Glütseriin lahustina ultraheliekstraktsiooniks
Glütseriini ehk glütserooli saab botaaniliseks ekstraktsiooniks kasutada puhtalt (100%) või glütseriini ja vee või etanooli segus. Tutvuge glütseriini kasutamise eelistega ekstraktsioonilahustina ultraheli töötluse (sonikeerimise) protsessides.
Botaaniline ekstraktsioon glütseriinis ultraheli töötluse (sonikeerimise) abil
Botaaniline ekstraktsioon on analüütilise keemia, biokeemia ja looduslike ainete uurimise põhiprotsess, mille eesmärk on eraldada keerukatest segudest kindlaid komponente. Traditsioonilised ekstraktsioonimeetodid, näiteks maseratsioon või Soxhleti ekstraktsioon, nõuavad sageli pikka töötlusaega ja orgaaniliste lahustite kasutamist, mis võib kujutada endast keskkonna- ja terviseriski. Viimasel kümnendil on ultraheliekstraktsioon asendanud traditsioonilised ekstraktsioonitehnikad, nagu maseratsioon, Soxhleti ekstraktsioon ja lahustiekstraktsioon, kuna ultraheli töötlus (sonikeerimine) on tõhusam, kiirem, efektiivsem ja keskkonnasõbralikum. Lisaks nendele ultraheliekstraktsiooni eelistele võimaldab see tehnika kasutada valitud lahustit. Ultraheliekstraktorid suudavad töödelda isegi puhast taimset glütseriini lahustina.
UP400ST ultraheli homogenisaator ürtide ekstraktsiooniks, kasutades lahustina glütseriini.
Kuidas töötavad ekstraktsiooni sondtüüpi ultraheliseadmed?
Botaaniliseks ekstraktsiooniks kasutatavad sonikaatorid kasutavad intensiivse ultraheli jõudu. Ultrahelisondi kaudu juhitakse suure intensiivsusega ultraheli lahustisse, kus tekib arvukalt kavitatsioonimulle. Mikroskoopiliste kavitatsioonimullide kiire teke ja kollaps tekitavad nihkejõude ja intensiivset segunemist ning lokaalselt kõrgeid temperatuure ja rõhke. Need sonomehaanilised jõud lõhuvad tõhusalt rakuseinu ja hõlbustavad rakusiseste ühendite vabanemist. See ultraheli abil intensiivistatud ekstraktsioonitehnika pakub mitmeid eeliseid, sealhulgas lühemat ekstraktsiooniaega, suuremat saagist ning võimalust töödelda termolabiilseid aineid ilma märkimisväärse lagunemiseta.
Taimne glütseriin ekstraktsioonilahustina
Taimne glütseriin, värvitu, lõhnatu ja viskoosne taimeõlidest saadav vedelik, on laialdaselt tuntud oma lahustiomaduste poolest. See on mittetoksiline, biolagunev ja sellel on suurepärane lahustuvus paljude orgaaniliste ühendite jaoks. Lahustina pakub taimne glütseriin mitmeid eeliseid traditsiooniliste orgaaniliste lahustite ees:
- Ohutus ja keskkonnamõju: Glütseriin on mittetoksiline ja keskkonnasõbralik, mistõttu on see eelistatud valik rohelise keemia rakendustes.
- Toidu- ja farmatseutiline kvaliteet: Taimne glütseriin on saadaval toidu- ja farmatseutilise kvaliteediga. Kuna glütseriin on alkoholivaba, söödav ja magusa maitsega, on see hinnatud lahusti toidule ja farmaatsiatoodetele mõeldud ekstraktide jaoks. Kosmeetikas on glütseriin hea mainega lahusti tänu oma pehmendavatele omadustele.
- Lahustuvus: See võib lahustada nii hüdrofiilseid kui ka hüdrofoobseid aineid, laiendades ekstraheeritavate ühendite hulka.
- Stabiilsus: Glütseriin on keemiliselt stabiilne, mis aitab säilitada tundlike ühendite terviklikkust ekstraktsiooni ajal.
Ultraheliseade UIP1000hdT botaaniliseks ekstraktsiooniks.
Protokoll: ultraheliekstraktsioon ürtide lehtedest glütseriini
Selles protokollis juhendame teid ürtide lehtedest bioaktiivsete ühendite ultraheliekstraktsiooni sammude kaudu puhtasse glütseriini. Ultraheliekstraktsiooni protsessist visuaalse ettekujutuse saamiseks võite vaadata ülal olevat täiendavat videot.
Vajate:
- värsked või kuivatatud ürdid
- 100% taimne glütseriin
- sondtüüpi sonikaator, nt UP400St koos sonotroodiga S24d22L2D
- klaasist keeduklaas
- tumedast klaasist pudel hoiustamiseks
Samm-sammuline juhend
- Hakkige ürtide lehed väikesteks tükkideks (ca 5x5mm).
- Asetage ürtide lehed klaasist keeduklaasi.
- Lisage glütseriin. Ürte võib paar minutit leotada.
- Sisestage sonikaatori sond keeduklaasi. Tsentreerige sond keeduklaasi keskele ja veenduge, et sonotrood ei puutu vastu anuma seinu.
- Seadke amplituud 100%-le ja alustage ultraheli töötlust (sonikeerimist).
- Jälgige temperatuuri temperatuuriandurikaga, mis on UP400St komplektis.
- Kui temperatuur tõuseb üle piiri, mida te ei soovi ületada, võite sonikaatori pausile panna, et glütseriinisuspensioon jahtuks. Temperatuuripiiri saab seadistada UP400St menüüs. Lisaks võite klaasist keeduklaasi asetada jäävanni.
- Sonikeerige, kuni kogu energiasisend on ligikaudu 200–250 Ws/g. (Soovitud energiasisendi saab seadistada UP400ST ja kõigi digitaalsete Hielscheri sonikaatorite menüüs.)
- Pärast ultraheli töötlust eemaldage kasutatud taimne materjal glütseriinist filtreerimise teel. Võite kasutada sõela, filterpaberit või marli. Viskoosse glütseriini filtreerimise hõlbustamiseks kasutage vaakumfiltreerimist.
Tõrkeotsing ja näpunäited:
Mida külmem on glütseriin, seda suurem on selle viskoossus. Väga viskoossed vedelikud nõuavad võimsamat sonikaatorit. 400-vatine sonikaator UP400St töötleb 100% glütseriini toatemperatuuril vaevata. Kui kasutate väiksema võimsusega sonikaatorit, võite kasutada glütseriini ja vee segu (nt 50:50 %v/v).
Külma glütseriini puhul sobib tööstuslik sonikaator, näiteks 1000-vatine ultraheliprotsessor UIP1000hdT, ideaalselt väga viskoossete lahustite töötlemiseks.
Protokoll: fütokemikaalide ekstraheerimine gentsiani juurest
Glütseriini-vee segude praktiline rakendus ultraheliga botaanilisel ekstraheerimisel on näidatud fütokemikaalide, näiteks amarogentiini, eraldamisel gentsiani juurest 50% glütseriinis Hielscher UP200Ht sonikaatoriga. Gentsiani juur sisaldab kibedaid maitseühendeid, mis pakuvad huvi toidu- ja joogitööstuses ning traditsioonilises meditsiinis.
Amarogentiini kibeduse väärtus on 58 000 000 ja seda leidub gentsiani juures kontsentratsiooniga 0,15%. Gentsiani kibedust iseloomustab puhas maitse. Oma suure tugevuse tõttu hinnatakse gentsiani juure kibedaid ühendeid kui tugevat maitseühendit.
Samm-sammuline juhend gentsiani juure ultraheliekstraktsiooniks glütseriini kasutades lahustina
Glütseriini-vee segu kasutamine koos suure jõudlusega UP200Ht sonikaatoriga annab ekstraheeritud fütokemikaalide suure saagise. Glütseriini leebed tingimused tagavad, et tundlikud ühendid püsivad kogu protsessi vältel stabiilsed.
Glütseriin ning selle segud vee või etanooliga pakuvad mitmekülgseid lahustivõimalusi ultraheliga botaaniliseks ekstraheerimiseks. Hoolimata glütseriini suurest viskoossusest tulenevatest raskustest suudavad arenenud sonikeerimisseadmed, nagu Hielscher UP200Ht, neid lahusteid tõhusalt töödelda, tagades väärtuslike fütokemikaalide tõhusa ekstraheerimise. Võimalus kohandada lahusti koostist ja kasutada ultrahelilainete võimsust teeb ultraheliga toetatud ekstraheerimisest võimsa meetodi bioaktiivsete ühendite eraldamiseks taimsest materjalist.
Ultraheli abil toimuv ekstraheerimine glütseriinis
Sondtüüpi sonikaatorite kombineerimine taimse glütseriiniga lahustina on võimas lähenemisviis ekstraheerimiseks. Ultraheli töötluse mehaanilised mõjud tõhustavad massiülekannet, parandades glütseriini tõhusust sihtühendite lahustamisel. See kombinatsioon on eriti tõhus bioaktiivsete ühendite ekstraheerimiseks taimsetest materjalidest, näiteks polüfenoolide, alkaloidide ja eeterlike õlide puhul.
Ultraheli botaanilise ekstraheerimise rakendused glütseriinis
Sellel ekstraheerimismeetodil on paljutõotavad rakendused erinevates valdkondades:
- Farmaatsiatooted: Farmatseutiliste toimeainete eraldamine ravimtaimedest.
- Toiduainetööstus: Looduslike maitseainete, värvainete ja antioksüdantide ekstraheerimine.
- Kosmeetika: Bioaktiivsete ühendite tootmine nahahooldus- ja ilutoodete jaoks.
- Süvaeutektilised lahustid Madala hinna, suure kättesaadavuse, mittetoksilisuse, mittesüttivuse ja mittelenduvuse tõttu sobivad glütserool ja glütserooli-põhised süvaeutektilised lahustid ideaalselt polüfenoolide ultraheli ekstraheerimiseks, pakkudes väga jätkusuutlikku lahendust.
- kõrge tõhusus
- tipptasemel tehnoloogia
- töökindlus & vastupidavus
- reguleeritav, täpne protsessijuhtimine
- partii- & inline-töötlus
- mis tahes mahule
- intelligentne tarkvara
- nutikad funktsioonid (nt programmeeritavus, andmete logimine, kaugjuhtimine)
- lihtne ja ohutu kasutada
- vähene hooldusvajadus
- CIP (kohapealne puhastus)
Disain, tootmine ja nõustamine – Saksamaal valmistatud kvaliteet
Hielscheri ultraheliseadmed on tuntud oma kõrgeima kvaliteedi ja disainistandardite poolest. Töökindlus ja lihtne kasutamine võimaldavad meie ultraheliseadmeid sujuvalt integreerida tööstusrajatistesse. Hielscheri ultraheliseadmed tulevad hõlpsasti toime rasketes tingimustes ja nõudlikes keskkondades.
Hielscher Ultrasonics on ISO-sertifitseeritud ettevõte ja paneb erilist rõhku suure jõudlusega ultraheliseadmetele, mis on varustatud tipptasemel tehnoloogiaga ning on kasutajasõbralikud. Loomulikult vastavad Hielscheri ultraheliseadmed CE-nõuetele ning täidavad UL-i, CSA ja RoHs-i nõudeid.
Alljärgnev tabel annab ülevaate meie ultraheliseadmete ligikaudsest töötlemisvõimsusest:
| Partii maht | Vooluhulk | Soovitatavad seadmed |
|---|---|---|
| 0,5 kuni 1,5mL | n.a. | VialTweeter |
| 1 kuni 500mL | 10 kuni 200mL/min | UP100H |
| 10 kuni 2000mL | 20 kuni 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 kuni 20L | 0,2 kuni 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 kuni 100L | 2 kuni 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 kuni 150L | 3 kuni 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 kuni 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | suurem | klaster seadmetest UIP16000 |
Võtke meiega ühendust! / Küsige meilt!
Sonikaator MSR-4 4x 4kW ultrahelisondiga (kokku 16kW ultrahelivõimsus) bioaktiivsete ühendite tööstuslikuks ekstraheerimiseks.
Kirjandus / viited
- Sumbal Jamshaid, Dildar Ahmed (2022): Optimization of ultrasound-assisted extraction of valuable compounds from fruit of Melia azedarach with glycerol-choline chloride deep eutectic solvent. Sustainable Chemistry and Pharmacy, Volume 29, 2022.
- Jamshaid, S., Ahmed, D. & Aydar, A. Y. (2022): Ultrasound-assisted extraction optimization of polyphenols, flavonoids, and antioxidant compounds from fruit of Melia azedarach using a glycerol-based green deep eutectic solvent. Journal of Food Processing and Preservation, 46, e16657.
- Turrini, Federica; Donno, Dario; Beccaro, Gabriele; Zunin, Paola; Pittaluga, Anna; Boggia, Raffaella (2019): Pulsed Ultrasound-Assisted Extraction as an Alternative Method to Conventional Maceration for the Extraction of the Polyphenolic Fraction of Ribes nigrum Buds: A New Category of Food Supplements Proposed by The FINNOVER Project. Foods. 8. 466; 2019
- Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). International Journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.
Faktid glütseriini kohta, mida tasub teada
Mis on glütseriin? Glütseriin ehk glütserool on kolmehüdroksüülne alkohol, millel on kõrge vees lahustuvus ja hügroskoopsus. See teeb sellest mitmekülgse lahusti erinevates rakendustes. Taimse glütseriini viskoossus on ligikaudu 1400 sentipuaasi temperatuuril 20ºC. Glütseriin on mittetoksiline, biolagunev ja ringlussevõetav. See toodetakse taastuvatest allikatest, mistõttu on see keskkonnasõbralik lahusti. Kuna glütseriin on odav ja hästi kättesaadav, kasutatakse seda laialdaselt erinevates tööstusharudes. Mittesüttivuse ja mittelenduvuse tõttu on glütseriin käsitsemisel ja ladustamisel ohutu.
Glütseriin lahustub vees, etanoolis ja metanoolis, mis laiendab selle kasutatavust lahustina erinevates keemilistes protsessides.
Milleks glütseriini lahustina kasutatakse?
Glütseriini hinnatakse selle mitmekesise kasutuse pärast nii toidu- kui ka kosmeetikatööstuses. Glütseriini kasutamine lahustina on üks selle tugevaid rakendusi, kuna see pakub sobivaid keemilisi omadusi ja suurt mitmekülgsust lahustina.
Kosmeetikas ja meditsiinis: Kosmeetikas ja meditsiinis kasutatakse glütseriini tavaliselt pehmendava ainena kreemides ja geelides. See toimib lahustina paljudele halvasti lahustuvatele ainetele, suurendades nende biosaadavust. Glütseriini tõhusus nendes rakendustes tuleneb selle keemilisest olemusest kolmehüdroksüülse alkoholina, mis annab sellele kõrge vees lahustuvuse ja hügroskoopsuse.
Toidus ja jookides: Glütseriin täidab toiduainete- ja joogitööstuses mitut rolli. See toimib niiskusesidujana, lahustina ja magusainena ning aitab kaasa toiduainete säilitamisele. Seda kasutatakse ka täiteainena tööstuslikult valmistatud vähese rasvasisaldusega toiduainetes, näiteks küpsistes, ning paksendajana liköörides.
Polüooli omadused: Glütseriin, polüool (suhkrualkohol), on tuntud kui mittetoksiline, biolagunev ja ringlussevõetav. See toodetakse taastuvatest allikatest ning toimib polaarse protoonse lahustina tänu oma kolmehüdroksüülsele alkoholistruktuurile. See muudab selle väga hüdrofiilseks ning lahustuvaks vees, etanoolis ja metanoolis.
Vesiekstraktsiooni kaaslahusti: Glütseriin on tõhus kaaslahusti vesiekstraktsiooniprotsessides ning on eriti tuntud oma tõhususe poolest polüfenoolide ekstraktide saamisel.
Milline on glütseriini roll ultraheli ekstraktsioonis?
Glütseriin ehk glütserool on värvitu, lõhnatu ja viskoosne vedelik, mida kasutatakse laialdaselt lahustina taimsetes ekstraktsioonides. Selle ainulaadsed omadused muudavad selle eriti sobivaks tundlike fütokemikaalide ekstraheerimiseks, mis võivad karmimates tingimustes laguneda. Glütseriini võime säilitada bioaktiivsete ühendite terviklikkust koos selle mittetoksilise ja biolagunevu olemusega muudab selle atraktiivseks lahustiks farmaatsia-, kosmeetika- ja toiduainetööstuses. Kuigi puhast glütseriini kasutatakse sageli ekstraktsioonilahustina, segatakse seda ka veega või etanooliga erinevates vahekordades.
Glütseriini-vee segud: Glütseriini segamine veega vähendab lahuse viskoossust, parandades selle kavitatsiooniefektiivsust ultraheli ekstraktsiooni ajal. Tüüpiline segu võib koosneda 50% glütseriinist ja 50% veest, tasakaalustades viskoossust ja lahusti tõhusust. See kombinatsioon on eriti tõhus selliste ühendite nagu kibedusained ekstraheerimiseks emajuurest, nagu on näidatud ultraheli töötluse (sonikeerimise) protsessides.
Glütseriini-etanooli segud: Etanooli lisamine glütseriinile loob lahustisegu madalama viskoossuse ja paremate lahustiomadustega. Etanool, olles hea lahusti paljudele fütokemikaalidele, aitab ühendeid tõhusamalt ekstraheerida, samal ajal kui glütseriinikomponent tagab lõpliku ekstrakti stabiilsuse ja biosobivuse.
Hielscher Ultrasonics toodab suure jõudlusega ultraheli homogenisaatoreid alates laboriulatusest kuni tööstusliku mõõtkavani.