Ultralydsekstraktion af Quillaja saponiner
- Saponinekstrakter af Quillaja saponaria Molina-træet er den vigtigste kilde til saponiner til industrielle applikationer.
- Ultralydsekstraktion af Quillaja saponiner giver i saponiner af høj kvalitet.
- Ultralydsekstraktion er en yderst effektiv metode til at producere høje udbytter af Quillaja saponinekstrakt på kort tid.
Quillaja saponin ekstrakt
Quillaja saponinekstrakt (synonymer: quillaia-ekstrakter, bois de Panama, Panama-barkekstrakter, quillai-ekstrakter, Quillay-barkekstrakter, sæbebarkekstrakter) er et stof ekstraheret fra Quillaja Saponaria Molina (Q. saponaria) træet. Quillaja-ekstraktet er sammensat af over 100 triterpenoid saponiner. De vigtigste saponiner, der er til stede, er glykosider af quillainsyre. Andre hovedkomponenter er polyfenoler og tanniner samt små mængder salte og sukkerarter. Quillaja-ekstrakt fremstilles ved vandig ekstraktion af den formalede indre bark eller træ af beskårne stængler og grene af Quillaja saponaria træ. Da Quillaja saponinekstrakter indeholder både overfladeaktive stoffer og phenolforbindelser, er de ekstraordinært interessante for formuleringen af følsomme funktionelle fødevareingredienser og deres beskyttelse mod oxidation.
Brugen af saponiner som naturlige emulgatorer stiger betydeligt på grund af den stigende efterspørgsel efter sunde, naturlige produkter uden syntetiske tilsætningsstoffer. Quillaja saponiner er gode emulgatorer til O/W-emulsioner og nanoemulsioner og har vist meget gode effekter i forskellige formuleringer såsom drikkevarer og olieblandinger. En almindelig anvendelse af Quillaja saponinekstrakt er emulgering af CBD-olier, gennemsigtige drikkevarer og skumfødevarer. Quillaja saponiner kan bruges alene eller i kombination med andre emulgeringsmidler.
Q-Naturale® er et fødevaretilsætningsstof baseret på Quillaja barksaponiner, som er godkendt af FDA som en effektiv emulgator til mad og drikkevarer. Udover emulgeringsmiddel anvendes Quillaja-saponiner i farmaceutiske formuleringer for dets antibakterielle, antivirale, svampedræbende, antiparasitiske, antitumor-, hepatobeskyttende og immunadjuverende egenskaber.
- Overlegent udbytte
- Udsugning med høj hastighed – inden for få minutter
- Ekstrakter af høj kvalitet – Mild, ikke-termisk
- Grønt opløsningsmiddel (dvs. vand)
- Omkostningseffektiv
- Nem og sikker betjening
- Lave investerings- og driftsomkostninger
- 24/7 drift under tung belastning
- Grøn, miljøvenlig metode
120L ultralyd batchekstraktion af botaniske stoffer med UIP2000hdT og omrører
Casestudie af ultralydsekstraktion af saponiner fra Quillaja
For at fremstille et Quillaja-ekstrakt af høj kvalitet, der tilbyder de ønskede funktioner som fødevare- og farmaceutisk tilsætningsstof, skal de aktive fytokemikalier, nemlig saponiner, isoleres. Quillaja saponin er et triterpen-saponin isoleret fra sæbetræets bark. Ultralydkavitation fremmer ekstraktion ved at forbedre kontakten mellem faste stoffer og væske og øge masseoverførslen.
Cares et al. demonstrere i deres undersøgelse klart, at ultralydassisteret ekstraktion (UAE) kan forbedre ekstraktionsprocessen af bioaktive principper fra Quillaja Saponaria Molina. De brugte Quillaja træ og barkflis og ekstraherede saponinerne i vand ved hjælp af sonikering, så det endelige produkt kun indeholder naturlige ingredienser og råmaterialer og kunne bruges i fødevarefremstillingsprocesser. Som en ikke-termisk ekstraktionsmetode blev ekstraktionstemperaturen under ultralydbehandling konstant holdt på 20 ° C (68 ° F). Ekstraktionsudbytterne steg signifikant med sonikeringsperioden fra 10 til 30 minutter. Udbyttet på 20 minutter ved 20ºC i ultralydsassisteret ekstraktion var sammenligneligt med det, der blev opnået ved den konventionelle metode 3 timers ekstraktion ved 60ºC.
Ultralydsenheder bruges til at fremstille langsigtede stabile o / w-emulsioner ved hjælp af Quillaja saponinekstrakt til at stabilisere emulsionen fysisk og kemisk. Klik her for at læse mere om ultralydsemulgering!
Højtydende ultralydsekstraktorer
Hielscher Ultrasonics er specialiseret i fremstilling af højtydende ultralydsprocessorer til fremstilling af ekstrakter af høj kvalitet fra botaniske stoffer.
Hielschers brede produktportefølje 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 komponenter (f.eks. Quercetin, koffein, Curcumin, Terpener osv.). Alle ultralydsenheder fra 200W til 16.000W har et farvet 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. Alle vores ultralydapparater er bygget til 24/7 drift, kræver lav vedligeholdelse og er nemme og sikre at betjene.
Et digitalt farvedisplay giver mulighed for en brugervenlig styring af ultralydsudstyret. Vores systemer er i stand til at levere fra lave op til meget høje amplituder. Til ekstraktion af kemiske forbindelser såsom astaxanthin tilbyder vi specielle ultralydssonotroder (også kendt som ultralydssonder eller horn), der er optimeret til følsom isolering af aktive stoffer af høj kvalitet. Robustheden af Hielschers ultralydsudstyr giver mulighed for 24/7 drift ved tunge og krævende miljøer.
Den præcise kontrol af ultralydsprocesparametrene sikrer reproducerbarhed og processtandardisering. Hielschers automatiserede ultralydsekstraktionssystemer i industriel skala er designet til høj produktionskapacitet af ekstrakter af overlegen kvalitet, samtidig med at arbejdskraft, omkostninger og energi reduceres.
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
- MG Cares, Y. Vargas, L. Gaete, J. Sainz, J. Alarcón (2009): Ultralydassisteret ekstraktion af bioaktive principper fra Quillaja Saponaria Molina. International kongres om ultralyd, Universidad de Santiago de Chile, januar 2009.
- J. Deise Fleck, A. Heemann Betti, F. Pereira da Silva, E. A. Troian, C. Olivaro, F. Ferreira, S. Gasparin Verza (2019): Saponiner fra Quillaja saponaria og Quillaja brasiliensis: Særlige kemiske egenskaber og biologiske aktiviteter. Molekyler. 2019 jan; 24(1): 171.
- K. Kaur, R. Kumar, SK Mehta (2015): Formulering af saponinstabiliseret nanoemulsion ved ultralydsmetode og dens rolle til at beskytte nedbrydningen af quercitin mod UV-lys. Ultralyd Sonochemistry 31, 2015.
- R.R.T. Majinda (2012): Udvinding og isolering af saponiner. I: Satyajit D. Sarker og Lutfun Nahar (red.), Natural Products Isolation, Methods in Molecular Biology, Vol. 864, 2012.
- N. Riquelme, R.N. Zúñiga, C. Arancibia (2019): Fysisk stabilitet af nanoemulsioner med emulgatorblandinger: Erstatning af tween 80 med quillaja saponin. LWT – Fødevarevidenskab og -teknologi 111, 2019. 760-766.
Fakta, der er værd at vide
Om Quillaja-træet og dets saponiner
Quillaja Saponaria Molina-træet, også kendt som sydamerikansk sæbetræ, vokser naturligt og i vid udstrækning i Chile. Quillaja Saponaria-træet (familien Rosaceae) er en stor stedsegrøn med en tyk bark, hjemmehørende i flere sydamerikanske lande, især Bolivia, Chile og Peru.
Quillaja saponinekstrakt indeholder hovedsageligt saponiner, men også polyfenoler, tanniner samt salte og sukkerarter i små mængder. Quillaja-saponinerne er molekyler bygget af en triterpenisk kerne med to sukkerkæder. Disse sukkerkæder giver saponiner en hydrofil egenskab (= opløselig i vand), mens den triterpeniske kerne er hydrofob (= vandafvisende). For disse er det et amfotisk tensid, som gør saponiner til en ikke-ionisk tensoaktiv, hvilket giver mulighed for reduktion af overfladespænding, opløselighed af hydrofobe produkter i vandige opløsninger samt dannelse af mikro-/nano-emulsioner.
I Quillaja-træet indeholder barken med ca. 5 % den højeste mængde saponiner, mens træet har et indhold på ca. 2 % saponiner.
Da saponiner er naturlige stoffer med gode skummende og emulgerende egenskaber, anvendes de ofte som skumdannende midler i fødevare-, drikkevare- og ølindustrien, som overfladeaktivt stof i kosmetik, som tilsætningsstoffer i landbrugskemikalier og dyrefoder og som hjælpestoffer i vacciner.
Produktionen af quillaja-ekstrakterne sker med en vandig ekstraktion; Der anvendes ingen andre opløsningsmidler i produktionen. Det endelige produkt, enten et rå eller renset ekstrakt, i flydende eller pulverformet sammensætning indeholder kun naturlige ingredienser og råvarer, der er godkendt til anvendelse i fødevarefremstillingsprocesser. (Cares et al. 2009)
Hvad er saponiner?
Ordet saponin er afledt af det latinske ord sapo, som betyder sæbe. Saponiner er fytokemikalier, der hovedsageligt, men ikke udelukkende, findes i planter, som udviser skummende egenskaber, og består af polycykliske aglykoner bundet til en eller flere sukkersidekæder. Aglycondelen, som også kaldes et sapogenin, er enten et steroid (C27) eller en triterpen (C30). Saponinernes skumningsevne er forårsaget af kombinationen af en hydrofob (fedtopløselig) sapogenin og en hydrofil (vandopløselig) sukkerdel. [Majinda, 2012: s. 515] Plantematerialer med høje saponinmængder er traditionelt blevet brugt som emulgeringsmidler. Fremtrædende eksempler på planter, der er rige på saponiner, er sæbebark (Quillaja saponaria; Rosaceae), sæbeurt (Saponaria officinalis; Caryophyllaceae) og shikakai-pulver (Gleditsia sinensis; bælgfrugter). Saponiner er amfipatiske glykosider med en høj molekylvægt, som strukturelt har en eller flere hydrofile glykosiddele, der er kombineret med et lipofilt triterpenderivat. Især i medicinalindustrien har saponiner tiltrukket sig stor opmærksomhed på grund af deres række af biologiske egenskaber, herunder deres evne til at stimulere et immunrespons, hvilket gør dem til oplagte kandidater til adjuvanser.
Alt hvad du behøver at vide om ultralydsekstraktion
Ultralydsassisteret ekstraktion (UAE), også sono-ekstraktion, er en yderst effektiv, grøn ekstraktionsmetode til at isolere bioaktive stoffer som proteiner, vitaminer, polyfenoler, naturlige pigmenter, lipider osv. fra plantematricer. Ultralydsekstraktion er baseret på arbejdsprincippet for akustisk kavitation.
Når intense ultralydsbølger påføres væskesystemer, opstår der akustisk kavitation, som er fænomenet generering, vækst og eventuelt kollaps af vakuumbobler (se billedet nedenfor). Under udbredelsen af ultralydsbølgerne svinger vakuumboblerne og vokser, indtil de når et punkt, hvor de ikke kan absorbere yderligere energi. På toppen af boblevæksten kollapser de voldsomt, hvilket forårsager lokale termiske, mekaniske og kemiske virkninger. De mekaniske virkninger omfatter høje tryk på op til 1000atm, turbulenser og intense forskydningskræfter. Disse kræfter forstyrrer cellevæggene og fremmer masseoverførsel mellem cellens indre og opløsningsmidlet, hvilket frigiver bioaktive forbindelser til den omgivende væske (dvs. opløsningsmiddel).
Ultralydsekstraktion er baseret på akustisk kavitation og dens hydrodynamiske forskydningskræfter
Ultralyd fast-væske ekstraktion af forbindelser fra botaniske stoffer og cellevæv er blevet godt undersøgt. Anvendelsen af meget intense ultralydsbølger fremmer ekstraktionsprocesser betydeligt. Udover procesintensivering – hvilket resulterer i højere udbytter og kortere ekstraktionstid – Termisk nedbrydning og tab af temperaturfølsomme bestanddele forhindres, da ultralydbehandling er ikke-termisk behandling. Desuden har ultralydsekstraktion lave investerings- og driftsomkostninger, reducerer brugen af opløsningsmidler og / eller giver mulighed for brug af grønnere opløsningsmidler, hvilket gør det til en økonomisk og miljøvenlig ekstraktionsteknik. Ultralydassisteret ekstraktion (UAE) overgår konventionelle ekstraktionsmetoder og er blevet adopteret fra fødevareindustrien for at producere bioaktive stoffer med økonomiske gevinster.
Ultralydsekstraktion fra planteceller: det mikroskopiske tværsnit (TS) viser virkningsmekanismen under ultralydsekstraktion fra celler (forstørrelse 2000x) [ressource: Vilkhu et al. 2011]
Ultralydsprocessorer med høj effekt fra laboratorie til pilot og industriel skala.