Ultraschallextraktion von Holunderbeeren

Holunderbeerenextrakte sind für ihre antiviralen Eigenschaften bekannt und werden daher häufig als natürliches Heilmittel zur Linderung von Grippesymptomen wie Fieber, Husten und Halsschmerzen eingesetzt. Zur Herstellung von Holunderbeerenextrakten mit einem hohen Gehalt an Polyphenolen und Antioxidantien ist ein schonendes, zugleich aber effizientes Extraktionsverfahren erforderlich. Die Ultraschallextraktion wird als nichtthermisches, schonendes Verfahren häufig zur Herstellung hochwertiger Pflanzenextrakte eingesetzt. Die Beschallung erhöht die Extraktionsgeschwindigkeit, die Ausbeute und die Qualität von Holunderbeerenextrakten.

Holunderbeerenextrakt

Holunderbeeren sind die Früchte des Schwarzen Holunders (Sambucus nigra L.). Holunderbeeren und Holunderblüten sind für ihren hohen Gehalt an Flavonoiden und Vitaminen bekannt. Die Beeren enthalten große Mengen bestimmter Anthocyane, und sowohl Beeren als auch Blüten enthalten große Mengen bestimmter Flavonole. Flavonoide wie Anthocyane, Proanthocyanidine, Flavonole, Flavanone und Flavone sind polyphenolische Antioxidantien, die das Immunsystem unterstützen und verschiedene positive Auswirkungen auf die allgemeine Gesundheit haben. Darüber hinaus besitzt Holunder antivirale, antibakterielle und krebshemmende Eigenschaften und verbessert nachweislich die Herz-Kreislauf-Gesundheit. Insbesondere die Flavonoide verleihen Holunderprodukten ihre außergewöhnlichen antiviralen Eigenschaften.
Um die gesundheitsfördernden Eigenschaften des Holunders bestmöglich zu nutzen, werden bioaktive Verbindungen wie Polyphenole, Flavonoide, Anthocyane und Vitamine aus Holunderbeeren und Holunderblüten extrahiert und zu einem konzentrierten, hochwirksamen Gesundheitsprodukt verarbeitet.
Handelsübliche Holunderpräparate zur Behandlung von Erkältungen und Grippe sind in verschiedenen Formen erhältlich, darunter Flüssigkeiten, Sirupe, Kapseln, Tabletten, Lutschtabletten und Fruchtgummis.

Ultraschallextraktion – ein Turboextraktionsverfahren

Zur Herstellung großer Mengen hochwertigen Holunderbeerenextrakts ist ein effizientes, zugleich aber schonendes Extraktionsverfahren erforderlich. Ein schonender Extraktionsprozess ist wichtig, um den Abbau der bioaktiven Verbindungen zu vermeiden. Viele Phytonährstoffe sind beispielsweise thermolabil, das heißt, sie werden durch Wärme zersetzt. Die Ultraschallextraktion ist ein nichtthermisches Verfahren, dessen Wirkmechanismus rein mechanisch ist. Sie beruht auf der Erzeugung akustischer Kavitation, die Scherkräfte und Turbulenzen in der Extraktionsflüssigkeit hervorruft. Diese kavitationsbedingten Scherkräfte brechen die Zellmatrix der Pflanze auf und setzen bioaktive Verbindungen wie Polyphenole, Anthocyane, Flavonoide und Vitamine in die umgebende Extraktionsflüssigkeit bzw. das Lösungsmittel frei. Aufgrund der Wirksamkeit der Ultraschallkavitation kann die Ultraschallextraktion die gesamte Menge an bioaktiven Phytonährstoffen aus dem pflanzlichen Rohmaterial freisetzen. Die Ultraschallextraktion ermöglicht außergewöhnlich hohe Ausbeuten bei sehr kurzer Verarbeitungszeit.

Ein weiterer Vorteil ist die Kompatibilität von Ultraschall mit jeder Art von Lösungsmitteln. Während herkömmliche Extraktionsverfahren wie Einweichen, Mazeration oder Soxhlet-Extraktion häufig aggressive und toxische Lösungsmittel erfordern, können Sie bei der Ultraschallextraktion das Lösungsmittel frei wählen. Die Ultraschallextraktion kann mit Wasser, Wasser-Alkohol-Gemischen, Ethanol, Pflanzenölen und anderen milden Lösungsmitteln durchgeführt werden. Insbesondere (wässriges) Ethanol hat sich als leistungsfähiges und zuverlässiges Lösungsmittel etabliert, das nach der Extraktion leicht verdampft werden kann und dessen verbleibende Spuren im Extrakt nicht toxisch wären.
Die Ultraschallbehandlung ist ein etabliertes Verfahren zur Herstellung hochwertiger Extrakte aus pflanzlichen Materialien, z. B. Holunderbeeren und Holunderblüten. Hochleistungsultraschall ist ein Verfahren zur Prozessintensivierung: Er macht die Extraktion durch höhere Ausbeuten effizienter und beschleunigt den Prozess. Daher wird die Beschallung auch als Turboextraktionsverfahren bezeichnet.

Turboextraktion pflanzlicher Inhaltsstoffe mit Ultraschall

Als Turboextraktionsverfahren extrahiert die Ultraschallbehandlung deutlich intensiver als andere herkömmliche Extraktionsmethoden (z. B. Kalteinweichen, Aufguss, Mazeration, Perkolation usw.). Dies beruht auf dem ultraschallinduzierten Mischen, der Partikelzerkleinerung und dem dadurch verbesserten Stofftransport. Durch den verstärkten Stofftransport wird das Konzentrationsgleichgewicht zwischen dem pflanzlichen Material (Biomasse) und dem umgebenden Lösungsmittel deutlich schneller erreicht. Sobald dieses Konzentrationsgleichgewicht erreicht ist, ist der Extraktionsschritt abgeschlossen, da das Lösungsmittel keine weiteren bioaktiven Moleküle aufnehmen kann. Das Mischen, Dispergieren und Zerkleinern pflanzlicher Feststoffe durch Ultraschall spült die Zielmoleküle aus der Zellmatrix der Pflanze in das Lösungsmittel. Während andere Extraktionsverfahren häufig mehrere Stunden oder Tage benötigen, ist die Ultraschallextraktion innerhalb weniger Minuten abgeschlossen. Die kurze, nichtthermische Ultraschallbehandlung schützt die aktiven Moleküle vor temperaturbedingtem Abbau.

Die Ultraschallextraktion mit einer Sonotrode hat sich als hocheffizientes Verfahren zur Gewinnung von Extrakten aus verschiedenen pflanzlichen Materialien bewährt, darunter Holunderbeeren, Holunderblüten und Blätter. Dabei wird das Pflanzenmaterial hochfrequenten Schallwellen ausgesetzt, wodurch Kavitationsblasen entstehen, die die Zellwände aufbrechen und die gewünschten bioaktiven Verbindungen freisetzen.
Eine wissenschaftliche Studie von Sánchez-Hernández et al. (2023), veröffentlicht im International Journal of Molecular Sciences, untersuchte das phytochemische Profil und das antimikrobielle Potenzial von Blüten- und Blattextrakten aus Sambucus nigra L., die durch Ultraschallextraktion mit dem Ultraschallgerät UIP1000hdT von Hielscher gewonnen wurden. Die Ergebnisse zeigten, dass dieses Verfahren bioaktive Verbindungen sowohl aus den Blüten als auch aus den Blättern von Holunderpflanzen sehr wirksam extrahierte.
Die Ultraschallextraktion mit einer Sonotrode unter Einsatz ausgereifter Ultraschallgeräte wie des UIP1000hdT ist ein effizientes Verfahren zur Gewinnung hochwertiger Extrakte aus Holunderblüten und Blättern. Ihre Effizienz und Wirksamkeit machen sie zu einer attraktiven Option für Forschende und Hersteller, die die gesundheitlichen Vorteile dieser natürlichen Inhaltsstoffe nutzen möchten.

Vorteile der Ultraschallextraktion von Holunderbeeren und Holunderblüten

Zu den Vorteilen der Ultraschallextraktion mit einer Sonotrode für Holunderprodukte gehören:

• Höhere Ausbeuten: Die Ultraschallextraktion erzielt nachweislich höhere Ausbeuten an bioaktiven Verbindungen als herkömmliche Verfahren wie Mazeration oder Soxhlet-Extraktion.
• Beschleunigte Verarbeitung, verkürzte Dauer: Die Ultraschallextraktion kann innerhalb von Minuten statt Stunden oder Tagen abgeschlossen werden und ist dadurch eine wesentlich zeitsparendere Option.
• Verbesserte Qualität: Die schonende Wirkungsweise der Ultraschallextraktion trägt dazu bei, die Unversehrtheit und Wirksamkeit pflanzlicher Verbindungen zu erhalten, und führt so zu hochwertigeren Extrakten.
• Milde Lösungsmittel: Die Entwicklung von Extraktionsprozessen, die die gewünschten Verbindungen effizient extrahieren und gleichzeitig die Extraktion unerwünschter Substanzen minimieren, erfordert eine sorgfältige Optimierung und die Auswahl geeigneter Lösungsmittel. Ultraschallextraktoren haben den Vorteil, dass sie mit jedem Lösungsmittel betrieben werden können. Sie sollten daher das Lösungsmittel wählen, das hinsichtlich seines Lösungsvermögens für Ihre Zielverbindungen am besten geeignet ist. Häufig verwendete Lösungsmittel für die Ultraschallextraktion sind wässriges Ethanol, Wasser, Ethanol, Methanol, Isopropylalkohol, Hexan, Glycerin, Pflanzenöle und tief eutektische Lösungsmittel sowie alle anderen üblichen Lösungsmittel.
• Vollspektrum: Die Ultraschallbehandlung ist ein hervorragend geeignetes Extraktionsverfahren zur Gewinnung eines Vollspektrumextrakts, der das gesamte Spektrum der in einer Pflanze vorhandenen phytochemischen Inhaltsstoffe enthält. Vollspektrumextrakte sind für ihren Entourage-Effekt bekannt. Der Entourage-Effekt beschreibt die synergistischen Wirkungen verschiedener Verbindungen, die zusammenwirken und dadurch den therapeutischen Gesamtnutzen des Extrakts erhöhen.

Hochleistungs-Ultraschallextraktoren zur Extraktion von Holunderbeeren

Alle im kleinen Maßstab erzielten Extraktionsergebnisse lassen sich linear auf größere Produktionskapazitäten übertragen. Das umfangreiche Produktportfolio von Hielscher Ultrasonics, das von Laborgeräten bis hin zu industriellen Extraktionssystemen reicht, bietet das am besten geeignete Ultraschallgerät für Ihre geplante Verarbeitungskapazität. Unser langjährig erfahrenes Team unterstützt Sie von Machbarkeitstests und der Prozessoptimierung bis zur Installation Ihres Ultraschallsystems im endgültigen Produktionsmaßstab.

Hielscher Ultrasonics – ausgereifte Extraktionstechnik

Das Produktportfolio von Hielscher Ultrasonics umfasst das gesamte Spektrum an Hochleistungs-Ultraschallextraktoren für den kleinen bis großen Maßstab. Zusätzliches Zubehör ermöglicht die einfache Zusammenstellung der für Ihren Prozess am besten geeigneten Ultraschallgerätekonfiguration. Die optimale Ultraschallkonfiguration hängt von der geplanten Kapazität, dem Volumen, dem Rohmaterial, dem Chargen- oder Inline-Prozess und dem Zeitplan ab.

Chargen- und Inline-Verarbeitung

Ultraschallgeräte von Hielscher können für die Chargenverarbeitung und die kontinuierliche Durchflussverarbeitung eingesetzt werden. Je nach Prozessvolumen und stündlichem Durchsatz kann eine Inline-Verarbeitung empfehlenswert sein. Während die Chargenverarbeitung zeit- und arbeitsintensiver ist, ist ein kontinuierlicher Inline-Mischprozess effizienter, schneller und erfordert deutlich weniger Arbeitsaufwand. Hielscher Ultrasonics bietet die für Ihr Extraktionsvolumen und Ihre Prozessziele am besten geeignete Extraktionskonfiguration.

Ultraschallextraktoren für jede Verarbeitungskapazität

Das Produktsortiment von Hielscher Ultrasonics deckt das gesamte Spektrum an Ultraschallprozessoren ab: von kompakten Laborultraschallgeräten über Tischgeräte und Pilotanlagen bis hin zu industriellen Ultraschallprozessoren, die Lkw-Ladungen pro Stunde verarbeiten können. Dank dieses umfassenden Sortiments können wir Ihnen den für Ihr Rohmaterial, Ihre Verarbeitungskapazität und Ihre Produktionsziele am besten geeigneten Ultraschallextraktor anbieten.
Ultraschall-Tischsysteme eignen sich ideal für Machbarkeitstests und die Prozessoptimierung. Die lineare Maßstabsvergrößerung auf Grundlage etablierter Prozessparameter macht es sehr einfach, die Verarbeitungskapazitäten von kleineren Chargen bis zur kommerziellen Produktion im vollen Umfang zu steigern. Die Maßstabsvergrößerung kann entweder durch die Installation eines leistungsstärkeren Ultraschallextraktors oder durch die Parallelschaltung mehrerer Ultraschallgeräte erfolgen. Mit dem UIP16000 bietet Hielscher den weltweit leistungsstärksten Ultraschallextraktor.

Präzise einstellbare Amplituden für optimale Ergebnisse

Alle Ultraschallgeräte von Hielscher lassen sich präzise steuern und sind damit zuverlässige Arbeitspferde in der Produktion. Die Amplitude ist einer der entscheidenden Prozessparameter, die die Effizienz und Wirksamkeit der Ultraschallextraktion bioaktiver Photonährstoffe aus pflanzlichen Materialien beeinflussen.
Rohmaterialien wie weiche Beeren erfordern eine schonendere Beschallung und niedrigere Amplitudeneinstellungen, während dicke Blätter oder Samen mit einer robusten, harten Schale bei höheren Amplituden beschallt werden müssen, um die intrazellulären Verbindungen freizusetzen. Alle Ultraschallprozessoren von Hielscher Ultrasonics ermöglichen eine präzise Einstellung der Amplitude. Sonotroden und Boosterhörner sind Zubehörteile, mit denen sich die Amplitude in einem noch größeren Bereich verändern lässt. Die industriellen Ultraschallprozessoren von Hielscher können sehr hohe Amplituden erzeugen und liefern die für anspruchsvolle Anwendungen erforderliche Ultraschallintensität. Amplituden von bis zu 200µm lassen sich problemlos kontinuierlich im 24/7-Betrieb einsetzen.
Präzise Amplitudeneinstellungen und die permanente Überwachung der Ultraschallprozessparameter durch intelligente Software ermöglichen es Ihnen, Ihre Samen unter den wirksamsten Ultraschallbedingungen zu behandeln. Optimale Beschallung für beste Extraktionsergebnisse!
Die Robustheit der Ultraschallgeräte von Hielscher ermöglicht einen zuverlässigen 24/7-Betrieb bei hoher Belastung und unter anspruchsvollen Umgebungsbedingungen. Damit ist die Ultraschalltechnik von Hielscher ein zuverlässiges Arbeitsmittel, das Ihre Extraktionsanforderungen erfüllt.

Einfache, risikofreie Tests

Ultraschallprozesse lassen sich vollständig linear skalieren. Das bedeutet, dass jedes Ergebnis, das Sie mit einem Labor- oder Tischultraschallgerät erzielt haben, bei exakt denselben Prozessparametern auf einen größeren Maßstab mit genau demselben Ergebnis übertragen werden kann. Dadurch eignet sich die Ultraschallbehandlung ideal für risikofreie Machbarkeitstests, die Prozessoptimierung und die anschließende Umsetzung in der kommerziellen Produktion. Kontaktieren Sie uns, um zu erfahren, wie die Beschallung die Ausbeute und Qualität Ihrer Sprossen steigern kann.

Höchste Qualität – entwickelt und gefertigt in Deutschland

Als familiengeführtes Unternehmen in Familienbesitz legt Hielscher höchsten Wert auf die Qualitätsstandards seiner Ultraschallprozessoren. Alle Ultraschallgeräte werden an unserem Hauptsitz in Teltow bei Berlin, Deutschland, entwickelt, gefertigt und gründlich geprüft. Die Robustheit und Zuverlässigkeit der Ultraschallgeräte von Hielscher machen sie zu Arbeitspferden in Ihrer Produktion. Der 24/7-Betrieb unter Volllast und unter anspruchsvollen Umgebungsbedingungen ist eine selbstverständliche Eigenschaft der Hochleistungsmischer von Hielscher.

Die folgende Tabelle gibt Ihnen einen Überblick über die ungefähre Verarbeitungskapazität unserer Ultraschallgeräte:

Sie können Ultraschallprozessoren von Hielscher in verschiedenen Größen und exakt auf Ihre Prozessanforderungen abgestimmt erwerben. Von der Behandlung von Samen in einem kleinen Laborbecherglas bis zum kontinuierlichen Mischen von Samensuspensionen im Durchfluss im industriellen Maßstab bietet Hielscher Ultrasonics das passende Ultraschallgerät für Sie! Kontaktieren Sie uns – wir empfehlen Ihnen gerne die ideale Ultraschallkonfiguration!