Ultrazvučna ekstrakcija češnjaka bez otapala

Češnjak (Allium sativum) bogat je organosumpornim spojevima (npr. alicinom, glutationom), koji pridonose brojnim blagotvornim učincima na zdravlje. Ultrazvučna ekstrakcija pouzdana je i učinkovita tehnika za proizvodnju visokokoncentriranih ekstrakata češnjaka. Ultrazvučna obrada omogućuje visoke prinose visokokvalitetnih ekstrakata punog spektra u vrlo kratkom vremenu ekstrakcije.

Vrhunski ekstrakti češnjaka ultrazvučnom ekstrakcijom

Uporaba sonikatora sa sondom za ekstrakciju alicina i organosumpornih spojeva iz češnjaka nudi nekoliko prednosti, uključujući visoke prinose i visoku kvalitetu ekstrakta češnjaka, brzu obradu te ekološki prihvatljiv pristup bez otapala. Ti čimbenici zajedno pridonose proizvodnji visokokvalitetnih ekstrakata češnjaka s povećanom bioaktivnošću i ujednačenim sastavom, zbog čega je to preferirana metoda za istraživače i industrije koje traže vrhunske proizvode dobivene iz češnjaka.
U nastavku detaljno razmatramo povoljne učinke ekstrakcije češnjaka potpomognute ultrazvukom:

• Prvo, sonikator sa sondom koristi ultrazvučne valove koji se kroz titanijsku sondu, takozvanu sonotrodu, prenose u ekstrakcijski medij. Mehanička energija ultrazvučnih valova stvara kavitacijske mjehuriće u tekućini, uzrokujući njihov brzi kolaps. Tijekom tog procesa nastaju intenzivne lokalne mikroturbulencije te promjene tlaka i temperature. Te sile potiču razaranje staničnih stijenki češnjaka. To razaranje olakšava oslobađanje alicina i drugih organosumpornih spojeva zarobljenih unutar stanica, što omogućuje učinkovitu ekstrakciju.
• Drugo, kontrolirana i precizna priroda sonikacije sondom omogućuje prilagodbu ekstrakcijskog procesa. Proizvođači ekstrakata i istraživači mogu prilagoditi parametre kao što su vrijeme sonikacije, amplituda i temperatura kako bi optimizirali uvjete ekstrakcije, čime se maksimizira prinos alicina i organosumpornih spojeva uz istodobno minimiziranje razgradnje osjetljivih spojeva. Ta razina kontrole ključna je za dobivanje visokokvalitetnih ekstrakata ujednačenog sastava i djelotvornosti.
• Osim toga, proces sonikacije relativno je brz u usporedbi s tradicionalnim metodama ekstrakcije kao što su maceracija ili Soxhletova ekstrakcija. Ta učinkovitost ne samo da štedi vrijeme nego i pomaže očuvati svježinu i bioaktivnost ekstrahiranih spojeva. Kraće trajanje ekstrakcije smanjuje izloženost ekstrakta češnjaka toplini i kisiku, koji mogu razgraditi osjetljive organosumporne spojeve.
• Nadalje, ultrazvučna ekstrakcija kompatibilna je sa svakim otapalom, uključujući blaga i ekološki prihvatljiva otapala kao što su voda, vodena otopina etanola ili alkohol. To je osobito važno kada se ekstrakt češnjaka proizvodi za uporabu kao prehrambeni aditiv, aroma, dodatak prehrani, nutraceutik ili farmaceutski pripravak, pri čemu se mora izbjeći rizik od kontaminacije otapalima ili drugim kemikalijama kako bi se osigurale čistoća i sigurnost konačnog proizvoda.

Ultrazvučna ekstrakcija alicina na bazi vode

Alicin je najzastupljenija molekula tiosulfinata u ekstraktu češnjaka. Alicin ima antibakterijsko, antivirusno, protugljivično, antiprotozojsko, antikancerogeno i hipoglikemijsko djelovanje, a poznato je i da podupire zdravlje kardiovaskularnog sustava i imunosni sustav. Farmakološko djelovanje češnjaka uglavnom je povezano s reakcijama tiol-disulfidne izmjene s proteinima koji sadrže tiolne skupine.
Za proizvodnju visokokoncentriranih ekstrakata češnjaka s velikim količinama organosumpornih spojeva ultrazvučna ekstrakcija pouzdana je i učinkovita tehnika za izolaciju tiola i drugih bioaktivnih tvari iz češnjaka. Sonikacija oslobađa tiole iz unutrašnjosti stanica češnjaka i omogućuje pripremu ekstrakta punog spektra biomolekula češnjaka. Za ultrazvučnu ekstrakciju češnjaka kao otapalo može se koristiti voda, koja je netoksična, jeftina i ekološki prihvatljiva.
 

Poprečni presjek češnja češnjaka prije i nakon sonikacije
istraživanje i slike: Bose et al. 2014

Protokoli ultrazvučne ekstrakcije alicina

Za ultrazvučnu ekstrakciju češnjaka razvijeno je nekoliko protokola. U znanstvenim istraživanjima nekoliko je istraživačkih timova pokazalo da sonikacija omogućuje visoke prinose alicina, aliina, organosumpornih spojeva i drugih fitokemikalija iz češnjaka.
Arzanlou et al. (2010) izvješćuju o ultrazvučnoj ekstrakciji alicina iz češnjeva češnjaka uz upotrebu vode kao otapala. Upotrijebili su 20g ručno zgnječenih češnjeva češnjaka. Macerirani češnjak sonicirali su u 600mL destilirane vode tijekom 5 min, upotrebljavajući Hielscher UP200S (200watts) pri amplitudi od 100 %. Za odvođenje topline upotrijebljena je ledena kupelj. Nakon ultrazvučne ekstrakcije kaša od češnjaka protisnuta je kroz petoslojnu gazu. Suspenzija je prenesena u epruvetu od 50mL i centrifugirana pri 1258g na 4ºC tijekom 20 min kako bi se preostali ostaci odvojili od tekućine. Supernatant je prenesen u sterilnu epruvetu od 50mL, koja je zatim zatvorena radi čuvanja.

Bose et al. (2014) usporedili su ultrazvučnu ekstrakciju sondom s tradicionalnom maceracijom, sonikacijom u kupelji i mikrovalnom ekstrakcijom. Rezultati su pokazali da je ultrazvučna ekstrakcija sondom dala najviše prinose alicina.

Ismail et al. (2014) izvješćuju o učinkovitoj ultrazvučnoj ekstrakciji biomolekula cisteina i glutationa, koje sadržavaju sumpor, iz lukovica češnjaka. Primijenili su ultrazvučnu ekstrakciju na bazi vode za ekstrakciju tiola iz lukovica češnjaka upotrebljavajući UP100H pri postavci amplitude od 100%. Utvrdili su da je optimalna koncentracija češnjaka pri ekstrakciji u otvorenoj laboratorijskoj čaši bila 10% (w/v). Kvantifikacija tiola provedena je metodom s Ellmanovim reagensom. Postigli su prinos ekstrakta od 0,170mM tiola. Istraživači zaključuju da je ultrazvučna ekstrakcija na bazi vode jednostavna, sigurna i troškovno učinkovita metoda za izolaciju tiola iz češnjaka.
 
 

Sonikatori visokih performansi za ekstrakciju češnjaka

Ekstrakcijski sustavi Hielscher Ultrasonics upotrebljavaju se diljem svijeta u prehrambenoj i farmaceutskoj industriji za komercijalnu proizvodnju visokokvalitetnih biljnih ekstrakata koji se upotrebljavaju kao prehrambeni aditivi, dodaci prehrani i terapijska sredstva. Bilo da vam je cilj proizvoditi manje šarže ekstrakata češnjaka ili prerađivati velike količine visokokvalitetnih biljnih ekstrakata, Hielscher Ultrasonics ima idealan ultrazvučni ekstraktor za vas.

Konkurentske prednosti ultrazvučne ekstrakcije

Glavne prednosti ultrazvučne ekstrakcije bioaktivnih spojeva iz biljnih materijala poput češnjaka uključuju znatno kraće vrijeme ekstrakcije i obrade, prihvatljivost za okoliš zahvaljujući ekstrakciji na bazi vode ili smanjenoj upotrebi otapala te zanemarivo male emisije CO₂, malu potrošnju energije te jednostavan i siguran rad ultrazvučnih sustava.

Standardizacija procesa uz Hielscher Ultrasonics

Ekstrakte koji se upotrebljavaju u hrani ili farmaceutskim proizvodima treba proizvoditi u skladu s dobrom proizvođačkom praksom (GMP) i standardiziranim specifikacijama obrade. Digitalni sonikatori Hielscher Ultrasonics opremljeni su inteligentnim softverom koji olakšava precizno postavljanje i kontrolu procesa sonikacije. Automatsko bilježenje podataka zapisuje sve parametre ultrazvučnog procesa, kao što su ultrazvučna energija (ukupna i neto energija), amplituda, temperatura i tlak (kada su ugrađeni senzori temperature i tlaka), s datumskom i vremenskom oznakom na ugrađenu SD karticu. To vam omogućuje pregled svake ultrazvučno obrađene serije. Istodobno se osiguravaju ponovljivost i trajno visoka kvaliteta proizvoda. Robusnost svih Hielscher sonikatora omogućuje rad 24/7 pod velikim opterećenjem i u zahtjevnim okruženjima.
Tablica u nastavku daje okvirni prikaz približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja: