Ultraschall-Extraktion von bioaktiven Verbindungen aus der Bittermelone
- Bittermelonen (auch bekannt als Bitterapfel, Bitterkürbis, Bitterkürbis, Balsam-Birne) sind Früchte mit einem hohen Gehalt an gesundheitsfördernden Verbindungen wie Antioxidantien, Flavonoiden, Phytosterinen und Saponinen.
- Es ist bekannt, dass die Sonikation die Extraktion bioaktiver Substanzen aus pflanzlichen Stoffen intensivieren kann.
- Die Ultraschallextraktion setzt hochwertige Extrakte aus der Bittermelone frei und zeichnet sich durch eine höhere Ausbeute sowie eine schnelle und einfache Verarbeitung aus.
Die bioaktiven Substanzen der Bittermelone
Bittermelone (Momordica charantia L.) ist eine tropische Frucht, die reich an vielfältigen phytochemischen Verbindungen wie Antioxidantien, Phytosterolen, Glykosiden, Saponinen, Alkaloiden und Triterpenen ist. Aufgrund ihres hohen Anteils an bioaktiven Substanzen wird die Bittermelone als Heilpflanze und Superfood geschätzt. Vor allem die Saponine, die in allen Pflanzenteilen wie Fruchtfleisch, Samen und Blättern vorkommen, haben eine blutzuckersenkende Wirkung und werden daher als natürliche Antidiabetika eingesetzt.
Die Ultraschallextraktion, die als hervorragende Extraktionstechnik bekannt ist, verbessert die Freisetzung der bioaktiven Pflanzeninhaltsstoffe wie Saponine, Flavonoide, Polyphenole, Polysaccharide, Terpenoide, Tannine und Alkaloide.
Ultraschallextraktion aus Bittermelone
Die Beschallung ist eine bewährte Technik zur Intensivierung von Extraktionsprozessen aus pflanzlichen Stoffen. Intensive Ultraschallwellen zerstören die Zellen, erhöhen den Stofftransport und fördern dadurch die Freisetzung bioaktiver Verbindungen. Neben der Extraktion von Phytokonstituenten aus Bittermelone wird Ultraschall auch erfolgreich zur Herstellung von Extrakten aus Kaffee, Safran, Cannabis, Mönchsfrucht, Ayurvedische Kräuter, Heilpilzeund viele andere Pflanzen.
UP400St Ultraschallextraktion von Algen im 8L-Batch
Fallstudie
Die Ultraschallextraktion hat sich als eine schnelle und effiziente Extraktion von Charantin aus M. charantia-Früchten erwiesen. Die Beschallung wurde in einem Methanol-Wasser-Gemisch (80:20, v/v) bei 46°C mit einem Verhältnis von Feststoff zu Lösungsmittel von 1:26, w/v, durchgeführt und führte zu einer erhöhten Charantinausbeute von mehr als 3 mg/g Charantin aus Bitterkürbis-Pulver. Das Beschallungsprotokoll war bei der Extraktion von Charantin im Vergleich zur Soxhlet-Methode 2,74-mal effizienter. (Ahamad et. 2015)
- höhere Ausbeute
- hohe Qualität
- schnelle Extraktion
- Mildes, nicht-thermisches Verfahren
- Wasser oder Lösungsmittel
- Einfach & sicherer Betrieb
Wählen Sie Ihr Lösungsmittel
Bei der Ultraschallextraktion können Sie aus verschiedenen Lösungsmitteln wählen, darunter Wasser, Alkohol, Ethanol, Methanol oder Ethanol-Wasser-Gemische, die bereits getestet wurden und sich für die Isolierung von phenolischen Verbindungen aus Bittermelone als wirksam erwiesen haben. Die Sonikation kann bei der lösungsmittelfreien Wasserextraktion (z. B. zur Herstellung organischer Extrakte) eingesetzt oder mit einem Lösungsmittel Ihrer Wahl kombiniert werden.
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Hochleistungs-Ultraschall-Extraktoren
Die Ultraschallgeräte von Hielscher werden häufig zur Isolierung von Wirkstoffen aus Pflanzen eingesetzt. Hielscher liefert Ultraschallextraktoren für alle Prozessvolumina und ist in der Lage, Ihnen den für Ihre Anforderungen am besten geeigneten Ultraschallprozessor zu empfehlen. Angefangen bei kleinen handgeführten Laborsysteme für Analysen und Durchführbarkeitstests bis hin zu Pilotanlagen für Ultraschallgeräte und vollindustriellen Ultraschall Reaktoren bietet die Hielscher-Produktpalette den idealen Aufbau für Ihren Extraktionsprozess. Abhängig von Ihrem Prozess kann die Ultraschallextraktion im Batch- oder kontinuierlichen Durchflussmodus durchgeführt werden. Vielfältiges Zubehör wie Sonotroden, Boosterhörner, Durchflusszellen und Reaktoren ermöglichen eine optimale Anpassung der Ultraschallanlage an die Prozessziele.
Die Ultraschallprozessoren von Hielscher lassen sich präzise steuern und die Prozessdaten werden automatisch auf der integrierten SD-Karte unserer digitalen Ultraschallsysteme aufgezeichnet. Die zuverlässige Kontrolle über die Prozessparameter sichert eine gleichbleibend hohe Produktqualität und ermöglicht eine Prozessstandardisierung.
Die Robustheit der Ultraschallgeräte von Hielscher ermöglicht einen 24/7-Betrieb bei hoher Beanspruchung und in anspruchsvollen Umgebungen. Die einfache und sichere Bedienung sowie die geringe Wartung machen Hielscher Ultraschallsysteme zum zuverlässigen Arbeitstier in Ihrer Produktion.
In der folgenden Tabelle finden Sie die ungefähre Verarbeitungskapazität unserer Ultraschallhomogenisatoren:
| Batch-Volumen | Durchfluss | Empfohlenes Ultraschallgerät |
|---|---|---|
| 0,5 bis 1,5 ml | n.a. | VialTweeter |
| 1 bis 500ml | 10 bis 200ml/min | UP100H |
| 10 bis 2000ml | 20 bis 400ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 bis 20l | 0,2 bis 4l/min | UIP2000hdT |
| 10 bis 100l | 2 bis 10l/min | UIP4000 |
| n.a. | 10 bis 100l/min | UIP16000 |
| n.a. | größere | Cluster aus UIP16000 |
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Literatur / Literaturhinweise
- Ahamad, Javed; Amin, Saima; Mir, Showkat R. (2015): Optimization of ultrasound-assisted extraction of charantin from Momordica charantia fruits using response surface methodology. J Pharm Bioallied Sci. 2015 Oct-Dec; 7(4): 304–307.
- Santana de Oliveira M., Almeida da Costa W., Figueiredo Bezerra F.W., Araújo M.E., Costa Ferreira G., Nunes de Carvalho Junior R. (2018): Phytochemical profile and biological activities of Momordica charantia L. (Cucurbitaceae): A review. African Journal of Biotechnology Vol. 17(27), pp. 829-846, 4 July, 2018.
- Sutanto, H.; Himawan, E.; Kusumocahyo, S.P. (2015): Ultrasound assisted extraction of bitter gourd fruit (Momordica charantia) and vacuum evaporation to concentrate the extract. ISAC 2015.
- Thakre, A.; Deore, V.; Gaiwad, S.; Kawade, S. (2014): Extraction of Phytochemical Components from the Fruit of Momordica Charantia and Evaluation of its Antimicrobial Activity.
Wissenswertes
Bittermelone
Bittermelone (Momordica charantia L.Bittere Melone, Familie der Kürbisgewächse (Cucurbitaceae); umgangssprachlich auch bekannt als Bitterkürbis, Bittermelone, Bitterapfel, Bitterkürbis, Balsam-Birne) ist eine Frucht, die in Asien und Afrika vorkommt und dort wegen ihrer vielfältigen gesundheitlichen Vorteile geschätzt wird. Die Bittermelone wird mit krebshemmenden, antimikrobiellen, entzündungshemmenden und antidiabetischen Eigenschaften in Verbindung gebracht. Die medizinischen Werte der Bitterkürbisfrucht sind auf ihren hohen Gehalt an Phenolen zurückzuführen, die als Antioxidantien wirken. Die positive Wirkung des Bitterkürbisses auf die Senkung des Blutzuckerspiegels, die häufig als pflanzliches Arzneimittel für Diabetiker verwendet wird, ist auf den bioaktiven Bestandteil Charantin zurückzuführen. Charantin ist eine 1:1-Mischung aus zwei steroidalen Saponinen, β-Sitosterylglucosid (C35H60O6) und 5,25-Stigmasterylglucosid (C35H58O6)
Außerdem ist die Frucht von Momordica charantia sehr reich an Polyphenolen. Aufgrund der Hydroxylgruppen sind die meisten Phenole in Bittermelone hydrophile Verbindungen, wie Gallussäure, Gentisinsäure, Catechin, Chlorogensäure, Epicatechin, Vanillinsäure, Protocatechusäure, p-Cumarsäure, o-Cumarsäure und t-Zimtsäure. Der Reichtum an Polyphenolen macht Bitterkürbisextrakte zu einem wirksamen antioxidativen Ergänzungsmittel, das freie Radikale wirksam abfängt.
Fruchtfleisch, Stein und Samen der Bittermelone enthalten einen hohen Anteil an Phenolen und Flavonoiden und sind damit eine gute Quelle für die Herstellung von Phytopharmaka.
Bioaktive Stoffe aus Bitterkürbis, die für ihre gesundheitsfördernden Eigenschaften bekannt sind, können erfolgreich durch Beschallung extrahiert werden.
Wie funktioniert die Ultraschallextraktion?
Die ultraschallgestützte Extraktion (UAE) basiert auf der Einkopplung hochintensiver Ultraschallwellen in eine Flüssigkeit oder einen Schlamm. Die Ultraschallwellen erzeugen abwechselnd Hoch- und Niederdruckzyklen, was zur Erzeugung von Kavitation führt. Das Phänomen der Ultraschall- oder akustischen Kavitation ist durch extreme lokale Druck-, Temperatur- und Scherkraftbedingungen gekennzeichnet. In der Nähe der implodierenden Kavitationsblasen herrschen sehr hohe Temperaturen von bis zu 5000 K, Drücke von 1000 Atmosphären, Erwärmungs- und Abkühlungsraten von über 1010 K/s und Flüssigkeitsstrahlen mit einer Geschwindigkeit von bis zu 280 m/s, die sich als sehr hohe Scherkräfte und Turbulenzen in der Kavitationszone bemerkbar machen. Die Kombination dieser Faktoren (Druck, Wärme, Scherkraft und Turbulenz) führt zur Zerstörung von Zellen (Lyse) und beschleunigt den Stoffaustausch während des Extraktionsprozesses und unterstützt damit die Flüssig-Fest-Extraktion von Pflanzeninhaltsstoffen aus Pflanzen. Die Ultraschallextraktionstechnik wird häufig zur Extraktion von Flavonoiden, Polysacchariden, Alkaloiden, Phytosterolen, Polyphenolen und Pigmenten aus Pflanzen eingesetzt.