अंगूर और वाइन के उप-उत्पादों से सक्रिय यौगिकों का अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण
अंगूर (Vitis vinifera), अंगूर की बेल और वाइन के उप-उत्पाद पॉलीफेनॉल तथा अन्य जैवसक्रिय पदार्थों से भरपूर होते हैं, जो औषधीय और पोषण संबंधी पूरकों के उत्पादन के लिए मूल्यवान यौगिक हैं। अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण से अंगूर और उसकी बेल से प्राप्त सामग्री (जैसे, अंगूर की खली, बीज, पत्तियाँ, तने, वाइन की तलछट) के यौगिकों को सरल और अत्यधिक कुशल तरीके से अलग किया जा सकता है। अल्ट्रासाउंड-सहायित निष्कर्षण तेज़ और विश्वसनीय है तथा अधिक उपज, सौम्यतर निष्कर्षण परिस्थितियों, कम निष्कर्षण समय और कम लागत के कारण अन्य निष्कर्षण विधियों से बेहतर है।
अंगूर और उसकी बेल से पादप रसायनों का अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण
अंगूर के बागों और वाइन बनाने की प्रक्रिया के उप-उत्पादों में अंगूर का गूदा, खली (छिलके और बीज), वाइन की तलछट, अंगूर की पत्तियाँ, तने और बेल की काष्ठीय शाखाएँ शामिल हैं। इनमें ठोस पदार्थों की मात्रा 30−40% w/w तक होती है, जिन्हें अधिकांशतः बिना उपयोग किए कचरे के रूप में फेंक दिया जाता है। अंगूर और वाइन के इन उप-उत्पादों में पॉलीफेनॉल और अन्य जैवसक्रिय यौगिकों की प्रचुरता का पता चलने पर, उद्योग मूल्यवान अर्क बनाने के लिए इन पादप-आधारित सामग्रियों का अधिकाधिक उपयोग कर रहा है। अंगूर और उसकी बेल (Vitis vinifera) में पाए जाने वाले resveratrol, anthocyanidins, proanthocyanidin, quercitin और अन्य पदार्थों का औषधीय और पोषण संबंधी पूरकों के रूप में पहले से ही व्यापक सेवन किया जाता है। स्वास्थ्यवर्धक यौगिकों के स्रोत के रूप में, Vitis vinifera के उप-उत्पादों के अर्क का उपयोग औषधि और खाद्य उद्योगों में किया जाता है, जिससे साथ ही टिकाऊ कृषि को भी समर्थन मिलता है। अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण अंगूर और अंगूर के उप-उत्पादों से जैवसक्रिय यौगिकों को मुक्त करने में सहायता करता है। अल्ट्रासाउंड-सहायित निष्कर्षण एक लंबे समय से स्थापित निष्कर्षण तकनीक है, जिसका उपयोग औषधीय और खाद्य यौगिकों के लिए किया जाता है। यह कम समय वाली निष्कर्षण प्रक्रिया में अर्क की बहुत अधिक उपज देता है और किसी भी विलायक (जैसे, पानी, एथेनॉल, आइसोप्रोपेनॉल, हेक्सेन आदि) के साथ काम करता है।
वानस्पतिक अर्कों के उत्पादन के लिए अल्ट्रासोनिक निष्कर्षक UIP4000hdT की औद्योगिक स्थापना।
- उच्च निष्कर्षण उपज
- उच्च गुणवत्ता वाला अर्क
- तेज़ प्रक्रिया
- गैर-तापीय उपचार
- किसी भी विलायक के साथ संगत
- संचालन में सुरक्षित और आसान
- ऊर्जा-कुशल
अंगूर के बीजों से पॉलीफेनॉल का अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण
अंगूर के बीज proanthocyanidins से भरपूर होते हैं और इसलिए औषधीय और पोषण संबंधी पूरकों के लिए proanthocyanidin अर्क बनाने का एक बेहतरीन स्रोत हैं। Thilakarathna और Rupasinghe (2022) नियंत्रित उच्च तापमान पर अल्ट्रासोनिकेशन की बेहतर दक्षता प्रदर्शित कर सके, जिससे proanthocyanidin की अधिक उपज और उल्लेखनीय रूप से कम निष्कर्षण समय प्राप्त हुआ (अल्ट्रासाउंड 53 min. बनाम पारंपरिक विलायक निष्कर्षण 150 h!)।
ऊष्मा और अल्ट्रासोनिकेशन के प्रयोग से निष्कर्षण समय (53 min का सोनिकेशन समय) और जलीय एथेनॉल की आवश्यकता (10.14:1 v:w) में उल्लेखनीय कमी आई, जबकि PAC की उपज में काफी वृद्धि हुई (16.1 mg CE/g FW बनाम पूर्वानुमानित 26.6 mg CE/g FW)। अंतिम इष्टतम परिस्थितियाँ थीं: 47% एथेनॉल, 10:1 s:s अनुपात (v:w), 53 min सोनिकेशन समय और 60◦C निष्कर्षण तापमान।
सोनिकेशन का उपयोग करके अंगूर की पत्तियों के अर्क का कुशल उत्पादन
सामान्य अंगूर की बेल (Vitis vinifera) की पत्तियाँ resveratrol, anthocyanidins, quercetin, isoquercetin तथा कई अन्य जैवसक्रिय यौगिकों से भरपूर होती हैं, जिन्हें औषधीय और स्वास्थ्य संबंधी उद्देश्यों के लिए अक्सर अर्क के रूप में दिया जाता है।
यह दिखाया गया है कि अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण अंगूर की पत्तियों से सभी घटकों वाले अर्क की उच्च उपज देता है, जिससे निष्कर्षण प्रक्रिया बहुत कुशल हो जाती है। जलीय एथेनॉल अंगूर की बेल के अर्क के लिए अधिक उपयुक्त विलायक सिद्ध हुआ है, क्योंकि इसमें लक्षित अणुओं को घोलने की उत्कृष्ट क्षमता होती है और इसमें कोई विषाक्तता नहीं होती। अल्ट्रासोनिक्स का उपयोग करने वाली निष्कर्षण प्रक्रिया में केवल कुछ मिनट लगते हैं और इसे बैच प्रक्रिया तथा निरंतर प्रवाह मोड, दोनों में चलाया जा सकता है।
उदाहरण के लिए, अंगूर की पत्तियों से अल्ट्रासोनिक रूप से निकाले गए resveratrol को मध्यरंध्री कार्बन के स्तंभ का उपयोग करके शुद्ध किया जा सकता है, जिससे resveratrol की शुद्धता 2.1 से बढ़कर 20.6% हो जाती है। (देखें Sun et al., 2018)
अल्ट्रासोनिकेटर UIP4000hdT की स्थापना उच्च प्रवाह दरों पर औद्योगिक वाइन प्रसंस्करण के लिए।
अंगूर के तनों से स्टिलबेनॉइड का अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण
Piñeiro et al. (2013) का अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण प्रोटोकॉल trans-resveratrol, ε-viniferin, piceatannol और vitisin B जैसे स्टिलबीनों की उच्च प्राप्ति देता है, जो मुख्यतः अंगूर की बेल की काष्ठीय शाखाओं और अंगूर के तनों में मौजूद होते हैं।
अंगूर के तनों से स्टिलबेनॉइड के अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण पर अध्ययन का चित्रात्मक सारांश।
(अध्ययन और चित्र: Piñeiro et al., 2013)
अल्ट्रासोनिकेटर UP200S (200W, 24kHz) के साथ, अंगूर के तनों में पाए जाने वाले मुख्य स्टिलबेनॉइड को 15 min में निकाला जा सकता है। इसमें निष्कर्षण तापमान के रूप में 75°C और निष्कर्षण विलायक के रूप में 80% एथेनॉल का उपयोग किया जाता है, और कार्बनिक विलायक के साथ किसी सफाई चरण की आवश्यकता नहीं होती। अनुकूलित विधि से अंगूर के तनों के 22 नमूनों में स्टिलबेनॉइड की मात्रा का सरल और प्रभावी विश्लेषण संभव हुआ।
विभिन्न प्राचलों को लागू करते हुए UP200S से अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण द्वारा औसत प्राप्ति (क्षेत्रफल 10.000−1) पर मुख्य प्रभावों का आलेख: piceatannol (a), trans-resveratrol (b), ε-viniferin (c) और vitisin-B (d)।
(अध्ययन और आलेख: Piñeiro et al., 2013)
स्टिलबेनॉइड से समृद्ध संदर्भ अर्क का HPLC-DAD क्रोमैटोग्राम।
(अध्ययन और आलेख: Piñeiro et al., 2013)
अल्ट्रासोनिक निष्कर्षक UP400St अंगूर और उसकी बेल से प्राप्त सामग्री (जैसे, अंगूर की खली, बीज, पत्तियाँ, तने, वाइन की तलछट) के अर्क तैयार करने के लिए।
अंगूर और उसकी बेल से निष्कर्षण के लिए उच्च-प्रदर्शन वाले अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर
Hielscher Ultrasonics के निष्कर्षक वानस्पतिक निष्कर्षण के क्षेत्र में अच्छी तरह स्थापित हैं, चाहे किसी भी पादप सामग्री या विलायक का उपयोग किया जाए। अर्क उत्पादकों – विशिष्ट बुटीक अर्क निर्माताओं और बड़े पैमाने पर थोक उत्पादन करने वाले निर्माताओं, दोनों – को Hielscher के उपकरणों की व्यापक श्रृंखला में अपनी उत्पादन आवश्यकताओं के लिए आदर्श अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण उपकरण मिलते हैं। बैच और निरंतर इनलाइन प्रक्रिया, दोनों के सेटअप आसानी से उपलब्ध हैं और उन्हें उसी दिन भेजा जा सकता है।
Hielscher अल्ट्रासोनिकेटर के साथ उच्च दक्षता वाला निष्कर्षण
Hielscher अल्ट्रासोनिक निष्कर्षक पादप कोशिकाओं को कुशलतापूर्वक विघटित करते हैं, विलायक के प्रवेश के लिए पादप सामग्री का पृष्ठीय क्षेत्रफल बढ़ाते हैं और द्रव्यमान अंतरण में भी सुधार करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप पादप रसायन (द्वितीयक चयापचयज) तेज़ी से और पूरी तरह मुक्त होते हैं। उपयोग में आसानी को ध्यान में रखकर डिज़ाइन किए गए Hielscher निष्कर्षकों को शीघ्र स्थापित किया जा सकता है और उनका संचालन सुरक्षित तथा सहज तरीके से किया जा सकता है।
नीचे दी गई तालिका हमारे अल्ट्रासोनिकेटर की अनुमानित प्रसंस्करण क्षमता का संकेत देती है:
| बैच आयतन | प्रवाह दर | अनुशंसित उपकरण |
|---|---|---|
| 1 से 500mL | 10 से 200mL/min | UP100H |
| 10 से 2000mL | 20 से 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 से 20L | 0.2 से 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 से 100L | 2 से 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 से 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | अधिक | समूह में प्रयुक्त UIP16000 |
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Hielscher Ultrasonics प्रयोगशाला, पायलट और औद्योगिक पैमाने पर मिश्रण अनुप्रयोगों, परिक्षेपण, पायसीकरण और निष्कर्षण के लिए उच्च-प्रदर्शन वाले अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइज़र बनाता है।
साहित्य / संदर्भ
- Ceferino Carrera, Ana Ruiz-Rodríguez, Miguel Palma, Carmelo G. Barroso (2015): Ultrasound-assisted extraction of amino acids from grapes. Ultrasonics Sonochemistry, Vol. 22, 2015. 499-505.
- Piñeiro, Z.; Guerrero, R. F.; Fernández-Marin, M. I.; Cantos-Villar, Emma; Palma, M. (2013): Ultrasound-Assisted Extraction of Stilbenoids from Grape Stems. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 61(51), 2013. 12549–12556.
- M. Palma; C.G. Barroso (2002): Ultrasound-assisted extraction and determination of tartaric and malic acids from grapes and winemaking by-products. Analytica Chimica Acta, 458(1), 2002. 119–130.
- Thilakarathna, W.P.D.W.; Rupasinghe, H.P.V. (2022): Optimization of the Extraction of Proanthocyanidins from Grape Seeds Using Ultrasonication-Assisted Aqueous Ethanol and Evaluation of Anti-Steatosis Activity In Vitro. Molecules 27, 1363.
piceatannol (a), trans-resveratrol (b), isorhapontigenin (c), ε-viniferin (d) और vitisin-B (e) की रासायनिक संरचनाएँ।
(अध्ययन और आलेख: Piñeiro et al., 2013)
जानने योग्य तथ्य
अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण का कार्य सिद्धांत
उच्च शक्ति वाला, कम आवृत्ति का अल्ट्रासाउंड द्रव माध्यम में दोलन और ध्वनिक कैविटेशन उत्पन्न करता है, जिसके परिणामस्वरूप तीव्र विक्षोभ, मिश्रण, कोशिका विघटन और उच्च द्रव्यमान अंतरण होता है। कोशिका भित्तियों और पुटिकाओं जैसी कोशिकीय संरचनाओं को तोड़ने के लिए पादप सामग्रियों पर इन अल्ट्रासोनिक प्रभावों का उपयोग किया जाता है। उच्च द्रव्यमान अंतरण के कारण, पादप रसायनों (पॉलीफेनॉल, फ्लैवनॉल, एंटीऑक्सीडेंट आदि) जैसे अंतःकोशिकीय यौगिक आसपास के विलायक में मुक्त हो जाते हैं। सोनिकेशन की यह तीव्रता प्राकृतिक उत्पाद घटकों के उत्पादन के लिए अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण को बेहतर पृथक्करण विधि बनाती है। अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण एक स्थापित निष्कर्षण तकनीक है, जिसका उपयोग खाद्य और औषधि उत्पादन में दशकों से किया जा रहा है।
उच्च शक्ति वाली अल्ट्रासाउंड तरंगें वानस्पतिक सामग्रियों की कोशिकीय संरचना को विघटित करती हैं, जैवसक्रिय यौगिकों को मुक्त करती हैं और पादप सामग्री तथा विलायक (जैसे, एथेनॉल) के बीच द्रव्यमान अंतरण को बढ़ावा देती हैं।
Hielscher Ultrasonics प्रयोगशाला से लेकर औद्योगिक आकार तक के उच्च-प्रदर्शन वाले अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइज़र बनाता है।