Extraktion von Blüten – Milde Verarbeitung, hohe Ausbeute mit Ultraschall
Ganz gleich, ob Sie ein Absolue, ein mit Blüten versetztes Wasser oder ein Blütenhydrolat herstellen möchten, die Sonikation hilft Ihnen, die Ausbeute Ihres Blütenextrakts zu erhöhen. Erfahren Sie, warum die Beschallung die ideale Extraktionstechnik ist, um die empfindlichen Biomoleküle und ätherischen Öle aus Blüten und Blütenblättern zu isolieren.
Sonikation als ideale Extraktionstechnik für Biomoleküle und ätherische Öle aus Blüten
Da Blüten viele duftende, geschmackvolle und therapeutisch wirksame Verbindungen enthalten, die als Inhaltsstoffe für Arzneimittel, Lebensmittel, Kosmetika und Nahrungsergänzungsmittel verwendet werden können, sind sie ein begehrter Rohstoff für wirksame Extrakte. Die Ultraschallextraktion ist ein wirksames Verfahren, um die gewünschten Stoffe aus den Blüten zu isolieren. Blüten sind also ein sehr empfindlicher Teil einer Pflanze und bedürfen einer entsprechend sorgfältigen Behandlung. Hier kommen die milden Extraktionsbedingungen der Ultraschallextraktion zum Tragen. Als nicht-thermisches, genau kontrollierbares Extraktionsverfahren liefert die Beschallung hohe Ausbeuten an Blütenextrakten. Hervorragende Extraktqualität und hohe Effizienz sind die Hauptmerkmale der botanischen Extraktion mit Ultraschall.
Ultraschallhomogenisator UP200Ht für die Herstellung von Blütenextrakten.
Rosenwasser durch Sonikation – Eine Schritt-für-Schritt-Anleitung
Um Rosenwasser wie im obigen Videoclip zuzubereiten, befolgen Sie die hier beschriebene Anleitung:
- Wählen Sie zunächst sorgfältig frische Rosen (Rosa damascena) aus und entfernen Sie die Blütenblätter vom Blütenstempel. Schneiden Sie die Blütenblätter in kleinere Stücke, um die Oberfläche zu vergrößern.
- Da wir Rosenwasser herstellen wollen, verwenden wir gereinigtes Wasser als Lösungsmittel.
- Geben Sie die Blütenblätter in ein Becherglas und fügen Sie Wasser hinzu. Im Video verwenden wir die großen 10 Blütenblätter und 200 ml Wasser.
- Richten Sie den Ultraschallator UP200Ht ein: Montieren Sie die Sonotrode S26d14 fest. Da Blütenblätter ein sehr empfindlicher Pflanzenteil sind, stellen wir die Amplitude auf 70% ein, damit alle Biomoleküle während des Ultraschallextraktionsverfahrens erhalten bleiben.
- Tauchen Sie die Sonde in das Becherglas ein und schalten Sie das Ultraschallgerät ein. Beschallen Sie die Sonde für ca. 90 Sekunden.
- Nach der Beschallung wird das Gemisch filtriert, um feste Rückstände zu entfernen, und man erhält klares und wohlriechendes Rosenwasser.
- Fangen Sie das Rosenwasser in sterilen Behältern auf und bewahren Sie es an einem kühlen, dunklen Ort auf, um seine Qualität zu erhalten und seine Haltbarkeit zu verlängern.
- Verwenden Sie das Rosenwasser für kulinarische oder kosmetische Zwecke.
Sonicator UP400ST für die Pflanzenextraktion und einen Rotor-Verdampfer für die Nachbearbeitung/Konzentration des Extrakts.
Ultraschall-Blütenextraktion
- Rosen
- Jasmin
- Löwenzahn
- Kirschblüte
- Flieder
- Lavendel
- Holunderblüte
- Malve
- Salbei
- Kamille
- Magnolie
- Gänseblümchen
- Kastanienblüte
- Passionsblume
- Orangenblüte
- Ringelblume/ Ringelblume
- Echinacea/ Sonnenhut
- Robinie
- Gänsedistel
- Spitzwegerich
Ultraschallextraktor UP200Ht für die Extraktion von Löwenzahnblüten verwendet
Extraktion ätherischer Öle durch Sonikation
Die ultraschallunterstützte Hydrodistillation ist eine fortschrittliche Extraktionstechnik, die die traditionelle Hydrodistillation mit der Ultraschalltechnologie kombiniert. Bei dieser Methode werden Ultraschallwellen zur Erzeugung von Kavitation eingesetzt, wodurch kleine dampfgefüllte Blasen entstehen, die implodieren und Mikrostrahlen und Turbulenzen erzeugen. Diese Effekte verbessern den Partikelabbau, die Oberflächenrissbildung und die Durchmischung, wodurch sich die Stoffübertragungsraten erheblich verbessern.
Das Verfahren umfasst auch eine Massenerwärmung, die die Verdampfung des Wassers beschleunigt und die Wärmeübertragung verbessert. Dieser kombinierte Ansatz reduziert die Extraktionszeit, den Energieverbrauch und den Lösungsmittelverbrauch und macht die ultraschallunterstützte Hydrodestillation im Vergleich zu herkömmlichen Methoden effizienter und umweltfreundlicher.
Zu den wichtigsten Vorteilen der ultraschallunterstützten Hydrodistillation gehören:
- Höhere Extraktionseffizienz: Verbesserte Freisetzung von ätherischen Ölen und wertvollen bioaktiven Verbindungen.
- Zeit- und Energieersparnis: Kürzere Extraktionszeiten und geringerer Energieverbrauch.
- Verbesserte Qualität: Erhaltung der Integrität der Verbindung durch schonende Verarbeitungsbedingungen.
- Operative Vorteile: Sicherer Betrieb, kürzere Anlaufzeit, geringere Größe der Geräte und weniger Verarbeitungsschritte.
Rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen (SEM) von Satureja-Blättern: (A) nach 4-stündiger Hydrodestillation und (B) nach 60-minütiger Behandlung mit Sono-Clevenger.
Studie und Bilder: Rasouli et al., 2021
Die obigen REM-Vergleichsbilder zeigen die Zellstruktur von Satureja-Blättern, die durch Hydrodestillation (links) und ultraschallgestützte Hydrodestillation (rechts) behandelt wurden, und zeigen den deutlich effizienteren Aufschluss der Zellwände durch die Ultraschallbehandlung. Dadurch verbessert die Ultraschall-Hydrodestillation die Extraktion ätherischer Öle um ca. 40 % im Vergleich zur konventionellen Hydrodestillation.
Sonicators für die Herstellung von Blumenextrakten
Hielscher-Sonicatoren sind bekannt für ihre hervorragende Leistung bei der Produktion von Blumen und Blüten, insbesondere aufgrund ihrer fortschrittlichen Homogenisierungs- und Extraktionsmöglichkeiten. Wir bieten Sonicators in allen Größen und Verarbeitungsleistungen an – von 50 Watt bis zu 16.000 Watt pro Sonicator – Die Hochleistungs-Ultraschallgeräte von Hielscher ermöglichen die effiziente und präzise Extraktion von bioaktiven Substanzen, ätherischen Ölen und Duftstoffen aus pflanzlichen Rohstoffen. Durch den Einsatz modernster Ultraschalltechnologie gewährleisten die Hielscher Ultraschallgeräte eine optimale Ausbeute und Qualität der Extrakte und sind damit unverzichtbar für die Herstellung hochwertiger Pflanzenstoffe, Düfte, Wirkstoffe und Nahrungsergänzungsmittel. Dank ihres robusten Designs und der benutzerfreundlichen Oberfläche eignen sie sich zudem ideal für die Qualitätsbewertung und liefern zuverlässige und reproduzierbare Ergebnisse sowohl in der Forschung als auch in der Industrie.
- hoher Wirkungsgrad
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Design, Herstellung und Beratung – Qualität Made in Germany
Hielscher Ultraschallgeräte sind bekannt für höchste Qualität und Designstandards. Robustheit und einfache Bedienung ermöglichen die problemlose Integration unserer Ultraschallgeräte in industrielle Anlagen. Raue Bedingungen und anspruchsvolle Umgebungen sind für Hielscher Ultraschallgeräte kein Problem.
Hielscher Ultrasonics ist ein ISO-zertifiziertes Unternehmen und legt großen Wert darauf, Hochleistungs-Ultraschallgeräte zu entwickeln und zu produzieren, die sich durch modernste Technik und Benutzerfreundlichkeit auszeichnen. Selbstverständlich sind Hielscher Sonicators CE-konform und erfüllen die Anforderungen von UL, CSA und RoHs.
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Ultraschallextraktionsverfahren können linear auf jede Produktionskapazität skaliert werden. Ultraschallextraktoren können sowohl im Batch- als auch im Inline-Modus betrieben werden.
Wissenswertes
Was ist der Unterschied zwischen Rosenwasser, Rosenwasser absolut und Rosenhydrolat?
Rosenwasser, absolutes Rosenwasser und Rosenhydrolat werden alle aus Rosen gewonnen, unterscheiden sich aber in ihren Herstellungsverfahren und ihrer chemischen Zusammensetzung.
Rosenwasser: Rosenwasser ist ein Nebenprodukt der Wasserdampfdestillation, mit der das ätherische Rosenöl gewonnen wird. Es enthält die wasserlöslichen Bestandteile der Rosenblüten und verleiht ihnen einen zarten Blumenduft und -geschmack. Rosenwasser wird aufgrund seines angenehmen Dufts und seiner potenziellen gesundheitlichen Vorteile häufig für kulinarische Anwendungen, Hautpflegeprodukte und in der Aromatherapie verwendet.
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Absolute Rose: Absolutes Rosenöl ist ein aromatisches Öl, das durch Lösungsmittelextraktion, meist mit Hexan oder einem anderen Lösungsmittel, aus Rosenblättern gewonnen wird. Diese Methode ist effizienter, um die duftenden Verbindungen aus den Blütenblättern zu extrahieren, was zu einem hochkonzentrierten und wohlriechenden Öl führt.
Rosenabsolut wird häufig in der Parfümerie und in hochwertigen kosmetischen Produkten verwendet, da es einen intensiven und lang anhaltenden Blumenduft verströmt.
Rosenhydrolat (Rosenblütenwasser):
Rosenhydrolat, auch Rosenblütenwasser, Rosenhydrosol oder Rosendestillat genannt, ist das Wasser, das nach der Wasserdampfdestillation von Rosenblättern zur Gewinnung des ätherischen Rosenöls zurückbleibt. Es enthält wasserlösliche Pflanzenstoffe sowie einige der Moleküle des ätherischen Öls, die ihm einen milden Duft und therapeutische Eigenschaften verleihen. Rosenhydrolat bietet ein ähnliches Aromaprofil, hat aber eine stärker verdünnte Formulierung auf Wasserbasis.
Rosenhydrolat wird aufgrund seiner feuchtigkeitsspendenden, beruhigenden und erfrischenden Eigenschaften häufig in der Hautpflege als Gesichtswasser, Gesichtsnebel oder Bestandteil von kosmetischen Formulierungen verwendet.
Jede dieser aus Rosen gewonnenen Flüssigkeiten kann durch Ultraschallextraktion hergestellt werden und hat einzigartige Eigenschaften und Vorteile, die sie zu einer wertvollen Zutat für kulinarische, kosmetische und therapeutische Zwecke machen.
Die Ultraschallextraktion wird zur Isolierung bioaktiver Verbindungen aus Pflanzen verwendet.
Bioaktive Verbindungen in Pflanzenextrakten
Bioaktive Verbindungen sind natürlich vorkommende chemische Substanzen, die in Pflanzen, Tieren und anderen Organismen vorkommen und Auswirkungen auf lebendes Gewebe haben. Sie spielen eine wichtige Rolle bei der Gesundheitsförderung und der Prävention von Krankheiten. Diese Verbindungen lassen sich aufgrund ihrer chemischen Struktur und ihrer biologischen Funktionen grob in verschiedene Kategorien einteilen. Hier sind die wichtigsten Arten von bioaktiven Verbindungen:
- Polyphenole
Polyphenole sind eine vielfältige Gruppe von Verbindungen, die für ihre antioxidativen Eigenschaften bekannt sind. Sie können in mehrere Klassen unterteilt werden:
Flavonoide: Umfasst Flavonole (z.B. Quercetin), Flavone (z.B. Luteolin), Flavanone (z.B. Hesperidin), Flavanole (z.B. Catechine), Isoflavone (z.B. Genistein) und Anthocyanine (z.B. Cyanidin).
Phenolsäuren: Umfasst Hydroxybenzoesäuren (z. B. Gallussäure) und Hydroxyzimtsäuren (z. B. Kaffeesäure).
Tannine: kondensierte Tannine (Proanthocyanidine) und hydrolysierbare Tannine (Gallotannine).
Stilbene : Resveratrol ist das bekannteste Stilben.
Lignane : Enthalten in Samen, insbesondere in Leinsamen (z. B. Secoisolariciresinol). - Terpenoide
Terpenoide, die auch als Isoprenoide bezeichnet werden, leiten sich von Isopreneinheiten mit fünf Kohlenstoffatomen ab und umfassen:
Carotinoide: Umfasst Carotine (z. B. β-Carotin) und Xanthophylle (z. B. Lutein, Zeaxanthin).
Monoterpene: wie Limonen und Menthol.
Sesquiterpene: wie Curcumin.
Diterpene : Wie Taxol.
Triterpene : Wie Saponine und Sterole (z. B. β-Sitosterol).
Tetraterpene: wie Lycopin und Astaxanthin. - Alkaloide
Alkaloide sind stickstoffhaltige Verbindungen, die häufig ausgeprägte physiologische Wirkungen haben:
Pyrrolidin- und Piperidin-Alkaloide: z. B. Nikotin.
Tropanalkaloide : Wie Atropin und Kokain.
Chinolinalkaloide: wie Chinin.
Isochinolin-Alkaloide: wie Morphin und Codein.
Indolalkaloide: wie Strychnin und Reserpin.
Imidazolalkaloide: wie Pilocarpin.
Pyridinalkaloide: wie Piperin. - Glykoside
Glykoside bestehen aus einer Zuckereinheit, die an eine Nicht-Zuckereinheit (Aglykon) gebunden ist. Sie umfassen:
Herzglykoside : Wie zum Beispiel Digoxin.
Anthrachinonglykoside : Wie zum Beispiel Aloin.
Flavonoidglykoside : Bei dem Aglykon handelt es sich um ein Flavonoid (z. B. Rutin). - Saponine
Saponine sind Glykoside mit seifenartigen Eigenschaften:
Steroidale Saponine : In Pflanzen wie Yamswurzel (z. B. Diosgenin).
Triterpenoide Saponine: kommen in Hülsenfrüchten vor (z. B. Sojasaponine). - Schwefelorganische Verbindungen
Diese Verbindungen enthalten Schwefel und haben bemerkenswerte gesundheitliche Vorteile:
Glucosinolate : Enthalten in Kreuzblütlern (z. B. Sulforaphan).
Thiosulfinate : Wie z.B. Allicin aus Knoblauch. - Vitamine
Vitamine sind organische Verbindungen, die in kleinen Mengen für die Gesundheit benötigt werden:
Fettlösliche Vitamine: Dazu gehören die Vitamine A (Retinoide), D (Calciferole), E (Tocopherole und Tocotrienole) und K (Phyllochinon und Menachinone).
Wasserlösliche Vitamine: Enthält Vitamine des B-Komplexes (z. B. B1, B2, B3, B5, B6, B7, B9, B12) und Vitamin C (Ascorbinsäure). - Fettsäuren
Fettsäuren, insbesondere essenzielle Fettsäuren, spielen eine entscheidende Rolle für die Gesundheit:
Omega-3-Fettsäuren: wie Eicosapentaensäure (EPA) und Docosahexaensäure (DHA).
Omega-6-Fettsäuren: wie Linolsäure (LA) und Arachidonsäure (AA). - Peptide und Proteine
Bioaktive Peptide und Proteine haben verschiedene physiologische Wirkungen:
Antimikrobielle Peptide : Wie z.B. Defensine.
Enzyminhibitoren : Wie z.B. ACE-Hemmer aus Milchproteinen. - Polysaccharide
Polysaccharide haben immunmodulatorische und andere gesundheitliche Vorteile:
β-Glucane: Sind in Hafer und Pilzen enthalten.
Glykosaminoglykane: wie Hyaluronsäure und Chondroitinsulfat.
Jede dieser bioaktiven Verbindungen bietet eine breite Palette von Vorteilen, von antioxidativer Aktivität bis hin zu entzündungshemmenden Wirkungen. Die Sonikation ist eine hocheffiziente Technik zur Isolierung dieser bioaktiven Verbindungen aus Pflanzen.
Literatur / Literaturhinweise
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- Turrini, Federica; Donno, Dario; Beccaro, Gabriele; Zunin, Paola; Pittaluga, Anna; Boggia, Raffaella (2019): Pulsed Ultrasound-Assisted Extraction as an Alternative Method to Conventional Maceration for the Extraction of the Polyphenolic Fraction of Ribes nigrum Buds: A New Category of Food Supplements Proposed by The FINNOVER Project. Foods. 8. 466; 2019
- Sitthiya, K.; Devkota, L.; Sadiq, M.B.; Anal A.K. (2018): Extraction and characterization of proteins from banana (Musa Sapientum L) flower and evaluation of antimicrobial activities. Journal of Food Science and Technology (February 2018) 55(2):658–666.
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- Elez Garofulić, I., Zorić, Z., Pedisić, S., Brnčić, M. and Dragović-Uzelac, V. (2018): UPLC-MS2 Profiling of Blackthorn Flower Polyphenols Isolated by Ultrasound-Assisted Extraction. Journal of Food Science, 83, 2018. 2782-2789.
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