Ultraschallextraktion bioaktiver Verbindungen aus Bittermelone
- Bittermelonen (auch als Bitterapfel, Bittergurke, Bitterkürbis oder Balsambirne bekannt) sind Früchte mit einem hohen Gehalt an gesundheitsfördernden Verbindungen wie Antioxidantien, Flavonoiden, Phytosterolen und Saponinen.
- Die Ultraschallbehandlung ist dafür bekannt, die Extraktion bioaktiver Substanzen aus Pflanzenmaterial zu intensivieren.
- Die Ultraschallextraktion gewinnt hochwertige Extrakte aus Bittermelone und zeichnet sich durch eine höhere Ausbeute sowie eine schnelle und einfache Verarbeitung aus.
Bioaktive Verbindungen der Bittermelone
Die Bittermelone (Momordica charantia L.) ist eine tropische Frucht, die reich an vielfältigen Pflanzeninhaltsstoffen wie Antioxidantien, Phytosterolen, Glykosiden, Saponinen, Alkaloiden und Triterpenen ist. Aufgrund ihres hohen Gehalts an bioaktiven Substanzen wird die Bittermelone als Heilpflanze und Superfood geschätzt. Insbesondere ihre Saponine, die in allen Pflanzenteilen wie Fruchtfleisch, Samen und Blättern vorkommen, zeigen eine blutzuckersenkende Wirkung und werden daher als natürliches Antidiabetikum eingesetzt.
Die Ultraschallextraktion, die als hervorragendes Extraktionsverfahren bekannt ist, verbessert die Freisetzung bioaktiver Pflanzeninhaltsstoffe wie Saponine, Flavonoide, Polyphenole, Polysaccharide, Terpenoide, Tannine und Alkaloide.
Ultraschallextraktion aus Bittermelone
Die Ultraschallbehandlung ist ein bewährtes Verfahren zur Intensivierung der Extraktion aus Pflanzenmaterial. Intensive Ultraschallwellen schließen Zellen auf, erhöhen den Stofftransport und fördern dadurch die Freisetzung bioaktiver Verbindungen. Neben der Extraktion von Pflanzeninhaltsstoffen aus Bittermelone wird Ultraschall erfolgreich zur Herstellung von Extrakten aus Kaffee, Safran, Cannabis, Mönchsfrucht, ayurvedischen Kräutern, Heilpilzen und vielen weiteren Pflanzen eingesetzt.
Ultraschallextraktion von Algen mit dem UP400St in einer Charge von 8 L
Fallstudie
Die Ultraschallextraktion hat sich als schnelles und effizientes Verfahren zur Extraktion von Charantin aus Früchten von M. charantia erwiesen. Die Ultraschallbehandlung wurde in einem Methanol-Wasser-Gemisch (80:20, v/v) bei 46 °C mit einem Feststoff-Lösungsmittel-Verhältnis von 1:26, w/v durchgeführt und führte zu einer erhöhten Charantinausbeute von mehr als 3 mg/g aus Bittermelonenpulver. Das Ultraschallverfahren war bei der Extraktion von Charantin 2,74-mal effizienter als die Soxhlet-Methode. (Ahamad et. 2015)
- Höhere Ausbeute
- Hohe Qualität
- Schnelle Extraktion
- Schonendes, nichtthermisches Verfahren
- Wasser oder Lösungsmittel
- Einfache und sichere Bedienung
Wählen Sie Ihr Lösungsmittel
Bei der Ultraschallextraktion können Sie zwischen verschiedenen Lösungsmitteln wählen, darunter Wasser, Alkohol, Ethanol, Methanol oder Ethanol-Wasser-Gemische, die bereits getestet wurden und sich bei der Isolierung phenolischer Verbindungen aus Bittermelone als wirksam erwiesen haben. Die Ultraschallbehandlung kann bei der lösungsmittelfreien Wasserextraktion (z. B. zur Herstellung von Bioextrakten) eingesetzt oder mit einem Lösungsmittel Ihrer Wahl kombiniert werden.
Erfahren Sie mehr über Lösungsmittel für die Ultraschallextraktion aus Pflanzenmaterial!
SonoStation – ein Ultraschallsystem mit 2 x 2 kW starken Ultraschallgeräten, Rührbehälter und Pumpe – ist ein benutzerfreundliches System für die Extraktion.
Leistungsstarke Ultraschallextraktoren
Ultraschallgeräte von Hielscher werden häufig zur Isolierung von Wirkstoffen aus Pflanzenmaterial eingesetzt. Mit Ultraschallextraktoren für alle Prozessvolumina kann Hielscher Ihnen den für Ihre Anforderungen am besten geeigneten Ultraschallprozessor empfehlen. Von kleinen handgeführten Laborsystemen für Analysen und Machbarkeitstests über Ultraschallgeräte für Pilotanlagen bis hin zu industriellen Ultraschallreaktoren bietet das Produktsortiment von Hielscher die ideale Ausstattung für Ihren Extraktionsprozess. Je nach Prozess kann die Ultraschallextraktion im Chargenbetrieb oder im kontinuierlichen Durchflussbetrieb durchgeführt werden. Vielfältiges Zubehör wie Sonotroden, Boosterhörner, Durchflusszellen und Reaktoren ermöglicht es, die Ultraschallanlage optimal auf die Prozessziele abzustimmen.
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 der Prozessparameter gewährleistet eine gleichbleibend hohe Produktqualität und ermöglicht die Standardisierung des Prozesses.
Die Robustheit der Ultraschallgeräte von Hielscher ermöglicht den 24/7-Betrieb unter hoher Belastung und in anspruchsvollen Umgebungen. Die einfache und sichere Bedienung sowie der geringe Wartungsaufwand machen die Ultraschallsysteme von Hielscher zum zuverlässigen Arbeitstier in Ihrer Produktion.
Die folgende Tabelle gibt Ihnen einen Überblick über die ungefähre Verarbeitungskapazität unserer Ultraschallgeräte:
| Chargenvolumen | Volumenstrom | Empfohlene Geräte |
|---|---|---|
| 0,5 bis 1,5 mL | n.a. | VialTweeter |
| 1 bis 500 mL | 10 bis 200 mL/min | UP100H |
| 10 bis 2000 mL | 20 bis 400 mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 bis 20 L | 0,2 bis 4 L/min | UIP2000hdT |
| 10 bis 100 L | 2 bis 10 L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10 bis 100 L/min | UIP16000 |
| n.a. | höher | Verbund aus UIP16000 |
Kontaktieren Sie uns jetzt für weitere Informationen! Unsere gut geschulten Mitarbeiter besprechen gerne Ihren Extraktionsprozess mit Ihnen!
Kontaktieren Sie uns! / Fragen Sie uns!
Leistungsstarke Ultraschallprozessoren vom Labor- und Technikumsmaßstab bis zur industriellen Produktion.
Literatur / Quellen
- 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
Die Bittermelone (Momordica charantia L., Familie der Cucurbitaceae; umgangssprachlich auch als Bittergurke, Bittermelone, Bitterapfel, Bittergurke, Bitterkürbis oder Balsambirne bekannt) 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. Der medizinische Nutzen der Bittermelonenfrucht steht im Zusammenhang mit ihrem hohen Gehalt an phenolischen Verbindungen, die als Antioxidantien wirken. Die Bittermelone wird häufig als pflanzliches Arzneimittel für Diabetiker eingesetzt; ihre günstige Wirkung auf die Senkung des Blutzuckers wird mit dem bioaktiven Bestandteil Charantin in Verbindung gebracht. Charantin ist ein 1:1-Gemisch aus zwei steroidalen Saponinen, β-Sitosterylglucosid (C35H60O6) und 5,25-Stigmasterylglucosid (C35H58O6).
Darüber hinaus ist die Frucht von Momordica charantia sehr reich an Polyphenolen. Aufgrund ihrer Hydroxylgruppen sind die meisten phenolischen Inhaltsstoffe der Bittermelone hydrophile Verbindungen, beispielsweise Gallussäure, Gentisinsäure, Catechin, Chlorogensäure, Epicatechin, Vanillinsäure, Protocatechusäure, p-Cumarsäure, o-Cumarsäure und t-Zimtsäure. Der hohe Polyphenolgehalt macht Bittermelonenextrakte zu einem wirksamen antioxidativen Nahrungsergänzungsmittel, das freie Radikale sehr effektiv abfängt.
Fruchtfleisch, Samenmantel und Samen der Bittermelone enthalten große Mengen an phenolischen Verbindungen und Flavonoiden und sind daher eine gute Ausgangsbasis für die Herstellung phytopharmazeutischer Produkte.
Bioaktive Verbindungen aus Bittermelone, die für ihre gesundheitsfördernden Wirkungen bekannt sind, können durch Ultraschallbehandlung erfolgreich extrahiert werden.
Wie funktioniert die Ultraschallextraktion?
Die ultraschallgestützte Extraktion (UAE) beruht auf der Einkopplung hochintensiver Ultraschallwellen in eine Flüssigkeit oder Suspension. Die Ultraschallwellen erzeugen abwechselnde Hochdruck- und Niederdruckzyklen, die zur Entstehung von Kavitation führen. Das Phänomen der Ultraschallkavitation oder akustischen Kavitation ist durch lokal extreme Druck- und Temperaturbedingungen sowie Scherkräfte gekennzeichnet. In der Nähe implodierender Kavitationsblasen treten sehr hohe Temperaturen von bis zu 5000 K, Drücke von 1000 Atmosphären, Aufheiz- und Abkühlraten von über 1010 K/s sowie Flüssigkeitsstrahlen mit Geschwindigkeiten von bis zu 280 m/s auf, die sich als sehr hohe Scherkräfte und Turbulenzen in der Kavitationszone auswirken. Die Kombination dieser Faktoren (Druck, Wärme, Scherung und Turbulenz) schließt Zellen auf (Lyse), beschleunigt den Stofftransport während des Extraktionsprozesses und unterstützt dadurch die Flüssig-Fest-Extraktion von Pflanzeninhaltsstoffen. Die Ultraschallextraktion wird häufig zur Gewinnung von Flavonoiden, Polysacchariden, Alkaloiden, Phytosterolen, Polyphenolen und Pigmenten aus Pflanzen eingesetzt.