Opløsningsmiddelfri ultralydsekstraktion af hvidløg

Hvidløg (Allium sativum) er rigt på organiske svovlforbindelser (f.eks. allicin og glutathion), som fremmer mange sundhedsmæssige fordele. Ultralydsekstraktion er en pålidelig og effektiv teknik til fremstilling af stærkt koncentrerede hvidløgsekstrakter. Sonikering giver høje udbytter af fuldspektrumekstrakter af høj kvalitet på meget kort ekstraktionstid.

Hvidløgsekstrakter af overlegen kvalitet ved ultralydsekstraktion

Anvendelsen af en sonikator med sonde til ekstraktion af allicin og organiske svovlforbindelser fra hvidløg giver flere fordele, herunder høje udbytter og høj kvalitet af hvidløgsekstraktet, hurtig behandling og en opløsningsmiddelfri, miljøvenlig fremgangsmåde. Disse faktorer bidrager tilsammen til fremstillingen af hvidløgsekstrakter af høj kvalitet med øget bioaktivitet og ensartet sammensætning, hvilket gør det til den foretrukne metode for forskere og industrier, der søger førsteklasses produkter udvundet af hvidløg.
Nedenfor gennemgår vi de gavnlige virkninger af ultralydsassisteret hvidløgsekstraktion i detaljer:

• For det første anvender en sonikator med sonde ultralydsbølger, som overføres gennem en titansonde, en såkaldt sonotrode, til ekstraktionsmediet. Ultralydsbølgernes mekaniske energi danner kavitationsbobler i væsken og får dem til hurtigt at kollapse. Under denne proces opstår der intens lokal mikroturbulens samt tryk- og temperaturændringer. Disse kræfter fremmer nedbrydningen af hvidløgets cellevægge. Denne nedbrydning letter frigivelsen af allicin og andre organiske svovlforbindelser, som er indesluttet i cellerne, hvilket fører til effektiv ekstraktion.
• For det andet gør den kontrollerede og præcise sonikering med sonde det muligt at tilpasse ekstraktionsprocessen. Ekstraktproducenter såvel som forskere kan justere parametre såsom sonikeringstid, amplitude og temperatur for at optimere ekstraktionsbetingelserne og dermed 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 blot tid, men bidrager også til at bevare de ekstraherede forbindelsers friskhed og bioaktivitet. Den kortere ekstraktionstid reducerer hvidløgsekstraktets eksponering for varme og ilt, som kan nedbryde de følsomme organiske svovlforbindelser.
• Desuden er ultralydsekstraktion kompatibel med ethvert opløsningsmiddel, herunder milde og miljøvenlige opløsningsmidler såsom vand, vandig ethanol eller alkohol. Dette er især vigtigt, når hvidløgsekstraktet fremstilles til brug som fødevaretilsætningsstof, smagsstof, kosttilskud, nutraceutisk produkt eller lægemiddel, hvor risikoen for forurening fra opløsningsmidler eller andre kemikalier skal undgås for at sikre slutproduktets renhed og sikkerhed.

Vandbaseret ultralydsekstraktion af allicin

Allicin er det hyppigst forekommende thiosulfinatmolekyle i hvidløgsekstrakt. Allicin har antibakterielle, antivirale, svampehæmmende, protozohæmmende, kræfthæmmende og hypoglykæmiske virkninger og er også kendt for at understøtte hjerte-kar-sundheden og immunsystemet. Hvidløgets farmakologiske virkninger er hovedsageligt knyttet til thiol-disulfid-udvekslingsreaktioner med de thiolholdige proteiner.
Til fremstilling af stærkt koncentrerede hvidløgsekstrakter med store mængder organiske svovlforbindelser er ultralydsekstraktion en pålidelig og effektiv teknik til isolering af thioler og andre bioaktive stoffer fra hvidløg. Sonikering frigiver thiolerne fra hvidløgscellernes indre og gør det muligt at fremstille et fuldspektrumekstrakt af hvidløgets biomolekyler. Til ultralydsekstraktion af hvidløg kan vand anvendes som opløsningsmiddel, hvilket er ugiftigt, billigt og miljøvenligt.
 

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

Protokoller for ultralydsekstraktion af allicin

Der er etableret flere protokoller for ultralydsekstraktion af hvidløg. I videnskabelige undersøgelser har flere forskerhold påvist, at sonikering giver høje udbytter af allicin, alliin, organiske svovlforbindelser og andre fytokemikalier fra hvidløg.
Arzanlou et al. (2010) beskriver ultralydsekstraktion af allicin fra hvidløgsfed med vand som opløsningsmiddel. De anvendte 20g manuelt knuste hvidløgsfed. De sonikerede det macererede hvidløg i 600mL destilleret vand i 5 min med Hielscher UP200S (200watt) ved 100 % amplitude. Et isbad blev anvendt til bortledning af varme. Efter ultralydsekstraktionen blev hvidløgsmassen presset gennem et osteklæde med fem lag. Suspensionen blev overført til et 50mL rør og centrifugeret ved 1258g og 4ºC i 20 min for at adskille de resterende vævsrester fra væsken. Supernatanten blev overført til et sterilt 50mL rør, som blev forseglet til opbevaring.

Bose et al. (2014) sammenlignede ultralydsekstraktion med sonde med traditionel maceration, sonikering i bad og mikrobølgeekstraktion. Resultaterne viste, at ultralydsekstraktion med sonde gav de højeste udbytter af allicin.

Ismail et al. (2014) beskriver effektiv ultralydsekstraktion af de svovlholdige biomolekyler cystein og glutathion fra hvidløgsløg. De anvendte vandbaseret ultralydsekstraktion til at ekstrahere thioler fra hvidløgsløg med en UP100H indstillet til 100% amplitude. De fandt, at den optimale hvidløgskoncentration var 10% (w/v) ved ekstraktion i et åbent bægerglas. Thiolerne blev kvantificeret ved hjælp af metoden med Ellmans reagens. De opnåede et ekstraktudbytte på 0,170mM thioler. Forskerne konkluderer, at vandbaseret ultralydsekstraktion er en enkel, sikker og omkostningseffektiv metode til at isolere thioler fra hvidløg.
 
 

Højtydende sonikatorer til hvidløgsekstraktion

Hielscher Ultrasonics’ ekstraktionssystemer anvendes over hele verden i fødevare- og medicinalindustrien til kommerciel fremstilling af planteekstrakter af høj kvalitet, som bruges som fødevaretilsætningsstoffer, kosttilskud og terapeutiske midler. Uanset om dit mål er at fremstille mindre portioner hvidløgsekstrakt eller behandle store mængder botaniske ekstrakter af høj kvalitet, har Hielscher Ultrasonics den ideelle ultralydsekstraktor til dig.

Konkurrencefordele ved ultralydsekstraktion

De væsentligste fordele ved ultralydsekstraktion af bioaktive forbindelser fra botaniske materialer såsom hvidløg omfatter den betydeligt reducerede ekstraktions- og behandlingstid, miljøvenligheden som følge af vandbaseret ekstraktion eller reduceret brug af opløsningsmidler og ubetydeligt små CO₂-emissioner, det lave energiforbrug 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 (GMP) og under standardiserede processpecifikationer. De digitale sonikatorer fra Hielscher Ultrasonics leveres med intelligent software, som gør det nemt at indstille og styre sonikeringsprocessen præcist. Automatisk dataregistrering gemmer alle ultralydsprocesparametre såsom ultralydsenergi (samlet energi og nettoenergi), amplitude, temperatur og tryk (når temperatur- og tryksensorer er monteret) med dato- og tidsstempel på det indbyggede SD-kort. Dette gør det muligt at gennemgå hvert ultralydsbehandlet parti. Samtidig sikres reproducerbarhed og vedvarende høj produktkvalitet. Robustheden af alle sonikatorer fra Hielscher muliggør drift 24/7 under høj belastning og i krævende miljøer.
Tabellen nedenfor giver dig en indikation af vores ultralydsapparaters omtrentlige behandlingskapacitet: