Ultralydsekstraktion af cellulært stof

Ultralydsekstraktion eller sono-ekstraktion er en procesintensiverende teknologi, der fungerer ved kobling af ultralyd med høj effekt i en opslæmning af plante- eller cellevæv. Hielscher Ultrasonics leverer pålidelige ultralydapparater til celleafbrydelse og ekstraktion fra små Laboratorieprøver op til store mængder i industriel forarbejdning. Appellen ved den ultralydassisterede ekstraktion ligger i den ikke-termiske behandling af materialet, dets nemme påføring og skalerbarheden fra test til produktionsskala.

Hielschers ultralydsenheder genererer høj intens ultralyd, der kan styres nøjagtigt til dine proceskrav.

Listen nedenfor giver dig forskellige ultralydsbehandlingsprotokoller, som demonstrerer det brede anvendelsesområde for ultralyd inden for biologi, fødevareforarbejdning og farmaceutisk produktion.
Uanset om du har en bestemt botanisk ekstraktion i tankerne eller ønsker at få mere generel information om vores højtydende ultralydsekstraktorer, skal du bruge kontaktformularen nedenfor! Vi vil med glæde hjælpe dig!

Ultralydsekstraktion af boldine fra Boldo-blade (Peumus boldus Molina)

Ultralyd ansøgning:
Et vigtigt aktivt stof i boldo er boldin ((S)-2,9-dihydroxy-1,10-dimethoxiaporphin), som udover catechin ((2S,3R)-2-(3,4-dihydroxy-phenyl)-3,4-dihydro-1(2H)-benzopyran-3,5,7-triol) er hovedkomponenterne i alkaloid- og flavonoidfraktionen i boldoblade. Boldine er et stærkt antioxidantmiddel, der gennemgår peroxidativ fri radikal-medieret skade og fungerer som en effektiv hydroxylradikal scavenger.
Ekstraktionsprocedure: Til en typisk ekstraktionsprocedure blev prøver af boldoblade ekstraheret med 1 liter destilleret vand ved atmosfærisk tryk ved hjælp af ultralydsapparatet UIP1000hd i batch- og gennemstrømningstilstand. Ekstraktionstiden varierer mellem 10 og 40 min., med en ultralydsintensitet på 10 til 23 W/cm², og et temperaturområde på 10 til 70 °C. Bedste resultater opnås under følgende forhold: ultralydsintensitet på 23 W/cm² i 40 min. ved en temperatur på 36°C
Resultater: Analyseresultaterne viser, at højeffektsonikering forbedrer analytfrigivelsen af vegetabilsk matrixmateriale af Boldo med signifikant bedre hastigheder sammenlignet med konventionel metode: lige udbytte blev frigivet ved sonikering i 30 min. mens konventionel ekstraktionstid var 2 timer.
Chemat (2013) og kolleger har vist, at ultralydassisteret ekstraktion forbedrer effektiviteten af planteekstraktionen, samtidig med at ekstraktionstiden reduceres ved øget koncentration af ekstrakterne (samme mængde opløsningsmiddel og plantemateriale). Analysen viste, at de optimerede betingelser var: sonikeringseffekt 23 W / cm² med UIP1000hd i 40 min. og en temperatur på 36°C. De optimerede parametre for ultralydsekstraktionen giver en bedre ekstraktion sammenlignet med en konventionel maceration med hensyn til procestid (30 min. i stedet for 120 min.), højere udbytte, højere energieffektivitet, forbedret renhed, højere sikkerhed og bedre produktkvalitet.
Anbefaling af enhed:
UIP1000hdT med sonotrode BS2d34 og flowcelle
Reference/ Forskningspapir:
Petigny, L.; Périno-Issartier, S.; Wajsman, J.; Chemat, F. (2013): Batch og kontinuerlig ultralydsassisteret ekstraktion af Boldo-blade (Peumus boldus mol.). Internationalt tidsskrift for molekylær videnskab 14, 2013. 5750-5764.

Ultralydsekstraktion af chlorogensyre fra tobaksblade

Ultralyd ansøgning:
Til ekstraktionsforsøgene blev tobaksblade fra Nicotiana tabacum malet til mindre partikelstørrelser på ca. >4 x ≧2 mm. Til ultralydsekstraktionsforsøgene blev 20 g prøver af tørrede tobaksbladmaterialer ekstraheret med destilleret vand ved temperaturer fra 5 ° C til 30 ° C. Ekstraktionseksperimenter blev udført for ekstraktionscyklustidsintervaller, der varierede fra 5 minutter til 30 minutter pr. cyklus. Omkring 10 til 15 dråber ethanol blev tilsat til det beregnede 256 ml optimale volumen destilleret vand, der var nødvendigt for at udvinde al den opløselige chlorogensyre fra 20 g prøver af tørrede tobaksblade. Det optimale volumen på 256 ml destilleret vand blev derefter opdelt i fraktionelle volumener af ekstraktionsopløsningsmidlet til brug i hver ultralydsekstraktionscyklus.
Til ultralydsbestråling, en ultralydsprocessor UP400S (400 watt, 24 kHz) med en sonotrode H7 lavet af titanium, der havde en spidsdiameter på 7 mm, blev brugt. Sonotroden H7 blev indsat i halv højde af ekstraktionsblandingen.
protokol: Som optimale betingelser for ultralydsekstraktion af chlorogensyre fra tobaksblade blev fundet: 20 g tørrede tobaksblade i destilleret vand (optimalt væske til fast stofforhold: 12,8 ml / g) ved 20 grader C behandlingstemperatur, ultralydsanordning UP400S (400W, 24kHz) i 3 sonikeringscyklusser hver 15 minutter (samlet sonikeringsvarighed: 45 min).
Anbefaling af enhed:
UP400S med sonotrode H7
Reference/ Forskningspapir:
Mazvimba, Martin Tongai; Yu, Ying; Zhang, Ying (2011): Optimering og ortogonalt design af en ultralydsassisteret vandig ekstraktionsproces til udvinding af chlorogensyre fra tørre tobaksblade. Kinesisk tidsskrift for naturmedicin 2011.
Læs mere om ultralydsekstraktion fra tobak!

Ultralydsekstraktion af mangiferin

Ultralyd ansøgning:
Mangiferin (1,3,6,7-tetrahydroxy-2-[3,4,5-trihydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-2-yl]xanthen-9-on; formel: C₁₉H₁₈O₁₁) er en polyphenol med C-glycosylxantonstruktur, der findes i mange plantearter. Mangiferin viser forskellige farmakologiske aktiviteter. Den regioselektive acylering af mangiferin kan meget effektivt katalyseres af lipase under ultralydbehandling. Sammenlignet med de konventionelle metoder udmærker den ultralydassisterede katalyse sig ved fordelene ved kortere reaktionstid og højere udbytter. De optimale betingelser for ultralydsmangiferinacylering blev fundet som følger:
lipase: PCL, acyldonor: vinylacetat; reaktionsopløsningsmiddel: DMSO, reaktionstemperatur: 45 °C, ultralydseffekt: 200W; Substratforhold: Acyldonor/mangiferin 6/1, enzymbelastning: 6 mg/ml
Det regioselektive acyleringsudbytte var op til 84 %.
Anbefaling af enhed:
UP200St eller UP200Ht
Reference/ Forskningspapir:
cp.: Wang, Z.; Wang, R.; Tian, J.; Zhao, B; Wei, X.F.; Su, Y.L.; Li, C.Y.; Cao, S.G.; Wang, L. (2010): Effekten af ultralyd på lipase-katalyseret regioselektiv acylering af mangiferin i ikke-vandige opløsningsmidler. J. Asian Nat Prod. Res. 12/1, 2010. 56-63.

Ultralydsekstraktion af capsaicinoider

Ultralyd ansøgning:
Ekstraktion af capsaicinoider (capsaicin, nordihydrocapsaicin) fra chilipeber: Capsaicinoider fra Capsicum frutescens Peberfrugter blev opnået via ultralydsekstraktion under følgende betingelser: opløsningsmiddel: 95% (v / v) ethanol, opløsningsmiddel / masseforhold på 10 ml / g, 40 min. sonikeringsekstraktionstid, 45 °C ekstraktionstemperatur. Ekstraktionsudbytte: 85% af capsaicinoiderne
Anbefaling af enhed:
UP400St
Læs mere om ultralydassisteret ekstraktion af capsaicinoider fra chilipeber!

Ultralydsekstraktion af Silymarin fra marietidselfrø

Ultralyd ansøgning:
Ultralydsassisteret ekstraktion blev udført ved hjælp af en ultralydsapparat UP400S. I denne undersøgelse blev der anvendt en ultralydssonde af horntypen med en diameter på 1,5 cm. 10 g fedtfrit mælketistelpulver blev vejet nøjagtigt og opløst i 100 ml methanol. Bægerglasset blev opbevaret i vandbad og holdt ved en temperatur på 25°C. Mælketistelpulveret opløst i opløsningsmiddel blev sonikeret i forskellige tidsintervaller (30, 60, 90, 120 og 150 min.) Efter hvert tidsinterval blev opløsningen filtreret gennem et Whatman-filterpapir, og hvert filtrat (ca. 80 ml) blev fordampet ved hjælp af roterende fordamper, indtil det nåede 30 ml opløsning, og absorbansen af phenolforbindelser blev målt med UV-synligt spektrofotometer ved bølgelængde på 517 nm i henhold til DPPH-metoden. Som forventet resulterede stigende ekstraktionstider i stigende silymarinindhold.
Forfatterne af undersøgelsen fandt, at ultralydsekstraktion for at opnå de alkoholiske ekstrakter er en af de bedste teknikker til at erstatte de konventionelle teknikker. Ultralydsekstraktionen viste sig at opnå en bedre ekstraktkvalitet. Yderligere fordele er tidsbesparelse, mere effektivitet osv.
Anbefaling af enhed:
UP400St
Reference/ Forskningspapir:
Çağdaş, E.; Kumcuoğlu, S.; Güventürk, S.; Tavman, S. (2011): Ultralydsassisteret ekstraktion af Silymarin-komponenter fra marietidselfrø (Silybum Marianum L.). GIDA 36/6, 2011. 311-318.
Læs mere om ultralydssilymarinekstraktion fra mælketistelfrø!

Ultralydsekstraktion af steviosid

Ultralyd ansøgning:
Prøver af 10 g tørre og malede steviablade blev ekstraheret i 100 ml vand under kontinuerlig omrøring (med en magnetisk omrører). pH-værdien blev kontrolleret med 0,01 M pH 7 natriumphosphat. Prøven blev anbragt i et 150 ml glasbæger og sonikeret med en sonde-type ultralydsapparat UIP500hT (20kHz, 500W). Spidsen af sonotroden blev nedsænket ca. 1,5 cm i gyllen af steviablade. Ultralydsenheden blev indstillet til en effekt på 350W. En mild sonikeringsbehandling på 350 W i 5-10 min. ved en konstant procestemperatur på 30 °C gav et rebaudiosid A-udbytte på 30-34 g pr. 100 g prøve. Efter sonikering blev ekstraktopløsningen centrifugeret og filtreret af gennem 0,45 μm mikroporøs membran; filtratet blev taget til total rebaudiosid A-indholdsanalyse. Ekstraktionsudbyttet af det samlede indhold af rebaudiosid A blev analyseret ved HPLC.
Ved den opløsningsmiddelfri ultralydassisterede ekstraktion blev der opnået et højt udbytte af rebaudiosid A sammenlignet med traditionelle ekstraktionsmetoder såsom varmeekstraktion eller maceration.
Anbefaling af enhed:
UIP500hdT
Læs mere om ultralyd stevia ekstraktion!

Ultralydsekstraktion af terpener

Ultralyd ansøgning:
Ekstraktionen af flygtige forbindelser, såsom terpener, fra blomsterstandene af en fibertype Cannabis sativa L. kultivar kan forbedres ultralyd. Undersøgelser har vist, at efter en kort sonikering frigives de målrettede terpener allerede fra plantematerialet.
Resultaterne viser, at ultralydsbehandling ikke længere end 5 minutter gør det muligt at opnå en forbedret koncentration af terpener sammenlignet med maceration. I stedet øgede en ultralydsbehandling længere end 5 minutter koncentrationen af δ-9-tetraidrocannabinol (THC).
Sonikering protokol:
Den ultralydsassisterede ekstraktion af terpener blev udført ved hjælp af en 200W sonde-type ultralydsapparat. Ultralydsenheden blev indstillet til 25% amplitude. Tre alikvoter på 50 g tørrede blomsterstande blev tilsat hver med 250 ml 70% ethanol v/v, som blev brugt ekstraktionsopløsningsmiddel. Hvert bæger og dets indhold blev nedsænket i et isbad. Sonikering blev udført i 5, 10 og 15 minutter. I løbet af ultralyd ekstraktion procedure, blev der sikret en kontinuerlig hurtig varmeafledning for at holde procestemperaturen under 30 °C. Efter ekstraktion blev blandingerne filtreret under vakuum gennem Whatman No. 3-papir, og opløsningsmidlet blev fjernet ved en roterende vakuumfordampning. Hvert ekstraktionsforsøg blev udført i tre eksemplarer ved hjælp af tre forskellige prøver.
Ultralydbehandling viste sig at være et interessant alternativ til maceration til udvinding af flygtige forbindelser fra cannabisblomsterstande, men viser også, at ultralydsbehandlingen ikke må være længere end 5 minutter for at opnå en forbedret gendannelse af terpener. I stedet øgede en ultralydsbehandling længere end 5 minutter koncentrationen af δ-9-tetraidrocannabinol (THC). Ekstraktet af Cannabis sativa blomsterstande opnået ved ultralydsekstraktion udført i 5 minutter kunne bruges som ingrediens til parfume eller smagsstoffer til drikkevarer. Det kan bruges som alternativ til industrihamp, hvor stængler bruges til fiberindustrien og blomsterstandsekstrakter til kosmetik- og fødevareindustrien.
Anbefaling af enhed:
UP200St eller UP200Ht med sonotrode/sonde S26d14
Reference/ Forskningspapir:
Da Porto, C.; Decorti, D.; Natolino, A. (2014): “Ultralydsassisteret ekstraktion af flygtige forbindelser fra industrielle Cannabis sativa L. blomsterstande”. IJARNP 2014, 7/ 1. 8-14.
Læs mere om den ultralydassisterede terpenekstraktion!

Ekstraktionsopsætning til botanisk isolering: Sonde-type ultralydsapparat UP400ST, Büchi vakuumfilter og rotorfordamper til udvinding af fytokemikalier.

Ultralydsekstraktion af vanillin fra hærdede vaniljebønner

Ultralyd ansøgning:
Vanillinekstraktion blev optimeret under sonikering. Derfor blev 100 watt ultralydsenheden betjent i pulserende tilstand (cyklusser: 5 sek. tændt efterfulgt af 5 sek. slukket).
De bedste resultater blev opnået for ultralydsekstraktion med 40% ethanol i 1 time ved 30 °C. For at sammenligne resultaterne med konventionelle ekstraktionsmetoder blev der også udført vandbads- og ultralydsbadekstraktioner. Resultaterne viste, at optimeringen af vanillinekstraktion ved ultralydshorn med 40% ethanol i 1 time ved 30 °C var sammenlignelig med vandbadsekstraktion med 40% ethanol ved 56 °C i 15 timer.
Anbefaling af enhed:
UP100H
Reference/ Forskningspapir:
Rasoamandrary, N.; Fernandes, A. M.; Bashari, M.; Masamba, K.; Xueming, X. (2013): Forbedret ekstraktion af vanillin 4-hydroxy-3-methoxybenzaldehyd fra hærdede vaniljebønner ved hjælp af ultralydsassisteret ekstraktion: En sammenligning af ultralydsassisteret og varmtvandsbadekstraktion. Akademik Gıda 11/1, 2013. 6-12.
Læs mere om fordelene ved ultralydsvanillinekstraktion!

Ultralydsekstraktion af phenolforbindelser fra Ziziphus Jujube

Ultralyd ansøgning:
Til ultralydassisteret ekstraktion af phenolforbindelser af jujube (Ziziphus Jujube), en ultralydsapparat af høj intensitet sonde-type UP200H med 200W effekt og 24kHz frekvens blev brugt. Ultralydsenheden var udstyret med mikrospidssonotroden S2 (spidsdiameter 2 mm), som blev nedsænket i et vandbad, hvor et bundfald med prøven blev placeret (indvendige mål: 280:195:135 mm). Amplituden af ultralydsvibrationer var 100% af nominel effekt (maksimal amplitude på 260 μm) og akustisk effekt på 0,171402 W og intensitet på 21,8346 W / cm2. Ultralydsintensiteten blev bestemt kalorimetrisk ved at måle tidstemperaturstigningen af suspensionen under adiabatiske forhold. Ultralydsekstraktionsproceduren blev brugt til ekstraktion af samlede phenoler fra prøver i henhold til det eksperimentelle design (til optimering).
Anbefaling af enhed:
UP200H med sonotrode S2
Reference/ Forskningspapir:
Fooladi, H.; Mortazavi, S. A.; Rajaei, A.; Elhami Rad, A.H.; Salar Bashi, D.; Savabi Sani Kargar, S. (2013): Optimer ekstraktionen af phenolforbindelser af jujube (Ziziphus Jujube) ved hjælp af ultralydsassisteret ekstraktionsmetode. IECFP 2013.

Klik her for at finde flere sonikeringsprotokoller til ultralydsbehandling af biologisk stof!