पौधों से अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण के लिए विलायक

• अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण के कई लाभ हैं, जैसे उच्च प्राप्ति, तेज़ निष्कर्षण दर, पर्यावरण के अनुकूल होना और कम ऊर्जा खपत।
• इसके सबसे बड़े लाभों में से एक निष्कर्षण माध्यम के रूप में पानी का उपयोग है। हालांकि, लक्षित अर्क के लिए बेहतर परिणाम प्राप्त करने हेतु सोनिकेशन का उपयोग अनेक विलायक प्रणालियों के साथ किया जा सकता है।
• पौधों के जैवसक्रिय पदार्थों के अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण के लिए सर्वोत्तम विलायक कच्चे माल को ध्यान में रखकर चुना जाता है।

अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण

अल्ट्रासाउंड कोशिका संरचनाओं को विघटित करने और द्रव्यमान स्थानांतरण में सुधार करने के लिए जाना जाता है, जिससे जैविक यौगिकों (जैसे फीनोलिक यौगिक, कैरोटीनॉयड) की निष्कर्षणीयता बढ़ती है।
चूंकि सोनिकेशन के यांत्रिक प्रभाव बेहतर द्रव्यमान स्थानांतरण के कारण निष्कर्षण प्रक्रिया को बहुत अधिक बढ़ाते हैं, इसलिए कार्बनिक विलायकों का उपयोग अक्सर अनावश्यक होता है। इसका अर्थ है कि अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण के लिए पानी अक्सर पर्याप्त निष्कर्षण माध्यम होता है, जिसके कई लाभ हैं, जैसे सस्ता, गैर-खतरनाक, आसानी से उपलब्ध और पर्यावरण के अनुकूल होना।
हालांकि, विशिष्ट जैवसक्रिय यौगिकों के लिए वाष्पशील विलायक के साथ अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण से सर्वोत्तम परिणाम प्राप्त हो सकते हैं।
सही विलायक चुनने के लिए कच्चे माल (जैसे ताज़ी या सूखी, भिगोकर नरम की गई/पीसी हुई या चूर्ण के रूप में पादप सामग्री) और लक्षित पदार्थों (जैसे वसास्नेही, जलस्नेही) पर विचार करना आवश्यक है।
 

निम्नलिखित तालिका में कई विलायकों को सूचीबद्ध किया गया है, जो सुस्थापित निष्कर्षण विलायक हैं और पादप सामग्री से अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण के लिए उपयोग किए जाते हैं।

शक्तिशाली अल्ट्रासाउंड तरंगें जैविक संरचनाओं के कोशिका मैट्रिक्स को विघटित करती हैं और जैवसक्रिय यौगिकों को मुक्त करती हैं। पादप सामग्री और विलायक के बीच द्रव्यमान स्थानांतरण तीव्र होता है। इन क्रियाविधियों के कारण, अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण वानस्पतिक निष्कर्षण के लिए अत्यधिक दक्ष है।

निष्कर्षण के लिए अल्ट्रासोनिकेटर

प्रयोगशाला और बेंच-टॉप अल्ट्रासोनिक उपकरणों से लेकर पूर्ण औद्योगिक अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण प्रणालियों तक – सफल निष्कर्षण प्रक्रियाओं के लिए शक्तिशाली और विश्वसनीय अल्ट्रासोनिक उपकरणों की बात हो, तो Hielscher Ultrasonics आपका दीर्घकालिक अनुभवी साझेदार है।
हमारी अल्ट्रासोनिक प्रणालियों का जैवरासायनिक प्रयोगशालाओं और औषधि उत्पादन संयंत्रों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। अल्ट्रासोनिक सोनोट्रोड और रिएक्टर ऑटोक्लेव किए जा सकते हैं और औषधि उत्पादन के मानकों को पूरा करते हैं।

Hielscher के औद्योगिक सोनिकेटर कोशिका मैट्रिक्स को विघटित करने और लक्षित पदार्थों को मुक्त करने के लिए बहुत उच्च आयाम प्रदान कर सकते हैं। 200µm तक के आयामों पर आसानी से 24/7 निरंतर संचालन किया जा सकता है। Hielscher अल्ट्रासोनिकेटरों की शक्ति और मजबूती उच्च उपज, तेज़ निष्कर्षण दरों और अधिक पूर्ण निष्कर्षण को सुनिश्चित करती हैं – जिससे वे पारंपरिक निष्कर्षण प्रक्रियाओं से बेहतर प्रदर्शन करते हैं।
हमारे अल्ट्रासोनिक प्रोसेसरों को पारंपरिक निष्कर्षण विधियों, जैसे सॉक्सलेट निष्कर्षण या सुपरक्रिटिकल CO2 निष्कर्षण के साथ संयोजित किया जा सकता है। मौजूदा उत्पादन लाइनों में इन्हें आसानी से जोड़ा जा सकता है।

साहित्य / संदर्भ

• 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.

जानने योग्य तथ्य

कैविटेशन द्वारा अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण

तीव्र अल्ट्रासाउंड तरंगें तरल पदार्थों में ध्वनिक कैविटेशन उत्पन्न करती हैं। कैविटेशन से उत्पन्न अपरूपण बल कोशिका भित्ति और झिल्लियों को तोड़ते हैं, जिससे अंतःकोशिकीय पदार्थ मुक्त हो जाता है। अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण पादप ऊतक में विलायक का अधिक गहराई तक प्रवेश सुनिश्चित करता है और द्रव्यमान स्थानांतरण में सुधार करता है। इस प्रकार, अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण निष्कर्षण प्रक्रिया को उल्लेखनीय रूप से तीव्र करता है, जिससे उच्च उपज, तेज़ निष्कर्षण दरें और अधिक पूर्ण निष्कर्षण प्राप्त होता है।

विलायक प्रणालियाँ

पादप सामग्री से जैवसक्रिय यौगिकों के निष्कर्षण के लिए विभिन्न विलायक प्रणालियाँ उपलब्ध हैं। जलरागी यौगिकों के निष्कर्षण के लिए अधिकतर मेथनॉल, एथनॉल या एथिल एसीटेट जैसे ध्रुवीय विलायक चुने जाते हैं, जबकि वसारागी यौगिकों (जैसे लिपिड) के निष्कर्षण के लिए डाइक्लोरोमेथेन या डाइक्लोरोमेथेन/मेथनॉल (v/v 1:1) जैसी विलायक प्रणालियों को प्राथमिकता दी जाती है। क्लोरोफिल निष्कर्षण के लिए अक्सर हेक्सेन का उपयोग विलायक के रूप में किया जाता है।

जैवसक्रिय यौगिक क्या हैं?

जैवसक्रिय यौगिकों या पादपरसायनों को ऐसे पदार्थों के रूप में परिभाषित किया जाता है, जिनका जीवित जीवों, ऊतकों या कोशिकाओं पर प्रभाव पड़ता है। जैविक रूप से सक्रिय पदार्थों में एंटीबायोटिक, एंज़ाइम और विटामिन शामिल हैं। कैरोटीनॉइड और पॉलीफेनॉल जैसे जैवसक्रिय पदार्थ, उदाहरण के लिए, फलों, पत्तियों और सब्ज़ियों से निकाले जा सकते हैं, जबकि फाइटोस्टेरॉल वनस्पति तेलों में पाए जाते हैं।
पौधों से प्राप्त जैवसक्रिय यौगिकों में फ्लेवोनॉइड, कैफीन, कैरोटीनॉइड, कोलीन, डाइथियोलथायोन, फाइटोस्टेरॉल, पॉलीसैकराइड, फाइटोएस्ट्रोजन, ग्लूकोसिनोलेट, पॉलीफेनॉल और एंथोसाइनिन शामिल हैं। कई जैवसक्रिय पदार्थों को एंटीऑक्सीडेंट के रूप में कार्य करने के कारण महत्त्व दिया जाता है और इसलिए उन्हें स्वास्थ्य के लिए लाभकारी माना जाता है।

मैं सबसे अच्छा निष्कर्षण विलायक कैसे चुनूँ?

नीचे दिए गए दिशानिर्देश पौधों से अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण के लिए उपयुक्त विलायक चुनने में आपकी मदद करते हैं। चूँकि सोनिकेशन किसी भी मानक विलायक के साथ संगत है, इसलिए आप अपनी पादप कच्ची सामग्री, लक्षित पादपरसायनों और लागत-दक्षता के लिए सबसे आदर्श विलायक चुन सकते हैं।

• चयनात्मकता: ऐसा विलायक चुनें जो विशेष रूप से वांछित यौगिकों को घोले और अवांछित घटकों को छोड़ दे। उदाहरण के लिए, एल्कलॉइड और फ्लेवोनॉइड जैसे ध्रुवीय यौगिकों के लिए एथनॉल का उपयोग करें।
• विलेयता: “समान, समान को घोलता है” सिद्धांत के आधार पर ऐसा विलायक चुनें जिसकी ध्रुवीयता विलेय की ध्रुवीयता के समान हो। ध्रुवीय विलायक (जैसे पानी, एथनॉल) ध्रुवीय यौगिकों को घोलते हैं, जबकि अध्रुवीय विलायक (जैसे हेक्सेन) लिपिड और तेलों जैसे अध्रुवीय यौगिकों को घोलते हैं।
• लागत: विलायक की लागत-प्रभावशीलता पर विचार करें। कुछ विलायक अधिक महँगे हो सकते हैं, लेकिन वे उच्च उपज या बेहतर चयनात्मकता प्रदान करते हैं, जिससे निष्कर्षण की कुल लागत संतुलित होती है।
• सुरक्षा: सुनिश्चित करें कि विलायक उपयोग और संभालने के लिए सुरक्षित हो। विचारणीय कारकों में विषाक्तता, ज्वलनशीलता और पर्यावरणीय प्रभाव शामिल हैं। उदाहरण के लिए, क्लोरोफॉर्म या टॉलुईन की तुलना में पानी और एथेनॉल अधिक सुरक्षित विकल्प हैं।

ध्रुवता और विलायक का चयन
समानता और परस्पर मिश्रणीयता के नियम के अनुसार, जिन विलायकों का ध्रुवता मान विलेय की ध्रुवता के निकट होता है, उनके बेहतर कार्य करने की संभावना होती है। कुछ उदाहरण यहाँ दिए गए हैं:

• ध्रुवीय विलायक: पानी, एथेनॉल, मेथेनॉल – ऐल्कलॉइड, फ्लेवोनॉइड, ग्लाइकोसाइड और प्रोटीन जैसे ध्रुवीय यौगिकों के निष्कर्षण के लिए उपयोग किए जाते हैं।
• मध्यम ध्रुवीय विलायक: एसीटोन, एथिल एसीटेट, आइसोप्रोपेनॉल – फीनॉलिक यौगिकों और कुछ ऐल्कलॉइड सहित विविध प्रकार के यौगिकों के निष्कर्षण के लिए उपयुक्त हैं।
• अध्रुवीय विलायक: हेक्सेन, टॉलुईन, पेट्रोलियम ईथर – लिपिड, मोम, टर्पीन और आवश्यक तेलों जैसे अध्रुवीय यौगिकों के निष्कर्षण के लिए आदर्श हैं।

विलायकों के उपयोग के उदाहरण

• एथेनॉल: वानस्पतिक निष्कर्षण के लिए सबसे प्रचलित विलायकों में से एक। एक ध्रुवीय विलायक के रूप में, एथेनॉल ऐल्कलॉइड और फ्लेवोनॉइड जैसे ध्रुवीय यौगिकों को घोलता है।
• पानी: सार्वत्रिक विलायक, जिसका उपयोग अक्सर पॉलीसैकेराइड, प्रोटीन और कुछ ग्लाइकोसाइड जैसे जलरागी यौगिकों के निष्कर्षण के लिए किया जाता है।
• मेथेनॉल: एक अत्यधिक ध्रुवीय विलायक, जो फीनॉलिक यौगिकों, फ्लेवोनॉइड और कुछ ऐल्कलॉइड सहित विविध प्रकार के पादप यौगिकों के निष्कर्षण में प्रभावी है।
• हेक्सेन: एक अध्रुवीय विलायक, जिसका उपयोग मुख्यतः लिपिड, मोम और आवश्यक तेलों जैसे अध्रुवीय यौगिकों के निष्कर्षण के लिए किया जाता है।
• एसीटोन: एक ध्रुवीय अप्रोटिक विलायक के रूप में, एसीटोन विविध प्रकार के वानस्पतिक यौगिकों के निष्कर्षण में प्रभावी है, विशेष रूप से उन यौगिकों के लिए जिनकी ध्रुवता पानी या मेथेनॉल द्वारा निकाले जाने वाले यौगिकों से कम होती है।
• आइसोप्रोपेनॉल: एथेनॉल के समान एक ध्रुवीय विलायक, जिसका उपयोग सामान्यतः आवश्यक तेलों, रेज़िन और कुछ ऐल्कलॉइड के निष्कर्षण के लिए किया जाता है।
• क्लोरोफॉर्म: एक अध्रुवीय विलायक, जो ऐल्कलॉइड, टर्पेनॉइड और कुछ ग्लाइकोसाइड के निष्कर्षण में प्रभावी है। इसकी विषाक्तता के कारण इसका उपयोग कम प्रचलित है।
• एथिल एसीटेट: एक मध्यम ध्रुवीय विलायक, जिसका उपयोग फ्लेवोनॉइड, ऐल्कलॉइड और फीनॉलिक यौगिकों सहित विभिन्न यौगिकों के निष्कर्षण के लिए किया जाता है।
• टॉलुईन: एक अध्रुवीय विलायक, जिसका उपयोग आवश्यक तेलों, टर्पीन और मोम जैसे अध्रुवीय यौगिकों के निष्कर्षण के लिए किया जाता है।
• ब्यूटेनॉल: एक मध्यम ध्रुवीय विलायक, जो कुछ ग्लाइकोसाइड और सैपोनिन सहित मध्यम ध्रुवता वाले यौगिकों के निष्कर्षण में प्रभावी है।
• पेट्रोलियम ईथर: एक अध्रुवीय विलायक, जिसका उपयोग मुख्यतः पादप सामग्री से वसा, तेल और अन्य अध्रुवीय यौगिकों के निष्कर्षण के लिए किया जाता है।

विशिष्ट पादप सामग्रियों और पादप रसायनों के अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण की जाँच करने वाले शोध अध्ययनों में निम्नलिखित विलायकों का परीक्षण किया गया था।

कार्बनिक विलायक क्या हैं?

कार्बनिक विलायक एक प्रकार का वाष्पशील कार्बनिक यौगिक (VOC) है। VOC ऐसे कार्बनिक रसायन हैं जो कमरे के तापमान पर वाष्पित होते हैं।
विलायकों के रूप में उपयोग किए जाने वाले कार्बनिक यौगिकों में शामिल हैं:

• ऐरोमैटिक यौगिक, जैसे बेंजीन और टॉलुईन
• ऐल्कोहॉल, जैसे मेथेनॉल
• एस्टर और ईथर
• कीटोन, जैसे एसीटोन
• ऐमीन
• नाइट्रेटित और हैलोजनीकृत हाइड्रोकार्बन

कई कार्बनिक विलायकों को विषैले या कैंसरकारी के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। गलत तरीके से संभाले जाने पर, वे मनुष्यों के लिए खतरनाक हो सकते हैं और वायु, जल तथा मिट्टी को दूषित कर सकते हैं। अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण की शक्तिशाली क्रियाविधि के कारण, कार्बनिक विलायकों के स्थान पर अपेक्षाकृत सौम्य, गैर-विषैले विलायकों का उपयोग करके उनके इस्तेमाल से बचा जा सकता है।