Otapala za ultrazvučnu ekstrakciju iz biljaka
- Ultrazvučna ekstrakcija ima mnoge prednosti kao što su visoki prinosi, brze stope ekstrakcije, ekološka prihvatljivost i niska potrošnja energije.
- Jedna od najvećih prednosti je korištenje vode kao ekstrakcijskog medija. Međutim, sonikacija se može koristiti s višestrukim sustavima otapala za postizanje vrhunskih rezultata za ciljani ekstrakt.
- Optimalno otapalo za ultrazvučnu ekstrakciju biljnih bioaktivnih tvari odabire se s obzirom na sirovinu.
ultrazvučna ekstrakcija
Dobro je poznato da ultrazvuk remeti stanične strukture i poboljšava prijenos mase, čime se povećava mogućnost ekstrakcije biospojeva (npr. fenoli, karotenoidi).
Budući da mehanički učinci sonikacije uvelike poboljšavaju proces ekstrakcije zbog poboljšanog prijenosa mase, upotreba organskih otapala često je suvišna. To znači da je za ultrazvučnu ekstrakciju voda često dovoljan medij za ekstrakciju koji ima mnoge prednosti kao što je jeftin, bezopasan, lako dostupan i ekološki prihvatljiv.
Međutim, za specifične bioaktivne spojeve najbolji rezultati mogu se postići ultrazvučnom ekstrakcijom u kombinaciji s hlapivim otapalom.
Za odabir pravog otapala potrebno je uzeti u obzir sirovinu (npr. svježi ili sušeni, macerirani/mljeveni ili biljni materijal u prahu) i ciljane tvari (npr. lipofilne, hidrofilne).

UIP2000hdT sonikator za botaničku ekstrakciju u velikim serijama ili inline rad
Sljedeća tablica navodi nekoliko otapala, koja su dobro poznata ekstrakcijska otapala i koriste se za ultrazvučnu ekstrakciju iz biljnog materijala.
etanol | Jedno od najčešćih otapala za botaničku ekstrakciju. Kao polarno otapalo, etanol otapa polarne spojeve poput alkaloida i flavonoida. |
voda | Univerzalno otapalo, često se koristi za ekstrakciju hidrofilnih spojeva poput polisaharida, proteina i nekih glikozida. |
vodeni etanol | Mješavina etanola i vode, ovo otapalo može ekstrahirati širok raspon polarnih i umjereno polarnih spojeva, osiguravajući ravnotežu između snage otapala etanola i sposobnosti vode da ekstrahira hidrofilne spojeve. Vodeni etanol može se pripremiti u različitim omjerima prilagođavajući kapacitet otapanja ciljanim spojevima. |
glicerin | Visoko polarno otapalo koje je korisno za ekstrakciju polarnih spojeva i može biti sigurnija alternativa drugim polarnim otapalima, često se koristi u tinkturama i ekstraktima namijenjenima za unutarnju konzumaciju. Pročitajte više o ekstrakciji fitokemikalija u glicerinu pomoću sonikacije! |
metanol | Visoko polarno otapalo učinkovito u ekstrakciji širokog spektra biljnih spojeva uključujući fenole, flavonoide i neke alkaloide. |
heksan | Nepolarno otapalo koje se prvenstveno koristi za ekstrakciju nepolarnih spojeva kao što su lipidi, voskovi i eterična ulja. |
aceton | Polarno aprotično otapalo, aceton je učinkovit za ekstrakciju širokog spektra botaničkih spojeva, posebno onih koji su manje polarni od onih ekstrahiranih vodom ili metanolom. |
izopropanol | Polarno otapalo slično etanolu, obično se koristi za ekstrakciju eteričnih ulja, smola i nekih alkaloida. |
Kloroform | Nepolarno otapalo učinkovito u ekstrakciji alkaloida, terpenoida i nekih glikozida. Rjeđe se koristi zbog svoje toksičnosti. |
etil acetat | Umjereno polarno otapalo koje se koristi za ekstrakciju niza spojeva uključujući flavonoide, alkaloide i fenole. |
toluen | Nepolarno otapalo koje se koristi za ekstrakciju nepolarnih spojeva kao što su eterična ulja, terpeni i voskovi. |
Butanol | Umjereno polarno otapalo učinkovito u ekstrakciji spojeva srednje polarnosti uključujući neke glikozide i saponine. |
petrolej eter | Nepolarno otapalo koje se prvenstveno koristi za ekstrakciju masti, ulja i drugih nepolarnih spojeva iz biljnih materijala. |

UP400ST ultrazvučni homogenizator za biljnu ekstrakciju omogućuje korištenje otapala po vašem izboru.
Ultrazvučni uređaji za ekstrakciju
Od laboratorijskih i stolnih ultrazvučnih uređaja do potpuno industrijskih ultrazvučnih sustava za ekstrakciju – Hielscher Ultrasonics je vaš dugogodišnji iskusni partner kada su u pitanju snažni i pouzdani ultrazvučni uređaji za uspješne procese ekstrakcije.
Naši ultrazvučni sustavi naširoko se koriste u biokemijskim laboratorijima i pogonima za farmaceutsku proizvodnju. Ultrazvučne sonotrode i reaktori mogu se autoklavirati i ispunjavaju standarde farmaceutske proizvodnje.
Hielscher industrijski sonikatori mogu isporučiti vrlo visoke amplitude kako bi poremetili stanične matrice i oslobodili ciljane tvari. Amplitude do 200 µm mogu se lako neprekidno izvoditi u radu 24/7. Snaga i robusnost Hielscher ultrasonicators osiguravaju visoke prinose, brze stope ekstrakcije i potpuniju ekstrakciju – nadmašuje konvencionalne procese ekstrakcije.
Naši ultrazvučni procesori mogu se kombinirati s konvencionalnim metodama ekstrakcije kao što su Soxhlet ekstrakcija ili superkritična CO2 ekstrakcija. Naknadna ugradnja u postojeće proizvodne linije može se lako izvršiti.
Literatura / Reference
- 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.
Činjenice koje vrijedi znati
Ultrazvučna ekstrakcija kavitacijom
Generiraju se intenzivni ultrazvučni valovi akustična kavitacija u tekućinama. Kavitacijske sile smicanja lome stanične stijenke i membrane tako da se unutarstanični materijal oslobađa. Ultrazvučnom ekstrakcijom postiže se veći prodor otapala u biljno tkivo i poboljšava prijenos mase. Zbog toga ultrazvučna ekstrakcija značajno intenzivira proces ekstrakcije što rezultira višim prinosima, bržim brzinama ekstrakcije i potpunijom ekstrakcijom.
sustavi otapala
Za ekstrakciju bioaktivnih spojeva iz biljnog materijala dostupni su različiti sustavi otapala. Za ekstrakciju hidrofilnih spojeva biraju se uglavnom polarna otapala kao što su metanol, etanol ili etil-acetat, dok se za ekstrakciju lipofilnih spojeva (npr. lipida) koriste sustavi otapala kao što su diklorometan ili diklorometan/metanol (v/v 1:1). ) imaju prednost. Heksan se često koristi kao otapalo za ekstrakciju klorofila.
Što su bioaktivni spojevi?
Bioaktivni spojevi ili fitokemikalije definiraju se kao tvari koje utječu na žive organizme, tkiva ili stanice. Biološki aktivne tvari uključuju antibiotike, enzime i vitamine. Bioaktivne tvari poput karotenoida i polifenola mogu se ekstrahirati npr. iz voća, lišća i povrća, dok se fitosteroli nalaze u biljnim uljima.
Bioaktivni spojevi biljnog podrijetla uključuju flavonoide, kofein, karotenoide, kolin, ditioltione, fitosterole, polisaharide, fitoestrogene, glukozinolate, polifenole i antocijane. Mnoge bioaktivne tvari cijenjene su jer djeluju kao antioksidansi i stoga se smatraju korisnima za zdravlje.
Kako odabrati najbolje otapalo za ekstrakciju?
Smjernice u nastavku pomažu vam da odaberete odgovarajuće otapalo za ultrazvučnu botaničku ekstrakciju. Budući da je ultrazvuk kompatibilan s bilo kojim standardnim otapalom, možete odabrati otapalo koje je najidealnije za vašu biljnu sirovinu, ciljane fitokemikalije i isplativost.
- Selektivnost: Odaberite otapalo koje posebno otapa željene spojeve, a ostavlja neželjene komponente. Na primjer, koristite etanol za polarne spojeve poput alkaloida i flavonoida.
- Topljivost: Na temelju načela “slično se otapa slično,” odaberite otapalo s polaritetom sličnim onoj otopljene tvari. Polarna otapala (npr. voda, etanol) otapaju polarne spojeve, dok nepolarna otapala (npr. heksan) otapaju nepolarne spojeve poput lipida i ulja.
- Cijena: Razmotrite isplativost otapala. Neka otapala mogu biti skuplja, ali nude veće prinose ili bolju selektivnost, uravnotežujući ukupne troškove ekstrakcije.
- Sigurnost: Provjerite je li otapalo sigurno za upotrebu i rukovanje. Čimbenici uključuju toksičnost, zapaljivost i utjecaj na okoliš. Na primjer, voda i etanol sigurniji su izbor u usporedbi s kloroformom ili toluenom.
Polaritet i odabir otapala
Prema zakonu sličnosti i međusobnog miješanja, otapala čija je vrijednost polariteta blizu polariteta otopljene tvari vjerojatno će imati bolje rezultate. Evo nekoliko primjera:
- Polarna otapala: Voda, etanol, metanol – Koristi se za ekstrakciju polarnih spojeva kao što su alkaloidi, flavonoidi, glikozidi i proteini.
- Umjereno polarna otapala: Aceton, etil acetat, izopropanol – Prikladno za ekstrakciju širokog spektra spojeva, uključujući fenole i neke alkaloide.
- Nepolarna otapala: Heksan, toluen, petrolej eter – Idealno za ekstrakciju nepolarnih spojeva kao što su lipidi, voskovi, terpeni i eterična ulja.
Primjeri upotrebe otapala
- Etanol: Jedno od najčešćih otapala za botaničku ekstrakciju. Kao polarno otapalo, etanol otapa polarne spojeve poput alkaloida i flavonoida.
- Voda: Univerzalno otapalo, često se koristi za ekstrakciju hidrofilnih spojeva poput polisaharida, proteina i nekih glikozida.
- Metanol: Visoko polarno otapalo učinkovito u ekstrakciji širokog spektra biljnih spojeva uključujući fenole, flavonoide i neke alkaloide.
- Heksan: Nepolarno otapalo koje se prvenstveno koristi za ekstrakciju nepolarnih spojeva kao što su lipidi, voskovi i eterična ulja.
- Aceton: Polarno aprotično otapalo, aceton je učinkovit za ekstrakciju širokog spektra botaničkih spojeva, posebno onih koji su manje polarni od onih ekstrahiranih vodom ili metanolom.
- izopropanol: Polarno otapalo slično etanolu, obično se koristi za ekstrakciju eteričnih ulja, smola i nekih alkaloida.
- Kloroform: Nepolarno otapalo učinkovito u ekstrakciji alkaloida, terpenoida i nekih glikozida. Rjeđe se koristi zbog svoje toksičnosti.
- Etil acetat: Umjereno polarno otapalo koje se koristi za ekstrakciju niza spojeva uključujući flavonoide, alkaloide i fenole.
- Toluen: Nepolarno otapalo koje se koristi za ekstrakciju nepolarnih spojeva kao što su eterična ulja, terpeni i voskovi.
- Butanol: Umjereno polarno otapalo učinkovito u ekstrakciji spojeva srednje polarnosti uključujući neke glikozide i saponine.
- petrolej eter: Nepolarno otapalo koje se prvenstveno koristi za ekstrakciju masti, ulja i drugih nepolarnih spojeva iz biljnih materijala.
Sljedeća otapala testirana su u istraživačkim studijama koje su istraživale ultrazvučnu ekstrakciju specifičnih biljnih materijala i fitokemikalija.
otapalo | Biljka | Vrsta tkiva |
---|---|---|
Octena kiselina / urea / cetiltrim-etilamonijev bromid | riža | mekinje |
vodeni etanol | destilatorsko zrno | žitarica |
Vodeni izopropanol | soja, uljana repica | sjemenke |
etanol | Saccharina japonica | – |
Ledena aktivna kiselina | sirak | – |
Fenol | rajčica / krumpir / aloe vera / soja | pelud / gomolj / list / sjeme |
Fenol/amonijev acetat | ječam / banana | korijen / list |
Fenol/amonijev acetat | avokado / rajčica / naranča / banana / kruška / grožđe / jabuka / jagoda | voće |
Fenol/metanol-amonijev acetat | crnogorično / banana / jabuka / krumpir | sjeme / plodovi |
Natrijev dodecil sulfat/aceton | crnogorično / krumpir | sjeme / gomolj |
Natrijev dodecil sulfat/TCA/aceton | jabuka/banana | tkivo |
TCA | grah | prašnik |
TCA/aceton | citrusi / soja / aloe vera | listovi |
TCA/aceton | soja / crnogorica | sjemenke |
TCA/aceton | rajčica | peludno zrno |
TCA/aceton/fenol | maslina / bambus / grožđe / limun | listovi |
TCA/aceton/fenol | jabuka / naranča / rajčica | voće |
Tiourea/urea | soja | sjeme |
Tiourea/urea | jabuka/banana | tkiva |
Tris-HCL pufer | rajčica | peludno zrno |
Što su organska otapala?
Organsko otapalo je vrsta isparljivog organskog spoja (VOC). VOC su organske kemikalije koje isparavaju na sobnoj temperaturi.
Organski spojevi koji se koriste kao otapala uključuju:
- aromatski spojevi, npr. benzen i toluen
- alkoholi, npr. metanol
- esteri i eteri
- ketoni, npr. aceton
- amini
- nitrirani i halogenirani ugljikovodici
Mnoga organska otapala klasificiraju se kao toksična ili kancerogena. U slučaju nepravilnog rukovanja mogu biti opasni za ljude i onečistiti zrak, vodu i tlo. Zbog snažnog mehanizma ultrazvučne ekstrakcije, korištenje organskih otapala može se izbjeći zamjenom s blažim, netoksičnim otapalima.