Ultrazvučna ekstrakcija antocijana
Antocijanini se široko koriste kao prirodna bojila i nutritivni dodaci u prehrambenim proizvodima. Ultrazvučna ekstrakcija je vrlo učinkovita i jednostavna tehnika za dobivanje visokokvalitetnih antocijana. Korištenje sonikatora tipa sonikatora potiče otpuštanje visokokvalitetnih antocijana iz biljaka što rezultira većim prinosima i brzim procesom. U isto vrijeme, sonikacija je blaga, zelena i učinkovita tehnika za industrijsku proizvodnju antocijanina prehrambene i farmaceutske kvalitete.
antocijanini – Kako ekstrahirati visokokvalitetne antocijane pomoću sonikatora
Antocijanini se široko koriste kao prirodna bojila u prehrambenoj industriji. Imaju širok spektar tonova, od narančaste preko crvene, do ljubičaste i plave, ovisno o molekularnoj strukturi i pH vrijednosti. Zanimanje za antocijane ne temelji se samo na njihovom učinku bojenja, već i na njihovim zdravstvenim svojstvima. Zbog rastuće zabrinutosti za okoliš i zdravlje u vezi sa sintetičkim bojama, prirodne boje su izvrsna alternativa kao ekološki prihvatljiva bojila za industriju hrane i lijekova.
Ultrazvučno poboljšana ekstrakcija antocijana
- veći prinosi
- Brzi proces ekstrakcije – kroz nekoliko minuta
- Ekstrakti visoke kvalitete – blaga, netermalna ekstrakcija
- Zelena otapala (voda, etanol, glicerin, biljna ulja itd.)
- Jednostavan i siguran rad
- Niski investicijski i operativni troškovi
- Robusnost i malo održavanja
- Zelena, ekološki prihvatljiva metoda

Ultrasonicator UP400St za ekstrakciju botanike velikom brzinom u serijama.
Kako ekstrahirati antocijanine ultrazvukom? – Studije slučaja
Ultrazvučna ekstrakcija antocijana iz ljubičaste riže Oryza Sativa L.
Ljubičasta riža vrste Oryza Sativa (poznata i kao Violet Nori ili ljubičasta riža) iznimno je bogata fenolima kao što je favonoidna skupina antocijana. Turrini i sur. (2018) koristili su ultrazvučnu ekstrakciju za izolaciju polifenola kao što su antocijanini i antioksidansi iz kariopsisa (u cijelom, smeđem i prokuhanom obliku) i lišća ljubičaste riže. Ultrazvučna ekstrakcija je izvedena pomoću Hielschera UP200St (200W, 26kHz, slika lijevo) i 60% etanol kao otapalo.
Kako bi se očuvao integritet antocijana, ultrazvučni ekstrakti pohranjeni su na -20°C, što im je omogućilo skladištenje najmanje do tri mjeseca.
Glukozid cijanidin-3 (također poznat kao krizantemin) bio je daleko najveći otkriveni antocijanin u kultivarima 'Violet Nori', 'Artemide' i 'Nerone' istraženim u studiji Turrinija i sur., dok su peonidin-3-glukozid i cijanidin- 3-rutinozid (također antirinin) pronađen je u manjim količinama.
Listovi ljubičice Oryza Sativa izvrstan su izvor antocijana i ukupnog sadržaja fenola (TPC). S iznosom od cca. 2-3 puta veći od onih u riži i brašnu, listovi Oryze predstavljaju jeftinu sirovinu za ekstrakciju antocijana. Procijenjeni prinos od oko 4 kg antocijanina/t svježeg lišća značajno je veći od onih za 1 kg antocijanina/t riže, izračunato na temelju srednjih količina antocijanina otkrivenih u riži 'Violet Nori' (1300 µg/g riže, kao cijanidin -3-glukozid) za prinos od oko 68 kg riže od 100 kg riže.

Postavljanje sonikacije s UIP1000hdT za ekstrakciju bioaktivnih spojeva iz botaničkog bilja u seriji. [Petigny et al. 2013.]
Ultrazvučna ekstrakcija antocijana iz crvenog kupusa
Ravanfar i sur. (2015) istraživali su učinkovitost ultrazvučne ekstrakcije antocijana iz crvenog kupusa. Pokusi ultrazvučne ekstrakcije provedeni su pomoću ultrazvučnog sustava UP100H (Hielscher Ultrasonics, 30 kHz, 100 W). Sonotroda MS10 (promjer vrha 10 mm) umetnuta je u središte staklene čaše s kontroliranom temperaturom.
Za ovaj pokus korišteni su svježe odrezani komadići crvenog kupusa dimenzija 5 mm (kockastog oblika) s 92,11 ± 0,45 % vlage. Staklena čaša s omotačem (volumen: 200 ml) napunjena je sa 100 ml destilirane vode i 2 g komadića crvenog kupusa. Čaša je prekrivena aluminijskom folijom kako bi se spriječio gubitak otapala (vode) isparavanjem tijekom procesa. U svim pokusima temperatura u čaši održavana je pomoću termostatskog regulatora. Uzorci su konačno sakupljeni, filtrirani i centrifugirani na 4000 okretaja u minuti, a supernatanti su korišteni za određivanje prinosa antocijana. Kao kontrolni eksperiment provedena je ekstrakcija u vodenoj kupelji.
Optimalni prinos antocijana iz crvenog kupusa utvrđen je pri snazi od 100 W, vremenu od 30 min i temperaturi od 15°C što je rezultiralo prinosom antocijana od oko 21 mg/L.
Zbog promjene boje na pH vrijednosti i intenzivnog bojanja, boja crvenog kupusa koristi se kao pH indikator u farmaceutskim formulacijama ili kao antioksidans i bojilo u prehrambenim sustavima.

Ultrazvuk značajno pojačava ekstrakciju antocijana iz biljnog materijala.
izvor: Ravanfar et al. 2015
Druge studije pokazuju uspješnu ultrazvučnu ekstrakciju antocijanina iz borovnica, kupina, grožđa, trešanja, jagoda i ljubičastog slatkog krumpira među ostalima.
Ultrazvučni ekstraktori visokih performansi
Hielscher Ultrasonics specijaliziran je za proizvodnju ultrazvučnih procesora visokih performansi za proizvodnju visokokvalitetnih ekstrakata iz biljnih biljaka.
Široki portfelj Hielscher ultrazvučnih uređaja kreće se od malih, moćnih laboratorijskih ultrazvučnih uređaja do robusnih stolnih i potpuno industrijskih sustava, koji isporučuju ultrazvuk visokog intenziteta za učinkovitu ekstrakciju i izolaciju bioaktivnih tvari (npr. antocijanina, gingerol, piperin, kurkumin itd.).
Svi ultrazvučni uređaji iz 200 W do 16 000 W imaju zaslon osjetljiv na dodir u boji za digitalnu kontrolu, integriranu SD karticu za automatsko snimanje podataka, daljinsko upravljanje preglednikom i mnoge druge značajke jednostavne za korištenje. Sonotrode i protočne ćelije (dijelovi koji su u kontaktu s medijem) mogu se autoklavirati i lako se čiste.
Hielscher sonikatori su vrlo robusni i napravljeni za 24/7 rad pod punim opterećenjem, dok zahtijevaju malo održavanja i laki su i sigurni za rukovanje. Digitalni zaslon u boji omogućuje jednostavnu kontrolu ultrazvučnog uređaja.
Naši sustavi su sposobni isporučivati od niskih do vrlo visokih amplituda. Za ekstrakciju kanabinoida i terpena nudimo posebne ultrazvučne sonotrode (poznate i kao ultrazvučne sonde ili rogovi) koje su optimizirane za osjetljivu izolaciju visokokvalitetnih aktivnih tvari. Svi naši sustavi mogu se koristiti za ekstrakciju i naknadnu emulzifikaciju kanabinoida. Robusnost Hielscher sonikatora omogućuje kontinuirani rad (24/7) pri teškim uvjetima rada iu zahtjevnim okruženjima.
Precizna kontrola parametara ultrazvučnog procesa osigurava ponovljivost i standardizaciju procesa.
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!
Literatura / Reference
- Chemat, Farid; Rombaut, Natacha; Sicaire, Anne-Gaëlle; Meullemiestre, Alice; Fabiano-Tixier, Anne-Sylvie; Abert-Vian, Maryline (2017): Ultrasound assisted extraction of food and natural products. Mechanisms, techniques, combinations, protocols and applications. A review. Ultrasonics Sonochemistry 34 (2017) 540–560.
- Ravanfar, Raheleh; Tamadon, Ali Mohammad, Niakousari, Mehrdad (2015): Optimization of ultrasound assisted extraction of anthocyanins from red cabbage using Taguchi design method. J Food Sci Technol. 2015 Dec; 52(12): 8140–8147.
- Turrini, Federica; Boggia, Raffaella; Leardi, Riccardo; Borriello, Matilde; Zunin, Paola (2018): Optimization of the Ultrasonic-Assisted Extraction of Phenolic Compounds from Oryza Sativa L. ‘Violet Nori’ and Determination of the Antioxidant Properties of its Caryopses and Leaves. Molecules 2018, 23, 844.
Činjenice koje vrijedi znati
Kako radi ekstrakcija potpomognuta ultrazvukom?
Primjena intenzivnih ultrazvučnih valova na tekući medij dovodi do kavitacije. Fenomen od kavitacija lokalno dovodi do ekstremnih temperatura, pritisaka, brzina grijanja/hlađenja, razlika u tlaku i velikih posmičnih sila u mediju. Kada kavitacijski mjehurići implodiraju na površini krutih tvari (kao što su čestice, biljne stanice, tkiva itd.), mikro-mlaznice i međučestični sudari stvaraju učinke poput površinskog ljuštenja, erozije i razgradnje čestica. Dodatno, implozija kavitacijskih mjehurića u tekućem mediju stvara makro-turbulencije i mikro-miješanje.
Ultrazvučno zračenje biljnog materijala fragmentira matriks biljnih stanica i pojačava hidrataciju istih. Chemat i suradnici (2015) zaključuju da je ultrazvučna ekstrakcija bioaktivnih spojeva iz biljaka rezultat različitih neovisnih ili kombiniranih mehanizama uključujući fragmentaciju, eroziju, kapilarnost, detekturaciju i sonoporaciju. Ovi učinci ometaju staničnu stijenku, poboljšavaju prijenos mase guranjem otapala u stanicu i isisavanjem otapala punog fito-spoja te osiguravaju kretanje tekućine mikromiješanjem.

Ultrazvučna ekstrakcija temelji se na akustičnoj kavitaciji i njezinim hidrodinamičkim silama smicanja
Ultrazvučno zračenje biljnog materijala fragmentira matriks biljnih stanica i pojačava hidrataciju istih. Chemat i sur. (2015) zaključuju da je ultrazvučna ekstrakcija bioaktivnih spojeva iz biljaka rezultat različitih neovisnih ili kombiniranih mehanizama uključujući fragmentaciju, eroziju, kapilarnost, detekturaciju i sonoporaciju. Ovi učinci ometaju staničnu stijenku, poboljšavaju prijenos mase guranjem otapala u stanicu i isisavanjem otapala punog fito-spoja te osiguravaju kretanje tekućine mikromiješanjem.
Ultrazvučna ekstrakcija postiže vrlo brzu izolaciju spojeva – nadmašujući konvencionalne metode ekstrakcije u kraćem vremenu procesa, većem prinosu i na nižim temperaturama. Kao blagi mehanički tretman, ekstrakcija potpomognuta ultrazvukom izbjegava toplinsku degradaciju bioaktivnih komponenti i ističe se u usporedbi s drugim tehnikama kao što su konvencionalna ekstrakcija otapalom, hidrodestilacija ili Soxhlet ekstrakcija, za koje je poznato da uništavaju molekule osjetljive na toplinu. Zbog ovih prednosti, ultrazvučna ekstrakcija je poželjna tehnika za oslobađanje bioaktivnih spojeva osjetljivih na temperaturu iz biljaka.

Ultrazvučna ekstrakcija iz biljnih stanica: mikroskopski poprečni presjek (TS) pokazuje mehanizam djelovanja tijekom ultrazvučne ekstrakcije iz stanica (povećanje 2000x) [izvor: Vilkhu et al. 2011.]
antocijanin – Vrijedan biljni pigment
Antocijanini su vakuolarni biljni pigmenti koji mogu biti crveni, ljubičasti, plavi ili crni. Izraženost boje antocijanskih pigmenata topivih u vodi ovisi o njihovoj pH vrijednosti. Antocijanini se nalaze u staničnoj vakuoli, uglavnom u cvjetovima i plodovima, ali također iu lišću, stabljikama i korijenju, gdje se uglavnom nalaze u vanjskim slojevima stanica kao što su epidermis i periferne stanice mezofila.
U prirodi se najčešće javljaju glikozidi cijanidin, delfinidin, malvidin, pelargonidin, peonidin i petunidin.
Istaknuti primjeri biljaka bogatih antocijanima uključuju vrste vakcinije, kao što su borovnica, brusnica i borovnica; Rubus bobice, uključujući crnu malinu, crvenu malinu i kupinu; crni ribiz, trešnja, patlidžan, crna riža, ube, okinavski slatki krumpir, Concord grožđe, muskadinsko grožđe, crveni kupus i latice ljubičice. Breskve i jabuke s crvenim mesom sadrže antocijane. Antocijanini su manje zastupljeni u bananama, šparogama, grašku, komoraču, kruškama i krumpiru, a mogu biti potpuno odsutni u određenim kultivarima zelenog ogrozda.
Antocijanini su odlična alternativa za zamjenu sintetskih bojila u prehrambenim proizvodima. Antocijanini su odobreni za upotrebu kao bojila za hranu u Europskoj uniji, Australiji i Novom Zelandu, s šifrom bojila E163. Antocijanini se nalaze u voću i povrću i mogu se opisati kao vrsta biljnih pigmenata topivih u vodi. Kemijski, antocijanini su glikozidi antocijanidina koji se temelje na strukturi 2-fenilbenzofirilijuma (flavilijuma). Postoji više od 200 različitih fitokemikalija koje spadaju u kategoriju antocijana. Kao glavni pigment boje u divljem voću i bobicama, postoje mnogi izvori iz kojih se antocijanini mogu ekstrahirati. Istaknuti izvor antocijana je kožica grožđa. Antocijanski pigmenti u koži grožđa sastoje se uglavnom od di-glukozida, mono-glukozida, aciliranih monoglukozida kao i aciliranih di-glukozida peonidina, malvidina, cijanidina, petunidina i delfinidina. Sadržaj antocijana u grožđu varira od 30-750mg/100g.
Najistaknutiji antocijanini su cijanidin, delfinidin, pelargonidin, peonidin, malvidin i petunidin.
Na primjer, antocijanini peonidin-3-kafeoil-p-hidroksibenzoil soforozid-5-glukozid, peonidin-3-(6″-kafeoil-6‴-feruloil soforozid)-5-glukozid i cijanidin-3-kafeoil-p-hidroksibenzoil soforozid-5-glukozid nalazi se u ljubičastom slatkom krumpiru.
antocijanini – Zdravstvene koristi
Osim velike sposobnosti da djeluju kao prirodno bojilo za hranu, antocijanini su vrlo cijenjeni zbog svojih antioksidativnih učinaka. Stoga antocijanini pokazuju brojne pozitivne učinke na zdravlje. Istraživanja su pokazala da antocijanini mogu inhibirati oštećenje DNK u stanicama raka, inhibirati probavne enzime, potaknuti proizvodnju inzulina u izoliranim stanicama gušterače, smanjiti upalne reakcije, zaštititi od slabljenja funkcije mozga povezanog sa starenjem, poboljšati nepropusnost kapilarnih krvnih žila i spriječiti agregaciju trombocita.

Ultrazvučni procesori velike snage iz laboratorija pilotirati i industrijsko mjerilo.