Ultralyd opløsningsmiddelfri hvidløgsekstraktion

Hvidløg (Allium sativum) er rig på organiske svovlforbindelser (f.eks. allicin, glutathion), som fremmer mange sundhedsmæssige fordele. Ultralydsekstraktion er en pålidelig og effektiv teknik til fremstilling af stærkt koncentrerede hvidløgsekstrakter. Ultralydbehandling resulterer i høje udbytter af høj kvalitet, fuldspektret ekstrakter inden for meget kort ekstraktionstid.

Overlegne hvidløgsekstrakter ved ultralydsekstraktion

Anvendelsen af en sonde-type soniker til ekstraktion af allicin og organiske svovlforbindelser fra hvidløg giver flere fordele, herunder høje udbytter og høj kvalitet af hvidløgsekstrakt, hurtig forarbejdning og en opløsningsmiddelfri, miljøvenlig tilgang. Disse faktorer bidrager tilsammen til produktionen af hvidløgsekstrakter af høj kvalitet med forbedret bioaktivitet og ensartet sammensætning, hvilket gør det til den foretrukne metode for forskere og industrier, der søger førsteklasses hvidløgsafledte produkter.
Nedenfor diskuterer vi de gavnlige virkninger af en ultralydsassisteret hvidløgsekstraktion i detaljer:

• For det første bruger en sonde-type soniker ultralydbølger til at skabe ultralydbølger med høj intensitet, som transmitteres gennem en titaniumsonde, en såkaldt sonotrode, ind i ekstraktionsmediet. Denne mekaniske energi genererer kavitationsbobler i væsken, hvilket får dem til hurtigt at kollapse. Under denne proces opstår der intens lokal opvarmning og afkøling, hvilket skaber mikroturbulens og trykændringer, der hjælper med at forstyrre hvidløgscellevæggene. Denne forstyrrelse letter frigivelsen af allicin og andre organiske svovlforbindelser, der er fanget i cellerne, hvilket fører til effektiv ekstraktion.
• For det andet giver den kontrollerede og præcise karakter af sonde-type sonikering mulighed for tilpasning af ekstraktionsprocessen. Ekstraktproducenter såvel som forskere kan justere parametre såsom sonikeringstid, amplitude og temperatur for at optimere ekstraktionsbetingelserne og derved maksimere udbyttet af allicin og organiske svovlforbindelser, samtidig med at nedbrydningen af følsomme forbindelser minimeres. Dette kontrolniveau er afgørende for at opnå ekstrakter af høj kvalitet med ensartet sammensætning og styrke.
• Derudover er sonikeringsprocessen relativt hurtig sammenlignet med traditionelle ekstraktionsmetoder såsom maceration eller Soxhlet-ekstraktion. Denne effektivitet sparer ikke kun tid, men hjælper også med at bevare friskheden og bioaktiviteten af de ekstraherede forbindelser. Den kortere ekstraktionsvarighed reducerer eksponeringen af hvidløgsekstraktet for varme og ilt, hvilket kan nedbryde de følsomme organiske svovlforbindelser.
• Desuden er ultralydsekstraktion kompatibel med ethvert opløsningsmiddel, herunder sådanne milde og miljøvenlige opløsningsmidler såsom vand, vandig ethanol eller alkohol. Dette er især vigtigt, når hvidløgsekstraktet fremstilles til brug som fødevaretilsætningsstof, smagsstoffer, kosttilskud, nutraceutiske midler eller lægemidler, hvor risikoen for kontaminering fra opløsningsmidler eller andre kemikalier skal undgås for at sikre slutproduktets renhed og sikkerhed.

Ultralyd vandbaseret allicinekstraktion

Allicin er det mest udbredte thiosulfinatmolekyle, der findes i hvidløgsekstrakt. Allicin har antibakterielle, antivirale, anti-svampe, anti-protozoale, anti-cancer og hypoglykæmiske virkninger og er også kendt for at understøtte kardiovaskulær sundhed og immunsystemet. Hvidløgs farmakologiske aktiviteter er for det meste relateret til thiol-disulfid-udvekslingsreaktioner med de thiolholdige proteiner.
Til produktion af stærkt koncentrerede hvidløgsekstrakter med store mængder organiske svovlforbindelser er ultralydsekstraktion en pålidelig og effektiv teknik til at isolere thioler og andre bioaktive stoffer fra hvidløg. Sonikering frigiver thiolerne fra det indre af hvidløgscellerne og gør det muligt at fremstille et fuldspektret ekstrakt af hvidløgsbiomolekyler. Til ultralydsekstraktion af hvidløg kan vand bruges som opløsningsmiddel, hvilket er ikke-giftigt, billigt og miljøvenligt.
 

Tværsnit af hvidløgsfed før og efter sonikering
studie og billeder af Bose et al. 2014

Ultralyd Allicin ekstraktionsprotokoller

Til ultralydsekstraktion af hvidløg er der etableret flere protokoller. I videnskabelige undersøgelser har flere forskerhold vist, at sonikeringsudbytte i højt allicin, alliin, organiske svovlforbindelser og andre fytokemikalier fra hvidløg.
Arzanlou et al. (2010) rapporterer ultralydsekstraktion af allicin fra hvidløgsfed ved hjælp af vand som opløsningsmiddel. De brugte 20 g manuelt knuste hvidløgsfedd. De sonikerede det macererede hvidløg i 600 ml destilleret vand i 5 minutter ved hjælp af Hielscher UP200S (200 watt) ved 100% amplitude. Et isbad blev brugt til varmeafledning. Efter ultralydsekstraktion blev hvidløgsmosen presset gennem en fem-lags osteklud. Suspensionen blev overført til et 50 ml rør og centrifugeret ved 1258 g ved 4ºC i 20 minutter for at adskille det resterende affald fra væsken. Supernatanten blev overført til et sterilt 50 ml rør og forseglet til opbevaring.

Bose et al. (2014) sammenlignede ultralydssonde-type ekstraktion med traditionel maceration, badsonikering og mikrobølgeekstraktion. Resultaterne viste, at ultralydssonde-type ekstraktion gav de højeste udbytter af allicin.

Ismail et al. (2014) rapporterer den effektive ultralydsekstraktion af de svovlholdige biomolekyler cystein og glutathion fra hvidløgsløg. De anvendte den vandbaserede ultralydsekstraktion til at ekstrahere thioler fra hvidløgsløg ved hjælp af en UP100H ved 100% amplitudeindstilling. De fandt ud af, at den optimale hvidløgskoncentration var 10 % (w/v) i en ekstraktion med åbent bæger. Kvantificering af thioler blev udført ved hjælp af Ellman-reagensmetoden. De opnåede et ekstraktudbytte på 0,170 mM thioler. Forskerne konkluderer, at ultralydsvandbaseret ekstraktion er en enkel, sikker og omkostningseffektiv metode til at isolere thioler fra hvidløg.
 
 

Højtydende sonikere til hvidløgsekstraktion

Hielscher Ultrasonics-ekstraktionssystemer bruges over hele verden i fødevare- og farmaceutisk industri til kommerciel produktion af planteekstrakter af høj kvalitet, der anvendes som fødevaretilsætningsstoffer, kosttilskud og terapier. Uanset om dit mål er at producere mindre partier hvidløgsekstrakter eller behandle store mængder botaniske ekstrakter af høj kvalitet, har Hielscher Ultrasonics den ideelle ultralydsekstraktor til dig.

Konkurrencefordele ved ultralydsekstraktion

De største fordele ved ultralydsekstraktion af bioaktive forbindelser fra botaniske materialer såsom hvidløg inkluderer den betydeligt reducerede ekstraktions- og behandlingstid, dens miljøvenlighed på grund af vandbaseret ekstraktion eller reduceret anvendelse af opløsningsmiddel og ubetydelig lille CO₂emissioner, den lave mængde energi, der bruges, samt den enkle og sikre betjening af ultralydssystemerne.

Processtandardisering med Hielscher Ultrasonics

Ekstrakter, der anvendes i fødevarer eller lægemidler, bør fremstilles i overensstemmelse med god fremstillingspraksis og i henhold til standardiserede forarbejdningsspecifikationer. Hielscher Ultrasonics digitale sonikere leveres med intelligent software, som gør det nemt at indstille og kontrollere sonikeringsprocessen præcist. Automatisk dataoptagelse skriver alle ultralydsprocesparametre såsom ultralydsenergi (total og nettoenergi), amplitude, temperatur, tryk (når temperatur- og tryksensorer er monteret) med dato- og tidsstempel på det indbyggede SD-kort. Dette giver dig mulighed for at revidere hvert ultralydsbehandlet parti. Samtidig sikres reproducerbarhed og konstant høj produktkvalitet. Robustheden af alle Hielscher sonikere giver mulighed for 24/7 drift ved tunge og i krævende miljøer.
Nedenstående tabel giver dig en indikation af den omtrentlige behandlingskapacitet for vores ultralydapparater: