Ultraschallextraktion ayurvedischer Kräuter

Kräuter und Gewürze enthalten zahlreiche bioaktive Verbindungen, die in der ayurvedischen Praxis als Heilmittel und Therapeutika eingesetzt werden. Die Ultraschallbehandlung ist eine überlegene Extraktionstechnik zur Herstellung hochwertiger Extrakte. Zu den Vorteilen der Ultraschallextraktion zählen sehr hohe Ausbeuten, eine schnelle Extraktion und eine schonende, nichtthermische Behandlung, bei der die bioaktiven Verbindungen unbeschädigt bleiben.

Warum Ultraschallextraktion?

Die Ultraschallextraktion ist ein schonendes, nichtthermisches Verfahren, das auf Kavitation beruht. Ultraschallgeräte von Hielscher ermöglichen die präzise Steuerung aller Beschallungsparameter wie Amplitude, Temperatur, Druck und Intensität. Dadurch wird sichergestellt, dass die extrahierten Verbindungen während des Extraktionsprozesses nicht abgebaut werden. Dies ist für die Extraktion und Herstellung medizinischer Tinkturen entscheidend.
Durch Ultraschall freigesetzte biochemische Substanzen sind von hoher Qualität und weisen eine außergewöhnliche Bioverfügbarkeit auf. Die ultraschallunterstützte Extraktion erhöht die Ausbeute und verkürzt die Extraktionszeit. Weitere wichtige Vorteile sind die niedrigen Prozesstemperaturen (beispielsweise 20℃, also deutlich niedriger als bei der herkömmlichen Extraktion) und die Verwendung umweltfreundlicher Lösungsmittel wie Wasser und Ethanol.

In dieser Präsentation führen wir Sie in die Herstellung pflanzlicher Extrakte ein. Wir erläutern die Herausforderungen bei der Herstellung hochwertiger Pflanzenextrakte und zeigen, wie ein Ultraschallgerät Ihnen helfen kann, diese zu bewältigen. Diese Präsentation zeigt Ihnen, wie die Ultraschallextraktion funktioniert. Sie erfahren, welche Vorteile Sie beim Einsatz eines Ultraschallgeräts zur Extraktion erwarten können und wie Sie einen Ultraschallextraktor in Ihre Extraktproduktion integrieren können.

Nanoformulierte sekundäre Pflanzenstoffe in ayurvedischen Produkten

Für eine optimale Bioverfügbarkeit müssen pflanzliche Verbindungen in molekularer Größe vorliegen, damit sie in menschliche Zellen gelangen können. Phytosomen (Pharmakosomen) sind pharmakologische Phospholipidkomplexe, in die die bioaktiven Substanzen der Pflanze eingebunden sind. Phytosomen lassen sich als Suspensionen, Liposomen, Emulsionen, wässrige Mikro-/Nanodispersionen, Cremes, Lotionen, Gele, Pillen, Kapseln, Pulver, Granulate oder Tabletten formulieren. Mit der Ultraschalltechnologie zur Extraktion und Formulierung lässt sich die optimale Aufbereitung hoch bioverfügbarer Substanzen einfach in die Produktion integrieren.
Für Pflanzen und Pflanzenbestandteile wie Mariendistel, Ginkgo biloba, Traubenkerne, grünen Tee, Weißdorn und Ginseng ist bereits wissenschaftlich belegt, dass nanoskalige Darreichungsformen wie polymere Nanopartikel, Liposomen, Mizellen, Nanosphären, Nanokapseln, feste Lipidnanopartikel und Nanoemulsionen deutlich wirksamer sind.

Vorteile:

Hohe Qualität
Hohe Ausbeute
Schnelle Extraktion
Schonend, nichtthermisch
Erhöhte Stabilität
Standardisierter Prozess
Sicher
Einfach zu bedienen
CIP / SIP

Herstellung ayurvedischer Tonika mit Ultraschall

Im Ayurveda und in der asiatischen Medizin werden Kräuter meist in Kombination mehrerer Pflanzenzubereitungen verwendet. Dabei handelt es sich um standardisierte, jedoch individuell anpassbare Rezepturen. Solche Zubereitungen aus ayurvedischen Kräutern und Gewürzen werden häufig zu einem konzentrierten Tonikum oder Aromaöl kombiniert, um ein hochwirksames Arzneimittel zu erhalten. (Eine sehr bekannte Rezeptur ist Triphala, das aus Amalaki, Haritaki und Bibhitaki besteht.)
Neben Tonika werden aus Kräutern und Gewürzen auch ayurvedische Gewürzpasten zum Kochen hergestellt. Diese Gewürzpasten und Saucen (z. B. ayurvedische Gewürzpaste, Masala-Sauce, Chutneys usw.) verleihen Speisen ein wunderbares Aroma und wirken zugleich als Heilmittel.

Im folgenden Video sehen Sie einen Vergleich zwischen der Ultraschallextraktion und der herkömmlichen Mazeration frischer Spitzwegerichblätter in Wasser. Die Beschallung erzeugt nicht nur innerhalb von Sekunden einen wirkstoffreichen Spitzwegerichextrakt; auch die Farbe des Extrakts lässt einen Qualitätsunterschied erkennen. Während der Ultraschallextrakt eine tiefgrüne Farbe aufweist, ist der über 20 Tage mazerierte Extrakt bräunlich gefärbt, was auf einen oxidativen Abbau der bioaktiven Verbindungen hinweist.

In diesem kurzen Video vergleichen wir die Ultraschall-Kaltwasserextraktion mit dem Hielscher UP200Ht Ultraschallgerät mit Sonotrode mit einer traditionellen Mazeration über 20 Tage. Während die herkömmliche Mazeration Wochen benötigt, um bioaktive Verbindungen aus frischen Spitzwegerichblättern zu extrahieren, setzt die Ultraschallextraktion mit einer Sonotrode diese in nur wenigen Sekunden frei. Beim Vergleich des traditionell mazerierten Extrakts mit dem Ultraschallextrakt zeigt sich deutlich, dass der beschallte Extrakt tiefgrün ist, während der mazerierte Extrakt einen bräunlichen Farbton aufweist, der auf einen oxidativen Abbau der bioaktiven Verbindungen hindeutet. Die tiefgrüne Farbe des Ultraschall-Spitzwegerichextrakts unterstreicht die überlegene Effizienz der Ultraschalltechnologie bei der Herstellung eines Vollspektrumextrakts. Die Ultraschallextraktion pflanzlicher Rohstoffe ist schneller, wirkungsvoller und effizienter. Die hocheffiziente Ultraschallextraktion mit dem UP200Ht liefert einen Spitzwegerich-Vollspektrumextrakt.

Leistungsultraschall zur Pflanzenextraktion

Ultraschall hoher Intensität ist eine gängige Verarbeitungstechnik in der Lebensmittel-, Chemie- und Pharmaindustrie. Homogenisierung, Emulgierung, Konservierung und Extraktion sind typische Prozesse, die erheblich von der Beschallung profitieren. Die Ultraschallbehandlung wird eingesetzt, um Säfte, Saucen und Pasten zur Verbesserung ihrer Stabilität zu mischen sowie Geschmacks- und Aromastoffe und bioaktive Substanzen wie Polyphenole, Polysaccharide, Antioxidantien, Vitamine und andere ernährungsphysiologisch oder pharmakologisch wirksame Verbindungen zu extrahieren.
Leistungsultraschall ist eine Technologie zur Prozessintensivierung, die herkömmliche Extraktionsmethoden wie Mazeration, Hydrodestillation oder Soxhlet-Extraktion durch höhere Ausbeuten, eine höhere Extraktionsgeschwindigkeit, schonende Prozessbedingungen und eine hohe Extraktqualität übertrifft. Durch die Steuerung und Anpassung der Ultraschallintensität lassen sich pflanzliche Arzneistoffe im Submikrometer- und Nanometerbereich aufbereiten – für höchste Bioverfügbarkeit.
Daher ist die Beschallung das bevorzugte Verfahren zur Herstellung moderner ayurvedischer pflanzlicher Arzneimittel.

Standardisierung der Extraktion

Mit Ultraschallgeräten von Hielscher können Sie alle wichtigen Extraktionsparameter und Einflussfaktoren präzise steuern. Dies hilft, einen standardisierten Extraktionsprozess zu etablieren, der die Herstellung zuverlässiger Extrakte von gleichbleibend hoher Qualität ermöglicht.

Anlagen zur Ultraschallextraktion

Hielscher Ultrasonics ist der führende Hersteller von Ultraschallextraktionssystemen. Mit Tausenden weltweit installierten Ultraschallextraktionsanlagen ist Hielscher Ihr zuverlässiger Partner sowohl für die Gerätetechnik als auch für Beratung und Projektentwicklung.
Unser Produktsortiment umfasst Ultraschallsysteme für kleine bis sehr große Prozessvolumina. Zubehör wie verschiedene Sonotroden (Ultraschallsonden / Hörner), Booster und Durchflusszellen ermöglicht eine optimale Prozessgestaltung. Unser erfahrenes Team aus Technikern, Verfahrensingenieuren und Biochemikern berät und begleitet Sie von der Machbarkeitsprüfung über die Maßstabsvergrößerung bis zur Installation.

Kontaktieren Sie uns jetzt! Wir arbeiten gerne mit Ihnen an Ihrem individuellen Extraktionsprozess!

Literatur / Quellen

Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Us, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): Optimizing the extraction parameters of epigallocatechin gallate using conventional hot water and ultrasound assisted methods from green tea. Food and Bioproducts Processing 111 (2018). 37–44.
Sánchez-Hernández E., Balduque-Gil J., González-García V., Barriuso-Vargas J.J., Casanova-Gascón J., Martín-Gil J., Martín-Ramos P. (2023): Phytochemical Profiling of Sambucus nigra L. Flower and Leaf Extracts and Their Antimicrobial Potential against Almond Tree Pathogens. International Journal of Molecular Sciences, 2023.
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
Cares, M.G. et al. (2010): Ultrasonically assisted Extraction of bioactive principles from Quillaja Saponaria Molina. Physics Procedia 3, 2010. 169–178.
Liu, D. et al. (2011): Extraction of polyphenols from grape seeds by unconventional methods and extract concentration through polymeric membrane. ICEF 2011.
Mason, Th.; Chemat, F.; Vinatoru, M. (2011): The Extraction of Natural Products using Ultrasound or Microwave. Current Organic Chemistry Vol. 15, No. 2, 2011. 237-247.

Wissenswertes

Ultraschallkavitation und ihre Auswirkungen auf die Extraktion

Werden niederfrequente Ultraschallwellen hoher Intensität in Flüssigkeiten oder Pasten eingekoppelt, entsteht Kavitation. Ultraschallkavitation oder akustische Kavitation ist die
Ultraschallkavitation perforiert und zerstört Zellwände und Membranen, erhöht dadurch die Durchlässigkeit der Zellmembranen und fördert deren Aufschluss. Darüber hinaus kann das Lösungsmittel in die Zelle eindringen und ätherische Öle sowie bioaktive Verbindungen aus dem Zellinneren in das umgebende Lösungsmittel transportieren. Dadurch werden die in der Zelle eingeschlossenen biochemischen Substanzen in das umgebende Lösungsmittel freigesetzt und können anschließend abgetrennt werden. Der verbesserte Stofftransport zwischen Pflanzenzelle und Lösungsmittel (z. B. Wasser, Alkohol, Ethanol) ermöglicht die Herstellung wirkstoffreicher Extrakte.
Die Ultraschallextraktion ist eine Form der Fest-Flüssig-Extraktion und kann mit anderen Extraktionstechniken kombiniert werden, beispielsweise mit Hydrodestillation, Soxhlet-Extraktion, Extraktion mit überkritischen Fluiden (SFE), Mikrowellenextraktion usw., um die Kapazität bestehender Extraktionsanlagen zu erhöhen und von den synergistischen Effekten des Ultraschalls zu profitieren. Mit ihrer hervorragenden Leistung hinsichtlich Rückgewinnung / Extraktionsausbeute, Extraktionsgeschwindigkeit und Extraktqualität ist die Beschallung das moderne Verfahren zur Herstellung ayurvedischer pflanzlicher Arzneimittel. Die Ultraschallextraktion setzt sekundäre Pflanzenstoffe mit hoher Bioverfügbarkeit und antioxidativer Aktivität frei. Im Vergleich zu alternativen Herstellungsverfahren führt die Beschallung zu höchsten Gehalten an Phenolen, Flavonoiden, Nichtflavonoiden, Gesamtchlorophyllen, Gesamtcarotinoiden, Terpenoiden und Phytosterolen sowie zur höchsten Radikalfängerkapazität.

„Der Einsatz von Ultraschall kann den Extraktionsprozess verbessern, indem er den Stofftransport zwischen dem Lösungsmittel und dem Pflanzenmaterial erhöht. Darüber hinaus führt der Kollaps von Kavitationsblasen zu einem besseren Zellaufschluss durch die Bildung von Mikrostrahlen infolge des asymmetrischen Blasenkollapses in der Nähe einer festen Oberfläche. Dies ermöglicht ein besseres Eindringen des Lösungsmittels in den Pflanzenkörper selbst und kann auch Zellwände aufbrechen. Folglich bietet der Einsatz von Ultraschall bei der Pflanzenextraktion Vorteile durch erhöhten Stofftransport, besseres Eindringen des Lösungsmittels, geringere Abhängigkeit vom verwendeten Lösungsmittel, Extraktion bei niedrigeren Temperaturen, höhere Extraktionsgeschwindigkeiten und höhere Produktausbeuten. Diese Eigenschaften machen die Beschallung für viele Extraktionen attraktiv. Bei der Maßstabsvergrößerung sollte sie direkt in der Extraktionseinheit eingesetzt werden, in der das Pflanzenmaterial in unmittelbarem Kontakt mit dem Lösungsmittel steht, z. B. bei der Extraktion von Antioxidantien aus Rosmarin.“ [Mason et al. 2011]

Effekte der Ultraschallextraktion

Verbesserte Diffusion
Verbesserter Stofftransport
Aufschluss von Pflanzenzellen
Verbessertes Eindringen des Lösungsmittels
Sonokapillareffekt

Die Ultraschallextraktion wird auch zur Herstellung spagyrischer Tinkturen eingesetzt! Erfahren Sie mehr über die ultraschallunterstützte Herstellung spagyrischer Tinkturen einschließlich Verfahrensanleitungen und Empfehlungen!

Ayurveda

Ayurveda ist ein ganzheitlicher Ansatz für Gesundheit und Wohlbefinden. Auf der Grundlage uralten Wissens über das Zusammenspiel von Kräutern und Gesundheit nutzt die ayurvedische Praxis natürliche Heilmittel. Ayurveda und Kräuterkunde sind eng miteinander verbunden: Die medizinischen und heilenden Eigenschaften Hunderter Kräuter, Gewürze und weiterer Pflanzen sind Teil der ayurvedischen Pflanzenheilkunde. Ayurvedische Tonika, Öle und Mischungen können innerlich als Arzneimittel, Nahrungsergänzungsmittel oder Lebensmittel eingenommen sowie äußerlich über die Haut (z. B. Öle, Lotionen, Salben) oder als Aromatherapie auch über die Schleimhaut der Atemwege angewendet werden.

Ayurvedische Kräuter

In der traditionellen Medizin sind pflanzliche Heilmittel aus Kräutern, Gewürzen, Wurzeln und Blüten weit verbreitet.
Jede Pflanze ist für ihre spezifischen Wirkungen bekannt, z. B. für die Verbesserung der Verdauung, ihre entzündungshemmende oder antibakterielle Wirkung, die Linderung von Schmerzen und Atemwegsbeschwerden oder die Verbesserung des allgemeinen Gesundheitszustands.

Kurkuma (Curcuma longa), Kreuzkümmel, Ajowan, Koriander, Fenchel, Saunf, Minze, Senfkörner, Gewürznelken, Asant (Hing), Bockshornklee, schwarzer Pfeffer, Ingwer, Kardamom, Lorbeerblätter, Zimt, Muskatnuss, Triphala und Cayennepfeffer sind beliebte pflanzliche Mittel, die zur Verbesserung von Verdauung und Stoffwechsel eingesetzt werden. Sie werden verabreicht, um den Körper durch die Entfernung von Ama (dem Nebenprodukt einer schlechten Verdauung) zu reinigen und Verdauungsproblemen vorzubeugen oder diese zu heilen.

Die in Ashwagandha (Withania somnifera), heiligem Basilikum, Süßholz und Winterkirsche enthaltenen sekundären Pflanzenstoffe sind dafür bekannt, Leistungsfähigkeit, allgemeine Gesundheit und Langlebigkeit zu fördern, indem sie Energie, Kraft und Wohlbefinden steigern. Diese als Adaptogene bekannten sekundären Pflanzenstoffe stärken die Widerstandsfähigkeit des Körpers gegen Stress.
Kurkuma ist eine der wichtigsten ayurvedischen Pflanzen. Sie enthält Curcuminoide und Curcumin. Diese Verbindungen sind für ihre vielfältigen Vorteile für die menschliche Gesundheit bekannt, darunter die Verbesserung der Gehirnfunktion, eine hohe antioxidative Aktivität, die Linderung von Entzündungen (z. B. rheumatoider Arthritis) und die Krebsprävention. Curcumin hat aufgrund seiner krebsbekämpfenden Wirkung in der traditionellen westlichen Medizin und Pharmakologie viel Aufmerksamkeit erhalten. Da sowohl Curcuminoide als auch Curcumin schlecht wasserlöslich sind, sollten sie in Liposomen verkapselt werden. Klicken Sie hier, um mehr über die Verkapselung und Liposomenherstellung mit Ultraschall zu erfahren!
Moringa (auch als Shigru oder Meerrettichbaum bekannt) wird wegen seiner antimykotischen, antiviralen und entgiftenden Eigenschaften eingesetzt. Aufgrund seines hohen Gehalts an Antioxidantien und Vitamin A wird Moringa als Superfood bezeichnet.

Manjistha und Neem enthalten entgiftende Substanzen, die den Körper reinigen und entschlacken.
Bittermelone (Momordica charantia) und Betelnuss werden erfolgreich zur Behandlung von Insulinresistenz und Diabetes eingesetzt.
Heiliges Basilikum (auch als Tulsi bekannt; Ocimum sanctum) wird wegen seiner entzündungshemmenden, fiebersenkenden und schmerzlindernden Wirkungen eingesetzt.
Kalonji-Samen, Sirisbaum und sind für ihre wohltuenden Wirkungen auf die Atemwege bekannt.

Ayurvedische Kräuter für bestimmte Doshas

Im Ayurveda wird jeder Mensch einem Dosha-Typ zugeordnet. Es gibt drei Dosha-Typen – Vata, Pitta und Kapha. Für jeden Dosha-Typ gibt es Kräuter, die besonders förderlich sind. Nachfolgend finden Sie die wichtigsten Kräuter und Gewürze für jeden Dosha-Typ:
VATA: Ashwagandha, Triphala, Ingwer, Zimt, Kreuzkümmel
PITTA: Amalaki, Triphala, Yashtimadhu, Guduchi, Shatavari
KAPHA: Kurkuma, Haritaki, Triphala, Ingwer, Gewürznelken

Sonokapillareffekt

Der Sonokapillareffekt / Ultraschallkapillareffekt bezeichnet einen anomalen Anstieg einer Flüssigkeit in einem Kapillarrohr unter der Einwirkung von Ultraschall. Da sich einige Bestandteile wie ätherische Öle im Kapillarsystem pflanzlichen Materials befinden, ist zu erwarten, dass Ultraschall durch den Sonokapillareffekt dabei helfen könnte, sie auszutreiben. Möglicherweise haben auch einige elektrische Phänomene, die den Sonokapillareffekt begleiten, einen Einfluss. Dieses Phänomen könnte die Extraktion polarer oder ionischer Verbindungen ähnlich wie bei der Elektrophorese verbessern.