Ultralydbehandling udkonkurrerer andre ekstraktionsmetoder med hastighed
Den hurtige procedure for ultralydsekstraktion og de deraf følgende tidsbesparelser i ekstraktproduktion er en af mange fordele ved ultralydsekstraktion af bioaktive forbindelser fra planter. Ultralydsekstraktion er blevet videnskabeligt sammenlignet med alternative ekstraktionsteknikker såsom superkritisk CO2-ekstraktion, maceration, heat-refluks, Soxhlet eller mikrobølgeekstraktion, og forskningsresultater viser den betydelige fordel ved ultralydbehandling med hensyn til ekstraktionshastighed og udbytte.
Ultralydbehandling som hurtig ekstraktionsprocedure
Ultralydsekstraktion af bioaktive forbindelser er kendt for sine høje udbytter, ekstrakter af høj kvalitet, kort ekstraktionstid, lavt energiforbrug og evnen til at arbejde med meget milde opløsningsmidler. Alle disse faktorer bidrager til den ekstraordinære samlede effektivitet af ultralydsekstraktion af bioaktive bestanddele fra plantematerialer.
Nedenfor kan du finde et udvalg af videnskabelige forskningsrapporter, hvor ultralydsekstraktion (også ultralydsassisteret ekstraktion / UAE) blev sammenlignet med andre ekstraktionsteknikker såsom maceration, Soxhlet, varmerefluks, superkritisk CO2og mikrobølgeekstraktion.
Ultralydsapparat UP400St til højhastighedsekstraktion af botaniske stoffer i batch-tilstand
| Anvendelse af ekstraktion | Ultralyd ekstraktionstid | Alternativ ekstraktionsmetodetid | Yderligere oplysninger | Kilde |
|---|---|---|---|---|
| Anthocyaninekstraktion fra myrtebær | 5 minutter | 15 min mikrobølge |
Ultralydsapparat UP200S | Gonzalez et al., 2019 |
| Udtrækning af Boldo blade | 5-30 min. | 15-90 min maceration |
Ultralydsapparat UIP1000hdT "Vi kan se, at fra 5 til 30 minutters sonikering svarer udbyttet til udbyttet af konventionel maceration ved 15 til 90 minutter: UAE kræver en tredjedel af tiden at udvinde det opløselige materiale fra bladene i konventionel maceration." |
Petigny et al., 2013 |
| Ekstraktion af total phenol og flavonoider fra salvie | 11 min | 30 min konventionel ekstraktion med vandbadsryster ved 60ºC |
Ultralyd ekstraktorer UP100H, UP400S |
Dent et al., 2015 |
| Ekstraktion af polyfenoler af olivenblade | 21 min | 60 minutter Konventionel varmerefluksudsugning |
Ultralydsapparat UP400S | Dobrinčić et al., 2020 |
| Ekstraktion af bioaktive fenoler fra Malva sylvestris-blade | 49 minutter 48 °C ved 110 W |
5 timer Udsugning af omrørt leje ved 150 omdr./min. |
Ultralydsapparat UP200S HPLC-analyse viste, at koncentrationen af bioaktive phenoler steg signifikant (p≺0,05) under den optimale UAE kår. |
Bimakr et al., 2017 |
| Udvinding af lipider fra vintermelon (Benincasa hispida) frø | ∼36 min | Superkritisk kuldioxidekstraktion kombineret med tryksvingteknik (SCE-PST) (∼50 min), superkritisk CO2 (∼97 min) og konventionel Soxhlet-ekstraktion (∼360 min) | Sammenligning af superkritisk kuldioxid (sCO2), ultralydsassisteret ekstraktion (UAE), superkritisk kuldioxidekstraktion kombineret med tryksvingteknik (SCE-PST) og Soxhlet-ekstraktion viser, at UAE er den mest effektive og hurtige ekstraktionsteknik. | Bimakr et al. (2015) |
Sammenligning af superkritisk kuldioxid (sCO2), ultralydsassisteret ekstraktion (UAE), superkritisk kuldioxidekstraktion kombineret med tryksvingteknik (SCE-PST) og Soxhlet-ekstraktionen viser, at UAE er den mest effektive og hurtige ekstraktionsteknik.
- Høj ekstraktionseffektivitet
- Overlegne ekstraktionsudbytter
- hurtig proces
- Lave temperaturer
- Velegnet til at udvinde termolabile forbindelser
- Kompatibel med alle opløsningsmidler
- Lavt energiforbrug
- Grøn ekstraktionsteknik
- Nem og sikker betjening
- Lave investerings- og driftsomkostninger
- 24/7 drift under tung belastning
Højtydende ultralydsekstraktorer til ekspresisolering af forbindelser
Hielschers avancerede ultralydsudstyr muliggør en hurtig ekstraktion af biomolekyler af høj kvalitet fra planter. Fuld kontrol over procesparametrene såsom amplitude, temperatur, tryk og energitilførsel giver mulighed for de mest effektive og mildeste ekstraktionsforhold, der producerer ubeskadigede, meget bioaktive ekstrakter. Optimering af ultralydsekstraktionsparametre såsom råmaterialepartikelstørrelse, opløsningsmiddeltype, faststof-til-opløsningsmiddel-forhold og ekstraktionstid kan optimeres for højeste effektivitet og bedste samlede resultater. Da ultralydsekstraktion er en ikke-termisk ekstraktionsmetode, kan termisk nedbrydning af de bioaktive ingredienser undgås, hvilket resulterer i overlegen ekstraktkvalitet.
Samlet set gør fordele som højt udbytte, kort ekstraktionstid, lav ekstraktionstemperatur og de reducerede opløsningsmiddelkrav sonikering til den foretrukne ekstraktionsmetode.
Ultralydbehandling udkonkurrerer mikrobølger i anthocyaninekstraktion fra myrtebær. Sonikering er tre gange hurtigere end mikrobølgeekstraktion.
Sammenligningen af ultralyd vs konventionel med en vandbadsryster viser en signifikant reduceret ekstraktionstid for samlede phenoler og flavonoider fra salvie, når ultralydsekstraktion anvendes. Ultralydsekstraktion kræver kun en tredjedel af ekstraktionstiden med en vandbadsshaker.
Ultralydsekstraktion: Etableret i laboratorium og industri
Ultralydsekstraktion anvendes i vid udstrækning til udvinding af enhver form for bioaktiv forbindelse fra botaniske stoffer, svampe, alger, bakterier og pattedyrsceller. Ultralydsekstraktion er blevet etableret som en enkel, omkostningseffektiv og meget effektiv, der udmærker sig ved andre traditionelle ekstraktionsteknikker ved højere ekstraktionsudbytter og kortere behandlingsvarighed.
Med laboratorie-, bord- og fuldindustrielle ultralydssystemer let tilgængelige, er ultralydsekstraktion i dag en veletableret og pålidelig teknologi. Hielscher ultralydsekstraktorer er installeret over hele verden i industrielle forarbejdningsfaciliteter til produktion af bioaktive forbindelser af fødevare- og farmaceutisk kvalitet.
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!
Hielscher Ultrasonics fremstiller højtydende ultralydshomogenisatorer til blandingsapplikationer, dispersion, emulgering og ekstraktion i laboratorie-, pilot- og industriel skala.
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.
Fakta, der er værd at vide
Arbejdsprincip for ultralydsekstraktion
Ultralydsekstraktion er en meget anvendt metode til at isolere og adskille bioaktive komponenter fra plantematerialer. Da sonikering er kompatibel med enhver form for opløsningsmiddel, kan ultralydsekstraktionsproceduren designes optimalt med hensyn til bioaktive forbindelser (dvs. de målrettede forbindelser), deres polaritet, opløselighed, varmefølsomhed og andre faktorer. Ved at tilpasse sonikeringsprocessen specifikt til en bestemt forbindelse eller forskellige forbindelser, kan den mest ideelle opsætning vælges for at opnå et ekstrakt af ekstraordinær høj kvalitet.
Ultralydsbølger koblet til en væske eller gylle skaber intense vibrationer og akustisk kavitation. Akustisk aka ultralydskavitation bestemmes af lokalt forekommende ekstremt høje trykforskelle, forskydningskræfter og væskestråler. Disse kræfter bryder cellevægge, forstyrrer vegetabilske celler og intensiverer masseoverførslen mellem celleinteriør og opløsningsmiddel. Derved frigives bioaktive ingredienser effektivt i det omgivende opløsningsmiddel, hvorfra målmolekyler let kan isoleres og renses (f.eks. ved rotorfordampning, 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 Lab til industriel størrelse.