גליצרין כממס למיצוי אולטרסוני
ניתן להשתמש בגליצרין, או גליצרול, בצורתו הטהורה (100%) או בתערובת עם מים או אתנול למיצוי מצמחים. למדו על היתרונות של שימוש בגליצרין כממס למיצוי בתהליכי סוניקציה.
מיצוי מצמחים בגליצרין באמצעות סוניקציה
מיצוי מצמחים הוא תהליך יסודי בכימיה אנליטית, בביוכימיה ובחקר תוצרי טבע, שמטרתו לבודד רכיבים מסוימים מתערובות מורכבות. שיטות מיצוי מסורתיות, כגון השריה או מיצוי סוקסלט, דורשות לעיתים קרובות זמני עיבוד ארוכים ושימוש בממסים אורגניים, העלולים להוות סיכונים לסביבה ולבריאות. בעשור האחרון החליף המיצוי האולטרסוני טכניקות מיצוי מסורתיות כגון השריה, מיצוי סוקסלט ומיצוי בממסים, שכן סוניקציה יעילה יותר, מהירה יותר, אפקטיבית יותר וידידותית יותר לסביבה. לצד יתרונות אלה של המיצוי האולטרסוני, טכניקה זו מאפשרת להשתמש בממס לפי בחירה. מכשירי מיצוי אולטרסוניים יכולים להתמודד אפילו עם גליצרין צמחי טהור כממס.
הומוגנייזר אולטרסוני UP400ST למיצוי מצמחי מרפא באמצעות גליצרין כממס.
כיצד פועלים מכשירים אולטרסוניים למיצוי בעלי גשושית?
מכשירי סוניקציה המשמשים למיצוי מצמחים מנצלים את עוצמת האולטרסאונד האינטנסיבי. דרך הגשושית האולטרסונית מועבר אולטרסאונד בעוצמה גבוהה אל הממס, שבו נוצרות בועות קוויטציה רבות. ההיווצרות והקריסה המהירות של בועות קוויטציה מיקרוסקופיות יוצרות כוחות גזירה וערבול עז, וכן טמפרטורות ולחצים גבוהים באופן מקומי. כוחות סונומכניים אלה מפרקים ביעילות את דופנות התאים ומקלים על שחרור תרכובות תוך־תאיות. טכניקת מיצוי זו, המוגברת באמצעות אולטרסאונד, מציעה כמה יתרונות, ובהם קיצור זמני המיצוי, הגדלת התפוקה והיכולת לעבד חומרים רגישים לחום ללא פירוק משמעותי.
גליצרין צמחי כממס למיצוי
גליצרין צמחי, נוזל חסר צבע וריח וצמיג המופק משמנים צמחיים, מוכר היטב בזכות תכונותיו כממס. הוא אינו רעיל, מתכלה ביולוגית וממיס היטב מגוון רחב של תרכובות אורגניות. כממס, גליצרין צמחי מציע כמה יתרונות על פני ממסים אורגניים מסורתיים:
- בטיחות והשפעה סביבתית: גליצרין אינו רעיל ואינו מזיק לסביבה, ולכן הוא בחירה עדיפה ליישומי כימיה ירוקה.
- דרגת איכות למזון ולתרופות: גליצרין צמחי זמין בדרגות איכות למזון ולתרופות. בהיותו נטול אלכוהול, אכיל ובעל טעם מתוק, גליצרין הוא ממס מוערך לתמציות המיועדות למזון ולתרופות. בתחום הקוסמטיקה, גליצרין נחשב לממס מוערך בזכות תכונותיו המרככות את העור.
- מסיסות: הוא יכול להמיס חומרים הידרופיליים והידרופוביים כאחד, ובכך להרחיב את מגוון התרכובות הניתנות למיצוי.
- יציבות: גליצרין יציב מבחינה כימית, דבר המסייע בשמירה על שלמותן של תרכובות רגישות במהלך המיצוי.
מכשיר אולטרסוני UIP1000hdT למיצוי מצמחים.
פרוטוקול: מיצוי אולטרסוני מעלי צמחי מרפא לתוך גליצרין
בפרוטוקול זה נדריך אתכם בשלבי המיצוי האולטרסוני של תרכובות פעילות ביולוגית מעלי צמחי מרפא לתוך גליצרין טהור. תוכלו לצפות בסרטון המשלים שלעיל כדי להתרשם חזותית מתהליך המיצוי האולטרסוני.
תזדקקו ל:
- צמחי מרפא טריים או מיובשים
- גליצרין צמחי בריכוז 100%
- מכשיר סוניקציה בעל גשושית, לדוגמה UP400St עם סונוטרודה S24d22L2D
- כוס כימית מזכוכית
- בקבוק זכוכית כהה לאחסון
הוראות שלב אחר שלב
- קצצו את עלי צמחי המרפא לחתיכות קטנות (כ־5x5mm).
- הניחו את עלי צמחי המרפא בכוס הכימית מזכוכית.
- הוסיפו את הגליצרין. אפשר להשרות את צמחי המרפא במשך כמה דקות.
- הכניסו את גשושית מכשיר הסוניקציה לכוס הכימית. מקמו את הגשושית במרכז הכוס וודאו שהסונוטרודה אינה נוגעת בדופנות הכלי.
- הגדירו את המשרעת ל־100% והתחילו בסוניקציה.
- נטרו את הטמפרטורה באמצעות חיישן הטמפרטורה המצורף ל־UP400St.
- כאשר הטמפרטורה עולה מעל הטמפרטורה שאינכם רוצים לחרוג ממנה, תוכלו להשהות את פעולת מכשיר הסוניקציה כדי לאפשר לתרחיף הגליצרין להתקרר. ניתן להגדיר מגבלת טמפרטורה בתפריט של UP400St. בנוסף, ניתן להניח את כוס הזכוכית באמבט קרח.
- בצעו סוניקציה עד להשקעת אנרגיה כוללת של כ־200–250 Ws/g. (ניתן להגדיר את השקעת האנרגיה הרצויה בתפריט של UP400ST ושל כל מכשירי הסוניקציה הדיגיטליים של Hielscher.)
- לאחר הסוניקציה, הפרידו את החומר הצמחי שמוצה מהגליצרין באמצעות סינון. ניתן להשתמש במסננת, בנייר סינון או בבד גבינה. כדי להקל על סינון הגליצרין הצמיג, השתמשו בסינון בוואקום.
פתרון בעיות וטיפים:
ככל שהגליצרין קר יותר, כך צמיגותו גבוהה יותר. נוזלים בעלי צמיגות גבוהה דורשים מכשיר סוניקציה בעל הספק גבוה יותר. מכשיר הסוניקציה UP400St, בעל הספק של 400 ואט, מתמודד בקלות עם גליצרין בריכוז 100% בטמפרטורת החדר. אם אתם משתמשים במכשיר סוניקציה בעל הספק נמוך יותר, תוכלו להשתמש בתערובת גליצרין ומים (למשל 50:50 %v/v).
עבור גליצרין קר, מכשיר סוניקציה תעשייתי כגון המעבד האולטרסוני UIP1000hdT בעל הספק של 1000 ואט אידיאלי לעיבוד ממסים בעלי צמיגות גבוהה.
פרוטוקול: מיצוי פיטוכימיקלים משורש גנציאנה
יישום מעשי של תערובות גליצרין ומים במיצוי אולטרסוני מצמחים מודגם בבידוד פיטוכימיקלים כגון אמרוגנטין משורש גנציאנה בגליצרין בריכוז 50%, באמצעות מכשיר הסוניקציה Hielscher UP200Ht. שורש גנציאנה מכיל תרכובות טעם מרירות המעוררות עניין בתעשיית המזון והמשקאות, וכן ברפואה המסורתית.
לאמרוגנטין ערך מרירות של 58,000,000, והוא מצוי בשורש הגנציאנה בריכוז של 0.15%. מרירות הגנציאנה מתאפיינת בטעם נקי. בזכות עוצמתן הגבוהה, תרכובות המרירות של שורש הגנציאנה מוערכות כתרכובות טעם חזקות.
הוראות שלב אחר שלב למיצוי אולטרסוני משורש גנציאנה באמצעות גליצרין כממס
השימוש בתערובת גליצרין ומים, בשילוב עם מכשיר הסוניקציה UP200Ht בעל הביצועים הגבוהים, מביא לתפוקה גבוהה של פיטוכימיקלים שמוצו. התנאים המתונים של הגליצרין מבטיחים שהתרכובות הרגישות יישארו יציבות לאורך כל התהליך.
גליצרין ותערובותיו עם מים או אתנול מציעים אפשרויות מגוונות של ממסים למיצוי אולטרסוני מצמחים. למרות האתגרים שמציבה צמיגותו הגבוהה של הגליצרין, ציוד סוניקציה מתקדם כגון Hielscher UP200Ht יכול להתמודד ביעילות עם ממסים אלה ולהבטיח מיצוי יעיל של פיטוכימיקלים בעלי ערך. היכולת להתאים את הרכב הממס ולנצל את עוצמת הגלים האולטרסוניים הופכת את המיצוי בסיוע אולטרסאונד לטכניקה רבת־עוצמה לבידוד תרכובות פעילות ביולוגית מחומרים צמחיים.
מיצוי בסיוע אולטרסאונד בגליצרין
שילוב של מכשירים אולטרסוניים בעלי גשושית עם גליצרין צמחי כממס מציע גישה רבת עוצמה למיצוי. ההשפעות המכניות של הטיפול האולטרסוני מגבירות את מעבר המסה ומשפרות את יעילות הגליצרין בהמסת תרכובות המטרה. שילוב זה יעיל במיוחד למיצוי תרכובות פעילות ביולוגית מחומרים צמחיים, כגון פוליפנולים, אלקלואידים ושמנים אתריים.
יישומים למיצוי אולטרסוני של חומרים צמחיים בגליצרין
לטכניקת מיצוי זו יש יישומים מבטיחים בתחומים שונים:
- תעשיית התרופות: בידוד חומרים פעילים לתרופות מצמחי מרפא.
- תעשיית המזון: מיצוי חומרי טעם, צבעים ונוגדי חמצון טבעיים.
- קוסמטיקה: ייצור תרכובות פעילות ביולוגית למוצרי טיפוח העור ויופי.
- ממסים אאוטקטיים עמוקים בשל עלותו הנמוכה, זמינותו הגבוהה, היותו בלתי רעיל, בלתי דליק ובלתי נדיף, גליצרול וממסים אאוטקטיים עמוקים המבוססים על גליצרול אידיאליים למיצוי אולטרסוני של פוליפנולים, ומציעים פתרון בעל רמת קיימות גבוהה.
- יעילות גבוהה
- טכנולוגיה מתקדמת ביותר
- אמינות ועמידות
- בקרת תהליך מדויקת הניתנת להתאמה
- עיבוד באצווה ובקו הייצור
- לכל נפח
- תוכנה חכמה
- תכונות חכמות (למשל, אפשרות לתכנות, תיעוד נתונים, שליטה מרחוק)
- הפעלה קלה ובטוחה
- תחזוקה מועטה
- CIP (ניקוי במקום)
תכנון, ייצור וייעוץ – איכות תוצרת גרמניה
המכשירים האולטרסוניים של Hielscher ידועים בסטנדרטים הגבוהים ביותר של איכות ותכנון. עמידות וקלות הפעלה מאפשרות שילוב חלק של המכשירים האולטרסוניים שלנו במתקנים תעשייתיים. המכשירים האולטרסוניים של Hielscher מתמודדים בקלות עם תנאים קשים וסביבות תובעניות.
Hielscher Ultrasonics היא חברה בעלת הסמכת ISO, והיא שמה דגש מיוחד על מכשירים אולטרסוניים בעלי ביצועים גבוהים, המשלבים טכנולוגיה מתקדמת ביותר וידידותיות למשתמש. כמובן, המכשירים האולטרסוניים של Hielscher תואמים לדרישות CE ועומדים בדרישות UL, CSA ו-RoHs.
הטבלה שלהלן נותנת אינדיקציה לכושר העיבוד המשוער של המכשירים האולטרסוניים שלנו:
| נפח אצווה | ספיקת זרימה | מכשירים מומלצים |
|---|---|---|
| 0.5 עד 1.5mL | n.a. | VialTweeter |
| 1 עד 500mL | 10 עד 200mL/min | UP100H |
| 10 עד 2000mL | 20 עד 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 עד 20L | 0.2 עד 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 עד 100L | 2 עד 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 עד 150L | 3 עד 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 עד 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | גבוהה יותר | מערך של UIP16000 |
צרו איתנו קשר! / שאלו אותנו!
מכשיר הסוניקציה MSR-4 עם 4x 4kW גשושיות אולטרסוניות (הספק אולטרסוני כולל של 16kW) למיצוי תעשייתי של תרכובות פעילות ביולוגית.
ספרות / מקורות
- Sumbal Jamshaid, Dildar Ahmed (2022): Optimization of ultrasound-assisted extraction of valuable compounds from fruit of Melia azedarach with glycerol-choline chloride deep eutectic solvent. Sustainable Chemistry and Pharmacy, Volume 29, 2022.
- Jamshaid, S., Ahmed, D. & Aydar, A. Y. (2022): Ultrasound-assisted extraction optimization of polyphenols, flavonoids, and antioxidant compounds from fruit of Melia azedarach using a glycerol-based green deep eutectic solvent. Journal of Food Processing and Preservation, 46, e16657.
- Turrini, Federica; Donno, Dario; Beccaro, Gabriele; Zunin, Paola; Pittaluga, Anna; Boggia, Raffaella (2019): Pulsed Ultrasound-Assisted Extraction as an Alternative Method to Conventional Maceration for the Extraction of the Polyphenolic Fraction of Ribes nigrum Buds: A New Category of Food Supplements Proposed by The FINNOVER Project. Foods. 8. 466; 2019
- 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.
עובדות שכדאי לדעת על גליצרין
מהו גליצרין? גליצרין, הידוע גם כגליצרול, הוא כוהל תלת-הידרוקסילי בעל מסיסות גבוהה במים והיגרוסקופיות גבוהה. תכונות אלה הופכות אותו לממס רב-תכליתי ביישומים שונים. צמיגותו של גליצרין צמחי היא כ-1400 סנטיפואז ב-20ºC. גליצרין אינו רעיל, מתכלה ביולוגית וניתן למיחזור. הוא מיוצר ממקורות מתחדשים, ולכן הוא ממס ידידותי לסביבה. מכיוון שגליצרין זול וזמין מאוד, נעשה בו שימוש נרחב בתעשיות שונות. היותו בלתי דליק ובלתי נדיף הופך את הגליצרין לבטוח לטיפול ולאחסון.
גליצרין מסיס במים, באתנול ובמתנול, דבר המרחיב את אפשרויות השימוש בו כממס בתהליכים כימיים שונים.
באילו יישומים משמש גליצרין כממס?
גליצרין מוערך בזכות יישומיו המגוונים בתעשיות המזון והקוסמטיקה. השימוש בגליצרין כממס הוא אחד מיישומיו הבולטים, בזכות תכונותיו הכימיות והרב-תכליתיות הגבוהה שלו כממס.
בקוסמטיקה וברפואה: בקוסמטיקה וברפואה, גליצרין משמש בדרך כלל כחומר מרכך בקרמים ובתכשירי ג'ל. הוא פועל כממס לחומרים רבים בעלי מסיסות נמוכה, ובכך משפר את זמינותם הביולוגית. יעילותו של גליצרין ביישומים אלה נובעת מאופיו הכימי ככוהל תלת-הידרוקסילי, המקנה לו מסיסות גבוהה במים והיגרוסקופיות גבוהה.
במזון ובמשקאות: גליצרין ממלא מגוון תפקידים בתעשיית המזון והמשקאות. הוא משמש כחומר שומר לחות, כממס וכממתיק, ותורם לשימור מזון. הוא משמש גם כחומר מילוי במזונות דלי שומן המיוצרים באופן מסחרי, כגון עוגיות, וכחומר מסמיך בליקרים.
תכונות הפוליאול: גליצרין, שהוא פוליאול (כוהל סוכרי), מוכר כחומר שאינו רעיל, מתכלה ביולוגית וניתן למיחזור. הוא מיוצר ממקורות מתחדשים ומתפקד כממס פרוטי קוטבי בזכות המבנה שלו ככוהל בעל שלוש קבוצות הידרוקסיל. מבנה זה מקנה לו הידרופיליות גבוהה ומסיסות במים, באתנול ובמתנול.
ממס משותף למיצוי במים: גליצרין הוא ממס משותף יעיל לתהליכי מיצוי במים, והוא בולט במיוחד ביעילותו בהפקת תמציות פוליפנולים.
מהו תפקידו של גליצרין במיצוי אולטרסוני?
גליצרין, המכונה גם גליצרול, הוא נוזל חסר צבע, חסר ריח וצמיג, המשמש באופן נרחב כממס במיצוי מצמחים. תכונותיו הייחודיות הופכות אותו למתאים במיוחד למיצוי פיטוכימיקלים רגישים שעלולים להתפרק בתנאים קשים יותר. יכולתו של גליצרין לשמור על שלמותן של תרכובות פעילות ביולוגית, בשילוב היותו בלתי רעיל ומתכלה ביולוגית, הופכת אותו לממס אטרקטיבי לתעשיות התרופות, הקוסמטיקה והמזון. אף שגליצרין טהור משמש לעיתים קרובות כממס למיצוי, מערבבים אותו גם עם מים או אתנול ביחסים משתנים.
תערובות גליצרין ומים: ערבוב גליצרין עם מים מפחית את צמיגות התמיסה ומשפר את יעילות הקוויטציה בה במהלך מיצוי אולטרסוני. תערובת טיפוסית עשויה להכיל 50% גליצרין ו-50% מים, תוך איזון בין הצמיגות לבין יעילות הממס. שילוב זה יעיל במיוחד למיצוי תרכובות כגון חומרים מקני מרירות משורש גנציאנה, כפי שהודגם בתהליכי סוניקציה.
תערובות גליצרין ואתנול: הוספת אתנול לגליצרין יוצרת תערובת ממסים בעלת צמיגות נמוכה יותר ותכונות המסה משופרות. אתנול, שהוא ממס טוב לפיטוכימיקלים רבים, מסייע למיצוי יעיל יותר של תרכובות, בעוד שמרכיב הגליצרין מבטיח את יציבותה ואת תאימותה הביולוגית של התמצית הסופית.
