ממסים למיצוי קולי מצמחים
- מיצוי קולי כולל יתרונות רבים כגון תפוקות גבוהות, שיעורי מיצוי מהירים, ידידותיות לסביבה וצריכת אנרגיה נמוכה.
- אחד היתרונות החזקים ביותר הוא השימוש במים כאמצעי מיצוי. עם זאת, ניתן להשתמש בסוניקציה עם מערכות ממס סעפת כדי לספק תוצאות מעולות עבור תמצית הממוקדת.
- הממס האופטימלי למיצוי קולי של ביו-אקטיבים צמחיים נבחר ביחס לחומר הגלם.
מיצוי קולי
אולטרסאונד ידוע כמשבש מבני תאים ומשפר את העברת המסה, ובכך מגביר את יכולת המיצוי של תרכובות ביולוגיות (למשל פנולים, קרוטנואידים).
מכיוון שההשפעות המכניות של סוניקציה משפרות את תהליך המיצוי עקב העברת מסה משופרת מאוד, השימוש בממסים אורגניים הוא לעתים קרובות מיותר. משמעות הדבר היא כי עבור מיצוי קולי, מים הם לעתים קרובות אמצעי מיצוי מספיק אשר יש יתרונות רבים כגון להיות זול, לא מסוכן, זמין בקלות וידידותי לסביבה.
עם זאת, עבור תרכובות ביו-אקטיביות ספציפיות התוצאות הטובות ביותר עשויות להיות מושגות על ידי מיצוי קולי בשילוב עם ממס נדיף.
כדי לבחור את הממס הנכון, יש לקחת בחשבון את חומר הגלם (למשל חומר צמחי טרי או מיובש, מושקש/טחון או אבקתי) ואת החומרים המיועדים (למשל ליפופילי, הידרופילי).
גליצרין צמחי הוא ממס מיצוי אידיאלי בשל תכונותיו הלא רעילות והלא מגרות ויכולתו לשמר את היציבות והעוצמה של תרכובות ביו-אקטיביות רגישות. שניהם, גליצרין טהור ותערובות גליצרין-מים, הם ממסים שימושיים לייצור תמציות עבור תוספי מזון וחומרים מזינים, תמציות טעם, תוספי מזון וקוסמטיקה.
UIP2000hdT sonicator למיצוי בוטני באצוות גדולות או בפעולה מוטבעת
הטבלה הבאה מפרטת מספר ממסים, שהם ממיסי מיצוי מבוססים היטב ומשמשים למיצוי קולי מחומר צמחי.
| אתנול | אחד הממיסים הנפוצים ביותר למיצוי בוטני. כממס קוטבי, אתנול ממיס תרכובות קוטביות כגון אלקלואידים ופלבנואידים. |
| מים | הממס האוניברסלי, המשמש לעתים קרובות למיצוי תרכובות הידרופיליות כמו פוליסכרידים, חלבונים וכמה גליקוזידים. |
| אתנול מימי | תערובת של אתנול ומים, ממס זה יכול לחלץ מגוון רחב של תרכובות קוטביות קוטביות בינוניות, ומספק איזון בין כוח הממס של אתנול לבין היכולת של מים לחלץ תרכובות הידרופיליות. אתנול מימי יכול להיות מוכן ביחסים שונים התאמת יכולת המסה לתרכובות מטרה. |
| גליצרין | ממס קוטבי מאוד שימושי לחילוץ תרכובות קוטביות ויכול להוות חלופה בטוחה יותר לממיסים קוטביים אחרים, המשמש לעתים קרובות בתמיסות ותמציות המיועדות לצריכה פנימית. קראו עוד על מיצוי פיטוכימיקלים בגליצרין באמצעות סוניקציה! |
| מתנול | ממס קוטבי מאוד יעיל במיצוי מגוון רחב של תרכובות צמחיות, כולל פנולים, פלבנואידים וכמה אלקלואידים. |
| הקסאן | ממס לא קוטבי המשמש בעיקר למיצוי תרכובות לא קוטביות כגון שומנים, שעווה ושמנים אתריים. |
| אצטון | אצטון, ממס אפרוטי קוטבי, יעיל למיצוי מגוון רחב של תרכובות בוטניות, במיוחד אלה שהן פחות קוטביות מאלה המופקות על ידי מים או מתנול. |
| איזופרופנול | ממס קוטבי הדומה לאתנול, המשמש בדרך כלל למיצוי שמנים אתריים, שרפים ואלקלואידים מסוימים. |
| כלורופורם | ממס לא קוטבי יעיל בחילוץ אלקלואידים, טרפנואידים וגליקוזידים מסוימים. זה פחות נפוץ בשל הרעילות שלה. |
| אתיל אצטט | ממס קוטבי בינוני המשמש למיצוי מגוון תרכובות, כולל פלבנואידים, אלקלואידים ופנולים. |
| טולואן | ממס לא קוטבי המשמש למיצוי תרכובות לא קוטביות כגון שמנים אתריים, טרפנים ושעווה. |
| בוטאנול | ממס קוטבי בינוני יעיל בחילוץ תרכובות קוטביות בינונית כולל כמה גליקוזידים וספונינים. |
| אתר נפט | ממס לא קוטבי המשמש בעיקר למיצוי שומנים, שמנים ותרכובות לא קוטביות אחרות מחומרים צמחיים. |
גלי אולטרסאונד חזקים משבשים את מטריצת התא של מבנים ביולוגיים ומשחררים את התרכובות הביו-אקטיביות. העברת המסה בין החומר הצמחי לממס מתעצמת. בשל מנגנונים אלה, מיצוי קולי יעיל מאוד עבור מיצוי בוטני.
UP400ST הומוגנייזר קולי עבור מיצוי צמחים מאפשר להשתמש ממס על פי בחירתך.
Ultrasonicators עבור חילוץ
החל ממכשירי מעבדה והספסל העל-קוליים ועד למערכות חילוץ אולטראסוניות תעשייתיות מלאות – Hielscher Ultrasonics הוא שותף מנוסה זמן רב, כשמדובר מכשירים קוליים חזקים ואמינים עבור תהליכי חילוץ מוצלחים.
המערכות העל-קוליות שלנו נמצאות בשימוש נרחב במעבדות ביוכימיות ובמפעלי ייצור תרופות. הסונוטרודים והכורים האולטרסוניים ניתנים להרכבה ועומדים בסטנדרטים של ייצור תרופות.
הסוניקטורים התעשייתיים של Hielscher יכולים לספק אמפליטודות גבוהות מאוד על מנת לשבש מטריצות תאים ולשחרר חומרים ממוקדים. אמפליטודות של עד 200μm ניתנות להפעלה רציפה בקלות בפעולה 24/7. הכוח והחוסן של Ultrasonicators Hielscher להבטיח תשואות גבוהות, שיעורי מיצוי מהיר מיצוי מלא יותר – תהליכי מיצוי קונבנציונליים מצטיינים.
ניתן לשלב את המעבדים האולטרסוניים שלנו עם שיטות חילוץ קונבנציונליות כגון: מיצוי Soxhlet או מיצוי CO2 סופר-קריטי. ניתן לבצע בקלות התאמה לקווי ייצור קיימים.
ספרות / מקורות
- 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.
עובדות שכדאי לדעת
מיצוי קולי על ידי Cavitation
גלי אולטרסאונד אינטנסיביים יוצרים קוויטציה אקוסטית בנוזלים. כוחות הגזירה הקוויטציוניים שוברים את דופן התא ואת הממברנות כך שהחומר התוך-תאי משתחרר. מיצוי קולי משיג חדירה גדולה יותר של הממס לתוך רקמה צמחית ומשפר את העברת המסה. בכך, מיצוי אולטראסוני מעצים משמעותית את תהליך המיצוי וכתוצאה מכך יבולים גבוהים יותר, שיעורי מיצוי מהירים יותר ומיצוי מלא יותר.
מערכות ממס
למיצוי תרכובות ביו-אקטיביות מחומר צמחי קיימות מערכות ממס שונות. למיצוי תרכובות הידרופיליות נבחרים בעיקר ממיסים קוטביים כגון מתנול, אתנול או אתיל-אצטט, ואילו למיצוי תרכובות ליפופיליות (למשל ליפידים) מועדפות מערכות ממס כגון דיכלורומתאן או דיכלורומתאן/מתנול (v/v 1:1). הקסאן משמש לעתים קרובות כממס למיצוי כלורופיל.
מהן תרכובות ביו-אקטיביות?
תרכובות ביו-אקטיביות או פיטוכימיקלים מוגדרים כחומרים, שיש להם השפעה על אורגניזמים, רקמות או תאים חיים. חומרים פעילים ביולוגית כוללים אנטיביוטיקה, אנזימים וויטמינים. חומרים ביו-אקטיביים כגון קרוטנואידים ופוליפנולים יכולים להיות מופקים למשל מפירות, עלים וירקות, בעוד פיטוסטרולים נמצאים בשמנים צמחיים.
בין התרכובות הביו-אקטיביות שמקורן בצמחים פלבנואידים, קפאין, קרוטנואידים, כולין, דיתיולתיון, פיטוסטרולים, רב-סוכרים, פיטואסטרוגנים, גלוקוזינולטים, פוליפנולים ואנתוציאנינים. חומרים ביו-אקטיביים רבים מוערכים בכך שהם פועלים כנוגדי חמצון ולכן נחשבים כמועילים לבריאות.
כיצד אוכל לבחור את ממס המיצוי הטוב ביותר?
ההנחיות הבאות עוזרות לך לבחור ממס מתאים למיצוי בוטני קולי. מכיוון שסוניקציה תואמת לכל ממס סטנדרטי, אתה יכול לבחור את הממס האידיאלי ביותר עבור חומר הגלם הצמחי שלך, הפיטוכימיקלים הממוקדים וחסכוניות.
- סלקטיביות: בחרו ממס שממיס באופן ספציפי את התרכובות הרצויות תוך השארת רכיבים לא רצויים מאחור. לדוגמה, השתמשו באתנול עבור תרכובות קוטביות כמו אלקלואידים ופלבנואידים.
- מסיסות: בהתבסס על העיקרון “כמו מתמוסס כמו,” בחר ממס עם קוטביות דומה לזו של המומס. ממיסים קוטביים (למשל, מים, אתנול) ממיסים תרכובות קוטביות, בעוד שממסים שאינם קוטביים (למשל, הקסאן) ממיסים תרכובות לא קוטביות כמו שומנים ושמנים.
- עלות: שקול את העלות האפקטיבית של הממס. ממסים מסוימים עשויים להיות יקרים יותר אך מציעים תשואות גבוהות יותר או סלקטיביות טובה יותר, המאזנת את עלות המיצוי הכוללת.
- בטיחות: ודא שהממס בטוח לשימוש ולטיפול. הגורמים כוללים רעילות, דליקות והשפעה על הסביבה. לדוגמה, מים ואתנול הם בחירות בטוחות יותר בהשוואה לכלורופורם או טולואן.
קוטביות ובחירת ממס
על פי חוק הדמיון והאינטרמיסקציה, ממסים בעלי ערך קוטבי קרוב לקוטביות של המומס צפויים להשיג ביצועים טובים יותר. הנה כמה דוגמאות:
- ממיסים קוטביים: מים, אתנול, מתנול – משמש למיצוי תרכובות קוטביות כגון אלקלואידים, פלבנואידים, גליקוזידים וחלבונים.
- ממיסים קוטביים בינוניים: אצטון, אתיל אצטט, איזופרופנול – מתאים לחילוץ מגוון רחב של תרכובות, כולל פנולים וכמה אלקלואידים.
- ממיסים שאינם קוטביים: הקסאן, טולואן, אתר נפט – אידיאלי למיצוי תרכובות לא קוטביות כמו שומנים, שעוות, טרפנים ושמנים אתריים.
דוגמאות לשימוש בממסים
- אתנול: אחד הממיסים הנפוצים ביותר למיצוי בוטני. כממס קוטבי, אתנול ממיס תרכובות קוטביות כגון אלקלואידים ופלבנואידים.
- מים: הממס האוניברסלי, המשמש לעתים קרובות למיצוי תרכובות הידרופיליות כמו פוליסכרידים, חלבונים וכמה גליקוזידים.
- מתנול: ממס קוטבי מאוד יעיל במיצוי מגוון רחב של תרכובות צמחיות, כולל פנולים, פלבנואידים וכמה אלקלואידים.
- הקסאן: ממס לא קוטבי המשמש בעיקר למיצוי תרכובות לא קוטביות כגון שומנים, שעווה ושמנים אתריים.
- אצטון: אצטון, ממס אפרוטי קוטבי, יעיל למיצוי מגוון רחב של תרכובות בוטניות, במיוחד אלה שהן פחות קוטביות מאלה המופקות על ידי מים או מתנול.
- איזופרופנול: ממס קוטבי הדומה לאתנול, המשמש בדרך כלל למיצוי שמנים אתריים, שרפים ואלקלואידים מסוימים.
- כלורופורם: ממס לא קוטבי יעיל בחילוץ אלקלואידים, טרפנואידים וגליקוזידים מסוימים. זה פחות נפוץ בשל הרעילות שלה.
- אתיל אצטט: ממס קוטבי בינוני המשמש למיצוי מגוון תרכובות, כולל פלבנואידים, אלקלואידים ופנולים.
- טולואן: ממס לא קוטבי המשמש למיצוי תרכובות לא קוטביות כגון שמנים אתריים, טרפנים ושעווה.
- בוטנול: ממס קוטבי בינוני יעיל בחילוץ תרכובות קוטביות בינונית כולל כמה גליקוזידים וספונינים.
- אתר נפט: ממס לא קוטבי המשמש בעיקר למיצוי שומנים, שמנים ותרכובות לא קוטביות אחרות מחומרים צמחיים.
הממסים הבאים נבדקו במחקרים שבדקו מיצוי על-קולי של חומרים צמחיים ספציפיים ופיטוכימיקלים.
| הממס | צמח | סוג של רקמה |
|---|---|---|
| חומצה אצטית / אוריאה / cetyltrim-אתילמוניום ברומיד | אורז | סובין |
| אתנול מימי | התבואה של המזקקה | תבואה |
| איזופרופנול מימי | פולי סויה, לפתית | זרעים |
| אתנול | סכרינה ג'פוניקה | – |
| חומצה אקטית קרחונית | דורה | – |
| פנול | עגבנייה / תפוח אדמה / אלוורה / סויה | אבקה / פקעת / עלה / זרע |
| פנול/אמוניום אצטט | שעורה / בננה | שורש / עלה |
| פנול/אמוניום אצטט | אבוקדו / עגבנייה / תפוז / בננה / אגס / ענבים / תפוח / תות שדה | פירות |
| פנול/מתנול-אמוניום אצטט | מחטני / בננה / תפוח / תפוח אדמה | זרעים / פירות |
| נתרן דודציל סולפט/אצטון | מחטניים / תפוח אדמה | זרע / פקעת |
| נתרן דודציל סולפט/TCA/אצטון | תפוח / בננה | טישו |
| TCA | שעועית | אנתר |
| TCA/אצטון | פירות הדר / סויה / אלוורה | ליפס |
| TCA/אצטון | פולי סויה / מחטניים | זרעים |
| TCA/אצטון | עגבניה | גרגרי אבקה |
| TCA/אצטון/פנול | זית / במבוק / ענבים / לימון | ליפס |
| TCA/אצטון/פנול | תפוח / תפוז / עגבנייה | פירות |
| תיאוריאה / אוריאה | סויה | זרע |
| תיאוריאה / אוריאה | תפוח / בננה | רקמות |
| מאגר Tris-HCL | עגבניה | גרגרי אבקה |
מהם ממיסים אורגניים?
ממס אורגני הוא סוג של תרכובת אורגנית נדיפה (VOC). תרכובות אורגניות נדיפות הן כימיקלים אורגניים המתאדים בטמפרטורת החדר.
תרכובות אורגניות המשמשות כממסים כוללות:
- תרכובות ארומטיות, למשל בנזן וטולואן
- אלכוהול, למשל מתנול
- אסטרים ואתרים
- קטונים, למשל אצטון
- אמינים
- פחמימנים חנקתיים והלוגניים
ממסים אורגניים רבים מסווגים כרעילים או מסרטנים. במקרה של טיפול שגוי, הם יכולים להיות מסוכנים לבני אדם ויכולים לזהם אוויר, מים וקרקע. בשל המנגנון החזק של מיצוי קולי, ניתן להימנע משימוש בממיסים אורגניים להחליפם בממיסים עדינים יותר, שאינם רעילים.
