøver blev til sidst indsamlet, filtreret og centrifugeret ved 4000 rpm, og supernatanter blev brugt til at bestemme anthocyaninudbyttet. Ekstraktion i vandbad blev udført som kontrolforsøg.
Det optimale udbytte af anthocyanin fra rødkål blev bestemt ved en effekt på 100 W, en tid på 30 minutter og en temperatur på 15 °C, hvilket resulterede i et anthocyaninudbytte på ca. 21 mg/L.
På grund af dets farveændringer på pH-værdien og dets intense farve er rødkålsfarvestof blevet brugt som en pH-indikator i farmaceutiske formuleringer eller som antioxidanter og farvestoffer i fødevaresystemer.

Ultralyd intensiverer ekstraktionen af anthocyaniner fra plantemateriale betydeligt.
kilde: Ravanfar et al. 2015
Andre undersøgelser viser den vellykkede ultralydsekstraktion af anthocyaniner fra blåbær, brombær, druer, kirsebær, jordbær og lilla sød kartoffel blandt andre.
Højtydende ultralydsekstraktorer
Hielscher Ultrasonics er specialiseret i fremstilling af højtydende ultralydsprocessorer til fremstilling af ekstrakter af høj kvalitet fra botaniske stoffer.
Den brede portefølje af Hielscher sonikere spænder fra små, kraftfulde laboratorieultralydapparater til robuste bord- og fuldt industrielle systemer, som leverer ultralyd med høj intensitet til effektiv ekstraktion og isolering af bioaktive stoffer (f.eks. anthocyaniner, Gingerol, Piperin, Curcumin osv.).
Alle ultralydapparater fra 200W til 16.000W har et farvet touch-display til digital styring, et integreret SD-kort til automatisk dataoptagelse, browserfjernbetjening og mange flere brugervenlige funktioner. Sonotroderne og flowcellerne (de dele, der er i kontakt med mediet) kan autoklaveres og er nemme at rengøre.
Hielscher sonikere er meget robuste og bygget til 24/7 drift under fuld belastning, samtidig med at de kræver lav vedligeholdelse og er nemme og sikre at betjene. Et digitalt farvedisplay giver mulighed for en brugervenlig kontrol af ultralydsapparatet.
Vores systemer er i stand til at levere fra lave op til meget høje amplituder. Til ekstraktion af cannabinoider og terpener tilbyder vi specielle ultralydssonotroder (også kendt som ultralydssonder eller horn), der er optimeret til fornuftig isolering af aktive stoffer af høj kvalitet. Alle vores systemer kan bruges til ekstraktion og efterfølgende emulgering af cannabinoider. Hielscher sonikeres robusthed giver mulighed for kontinuerlig drift (24/7) ved tunge opgaver og i krævende miljøer.
Den præcise kontrol af ultralydsprocesparametrene sikrer reproducerbarhed og processtandardisering.
Nedenstående tabel giver dig en indikation af den omtrentlige behandlingskapacitet for vores ultralydapparater:
Batch volumen | Flowhastighed | Anbefalede enheder |
---|---|---|
1 til 500 ml | 10 til 200 ml/min | UP100H |
10 til 2000 ml | 20 til 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
0.1 til 20L | 0.2 til 4 l/min | UIP2000hdT |
10 til 100L | 2 til 10 l/min | UIP4000hdT |
n.a. | 10 til 100 l/min | UIP16000 |
n.a. | Større | klynge af UIP16000 |
Kontakt os! / Spørg os!
Litteratur / Referencer
- Chemat, Farid; Rombaut, Natacha; Sicaire, Anne-Gaëlle; Meullemiestre, Alice; Fabiano-Tixier, Anne-Sylvie; Abert-Vian, Maryline (2017): Ultrasound assisted extraction of food and natural products. Mechanisms, techniques, combinations, protocols and applications. A review. Ultrasonics Sonochemistry 34 (2017) 540–560.
- Ravanfar, Raheleh; Tamadon, Ali Mohammad, Niakousari, Mehrdad (2015): Optimization of ultrasound assisted extraction of anthocyanins from red cabbage using Taguchi design method. J Food Sci Technol. 2015 Dec; 52(12): 8140–8147.
- Turrini, Federica; Boggia, Raffaella; Leardi, Riccardo; Borriello, Matilde; Zunin, Paola (2018): Optimization of the Ultrasonic-Assisted Extraction of Phenolic Compounds from Oryza Sativa L. ‘Violet Nori’ and Determination of the Antioxidant Properties of its Caryopses and Leaves. Molecules 2018, 23, 844.
Fakta, der er værd at vide
Hvordan fungerer ultralydsassisteret ekstraktion?
Anvendelsen af intense ultralydsbølger på et flydende medium resulterer i kavitation. Fænomenet Kavitation fører lokalt til ekstreme temperaturer, tryk, opvarmnings-/kølehastigheder, trykforskelle og høje forskydningskræfter i mediet. Når kavitationsbobler imploderer på overfladen af faste stoffer (såsom partikler, planteceller, væv osv.), genererer mikrostråler og interpartiklulær kollision effekter såsom overfladeafskalning, erosion og partikelnedbrydning. Derudover skaber implosionen af kavitationsbobler i flydende medier makroturbulenser og mikroblanding.
Ultralydsbestråling af plantemateriale fragmenterer matrixen af planteceller og forbedrer hydreringen af samme. Chemat et al (2015) konkluderer, at ultralydsekstraktion af bioaktive forbindelser fra botaniske stoffer er resultatet af forskellige uafhængige eller kombinerede mekanismer, herunder fragmentering, erosion, kapillaritet, deteksturering og sonoporation. Disse virkninger forstyrrer cellevæggen, forbedrer masseoverførslen ved at skubbe opløsningsmiddel ind i cellen og suge fytoforbindelsesfyldt opløsningsmiddel ud og sikre væskebevægelse ved mikroblanding.
Ultralydsbestråling af plantemateriale fragmenterer matrixen af planteceller og forbedrer hydreringen af samme. Chemat et al. (2015) konkluderer, at ultralydsekstraktion af bioaktive forbindelser fra botaniske stoffer er resultatet af forskellige uafhængige eller kombinerede mekanismer, herunder fragmentering, erosion, kapillaritet, deteksturering og sonoporation. Disse virkninger forstyrrer cellevæggen, forbedrer masseoverførslen ved at skubbe opløsningsmiddel ind i cellen og suge fytoforbindelsesfyldt opløsningsmiddel ud og sikre væskebevægelse ved mikroblanding.
Ultralydsekstraktion opnår en meget hurtig isolering af forbindelser - overgår konventionelle ekstraktionsmetoder i kortere procestid, højere udbytte og ved lavere temperaturer. Som en mild mekanisk behandling undgår ultralydassisteret ekstraktion termisk nedbrydning af bioaktive komponenter og udmærker sig i sammenligning med andre teknikker såsom konventionel opløsningsmiddelekstraktion, hydrodestillation eller Soxhlet-ekstraktion, som er kendt for at ødelægge varmefølsomme molekyler. På grund af disse fordele er ultralydsekstraktion den foretrukne teknik til frigivelse af temperaturfølsomme bioaktive forbindelser fra botaniske stoffer.

Ultralydsekstraktion fra planteceller: det mikroskopiske tværsnit (TS) viser virkningsmekanismen under ultralydsekstraktion fra celler (forstørrelse 2000x) [ressource: Vilkhu et al. 2011]
anthocyanin – Et værdifuldt plantepigment
Anthocyaniner er vakuolære plantepigmenter, som kan fremstå røde, lilla, blå eller sorte. Farveudtrykket af de vandopløselige anthocyaninpigmenter afhænger af deres pH-værdi. Anthocyaniner findes i cellevakuolen, mest i blomster og frugter, men også i blade, stængler og rødder, hvor de for det meste findes i ydre cellelag såsom epidermis og perifere mesophyllceller.
Hyppigst forekommende i naturen er glykosiderne af cyanidin, delphinidin, malvidin, pelargonidin, peonidin og petunidin.
Fremtrædende eksempler på planter rige på anthocyaniner omfatter vacciniumarter, såsom blåbær, tranebær og blåbær; Rubusbær, herunder sorte hindbær, røde hindbær og brombær; solbær, kirsebær, aubergine, sorte ris, ube, Okinawa-sød kartoffel, Concord-drue, muscadine-drue, rødkål og violette kronblade. Ferskner og æbler med rødt kød indeholder anthocyaniner. Anthocyaniner er mindre rigelige i banan, asparges, ærter, fennikel, pære og kartoffel og kan være helt fraværende i visse sorter af grønne stikkelsbær.
Anthocyaniner er et godt alternativ til at erstatte syntetiske farvestoffer i fødevarer. Anthocyaniner er godkendt til brug som fødevarefarvestoffer i EU, Australien og New Zealand med farvestofkode E163. Anthocyaniner findes i frugt og grøntsager og kan beskrives som en type vandopløselige plantepigmenter. Kemisk er anthocyaniner glycosider af anthocyanidiner baseret på 2-phenylbenzophyrylium (flavylium) strukturen. Der er mere end 200 forskellige fytokemikalier, der falder ind under kategorien anthocyaniner. Som hovedfarvepigment i vilde frugter og bær er der mange kilder, hvorfra anthocyaniner kan udvindes. En fremtrædende kilde til anthocyaniner er drueskindet. Anthocyaninpigmenterne i drueskaller består hovedsageligt af di-glucosider, mono-glucosid, acylerede monoglucosider samt acylerede di-glucosider af peonidin, malvidin, cyanidin, petunidin og delphinidin. Anthocyaninindholdet i druer varierer fra 30-750 mg/100 g.
De mest fremtrædende anthocyaniner er cyanidin, delphinidin, pelargonidin, peonidin, malvidin og petunidin.
For eksempel findes anthocyaninerne, peonidin-3-caffeoyl-p-hydroxybenzoylsophorosid-5-glucosid, peonidin-3-(6"-caffeoyl-6'''-feruloyl sophorosid)-5-glucosid, og cyanidin-3-caffeoyl-p-hydroxybenzoylsophorosid-5-glucosid i lilla søde kartofler.
anthocyaniner – Sundhedsmæssige fordele
Udover deres store evne til at fungere som et naturligt fødevarefarvestof, er anthocyaniner højt værdsat for deres antioxidative virkninger. Derfor viser anthocyaniner mange positive sundhedseffekter. Forskning har vist, at anthocyaniner kan hæmme DNA-skader i kræftceller, hæmme fordøjelsesenzymer, inducere insulinproduktion i isolerede bugspytkirtelceller, reducere inflammatoriske reaktioner, beskytte mod aldersrelateret fald i hjernefunktionen, forbedre tætheden af kapillære blodkar og forhindre trombocytaggregering.

Ultralydsprocessorer med høj effekt fra Lab til pilot og industriel skala.