Υπερήχων εκχύλιση των σαπωνινών Quillaja
- Τα εκχυλίσματα σαπωνίνης του δέντρου Quillaja saponaria Molina είναι η κύρια πηγή σαπωνινών για βιομηχανικές εφαρμογές.
- Υπερήχων εκχύλιση των σαπωνινών Quillaja αποδόσεις σε υψηλής ποιότητας σαπωνίνες.
- Υπερήχων εκχύλιση είναι μια εξαιρετικά αποτελεσματική μέθοδος για την παραγωγή υψηλών αποδόσεων του εκχυλίσματος σαπωνίνης Quillaja σε σύντομο χρονικό διάστημα.
Εκχύλισμα σαπωνίνης Quillaja
Το εκχύλισμα σαπωνίνης Quillaja (συνώνυμα: εκχυλίσματα quillaia, bois de Panama, εκχυλίσματα φλοιού Παναμά, εκχυλίσματα quillai, εκχυλίσματα φλοιού Quillay, εκχυλίσματα φλοιού σαπουνιού) είναι μια ουσία που εξάγεται από το δέντρο Quillaja Saponaria Molina (Q. saponaria). Το εκχύλισμα Quillaja αποτελείται από πάνω από 100 τριτερπενοειδή σαπωνίνες. Οι κύριες σαπωνίνες που υπάρχουν είναι γλυκοσίδες του quillaic acid. Άλλα σημαντικά συστατικά είναι οι πολυφαινόλες και οι τανίνες, καθώς και μικρές ποσότητες αλάτων και σακχάρων. Το εκχύλισμα Quillaja παράγεται λαμβανόμενο με υδατική εκχύλιση του αλεσμένου εσωτερικού φλοιού ή ξύλου κλαδευμένων στελεχών και κλαδιών του δέντρου Quillaja saponaria. Δεδομένου ότι τα εκχυλίσματα σαπωνίνης Quillaja περιέχουν τόσο επιφανειοδραστικές ουσίες όσο και φαινολικές ενώσεις, είναι εξαιρετικά ενδιαφέροντα για τη σύνθεση ευαίσθητων λειτουργικών συστατικών τροφίμων και την προστασία τους από την οξείδωση.
Η χρήση σαπωνινών ως φυσικών γαλακτωματοποιητών αυξάνεται σημαντικά λόγω της αυξανόμενης ζήτησης για υγιεινά, φυσικά προϊόντα χωρίς συνθετικά πρόσθετα. Οι σαπωνίνες Quillaja είναι εξαιρετικοί γαλακτωματοποιητές για γαλακτώματα O / W και νανογαλακτώματα και έχουν δείξει πολύ καλά αποτελέσματα σε διάφορες συνθέσεις όπως ποτά και μείγματα ελαίων. Μια κοινή εφαρμογή του εκχυλίσματος σαπωνίνης Quillaja είναι η γαλακτωματοποίηση του Έλαια CBD, ημιδιαφανή ποτά και αφρώδη τρόφιμα. Οι σαπωνίνες Quillaja μπορούν να χρησιμοποιηθούν μόνες τους ή σε συνδυασμό με άλλους γαλακτωματοποιητικούς παράγοντες.
Το Q-Naturale® είναι ένα πρόσθετο τροφίμων που βασίζεται σε σαπωνίνες φλοιού Quillaja, το οποίο έχει εγκριθεί από το FDA ως αποτελεσματικός γαλακτωματοποιητής για τρόφιμα και ποτά. Εκτός από γαλακτωματοποιητικό παράγοντα, οι σαπωνίνες Quillaja χρησιμοποιούνται σε φαρμακευτικά σκευάσματα για τις αντιβακτηριακές, αντιιικές, αντιμυκητιασικές, αντιπαρασιτικές, αντικαρκινικές, ηπατοπροστατευτικές και ανοσοεπικουρικές ιδιότητες.
- Ανώτερη απόδοση
- Εκχύλιση υψηλής ταχύτητας – μέσα σε λίγα λεπτά
- Υψηλής ποιότητας εκχυλίσματα – Ήπια, μη θερμική
- Πράσινος διαλύτης (δηλαδή νερό)
- Οικονομικά αποδοτική
- Εύκολη και ασφαλής λειτουργία
- Χαμηλό επενδυτικό και λειτουργικό κόστος
- 24 ώρες το 24ωρο, 7 ημέρες την εβδομάδα λειτουργία υπό βαρέως τύπου
- Πράσινη, φιλική προς το περιβάλλον μέθοδος
120L υπερήχων παρτίδα εκχύλιση των βοτανικών με UIP2000hdT και αναδευτήρα
Μελέτη περίπτωσης υπερήχων εκχύλιση των σαπωνινών από Quillaja
Προκειμένου να παρασκευαστεί ένα υψηλής ποιότητας εκχύλισμα Quillaja, το οποίο προσφέρει τις επιθυμητές λειτουργίες ως πρόσθετο τροφίμων και φαρμάκων, πρέπει να απομονωθούν τα ενεργά φυτοχημικά, δηλαδή οι σαπωνίνες. Η σαπωνίνη Quillaja είναι μια τριτερπενική σαπωνίνη που απομονώνεται από το φλοιό του σαπουνιού. Υπερήχων σπηλαίωση προωθεί την εκχύλιση βελτιώνοντας την επαφή μεταξύ στερεών και υγρών και αυξάνοντας τη μεταφορά μάζας.
Cares et al. αποδεικνύουν σαφώς στη μελέτη τους ότι η υπερηχητικά υποβοηθούμενη εκχύλιση (ΗΑΕ) μπορεί να ενισχύσει τη διαδικασία εκχύλισης βιοδραστικών ουσιών από το Quillaja Saponaria Molina. Χρησιμοποίησαν ξύλο Quillaja και τσιπς φλοιού και εξήγαγαν τις σαπωνίνες στο νερό χρησιμοποιώντας υπερήχους, έτσι ώστε το τελικό προϊόν να ενσωματώνει μόνο φυσικά συστατικά και πρώτες ύλες και να μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε διαδικασίες παρασκευής τροφίμων. Ως μέθοδος μη θερμικής εκχύλισης, η θερμοκρασία εκχύλισης κατά τη διάρκεια υπερήχων κρατήθηκε συνεχώς στους 20ºC (68ºF). Οι εκχυλίσεις αποδόσεις αυξήθηκαν σημαντικά με την περίοδο υπερήχων από 10 σε 30 λεπτά. Οι αποδόσεις των 20 λεπτών στους 20ºC στην εκχύλιση με υπερήχους ήταν συγκρίσιμες με εκείνες που επιτεύχθηκαν με τη συμβατική μέθοδο εκχύλισης 3 ωρών στους 60ºC.
Οι συσκευές υπερήχων χρησιμοποιούνται για την προετοιμασία μακροπρόθεσμων σταθερών γαλακτωμάτων o / w χρησιμοποιώντας εκχύλισμα σαπωνίνης Quillaja για τη σταθεροποίηση του γαλακτώματος φυσικά και χημικά. Κάντε κλικ εδώ για να διαβάσετε περισσότερα σχετικά με υπερήχων γαλακτωματοποίηση!
Υψηλής απόδοσης υπερήχων απαγωγείς
Hielscher Υπέρηχοι ειδικεύεται στην κατασκευή υψηλής απόδοσης υπερήχων επεξεργαστές για την παραγωγή υψηλής ποιότητας εκχυλίσματα από βότανα.
Το ευρύ χαρτοφυλάκιο προϊόντων της Hielscher κυμαίνεται από μικρά, ισχυρά εργαστήρια υπερήχων σε ισχυρά πάγκο-top και πλήρως βιομηχανικά συστήματα, τα οποία παρέχουν υπερήχους υψηλής έντασης για την αποτελεσματική εκχύλιση και απομόνωση βιοδραστικών συστατικών (π.χ. κουερσετίνη, καφεΐνη, κουρκουμίνη, Τερπένια κ.λπ.). Όλες οι συσκευές υπερήχων από 200W προς 16.000 W διαθέτουν έγχρωμη οθόνη για ψηφιακό έλεγχο, ενσωματωμένη κάρτα SD για αυτόματη καταγραφή δεδομένων, τηλεχειριστήριο προγράμματος περιήγησης και πολλά άλλα φιλικά προς το χρήστη χαρακτηριστικά. Τα sonotrodes και τα κύτταρα ροής (τα μέρη, τα οποία έρχονται σε επαφή με το μέσο) μπορούν να είναι αυτόκλειστα και είναι εύκολο να καθαριστούν. Όλοι οι υπερήχων μας είναι κατασκευασμένοι για 24 ώρες το 24ωρο, 7 ημέρες την εβδομάδα λειτουργία, απαιτούν χαμηλή συντήρηση και είναι εύκολο και ασφαλές να λειτουργήσουν.
Μια ψηφιακή έγχρωμη οθόνη επιτρέπει τον φιλικό προς το χρήστη έλεγχο του εξοπλισμού υπερήχων. Τα συστήματά μας είναι ικανά να παρέχουν από χαμηλά έως πολύ υψηλά πλάτη. Για την εκχύλιση χημικών ενώσεων όπως η ασταξανθίνη, προσφέρουμε ειδικά υπερηχητικά sonotrodes (επίσης γνωστά ως υπερηχητικοί ανιχνευτές ή κέρατα) που βελτιστοποιούνται για την ευαίσθητη απομόνωση δραστικών ουσιών υψηλής ποιότητας. Η ευρωστία του υπερηχητικού εξοπλισμού Hielscher επιτρέπει 24 ώρες το 24ωρο, 7 ημέρες την εβδομάδα λειτουργία σε βαρέα καθήκοντα και σε απαιτητικά περιβάλλοντα.
Ο ακριβής έλεγχος των παραμέτρων διαδικασίας υπερήχων εξασφαλίζει αναπαραγωγιμότητα και τυποποίηση της διαδικασίας. Τα αυτοματοποιημένα συστήματα εκχύλισης υπερήχων βιομηχανικής κλίμακας της Hielscher έχουν σχεδιαστεί για υψηλές παραγωγικές ικανότητες εκχυλισμάτων ανώτερης ποιότητας, μειώνοντας ταυτόχρονα την εργασία, το κόστος και την ενέργεια.
Ο παρακάτω πίνακας σας δίνει μια ένδειξη της κατά προσέγγιση ικανότητας επεξεργασίας των υπερήχων μας:
| Όγκος παρτίδας | Ροή | Προτεινόμενες συσκευές |
|---|---|---|
| 1 έως 500mL | 10 έως 200mL/min | UP100Η |
| 10 έως 2000mL | 20 έως 400mL / λεπτό | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 έως 20L | 0.2 έως 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 έως 100L | 2 έως 10L / λεπτό | UIP4000hdT |
| μ.δ. | 10 έως 100L / λεπτό | UIP16000 |
| μ.δ. | μεγαλύτερου | σύμπλεγμα UIP16000 |
Επικοινωνήστε μαζί μας! / Ρωτήστε μας!
Βιβλιογραφία/Αναφορές
- Μ. Γ. Cares, Y. Vargas, L. Gaete, J. Sainz, J. Alarcón (2009): Υπερήχων υποβοηθούμενη εκχύλιση των βιοδραστικών συστατικών από Quillaja Saponaria Molina. Διεθνές Συνέδριο Υπερήχων, Universidad de Santiago de Chile, Ιανουάριος 2009.
- J. Deise Fleck, A. Heemann Betti, F. Pereira da Silva, E. A. Troian, C. Olivaro, F. Ferreira, S. Gasparin Verza (2019): Σαπωνίνες από Quillaja saponaria και Quillaja brasiliensis: Ιδιαίτερα χημικά χαρακτηριστικά και βιολογικές δραστηριότητες. Μόρια. 2019 Ιαν; 24(1): 171.
- K. Kaur, R. Kumar, S.K. Mehta (2015): Διατύπωση σταθεροποιημένου νανογαλακτώματος σαπωνίνης με υπερηχητική μέθοδο και ο ρόλος της για την προστασία της αποικοδόμησης της κουερσιτίνης από το υπεριώδες φως. Υπερήχων Sonochemistry 31, 2015.
- R.R.T. Majinda (2012): Εκχύλιση και απομόνωση σαπωνινών. Στο: Satyajit D. Sarker and Lutfun Nahar (eds.), Natural Products Isolation, Methods in Molecular Biology, Vol. 864, 2012.
- N. Riquelme, R.N. Zúñiga, C. Arancibia (2019): Φυσική σταθερότητα νανογαλακτωμάτων με μείγματα γαλακτωματοποιητή: Αντικατάσταση του tween 80 με σαπωνίνη quillaja. LWT – Επιστήμη και Τεχνολογία Τροφίμων 111, 2019. 760-766.
Γεγονότα που αξίζει να γνωρίζετε
Πληροφορίες για το δέντρο Quillaja και τις σαπωνίνες του
Το δέντρο Quillaja Saponaria Molina, επίσης γνωστό ως σαπουνόδεντρο της Νότιας Αμερικής, αναπτύσσεται φυσικά και εκτενώς στη Χιλή. Το δέντρο Quillaja Saponaria (οικογένεια Rosaceae) είναι ένα μεγάλο αειθαλές με παχύ φλοιό, που προέρχεται από πολλές χώρες της Νότιας Αμερικής, ιδιαίτερα τη Βολιβία, τη Χιλή και το Περού.
Το εκχύλισμα σαπωνίνης Quillaja περιέχει κυρίως σαπωνίνες αλλά και πολυφαινόλες, τανίνες, καθώς και άλατα και σάκχαρα σε μικρές ποσότητες. Οι σαπωνίνες Quillaja είναι μόρια κατασκευασμένα από έναν τριτερπενικό πυρήνα με δύο αλυσίδες σακχάρου. Αυτές οι αλυσίδες ζάχαρης δίνουν στις σαπωνίνες μια υδρόφιλη ιδιότητα (= διαλυτή στο νερό), ενώ ο τριτερπενικός πυρήνας είναι υδρόφοβος (= υδατοαπωθητικός). Για αυτά, είναι ένα αμφοτικό tenside, το οποίο καθιστά τις σαπωνίνες ένα μη ιοντικό tensoactive, επιτρέποντας τη μείωση της επιφανειακής τάσης, τη διαλυτοποίηση υδρόφοβων προϊόντων σε υδατικά διαλύματα καθώς και το σχηματισμό μικρο-/νανογαλακτωμάτων.
Στο δέντρο Quillaja, ο φλοιός περιέχει με περίπου 5% την υψηλότερη ποσότητα σαπωνινών, ενώ το ξύλο έχει περιεκτικότητα σε σαπωνίνες περίπου 2%.
Δεδομένου ότι οι σαπωνίνες είναι φυσικές ουσίες με καλές ιδιότητες αφρισμού και γαλακτωματοποίησης, χρησιμοποιούνται συχνά ως παράγοντες αφρισμού στη βιομηχανία τροφίμων, ποτών και μπύρας, ως επιφανειοδραστικές ουσίες στα καλλυντικά, ως πρόσθετα σε αγροχημικά και ζωοτροφές και ως ανοσοενισχυτικά σε εμβόλια.
Η παραγωγή των εκχυλισμάτων quillaja γίνεται με υδατική εκχύλιση. Δεν χρησιμοποιούνται άλλοι διαλύτες στην παραγωγή του. Το τελικό προϊόν, είτε ακατέργαστο είτε κεκαθαρμένο εκχύλισμα, σε υγρή σύνθεση ή σε σκόνη ενσωματώνει μόνο φυσικά συστατικά και πρώτες ύλες, εγκεκριμένες για τη χρήση τους σε διαδικασίες παρασκευής τροφίμων. (Cares et al. 2009)
Τι είναι οι σαπωνίνες;
Η λέξη σαπωνίνη προέρχεται από τη λατινική λέξη sapo, που σημαίνει σαπούνι. Οι σαπωνίνες είναι φυτοχημικά, που βρίσκονται κυρίως, αλλά όχι αποκλειστικά, σε φυτά, τα οποία παρουσιάζουν αφριστικά χαρακτηριστικά και αποτελούνται από πολυκυκλικές αγλυκόνες που συνδέονται με μία ή περισσότερες πλευρικές αλυσίδες ζάχαρης. Το τμήμα αγλυκόνης, το οποίο ονομάζεται επίσης σαπογενίνη, είναι είτε στεροειδές (C27) είτε τριτερπένιο (C30). Η ικανότητα αφρισμού των σαπωνινών προκαλείται από το συνδυασμό μιας υδρόφοβης (λιποδιαλυτής) σαπογενίνης και ενός υδρόφιλου (υδατοδιαλυτού) μέρους ζάχαρης. [Majinda, 2012: σελ. 515] Τα φυτικά υλικά με υψηλές ποσότητες σαπωνίνης έχουν παραδοσιακά χρησιμοποιηθεί ως γαλακτωματοποιητικοί παράγοντες. Εξέχοντα παραδείγματα φυτών πλούσιων σε σαπωνίνες είναι ο φλοιός σαπουνιού (Quillaja saponaria; Rosaceae), σαπωνάδα (Saponaria officinalis; Caryophyllaceae), και σκόνη shikakai (Gleditsia sinensis; Leguminosae). Οι σαπωνίνες είναι αμφιπαθητικές γλυκοσίδες με υψηλό μοριακό βάρος, οι οποίες έχουν δομικά ένα ή περισσότερα υδρόφιλα γλυκοσιδικά τμήματα που συνδυάζονται με ένα λιπόφιλο τριτερπενικό παράγωγο. Ειδικά στη φαρμακευτική βιομηχανία, οι σαπωνίνες έχουν προσελκύσει μεγάλη προσοχή λόγω του εύρους των βιολογικών ιδιοτήτων τους, συμπεριλαμβανομένης της ικανότητάς τους να διεγείρουν μια ανοσολογική απόκριση, καθιστώντας τους πρωταρχικούς υποψηφίους για ανοσοενισχυτικά.
Όλα όσα πρέπει να ξέρετε για την εκχύλιση με υπερήχους
Η εκχύλιση με υπερήχους (ΗΑΕ), επίσης sono-extraction, είναι μια εξαιρετικά αποτελεσματική, πράσινη μέθοδος εκχύλισης για την απομόνωση βιοδραστικών ουσιών όπως πρωτεΐνες, βιταμίνες, πολυφαινόλες, φυσικές χρωστικές ουσίες, λιπίδια κ.λπ. από φυτικές μήτρες. Η εκχύλιση με υπερήχους βασίζεται στην αρχή λειτουργίας της ακουστικής σπηλαίωσης.
Όταν εφαρμόζονται έντονα κύματα υπερήχων σε υγρά συστήματα, συμβαίνει ακουστική σπηλαίωση, η οποία είναι το φαινόμενο της δημιουργίας, ανάπτυξης και ενδεχόμενης κατάρρευσης φυσαλίδων κενού (βλ. εικόνα παρακάτω). Κατά τη διάδοση των κυμάτων υπερήχων, οι φυσαλίδες κενού ταλαντώνονται και αναπτύσσονται μέχρι να φτάσουν σε ένα σημείο όπου δεν μπορούν να απορροφήσουν περαιτέρω ενέργεια. Στο αποκορύφωμα της ανάπτυξης φυσαλίδων καταρρέουν βίαια, γεγονός που προκαλεί τοπικά θερμικές, μηχανικές και χημικές επιδράσεις. Τα μηχανικά εφέ περιλαμβάνουν υψηλές πιέσεις έως και 1000atm, αναταράξεις και έντονες δυνάμεις διάτμησης. Αυτές οι δυνάμεις διαταράσσουν τα κυτταρικά τοιχώματα και προάγουν τη μεταφορά μάζας μεταξύ του εσωτερικού του κυττάρου και του διαλύτη, απελευθερώνοντας βιοδραστικές ενώσεις στο περιβάλλον υγρό (δηλαδή διαλύτη).
Η εκχύλιση με υπερήχους βασίζεται στην ακουστική σπηλαίωση και τις υδροδυναμικές δυνάμεις διάτμησης
Υπερήχων στερεό-υγρό εκχύλιση των ενώσεων από βότανα και κυτταρικό ιστό έχει ερευνηθεί καλά. Η εφαρμογή εξαιρετικά έντονων υπερηχητικών κυμάτων προάγει σημαντικά τις διαδικασίες εκχύλισης. Εκτός από την εντατικοποίηση της διαδικασίας – που έχει ως αποτέλεσμα υψηλότερες αποδόσεις και μικρότερο χρόνο εκχύλισης – Η θερμική υποβάθμιση και η απώλεια ευαίσθητων στη θερμοκρασία συστατικών εμποδίζεται, καθώς η υπερήχους είναι μη θερμική επεξεργασία. Επιπλέον, η εκχύλιση με υπερήχους έχει χαμηλό κόστος επένδυσης και λειτουργίας, μειώνει τη χρήση διαλυτών ή / και επιτρέπει τη χρήση πιο πράσινων διαλυτών, γεγονός που την καθιστά μια οικονομική και φιλική προς το περιβάλλον τεχνική εκχύλισης. Ξεπερνώντας τις συμβατικές μεθόδους εκχύλισης, υπερήχων υποβοηθούμενη εκχύλιση (ΗΑΕ) έχει υιοθετηθεί από τη βιομηχανία τροφίμων για την παραγωγή βιοδραστικών με οικονομικά κέρδη.
Υπερήχων εκχύλιση από φυτικά κύτταρα: το μικροσκοπικό εγκάρσιο τμήμα (TS) δείχνει τον μηχανισμό των δράσεων κατά τη διάρκεια της εκχύλισης με υπερήχους από κύτταρα (μεγέθυνση 2000x) [πόρος: Vilkhu et al. 2011]
Επεξεργαστές υπερήχων υψηλής ισχύος από εργαστήριο σε πιλοτική και βιομηχανική κλίμακα.