Ultraschallextraktion – vielseitig und für jedes pflanzliche Material einsetzbar

Kann ich mein Ultraschallgerät mit Sonotrode zur Extraktion von Cannabis und Psilocybin verwenden? Die Antwort lautet: Ja! Sie können mit Ihrem Ultraschallgerät aus zahlreichen unterschiedlichen Rohstoffen hochwertige Extrakte herstellen. Der besondere Vorteil der Ultraschallextraktion liegt in ihrer Kompatibilität mit nahezu jedem pflanzlichen Rohstoff und Lösungsmittel. Daher ermöglicht die Ultraschallextraktion sowohl bei polaren als auch bei unpolaren Molekülen hohe Ausbeuten innerhalb kurzer Prozesszeiten.

Extraktion polarer und unpolarer Moleküle mit Ultraschall

Wie gut sich bioaktive Verbindungen extrahieren lassen, hängt von verschiedenen Faktoren ab, etwa von den umgebenden Zellstrukturen oder der Polarität des Zielmoleküls.
„Gleiches löst sich in Gleichem“
Die Löslichkeit auf molekularer Ebene lässt sich grundsätzlich anhand zweier Kategorien unterscheiden: polar und unpolar.
Polare Moleküle haben positiv + und negativ – geladene Enden. Unpolare Moleküle weisen nahezu keine Ladung auf (Ladung null), oder die Ladung ist ausgeglichen. Lösungsmittel lassen sich diesen Kategorien zuordnen und können z. B. stark, mittelstark oder schwach polar oder unpolar sein.
Wie die Aussage „Gleiches löst sich in Gleichem“ andeutet, lösen sich Moleküle am besten in einem Lösungsmittel mit gleicher Polarität.
Polare Lösungsmittel lösen polare Verbindungen. Unpolare Lösungsmittel lösen unpolare Verbindungen. Je nach Polarität der pflanzlichen Verbindung muss ein geeignetes Lösungsmittel mit hohem Lösungsvermögen gewählt werden.

Lipide und Fette sind unpolare Moleküle. Zu diesen unpolaren Molekülen zählen sekundäre Pflanzenstoffe wie die wichtigsten Cannabinoide (CBD, THC), Terpene, Tocopherole, Chlorophyll A und Carotinoide. „Wässrige Moleküle“ wie Psilocybin, Anthocyane, die meisten Alkaloide, Chlorophyll B, Vitamin C und B-Vitamine zählen zu den polaren Molekülen.
Das bedeutet, dass Sie für die Extraktion von Cannabis und Psilocybin unterschiedliche Lösungsmittel wählen sollten, da Cannabinoidmoleküle unpolar sind, während Psilocybinmoleküle polar sind. Dementsprechend ist die Polarität des Lösungsmittels entscheidend. Polare Moleküle wie der sekundäre Pflanzenstoff Psilocybin lösen sich am besten in polaren Lösungsmitteln. Bekannte polare Lösungsmittel sind z. B. Wasser oder Methanol. Unpolare Moleküle hingegen lösen sich am besten in unpolaren Lösungsmitteln wie Hexan oder Toluol.

Ultraschallextraktion beliebiger sekundärer Pflanzenstoffe durch die Wahl des idealen Lösungsmittels

Der Vorteil des Ultraschallextraktors liegt in seiner Kompatibilität mit nahezu jedem Lösungsmitteltyp. Sie können ein Ultraschallextraktionssystem mit polaren und unpolaren Lösungsmitteln verwenden.
Bei einigen Rohstoffen, etwa Vitalpilzen, ist häufig ein zweistufiges Extraktionsverfahren vorteilhaft, bei dem die Ultraschallextraktion nacheinander mit einem polaren und einem unpolaren Lösungsmittel durchgeführt wird. Eine solche zweistufige Extraktion setzt sowohl polare als auch unpolare Molekültypen frei.

Wasser ist ein polares Lösungsmittel; weitere polare Lösungsmittel sind Aceton, Acetonitril, Dimethylformamid (DMF), Dimethylsulfoxid (DMSO), Isopropanol und Methanol.
Hinweis: Obwohl Wasser fachlich gesehen ein Lösungsmittel ist, wird die wasserbasierte Extraktion im allgemeinen Sprachgebrauch häufig als lösungsmittelfreie Extraktion bezeichnet.
Ethanol, Aceton, Dichlormethan usw. werden als mittelpolar eingestuft, während n-Hexan, Ether, Chloroform, Toluol usw. als unpolar gelten.

Ethanol – das vielseitige Lösungsmittel für die Extraktion pflanzlicher Stoffe

Ethanol, ein häufig zur Extraktion pflanzlicher Stoffe verwendetes Lösungsmittel, ist mittelpolar. Das bedeutet, dass Ethanol sowohl polare als auch unpolare Extraktionseigenschaften besitzt. Die Fähigkeit, polare und unpolare Stoffe zu extrahieren, macht Ethanol zu einem idealen Lösungsmittel für Breitspektrumextrakte. Diese werden häufig aus pflanzlichen Materialien wie Hanf, Cannabis und anderen Kräutern hergestellt, wobei verschiedene sekundäre Pflanzenstoffe extrahiert werden, um den sogenannten Entourage-Effekt zu erzielen. Der Entourage-Effekt beschreibt das Zusammenwirken verschiedener bioaktiver Verbindungen, das zu deutlich ausgeprägteren gesundheitsfördernden Wirkungen führt. Ein Breitspektrum-Hanfextrakt enthält beispielsweise verschiedene Cannabinoide wie Cannabidiol (CBD), Cannabigerol (CBG), Cannabinol (CBN), Cannabichromen (CBC), Terpene, Terpenoide, Alkaloide und andere sekundäre Pflanzenstoffe, die zusammenwirken und die positiven Wirkungen des Extrakts ganzheitlich verstärken.

Einfacher Wechsel zwischen pflanzlichen Materialien

Der Wechsel zwischen Chargen verschiedener pflanzlicher Rohstoffe ist einfach und schnell erledigt.
Für die chargenweise Ultraschallextraktion bereiten Sie einfach eine Suspension aus (getrocknetem), mazeriertem Pflanzenmaterial vor, z. B. Hanf in Ethanol. Tauchen Sie die Ultraschallsonde (auch Sonotrode genannt) in das Gefäß ein und beschallen Sie das Material für die festgelegte Dauer. Nehmen Sie die Sonotrode nach der Beschallung aus dem Ansatz. Die Reinigung des Ultraschallgeräts ist einfach und dauert nur eine Minute: Wischen Sie die Sonotrode ab, um Pflanzenpartikel zu entfernen, und nutzen Sie anschließend die CIP-Funktion (Clean-in-Place) des Ultraschallgeräts. Tauchen Sie die Sonotrode in ein Becherglas mit Wasser, schalten Sie das Gerät ein und lassen Sie es 20–30 sec laufen. Dabei reinigt sich die Sonotrode selbst.
Nun können Sie die nächste Charge zur Extraktion eines anderen pflanzlichen Stoffes, etwa Psilocybin in Wasser, verarbeiten.
Ebenso werden Ultraschall-Inline-Systeme mit Durchflusszelle mittels CIP gereinigt. Meist reicht es zur Reinigung aus, bei laufender Beschallung Wasser durch die Durchflusszelle zu leiten. Natürlich können Sie eine geringe Menge Reinigungsmittel zugeben (z. B. um die Entfernung von Ölen zu erleichtern).
Ultraschallextraktoren lassen sich universell für jede Art bioaktiver Verbindungen und die hinsichtlich ihrer Polarität geeigneten Lösungsmittel einsetzen.

Die folgende Tabelle gibt Ihnen einen Anhaltspunkt für die ungefähre Verarbeitungskapazität unserer Ultraschallgeräte: