استخراج فراصوتی مواد سلولی

استخراج فراصوتی یا سونو‌استخراج، فناوری تشدید فرایند است که با کوپل‌کردن امواج فراصوت پرتوان به دوغابی از بافت گیاهی یا سلولی عمل می‌کند. Hielscher Ultrasonics سونیکاتورهای قابل‌اعتمادی برای تخریب سلولی و استخراج، از مقیاس کوچکِ نمونه‌های آزمایشگاهی تا حجم‌های بالا در پردازش صنعتی عرضه می‌کند. جذابیت استخراج به کمک فراصوت در تیمار غیرحرارتی مواد، کاربرد آسان و قابلیت افزایش مقیاس از آزمایش تا تولید است.

دستگاه‌های فراصوت Hielscher امواج فراصوت با شدت بالا تولید می‌کنند که می‌توان آن‌ها را دقیقاً مطابق با نیازهای فرایند شما کنترل کرد.

فهرست زیر پروتکل‌های گوناگونی برای پردازش فراصوتی ارائه می‌کند که گستره وسیع کاربرد فراصوت پرتوان را در زیست‌شناسی، فراوری مواد غذایی و تولید دارو نشان می‌دهند.
چه استخراج گیاهی مشخصی مدنظرتان باشد و چه بخواهید اطلاعات عمومی بیشتری درباره استخراج‌کننده‌های فراصوتی پربازده ما به دست آورید، لطفاً از فرم تماس زیر استفاده کنید! خوشحال می‌شویم به شما کمک کنیم!

استخراج فراصوتی بولدین از برگ‌های بولدو (Peumus boldus Molina)

کاربرد فراصوت:
یکی از ترکیبات فعال مهم در بولدو، بولدین ((S)-2,9-dihydroxy-1,10-dimethoxiaporphine) است که همراه با کاتچین ((2S,3R)-2-(3,4-dihydroxy-phenyl)-3,4-dihydro-1(2H)-benzopyran-3,5,7-triol)، اجزای اصلی بخش آلکالوئیدی و فلاونوئیدی برگ‌های بولدو را تشکیل می‌دهند. بولدین یک عامل آنتی‌اکسیدانی قوی است که دچار آسیب پراکسیداتیو با واسطه رادیکال‌های آزاد می‌شود و به‌عنوان مهارکننده مؤثر رادیکال هیدروکسیل عمل می‌کند.
روش استخراج: در یک روش معمول استخراج، نمونه‌های برگ بولدو با 1L آب مقطر در فشار اتمسفری و با استفاده از سونیکاتور UIP1000hd در حالت ناپیوسته و جریان عبوری استخراج شدند. زمان استخراج بین 10 و 40 min.، با شدت فراصوت 10 تا 23 W/cm² و در محدوده دمایی 10 تا 70°C بود. بهترین نتایج در شرایط زیر به دست آمد: شدت فراصوت 23 W/cm² به مدت 40 min. در دمای 36°C
نتایج: نتایج آنالیز نشان می‌دهند که فراصوت‌دهی پرتوان، آزادسازی آنالیت از ماتریس گیاهی بولدو را با سرعتی به‌مراتب بیشتر از روش متداول افزایش می‌دهد: با فراصوت‌دهی در 30 min. بازده یکسانی به دست آمد، درحالی‌که زمان استخراج متداول 2h بود.
Chemat (2013) و همکاران نشان داده‌اند که استخراج به کمک فراصوت، ضمن کاهش زمان استخراج و افزایش غلظت عصاره‌ها، کارایی استخراج گیاهی را بهبود می‌بخشد (با مقدار یکسان حلال و مواد گیاهی). آنالیز نشان داد که شرایط بهینه عبارت بودند از: توان فراصوت‌دهی 23 W/cm² با UIP1000hd به مدت 40 min. و در دمای 36°C. پارامترهای بهینه استخراج فراصوتی در مقایسه با خیساندن متداول، استخراج بهتری را از نظر زمان فرایند (30 min. به‌جای 120 min.)، بازده بالاتر، بهره‌وری انرژی بیشتر، پاکیزگی بهتر، ایمنی بالاتر و کیفیت بهتر محصول فراهم می‌کنند.
دستگاه پیشنهادی:
UIP1000hdT با سونوتْرود BS2d34 و سلول جریان
مرجع/ مقاله پژوهشی:
Petigny, L.; Périno-Issartier, S.; واجسمن، ج.; Chemat، F. (2013): استخراج دسته ای و مداوم به کمک سونوگرافی برگ های Boldo (Peumus boldus mol.). مجله بین المللی علوم مولکولی 14، 2013. 5750-5764.

استخراج فراصوتی اسید کلروژنیک از برگ‌های توتون

کاربرد فراصوت:
برای آزمایش‌های استخراج، برگ‌های توتون از گونه Nicotiana tabacum آسیاب شدند تا اندازه ذرات به حدود >4 x ≧2 mm کاهش یابد. در آزمون‌های استخراج فراصوتی، نمونه‌های 20g از مواد برگ خشک توتون با آب مقطر در دماهای 5°C تا 30°C استخراج شدند. آزمایش‌های استخراج با زمان‌های چرخه متفاوت، از 5 دقیقه تا 30 دقیقه در هر چرخه، انجام شدند. حدود 10 تا 15 قطره اتانول به حجم بهینه محاسبه‌شده آب مقطر، یعنی 256 ml، که برای استخراج تمام اسید کلروژنیک محلول از نمونه‌های 20 g برگ خشک توتون لازم بود، افزوده شد. سپس حجم بهینه 256 ml آب مقطر به بخش‌های کوچک‌تری از حلال استخراج تقسیم شد تا در هر چرخه استخراج فراصوتی استفاده شود.
برای تابش فراصوت، از پردازشگر فراصوت UP400S (400 وات، 24 kHz) با سونوتْرود H7 ساخته‌شده از تیتانیوم با قطر نوک 7mm استفاده شد. سونوتْرود H7 تا نیمه ارتفاع مخلوط استخراج وارد شد.
پروتکل: شرایط بهینه استخراج فراصوتی اسید کلروژنیک از برگ‌های توتون به این صورت تعیین شد: 20g برگ خشک توتون در آب مقطر (نسبت بهینه مایع به جامد: 12٫8mL/g) در دمای فرایند 20 degC، با دستگاه فراصوت UP400S (400W, 24kHz) طی 3 چرخه فراصوت‌دهی، هرکدام به مدت 15min (مدت کل فراصوت‌دهی: 45 min).
دستگاه پیشنهادی:
UP400S با سونوتْرود H7
مرجع/ مقاله پژوهشی:
Mazvimba ، مارتین تونگای ؛ یو، یینگ؛ ژانگ ، یینگ (2011): بهینه سازی و طراحی متعامد از یک فرایند استخراج آبی به کمک اولتراسونیک برای استخراج اسید کلروژنیک از برگ های خشک تنباکو. مجله چینی داروهای طبیعی 2011.
درباره استخراج فراصوتی از توتون بیشتر بخوانید!

استخراج فراصوتی مانگیفرین

کاربرد فراصوت:
مانگیفرین (1,3,6,7-Tetrahydroxy-2-[3,4,5-trihydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-2-yl]xanthen-9-one؛ فرمول: C₁₉H₁₈O₁₁) یک پلی‌فنول با ساختار C-گلیکوزیل‌گزانتون است که در بسیاری از گونه‌های گیاهی یافت می‌شود. مانگیفرین فعالیت‌های داروشناختی گوناگونی دارد. آسیلاسیون ناحیه‌گزین مانگیفرین را می‌توان تحت فراصوت‌دهی، با کارایی بسیار بالا به‌وسیله لیپاز کاتالیز کرد. کاتالیز به کمک فراصوت، در مقایسه با روش‌های متداول، از نظر کوتاه‌تر بودن زمان واکنش و بالاتر بودن بازده برتری دارد. شرایط بهینه آسیلاسیون فراصوتی مانگیفرین به شرح زیر تعیین شد:
لیپاز: PCL، دهنده آسیل: وینیل استات؛ حلال واکنش: DMSO، دمای واکنش: 45 degC، توان فراصوت: 200W؛ نسبت سوبسترا: دهنده آسیل/مانگیفرین 6/1، بارگذاری آنزیم: 6 mg/ml
بازده آسیلاسیون ناحیه‌گزین تا 84% رسید.
دستگاه پیشنهادی:
UP200St یا UP200Ht
مرجع/ مقاله پژوهشی:
cp.: وانگ ، Z. وانگ ، آر. تیان ، ج. ژائو، بی؛ وی، X.F.; سو ، Y.L.; لی ، سی وای ؛ کائو، S.G.; Wang، L. (2010): اثر سونوگرافی بر آسیلاسیون انتخابی کاتالیز شده با لیپاز مانگیفرین در حلال های غیر آبی. J. آسیایی Nat Prod. Res. 12/1, 2010. 56-63.

استخراج فراصوتی کپسایسینوئیدها

کاربرد فراصوت:
استخراج کپسایسینوئیدها (کپسایسین، نوردی‌هیدروکپسایسین) از فلفل‌های تند: کپسایسینوئیدهای فلفل‌های Capsicum frutescens از طریق استخراج فراصوتی در شرایط زیر به دست آمدند: حلال: اتانول 95% (v/v)، نسبت حلال به جرم 10 ml/g، زمان استخراج با فراصوت‌دهی 40 min.، دمای استخراج 45°C. بازده ماده استخراج‌شده: 85% از کپسایسینوئیدها
دستگاه پیشنهادی:
UP400St
درباره استخراج کپسایسینوئیدها از فلفل‌های تند به کمک فراصوت بیشتر بخوانید!

استخراج فراصوتی سیلیمارین از دانه‌های خارمریم

کاربرد فراصوت:
استخراج به کمک فراصوت با استفاده از سونیکاتور UP400S انجام شد. در این مطالعه از پروب فراصوتی نوع هورن با قطر 1٫5 cm استفاده شد. مقدار 10 g پودر چربی‌زدایی‌شده خارمریم با دقت توزین و در 100 mL متانول حل شد. بشر در حمام آب قرار گرفت و در دمای 25°C نگه داشته شد. پودر خارمریم حل‌شده در حلال، برای بازه‌های زمانی مختلف (30، 60، 90، 120 و 150 min.) تحت فراصوت‌دهی قرار گرفت. پس از هر بازه زمانی، محلول با کاغذ صافی Whatman صاف شد و هر محلول صاف‌شده (حدود 80mL) با تبخیرکننده چرخان تبخیر شد تا حجم محلول به 30 mL برسد؛ سپس جذب نوری ترکیبات فنولی با اسپکتروفتومتر فرابنفش–مرئی در طول موج 517 nm طبق روش DPPH اندازه‌گیری شد. همان‌طور که انتظار می‌رفت، افزایش زمان استخراج به افزایش مقدار سیلیمارین انجامید.
نویسندگان مطالعه دریافتند که استخراج فراصوتی برای به‌دست‌آوردن عصاره‌های الکلی، یکی از بهترین روش‌های جایگزین روش‌های متداول است. ثابت شد که استخراج فراصوتی عصاره‌ای با کیفیت بهتر به دست می‌دهد. صرفه‌جویی در زمان، کارایی بیشتر و موارد دیگر نیز از مزایای آن هستند.
دستگاه پیشنهادی:
UP400St
مرجع/ مقاله پژوهشی:
Çağdaş, E.; Kumcuoğlu, S.; Güventürk, S.; Tavman، S. (2011): استخراج به کمک سونوگرافی از اجزای سیلیمارین از دانه خار شیر (خار مریم L.). گیدا 36/6، 2011. 311-318.
درباره استخراج فراصوتی سیلیمارین از دانه‌های خارمریم بیشتر بخوانید!

استخراج فراصوتی استویوزید

کاربرد فراصوت:
نمونه‌های 10g برگ خشک و آسیاب‌شده استویا در 100mL آب، با هم‌زدن پیوسته (با همزن مغناطیسی)، استخراج شدند. مقدار pH با سدیم فسفات 0٫01 M با pH 7 کنترل شد. نمونه در یک بشر شیشه‌ای 150 mL قرار گرفت و با سونیکاتور پروبی UIP500hT (20kHz, 500W) تحت فراصوت‌دهی قرار گرفت. نوک سونوتْرود حدود 1٫5 cm در دوغاب برگ‌های استویا فرو برده شد. دستگاه فراصوت برای توان خروجی 350W تنظیم شد. تیمار ملایم فراصوت‌دهی با 350 W به مدت 5–10 min. در دمای ثابت فرایند 30°C، بازده ربادیوزید A برابر با 30–34g به ازای هر 100g نمونه به دست داد. پس از فراصوت‌دهی، محلول عصاره سانتریفیوژ و از غشای میکرومتخلخل 0٫45 μm عبور داده شد؛ محلول صاف‌شده برای آنالیز مقدار کل ربادیوزید A برداشته شد. بازده استخراج مقدار کل ربادیوزید A با HPLC آنالیز شد.
با استخراج بدون حلال به کمک فراصوت، در مقایسه با روش‌های استخراج سنتی مانند استخراج حرارتی یا خیساندن، بازده بالایی از ربادیوزید A به دست آمد.
دستگاه پیشنهادی:
UIP500hdT
درباره استخراج فراصوتی استویا بیشتر بخوانید!

استخراج فراصوتی ترپن‌ها

کاربرد فراصوت:
استخراج ترکیبات فرّار، مانند ترپن‌ها، از گل‌آذین‌های یک رقم الیافی Cannabis sativa L. را می‌توان با فراصوت بهبود بخشید. مطالعات نشان داده‌اند که ترپن‌های هدف پس از فراصوت‌دهی کوتاه‌مدت از مواد گیاهی آزاد می‌شوند.
نتایج نشان می‌دهند که تیمار فراصوتی با مدت حداکثر 5 min امکان دستیابی به غلظت بالاتر ترپن‌ها را در مقایسه با خیساندن فراهم می‌کند. در مقابل، تیمار فراصوتی طولانی‌تر از 5 min غلظت δ-9-tetraidrocannabinol (THC) را افزایش داد.
پروتکل فراصوت‌دهی:
استخراج ترپن‌ها به کمک فراصوت با استفاده از یک سونیکاتور پروبی 200W انجام شد. دستگاه فراصوت روی دامنه 25% تنظیم شد. به هر یک از سه بخش 50g گل‌آذین خشک، 250mL اتانول 70% v/v به‌عنوان حلال استخراج افزوده شد. هر بشر به همراه محتویاتش در حمام یخ قرار گرفت. فراصوت‌دهی به مدت 5، 10 و 15 min انجام شد. در طول فرایند استخراج فراصوتی ، دفع سریع و پیوسته گرما تضمین شد تا دمای فرایند زیر 30°C باقی بماند. پس از استخراج، مخلوط‌ها تحت خلأ از کاغذ Whatman No. 3 عبور داده شدند و حلال با تبخیر چرخان تحت خلأ حذف شد. هر آزمون استخراج در سه تکرار و با استفاده از سه نمونه متفاوت انجام شد.
فراصوت‌دهی جایگزینی جالب‌توجه برای خیساندن در استخراج ترکیبات فرّار از گل‌آذین شاهدانه شناخته شد، اما همچنین نشان داده شد که برای افزایش بازیابی ترپن‌ها، مدت تیمار فراصوتی نباید از 5 دقیقه بیشتر باشد. در مقابل، تیمار فراصوتی طولانی‌تر از 5 دقیقه غلظت δ-9-tetraidrocannabinol (THC) را افزایش داد. عصاره گل‌آذین‌های Cannabis sativa که با استخراج فراصوتی به مدت 5 min به دست آمده است، می‌تواند به‌عنوان جزئی از ترکیب عطرها یا طعم‌دهنده نوشیدنی‌ها استفاده شود. می‌توان از آن به‌عنوان جایگزینی برای شاهدانه صنعتی استفاده کرد که ساقه‌هایش در صنعت الیاف و عصاره گل‌آذین‌هایش در صنایع آرایشی و غذایی به کار می‌روند.
دستگاه پیشنهادی:
UP200St یا UP200Ht با سونوتْرود/ پروب S26d14
مرجع/ مقاله پژوهشی:
Da Porto, C.; Decorti, D.; Natolino, A. (2014): «استخراج ترکیبات فرّار از گل‌آذین‌های شاهدانه صنعتی با کمک فراصوت». IJARNP 2014, 7/ 1. 8-14.
درباره استخراج ترپن‌ها به کمک فراصوت بیشتر بخوانید!

چیدمان استخراج برای جداسازی ترکیبات گیاهی: سونیکاتور پروبی UP400ST، صافی خلأ Büchi و تبخیرکننده چرخان برای استخراج ترکیبات فیتوشیمیایی.

استخراج فراصوتی وانیلین از غلاف‌های عمل‌آوری‌شده وانیل

کاربرد فراصوت:
استخراج وانیلین تحت فراصوت‌دهی بهینه شد. برای این منظور، دستگاه فراصوت 100 وات در حالت پالسی به کار گرفته شد (چرخه‌ها: 5 sec. روشن و سپس 5 sec. خاموش).
بهترین نتایج استخراج فراصوتی با اتانول 40% به مدت 1h در دمای 30°C به دست آمد. برای مقایسه نتایج با روش‌های استخراج متداول، استخراج در حمام آب و حمام فراصوت نیز انجام شد. نتایج نشان دادند که استخراج بهینه وانیلین با هورن فراصوتی و اتانول 40% به مدت 1h در دمای 30°C، با استخراج در حمام آب با اتانول 40% در دمای 56°C به مدت 15h قابل‌مقایسه بود.
دستگاه پیشنهادی:
UP100H
مرجع/ مقاله پژوهشی:
Rasoamandrary, N.; فرناندز ، A. M. ؛ بشری, محمد; ماسامبا، ک.; Xueming، X. (2013): بهبود استخراج وانیلین 4-هیدروکسی-3-متوکسی بنزآلدئید از دانه های وانیل پخته شده با استفاده از استخراج به کمک سونوگرافی: مقایسه استخراج با کمک سونوگرافی و حمام آب گرم. Akademik Gıda 11/1, 2013. 6-12.
درباره مزایای استخراج فراصوتی وانیلین بیشتر بخوانید!

استخراج فراصوتی ترکیبات فنولی از Ziziphus Jujube

کاربرد فراصوت:
برای استخراج ترکیبات فنولی عناب (Ziziphus Jujube) به کمک فراصوت، از سونیکاتور پروبی با شدت بالای UP200H با توان 200W و فرکانس 24kHz استفاده شد. دستگاه فراصوت به سونوتْرود میکرونوک S2 (قطر نوک 2 mm) مجهز بود که در حمام آبی فرو برده شده بود؛ در این حمام، ظرف شیشه‌ای رسوب حاوی نمونه قرار داشت (ابعاد داخلی: 280:195:135 mm). دامنه ارتعاشات فراصوتی 100% توان نامی (حداکثر دامنه 260 μm)، توان آکوستیکی 0٫171402 W و شدت 21٫8346 W/cm2 بود. شدت فراصوت به روش گرماسنجی، با اندازه‌گیری افزایش دمای سوسپانسیون برحسب زمان در شرایط بی‌دررو تعیین شد. روش استخراج فراصوتی برای استخراج کل ترکیبات فنولی از نمونه‌ها مطابق با طرح آزمایش (برای بهینه‌سازی) به کار رفت.
دستگاه پیشنهادی:
UP200H با سونوتْرود S2
مرجع/ مقاله پژوهشی:
Fooladi, H.; Mortazavi, S. A.; Rajaei, A.; Elhami Rad, A.H.; Salar Bashi, D.; Savabi Sani Kargar, S. (2013): بهینه‌سازی استخراج ترکیبات فنولی عناب (Ziziphus Jujube) با استفاده از روش استخراج به کمک فراصوت. IECFP 2013.

برای مشاهده پروتکل‌های بیشتر فراصوت‌دهی جهت تیمار فراصوتی مواد زیستی، اینجا کلیک کنید!