Quillaja saponiinide ultraheliekstraktsioon
- Quillaja saponaria Molina puu saponiini ekstraktid on tööstuslike rakenduste peamine saponiinide allikas.
- Quillaja saponiinide ultraheliekstraktsioon annab kõrge kvaliteediga saponiine.
- Ultraheliekstraktsioon on väga tõhus meetod Quillaja saponiini ekstrakti suure saagise tootmiseks lühikese aja jooksul.
Quillaja saponiini ekstrakt
Quillaja saponiini ekstrakt (sünonüümid: quillaia ekstraktid, bois de Panama, Panama koore ekstraktid, quillai ekstraktid, Quillay koore ekstraktid, seebikoore ekstraktid) on aine, mis ekstraheeritakse Quillaja Saponaria Molina (Q. saponaria) puust. Quillaja ekstrakt koosneb enam kui 100 triterpenoidsest saponiinist. Peamised esinevad saponiinid on kviljahappe glükosiidid. Muud olulised komponendid on polüfenoolid ja tanniinid ning väikesed kogused soolasid ja suhkruid. Quillaja ekstrakt saadakse Quillaja saponaria puu pügatud vartest ja okstest pärit jahvatatud sisekoore või puidu vesiekstraktsiooni teel. Kuna Quillaja saponiini ekstraktid sisaldavad nii pindaktiivseid aineid kui ka fenoolseid ühendeid, on need erakordselt huvitavad tundlike funktsionaalsete toidukomponentide koostamiseks ja nende kaitsmiseks oksüdeerumise eest.
Saponiinide kasutamine looduslike emulgaatoritena kasvab märkimisväärselt, kuna üha enam nõutakse tervislikke, looduslikke tooteid ilma sünteetiliste lisaaineteta. Quillaja saponiinid on suurepärased emulgaatorid õli-vees (O/W) emulsioonidele ja nanoemulsioonidele ning on näidanud väga häid tulemusi erinevates koostistes, näiteks jookides ja õlisegudes. Quillaja saponiini ekstrakti tavaline rakendus on CBD õlide, läbikumavate jookide ja vahustatud toidutoodete emulgeerimine. Quillaja saponiine võib kasutada eraldi või koos teiste emulgaatoritega.
Q-Naturale® on Quillaja koore saponiinidel põhinev toidulisand, mille FDA on heaks kiitnud tõhusa emulgaatorina toidu ja jookide jaoks. Lisaks emulgaatorina kasutamisele kasutatakse Quillaja saponiine ravimikoostistes nende antibakteriaalsete, viirusevastaste, seenevastaste, parasiidivastaste, kasvajavastaste, maksakaitsvate ja immuunadjuvantsete omaduste tõttu.
- Suurepärane saagis
- Kiire ekstraktsioon – minutite jooksul
- Kõrge kvaliteediga ekstraktid – õrn, mittetermiline
- Roheline lahusti (st vesi)
- Kuluefektiivne
- Lihtne ja ohutu kasutus
- Madalad investeerimis- ja töökulud
- 24/7 töö suure koormuse all
- Roheline, keskkonnasõbralik meetod
120 L ultraheli-partiiekstraktsioon taimsetest materjalidest seadmega UIP2000hdT ja segistiga
Saponiinide ultraheliekstraktsiooni juhtumiuuring Quillajast
Kõrge kvaliteediga Quillaja ekstrakti valmistamiseks, mis pakub soovitud funktsionaalsust toidu- ja farmaatsialisandina, tuleb isoleerida aktiivsed fütokemikaalid, nimelt saponiinid. Quillaja saponiin on triterpeenne saponiin, mis on isoleeritud seebipuu koorest. Ultraheli kavitatsioon soodustab ekstraktsiooni, parandades tahke aine ja vedeliku kontakti ning suurendades massiülekannet.
Cares et al. näitavad oma uuringus selgelt, et ultrahelitoega ekstraktsioon (UAE) võib parandada bioaktiivsete põhikomponentide ekstraktsiooniprotsessi Quillaja Saponaria Molinast. Nad kasutasid Quillaja puitu ja koorepuru ning ekstraheerisid saponiinid vees ultraheli töötluse (sonikeerimise) abil, nii et lõpptoode sisaldab ainult looduslikke koostisosi ja tooraineid ning seda võiks kasutada toiduainete tootmisprotsessides. Mittetermilise ekstraktsioonimeetodina hoiti ekstraktsioonitemperatuuri ultraheli töötluse ajal pidevalt 20ºC (68ºF) juures. Ekstraktsioonisaagised suurenesid oluliselt ultraheli töötluse kestuse pikenemisega 10-lt 30 minutile. Ultrahelitoega ekstraktsiooni saagised 20 minuti jooksul 20ºC juures olid võrreldavad tavapärase meetodiga 3-tunnise ekstraktsiooni korral 60ºC juures saavutatutega.
Ultraheliseadmeid kasutatakse pikaajaliselt stabiilsete õli-vees (o/w) emulsioonide valmistamiseks, kasutades Quillaja saponiini ekstrakti emulsiooni füüsikaliseks ja keemiliseks stabiliseerimiseks. Klõpsake siin, et lugeda rohkem ultraheliemulgeerimise kohta!
Suure jõudlusega ultraheliekstraktorid
Hielscher Ultrasonics on spetsialiseerunud suure jõudlusega ultraheliprotsessorite tootmisele kvaliteetsete taimeekstraktide valmistamiseks.
Hielscheri lai tootevalik ulatub väikestest võimsatest laboriultrasonikaatoritest vastupidavate töölauaseadmete ja täielikult tööstuslike süsteemideni, mis tagavad suure intensiivsusega ultraheli bioaktiivsete komponentide tõhusaks ekstraktsiooniks ja eraldamiseks (nt kversetiin, kofeiin, kurkumiin, terpeenid jne). Kõik ultraheliseadmed vahemikus 200W kuni 16 000W on varustatud värvilise ekraaniga digitaalseks juhtimiseks, integreeritud SD-kaardiga automaatseks andmete salvestamiseks, brauseri kaudu toimiva kaugjuhtimisega ja paljude muude kasutajasõbralike funktsioonidega. Sonotroode ja läbivoolukambreid (osi, mis puutuvad kokku keskkonnaga) saab autoklaavida ning neid on lihtne puhastada. Kõik meie ultrasonikaatorid on ette nähtud 24/7 töörežiimiks, vajavad vähe hooldust ning on lihtsad ja ohutud kasutada.
Digitaalne värviline ekraan võimaldab ultraheliseadmeid kasutajasõbralikult juhtida. Meie süsteemid suudavad tagada amplituudid alates madalatest kuni väga kõrgeteni. Keemiliste ühendite, näiteks astaksantiini, ekstraktsiooniks pakume spetsiaalseid ultraheli sonotroode (tuntud ka kui ultrahelisondid või -sarved), mis on optimeeritud kvaliteetsete toimeainete õrnaks eraldamiseks. Hielscheri ultraheliseadmete vastupidavus võimaldab 24/7 tööd raskeis tingimustes ja nõudlikus keskkonnas.
Ultraheliprotsessi parameetrite täpne juhtimine tagab korratavuse ja protsessi standardiseerimise. Hielscheri tööstusliku mastaabiga automatiseeritud ultraheli ekstraktsioonisüsteemid on mõeldud kõrgekvaliteediliste ekstraktide suurte tootmismahtude jaoks, vähendades samal ajal tööjõudu, kulusid ja energiatarvet.
Alljärgnev tabel annab ülevaate meie ultrasonikaatorite ligikaudsest töötlemisvõimsusest:
| Partii maht | Vooluhulk | Soovitatavad seadmed |
|---|---|---|
| 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 |
| n.a. | 10 kuni 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | suurem | klaster seadmetest UIP16000 |
Võtke meiega ühendust! / Küsige meilt!
Kirjandus ja viited
- M. G. Cares, Y. Vargas, L. Gaete, J. Sainz, J. Alarcón (2009): Ultrasonically assisted Extraction of bioactive principles from Quillaja Saponaria Molina. International Congress on Ultrasonics, Universidad de Santiago de Chile, January 2009.
- J. Deise Fleck, A. Heemann Betti, F. Pereira da Silva, E. A. Troian, C. Olivaro, F. Ferreira, S. Gasparin Verza (2019): Saponins from Quillaja saponaria and Quillaja brasiliensis: Particular Chemical Characteristics and Biological Activities. Molecules. 2019 Jan; 24(1): 171.
- K. Kaur, R. Kumar, S.K. Mehta (2015): Formulation of saponin stabilized nanoemulsion by ultrasonic method and its role to protect the degradation of quercitin from UV light. Ultrasonics Sonochemistry 31, 2015.
- R.R.T. Majinda (2012): Extraction and Isolation of Saponins. In: 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): Physical stability of nanoemulsions with emulsifier mixtures: Replacement of tween 80 with quillaja saponin. LWT – Food Science and Technology 111, 2019. 760-766.
Faktid, mida tasub teada
Quillaja puust ja selle saponiinidest
Quillaja Saponaria Molina puu, tuntud ka kui Lõuna-Ameerika seebipuu, kasvab looduslikult ja laialdaselt Tšiilis. Quillaja Saponaria puu (sugukond Rosaceae) on suur igihaljas paksu koorega puu, mis on pärit mitmest Lõuna-Ameerika riigist, eelkõige Boliiviast, Tšiilist ja Peruust.
Quillaja saponiini ekstrakt sisaldab peamiselt saponiine, kuid ka polüfenoole, tanniine ning väikeses koguses soolasid ja suhkruid. Quillaja saponiinid on molekulid, mis on ehitatud triterpeensest tuumast ja kahest suhkruahelast. Need suhkruahelad annavad saponiinidele hüdrofiilse omaduse (= lahustuvad vees), samas kui triterpeenne tuum on hüdrofoobne (= veeimav ei ole, veekartlik). Seetõttu on tegemist „amphotic tenside“, mis teeb saponiinidest mitteioonse tensoaktiivse aine, võimaldades pindpinevuse vähendamist, hüdrofoobsete toodete solubiliseerimist vesilahustes ning mikro-/nanoemulsioonide moodustumist.
Quillaja puus sisaldab koor ligikaudu 5% ning seega kõige suuremat saponiinide hulka, samas kui puidu saponiinisisaldus on ligikaudu 2%.
Kuna saponiinid on looduslikud ained, millel on head vahutamis- ja emulgeerimisomadused, kasutatakse neid sageli vahutajatena toidu-, joogi- ja õlletööstuses, pindaktiivse ainena kosmeetikas, lisanditena agrokemikaalides ja loomasöödas ning adjuvantidena vaktsiinides.
Quillaja ekstraktide tootmine toimub vesiekstraktsiooniga; selle tootmisel ei kasutata muid lahusteid. Lõpptoode, kas toor- või puhastatud ekstrakt, vedelas või pulbrilises vormis, sisaldab ainult looduslikke koostisosi ja tooraineid, mis on lubatud kasutamiseks toidutööstuse protsessides. (Cares et al. 2009)
Mis on saponiinid?
Sõna saponiin pärineb ladinakeelsest sõnast sapo, mis tähendab seepi. Saponiinid on fütokemikaalid, mida leidub peamiselt, kuid mitte ainult taimedes, mis avaldavad vahutavaid omadusi ning koosnevad polütsüklilistest aglükoonidest, mis on seotud ühe või mitme suhkru külgahelaga. Aglükooni osa, mida nimetatakse ka sapogeniiniks, on kas steroid (C27) või triterpeen (C30). Saponiinide vahutamisvõime tuleneb hüdrofoobse (rasvlahustuva) sapogeniini ja hüdrofiilse (vees lahustuva) suhkruosa kombinatsioonist. [Majinda, 2012: lk 515] Suure saponiinisisaldusega taimset materjali on traditsiooniliselt kasutatud emulgaatoritena. Silmapaistvad näited saponiinirikastest taimedest on seebikoor (Quillaja saponaria; Rosaceae), seebirohi (Saponaria officinalis; Caryophyllaceae) ja shikakai pulber (Gleditsia sinensis; Leguminosae). Saponiinid on amfipaatsed glükosiidid suure molekulmassiga, mille struktuuris on üks või mitu hüdrofiilset glükosiidiosa, mis on ühendatud lipofiilse triterpeeni derivaadiga. Eriti farmaatsiatööstuses on saponiinid pälvinud suurt tähelepanu oma bioloogiliste omaduste tõttu, sealhulgas võime tõttu stimuleerida immuunvastust, mis teeb neist esmaklassilised adjuvantide kandidaadid.
Kõik, mida peaksite ultraheliekstraktsiooni kohta teadma
Ultraheli abil toimuv ekstraktsioon (UAE), tuntud ka kui sono-ekstraktsioon, on väga tõhus roheline ekstraktsioonimeetod bioaktiivsete ainete, näiteks valkude, vitamiinide, polüfenoolide, looduslike pigmentide, lipiidide jms eraldamiseks taimsetest maatriksitest. Ultraheliekstraktsioon põhineb akustilise kavitatsiooni toimimispõhimõttel.
Kui intensiivseid ultrahelilaineid rakendatakse vedelsüsteemidele, tekib akustiline kavitatsioon, mis on vaakummullide teke, kasv ja lõpuks kokkuvarisemine (vt joonist allpool). Ultrahelilainete levimise ajal vaakummullid võnguvad ja kasvavad, kuni jõuavad punkti, kus nad ei suuda enam energiat juurde neelata. Mulli kasvu tipus varisevad nad vägivaldselt kokku, mis põhjustab lokaalseid termilisi, mehaanilisi ja keemilisi toimeid. Mehaaniliste toimete hulka kuuluvad kõrged rõhud kuni 1000atm, turbulentsid ja intensiivsed nihkejõud. Need jõud lõhuvad rakuseinu ja soodustavad massiülekannet raku sisemuse ja lahusti vahel, vabastades bioaktiivsed ühendid ümbritsevasse vedelikku (st lahustisse).
Ultraheliekstraktsioon põhineb akustilisel kavitatsioonil ja selle hüdrodünaamilistel nihkejõududel
Ühendite tahke-vedeliku ultraheliekstraktsiooni taimsetest materjalidest ja rakukoest on põhjalikult uuritud. Väga intensiivsete ultrahelilainete rakendamine soodustab ekstraktsiooniprotsesse märkimisväärselt. Lisaks protsessi intensiivistamisele – mis annab suurema saagise ja lühema ekstraktsiooniaja – hoitakse ära termiline lagunemine ja temperatuuritundlike koostisosade kadu, kuna ultraheli töötlus (sonikeerimine) on mittetermiline töötlus. Lisaks on ultraheliekstraktsiooni investeerimis- ja kasutuskulud madalad, see vähendab lahustite kasutamist ja/või võimaldab kasutada keskkonnasõbralikumaid lahusteid, mistõttu on see säästlik ja keskkonnasõbralik ekstraktsioonitehnika. Tavapäraseid ekstraktsioonimeetodeid edestav ultraheliga toetatud ekstraktsioon (UAE) on võetud kasutusele toiduainetööstusest, et toota bioaktiivseid aineid majanduslikku kasu saades.
Ultraheliekstraktsioon taimerakkudest: mikroskoopiline põikilõige (TS) näitab toimemehhanisme ultraheliekstraktsiooni ajal rakkudest (suurendus 2000x) [allikas: Vilkhu et al. 2011]
Suure võimsusega ultraheliprotsessorid laborist pilootmastaabi ja tööstusliku mastaabini.