Ultralydsekstraktion af ayurvediske urter

Urter og krydderier indeholder mange bioaktive forbindelser, som anvendes som lægemidler og terapeutiske midler i ayurvedisk praksis. Sonikering er en overlegen ekstraktionsteknik til fremstilling af ekstrakter af høj kvalitet. Fordelene ved ultralydsekstraktion er meget høje udbytter, hurtig ekstraktion og en skånsom, ikke-termisk behandling, som resulterer i ubeskadigede bioaktive forbindelser.

Hvorfor ultralydsekstraktion?

Ultralydsekstraktion er en skånsom, ikke-termisk teknik, som er baseret på kavitation. Hielschers sonikeringsapparater muliggør præcis styring af alle sonikeringsparametre (såsom amplitude, temperatur, tryk og intensitet). Dette sikrer, at de ekstraherede forbindelser ikke nedbrydes under ekstraktionsprocessen, hvilket er afgørende for ekstraktion og fremstilling af medicinske tinkturer.
Biokemiske stoffer, der frigives ved hjælp af ultralyd, er af høj kvalitet og udviser en ekstraordinær biotilgængelighed. Ultralydsassisteret ekstraktion øger udbyttet og reducerer ekstraktionstiden. Andre vigtige fordele er de lave procestemperaturer (dvs. 20℃, hvilket er væsentligt lavere end ved traditionel ekstraktion) og anvendelsen af grønne opløsningsmidler (dvs. vand og ethanol).

I denne præsentation introducerer vi fremstilling af planteekstrakter. Vi forklarer udfordringerne ved at fremstille planteekstrakter af høj kvalitet, og hvordan et ultralydsapparat kan hjælpe med at overvinde disse udfordringer. Præsentationen viser, hvordan ultralydsekstraktion fungerer. Her beskrives fordelene ved at bruge et ultralydsapparat til ekstraktion, og hvordan en ultralydsekstraktor kan integreres i produktionen af ekstrakter.

Nanoformulerede fytokemikalier i ayurvediske produkter

For at opnå den bedste biotilgængelighed skal fytokemiske forbindelser fra urter foreligge i molekylær størrelse, så de kan transporteres ind i menneskets celler. Fytosomer (farmakosomer) er farmakologiske fosfolipidkomplekser, hvori urtens bioaktive stoffer er inkorporeret. Fytosomer kan formuleres som suspensioner, liposomer, emulsioner, vandige mikro-/nanodispersioner, cremer, lotioner, geler, piller, kapsler, pulvere, granulater eller tabletter. Med teknologien til ultralydsekstraktion og formulering kan den ideelle fremstilling af stoffer med høj biotilgængelighed nemt integreres i produktionen.
For urter såsom marietidsel, ginkgo biloba, vindruekerner, grøn te, hvidtjørn og ginseng er det allerede videnskabeligt dokumenteret, at doseringsformer i nanostørrelse i form af polymere nanopartikler, liposomer, miceller, nanosfærer, nanokapsler, faste lipidnanopartikler og nanoemulsioner er væsentligt mere effektive.

Fordele:

Høj kvalitet
Højt udbytte
Hurtig ekstraktion
Skånsom, ikke-termisk
Øget stabilitet
Standardiseret proces
Sikker
Nem at betjene
CIP / SIP

Fremstilling af ayurvediske tonika med ultralyd

I Ayurveda og asiatisk medicin anvendes urter hovedsageligt i kombinationer af flere planteblandinger, som er standardiserede formuleringer, der dog kan tilpasses individuelt. Sådanne formuleringer af ayurvediske urter og krydderier kombineres ofte til et koncentreret tonikum eller en aromaolie for at opnå et yderst effektivt lægemiddel. (En meget fremtrædende formulering er Triphala, som består af Amalaki, Haritaki og Bibhitaki).
Ud over tonika forarbejdes urter og krydderier til ayurvediske krydderipastaer, som anvendes i madlavning. Disse krydderipastaer og saucer (f.eks. ayurvedisk krydderipasta, masalasauce, chutneyer osv.) giver måltider en vidunderlig aroma og virker samtidig som lægemidler.

Se i videoen nedenfor en sammenligning af ultralydsekstraktion og konventionel maceration af friske blade af lancetvejbred i vand. Sonikering fremstiller ikke blot et potent ekstrakt af lancetvejbred på få sekunder, men ekstraktets farve viser også en kvalitetsforskel. Mens ultralydsekstraktet har en dybgrøn farve, har ekstraktet, der er macereret i 20 dage, en brunlig farve, som peger på en oxidativ nedbrydning af de bioaktive forbindelser.

I denne korte video sammenligner vi ultralydsekstraktion i koldt vand med sondeultralydsapparatet Hielscher UP200Ht med traditionel maceration over 20 dage. Mens konventionel maceration kræver uger for at ekstrahere bioaktive forbindelser fra friske blade af lancetvejbred, frigiver ultralydsekstraktion med sonde dem på blot få sekunder. En sammenligning af det traditionelt macererede ekstrakt med ultralydsekstraktet viser tydeligt, at det ultralydsbehandlede ekstrakt har en dybgrøn farve, mens det macererede ekstrakt har en brunlig nuance, hvilket tyder på oxidativ nedbrydning af de bioaktive forbindelser. Den dybgrønne farve i ultralydsekstraktet af lancetvejbred fremhæver ultralydsteknologiens overlegne effektivitet ved fremstilling af et fuldspektrumekstrakt. Ultralydsekstraktion af plantemateriale er hurtigere, giver mere potente ekstrakter og er mere effektiv. Den højeffektive ultralydsekstraktion med UP200Ht fremstiller et fuldspektrumekstrakt af lancetvejbred.

Effektultralyd til planteekstraktion

Ultralyd med høj intensitet er en almindelig behandlingsteknik i fødevareindustrien samt den kemiske og farmaceutiske industri. Homogenisering, emulgering, konservering og ekstraktion er typiske processer, som har stor gavn af sonikering. Sonikering anvendes til at blande juicer, saucer og pastaer for at forbedre stabiliteten, til at ekstrahere smags- og aromaforbindelser samt bioaktive stoffer såsom polyfenoler, polysakkarider, antioxidanter, vitaminer og andre ernæringsmæssigt eller farmakologisk relevante forbindelser.
Effektultralyd er en teknologi til procesintensivering, som overgår traditionelle ekstraktionsmetoder såsom maceration, hydrodestillation eller Soxhlet med højere udbytte, hurtigere ekstraktionshastighed, skånsomme procesbetingelser og høj ekstraktkvalitet. Ved at styre og justere ultralydsintensiteten kan urtelægemidler fremstilles som forbindelser i submikrometer- og nanostørrelse – hvilket sikrer den højeste biotilgængelighed.
Derfor er sonikering den foretrukne teknik til fremstilling af moderne ayurvediske urtelægemidler.

Standardisering af ekstraktion

Med Hielschers sonikeringsapparater kan du styre alle vigtige ekstraktionsparametre og påvirkende faktorer præcist. Dette hjælper med at etablere en standardiseret ekstraktionsproces, som muliggør fremstilling af pålidelige ekstrakter af vedvarende høj kvalitet.

Udstyr til ultralydsekstraktion

Hielscher Ultrasonics er den førende producent af ultralydsekstraktionssystemer. Med tusindvis af installerede ultralydsekstraktionsmaskiner verden over er Hielscher din pålidelige partner både inden for udstyr og inden for rådgivning og projektudvikling.
Vores produktsortiment omfatter ultralydssystemer til små til meget store procesvolumener. Tilbehør såsom forskellige sonotroder (ultralydssonder / horn), boostere og flowceller muliggør en optimal procesopsætning. Vores erfarne medarbejdere inden for teknik, procesteknik og biokemi rådgiver dig og vejleder dig fra gennemførlighedsvurdering til opskalering og installation.

Kontakt os nu! Vi arbejder gerne sammen med dig om din specifikke ekstraktionsproces!

Relaterede emner

Litteratur / Referencer

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.
Sánchez-Hernández E., Balduque-Gil J., González-García V., Barriuso-Vargas J.J., Casanova-Gascón J., Martín-Gil J., Martín-Ramos P. (2023): Phytochemical Profiling of Sambucus nigra L. Flower and Leaf Extracts and Their Antimicrobial Potential against Almond Tree Pathogens. International Journal of Molecular Sciences, 2023.
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
Cares, M.G. et al. (2010): Ultrasonically assisted Extraction of bioactive principles from Quillaja Saponaria Molina. Physics Procedia 3, 2010. 169–178.
Liu, D. et al. (2011): Extraction of polyphenols from grape seeds by unconventional methods and extract concentration through polymeric membrane. ICEF 2011.
Mason, Th.; Chemat, F.; Vinatoru, M. (2011): The Extraction of Natural Products using Ultrasound or Microwave. Current Organic Chemistry Vol. 15, No. 2, 2011. 237-247.

Værd at vide

Ultralydskavitation og dens virkninger på ekstraktion

Når ultralydsbølger med høj intensitet og lav frekvens kobles ind i væsker eller pastaer, opstår der kavitation. Ultralydskavitation eller akustisk kavitation er den
Ultralydskavitation perforerer og ødelægger cellevægge og membraner og øger dermed cellemembranernes permeabilitet og nedbrydning. Desuden kan opløsningsmidlet trænge ind i cellen og transportere æteriske olier og bioaktive forbindelser fra cellens indre ud i det omgivende opløsningsmiddel. Derved frigives de biokemiske stoffer, som er indesluttet i cellen, til det omgivende opløsningsmiddel og kan efterfølgende separeres. Den forbedrede masseoverførsel mellem plantecellen og opløsningsmidlet (f.eks. vand, alkohol eller ethanol) muliggør fremstilling af potente ekstrakter.
Ultralydsekstraktion er en form for faststof-væske-ekstraktion og kan kombineres med andre ekstraktionsteknikker såsom hydrodestillation, Soxhlet, ekstraktion med superkritisk fluid (SFE), mikrobølger osv. for at øge kapaciteten af eksisterende ekstraktionsudstyr og drage fordel af ultralydens synergieffekter. Med sin fremragende ydeevne med hensyn til ekstraktionsgenvinding / udbytte, ekstraktionshastighed og ekstraktkvalitet er sonikering den moderne teknik til fremstilling af ayurvediske urtelægemidler. Ultralydsekstraktion frigiver fytokemiske bestanddele med høj biotilgængelighed og antioxidantaktivitet. Sammenlignet med alternative produktionsmetoder resulterer sonikering i det højeste indhold af fenoler, flavonoider, ikke-flavonoider, samlede klorofyller, samlede carotenoider, terpenoider og fytosteroler samt den højeste kapacitet til at neutralisere frie radikaler.

„Anvendelsen af ultralyd kan forbedre ekstraktionsprocessen ved at øge masseoverførslen mellem opløsningsmidlet og plantematerialet. Desuden fører kollapset af kavitationsbobler til en bedre celledisintegration gennem dannelsen af mikrostråler som følge af asymmetrisk boblekollaps nær en fast overflade. Dette muliggør en forbedret indtrængning af opløsningsmidlet i selve plantevævet og kan også nedbryde cellevægge. Derfor giver anvendelsen af ultralyd ved planteekstraktion fordele i form af øget masseoverførsel, bedre indtrængning af opløsningsmidlet, mindre afhængighed af det anvendte opløsningsmiddel, ekstraktion ved lavere temperaturer, hurtigere ekstraktionshastigheder og større produktudbytter. Disse egenskaber gør sonikering til en attraktiv mulighed for mange ekstraktioner, og ved opskalering bør den anvendes i selve ekstraktionsenheden, hvor plantematerialet er i direkte kontakt med opløsningsmidlet, f.eks. ved ekstraktion af antioxidanter fra rosmarin.” [Mason et al. 2011]

Virkninger af ultralydsekstraktion

Forbedret diffusion
Forbedret masseoverførsel
Nedbrydning af planteceller
Forbedret indtrængning af opløsningsmidlet
Sonokapillær effekt

Ultralydsekstraktion anvendes også til fremstilling af spagyriske tinkturer! Læs mere om ultralydsassisteret fremstilling af spagyriske tinkturer, herunder protokoller og anbefalinger!

Ayurveda

Ayurveda er den holistiske tilgang til sundhed og velvære. Med udgangspunkt i gammel viden om samspillet mellem urter og sundhed anvender ayurvedisk praksis naturlige lægemidler. Ayurveda og urtelære er tæt forbundet: De medicinske og helbredende egenskaber hos hundredvis af urter, krydderier og andre planter indgår i det ayurvediske urtebaserede helbredelsessystem. Ayurvediske tonika, olier og blandinger kan indgives indvortes som medicin, kosttilskud eller fødevarer og også påføres udvortes via huden (f.eks. olier, lotioner og salver) eller endda anvendes som aromaterapi via luftvejenes slimhinder.

Ayurvediske urter

I traditionel medicin anvendes plantebaserede lægemidler fremstillet af urter, krydderier, rødder og blomster i vid udstrækning.
Hver plante er kendt for sine specifikke virkninger, f.eks. at forbedre fordøjelsen, virke som et antiinflammatorisk eller antibakterielt stof, lindre smerter, afhjælpe luftvejsproblemer, forbedre den generelle sundhed osv.

Gurkemeje (Curcuma longa), spidskommen, ajwain, koriander, fennikel, saunf, mynte, sennepsfrø, nellike, dyvelsdræk (hing), bukkehorn, sort peber, ingefær, kardemomme, laurbærblade, kanel, muskatnød, triphala og cayennepeber er populære planter, som anvendes til at forbedre fordøjelsen og stofskiftet. De indgives for at rense kroppen ved at fjerne ama (biproduktet af dårlig fordøjelse) og forebygge eller helbrede fordøjelsesproblemer.

Fytokemikalier, der findes i ashwagandha (Withania somnifera), hellig basilikum, lakrids og vinterkirsebær, er velkendte for at forbedre præstationsevnen, den generelle sundhed og levetiden ved at øge energi, styrke & velvære. Disse fytokemikalier, der er kendt som adaptogener, styrker kroppens modstandsdygtighed over for stress.
Gurkemeje er en af de vigtigste ayurvediske planter. Den indeholder curcuminoider og curcumin. Disse forbindelser er kendt for mange forskellige fordele for menneskets sundhed, såsom forbedret hjernefunktion, høj antioxidantaktivitet, lindring af inflammation (f.eks. reumatoid artritis) og forebyggelse af kræft. Curcumin har tiltrukket sig stor opmærksomhed inden for traditionel vestlig medicin og farmakologi på grund af sin kræftbekæmpende virkning. Da både curcuminoider og curcumin er tungtopløselige i vand, bør de indkapsles i liposomer. Klik her for at læse mere om indkapsling med ultralyd og fremstilling af liposomer!
Moringa (også kendt som shigru eller peberrodstræ) anvendes på grund af sine svampehæmmende, antivirale og afgiftende egenskaber. Moringa er rig på antioxidanter og A-vitamin og betegnes som en superfood.

Manjistha og neem indeholder afgiftende stoffer, som renser og udrenser kroppen.
Bittermelon (Momordica charantia) og betelnød anvendes med succes til behandling af insulinresistens og diabetes.
Hellig basilikum (også kendt som Tulsi; Ocimum sanctum) anvendes på grund af sine inflammatoriske, febernedsættende og smertestillende virkninger.
Kalonjifrø, siristræ og er kendt for deres gavnlige virkninger på luftvejssystemet.

Ayurvediske urter til specifikke doshaer

I Ayurveda klassificeres hver person efter sin doshatype. Der findes tre doshatyper – Vata, Pitta og Kapha. For hver doshatype findes der urter, som er ekstraordinært gavnlige. Nedenfor finder du de vigtigste urter og krydderier til hver doshatype:
VATA: Ashwagandha, Triphala, ingefær, kanel, spidskommen
PITTA: Amalaki, Triphala, Yashtimadhu, Guduchi, Shatavari
KAPHA: Gurkemeje, Haritaki, Triphala, ingefær, nellike

Sonokapillær effekt

Den sonokapillære effekt / ultralydskapillære effekt er en unormal stigning af en væske i et kapillarrør under påvirkning af ultralyd. Da visse bestanddele såsom æteriske olier findes i plantematerialets kapillærsystem, kan det forventes, at ultralyd kan hjælpe med at drive dem ud ved hjælp af den sonokapillære effekt. Det er muligt, at visse elektriske fænomener, som ledsager den sonokapillære effekt, også kan have en indvirkning. Dette fænomen kan forbedre ekstraktionen af polære eller ioniske forbindelser på samme måde som elektroforese.