Sonikering overgår andre ekstraktionsmetoder i hastighed
Den hurtige ultralydsekstraktionsproces og de deraf følgende tidsbesparelser i ekstraktproduktionen er en af de mange fordele ved ultralydsekstraktion af bioaktive forbindelser fra planter. Ultralydsekstraktion er blevet sammenlignet videnskabeligt med alternative ekstraktionsteknikker såsom ekstraktion med superkritisk CO2, maceration, ekstraktion under opvarmning med tilbagesvaling, Soxhlet-ekstraktion eller mikrobølgeekstraktion, og forskningsresultater beviser sonikeringens betydelige fordel med hensyn til ekstraktionshastighed og udbytte.
Sonikering som hurtig ekstraktionsproces
Ultralydsekstraktion af bioaktive forbindelser er velkendt for sine høje udbytter, ekstrakter af høj kvalitet, sin korte ekstraktionstid, sit lave energiforbrug og sin evne til at fungere med meget milde opløsningsmidler. Alle disse faktorer bidrager til den ekstraordinære samlede effektivitet ved ultralydsekstraktion af bioaktive bestanddele fra plantematerialer.
Nedenfor finder du et udvalg af videnskabelige forskningsrapporter, hvor ultralydsekstraktion (også ultralydsassisteret ekstraktion / UAE) blev sammenlignet med andre ekstraktionsteknikker såsom maceration, Soxhlet-ekstraktion, ekstraktion under opvarmning med tilbagesvaling, ekstraktion med superkritisk CO2 og mikrobølgeekstraktion.
Ultralydsapparatet UP400St til hurtig ekstraktion af plantematerialer i batchdrift
| Ekstraktionsanvendelse | Ekstraktionstid med ultralyd | Ekstraktionstid med alternativ metode | Yderligere oplysninger | Kilde |
|---|---|---|---|---|
| Ekstraktion af anthocyaniner fra myrtebær | 5 min | 15 min mikrobølger |
ultralydsapparatet UP200S | Gonzalez et al., 2019 |
| Ekstraktion af boldoblade | 5–30 min | 15–90 min maceration |
ultralydsapparatet UIP1000hdT “Vi kan se, at udbyttet efter 5 til 30 min sonikering svarer til udbyttet ved konventionel maceration efter 15 til 90 min: UAE kræver en tredjedel af den tid, det tager at ekstrahere bladenes opløselige materiale ved konventionel maceration.” |
Petigny et al., 2013 |
| Ekstraktion af totale fenoler og flavonoider fra salvie | 11 min | 30 min konventionel ekstraktion med en vandbadsryster ved 60ºC |
ultralydsekstraktorer UP100H, UP400S |
Dent et al., 2015 |
| Ekstraktion af polyfenoler fra olivenblade | 21 min | 60min konventionel ekstraktion under opvarmning med tilbagesvaling |
ultralydsapparatet UP400S | Dobrinčić et al., 2020 |
| Ekstraktion af bioaktive fenolforbindelser fra blade af Malva sylvestris | 49 min 48°C ved 110W |
5 h ekstraktion i et omrørt leje ved 150 rpm |
Ultralydsapparatet UP200S HPLC-analyse viste, at koncentrationen af bioaktive fenolforbindelser steg signifikant (p≺0,05) under de optimale betingelser for UAE . |
Bimakr et al., 2017 |
| Ekstraktion af lipider fra frø af vintermelon (Benincasa hispida) | ∼36 min | Ekstraktion med superkritisk kuldioxid kombineret med tryksvingningsteknik (SCE-PST) (∼50 min), superkritisk CO2 (∼97 min) og konventionel Soxhlet-ekstraktion (∼360 min) | En sammenligning af superkritisk kuldioxid (sCO2), ultralydsassisteret ekstraktion (UAE), ekstraktion med superkritisk kuldioxid kombineret med tryksvingningsteknik (SCE-PST) og Soxhlet-ekstraktion viser, at UAE er den mest effektive og hurtigste ekstraktionsteknik. | Bimakr et al. (2015) |
En sammenligning af superkritisk kuldioxid (sCO2), ultralydsassisteret ekstraktion (UAE), ekstraktion med superkritisk kuldioxid kombineret med tryksvingningsteknik (SCE-PST) og Soxhlet-ekstraktion viser, at UAE er den mest effektive og hurtigste ekstraktionsteknik.
- Høj ekstraktionseffektivitet
- Overlegne ekstraktionsudbytter
- Hurtig proces
- Lave temperaturer
- Velegnet til ekstraktion af termolabile forbindelser
- Kompatibel med ethvert opløsningsmiddel
- Lavt energiforbrug
- Grøn ekstraktionsteknik
- Nem og sikker betjening
- Lave investerings- og driftsomkostninger
- Drift 24/7 under høj belastning
Højtydende ultralydsekstraktorer til hurtig isolering af forbindelser
Hielschers avancerede ultralydsudstyr muliggør hurtig ekstraktion af biomolekyler af høj kvalitet fra planter. Fuld kontrol over procesparametrene såsom amplitude, temperatur, tryk og energitilførsel muliggør de mest effektive og mildeste ekstraktionsbetingelser, som giver ubeskadigede, stærkt bioaktive ekstrakter. Ultralydsekstraktionsparametre såsom råmaterialets partikelstørrelse, opløsningsmiddeltype, forholdet mellem fast stof og opløsningsmiddel samt ekstraktionstid kan optimeres for at opnå den højeste effektivitet og de bedste samlede resultater. Da ultralydsekstraktion er en ikke-termisk ekstraktionsmetode, kan termisk nedbrydning af de bioaktive indholdsstoffer undgås, hvilket giver en overlegen ekstraktkvalitet.
Samlet set gør fordele såsom højt udbytte, kort ekstraktionstid, lav ekstraktionstemperatur og reduceret behov for opløsningsmiddel sonikering til den foretrukne ekstraktionsmetode.
Sonikering overgår mikrobølger ved ekstraktion af anthocyaniner fra myrtebær. Sonikering er tre gange hurtigere end mikrobølgeekstraktion.
Sammenligningen af ultralydsekstraktion med konventionel ekstraktion med en vandbadsryster viser en betydeligt reduceret ekstraktionstid for totale fenoler og flavonoider fra salvie, når ultralydsekstraktion anvendes. Ultralydsekstraktion kræver kun en tredjedel af ekstraktionstiden med en vandbadsryster.
Ultralydsekstraktion: Etableret i laboratorier og industri
Ultralydsekstraktion anvendes i vid udstrækning til ekstraktion af enhver type bioaktiv forbindelse fra plantematerialer, svampe, alger, bakterier og pattedyrceller. Ultralydsekstraktion har etableret sig som en enkel, omkostningseffektiv og yderst effektiv teknik, der overgår andre traditionelle ekstraktionsteknikker med højere ekstraktionsudbytter og kortere behandlingstid.
Med let tilgængelige ultralydssystemer til laboratorier, bordopstilling og fuld industriel drift er ultralydsekstraktion i dag en veletableret og pålidelig teknologi. Hielschers ultralydsekstraktorer er installeret i industrielle procesanlæg verden over til produktion af bioaktive forbindelser i fødevare- og lægemiddelkvalitet.
Tabellen nedenfor giver dig en indikation af vores ultralydsapparaters omtrentlige behandlingskapacitet:
| Batchvolumen | Volumenstrøm | Anbefalede apparater |
|---|---|---|
| 1 til 500mL | 10 til 200mL/min | UP100H |
| 10 til 2000mL | 20 til 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 til 20L | 0,2 til 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 til 100L | 2 til 10L/min | UIP4000hdT |
| ikke relevant | 10 til 100L/min | UIP16000 |
| ikke relevant | større | gruppe af UIP16000 |
Kontakt os! / Spørg os!
Hielscher Ultrasonics fremstiller højtydende ultralydshomogenisatorer til blandingsopgaver, dispergering, emulgering og ekstraktion i laboratorie-, pilot- og industriskala.
Litteratur / Referencer
- Bimakr, Mandana; Ganjloo, Ali; Zarringhalami, Soheila; Ansarian, Elham (2017): Ultrasound-assisted extraction of bioactive compounds from Malva sylvestris leaves and its comparison with agitated bed extraction technique. Food Science and Biotechnology 26(6); 2017.
- Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). International Journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.
- Bimakr, Mandana; Abdul Rahman, Russly; Ganjloo, Ali; Taip, Farah; Mohd Adzahan, Noranizan; Sarker, Md Zaidul (2016): Characterization of Valuable Compounds from Winter Melon (Benincasa hispida (Thunb.) Cogn.) Seeds Using Supercritical Carbon Dioxide Extraction Combined with Pressure Swing Technique. Food and Bioprocess Technology 9, 2016. 396-406.
- Bimakr, Mandana, Russly Abdul Rahman, Farah Saleena Taip, Noranizan Mohd Adzahan, Md. Zaidul Islam Sarker, Ali Ganjloo (2012): Optimization of Ultrasound-Assisted Extraction of Crude Oil from Winter Melon (Benincasa hispida) Seed Using Response Surface Methodology and Evaluation of Its Antioxidant Activity, Total Phenolic Content and Fatty Acid Composition. Molecules 17, No. 10, 2012 11748-11762.
- González de Peredo; Ana V., Vázquez-Espinosa, Mercedes; Espada-Bellido, Estrella; Ferreiro-González, Marta; Amores-Arrocha, Antonio; Palma, Miguel; Barbero, Gerardo; Jiménez-Cantizano, Ana (2019): Alternative Ultrasound-Assisted Method for the Extraction of the Bioactive Compounds Present in Myrtle (Myrtus communis L.). Molecules. 2019 Mar 2;24(5):882.
- Dent, Maja; Verica, Dragović-Uzelac; Garofulić, Ivona; Bosiljkov, Tomislav; Ježek, Damir; Brncic, Mladen (2015): Comparison of Conventional and Ultrasound Assisted Extraction Techniques on Mass Fraction of Phenolic Compounds from sage (Salvia officinalis L.). Chemical and Biochemical Engineering Quarterly 29 (3), 2015.
- Dobrinčić, Ana; Maja Repajić, Ivona E. Garofulić, Lucija Tuđen, Verica Dragović-Uzelac; Branka Levaj (2020): Comparison of Different Extraction Methods for the Recovery of Olive Leaves Polyphenols. Processes 8, no. 9, 2020.
Værd at vide
Funktionsprincip for ultralydsekstraktion
Ultralydsekstraktion er en udbredt metode til at isolere og adskille bioaktive komponenter fra plantematerialer. Da sonikering er kompatibel med enhver type opløsningsmiddel, kan ultralydsekstraktionsprocessen tilrettelægges optimalt med hensyn til de bioaktive forbindelser (dvs. målforbindelserne), deres polaritet, opløselighed, varmefølsomhed og andre faktorer. Ved at tilpasse sonikeringsprocessen specifikt til en bestemt forbindelse eller flere forbindelser kan den mest ideelle opsætning vælges for at opnå et ekstrakt af ekstraordinært høj kvalitet.
Ultralydsbølger, der kobles ind i en væske eller opslæmning, skaber intense vibrationer og akustisk kavitation. Akustisk kavitation, også kaldet ultralydskavitation, er kendetegnet ved lokalt forekommende ekstremt høje trykforskelle, forskydningskræfter og væskestråler. Disse kræfter nedbryder cellevægge, ødelægger planteceller og intensiverer masseoverførslen mellem cellernes indre og opløsningsmidlet. Derved frigives bioaktive indholdsstoffer effektivt til det omgivende opløsningsmiddel, hvorfra målmolekylerne nemt kan isoleres og oprenses (f.eks. ved rotationsinddampning, dampdestillation eller HPLC).
Ultralydsekstraktion fra planteceller: Det mikroskopiske tværsnit (TS) viser virkningsmekanismen under ultralydsekstraktion fra celler (forstørrelse 2000x)
[kilde: Vilkhu et al. 2011]
Hielscher Ultrasonics fremstiller højtydende ultralydshomogenisatorer fra laboratoriestørrelse til industristørrelse.