Ultraschall-Extraktion von Heilkräutern

Kräuter, Gewürze und andere pflanzliche Stoffe sind reich an sekundären Pflanzenstoffen, die als Bestandteile von Arzneimitteln und Nahrungsmitteln geschätzt werden. Die Ultraschallbehandlung bricht die Zellstruktur auf und setzt die bioaktiven Verbindungen frei – was zu höheren Ausbeuten und schnelleren Extraktionsraten führt. Da es sich um ein nicht-thermisches Verfahren handelt, ist die Beschallung eine milde Extraktionstechnik, die den thermischen Abbau des Extrakts verhindert. Diese Tatsachen machen Ultraschallsondenextraktoren zu einer überlegenen Extraktionstechnik für hochwertige Pflanzenextrakte.

Ultraschall-gestützte Antioxidantien-Extraktion

Antioxidantien sind bioaktive Verbindungen in Pflanzen, welche als Radikalfänger agieren. Antioxidantien wie Vitamin C, Vitamin E, Thiole usw. sind pharmakologisch wirksame Substanzen, die verabreicht werden, um die Gesundheit zu verbessern und Krankheiten zu behandeln.
Aufgrund seiner hohen Prozesseffizienz ermöglicht die Ultraschallextraktion, Antioxidantien aus einer großen Vielfalt von Pflanzenrohstoffen zu isolieren. Neben Pflanzen wie Kräutern, Früchten und Gemüse, können mittels Ultraschall auch qualitativ hochwertige Antioxidantien aus minderwertigen Substanzen bzw. Abfallmaterialien (z.B. Schalen, Samen, Rinden, Kerne, Wurzeln usw.) extrahiert werden.

In diesem Video wird die Ultraschallextraktion aus Hopfen (Humulus lupulus) demonstriert. Mit dem Ultraschallgerät UP200Ht werden Caryophyllen und andere Verbindungen extrahiert.

Ultraschall-gestützte Hopfen-Extraktion mit dem Ultrasonicator UP200Ht mit Sonotrode S2614

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Ultraschall-gestützte extraktion von Adaptogenen

Adaptogene wie Tannine sind polyphenolische, oft adstringierende Moleküle, die für ihre Fähigkeit bekannt sind, die Stresstoleranz von Säugetierzellen zu erhöhen. Diese Moleküle sind in der Pflanzenzelle eingeschlossen. Um hoch bioverfügbare Adaptogene zu erhalten, müssen die Moleküle aus dem Pflanzenmaterial freigesetzt werden. Der Ultraschall-Zellaufschluss öffnet die Zellen, indem er die Zellwände aufbricht und den Stoffaustausch zwischen dem Zellinneren und dem umgebenden Lösungsmittel erhöht. Aufgrund ihres hocheffektiven Wirkmechanismus ist die Beschallung eine zuverlässige und effiziente Methode zur Isolierung von Adaptogenen von hoher Qualität und mit hoher Ausbeute.

SonoStation - eine komplette Ultraschallwannenanlage bestehend aus Sonden-Ultraschallgeräten (hier 2x UIP2000hdT), Rührwerk und Pumpe
Das Foto zeigt die Ultraschall-Batch-Anlage SonoStation, die aus Sonden-Ultraschallgeräten, einer Beschallungswanne, einem Rührwerk und einer Pumpe besteht. Die SonoStation ist eine einsatzbereite Anlage zum Mischen, Dispergieren und Extrahieren.
www.hielscher.com

SonoStation – ein Turnkey-System für Ultraschallprozesse

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Warum einen Sonicator für die Extraktion von Heilkräutern verwenden?

Sondenschallgeräte sind die etablierte Technologie für eine einfache, aber hochwirksame Extraktion hochwertiger Extrakte aus Kräutern. In der Kräuterextraktindustrie ist die Beschallung die bevorzugte Extraktionsmethode für die Herstellung von Pflanzenextrakten, da sie mehrere vorteilhafte Eigenschaften aufweist, die die Ultraschalltechnik äußerst effektiv und effizient machen. Werfen wir einen Blick auf einige der wichtigsten Gründe:

  • Verbesserte Effizienz der Extraktion: Bei der Sondenbeschallung werden Hochfrequenz-Schallwellen verwendet, die direkt durch eine in das Extraktionsmedium eingetauchte Sonde abgegeben werden. Diese Ultraschallwellen erzeugen Kavitationsblasen, die sich in der Nähe der Oberfläche der Heilkräuter schnell ausdehnen und wieder zusammenfallen. Dieses Phänomen führt zu intensiver lokaler Bewegung und Mikroströmung, was den Massentransfer bioaktiver Verbindungen von den Kräutern in das Lösungsmittel erheblich steigert. Infolgedessen werden im Vergleich zu herkömmlichen Extraktionsmethoden mehr bioaktive Bestandteile effizient extrahiert, was zu einer höheren Ausbeute an medizinischen Wirkstoffen führt.
  • Verkürzte Extraktionszeit: Die Sonikation beschleunigt den Extraktionsprozess, indem sie die schnelle und effiziente Diffusion der gelösten Stoffe fördert. Die durch die Kavitation hervorgerufene intensive Bewegung ermöglicht ein gründlicheres Eindringen des Lösungsmittels in die Kräutermatrix, wodurch die erforderliche Extraktionszeit verkürzt wird. Im Vergleich zu herkömmlichen Methoden wie Mazeration oder Perkolation, die mehrere Stunden oder sogar Tage dauern können, kann die Beschallung eine ähnliche Extraktionseffizienz in einem viel kürzeren Zeitraum, oft innerhalb von Minuten, erreichen.
  • Konservierung bioaktiver Substanzen: Die Sondenbeschallung arbeitet mit niedrigeren Temperaturen als herkömmliche Extraktionsverfahren, die mit großer Hitze oder langen Einwirkungszeiten arbeiten. Dieser Vorteil verhindert den Abbau hitzeempfindlicher bioaktiver Verbindungen in Heilkräutern und gewährleistet einen wirksameren und therapeutisch wertvolleren Extrakt.
  • Selektivität: Die Beschallung kann auf bestimmte Frequenzen und Leistungsstufen eingestellt werden, was eine selektive Extraktion von Zielsubstanzen aus Heilpflanzen ermöglicht. Durch die Optimierung der Beschallungsparameter ist es möglich, bestimmte bioaktive Komponenten bevorzugt zu extrahieren, was zu Extrakten mit einer höheren Konzentration der gewünschten medizinischen Eigenschaften führt.
  • Skalierbarkeit und Benutzerfreundlichkeit: Sondenartige Beschallungssysteme sind skalierbar und können sowohl für kleine Extraktionen im Labormaßstab als auch für großtechnische Anwendungen leicht angepasst werden. Die Technik ist relativ einfach zu implementieren und erfordert keine komplexe Ausrüstung, so dass sie für verschiedene Umgebungen zugänglich und geeignet ist.
  • Umweltfreundlich: Im Vergleich zu einigen herkömmlichen Extraktionsverfahren, bei denen organische Lösungsmittel und große Mengen Wasser verwendet werden, wird bei der Beschallung im Allgemeinen weniger Lösungsmittel benötigt und die Extraktionszeit insgesamt verkürzt. Dies führt zu einem umweltfreundlicheren und nachhaltigeren Extraktionsverfahren mit geringerem Abfallaufkommen.
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    Insgesamt hat sich die Sondenbeschallung zur bevorzugten Extraktionsmethode für die Herstellung von Heilpflanzenextrakten entwickelt, da sie eine höhere Extraktionsausbeute, kürzere Extraktionszeiten, eine bessere Selektivität und die Erhaltung bioaktiver Verbindungen ermöglicht und somit ein wertvolles Instrument im Bereich der Kräutermedizin und Naturstoffforschung darstellt.
     

    In dieser Präsentation führen wir Sie in die Herstellung botanischer Extrakte ein. Wir erläutern die Herausforderungen bei der Herstellung hochwertiger botanischer Extrakte und wie ein Sonicator Ihnen helfen kann, diese Herausforderungen zu meistern. Diese Präsentation zeigt Ihnen, wie die Ultraschallextraktion funktioniert. Sie erfahren, welche Vorteile Sie bei der Verwendung eines Sonicators für die Extraktion erwarten können und wie Sie einen Ultraschallextraktor in Ihre Extraktproduktion integrieren können.

    Botanische Ultraschallextraktion - Wie man Ultraschallgeräte zur Extraktion botanischer Substanzen verwendet

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    Vorteile:

    • hohe Ausbeute
    • hohe Qualität
    • bessere Bioverfügbarkeit
    • mildes Verfahren
    • schnelle Extraktion
    • sicherer Prozess
    • Lösungsmittelfrei oder milde Lösungsmittel
    • einfache Bedienung

     

    Ultraschallextraktionssysteme für Kräuterextrakte

    Hielscher Ultrasonics verfügt über langjährige Erfahrung in der Ultraschallextraktion aus pflanzlichen Stoffen für die Lebensmittel-, Pharma- und Kosmetikindustrie. Von kompakten Ultraschall-Disruptoren für die Labor- und Kleinproduktion bis hin zu vollwertigen kommerziellen Ultraschallextraktoren für die Produktion großer Extraktmengen bietet Hielscher Ultrasonics die gesamte Palette an Ultraschallgeräten und damit den am besten geeigneten Ultraschallgenerator für Ihre Anwendung. Alle Hielscher-Ultraschallgeräte sind sehr robust und für den 24/7-Betrieb unter Volllast ausgelegt. Die Industrieschallköpfe von Hielscher Ultrasonics können sehr hohe Amplituden liefern. Amplituden von bis zu 200µm können problemlos im 24/7-Betrieb gefahren werden. Für noch höhere Amplituden sind kundenspezifische Ultraschallsonotroden erhältlich.
    Intelligente Software wie digitale Steuerung, automatische Datenprotokollierung, Browser-Fernsteuerung und automatische Frequenzabstimmung sorgen für zuverlässige Beschallung und kontinuierliche Leistung. Eine breite Palette an Zubehör wie Sonotroden (Ultraschallsonden / Sonotrodenhörner / Spitzen) in verschiedenen Größen und Formen, Durchflusszellen in verschiedenen Größen und Geometrien, Booster-Hörner und Temperatur- sowie Drucksensoren ermöglichen eine optimale Beschallungseinrichtung.
    Bitte kontaktieren Sie uns jetzt mit Ihren Anforderungen an den Extraktionsprozess! Unser Team wird Sie gerne beraten und Ihnen das effizienteste Ultraschallextraktionsgerät empfehlen.

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    Ultraschallextraktion verwendet wird, um bioaktive Verbindungen zu isolieren, wie Antioxidantien, adaptogens und Anthocyanine aus pflanzlichen Stoffen.

    UIP1000hdT – 1kW Ultraschall-Extraktionssystem



    Literatur / Literaturhinweise

    Wissenswertes

    Antioxidantien

    Henna Pulver aus getrockneten mazerierten Hennablättern sind das Rohmaterial für die Ultraschallextraktion von Lawson und anderen bioaktiven Verbindungen.Eine Antioxidantie wird als ein Molekül definiert, welches eine Oxidationsreaktion verhindert und dadurch die Zerstörung weiterer Moleküle unterbindet. Oxidation ist eine chemische Reaktion, die freien Radikale erzeugt. Diese freien Radikale können Kettenreaktionen auslösen, welche zu Zellschäden führen können. Antioxidantien wie Thiole oder Ascorbinsäure (Vitamin C) verhindern bzw. beenden diese oxidative Kettenreaktionen.
    Antioxidantien werden häufig als Konservierungsstoffe in Lebensmitteln verwendet. Die Phytostoffe (Antioxidantien) sollen das Verderben von Nahrungsmittel nverhindern. So werden beispielsweise Lebensmittel mit Antioxidantien versetzt, um Nahrungsmittel und Öle länger haltbar zu machen. Besonders Öle, die reich an ungesättigten Fettsäuren sind, sind anfällig, ranzig zu werden. Ungesättigte Fettsäuren oxidieren schnell, wodurch das Öl ranzig wird.

    Adaptogene

    Adaptogene oder adaptogene Verbindungen sind Moleküle, die die Homöostase fördern, d.h. sie verringern die Stressanfälligkeit von Zellen. Adaptogene sind v.a. in Kräutern und zahlreichen Gemüsesorten zu finden, z.B. Ginseng, Schisandra, Cordyceps, Ashwagandha, Rhaponticum, Jiaogulan, Süßholz, Rhodiola, Basilikum (Holy Basil, Tulsi), Astragalus, Reishi und Maca.
    Wird die pharmakologisch aktive Substanz (als medizinischer Wirkstoff oder Nahrungsergänzungsmittel) verabreicht, können Adaptogene leistungssteigernde, beruhigende oder aufputschende Wirkung zeigen oder aber als Anti-Depressiva wirken. Der Effekt ist von der spezifischen adaptogenen Substanz abhängig. Zur Leistungssteigerung werden z.B. Pflanzen wie Ashwangadha und Moringa erfolgreich eingesetzt, während Cordyceps-Pilze, Jiaogulan und Rhaponicum als Anti-Aging-Adaptogene bekannt sind. Zur Reduzierung von Stress und Angst werden v.a. Adaptogene aus Ginseng, Basilikum (Holy Basil, Tulsi), Reishi oder Schisandra verwendet.
    Adaptogene für die Nahrungsergänzung und medizinische Zwecke werden meist als Tonika oder Kapseln hergestellt.

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