Terpeeni ekstraheerimine ultraheli abil
On tõestatud, et ultraheli terpeeni ekstraheerimine annab terpeenkarüofülleenoksiidi kõrge saagise, nt kanepist ja humalast. Karüofülleenoksiid on terpeen, mida leidub kanepis, humalas, pipras, basiilikus ja rosmariinis. Toimeainena kasutatakse lõhna- ja maitseainena ekstraheeritud terpeenkarüofülleenoksiidi.
Ekstraheeritud karüofülleenoksiidi kasutamine
Karüofülleenoksiidi iseloomustab aromaatne lõhn ja maitse (s.t. maitsetaimed). Tänu oma intensiivsele aromaatsele lõhnale ja maitsele kasutatakse seda sageli nii lõhna- ja maitseainena toidus kui ka lõhnakomponendina. Lisaks on sellel ka võime seonduda inimkeha endokriinsete CB2 retseptoritega, mis muudab selle huvitavaks farmatseutiliseks komponendiks.
Karüofülleenoksiidi ultraheli ekstraheerimine
Terpeenkarüofülleenoksiidi ultraheli ekstraheerimine on suurepärane meetod suure saagise saamiseks, nt alates Kanepi ja humal. Loe lähemalt akustilise kavitatsiooni kohta, ultraheli ekstraheerimise aktiivne põhimõte!
Näiteks β-karüofülleenoksiidi ekstraheeriti ultraheli seadmega ultraheli UP100H (100W, 30kHz) kuivatatud humala pungadest.
GC analüüsiandmed näitavad Hielscheri abil ekstraheeritud β-karüofülleenoksiidi ekstraheerimissaagist UP100H humalast.
UP400St – 400W võimas ultraheli protsessor terpeeni ekstraheerimiseks koos segistiga
Ultraheli humalaekstrakti gaasikromatograafia analüüs: β-karüofülleenoksiid, α-karüofülleen, α-pineen, mükreen, limoneen, α-karüofüleen ja karüofülleenoksiid ja teised.
Lisaks β-karüofülleenoksiidile ekstraheeriti edukalt ka teisi terpeene, nagu α-karüofülleen, α-pineen, mükreen, limoneen ja α-karüofüleen.
Kuidas terpeene ekstraheeritakse taimedest, kasutades sondi tüüpi ultraheli? Samm-sammult juhised!
- Esiteks jahvatatakse või tükeldatakse taimne materjal väikesteks tükkideks, et suurendada ekstraheerimise pinda.
- Seejärel segatakse taimne materjal terpeenide ekstraheerimiseks lahustiga (näiteks etanooli või veega).
- Seejärel kasutatakse sondi tüüpi ultraheli, et toetada ekstraheerimisprotsessi, rakendades lägale suure intensiivsusega, madala sagedusega ultraheli laineid umbes 20 kHz juures. See põhjustab akustilist kavitatsiooni ja lahusti kiiret vibratsiooni, mis soodustab taimerakkude lagunemist ja katkemist ning terpeenide vabanemist.
- Seejärel filtreeritakse segu, et eraldada tahke taimne materjal ekstraheeritud terpeene sisaldavast vedelikust.
- Seejärel vedelik aurustatakse või töödeldakse edasi, et eemaldada lahusti ja kontsentreerida terpeenid.
- Lõpptoode on terpeenirikka ekstrakt, mida saab kasutada mitmesugustes rakendustes, näiteks toidulisandites, funktsionaalsetes toitudes ja kosmeetikatoodetes.
Ultraheli terpeeni ekstraheerimise protokoll
Humal jahvatati tavalise kohviveskiga, et saada humalaproovi homogeensem osakeste suurus.
Viaali pandi 4,5 mg humalat, seejärel lisati 5 ml etanooli. Viaal asetati jääveega keeduklaasi soojuse hajutamiseks. Seejärel töödeldi proovi ultraheliga UP100H, mis on varustatud sonotrode MS7-ga, amplituudiga 50% 90sec jaoks.
Ultraheli humala ekstrakti gaasikromatograafia analüüs:
Sonikatsioon tagab suure massiülekande raku maatriksi ja lahusti vahel, nii et sellest tulenevalt saavutatakse väga kõrge kvaliteediga ekstrakti saagis.
- kvaliteetsed terpeeniekstraktid (termilise lagunemiseta)
- kõrge saagikus
- kiire menetlus
- Kiire ROI
- kergemad lahustid
- vähem lahustit
- Ohutu ja lihtne kasutada
- madal hooldus
- roheline, keskkonnasõbralik terpeenide ekstraheerimine
Ultraheli terpeeni ekstraheerimine paistab silma rohelise ekstraheerimismeetodina, mis võimaldab terpeeni ekstraheerimise protseduuri märkimisväärselt kiirendada, nõudes samal ajal vähem energiat kui teised tavapärased ekstraheerimismeetodid (st ülekriitiline CO2, Soxhlet jne). Muud terpeenide ultraheli ekstraheerimise kasutamisega seotud eelised on ultraheli ekstraktori lihtne käitlemine, kiire protsess, keemiliste jäätmete puudumine, kõrge saagikus, keskkonnasõbralik, parem kvaliteet kergete töötlemistingimuste ja termilise lagunemise vältimise tõttu.
Terpeenide ultraheli ekstraktorid
Allolev tabel annab teile teada, milline ultraheli seade võib olla teie terpeeni ekstraheerimise nõuete jaoks kõige sobivam.
| Partii maht | Voolukiirus | Soovitatavad seadmed |
|---|---|---|
| 10 kuni 2000 ml | 20 kuni 400 ml / min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 kuni 20L | 0.2 kuni 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 kuni 100L | 2 kuni 10L/min | UIP4000 |
| mujal liigitamata | 10 kuni 100 L / min | UIP16000 |
| mujal liigitamata | Suurem | klaster UIP16000 |
Suure võimsusega ultraheli homogenisaatorid laborist tööstuslikus mastaabis.
Kirjandus / viited
- Selvamuthukumaran, M.; Shi, J. (2017): Recent advances in extraction of antioxidants from plant by-products processing industries. Food Quality and Safety, 2017, 1, 61–81.
- Suslick, K.S. (1990): Sonochemistry. Science 23 Mar 1990: Vol. 247, Issue 4949, pp. 1439-1445
Faktid, mida tasub teada
kariofülleen
Karüofülleen või (−)-β-karüofülleen on looduslik bitsükliline seskviterpeen, mida võib leida paljudes eeterlikes õlides. Järgmised maitsetaimed on tuntud kui hea karüofülleeni allikas: Kanepikanep (Cannabis sativa), must köömne (Carum nigrum), nelk (Syzygium aromaticum), humal (Humulus lupulus), basiilik (Ocimum spp.), pune (Origanum vulgare), must pipar (Piper nigrum), lavendel (Lavandula angustifolia), rosmariin (Rosmarinus officinali) ja copaiba õli (Copaifera spp.). β-karüofülleen on fütokannabinoid, millel on tugev afiinsus kannabinoidiretseptori tüüp 2 (CB 2), kuid mitte kannabinoidiretseptori tüüp 1 (CB 1).
karüofülleenoksiid
Karüofülleenoksiid (ka β-karüofülleenoksiid) on β-karüofülleeni oksüdatsiooniderivaat ja valge kristalne tahke pulber, mille sulamistemperatuur on umbes 62 °C.
Seda hinnatakse põletikuvastase, lokaalanesteetikumi ja antioksüdatiivse toime poolest. Esimesed uuringud näitavad, et karüofülleeni oksüid võib olla potentsiaalne ravim ka vähiravis. Karüofülleenoksiid on osa tsüklobutaanitsüklist, mida juba kasutatakse meditsiinilistes uuringutes, et sünteesida laialdaselt kasutatavat kemoteraapia ravimit karboplatiini.
Karüofülleenoksiid, milles karüofülleeni olefiin on muutunud epoksiidiks, on toidu lõhna- ja maitseainete heakskiidetud komponent.
Nii β-karüofülleenil kui ka β-karüofülleenoksiidil on madal vees lahustuvus, mis takistab nende imendumist rakku. Nende seskviterpeenide kasutamiseks ravimite või toidulisanditena kapseldatakse liposoomid ületada nende seskviterpeenide halb lahustuvus vesivedelikes ning tagada biosaadavus ja bioaktiivsus. Klõpsake siin, et saada lisateavet bioaktiivsete ühendite ultraheli kapseldamise kohta!
Kanepis sisalduv karüofülleenoksiid
Cannabis sativa taimes leidub karüofülleenoksiidi seskviterpeenina, mis koosneb kolmest isopreeniühikust. Karüofülleenoksiid on kanepitaime üks suurimaid ja rikkalikumaid terpeene ning vastutab kanepi iseloomuliku aroomi ja lõhna eest. Ultraheli ekstraheerimist rakendatakse edukalt tootmiseks Täisspektriga kannabidiooliõlid, nii et antakse kollektoriühendite saatjaskonna efekt.
Ultraheli kavitatsioon ekstraheerimiseks
Kui vedelikku viiakse suure võimsusega ultraheli lained, tekivad vedelikus kokkusurumise ja paisumise (haruldase) tsüklid. Harvaesinemise ajal tekivad vedelikus tühimikud või nn kavitatsioonimullid. Need kavitatsioonimullid, mis on väikesed vaakummullid, tekivad negatiivse rõhu avaldamisel, nii et vedeliku kohalik tõmbetugevus on ületatud. Vaakummullid kasvavad mitme tihendus- / haruldase tsükli jooksul, kuni nad ei suuda rohkem energiat absorbeerida ja kavitatsioonimull läbib sn implosiivse kollapsi. Seda nähtust nimetatakse kavitatsiooniks. Prof Suslicki uuringu (1990) kohaselt valitsevad kavitatsioonimullides äärmuslikud tingimused, mille temperatuur on kuni 5000 K, rõhk 1000 atmosfääri, kütte-jahutuse kiirus üle 1010 K / s ja vedelikujoad kiirusega kuni 280 m / s, mis ilmuvad kavitatsioonitsoonis väga suure nihkejõu ja turbulentsina. Nende tegurite (rõhk, soojus, nihe ja turbulents) kombinatsiooni kasutatakse massiülekande kiirendamiseks ekstraheerimisprotsessis. Lisaks kasutatakse neid lokaalselt esinevaid tingimusi ka ultraheli protsessides, nagu homogeniseerimine, emulgeerimine või hajutamine.
Ultraheli ekstraheerimine põhineb akustilisel kavitatsioonil ja selle hüdrodünaamilistel nihkejõududel
Terpeenide ultraheli ekstraheerimine
Ultraheli ekstraheerimise põhimõte põhineb kahel efektil, mis tekivad siis, kui suure võimsusega ultraheli lained on paarid vedelikku või läga:
Esiteks surutakse lahusti (ümbritsev vedel keskkond) rakumaatriksisse. Sõltuvalt kavitatsiooni amplituudist ja tugevusest on rakusein vedeliku rõhu tõttu perforeeritud või häiritud.
Teiseks, harvaesineva tsükli ajal loputatakse raku (st rakusisese materjali) sisu sisemisest rakust välja. Pärast ultraheli ekstraheerimist on sihitud ühendid lahustis ja neid saab lahustist eraldada (nt lahusti aurustamisega), nii et lõpuks saadakse puhas ekstrakt.
Tooraine koostis (näiteks niiskusesisaldus, leotamise / jahvatamise aste ja osakeste suurus ning valitud lahusti on väga olulised tegurid, et saada tõhus ja tõhus ultraheli ekstraheerimisprotsess. Ultraheli protsessi parameetrid on samuti olulised: amplituud, rõhk, temperatuur ja ultrahelitöötluse aeg tuleb luua ja optimeerida parimate tulemuste saavutamiseks.