Ultraschallextraktion von Heilkräutern

Kräuter, Gewürze und andere pflanzliche Materialien sind reich an sekundären Pflanzenstoffen, die als Bestandteile von Arznei- und Ernährungsprodukten geschätzt werden. Die Ultraschallbehandlung bricht die Zellstruktur auf und setzt die bioaktiven Verbindungen frei – dies führt zu höheren Ausbeuten und einer schnelleren Extraktion. Als nichtthermisches Verfahren ist die Ultraschallbehandlung eine schonende Extraktionstechnik, die den thermischen Abbau des Extrakts verhindert. Diese Eigenschaften machen die Extraktion mit Ultraschallsonotroden zu einer überlegenen Technik für hochwertige Pflanzenextrakte.

Ultraschallextraktion von Antioxidantien

Antioxidantien sind bioaktive Verbindungen, die als Radikalfänger wirken und in Pflanzen vorkommen. Antioxidantien wie Vitamin C, Vitamin E, Thiole usw. sind pharmakologisch aktive Substanzen, die zur Verbesserung der Gesundheit und zur Behandlung von Krankheiten eingesetzt werden.
Dank ihrer hohen Prozesseffizienz ermöglicht die Ultraschallextraktion die Nutzung einer sehr breiten Palette von Rohstoffen zur Isolierung von Antioxidantien. Neben Pflanzen wie Kräutern, Obst und Gemüse lassen sich hochwertige Antioxidantien auch aus geringwertigen Materialien oder Abfällen wie Hülsen, Stängeln, Samen, Schalen, Kernen, Wurzeln usw. mittels Ultraschall extrahieren.

Dieses Video demonstriert die Ultraschallextraktion aus Hopfen (humulus lupulus). Mit dem Ultraschallgerät UP200Ht werden Caryophyllen und weitere Verbindungen extrahiert.

Ultraschallextraktion von Adaptogenen

Adaptogene wie Tannine sind polyphenolische, häufig adstringierende Moleküle, die für ihre Fähigkeit bekannt sind, die Stresstoleranz von Säugetierzellen zu erhöhen. Diese Moleküle sind in der Pflanzenzelle eingeschlossen. Um Adaptogene mit hoher Bioverfügbarkeit zu gewinnen, müssen die Moleküle aus dem Pflanzenmaterial freigesetzt werden. Der Ultraschallzellaufschluss öffnet die Zellen, indem er die Zellwände aufbricht und den Stofftransport zwischen dem Zellinneren und dem umgebenden Lösungsmittel erhöht. Aufgrund ihres hochwirksamen Wirkmechanismus ist die Ultraschallbehandlung eine zuverlässige und effiziente Methode zur Isolierung hochwertiger Adaptogene mit hohen Ausbeuten.

Warum ein Ultraschallgerät zur Extraktion von Heilkräutern einsetzen?

Ultraschallgeräte mit Sonotroden sind die etablierte Technologie zur einfachen und zugleich hochwirksamen Gewinnung hochwertiger Extrakte aus Kräutern. In der Kräuterextraktindustrie ist die Ultraschallbehandlung das bevorzugte Extraktionsverfahren zur Herstellung von Pflanzenextrakten, da mehrere vorteilhafte Eigenschaften die Ultraschalltechnik besonders wirksam und effizient machen. Betrachten wir einige der wichtigsten Gründe:

Höhere Extraktionseffizienz: Die Beschallung mit Sonotroden nutzt hochfrequente Schallwellen, die direkt über eine in das Extraktionsmedium eingetauchte Sonotrode eingeleitet werden. Diese Ultraschallwellen erzeugen Kavitationsblasen, die sich nahe der Oberfläche der Heilkräuter rasch ausdehnen und kollabieren. Dieses Phänomen erzeugt intensive lokale Bewegung und Mikroströmungen, wodurch der Stofftransport bioaktiver Verbindungen aus dem Kraut in das Lösungsmittel erheblich verbessert wird. Dadurch werden im Vergleich zu herkömmlichen Extraktionsverfahren mehr bioaktive Bestandteile effizient extrahiert, was zu höheren Ausbeuten an medizinisch wirksamen Verbindungen führt.

Kürzere Extraktionszeit: Die Ultraschallbehandlung beschleunigt den Extraktionsprozess, indem sie eine schnelle und effiziente Diffusion gelöster Stoffe fördert. Die durch Kavitation verursachte intensive Bewegung ermöglicht ein gründlicheres Eindringen des Lösungsmittels in die Kräutermatrix und verkürzt so die erforderliche Extraktionszeit. Im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren wie Mazeration oder Perkolation, die mehrere Stunden oder sogar Tage dauern können, erreicht die Ultraschallbehandlung eine vergleichbare Extraktionseffizienz in deutlich kürzerer Zeit, oft innerhalb weniger Minuten.

Erhalt bioaktiver Verbindungen: Die Beschallung mit Sonotroden erfolgt bei niedrigeren Temperaturen als herkömmliche Extraktionsverfahren, die mit starker Hitze oder langen Einwirkzeiten arbeiten. Dieser Vorteil verhindert den Abbau hitzeempfindlicher bioaktiver Verbindungen in Heilkräutern und gewährleistet einen wirksameren und therapeutisch wertvolleren Extrakt.

Selektivität: Die Ultraschallbehandlung lässt sich auf bestimmte Frequenzen und Leistungsstufen einstellen und ermöglicht so die selektive Extraktion von Zielverbindungen aus Heilkräutern. Durch die Optimierung der Beschallungsparameter können bestimmte bioaktive Bestandteile bevorzugt extrahiert werden, sodass Extrakte entstehen, in denen die gewünschten medizinischen Eigenschaften stärker konzentriert sind.

Skalierbarkeit und einfache Anwendung: Ultraschallsysteme mit Sonotroden sind skalierbar und lassen sich problemlos sowohl an kleine Extraktionen im Labormaßstab als auch an großtechnische industrielle Anwendungen anpassen. Die Technik ist relativ einfach umzusetzen und erfordert keine komplexe Ausrüstung, wodurch sie in verschiedenen Einsatzbereichen zugänglich und praktisch anwendbar ist.

Umweltfreundlich: Im Vergleich zu einigen herkömmlichen Extraktionsverfahren, bei denen organische Lösungsmittel und große Wassermengen eingesetzt werden, benötigt die Ultraschallbehandlung in der Regel weniger Lösungsmittel und verkürzt die gesamte Extraktionszeit. Dies führt zu einem umweltfreundlicheren und nachhaltigeren Extraktionsprozess mit geringerem Abfallaufkommen.

Insgesamt hat sich die Beschallung mit Sonotroden zum bevorzugten Extraktionsverfahren für die Herstellung von Heilkräuterextrakten entwickelt, da sie höhere Extraktionsausbeuten, kürzere Extraktionszeiten, eine verbesserte Selektivität und den Erhalt bioaktiver Verbindungen ermöglicht. Damit ist sie ein wertvolles Werkzeug in der Pflanzenheilkunde und der Naturstoffforschung.

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.

Vorteile:

Hohe Ausbeute
Hohe Qualität
Überlegene Bioverfügbarkeit
Schonendes Verfahren
Schnelle Extraktion
Sicheres Verfahren
Lösungsmittelfrei oder mit milden Lösungsmitteln
Einfache Bedienung

Ultraschallextraktionssysteme für Kräuterextrakte

Hielscher Ultrasonics verfügt über langjährige Erfahrung mit Ultraschallextraktionsverfahren für pflanzliche Rohstoffe in der Lebensmittel-, Pharma- und Kosmetikindustrie. Von kompakten Ultraschallgeräten für den Zellaufschluss im Labor und in der Kleinproduktion bis hin zu industriellen Ultraschallextraktoren für die Herstellung großer Extraktmengen bietet Hielscher Ultrasonics das gesamte Spektrum an Ultraschallgeräten und damit das am besten geeignete Gerät für Ihre Anwendung. Alle Ultraschallgeräte von Hielscher sind sehr robust und für den 24/7-Betrieb unter Volllast ausgelegt. Die industriellen Ultraschallgeräte von Hielscher Ultrasonics können sehr hohe Amplituden erzeugen. Amplituden von bis zu 200µm lassen sich problemlos kontinuierlich im 24/7-Betrieb fahren. Für noch höhere Amplituden sind kundenspezifische Ultraschallsonotroden erhältlich.
Intelligente Softwarefunktionen wie digitale Steuerung, automatische Datenprotokollierung, Fernsteuerung über den Browser und automatische Frequenzabstimmung gewährleisten eine zuverlässige Beschallung und kontinuierliche Leistungsabgabe. Ein breites Zubehörangebot mit Sonotroden (Ultraschallsonden, -hörnern und -spitzen) in unterschiedlichen Größen und Formen, Durchflusszellen in verschiedenen Größen und Geometrien, Boosterhörnern sowie Temperatur- und Drucksensoren ermöglicht eine optimale Konfiguration der Beschallungsanlage.
Kontaktieren Sie uns jetzt und teilen Sie uns Ihre Anforderungen an den Extraktionsprozess mit! Unser Team berät Sie gerne und empfiehlt Ihnen den effizientesten Ultraschallextraktor.

Literatur / Quellen

Bashi, D.S. et al. (2016): Evaluation, prediction and optimization the ultrasound-assisted extraction method using response surface methodology: antioxidant and biological properties of Stachys parviflora L. Iran J Basic Med Sci. 19(5), 2016. 529–541.
Hashemi, S.M.B. et al. (2016): The Effects of Amplitudes Ultrasound-Assisted Solvent Extraction and Pretreatment Time on the Yield and Quality of Pistacia Khinjuk Hull Oil. J. Oleo Sci. 65, (9), 2016. 733-738.
Yu, X. et al. (2016): Ultrasound enhanced aqueous extraction from rapeseed green biomass for polyphenol and protein valorization. Comptes Rendus Chimie Vol. 19, Issue 6, 2016. 766-777.

Wissenswertes

Antioxidantien

Hennapulver aus getrockneten, mazerierten Hennablättern ist der Rohstoff für die Ultraschallextraktion von lawson und anderen bioaktiven Verbindungen. Ein Antioxidans ist definitionsgemäß ein Molekül, das die Oxidationsreaktion hemmt und dadurch den Abbau anderer Moleküle verhindert. Oxidation ist eine chemische Reaktion, bei der freie Radikale entstehen, die Kettenreaktionen auslösen und dadurch Zellschäden verursachen können. Antioxidantien wie Thiole oder Ascorbinsäure (Vitamin C) unterbrechen diese oxidativen Kettenreaktionen.
Antioxidantien werden häufig als Konservierungsmittel in Lebensmitteln eingesetzt, um als sekundäre Pflanzenstoffe deren Verderb entgegenzuwirken. Beispielsweise werden Antioxidantien Lebensmitteln und Ölen zugesetzt, die reich an ungesättigten Fetten sind, da ungesättigte Fettsäuren anfällig für oxidativen Abbau sind, der das Öl ranzig werden lässt.

Adaptogene

Adaptogene oder adaptogene Verbindungen sind Moleküle, die die Homöostase fördern, also die Empfindlichkeit der Zellen gegenüber Stress verringern. Adaptogene kommen in Kräutern und Gemüse vor, z. B. in Ginseng, Schisandra, Cordyceps, Ashwagandha, Rhaponticum, Jiaogulan, Süßholz, Rhodiola, heiligem Basilikum, Astragalus, Reishi und Maca.
Als pharmakologisch aktive Substanzen verabreicht (als Arzneimittel oder Nahrungsergänzungsmittel), sind Adaptogene für ihre leistungssteigernden, antidepressiven, beruhigenden oder anregenden Wirkungen bekannt. Die Wirkung hängt von der jeweils verabreichten adaptogenen Substanz ab. Zur Leistungssteigerung werden Pflanzen wie Ashwangadha und Moringa erfolgreich eingesetzt, während der Cordyceps-Pilz, Jiaogulan und Rhaponicum als Anti-Aging-Adaptogene bekannt sind. Zur Verringerung von Stress und Angst werden Adaptogene aus Ginseng, heiligem Basilikum, Reishi oder Schisandra eingesetzt.
Adaptogene zur Nahrungsergänzung und medizinischen Anwendung werden meist als Tonika oder Kapseln zubereitet.

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