Extraction ultrasonique de la matière cellulaire

L'extraction par ultrasons ou sono-extraction est une technologie d'intensification des processus qui fonctionne par le couplage d'ultrasons à haute puissance dans une boue de tissus végétaux ou cellulaires. Hielscher Ultrasonics fournit des appareils à ultrasons fiables pour la désintégration et l'extraction de cellules à partir de petits échantillons. échantillons de laboratoire jusqu'à des volumes élevés en traitement industriel. L'intérêt de l'extraction assistée par ultrasons réside dans le traitement non thermique du matériau, sa facilité d'application et la possibilité de passer d'une échelle d'essai à une échelle de production.

Les appareils à ultrasons de Hielscher génèrent des ultrasons très intenses qui peuvent être contrôlés avec précision en fonction des exigences de votre processus.

La liste ci-dessous présente différents protocoles de traitement par ultrasons, qui illustrent le vaste champ d'application des ultrasons de puissance dans les domaines de la biologie, de l'agroalimentaire et de la production pharmaceutique.
Que vous ayez en tête une extraction botanique particulière ou que vous souhaitiez obtenir des informations plus générales sur nos extracteurs à ultrasons haute performance, veuillez utiliser le formulaire de contact ci-dessous ! Nous nous ferons un plaisir de vous aider !

Extraction ultrasonique de boldine à partir de feuilles de boldo (Peumus boldus Molina)

Application ultrasonique :
Un composé actif important du boldo est la boldine ((S)-2,9-dihydroxy-1,10-diméthoxiaporphine), qui est, avec la catéchine ((2S,3R)-2-(3,4-dihydroxy-phényl)-3,4-dihydro-1(2H)-benzopyran-3,5,7-triol), le principal composant de la fraction alcaloïde et flavonoïde des feuilles de boldo. La boldine est un puissant agent antioxydant qui subit les dommages peroxydatifs causés par les radicaux libres et agit comme un piégeur efficace de radicaux hydroxyles.
Procédure d'extraction : Pour une procédure d'extraction typique, des échantillons de feuilles de boldo ont été extraits avec 1 litre d'eau distillée à la pression atmosphérique à l'aide de l'ultrasonateur UIP1000hd en mode batch et flow-through. Le temps d'extraction varie entre 10 et 40 minutes, avec une intensité ultrasonique de 10 à 23 W/cm.²et une température comprise entre 10 et 70°C. Les meilleurs résultats ont été obtenus dans les conditions suivantes : intensité ultrasonique de 23 W/cm² pendant 40 minutes à une température de 36°C
Résultats : Les résultats de l'analyse montrent que la sonication à haute puissance améliore la libération des analytes de la matrice végétale de Boldo à des taux nettement supérieurs à ceux de la méthode conventionnelle : un rendement égal a été libéré par la sonication en 30 minutes, alors que le temps d'extraction conventionnel était de 2 heures.
Chemat (2013) et ses collaborateurs ont montré que l'extraction assistée par ultrasons améliore l'efficacité de l'extraction des plantes tout en réduisant le temps d'extraction à une concentration accrue des extraits (même quantité de solvant et de matériel végétal). L'analyse a révélé que les conditions optimisées étaient les suivantes : puissance de sonication 23 W/cm² avec UIP1000hd pendant 40 minutes et à une température de 36°C. Les paramètres optimisés de l'extraction par ultrasons permettent une meilleure extraction par rapport à une macération conventionnelle en termes de durée du processus (30 min. au lieu de 120 min.), de rendement supérieur, d'efficacité énergétique supérieure, de propreté améliorée, de sécurité accrue et de meilleure qualité du produit.
Recommandation de l'appareil :
UIP1000hdT avec sonotrode BS2d34 et cellule d'écoulement
Référence/ Document de recherche :
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.

Extraction ultrasonique de l'acide chlorogénique des feuilles de tabac

Application ultrasonique :
Pour les expériences d'extraction, les feuilles de tabac de Nicotiana tabacum ont été broyées pour obtenir des particules de taille réduite, d'environ >4 x ≧2 mm. Pour les essais d'extraction par ultrasons, des échantillons de 20 g de feuilles de tabac séchées ont été extraits avec de l'eau distillée à des températures allant de 5°C à 30°C. Les expériences d'extraction ont été menées pour des intervalles de temps de cycle d'extraction variant de 5 minutes à 30 minutes par cycle. Environ 10 à 15 gouttes d'éthanol ont été ajoutées au volume optimal calculé de 256 ml d'eau distillée nécessaire pour extraire tout l'acide chlorogénique soluble d'échantillons de 20 g de feuilles de tabac séchées. Le volume optimal de 256 ml d'eau distillée a ensuite été divisé en volumes fractionnés du solvant d'extraction à utiliser dans chaque cycle d'extraction par ultrasons.
Pour l'irradiation ultrasonique, un processeur ultrasonique UP400S (400 watts, 24 kHz) avec une sonotrode H7 en titane, dont l'extrémité avait un diamètre de 7 mm. La sonotrode H7 a été insérée à mi-hauteur du mélange d'extraction.
protocole: Les conditions optimales pour l'extraction par ultrasons de l'acide chlorogénique des feuilles de tabac ont été trouvées : 20 g de feuilles de tabac séchées dans de l'eau distillée (rapport liquide/solide optimal : 12,8 ml/g) à une température de traitement de 20 degrés Celsius, appareil à ultrasons UP400S (400W, 24kHz) pendant 3 cycles de sonication de 15 minutes chacun (durée totale de sonication : 45 minutes).
Recommandation de l'appareil :
UP400S avec sonotrode H7
Référence/ Document de recherche :
Mazvimba, Martin Tongai ; Yu, Ying ; Zhang, Ying (2011) : Optimisation et conception orthogonale d'un processus d'extraction aqueuse assisté par ultrasons pour l'extraction de l'acide chlorogénique des feuilles de tabac sèches. Chinese Journal of Natural Medicines 2011.
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Extraction ultrasonique de la mangiférine

Application ultrasonique :
Mangiférine (1,3,6,7-Tétrahydroxy-2-[3,4,5-trihydroxy-6-(hydroxyméthyl)oxan-2-yl]xanthen-9-one ; formule : C₁₉H₁₈O₁₁) est un polyphénol de structure C-glycosylxanthone que l'on trouve dans de nombreuses espèces végétales. La mangiférine présente diverses activités pharmacologiques. L'acylation régiosélective de la mangiférine peut être catalysée très efficacement par la lipase sous ultrasons. Par rapport aux méthodes conventionnelles, la catalyse assistée par ultrasons se distingue par des temps de réaction plus courts et des rendements plus élevés. Les conditions optimales pour l'acylation ultrasonique de la mangiférine ont été trouvées comme suit :
lipase : PCL, donneur d'acyle : acétate de vinyle ; solvant de réaction : DMSO, température de réaction : 45 degC, puissance ultrasonique : 200W ; rapport de substrat : donneur d'acyle/mangiférine 6/1, charge enzymatique : 6 mg/ml
Le rendement de l'acylation régiosélective a atteint 84 %.
Recommandation de l'appareil :
UP200St ou UP200Ht
Référence/ Document de recherche :
cp : Wang, Z. ; Wang, R. ; Tian, J. ; Zhao, B ; Wei, X.F. ; Su, Y.L. ; Li, C.Y. ; Cao, S.G. ; Wang, L. (2010) : L'effet des ultrasons sur l'acylation régiosélective de la mangiférine catalysée par la lipase dans des solvants non aqueux. J. Asian Nat Prod. Res. 12/1, 2010. 56-63.

Extraction ultrasonique des capsaïcinoïdes

Application ultrasonique :
Extraction de capsaicinoïdes (capsaïcine, nordihydrocapsaïcine) à partir de piments : Capsaicinoïdes provenant de Capsicum frutescens Les poivres ont été obtenus par extraction ultrasonique dans les conditions suivantes : solvant : 95% (v/v) d'éthanol, rapport solvant/masse de 10 ml/g, 40 min. de temps d'extraction par sonication, température d'extraction de 45°C. Rendement de l'extrait : 85% des capsaïcinoïdes.
Recommandation de l'appareil :
UP400St
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Extraction ultrasonique de silymarine à partir de graines de chardon-Marie

Application ultrasonique :
L'extraction assistée par ultrasons a été réalisée à l'aide d'un appareil à ultrasons UP400S. Dans cette étude, une sonde ultrasonique de type cornet a été utilisée avec un diamètre de 1,5 cm. 10 g de poudre de chardon-Marie non gras ont été pesés avec précision et dissous dans 100 ml de méthanol. Le bécher a été placé dans un bain-marie et maintenu à une température de 25°C. Après chaque intervalle de temps, la solution a été filtrée à travers un papier filtre Whatman et chaque filtrat (environ 80 ml) a été évaporé à l'aide d'un évaporateur rotatif jusqu'à obtention d'une solution de 30 ml et l'absorbance des composés phénoliques a été mesurée à l'aide d'un spectrophotomètre UV-Visible à une longueur d'onde de 517 nm selon la méthode DPPH. Comme prévu, l'augmentation des temps d'extraction a entraîné une augmentation des teneurs en silymarine.
Les auteurs de l'étude ont constaté que l'extraction par ultrasons pour obtenir des extraits alcooliques est l'une des meilleures techniques pour remplacer les techniques conventionnelles. Il a été prouvé que l'extraction par ultrasons permettait d'obtenir une meilleure qualité d'extrait. D'autres avantages sont le gain de temps, l'efficacité, etc.
Recommandation de l'appareil :
UP400St
Référence/ Document de recherche :
Çağdaş, E. ; Kumcuoğlu, S. ; Güventürk, S. ; Tavman, S. (2011) : Extraction assistée par ultrasons des composants de la silymarine des graines de chardon-Marie (Silybum Marianum L.). GIDA 36/6, 2011. 311-318.
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Extraction ultrasonique du stévioside

Application ultrasonique :
Des échantillons de 10 g de feuilles de stévia sèches et broyées ont été extraits dans 100 ml d'eau sous agitation continue (à l'aide d'un agitateur magnétique). La valeur du pH a été contrôlée avec du phosphate de sodium 0,01 M pH 7. L'échantillon a été placé dans un bécher en verre de 150 ml et sonifié à l'aide d'un appareil à ultrasons de type sonde UIP500hT (20kHz, 500W). La pointe de la sonotrode a été immergée d'environ 1,5 cm dans la bouillie de feuilles de stévia. L'appareil à ultrasons a été réglé sur une puissance de 350 W. Une sonication douce de 350 W pendant 5 à 10 minutes à une température constante de 30°C a permis d'obtenir un rendement en rébaudioside A de 30 à 34 g par 100 g d'échantillon. Après la sonication, la solution d'extrait a été centrifugée et filtrée à travers une membrane microporeuse de 0,45 μm ; le filtrat a été prélevé pour l'analyse de la teneur en rebaudioside A total. Le rendement d'extraction de la teneur totale en rebaudioside A a été analysé par CLHP.
L'extraction sans solvant assistée par ultrasons a permis d'obtenir un rendement élevé de rébaudioside A par rapport aux méthodes d'extraction traditionnelles telles que l'extraction thermique ou la macération.
Recommandation de l'appareil :
UIP500hdT
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Extraction ultrasonique de terpènes

Application ultrasonique :
L'extraction de composés volatils, tels que les terpènes, des inflorescences d'un cultivar de Cannabis sativa L. de type fibreux peut être améliorée par ultrasons. Des études ont montré qu'après une courte sonication, les terpènes ciblés sont déjà libérés du matériel végétal.
Les résultats montrent qu'un traitement ultrasonique ne dépassant pas 5 minutes permet d'obtenir une concentration accrue de terpènes par rapport à la macération. En revanche, un traitement ultrasonique de plus de 5 minutes augmente la concentration de δ-9-tétraidrocannabinol (THC).
Protocole de sonication :
L'extraction des terpènes assistée par ultrasons a été réalisée à l'aide d'un appareil à ultrasons. Ultrasonateur à sonde de 200W. L'appareil à ultrasons a été réglé à une amplitude de 25 %. Trois aliquotes de 50 g d'inflorescences séchées ont été ajoutées chacune à 250 ml d'éthanol à 70 % v/v, qui a été utilisé comme solvant d'extraction. Chaque bécher et son contenu ont été immergés dans un bain de glace. La sonication a été effectuée pendant 5, 10 et 15 minutes. Pendant la durée de la sonication, les béchers ont été immergés dans un bain de glace. extraction par ultrasons une dissipation rapide et continue de la chaleur a été assurée afin de maintenir la température du processus en dessous de 30°C. Après l'extraction, les mélanges ont été filtrés sous vide sur du papier Whatman n° 3 et le solvant a été éliminé par évaporation rotative sous vide. Chaque essai d'extraction a été réalisé en trois exemplaires en utilisant trois échantillons différents.
L'ultrasonication s'est avérée être une alternative intéressante à la macération pour extraire les composés volatils des inflorescences de cannabis, mais elle montre également que le traitement ultrasonique ne doit pas dépasser 5 minutes pour obtenir une meilleure récupération des terpènes. Au contraire, un traitement ultrasonique de plus de 5 minutes a augmenté la concentration de δ-9-tétraidrocannabinol (THC). L'extrait d'inflorescences de Cannabis sativa obtenu par extraction ultrasonique effectuée pendant 5 minutes pourrait être utilisé comme ingrédient pour les parfums ou les arômes pour les boissons. Il peut être utilisé comme alternative au chanvre industriel, où les tiges sont utilisées pour l'industrie des fibres et les extraits d'inflorescences pour l'industrie cosmétique et alimentaire.
Recommandation de l'appareil :
UP200St ou UP200Ht avec sonotrode/ sonde S26d14
Référence/ Document de recherche :
Da Porto, C. ; Decorti, D. ; Natolino, A. (2014) : “Extraction assistée par ultrasons de composés volatils à partir d'inflorescences industrielles de Cannabis sativa L.”. IJARNP 2014, 7/ 1. 8-14.
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Installation d'extraction pour l'isolement botanique : Ultrasonateur à sonde UP400ST, filtre à vide Büchi et rotor-évaporateur pour l'extraction des substances phytochimiques.

Extraction ultrasonique de la vanilline à partir de gousses de vanille séchées

Application ultrasonique :
L'extraction de la vanilline a été optimisée sous sonication. Par conséquent, l'appareil à ultrasons de 100 watts a été utilisé en mode pulsé (cycles : 5 secondes d'allumage suivies de 5 secondes d'extinction).
Les meilleurs résultats ont été obtenus pour l'extraction par ultrasons dans de l'éthanol à 40 % pendant 1 heure à 30 °C. Pour comparer les résultats avec les méthodes d'extraction conventionnelles, des extractions en bain d'eau et en bain d'ultrasons ont également été réalisées. Les résultats ont montré que l'optimisation de l'extraction de la vanilline par corne ultrasonique avec 40 % d'éthanol pendant 1 heure à 30 °C était comparable à l'extraction par bain d'eau avec 40 % d'éthanol à 56 °C pendant 15 heures.
Recommandation de l'appareil :
UP100H
Référence/ Document de recherche :
Rasoamandrary, N. ; Fernandes, A. M. ; Bashari, M. ; Masamba, K. ; Xueming, X. (2013) : Amélioration de l'extraction de la vanilline 4-Hydroxy-3-méthoxybenzaldéhyde à partir de gousses de vanille séchées à l'aide d'une extraction assistée par ultrasons : A Comparison of Ultrasound-Assisted and Hot Water Bath Extraction. Akademik Gıda 11/1, 2013. 6-12.
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Extraction ultrasonique des composés phénoliques de Ziziphus Jujube

Application ultrasonique :
Pour l'extraction assistée par ultrasons des composés phénoliques du jujube (Ziziphus Jujube), un ultrasonateur à sonde de haute intensité a été utilisé. UP200H d'une puissance de 200 W et d'une fréquence de 24 kHz. L'appareil à ultrasons était équipé de la sonotrode à micropointe S2 (diamètre de la pointe 2 mm), qui était immergée dans un bain d'eau dans lequel était placé un verre à précipité contenant l'échantillon (dimensions internes : 280:195:135 mm). L'amplitude des vibrations ultrasoniques était de 100 % de la puissance nominale (amplitude maximale de 260 μm) et la puissance acoustique de 0,171402 W et l'intensité de 21,8346 W/cm2. L'intensité ultrasonique a été déterminée par calorimétrie en mesurant l'augmentation du temps et de la température de la suspension dans des conditions adiabatiques. La procédure d'extraction par ultrasons a été utilisée pour l'extraction des composés phénoliques totaux des échantillons conformément au plan d'expérience (pour l'optimisation).
Recommandation de l'appareil :
UP200H avec sonotrode S2
Référence/ Document de recherche :
Fooladi, H. ; Mortazavi, S. A. ; Rajaei, A. ; Elhami Rad, A.H. ; Salar Bashi, D. ; Savabi Sani Kargar, S. (2013) : Optimiser l'extraction des composés phénoliques du jujube (Ziziphus Jujube) en utilisant la méthode d'extraction assistée par ultrasons. IECFP 2013.

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