Terpeenin uuttaminen ultraäänellä
Ultraääni-terpeeniuuton on osoitettu antavan suuria terpeenikaryofylleenioksidin saantoja, esimerkiksi kannabiksesta ja humalasta. Karyofylleenioksidi on terpeeni, jota löytyy kannabiksesta, humalasta, pippurista, basilikasta ja rosmariinista. Aktiivisena yhdisteenä uutettua terpeenikaryofylleenioksidia käytetään aromiaineena ja terveyslisäaineena.
Uutetun karyofylleenioksidin käyttö
Karyofylleenioksidi erottuu aromaattisesta tuoksustaan ja maustaan (eli yrtteistä). Voimakkaan aromaattisen tuoksunsa ja makunsa vuoksi sitä käytetään usein aromin lisäaineena elintarvikkeissa sekä hajusteen ainesosana. Lisäksi sillä on myös kyky sitoutua ihmiskehon endokriinisiin CB2-reseptoreihin, mikä tekee siitä mielenkiintoisen farmaseuttisen komponentin.
Karyofylleenioksidin ultraääniuutto
Terpeenikaryofylleenioksidin ultraääniuutto on erinomainen tekniikka tuottaa suuria saantoja, esim. kannabis ja humalaa. Lue lisää akustisesta kavitaatiosta, ultraääniuuton aktiivinen periaate!
Esimerkiksi β-karyofylleenioksidi uutettiin ultraäänellä ultraäänilaitteella UP100H (100W, 30kHz) kuivatuista humalan silmuista.
GC-analyysitiedot osoittavat Hielscherin kanssa uutetun β-karyofylleenioksidin uuttosaannon UP100H humalasta.
UP400St – 400W tehokas ultraääniprosessori terpeenin uuttamiseen sekoittimella
Ultraäänihumalauutteen kaasukromatografia-analyysi: β-karyofylleenioksidi, α-karyofylleeni, α-pineeni, mykreeni, limoneeni, α-karyofyleeni ja karyofylleenioksidi ja muut.
β-karyofylleenioksidin lisäksi muita terpeenejä, kuten α-karyofylleeniä, α-pineeniä, mycreeniä, limoneenia ja α-karyofyleeniä, uutettiin onnistuneesti.
Miten terpeenit uutetaan kasveista koetintyyppisellä ultraäänellä? Vaiheittainen ohje!
- Ensinnäkin kasvimateriaali jauhetaan tai hienonnetaan pieniksi paloiksi uuttamispinta-alan lisäämiseksi.
- Kasvimateriaali sekoitetaan sitten liuottimeen (kuten etanoliin tai veteen) terpeenien uuttamiseksi.
- Koetintyyppistä ultrasonicationia käytetään sitten tukemaan uuttoprosessia soveltamalla lietteeseen korkean intensiteetin, matalataajuisia ultraääniaaltoja noin 20 kHz: llä. Tämä aiheuttaa akustista kavitaatiota ja liuottimen nopeaa värähtelyä, mikä edistää kasvisolujen hajoamista ja hajoamista sekä terpeenien vapautumista.
- Sitten seos suodatetaan kiinteän kasvimateriaalin erottamiseksi uutettuja terpeenejä sisältävästä nesteestä.
- Tämän jälkeen neste haihdutetaan tai sitä käsitellään edelleen liuottimen poistamiseksi ja terpeenien konsentroitumiseksi.
- Lopputuote on terpeenirikas uute, jota voidaan käyttää erilaisissa sovelluksissa, kuten ravintolisissä, funktionaalisissa elintarvikkeissa ja kosmetiikassa.
Ultraääniterpeenin uuttamisen protokolla
Humala jauhettiin tavanomaisella kahvimyllyllä, jotta humalanäytteestä saatiin homogeenisempi partikkelikoko.
4,5 mg humalaa laitettiin injektiopulloon ja lisättiin sitten 5 ml etanolia. Injektiopullo laitettiin dekantterilasiin, jossa oli jäävettä lämmön haihduttamiseksi. Sitten näyte sonikoitiin a UP100H, varustettu sonotrode MS7: llä, amplitudiasetuksella 50% 90 sekunnin ajan.
Ultraäänihumalauutteen kaasukromatografia-analyysi:
Sonikaatio varmistaa suuren massansiirron solumatriisin ja liuottimen välillä, joten näin ollen saavutetaan erittäin korkea korkealaatuisen uutteen saanto.
- korkealaatuiset terpeeniuutteet (ei termistä hajoamista)
- korkeat saannot
- nopea menettely
- Nopea sijoitetun pääoman tuotto
- miedommat liuottimet
- vähemmän liuottimien käyttöä
- Turvallinen ja helppo käyttää
- vähän huoltoa vaativa
- vihreää, ympäristöystävällistä terpeenin louhintaa
Ultraääni-terpeeniuutto erottuu vihreänä uuttomenetelmänä, joka mahdollistaa terpeenin uuttoprosessin nopeuttamisen merkittävästi samalla kun se vaatii vähemmän energiaa kuin muut tavanomaiset uuttomenetelmät (eli ylikriittinen CO2, Soxhlet jne.). Muita terpeenien ultraääniuuton käyttöön liittyviä etuja ovat ultraääniuuttimen helppo käsittely, nopea prosessi, ei kemiallisia jätteitä, korkea saanto, ympäristöystävällinen, parannettu laatu lievien käsittelyolosuhteiden ja lämpöhajoamisen estämisen vuoksi.
Ultraääniuuttimet terpeeneille
Alla olevassa taulukossa on viitteitä siitä, mikä ultraäänilaite saattaa olla sopivin terpeenin uuttovaatimuksiisi.
| Erän tilavuus | Virtausnopeus | Suositellut laitteet |
|---|---|---|
| 10 - 2000ml | 20–400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 - 20L | 0.2–4 l/min | UIP2000hdT |
| 10-100L | 2 - 10L / min | UIP4000 |
| n.a. | 10-100L / min | UIP16000 |
| n.a. | suurempi | klusteri UIP16000 |
Suuritehoiset ultraäänihomogenisaattorit laboratoriosta teolliseen mittakaavaan.
Kirjallisuus/viitteet
- 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
Faktoja, jotka kannattaa tietää
Karyofylleeni
Karyofylleeni tai (−)-β-karyofylleeni on luonnollinen bisyklinen seskviterpeeni, jota löytyy monista eteerisistä öljyistä. Seuraavat yrtit tunnetaan hyvänä karyofylleenin lähteenä: kannabis, hamppu (Cannabis sativa), kumina (Carum nigrum), neilikka (Syzygium aromaticum), humala (Humulus lupulus), basilika (Ocimum spp.), oregano (Origanum vulgare), mustapippuri (Piper nigrum), laventeli (Lavandula angustifolia), rosmariini (Rosmarinus officinali) ja copaibaöljy (Copaifera spp.). β-karyofylleeni on fytokannabinoidi, jolla on vahva affiniteetti tyypin 2 kannabinoidireseptoriin (CB 2), mutta ei kannabinoidireseptoriin tyyppi 1 (CB 1).
karyofylleenioksidi
Karyofylleenioksidi (myös β-karyofylleenioksidi) on β-karyofylleenin hapettumisjohdannainen ja valkoinen kiteinen kiinteä jauhe, jonka sulamispiste on noin 62 °C.
Sitä arvostetaan sen anti-inflammatorisista, paikallispuudutteista ja antioksidatiivisista vaikutuksista. Ensimmäinen tutkimus viittaa siihen, että karyofylleenioksidi voi olla potentiaalinen lääke myös syövän hoidossa. Karyofylleenioksidi on osa syklobutaanirengasta, jota käytetään jo lääketieteellisessä tutkimuksessa laajalti käytetyn kemoterapialääkkeen karboplatiinin syntetisoimiseksi.
Karyofylleenioksidi, jossa karyofylleenin olefiini on tullut epoksidiksi, on hyväksytty komponentti elintarvikearomiin.
Sekä β-karyofylleenillä että β-karyofylleenioksidilla on alhainen vesiliukoisuus, mikä estää niiden imeytymistä soluun. Jos haluat käyttää näitä seskviterpeenejä lääkkeinä tai ravintolisinä, kapselointi liposomit voittaa näiden seskviterpeenien huonon liukoisuuden vesipitoisiin nesteisiin ja varmistaa biologinen hyötyosuus ja bioaktiivisuus. Klikkaa tästä saadaksesi lisätietoja bioaktiivisten yhdisteiden ultraäänikapseloinnista!
Karyofylleenioksidi kannabiksessa
Cannabis sativa -kasvissa karyofylleenioksidia esiintyy seskviterpeeninä, joka koostuu kolmesta isopreeniyksiköstä. Karyofylleenioksidi on yksi kannabiskasvin suurimmista ja runsaimmista terpeeneistä, ja se on vastuussa kannabiksen erottuvasta aromista ja tuoksusta. Ultraääniuuttoa käytetään onnistuneesti tuottamaan täyden spektrin kannabidioliöljyt, niin että saadaan jakotukkien entourage-vaikutus.
Ultraäänikavitaatio uuttamista varten
Kun suuritehoiset ultraääniaallot viedään nesteeseen, nesteessä esiintyy puristus- ja laajenemisjaksoja (harvinaisuus). Harvennuksen aikana nesteeseen syntyy tyhjiä tiloja tai niin sanottuja kavitaatiokuplia. Nämä kavitaatiokuplat, jotka ovat pieniä tyhjiökuplia, esiintyvät, kun alipaine vaikuttaa niin, että nesteen paikallinen vetolujuus voitetaan. Tyhjiökuplat kasvavat useiden puristus- / harvinaisuussyklien aikana, kunnes ne eivät pysty absorboimaan enemmän energiaa ja kavitaatiokupla käy läpi sn implosiivisen romahduksen. Tätä ilmiötä kutsutaan kavitaatioksi. Professori Suslickin tutkimuksen (1990) mukaan kavitaatiokuplissa vallitsevat äärimmäiset olosuhteet, joiden lämpötila on jopa 5000 K, paine 1000 ilmakehää, lämmitys-jäähdytysnopeus yli 1010 K/s ja nestesuihkut, joiden nopeus on enintään 280 m/s, jotka näkyvät erittäin suurina leikkausvoimina ja turbulensseina kavitaatiovyöhykkeellä. Näiden tekijöiden (paine, lämpö, leikkaus ja turbulenssi) yhdistelmää käytetään nopeuttamaan massansiirtoa uuttoprosessissa. Lisäksi näitä paikallisesti esiintyviä olosuhteita käytetään myös ultraääniprosesseissa, kuten homogenoinnissa, emulgoinnissa tai dispergoinnissa.
Ultraääniuutto perustuu akustiseen kavitaatioon ja sen hydrodynaamisiin leikkausvoimiin
Terpeenien ultraääniuutto
Ultraääniuuton periaate perustuu kahteen vaikutukseen, jotka syntyvät, kun suuritehoiset ultraääniaallot ovat pariksi nesteeksi tai lietteeksi:
Ensinnäkin liuotin (ympäröivä nestemäinen väliaine) työnnetään solumatriisiin. Kavitaation amplitudista ja voimakkuudesta riippuen soluseinä rei'itetään tai nestepaine häiritsee sitä.
Toiseksi, harvinaisen syklin aikana solun sisältö (eli solunsisäinen materiaali) huuhdellaan ulos sisäsolusta. Ultraääniuuton jälkeen kohdeyhdisteet ovat liuottimessa ja ne voidaan erottaa liuottimesta (esim. haihduttamalla liuotin) siten, että lopulta saadaan puhdas uute.
Raaka-aineen koostumus (kuten kosteuspitoisuus, maserointi- / jauhatusaste ja hiukkaskoko sekä valittu liuotin ovat erittäin tärkeitä tekijöitä tehokkaan ja tehokkaan ultraääniuuttoprosessin saamiseksi. Myös ultraääniprosessiparametrit ovat välttämättömiä: amplitudi, paine, lämpötila ja sonikaatioaika on määritettävä ja optimoitava parhaiden tulosten saavuttamiseksi.