Duboka eutektička otapala za visoko učinkovitu ekstrakciju
Duboka eutektička otapala (DES) i prirodna duboka eutektička otapala (NADES) nude prednosti kao ekstrakcijska otapala na mnogim razinama i stoga su obećavajuća alternativa konvencionalnim organskim otapalima. Duboko eutektičko otapalo izvrsno funkcionira u kombinaciji s ultrazvučnom ekstrakcijom i daje visoke prinose ekstrakata vrhunske kvalitete. Saznajte više o ultrazvučnoj ekstrakciji pomoću prirodnih dubokih eutektičkih otapala.
Kako Ultrasonication poboljšava ekstrakciju s dubokim eutektičkim otapalima?
Ekstrakcija tipa ultrazvučne sonde korištenjem dubokih eutektičkih otapala i prirodnih dubokih eutektičkih otapala može ponuditi nekoliko prednosti za ekstrakciju bioaktivnih spojeva. Jedna od glavnih prednosti je povećana učinkovitost ekstrakcije fenolnih spojeva i drugih fitokemikalija iz prirodnih izvora. Duboka eutektička otapala poznata su po visokoj učinkovitosti ekstrakcije, koja se može čak i poboljšati ekstrakcijom potpomognutom ultrazvukom. Zbog svoje netoksičnosti odlična su opcija otapala za farmaceutske i prehrambene proizvode. To čini ultrazvučnu ekstrakciju korištenjem dubokih eutektičkih otapala zelenom i održivom metodom za oporavak bioaktivnih spojeva. Znanstveno je dokazano da sinergetska uporaba ultrazvuka s dubokim eutektičkim otapalima rezultira višim prinosima različitih bioaktivnih spojeva. Sve u svemu, ultrazvučna ekstrakcija pomoću dubokih eutektičkih otapala i prirodnih dubokih eutektičkih otapala pruža učinkovitiji i ekološki prihvatljiviji pristup ekstrakciji bioaktivnih spojeva.
Ultrazvučna ekstrakcija s (prirodnim) dubokim eutektičkim otapalima vrlo je učinkovita metoda za vrhunske botaničke ekstrakte. Slika prikazuje ultrazvučni procesor UP400St (400W) sa šaržom od 8L za botaničku ekstrakciju.
Biljni glicerin idealno je otapalo za ekstrakciju zbog svojih netoksičnih, neiritirajućih svojstava i sposobnosti da očuva stabilnost i snagu osjetljivih bioaktivnih spojeva. Oba, čisti glicerin i mješavine glicerina i vode, korisna su otapala za proizvodnju ekstrakata za suplemente i nutraceutike, ekstrakata okusa, prehrambenih aditiva i kozmetike.
- Visoko učinkovit
- brz proces
- Netoksičan
- Točno podesivo prema specifičnoj botanici
- Blagi uvjeti obrade
- Šaržni i protočni način rada
- Jednostavno i sigurno
- Ekološki/biorazgradivo
- Može se reciklirati
- Nezapaljivo
- Jeftin
- Lako dostupno
Što su duboka eutektička otapala (DES)?
Duboka eutektička otapala (DES) mješavine su najmanje jednog akceptora vodikove veze (HBA) i jednog donora vodikove veze (HBD), uključujući karboksilne kiseline i druge obnovljive spojeve. Prema Cai i sur. (2019), "jaka interakcija vodikovih veza između HBA i HBD je najvažniji čimbenik za formiranje DES-ova." [Cai et al. 2019]
Za donore vodikove veze često se koriste spojevi kao što su šećeri, aminokiseline, karboksilne kiseline (npr. benzojeva kiselina, limunska kiselina, jantarna kiselina) ili amini (npr. urea, benzamid). Potencijal kemijske interakcije donora vodikove veze glavni je čimbenik koji pridonosi stvaranju i učinkovitosti dubokih eutektičkih otapala. Halidne soli kao što su kolin klorid ili cink klorid mogu se također koristiti u kombinaciji s donorima vodikove veze. Druga duboka eutektička otapala na bazi kolin klorida nastaju s malonskom kiselinom, fenolom ili glicerinom. Kao rezultat jakih interakcija vodikovih veza, talište dubokih eutektičkih otapala značajno je smanjeno u usporedbi s njihovim pojedinačnim komponentama. Za razliku od konvencionalnih otapala (npr. etanol, metanol, heksan, butan itd.), duboko eutektička otapala su nehlapljiva, što znači da imaju vrlo nizak tlak pare i stoga su teško zapaljiva. Toksičnost dubokih eutektičkih otapala je niska, njihova biorazgradivost je visoka, a potrebni prekursori su jeftini, lako i u izobilju dostupni kao i obnovljivi.
Prirodna duboka eutektička otapala (NADES) još su ekološki prihvatljivija budući da svi prethodnici potječu iz prirodnih izvora. Duboka eutektička otapala također nude podesivu solventnost na temelju kemije otopljene tvari i vrste koja se koristi za stvaranje dubokih eutektičkih otapala. Neka prirodna duboka eutektička otapala pokazuju visoku viskoznost i stoga nisu baš prikladna za šaržnu ekstrakciju. Međutim, prirodna duboka eutektička otapala veće viskoznosti mogu se uspješno primijeniti kao otapala u ultrazvučnoj protočnoj ekstrakciji.
Tablica u nastavku prikazuje nekoliko primjera sastava prirodnih dubokih eutektičkih otapala (NADES) za ekstrakciju fitokemikalija:
| NADES Sastav | Molarni omjer |
|---|---|
| Kolin klorid: mliječna kiselina | 1:2 |
| Kolin klorid: limunska kiselina: voda | 1:1:2 |
| Kolin klorid: jabučna kiselina: voda | 1:1:2 |
| Kolin klorid: vinska kiselina | 1:2 |
| Kolin klorid: glicerol | 1:2 |
| Kolin klorid: 1,2-propandiol | 1:3 |
| Kolin klorid: sorbitol | 1:1 |
| Kolin klorid:glukoza:voda | 2:1:1 |
| Kolin klorid: fruktoza: voda | 2:1:1 |
| Kolin klorid: urea | 1:2 |
Kako radi ultrazvučna ekstrakcija s dubokim eutektičkim otapalima?
Ultrazvučna ekstrakcija temelji se na sonomehaničkim učincima ultrazvuka visokog intenziteta i niske frekvencije. Za promicanje i intenziviranje ekstrakcije botaničkih spojeva (tj. bioaktivnih tvari) putem ultrazvučne obrade, ultrazvučni valovi velike snage spajaju se putem ultrazvučne sonde (koja se naziva i ultrazvučni rog ili sonotroda) u tekući medij, tj. kašu koja se sastoji od botaničke sirovine materijal i (prirodno) duboko eutektičko otapalo. Ultrazvučni valovi putuju kroz tekućinu i stvaraju naizmjenične cikluse niskog i visokog tlaka. Tijekom ciklusa niskog tlaka stvaraju se sitni vakuumski mjehurići (tzv. kavitacijski mjehurići), koji rastu tijekom nekoliko ciklusa tlaka. Tijekom tih ciklusa rasta mjehurića, otopljeni plinovi u tekućini ulaze u vakuumski mjehurić, tako da se vakuumski mjehurić pretvara u rastuće plinske mjehuriće. Nakon rasta tijekom nekoliko ciklusa, vakuumski mjehurići dosežu određenu veličinu pri kojoj ne mogu apsorbirati više energije, tako da snažno implodiraju tijekom ciklusa visokog tlaka. Imploziju mjehurića karakteriziraju intenzivne kavitacijske sile, uključujući vrlo visoku temperaturu i tlak koji dosežu do 4000 K odnosno 1000 atm; kao i odgovarajuće visoke razlike u temperaturi i tlaku. Ove ultrazvučno generirane turbulencije i sile smicanja razbijaju biljne stanice i oslobađaju unutarstanične bioaktivne spojeve u (prirodno) duboko eutektičko otapalo. Ultrazvučna ekstrakcija otvara staničnu strukturu biljaka i intenzivira prijenos mase između biljnog materijala i otapala. Sonikacija time promiče učinkovitost prirodnih dubokih eutektičkih otapala. Ultrazvučna ekstrakcija s (prirodnim) dubokim eutektičkim otapalima rezultira iznimno visokim prinosima u vrlo kratkom vremenu obrade.
Snažni ultrazvučni valovi remete staničnu strukturu biljaka, otpuštaju bioaktivne spojeve i potiču prijenos mase između biljnog materijala i otapala (npr. duboka eutektička otapala).
Kombinacija ultrazvučne ekstrakcije s (prirodnim) dubokim eutektičkim otapalima daje vam priliku kombinirati snagu ultrazvuka koja intenzivira proces s izvanrednim učincima otapanja i izvanrednom sposobnošću dizajniranja dubokih eutektičkih otapala. Zbog vrhunske učinkovitosti ultrazvučne ekstrakcije, ultrasonicators se također uspješno koriste za ekstrakciju vode.
Kontaktirajte nas sada kako biste saznali više o snažnoj aplikaciji ultrazvučne ekstrakcije pomoću dubokih eutektičkih otapala!
ultrazvučni ekstraktor UIP2000hdT (2kW) za proizvodnju botaničkih ekstrakata
Visokoučinkoviti ultrazvučni ekstraktori za korištenje dubokih eutektičkih otapala
Ultrazvučna ekstrakcija je pouzdana tehnologija obrade, koja olakšava i ubrzava proizvodnju visokokvalitetnih ekstrakata iz raznih botaničkih, kao i svih drugih otapala. Ultrazvučna ekstrakcija vrlo je kompatibilna s (prirodnim) dubokim eutektičkim otapalima, koja su povoljna zbog svoje izvrsne moći otapanja, mogućnosti dizajna za ekstrakt, održivosti, biorazgradljivosti i ekološke prihvatljivosti. Kombinacija intenziviranja procesa ultrazvuka snage s prednostima (prirodnih) dubokih eutektičkih otapala daje ovoj procesnoj tehnologiji superiornost na mnogim razinama. Portfelj Hielscher Ultrasonics pokriva cijeli raspon od kompaktnih laboratorijskih ultrazvučnih uređaja do industrijskih sustava za ekstrakciju. Svi su oni naravno prikladni za ekstrakciju dubokim eutektičkim otapalima.
Naše dugogodišnje iskusno osoblje pomoći će vam od testova izvedivosti i optimizacije procesa do instalacije vašeg ultrazvučnog sustava na razini konačne proizvodnje.
- ultrazvuk visoke učinkovitosti
- visoka pouzdanost
- vrlo visoke amplitude
- rad u šaržnom i protočnom načinu rada
- ponovljivi/reproducibilni rezultati
- Rad 24/7/365
- robusnost
- pametni softver
- Daljinski upravljač preglednika
- jednostavnost korištenja
- niski zahtjevi za održavanjem
- Sigurnost
Donja tablica daje vam naznaku približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja:
| Volumen serije | Protok | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 1 do 500 ml | 10 do 200 ml/min | UP100H |
| 10 do 2000 ml | 20 do 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 do 20L | 0.2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100l | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| na | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| na | veći | klaster od UIP16000 |
Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!
Iskoristite prednost ultrazvučne ekstrakcije i koristite Hielscher sonikator za botaničku ekstrakciju s neusporedivom učinkovitošću i održivošću!
Hielscher Ultrasonics proizvodi visokoučinkovite ultrazvučne homogenizatore za aplikacije miješanja, disperziju, emulzifikaciju i ekstrakciju u laboratorijskim, pilotskim i industrijskim razmjerima.
Literatura / Reference
- Türker, D.A., Doğan, M. (2021): Application of deep eutectic solvents as a green and biodegradable media for extraction of anthocyanin from black carrots. LWT – Food Science and Technology, Volume 138, March 2021.
- Duygu Aslan Türker, Mahmut Doğan (2022): Ultrasound-assisted natural deep eutectic solvent extraction of anthocyanin from black carrots: Optimization, cytotoxicity, in-vitro bioavailability and stability. Food and Bioproducts Processing, Volume 132, 2022. 99-113.
- Sumbal Jamshaid, Dildar Ahmed (2022): Optimization of ultrasound-assisted extraction of valuable compounds from fruit of Melia azedarach with glycerol-choline chloride deep eutectic solvent. Sustainable Chemistry and Pharmacy, Volume 29, 2022.
- Křížek, et al. (2018): Menthol-based Hydrophobic Deep Eutectic Solvents: Towards Greener and Efficient Extraction of Phytocannabinoids. Journal of Cleaner Production, 193, 2018. 391-396.
- Chemat F, et al. (2019): Review of Alternative Solvents for Green Extraction of Food and Natural Products: Panorama, Principles, Applications and Prospects. Molecules, vol.24, no.16, 2019. 3007.
- Lores, H.; Romero, Vanesa; Costas Mora, Isabel; Bendicho, Carlos; Lavilla, Isela (2016): Natural deep eutectic solvents in combination with ultrasonic energy as a green approach for solubilisation of proteins: application to gluten determination by immunoassay. Talanta 2017. 453-459.
- Cai, et al. (2019): Green Extraction of Cannabidiol from Industrial Hemp (Cannabis sativa L.) Using Deep Eutectic Solvents Coupled with Further Enrichment and Recovery by Macroporous Resin. Journal of Molecular Liquids, 2019.
Ultrazvuk visokih performansi! Hielscherov asortiman proizvoda pokriva cijeli spektar od kompaktnog laboratorijskog ultrazvučnog uređaja preko stolnih jedinica do potpuno industrijskih ultrazvučnih sustava.