Hielscher – Ultraschall-Technologie

Ultraschallextraktion von bioaktiven Verbindungen aus Bittermelone

  • Bittere Melonen (auch bekannt als Bitterapfel, Bitterkürbis, Bitterkürbis, Balsam-Birne) sind eine Frucht mit hohem Gehalt an gesundheitsfördernden Verbindungen wie Antioxidantien, Flavonoiden, Phytosterinen und Saponinen.
  • Die Sondierung ist bekannt dafür, die Extraktion bioaktiver Substanzen aus Pflanzenstoffen zu intensivieren.
  • Die Ultraschallextraktion setzt hochwertige Extrakte aus Bittermelone frei und zeichnet sich durch erhöhte Ausbeute sowie schnelle und einfache Verarbeitung aus.

Bioaktive Verbindungen der Bittermelone

Bittermelonen sind reich an Polyphenolen, Alkaloiden und Phytosterinen, die durch Sondierung gewonnen werden können.Bittere Melone (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 Bittermelone als Heilpflanze und Supernahrung geschätzt. Vor allem seine Saponine, die in allen Pflanzenteilen wie Fruchtfleisch, Samen, Blättern enthalten sind, zeigen eine hypoglykolische Wirkung und werden daher als natürliches Antidiabetikum eingesetzt.
Die Ultraschallextraktion, bekannt als hervorragende Extraktionstechnik, verbessert die Freisetzung der bioaktiven Phytokomponenten wie Saponine, Flavonoide, Polyphenole, Polysaccharide, Terpenoide, Tannine und Alkaloide.

Ultraschall-Extraktion aus Bittermelone

Die Sondierung ist eine verifizierte Technik, die bekannt ist, um Extraktionsprozesse aus Pflanzen zu intensivieren. Intensive Ultraschallwellen stören die Zellen, erhöhen den Stoffaustausch und fördern damit die Freisetzung bioaktiver Verbindungen. Neben der Extraktion von Phytoinhaltsstoffen aus Bittermelone wird Ultraschall erfolgreich zur Herstellung von Extrakten aus Bittermelonen eingesetzt. Kaffee, Safran, Cannabis, Mönchsfrucht, Ayurvedische Kräuter, Medizinische Pilzeund viele andere Pflanzen.

Ultraschall-Extraktion von bioaktiven Verbindungen aus Pflanzenschutzmitteln

Hielscher Ultrasonics' Das Ultraschallsystem SonoStation ist ein einfach zu bedienendes Setup für den Produktionsmaßstab. (Anklicken, um Bild zu vergrößern!)

SonoStation – ein Ultraschallsystem mit 2x 2kW Ultraschallgeräte, Rührtank und Pumpe – ist ein benutzerfreundliches System zur Extraktion.

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Fallstudie

Die Ultraschallextraktion hat sich als eine schnelle und effiziente Extraktion von Charantin aus M. charantia Früchten erwiesen. Die Sondierung erfolgte in Methanol-Wasser (80:20, v/v) Mischung bei 46°C mit einem Feststoff-Lösungsmittel-Verhältnis von 1:26, w/v und führte zu einer erhöhten Charantinausbeute von mehr als 3 mg/g Charantin aus bitterem Kürbispulver. Das Sondierungsprotokoll war 2,74 mal effizienter bei der Extraktion von Charantin im Vergleich zur Soxhlet-Methode. (Ahamad et. 2015)

Vorteile der Ultraschall Bitter Kürbisextraktion:

  • höhere Ausbeute
  • hoher Qualität
  • Schnelle Extraktion
  • Milder, nicht-thermischer Prozess
  • Wasser oder Lösungsmittel
  • Einfach & sicherer Betrieb

Wählen Sie Ihr Lösungsmittel

Mit der Ultraschallextraktion können Sie aus verschiedenen Lösungsmitteln auswählen, darunter Wasser, Alkohol, Ethanol, Methanol oder Ethanol-Wasser-Gemische, die bereits getestet und als wirksam für die Isolierung von Phenolverbindungen aus Bittermelone erwiesen wurden. Die Sondierung kann in der lösungsmittelfreien Wasserextraktion (z.B. zur Herstellung von organischen Extrakten) eingesetzt oder mit einem Lösungsmittel Ihrer Wahl kombiniert werden.
Erfahren Sie mehr über Lösungsmittel für die Ultraschallextraktion aus Pflanzenstoffen!

Hielscher's UP400St is a powerful ultrasonic extractor (Click to enlarge!)

UP400St zur Extraktion von Phytoinhaltsstoffen aus Pflanzenstoffen.

Hochleistungs-Ultraschall-Extraktionsgeräte

Ultraschallprozessor UIP4000hdT (4kW) zur Extraktion von Pektinen in einem industriellen Inline-Prozess.Die Ultraschallgeräte von Hielscher werden häufig zur Isolierung von Wirkstoffen aus Pflanzenstoffen eingesetzt. Durch die Lieferung von Ultraschall-Extraktoren für alle Prozessvolumina kann Hielscher Ihnen den für Ihre Anforderungen am besten geeigneten Ultraschallprozessor empfehlen. Beginnend mit kleinen Handheld-Geräten Laborsysteme für Analysen und Machbarkeitsprüfungen an Ultraschallprüfgeräten in Pilotanlagen und vollindustrieller Ultraschall Reaktoren hat die Hielscher-Produktpalette die ideale Ausstattung für Ihren Extraktionsprozess. Abhängig von Ihrem Prozess kann die Ultraschallextraktion im Batch- oder Continuous-Flow-Modus durchgeführt werden. Vielfältiges Zubehör wie Sonotroden, Druckhörner, Durchflusszellen und Reaktoren ermöglichen es, die Ultraschallanlage optimal auf die Prozessziele auszurichten.
Die Ultraschallprozessoren von Hielscher lassen sich präzise steuern und die Prozessdaten werden automatisch auf der integrierten SD-Karte unserer digitalen Ultraschallsysteme gespeichert. Die zuverlässige Kontrolle der Prozessparameter gewährleistet 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 die Ultraschallsysteme von Hielscher zum zuverlässigen Arbeitspferd in Ihrer Produktion.

In der folgenden Tabelle finden Sie die ungefähre Verarbeitungskapazität unserer Ultraschallsysteme:

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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Hielscher Ultrasonics stellt Hochleistungs-Ultraschallgeräte für sonochemische Anwendungen her.

Hochleistungs-Ultraschallprozessoren vom Labor bis zum Pilot- und Industriemaßstab.

Literatur

  • Ahamad, Javed; Amin, Saima; Mir, Showkat R. (2015): Optimierung der ultraschallunterstützten Extraktion von Charantin aus Momordica Charantia-Früchten mittels Response Surface Methodik. J Pharm Bioallied Sci. 2015 Okt-Dez; 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): Phytochemisches Profil und biologische Aktivitäten von Momordica charantia L. (Cucurbitaceae): Eine Rezension. African Journal of Biotechnology Vol. 17(27), S. 829-846, 4. Juli 2018.
  • Sutanto, H.; Himawan, E.; Kusumocahyo, S.P. (2015): Ultraschallunterstützte Extraktion von bitteren Kürbisfrüchten (Momordica charantia) und Vakuumverdampfung zur Konzentration des Extrakts. ISAC 2015.
  • Thakre, A.; Deore, V.; Gaiwad, S.; Kawade, S. (2014): Extraktion von phytochemischen Komponenten aus der Frucht von Momordica Charantia und Bewertung ihrer antimikrobiellen Eigenschaften


Wissenswertes

Bittere Melone

Bittere Melone (Momordica charantia L.Familie der Kürbisgewächse; umgangssprachlich auch bekannt als Bitterkürbis, Bittermelone, Bitterapfel, Bitterkürbis, Bitterkürbis, Balsam-Birne) ist eine Frucht, die in Asien und Afrika vorkommt, wo sie wegen ihrer vielfältigen gesundheitlichen Vorteile geschätzt wird. Bittermelone wurde mit krebshemmenden, antimikrobiellen, entzündungshemmenden und antidiabetischen Eigenschaften in Verbindung gebracht. Die medizinischen Werte der bitteren Kürbisfrucht sind mit ihrem hohen Gehalt an Phenolen verbunden, die als Antioxidantien wirken. Häufig als pflanzliche Medizin für Diabetiker verwendet, ist die positive Wirkung des Bitterkürbisses auf die Blutzuckersenkung mit der bioaktiven Komponente Charantin verbunden. Charantin ist eine 1:1 Mischung aus zwei steroidalen Saponinen, β-Sitosterylglucosid (C35H60O6) und 5,25-Stigmasterylglucosid (C35H58O6)
Außerdem ist die Momordica charantia Frucht sehr reich an Polyphenolen. Aufgrund der Hydroxylgruppen sind die meisten Phenole in Bittermelone hydrophile Verbindungen wie Gallussäure, Gentisinsäure, Catechin, Chlorogensäure, Epicatechin, Vanillinsäure, Protocatechinsäure, p-Cumarsäure, o-Cumarsäure und t-Zimtsäure. Der Reichtum an Polyphenolen macht Bitterkürbisextrakte zu einem starken antioxidativen Nahrungsergänzungsmittel, das bei der Bekämpfung freier Radikale sehr effektiv ist.
Zellstoff, Aril und Kerne der Bittermelone enthalten einen hohen Anteil an Phenolen und Flavonoiden und sind damit eine gute Quelle für die Herstellung von phytopharmazeutischen Produkten.

Momordica charantia L. Früchte und Blätter - Quelle Santana de Oliveira et al. 2018

Bioaktive Verbindungen aus Bitterkürbis, die für ihre gesundheitlichen Vorteile bekannt sind, können durch Sondierung erfolgreich gewonnen werden.

Wie funktioniert die Ultraschallextraktion?

Die ultraschallunterstützte Extraktion (UAE) basiert auf der Kopplung hochintensiver Ultraschallwellen in eine Flüssigkeit oder Aufschlämmung. Die Ultraschallwellen erzeugen abwechselnd Hochdruck-/Niederdruckzyklen, was zur Entstehung von Kavitation führt. Das Phänomen der Ultraschall- oder akustischen Kavitation ist gekennzeichnet durch extreme lokale Bedingungen von Druck, Temperatur und Scherkräften. In der Nähe der implodierenden Kavitationsblasen, sehr hohe Temperaturen von bis zu 5000K, Drücke von 1000 Atmosphäre, Heiz-Kühlraten über 1010 K/s und Flüssigkeitsstrahlen mit bis zu 280m/s Geschwindigkeit, die als sehr hohe Scherkraft und Turbulenzen in der Kavitationszone auftreten. Die Kombination dieser Faktoren (Druck, Wärme, Scherung und Turbulenz) stören die Zellen (Lyse) und beschleunigen den Stoffaustausch während des Extraktionsprozesses und unterstützen damit die Flüssig-Feststoff-Extraktion von Phytoinhaltsstoffen aus Pflanzen. Die Ultraschall-Extraktionstechnik wird häufig für die Extraktion von Flavonoiden, Polysacchariden, Alkaloiden, Phytosterolen, Polyphenolen und Pigmenten aus Pflanzen eingesetzt.