מיצוי אולטרסוני של שמנים וליפידים מאגוזים
שמנים וליפידים מאגוזים: הרכב וחשיבות
אגוזים עשירים בחומצות שומן בלתי רוויות ובליפידים פעילים ביולוגית, המעוררים עניין רב בתחומי התזונה, התרופות והתעשייה. פרופיל הליפידים משתנה בין המינים, אך כולל בדרך כלל טריגליצרידים, חומצות שומן חופשיות, פוספוליפידים ורכיבים בכמויות קטנות כגון פיטוסטרולים וטוקופרולים (תרכובות ויטמין E). חומצות שומן נפוצות בשמני אגוזים כוללות חומצה אולאית (C18:1), חומצה לינולאית (C18:2), חומצה פלמיטית (C16:0) וחומצה אלפא־לינולנית (C18:3).
שמנים וליפידים שמקורם באגוזים משמשים ל:
- שמני מאכל בכבישה קרה בעלי יציבות חמצונית וערך תזונתי גבוהים
- חומרי עזר בתכשירים פרמצבטיים ונשאים לחומרים פעילים ליפופיליים
- פורמולציות קוסמטיות הודות לתכונותיהם המרככות, נוגדות החמצון והמטפחות את העור
- תוספי תזונה עשירים בחומצות שומן חיוניות ובסטרולים צמחיים
מיצוי יעיל חיוני לשימור תרכובות רגישות אלה, במיוחד במטריצות רגישות לחום כגון שקדים, אגוזי לוז, אגוזי מלך ואגוזי מקדמיה.
עקרונות המיצוי האולטרסוני באמצעות ממס
מיצוי שמנים וליפידים מבוסס על דיפוזיה של הממס ופירוק המטריצה. שיטות מסורתיות, כגון מיצוי סוקסלט או כבישה מכנית, דורשות זמן ואנרגיה רבים. סוניקציה מעניקה יתרון מכני באמצעות קוויטציה אקוסטית. כאשר גלי קול בתדר גבוה עוברים דרך ממס, הם יוצרים בועות מיקרוסקופיות שמתרחבות וקורסות במהירות. תהליך זה יוצר כוחות גזירה עזים, מיקרו־סילונים ולחצים מקומיים גבוהים.
בהקשר של מיצוי שמן מאגוזים, הקוויטציה פורצת את דופנות תאי הצמח ומשחררת ליפידים תוך־תאיים אל הממס שסביבם. התוצאה היא מיצוי מהיר יותר, תפוקות גבוהות יותר ושימור טוב יותר של ליפידים בלתי רוויים בהשוואה לשיטות תרמיות. כמו כן, הקוויטציה יכולה לא רק להמיס תרכובות מסיסות, אלא גם לפזר תרכובות בלתי מסיסות.
מיצוי אולטרסוני של שמנים וליפידים מאגוזים
מערך הניסוי
להדגמה זו נעשה שימוש במעבד אולטרסוני Hielscher UIP1000hdT בתנאים הבאים:
- הספק אולטרסוני: 1000 Watts
- אמפליטודה: 100% (שוות ערך ל־35µm משיא לשיא ב־Cascatrode)
- סונוטרודה: Cascatrode בקוטר 40mm (CS4d40L2)
- ממס: 500mL של אתנול בריכוז 70% (v/v)
- דגימה: 200g של תערובת אגוזים כתושים
- כלי תגובה: כוס כימית מזכוכית בורוסיליקט בנפח 800mL
- תנאים: כלי פתוח, לחץ הסביבה, טמפרטורת הסביבה
המכשיר UIP1000hdT הופעל במצב אצווה. אתנול נבחר בשל רעילותו הנמוכה, תכונותיו כממס אמפיפילי והתאמתו לשימוש במזון ובתכשירים פרמצבטיים. במהלך הסוניקציה, הממס קיבל מראה חלבי בתוך שניות עקב פיזור הליפידים והשמנים שמוצו.
מערך מיצוי אולטרסוני באמצעות מכשיר סוניקציה UIP1000hdT בהספק 1000 Watts
סינון בוואקום
לאחר הסוניקציה, התערובת מכילה הן מיצוי נוזלי והן שאריות מוצקות. הפרדת מוצק מנוזל מתבצעת באמצעות משפך ביכנר ומסנן נייר או ממברנה תחת ואקום.
סינון בלחץ מופחת עדיף כדי להימנע מחשיפה ממושכת לאוויר ולאור, העלולים לקדם חמצון של ליפידים בלתי רוויים. יש לוודא כי:
- חלקיקי האגוזים קטנים דיים אך אינם דקים מדי, כדי למנוע סתימה.
- המשפך אטום היטב לבקבוק כדי לשמור על אטימות מערכת הוואקום.
- הסינון מתבצע ללא דיחוי כדי למזער את אידוי האתנול
התסנין המתקבל הוא תמיסת אתנול עשירה בליפידים, נטולת מוצקים מרחפים ומוכנה להשבת הממס.
סינון בוואקום באמצעות משפך ביכנר לאחר מיצוי אולטרסוני
ספקטרוסקופיית UV-Vis של המיצוי
לפני סילוק הממס, ספקטרוסקופיה בתחום העל־סגול והנראה (UV-Vis) מספקת תמונת מצב אנליטית מועילה של המיצוי האתנולי. שיטה זו חושפת את נוכחותם של כרומופורים טבעיים שמוצו מהאגוזים, לרבות חומצות שומן רב־בלתי רוויות, טוקופרולים, נגזרות פנוליות וביומולקולות אחרות המסיסות בליפידים. הסריקה מתבצעת בין 200nm ל־400nm, הטווח הרלוונטי ביותר למעברי π→π* ו־n→π* של מערכות מצומדות וקבוצות פונקציונליות ארומטיות.
באמצעות קיווטת קוורץ באורך מסלול אופטי של 1cm המלאה במיצוי מדולל באתנול בריכוז 70%, מתועדים ספקטרומי הבליעה באמצעות ספקטרופוטומטר UV-Vis סטנדרטי. צבע המיצוי הוא בדרך כלל צהוב בהיר עד ענברי, והוא עשוי להציג כמה שיאי בליעה בתחום העל־סגול, בהתאם לסוג האגוזים ולתנאי המיצוי.
התחום העל־סגול והנראה (UV-Vis): מיצוי אולטרסוני לעומת מיצוי קונבנציונלי
פרופיל UV-Vis זה ניתן לשחזור ואופייני למיצויים מאגוזים המבוססים על אתנול. אף שאינו ספציפי לתרכובת מסוימת, ניתן להשתמש בדפוס השיאים ובעוצמתם כדי לנטר את עקביות המיצוי, להעריך את יעילות הממס ולבצע בדיקת סקר לנוכחות מולקולות מטרה. ניתן לבצע ניתוח נוסף של ההרכב באמצעות HPLC עם גילוי במערך דיודות (HPLC-DAD) או באמצעות GC-MS לאחר סילוק האתנול.
אידוי סיבובי לסילוק הממס
השלב האחרון כולל אידוי של האתנול כדי לבודד את תרכיז שמן האגוזים. אידוי סיבובי אידיאלי למטרה זו משום שהוא מסלק ממסים נדיפים בלחץ מופחת ובטמפרטורות מתונות, ובכך מגן על תרכובות רגישות לחום.
מאייד סיבובי Büchi
פרמטרי האידוי
בתהליך זה:
- המאייד הסיבובי מופעל בטמפרטורת אמבט של 60°C (140°F).
- רמת הוואקום מוגדרת ל־700mbar מתחת ללחץ הסביבה, השקולים ללחץ מוחלט של 313mbar.
- הדגימה מסובבת במהירות של כ־100rpm בבקבוק עגול־תחתית בנפח 1L.
- סליל קירור נשמר בטמפרטורה של 5–10°C (41–50°F) כדי לעבות אדי אתנול
מערך זה מאפשר לאתנול (שנקודת הרתיחה שלו יורדת ל־~60°C בלחץ של 313mbar) להתאדות ביעילות ללא חימום יתר של המיצוי. בקבוק האיסוף אוסף את האתנול המזוקק, שניתן יהיה להשתמש בו שוב. ניתן להוסיף כדורי אמבט צפים מפוליפרופילן כדי לבודד את אמבט המים ולהפחית אובדן מים במהלך הפעלות ממושכות.
לקראת סוף האידוי, השמן עשוי להתחיל להידבק לזכוכית. עצירת התהליך מעט לפני הגעה ליובש מוחלט יכולה לשמר את הנזילות ולמנוע חימום יתר. ניתן לבצע שלב ייבוש סופי באווירת חנקן או בתנור ואקום.
שיטת מיצוי מהירה, ניתנת להגדלה בקנה מידה וניתנת לשחזור
מיצוי אולטרסוני באמצעות Hielscher UIP1000hdT מספק שיטה מהירה, ניתנת להגדלה בקנה מידה וניתנת לשחזור לבידוד שמנים וליפידים מאגוזים. בשילוב עם טכניקות מתאימות של סינון ואידוי סיבובי, שיטה זו מניבה מיצויי שמן אגוזים באיכות גבוהה המתאימים לשימוש ביישומי תזונה, תרופות או קוסמטיקה.
מיצוי אולטרסוני באצווה המעורבלת ברציפות
לקבלת סיוע בשימוש במיצוי אולטרסוני, פנו אלינו ישירות. נשמח לסייע לכם למטב כל שלב בהתאם לסוג החומר, למערכת הממסים וליישום בהמשך התהליך