מיצוי אולטרסוני של חומר תאי

מיצוי אולטרסוני, או סונו-מיצוי, הוא טכנולוגיה להעצמת תהליכים, הפועלת באמצעות צימוד אולטרסאונד בהספק גבוה לתרחיף של רקמה צמחית או תאית. Hielscher Ultrasonics מספקת מכשירים אולטרסוניים אמינים לפירוק תאים ולמיצוי, החל מדגימות מעבדה קטנות ועד לנפחים גדולים במסגרת עיבוד תעשייתי. יתרונותיו של המיצוי בסיוע אולטרסאונד טמונים בטיפול הלא תרמי בחומר, בקלות היישום ובאפשרות להגדיל את קנה המידה מניסויים לייצור.

המכשירים האולטרסוניים של Hielscher מפיקים אולטרסאונד בעוצמה גבוהה, שניתן לשלוט בו במדויק בהתאם לדרישות התהליך שלכם.

הרשימה שלהלן מציגה פרוטוקולים שונים לעיבוד אולטרסוני, המדגימים את תחומי היישום הנרחבים של אולטרסאונד בהספק גבוה בביולוגיה, בעיבוד מזון ובייצור תרופות.
בין שאתם מעוניינים במיצוי צמחי מסוים ובין שאתם רוצים לקבל מידע כללי נוסף על מכשירי המיצוי האולטרסוניים עתירי הביצועים שלנו, אנא השתמשו בטופס יצירת הקשר שלהלן! נשמח לסייע לכם!

מיצוי אולטרסוני של בולדין מעלי בולדו (Peumus boldus Molina)

יישום אולטרסוני:
תרכובת פעילה חשובה בבולדו היא בולדין ((S)-2,9-dihydroxy-1,10-dimethoxiaporphine), שהיא, לצד קטכין ((2S,3R)-2-(3,4-dihydroxy-phenyl)-3,4-dihydro-1(2H)-benzopyran-3,5,7-triol), אחד המרכיבים העיקריים של מקטע האלקלואידים והפלבנואידים בעלי בולדו. בולדין הוא נוגד חמצון חזק, שעובר נזק פראוקסידטיבי בתיווך רדיקלים חופשיים ופועל כלוכד יעיל של רדיקלי הידרוקסיל.
הליך המיצוי: בהליך מיצוי טיפוסי, דגימות של עלי בולדו מוצו באמצעות 1L של מים מזוקקים בלחץ אטמוספרי, באמצעות המכשיר האולטרסוני UIP1000hd במצב אצווה ובמצב זרימה רציפה. משך המיצוי נע בין 10 ל-40 דקות, בעוצמה אולטרסונית של 10 עד 23 W/cm², ובטווח טמפרטורות של 10 עד 70°C. התוצאות הטובות ביותר הושגו בתנאים הבאים: עוצמה אולטרסונית של 23 W/cm² למשך 40 דקות בטמפרטורה של 36°C
תוצאות: תוצאות האנליזה מראות שסוניקציה בהספק גבוה מגבירה את שחרור האנליט מחומר המטריצה הצמחית של בולדו בקצבים טובים יותר במידה משמעותית בהשוואה לשיטה המקובלת: תפוקה זהה התקבלה בסוניקציה בתוך 30 דקות, בעוד שמשך המיצוי המקובל היה 2h.
Chemat (2013) ועמיתיו הראו שמיצוי בסיוע אולטרסאונד משפר את יעילות המיצוי הצמחי תוך קיצור משך המיצוי והגדלת ריכוז התמציות (באותן כמויות של ממס ושל חומר צמחי). האנליזה הראתה שהתנאים המיטביים היו: הספק סוניקציה של 23 W/cm² באמצעות UIP1000hd למשך 40 דקות ובטמפרטורה של 36°C. הפרמטרים המיטביים של המיצוי האולטרסוני מספקים מיצוי טוב יותר בהשוואה להשריה מקובלת מבחינת משך התהליך (30 דקות במקום 120 דקות), תפוקה גבוהה יותר, יעילות אנרגטית גבוהה יותר, ניקיון משופר, בטיחות גבוהה יותר ואיכות מוצר טובה יותר.
מכשיר מומלץ:
UIP1000hdT עם סונוטרודה BS2d34 ותא זרימה
מקור/מאמר מחקר:
Petigny, L.; Périno-Issartier, S.; Wajsman, J.; Chemat, F. (2013): מיצוי של עלי בולדו (Peumus boldus Mol.) בסיוע אולטרסאונד באצווה ובאופן רציף. International Journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.

מיצוי אולטרסוני של חומצה כלורוגנית מעלי טבק

יישום אולטרסוני:
בניסויי המיצוי נטחנו עלי טבק מהמין Nicotiana tabacum לחלקיקים קטנים יותר בגודל של כ־>4 x ≧2 mm. בניסויי המיצוי האולטרסוני מוצו דגימות של חומר מעלי טבק מיובשים במשקל 20g במים מזוקקים בטמפרטורות שנעו בין 5°C ל־30°C. ניסויי המיצוי נערכו במחזורי מיצוי שמשכם נע בין 5 דקות ל־30 דקות למחזור. כ־10 עד 15 טיפות אתנול נוספו לנפח האופטימלי המחושב של 256 ml מים מזוקקים, הדרוש למיצוי כל החומצה הכלורוגנית המסיסה מדגימות של עלי טבק מיובשים במשקל 20 g. לאחר מכן חולק הנפח האופטימלי של 256 ml מים מזוקקים למנות של ממס המיצוי לשימוש בכל מחזור מיצוי אולטרסוני.
לצורך ההקרנה האולטרסונית נעשה שימוש במעבד אולטרסוני UP400S (400 ואט, 24 kHz) עם סונוטרודה H7 עשויה טיטניום, שקוטר הקצה שלה היה 7mm. הסונוטרודה H7 הוחדרה עד למחצית גובה תערובת המיצוי.
פרוטוקול: התנאים שנמצאו כאופטימליים למיצוי אולטרסוני של חומצה כלורוגנית מעלי טבק היו: 20g עלי טבק מיובשים במים מזוקקים (יחס אופטימלי בין נוזל למוצק: 12.8mL/g) בטמפרטורת עיבוד של 20 degC, מכשיר אולטרסוני UP400S (400W, 24kHz) במשך 3 מחזורי סוניקציה של 15min כל אחד (משך סוניקציה כולל: 45 min).
מכשיר מומלץ:
UP400S עם סונוטרודה H7
מקור/ מאמר מחקר:
Mazvimba, Martin Tongai; Yu, Ying; Zhang, Ying (2011): אופטימיזציה ותכנון אורתוגונלי של תהליך מיצוי מימי בסיוע אולטרסאונד למיצוי חומצה כלורוגנית מעלי טבק יבשים. Chinese Journal of Natural Medicines 2011.
קראו עוד על מיצוי אולטרסוני מטבק!

מיצוי אולטרסוני של מנגיפרין

יישום אולטרסוני:
מנגיפרין (1,3,6,7-Tetrahydroxy-2-[3,4,5-trihydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-2-yl]xanthen-9-one; נוסחה: C₁₉H₁₈O₁₁) הוא פוליפנול בעל מבנה של C-glycosylxanthone, שניתן למצוא במיני צמחים רבים. מנגיפרין מפגין פעילויות פרמקולוגיות שונות. ניתן לזרז ביעילות רבה אצילציה רגיוסלקטיבית של מנגיפרין באמצעות ליפאז תחת סוניקציה. בהשוואה לשיטות המקובלות, הקטליזה בסיוע אולטרסאונד מצטיינת ביתרונות של זמן תגובה קצר יותר וניצולות גבוהות יותר. התנאים האופטימליים לאצילציה אולטרסונית של מנגיפרין נמצאו כדלקמן:
ליפאז: PCL, תורם אציל: ויניל אצטט; ממס התגובה: DMSO, טמפרטורת התגובה: 45 degC, הספק אולטרסוני: 200W; יחס הסובסטרטים: תורם אציל/מנגיפרין 6/1, העמסת אנזים: 6 mg/ml
ניצולת האצילציה הרגיוסלקטיבית הייתה עד 84%.
מכשיר מומלץ:
UP200St או UP200Ht
מקור/ מאמר מחקר:
השוו: Wang, Z.; Wang, R.; Tian, J.; Zhao, B; Wei, X.F.; Su, Y.L.; Li, C.Y.; Cao, S.G.; Wang, L. (2010): השפעת האולטרסאונד על אצילציה רגיוסלקטיבית של מנגיפרין המזורזת באמצעות ליפאז בממסים לא מימיים. J. Asian Nat Prod. Res. 12/1, 2010. 56–63.

מיצוי אולטרסוני של קפסאיצינואידים

יישום אולטרסוני:
מיצוי קפסאיצינואידים (קפסאיצין, נורדיהידרוקפסאיצין) מפלפלי צ'ילי: קפסאיצינואידים מפלפלים מהמין Capsicum frutescens התקבלו באמצעות מיצוי אולטרסוני בתנאים הבאים: ממס: אתנול 95% (v/v), יחס ממס/מסה של 10 ml/g, זמן מיצוי בסוניקציה של 40 דקות, טמפרטורת מיצוי של 45°C. תפוקת המיצוי: 85% מהקפסאיצינואידים
מכשיר מומלץ:
UP400St
קראו עוד על מיצוי קפסאיצינואידים מפלפלי צ'ילי בסיוע אולטרסאונד!

מיצוי אולטרסוני של סילימרין מזרעי גדילן מצוי

יישום אולטרסוני:
מיצוי בסיוע אולטרסאונד בוצע באמצעות מכשיר אולטרסוני UP400S. במחקר זה נעשה שימוש בגשוש אולטרסוני מסוג קרן בקוטר של 1.5 cm. נשקלו במדויק 10 g של אבקת גדילן מצוי נטולת שומן והומסו ב-100 mL של מתנול. כוס המעבדה הוחזקה באמבט מים בטמפרטורה של 25°C. אבקת הגדילן המצוי שהומסה בממס עברה סוניקציה לפרקי זמן שונים (30, 60, 90, 120 ו-150 דקות). לאחר כל פרק זמן, התמיסה סוננה דרך נייר סינון Whatman וכל תסנין (כ-80mL) אודה באמצעות מאייד סיבובי עד שנותרו 30 mL של תמיסה, והבליעה של תרכובות פנוליות נמדדה בספקטרופוטומטר בתחום העל-סגול והנראה באורך גל של 517 nm לפי שיטת DPPH. כצפוי, הארכת זמני המיצוי הביאה לעלייה בתכולת הסילימרין.
מחברי המחקר מצאו שמיצוי אולטרסוני לקבלת תמציות אלכוהוליות הוא אחת הטכניקות הטובות ביותר להחלפת הטכניקות המקובלות. הוכח שמיצוי אולטרסוני מניב תמצית באיכות טובה יותר. יתרונות נוספים הם חיסכון בזמן, יעילות רבה יותר ועוד.
מכשיר מומלץ:
UP400St
מקור / מאמר מחקר:
Çağdaş, E.; Kumcuoğlu, S.; Güventürk, S.; Tavman, S. (2011): מיצוי בסיוע אולטרסאונד של רכיבי סילימרין מזרעי גדילן מצוי (Silybum Marianum L). גידא 36/6, 2011. 311-318.
קראו עוד על מיצוי אולטרסוני של סילימרין מזרעי גדילן מצוי!

מיצוי אולטרסוני של סטיביוזיד

יישום אולטרסוני:
דגימות של 10g עלי סטיביה יבשים וטחונים עברו מיצוי ב-100mL מים תוך ערבוב רציף (באמצעות בוחש מגנטי). ערך ה-pH בוקר באמצעות נתרן פוספט בריכוז 0.01 M וב-pH 7. הדגימה הוכנסה לכוס מעבדה מזכוכית בנפח 150 mL ועברה סוניקציה באמצעות מכשיר אולטרסוני מסוג גשוש UIP500hT (20kHz, 500W). קצה הסונוטרודה הוטבל לעומק של כ-1.5 cm בתרחיף עלי הסטיביה. המכשיר האולטרסוני הוגדר להספק מוצא של 350W. טיפול סוניקציה מתון בהספק של 350 W למשך 5–10 דקות בטמפרטורת תהליך קבועה של 30°C הניב תפוקת רבאודיוזיד A של 30–34g לכל דגימה של 100g. לאחר הסוניקציה, תמיסת המיצוי עברה צנטריפוגה וסוננה דרך ממברנה מיקרופורוזית בגודל נקבוביות של 0.45 μm; התסנין נלקח לאנליזת התכולה הכוללת של רבאודיוזיד A. תפוקת המיצוי של התכולה הכוללת של רבאודיוזיד A נותחה באמצעות HPLC.
באמצעות המיצוי בסיוע אולטרסאונד ללא ממס הושגה תפוקה גבוהה של רבאודיוזיד A בהשוואה לשיטות מיצוי מסורתיות כגון מיצוי בחום או השריה.
מכשיר מומלץ:
UIP500hdT
קראו עוד על מיצוי אולטרסוני של סטיביה!

מיצוי אולטרסוני של טרפנים

יישום אולטרסוני:
ניתן לשפר באמצעות אולטרסאונד את המיצוי של תרכובות נדיפות, כגון טרפנים, מתפרחות של זן Cannabis sativa L. המיועד להפקת סיבים. מחקרים הראו כי לאחר סוניקציה קצרה הטרפנים המבוקשים כבר משתחררים מהחומר הצמחי.
התוצאות מראות שטיפול אולטרסוני שאורכו אינו עולה על 5 דקות מאפשר להשיג ריכוז מוגבר של טרפנים בהשוואה להשריה. לעומת זאת, טיפול אולטרסוני שנמשך יותר מ-5 דקות העלה את הריכוז של δ-9-tetraidrocannabinol (THC).
פרוטוקול סוניקציה:
מיצוי הטרפנים בסיוע אולטרסאונד בוצע באמצעות מכשיר אולטרסוני מסוג גשוש בהספק 200W. המכשיר האולטרסוני הוגדר למשרעת של 25%. לכל אחת משלוש מנות של תפרחות מיובשות במשקל 50g הוספו 250mL של אתנול בריכוז 70% v/v, ששימש כממס למיצוי. כל כוס מעבדה ותכולתה הוטבלו באמבט קרח. הסוניקציה בוצעה במשך 5, 10 ו-15 דקות. במהלך המיצוי האולטרסוני הובטח פיזור חום מהיר ורציף כדי לשמור על טמפרטורת התהליך מתחת ל־30°C. לאחר המיצוי סוננו התערובות בריק דרך נייר סינון Whatman מס' 3, והממס הוסר באמצעות אידוי סיבובי בריק. כל ניסוי מיצוי בוצע בשלוש חזרות תוך שימוש בשלוש דגימות שונות.
נמצא כי סוניקציה היא חלופה מעניינת להשריה לצורך מיצוי תרכובות נדיפות מתפרחות קנאביס, אך הממצאים מראים גם שכדי להשיג שיעור השבה משופר של טרפנים, משך הטיפול האולטרסוני חייב שלא לעלות על 5 דקות. לעומת זאת, טיפול אולטרסוני שנמשך יותר מ־5 דקות העלה את הריכוז של δ-9-tetraidrocannabinol (THC). תמצית תפרחות Cannabis sativa שהתקבלה במיצוי אולטרסוני שנמשך 5 דקות עשויה לשמש כרכיב בבשמים או כחומר טעם למשקאות. ניתן להשתמש בכך כחלופה לקנבוס תעשייתי, שבו הגבעולים משמשים לתעשיית הסיבים ותמציות התפרחות לתעשיות הקוסמטיקה והמזון.
מכשיר מומלץ:
UP200St או UP200Ht עם סונוטרודה/ גשוש S26d14
מקור/ מאמר מחקר:
Da Porto, C.; Decorti, D.; Natolino, A. (2014): "מיצוי בסיוע אולטרסאונד של תרכובות נדיפות מתפרחות Cannabis sativa L. תעשייתי". IJARNP 2014, 7/ 1. 8–14.
קראו עוד על מיצוי טרפנים בסיוע אולטרסאונד!

מערך מיצוי לבידוד חומרים מצמחים: מכשיר אולטרסוני מסוג גשוש UP400ST, מסנן ריק ומאייד סיבובי של Büchi למיצוי פיטוכימיקלים.

מיצוי אולטרסוני של ונילין מפולי וניל שעברו הבשלה ועיבוד

יישום אולטרסוני:
מיצוי הוונילין עבר אופטימיזציה באמצעות סוניקציה. לשם כך הופעל המכשיר האולטרסוני בהספק 100 ואט במצב פעימות (מחזורים: הפעלה למשך 5 שניות ולאחריה השבתה למשך 5 שניות).
התוצאות הטובות ביותר במיצוי אולטרסוני הושגו עם אתנול בריכוז 40% במשך 1h בטמפרטורה של 30°C. כדי להשוות את התוצאות לשיטות מיצוי קונבנציונליות, בוצעו גם מיצויים באמבט מים ובאמבט אולטרסוני. התוצאות הראו כי מיצוי ונילין שעבר אופטימיזציה באמצעות קרן אולטרסונית עם אתנול בריכוז 40% במשך 1h בטמפרטורה של 30°C היה בר־השוואה למיצוי באמבט מים עם אתנול בריכוז 40% בטמפרטורה של 56°C במשך 15h.
מכשיר מומלץ:
UP100H
מקור/ מאמר מחקר:
Rasoamandrary, N.; Fernandes, A. M.; Bashari, M.; Masamba, K.; Xueming, X. (2013): מיצוי משופר של ונילין 4-Hydroxy-3-methoxybenzaldehyde מפולי וניל שעברו הבשלה ועיבוד באמצעות מיצוי בסיוע אולטרסאונד: השוואה בין מיצוי בסיוע אולטרסאונד למיצוי באמבט מים חמים. Akademik Gıda 11/1, 2013. 6–12.
קראו עוד על היתרונות של מיצוי ונילין באולטרסאונד!

מיצוי אולטרסוני של תרכובות פנוליות מ־Ziziphus Jujube

יישום אולטרסוני:
למיצוי בסיוע אולטרסאונד של תרכובות פנוליות משיזף (Ziziphus Jujube), נעשה שימוש במכשיר אולטרסוני מסוג גשוש בעוצמה גבוהה UP200H בהספק של 200W ובתדר של 24kHz. המכשיר האולטרסוני צויד בסונוטרודה S2 בעלת קצה זעיר (קוטר קצה 2 mm), שהוטבלה באמבט מים שבו הונח כלי זכוכית לשיקוע עם הדגימה (מידות פנימיות: 280:195:135 mm). משרעת התנודות האולטרסוניות הייתה 100% מההספק הנקוב (משרעת מרבית של 260 μm), וההספק האקוסטי היה 0.171402 W והעוצמה 21.8346 W/cm2. העוצמה האולטרסונית נקבעה קלורימטרית באמצעות מדידת העלייה בטמפרטורת התרחיף כתלות בזמן בתנאים אדיאבטיים. הליך המיצוי האולטרסוני שימש למיצוי כלל התרכובות הפנוליות מהדגימות בהתאם לתכנון הניסוי (לצורך אופטימיזציה).
מכשיר מומלץ:
UP200H עם סונוטרודה S2
מקור/ מאמר מחקר:
Fooladi, H.; Mortazavi, S. A.; Rajaei, A.; Elhami Rad, A.H.; Salar Bashi, D.; Savabi Sani Kargar, S. (2013): אופטימיזציה של מיצוי תרכובות פנוליות משיזף (Ziziphus Jujube) באמצעות שיטת מיצוי בסיוע אולטרסאונד. IECFP 2013.

לחצו כאן למציאת פרוטוקולי סוניקציה נוספים לטיפול אולטרסוני בחומר ביולוגי!