Ultrazvučna ekstrakcija Quillaja saponina
- Saponinski ekstrakti drveta Quillaja saponaria Molina glavni su izvor saponina za industrijsku primjenu.
- Ultrazvučna ekstrakcija Quillaja saponina daje visokokvalitetne saponine.
- Ultrazvučna ekstrakcija vrlo je učinkovita metoda za proizvodnju visokih prinosa ekstrakta Quillaja saponina u kratkom vremenu.
Quillaja ekstrakt saponina
Ekstrakt saponina Quillaja (sinonimi: ekstrakti quillaia, bois de Panama, ekstrakti kore Paname, ekstrakti quillai, ekstrakti kore quillaja, ekstrakti kore sapunice) je tvar ekstrahirana iz stabla Quillaja Saponaria Molina (Q. saponaria). Ekstrakt Quillaje sastoji se od preko 100 triterpenoidnih saponina. Glavni prisutni saponini su glikozidi kvilainske kiseline. Ostale glavne komponente su polifenoli i tanini, kao i male količine soli i šećera. Ekstrakt Quillaje dobiva se vodenom ekstrakcijom mljevene unutarnje kore ili drva orezanih stabljika i grana drveta Quillaja saponaria. Budući da ekstrakti Quillaja saponina sadrže i tenzide i fenolne spojeve, iznimno su zanimljivi za formuliranje osjetljivih funkcionalnih sastojaka hrane i njihovu zaštitu od oksidacije.
Primjena saponina kao prirodnih emulgatora u značajnom je porastu zbog sve veće potražnje za zdravim, prirodnim proizvodima bez sintetskih dodataka. Quillaja saponini izvrsni su emulgatori za O/V emulzije i nanoemulzije i pokazali su vrlo dobre učinke u raznim formulacijama kao što su napitci i mješavine ulja. Uobičajena primjena ekstrakta Quillaja saponina je emulgiranje CBD ulja, prozirna pića i pjenasti prehrambeni proizvodi. Quillaja saponini mogu se koristiti sami ili u kombinaciji s drugim emulgatorima.
Q-Naturale® je prehrambeni aditiv na bazi saponina kore Quillaje, koji je FDA odobrila kao učinkovit emulgator za hranu i piće. Osim emulgatora, Quillaja saponini se koriste u farmaceutskim formulacijama zbog svojih antibakterijskih, antivirusnih, antifungalnih, antiparazitskih, antitumorskih, hepatoprotektivnih i imunoadjuvantnih svojstava.
- Vrhunski prinos
- Ekstrakcija velikom brzinom – kroz nekoliko minuta
- Ekstrakti visoke kvalitete – Blaga, ne termalna
- Zeleno otapalo (tj. voda)
- Isplativ
- Jednostavan i siguran rad
- Niski investicijski i operativni troškovi
- Rad 24/7 pod teškim uvjetima
- Zelena, ekološki prihvatljiva metoda
120L ultrazvučna šaržna ekstrakcija biljaka s UIP2000hdT i miješalicom
Studija slučaja ultrazvučne ekstrakcije saponina iz Quillaje
Kako bi se pripremio visokokvalitetni ekstrakt Quillaje, koji nudi željene funkcionalnosti kao prehrambeni i farmaceutski aditiv, aktivne fitokemikalije, naime saponini, moraju se izolirati. Quillaja saponin je triterpenski saponin izoliran iz kore drveta sapuna. Ultrazvučna kavitacija potiče ekstrakciju poboljšanjem kontakta između čvrstih tvari i tekućine i povećanjem prijenosa mase.
Cares i sur. u svojoj studiji jasno pokazuju da ultrazvučno potpomognuta ekstrakcija (UAE) može poboljšati proces ekstrakcije bioaktivnih sastojaka iz Quillaja Saponaria Molina. Koristili su komadiće drva i kore Quillaja i ekstrahirali saponine u vodi pomoću sonikacije, tako da konačni proizvod sadrži samo prirodne sastojke i sirovine te se može koristiti u procesima proizvodnje hrane. Kao metoda ne-termalne ekstrakcije, temperatura ekstrakcije tijekom ultrazvučne obrade konstantno je održavana na 20ºC (68ºF). Prinosi ekstrakcije značajno su porasli s razdobljem sonikacije od 10 do 30 minuta. Prinosi od 20 minuta na 20ºC u ekstrakciji potpomognutoj ultrazvukom bili su usporedivi s onima postignutim konvencionalnom metodom 3-satne ekstrakcije na 60ºC.
Ultrazvučni uređaji koriste se za pripremu dugotrajno stabilnih u/v emulzija pomoću ekstrakta Quillaja saponina za fizičku i kemijsku stabilizaciju emulzije. Kliknite ovdje da biste pročitali više o ultrazvučnoj emulgaciji!
Ultrazvučni ekstraktori visokih performansi
Hielscher Ultrasonics specijaliziran je za proizvodnju ultrazvučnih procesora visokih performansi za proizvodnju visokokvalitetnih ekstrakata iz biljnih biljaka.
Hielscherov široki portfelj proizvoda kreće se od malih, snažnih laboratorijskih ultrazvučnih uređaja do robusnih stolnih i potpuno industrijskih sustava, koji isporučuju ultrazvuk visokog intenziteta za učinkovitu ekstrakciju i izolaciju bioaktivnih komponenti (npr. kvercetin, kofein, kurkumin, terpeni itd.). Svi ultrazvučni uređaji iz 200 W do 16 000 W imaju zaslon 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. Svi naši ultrazvučni uređaji napravljeni su za rad 24/7, zahtijevaju malo održavanja i jednostavni su i sigurni za rukovanje.
Digitalni zaslon u boji omogućuje jednostavnu kontrolu ultrazvučne opreme. Naši sustavi su sposobni isporučivati od niskih do vrlo visokih amplituda. Za ekstrakciju kemijskih spojeva kao što je astaksantin, nudimo posebne ultrazvučne sonotrode (poznate i kao ultrazvučne sonde ili rogovi) koje su optimizirane za osjetljivu izolaciju visokokvalitetnih aktivnih tvari. Robusnost Hielscherove ultrazvučne opreme omogućuje 24/7 rad pri teškim uvjetima rada iu zahtjevnim okruženjima.
Precizna kontrola parametara ultrazvučnog procesa osigurava ponovljivost i standardizaciju procesa. Hielscherovi automatizirani ultrazvučni sustavi ekstrakcije u industrijskim razmjerima dizajnirani su za visoke proizvodne kapacitete ekstrakata vrhunske kvalitete, dok u isto vrijeme smanjuju rad, troškove i energiju.
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
- MG Cares, Y. Vargas, L. Gaete, J. Sainz, J. Alarcón (2009): Ultrazvučno potpomognuta ekstrakcija bioaktivnih principa iz Quillaja Saponaria Molina. Međunarodni kongres o ultrazvuku, Universidad de Santiago de Chile, siječanj 2009.
- J. Deise Fleck, A. Heemann Betti, F. Pereira da Silva, EA Troian, C. Olivaro, F. Ferreira, S. Gasparin Verza (2019): Saponini iz Quillaja saponaria i Quillaja brasiliensis: posebne kemijske karakteristike i biološke aktivnosti. Molekule. siječanj 2019.; 24(1): 171.
- K. Kaur, R. Kumar, SK Mehta (2015.): Formulacija nanoemulzije stabilizirane saponinom ultrazvučnom metodom i njezina uloga u zaštiti razgradnje kvercitina od UV svjetla. Ultrasonics Sonochemistry 31, 2015.
- RRT Majinda (2012.): Ekstrakcija i izolacija saponina. U: Satyajit D. Sarker i Lutfun Nahar (ur.), Izolacija prirodnih proizvoda, Metode u molekularnoj biologiji, sv. 864, 2012.
- N. Riquelme, RN Zúñiga, C. Arancibia (2019.): Fizička stabilnost nanoemulzija sa smjesama emulgatora: Zamjena tween 80 sa quillaja saponinom. LWT – Prehrambena znanost i tehnologija 111, 2019. 760-766.
Činjenice koje vrijedi znati
O stablu Quillaja i njegovim saponinima
Stablo Quillaja Saponaria Molina, poznato i kao južnoamerička sapunica, prirodno i ekstenzivno raste u Čileu. Stablo Quillaja Saponaria (porodica Rosaceae) velika je zimzelena biljka s debelom korom, porijeklom iz nekoliko zemalja Južne Amerike, posebice Bolivije, Čilea i Perua.
Ekstrakt saponina Quillaja sadrži uglavnom saponine, ali i polifenole, tanine, kao i soli i šećere u malim količinama. Quillaja saponini su molekule građene od triterpenske jezgre s dva šećerna lanca. Ovi šećerni lanci daju saponinima hidrofilna svojstva (= topivi u vodi), dok je triterpenska jezgra hidrofobna (= vodoodbojna). Za njih je to amfotski tenzid, koji saponine čini neionskim tenzidima, što omogućuje smanjenje površinske napetosti, solubilizaciju hidrofobnih proizvoda u vodenim otopinama kao i stvaranje mikro-/nano-emulzija.
U stablu Quillaja, kora sadrži cca. 5% najveću količinu saponina, dok drvo ima sadržaj od cca. 2% saponina.
Budući da su saponini prirodne tvari s dobrim svojstvima pjenjenja i emulgiranja, često se koriste kao sredstva za stvaranje pjene u industriji hrane, pića i piva, kao surfaktanti u kozmetici, kao aditivi u agrokemikalijama i stočnoj hrani te kao adjuvansi u cjepivima.
Proizvodnja ekstrakata quillaje obavlja se vodenom ekstrakcijom; u njegovoj proizvodnji ne koriste se druga otapala. Konačni proizvod, bilo sirovi ili pročišćeni ekstrakt, u tekućoj ili praškastoj formulaciji uključuje samo prirodne sastojke i sirovine, odobrene za njihovu upotrebu u procesima proizvodnje hrane. (Cares i dr. 2009.)
Što su saponini?
Riječ saponin potječe od latinske riječi sapo, što znači sapun. Saponini su fitokemikalije koje se nalaze uglavnom, ali ne isključivo u biljkama, koje pokazuju svojstva pjenjenja i sastoje se od policikličkih aglikona vezanih za jedan ili više bočnih lanaca šećera. Aglikonski dio, koji se također naziva sapogenin, je ili steroid (C27) ili triterpen (C30). Sposobnost pjenjenja saponina uzrokovana je kombinacijom hidrofobnog (topivog u masti) sapogenina i hidrofilnog (u vodi topljivog) dijela šećera. [Majinda, 2012: str. 515] Biljni materijali s visokim udjelom saponina tradicionalno se koriste kao emulgatori. Istaknuti primjeri biljaka bogatih saponinima su kora sapunice (Quillaja saponaria; Rosaceae), sapunica (Saponaria officinalis; Caryophyllaceae) i shikakai prah (Gleditsia sinensis; Leguminosae). Saponini su amfipatski glikozidi velike molekulske težine, koji strukturno imaju jedan ili više hidrofilnih glikozidnih ostataka koji su kombinirani s lipofilnim triterpenskim derivatom. Osobito u farmaceutskoj industriji, saponini su privukli veliku pozornost zbog svog niza bioloških svojstava uključujući njihovu sposobnost da stimuliraju imunološki odgovor, što ih čini glavnim kandidatima za adjuvanse.
Sve što trebate znati o ultrazvučnoj ekstrakciji
Ekstrakcija potpomognuta ultrazvukom (UAE), također sono-ekstrakcija, vrlo je učinkovita, zelena metoda ekstrakcije za izolaciju bioaktivnih tvari kao što su proteini, vitamini, polifenoli, prirodni pigmenti, lipidi itd. iz biljnih matrica. Ultrazvučna ekstrakcija temelji se na principu rada akustične kavitacije.
Kada se intenzivni ultrazvučni valovi primijene na tekuće sustave, dolazi do akustične kavitacije, što je fenomen stvaranja, rasta i konačnog kolapsa vakuumskih mjehurića (vidi sliku dolje). Tijekom širenja ultrazvučnih valova, vakuumski mjehurići osciliraju i rastu sve dok ne dosegnu točku kada više ne mogu apsorbirati energiju. Na vrhuncu rasta mjehurića oni se snažno kolabiraju, što uzrokuje lokalne toplinske, mehaničke i kemijske učinke. Mehanički učinci uključuju visoke tlakove do 1000 atm, turbulencije i intenzivne sile smicanja. Te sile ometaju stanične stijenke i potiču prijenos mase između unutrašnjosti stanice i otapala oslobađajući bioaktivne spojeve u okolnu tekućinu (tj. otapalo).
Ultrazvučna ekstrakcija temelji se na akustičnoj kavitaciji i njezinim hidrodinamičkim silama smicanja
Ultrazvučna kruto-tekuća ekstrakcija spojeva iz biljaka i staničnih tkiva dobro je istražena. Primjena visoko intenzivnih ultrazvučnih valova značajno potiče procese ekstrakcije. Osim intenzifikacije procesa – što rezultira većim prinosima i kraćim vremenom ekstrakcije – toplinska degradacija i gubitak sastojaka osjetljivih na temperaturu je spriječen budući da je ultrazvučna obrada ne-termalna obrada. Nadalje, ultrazvučna ekstrakcija ima niske investicijske i operativne troškove, smanjuje upotrebu otapala i/ili omogućuje korištenje ekološki prihvatljivijih otapala, što je čini ekonomičnom i ekološki prihvatljivom tehnikom ekstrakcije. Nadmašujući konvencionalne metode ekstrakcije, ultrazvučno potpomognuta ekstrakcija (UAE) usvojena je iz prehrambene industrije za proizvodnju bioaktivnih tvari s ekonomskom dobiti.
Ultrazvučna ekstrakcija iz biljnih stanica: mikroskopski poprečni presjek (TS) pokazuje mehanizam djelovanja tijekom ultrazvučne ekstrakcije iz stanica (povećanje 2000x) [izvor: Vilkhu et al. 2011.]
Ultrazvučni procesori velike snage od laboratorijskih do pilotskih i industrijskih razmjera.