વનસ્પતિઓમાંથી અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ માટેનાં દ્રાવકો

• અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણના અનેક ફાયદા છે, જેમ કે ઊંચી ઉપજ, ઝડપી નિષ્કર્ષણ દર, પર્યાવરણમૈત્રીપૂર્ણતા અને ઊર્જાનો ઓછો વપરાશ.
• નિષ્કર્ષણ માધ્યમ તરીકે પાણીનો ઉપયોગ તેના સૌથી મોટા ફાયદાઓમાંનો એક છે. જોકે, લક્ષિત અર્ક માટે વધુ સારા પરિણામો મેળવવા સોનિકેશનનો ઉપયોગ વિવિધ દ્રાવક પ્રણાલીઓ સાથે કરી શકાય છે.
• વનસ્પતિજન્ય જૈવસક્રિય પદાર્થોના અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ માટેનું શ્રેષ્ઠ દ્રાવક કાચા માલને ધ્યાનમાં રાખીને પસંદ કરવામાં આવે છે.

અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ

અલ્ટ્રાસાઉન્ડ કોષીય સંરચનાઓને વિઘટિત કરવા અને દ્રવ્યમાન સ્થાનાંતરણ સુધારવા માટે જાણીતું છે, જેનાથી જૈવસંયોજનો (દા.ત. ફિનોલિક સંયોજનો, કેરોટિનોઇડ્સ) ની નિષ્કર્ષણક્ષમતા વધે છે.
સોનિકેશનની યાંત્રિક અસરો દ્રવ્યમાન સ્થાનાંતરણ સુધારીને નિષ્કર્ષણ પ્રક્રિયાને મોટા પ્રમાણમાં વેગ આપે છે, તેથી કાર્બનિક દ્રાવકોનો ઉપયોગ ઘણી વાર બિનજરૂરી બને છે. આનો અર્થ એ છે કે અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ માટે પાણી ઘણી વાર પૂરતું નિષ્કર્ષણ માધ્યમ હોય છે, જેના અનેક ફાયદા છે, જેમ કે સસ્તું, બિનજોખમી, સરળતાથી ઉપલબ્ધ અને પર્યાવરણમૈત્રીપૂર્ણ હોવું.
જોકે, ચોક્કસ જૈવસક્રિય સંયોજનો માટે બાષ્પશીલ દ્રાવક સાથે અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ કરવાથી શ્રેષ્ઠ પરિણામો મળી શકે છે.
યોગ્ય દ્રાવક પસંદ કરવા માટે કાચો માલ (દા.ત. તાજી અથવા સૂકવેલી, પલાળીને મૃદુ કરેલી/દળેલી અથવા ચૂર્ણ બનાવેલી વનસ્પતિ સામગ્રી) અને લક્ષિત પદાર્થો (દા.ત. ચરબીપ્રિય, જલપ્રિય) ધ્યાનમાં લેવા જરૂરી છે.
 

નીચેના કોષ્ટકમાં કેટલાંક દ્રાવકોની યાદી આપેલી છે, જે સુસ્થાપિત નિષ્કર્ષણ દ્રાવકો છે અને વનસ્પતિ સામગ્રીમાંથી અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ માટે વપરાય છે.

શક્તિશાળી અલ્ટ્રાસાઉન્ડ તરંગો જૈવિક સંરચનાઓના કોષીય મેટ્રિક્સને વિઘટિત કરે છે અને જૈવસક્રિય સંયોજનોને મુક્ત કરે છે. વનસ્પતિ સામગ્રી અને દ્રાવક વચ્ચે દ્રવ્યમાન સ્થાનાંતરણ તીવ્ર બને છે. આ ક્રિયાવિધિઓને કારણે અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ વનસ્પતિજન્ય નિષ્કર્ષણ માટે અત્યંત કાર્યક્ષમ છે.

નિષ્કર્ષણ માટે અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ

પ્રયોગશાળા અને બેન્ચ-ટોપ અલ્ટ્રાસોનિક ઉપકરણોથી લઈને સંપૂર્ણ ઔદ્યોગિક અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ પ્રણાલીઓ સુધી – સફળ નિષ્કર્ષણ પ્રક્રિયાઓ માટે શક્તિશાળી અને વિશ્વસનીય અલ્ટ્રાસોનિક ઉપકરણોની વાત આવે ત્યારે Hielscher Ultrasonics લાંબા સમયનો અનુભવ ધરાવતો તમારો ભાગીદાર છે.
અમારી અલ્ટ્રાસોનિક પ્રણાલીઓનો જૈવરાસાયણિક પ્રયોગશાળાઓ અને ઔષધ ઉત્પાદન સંયંત્રોમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે. અલ્ટ્રાસોનિક સોનોટ્રોડ્સ અને રિએક્ટર્સને ઓટોક્લેવમાં વંધ્યીકૃત કરી શકાય છે અને તે ઔષધ ઉત્પાદનનાં ધોરણોને પૂર્ણ કરે છે.

કોષીય મેટ્રિક્સને વિઘટિત કરવા અને લક્ષિત પદાર્થોને મુક્ત કરવા માટે Hielscher ઔદ્યોગિક સોનિકેટર્સ અત્યંત ઊંચા કંપનવિસ્તાર પ્રદાન કરી શકે છે. 200µm સુધીના કંપનવિસ્તાર સાથે 24/7 કામગીરીમાં સરળતાથી સતત ચલાવી શકાય છે. Hielscher અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સની શક્તિ અને મજબૂતાઈ ઉચ્ચ નિષ્કર્ષણ ઉપજ, ઝડપી નિષ્કર્ષણ દર અને વધુ સંપૂર્ણ નિષ્કર્ષણ સુનિશ્ચિત કરે છે – જે પરંપરાગત નિષ્કર્ષણ પ્રક્રિયાઓ કરતાં ચડિયાતાં છે.
અમારા અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસર્સને પરંપરાગત નિષ્કર્ષણ પદ્ધતિઓ, જેમ કે સોક્સલેટ નિષ્કર્ષણ અથવા સુપરક્રિટિકલ CO2 નિષ્કર્ષણ સાથે સંયોજિત કરી શકાય છે. હાલની ઉત્પાદન લાઇનોમાં તેમને સરળતાથી સંકલિત કરી શકાય છે.

સાહિત્ય / સંદર્ભો

• Dent M., Dragović-Uzelac V., Elez Garofulić I., Bosiljkov T., Ježek D., Brnčić M. (2015): Comparison of Conventional and Ultrasound Assisted Extraction Techniques on Mass Fraction of Phenolic Compounds from sage (Salvia officinalis L.). Chem. Biochem. Eng. Q. 29(3), 2015. 475–484.
• 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.
• Dogan Kubra, P.K. Akman, F. Tornuk(2019): Improvement of Bioavailability of Sage and Mint by Ultrasonic Extraction. International Journal of Life Sciences and Biotechnology, 2019. 2(2): p.122- 135.

જાણવા યોગ્ય તથ્યો

કેવિટેશન દ્વારા અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ

તીવ્ર અલ્ટ્રાસાઉન્ડ તરંગો પ્રવાહીઓમાં ધ્વનિક કેવિટેશન ઉત્પન્ન કરે છે. કેવિટેશનથી ઉદ્ભવતાં કર્તન બળો કોષભિત્તિ અને પટલોને તોડે છે, જેથી અંતઃકોષીય સામગ્રી મુક્ત થાય છે. અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણથી વનસ્પતિની પેશીમાં દ્રાવકનો વધુ ઊંડો પ્રવેશ થાય છે અને દ્રવ્ય સ્થાનાંતરણમાં સુધારો થાય છે. આ રીતે, અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ નિષ્કર્ષણ પ્રક્રિયાને નોંધપાત્ર રીતે તીવ્ર બનાવે છે, જેના પરિણામે વધુ ઉપજ, ઝડપી નિષ્કર્ષણ દર અને વધુ સંપૂર્ણ નિષ્કર્ષણ પ્રાપ્ત થાય છે.

દ્રાવક પ્રણાલીઓ

વનસ્પતિ સામગ્રીમાંથી જૈવસક્રિય સંયોજનોના નિષ્કર્ષણ માટે વિવિધ દ્રાવક પ્રણાલીઓ ઉપલબ્ધ છે. જલસ્નેહી સંયોજનોના નિષ્કર્ષણ માટે મોટે ભાગે મિથેનોલ, ઇથેનોલ અથવા ઇથાઇલ એસિટેટ જેવા ધ્રુવીય દ્રાવકો પસંદ કરવામાં આવે છે, જ્યારે લિપિડસ્નેહી સંયોજનોના (દા.ત. લિપિડ્સ) નિષ્કર્ષણ માટે ડાઇક્લોરોમિથેન અથવા ડાઇક્લોરોમિથેન/મિથેનોલ (v/v 1:1) જેવી દ્રાવક પ્રણાલીઓને પ્રાધાન્ય આપવામાં આવે છે. ક્લોરોફિલના નિષ્કર્ષણ માટે હેક્સેનનો ઘણી વાર દ્રાવક તરીકે ઉપયોગ થાય છે.

જૈવસક્રિય સંયોજનો શું છે?

જૈવસક્રિય સંયોજનો અથવા વનસ્પતિરસાયણોને એવા પદાર્થો તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે, જે સજીવો, પેશીઓ અથવા કોષો પર અસર કરે છે. જૈવિક રીતે સક્રિય પદાર્થોમાં એન્ટિબાયોટિક્સ, ઉત્સેચકો અને વિટામિન્સનો સમાવેશ થાય છે. કેરોટિનોઇડ્સ અને પોલિફિનોલ્સ જેવા જૈવસક્રિય પદાર્થોનું, ઉદાહરણ તરીકે, ફળો, પાંદડાં અને શાકભાજીમાંથી નિષ્કર્ષણ કરી શકાય છે, જ્યારે ફાઇટોસ્ટેરોલ્સ વનસ્પતિ તેલોમાં જોવા મળે છે.
વનસ્પતિમાંથી પ્રાપ્ત થતા જૈવસક્રિય સંયોજનોમાં ફ્લેવોનોઇડ્સ, કેફીન, કેરોટિનોઇડ્સ, કોલીન, ડાઇથિઓલથિઓન્સ, ફાઇટોસ્ટેરોલ્સ, પોલિસેકેરાઇડ્સ, ફાઇટોઇસ્ટ્રોજન્સ, ગ્લુકોસિનોલેટ્સ, પોલિફિનોલ્સ અને એન્થોસાયનિન્સનો સમાવેશ થાય છે. ઘણા જૈવસક્રિય પદાર્થો પ્રતિઑક્સિડન્ટ તરીકે કાર્ય કરતા હોવાથી મૂલ્યવાન ગણાય છે અને તેથી તેમને સ્વાસ્થ્ય માટે લાભદાયક માનવામાં આવે છે.

હું શ્રેષ્ઠ નિષ્કર્ષણ દ્રાવક કેવી રીતે પસંદ કરું?

નીચેની માર્ગદર્શિકાઓ તમને અલ્ટ્રાસોનિક વનસ્પતિ નિષ્કર્ષણ માટે યોગ્ય દ્રાવક પસંદ કરવામાં મદદ કરે છે. સોનિકેશન કોઈપણ પ્રમાણભૂત દ્રાવક સાથે સુસંગત હોવાથી, તમે તમારી વનસ્પતિ કાચી સામગ્રી, લક્ષિત વનસ્પતિરસાયણો અને ખર્ચ કાર્યક્ષમતા માટે સૌથી આદર્શ દ્રાવક પસંદ કરી શકો છો.

• પસંદગીક્ષમતા: એવું દ્રાવક પસંદ કરો જે અનિચ્છનીય ઘટકોને પાછળ છોડી દે અને ઇચ્છિત સંયોજનોને વિશિષ્ટ રીતે ઓગાળે. ઉદાહરણ તરીકે, આલ્કલોઇડ્સ અને ફ્લેવોનોઇડ્સ જેવા ધ્રુવીય સંયોજનો માટે ઇથેનોલનો ઉપયોગ કરો.
• દ્રાવ્યતા: “સમાન પદાર્થ સમાન પદાર્થને ઓગાળે છે” એ સિદ્ધાંતના આધારે, દ્રાવ્ય પદાર્થની ધ્રુવીયતા જેવી જ ધ્રુવીયતા ધરાવતું દ્રાવક પસંદ કરો. ધ્રુવીય દ્રાવકો (દા.ત., પાણી, ઇથેનોલ) ધ્રુવીય સંયોજનોને ઓગાળે છે, જ્યારે અધ્રુવીય દ્રાવકો (દા.ત., હેક્સેન) લિપિડ્સ અને તેલ જેવા અધ્રુવીય સંયોજનોને ઓગાળે છે.
• ખર્ચ: દ્રાવકની ખર્ચ અસરકારકતાને ધ્યાનમાં લો. કેટલાક દ્રાવકો વધુ મોંઘા હોઈ શકે છે, પરંતુ વધુ ઉપજ અથવા વધુ સારી પસંદગીક્ષમતા પ્રદાન કરીને નિષ્કર્ષણના એકંદર ખર્ચને સંતુલિત કરી શકે છે.
• સલામતી: દ્રાવક ઉપયોગ અને હેરફેર માટે સલામત છે તેની ખાતરી કરો. ધ્યાનમાં લેવાના પરિબળોમાં વિષાક્તતા, જ્વલનશીલતા અને પર્યાવરણીય અસરનો સમાવેશ થાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, ક્લોરોફોર્મ અથવા ટોલ્યુઇનની સરખામણીમાં પાણી અને ઇથેનોલ વધુ સલામત વિકલ્પો છે.

ધ્રુવીયતા અને દ્રાવકની પસંદગી
સમાનતા અને પરસ્પર મિશ્રણીયતાના નિયમ અનુસાર, દ્રાવ્યની ધ્રુવીયતાની નજીકનું ધ્રુવીયતા મૂલ્ય ધરાવતા દ્રાવકો વધુ સારી કામગીરી કરે તેવી શક્યતા છે. અહીં કેટલાક ઉદાહરણો આપ્યાં છે:

• ધ્રુવીય દ્રાવકો: પાણી, ઇથેનોલ, મિથેનોલ – આલ્કલોઇડ્સ, ફ્લેવોનોઇડ્સ, ગ્લાયકોસાઇડ્સ અને પ્રોટીન જેવા ધ્રુવીય સંયોજનોના નિષ્કર્ષણ માટે વપરાય છે.
• મધ્યમ ધ્રુવીય દ્રાવકો: એસિટોન, ઇથાઇલ એસિટેટ, આઇસોપ્રોપેનોલ – ફિનોલિક સંયોજનો અને કેટલાક આલ્કલોઇડ્સ સહિત વિવિધ પ્રકારનાં સંયોજનોના નિષ્કર્ષણ માટે યોગ્ય છે.
• અધ્રુવીય દ્રાવકો: હેક્સેન, ટોલ્યુઇન, પેટ્રોલિયમ ઈથર – લિપિડ્સ, મીણ, ટર્પીન્સ અને આવશ્યક તેલ જેવા અધ્રુવીય સંયોજનોના નિષ્કર્ષણ માટે આદર્શ છે.

દ્રાવકના ઉપયોગનાં ઉદાહરણો

• ઇથેનોલ: વનસ્પતિ નિષ્કર્ષણ માટે સૌથી સામાન્ય રીતે વપરાતા દ્રાવકોમાંનું એક છે. ધ્રુવીય દ્રાવક તરીકે, ઇથેનોલ આલ્કલોઇડ્સ અને ફ્લેવોનોઇડ્સ જેવા ધ્રુવીય સંયોજનોને ઓગાળે છે.
• પાણી: સાર્વત્રિક દ્રાવક છે, જેનો ઉપયોગ ઘણી વાર પોલિસેકેરાઇડ્સ, પ્રોટીન અને કેટલાક ગ્લાયકોસાઇડ્સ જેવા જલસ્નેહી સંયોજનોના નિષ્કર્ષણ માટે થાય છે.
• મિથેનોલ: અત્યંત ધ્રુવીય દ્રાવક છે, જે ફિનોલિક સંયોજનો, ફ્લેવોનોઇડ્સ અને કેટલાક આલ્કલોઇડ્સ સહિત વિવિધ પ્રકારનાં વનસ્પતિ સંયોજનોના નિષ્કર્ષણમાં અસરકારક છે.
• હેક્સેન: અધ્રુવીય દ્રાવક છે, જેનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે લિપિડ્સ, મીણ અને આવશ્યક તેલ જેવા અધ્રુવીય સંયોજનોના નિષ્કર્ષણ માટે થાય છે.
• એસિટોન: ધ્રુવીય એપ્રોટિક દ્રાવક તરીકે, એસિટોન વિવિધ પ્રકારનાં વનસ્પતિ સંયોજનોના નિષ્કર્ષણ માટે અસરકારક છે, ખાસ કરીને પાણી અથવા મિથેનોલથી નિષ્કર્ષિત થતા સંયોજનો કરતાં ઓછી ધ્રુવીયતા ધરાવતા સંયોજનો માટે.
• આઇસોપ્રોપેનોલ: ઇથેનોલ જેવું ધ્રુવીય દ્રાવક છે, જેનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે આવશ્યક તેલ, રેઝિન અને કેટલાક આલ્કલોઇડ્સના નિષ્કર્ષણ માટે થાય છે.
• ક્લોરોફોર્મ: અધ્રુવીય દ્રાવક છે, જે આલ્કલોઇડ્સ, ટર્પેનોઇડ્સ અને કેટલાક ગ્લાયકોસાઇડ્સના નિષ્કર્ષણમાં અસરકારક છે. તેની વિષાક્તતાને કારણે તેનો ઉપયોગ ઓછો થાય છે.
• ઇથાઇલ એસિટેટ: મધ્યમ ધ્રુવીય દ્રાવક છે, જેનો ઉપયોગ ફ્લેવોનોઇડ્સ, આલ્કલોઇડ્સ અને ફિનોલિક સંયોજનો સહિત વિવિધ પ્રકારનાં સંયોજનોના નિષ્કર્ષણ માટે થાય છે.
• ટોલ્યુઇન: અધ્રુવીય દ્રાવક છે, જેનો ઉપયોગ આવશ્યક તેલ, ટર્પીન્સ અને મીણ જેવા અધ્રુવીય સંયોજનોના નિષ્કર્ષણ માટે થાય છે.
• બ્યુટેનોલ: મધ્યમ ધ્રુવીય દ્રાવક છે, જે કેટલાક ગ્લાયકોસાઇડ્સ અને સેપોનિન્સ સહિત મધ્યમ ધ્રુવીયતા ધરાવતા સંયોજનોના નિષ્કર્ષણમાં અસરકારક છે.
• પેટ્રોલિયમ ઈથર: અધ્રુવીય દ્રાવક છે, જેનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે વનસ્પતિ સામગ્રીમાંથી ચરબી, તેલ અને અન્ય અધ્રુવીય સંયોજનોના નિષ્કર્ષણ માટે થાય છે.

ચોક્કસ વનસ્પતિ સામગ્રી અને વનસ્પતિ રસાયણોના અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણની તપાસ કરતા સંશોધન અભ્યાસોમાં નીચેના દ્રાવકોનું પરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું હતું.

કાર્બનિક દ્રાવકો શું છે?

કાર્બનિક દ્રાવક એ બાષ્પશીલ કાર્બનિક સંયોજન (VOC)નો એક પ્રકાર છે. VOCs એ કાર્બનિક રસાયણો છે, જે ઓરડાના તાપમાને બાષ્પીભવન પામે છે.
દ્રાવકો તરીકે વપરાતાં કાર્બનિક સંયોજનોમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છે:

• એરોમેટિક સંયોજનો, દા.ત. બેન્ઝીન અને ટોલ્યુઇન
• આલ્કોહોલ, દા.ત. મિથેનોલ
• એસ્ટર્સ અને ઈથર્સ
• કીટોન્સ, દા.ત. એસિટોન
• એમાઇન્સ
• નાઇટ્રેટેડ અને હેલોજનેટેડ હાઇડ્રોકાર્બન્સ

ઘણા કાર્બનિક દ્રાવકોને ઝેરી અથવા કેન્સરકારક તરીકે વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે. અયોગ્ય રીતે હેરફેર કરવામાં આવે તો, તે મનુષ્યો માટે જોખમી બની શકે છે અને હવા, પાણી અને જમીનને દૂષિત કરી શકે છે. અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણની શક્તિશાળી કાર્યપદ્ધતિને કારણે, કાર્બનિક દ્રાવકોને બદલે વધુ સૌમ્ય, બિનઝેરી દ્રાવકો વાપરીને કાર્બનિક દ્રાવકોનો ઉપયોગ ટાળી શકાય છે.