Ekstrakcija terpena ultrazvukom
Dokazano je da ultrazvučna ekstrakcija terpena daje visoke prinose terpen kariofilen oksida, npr. iz kanabisa i hmelja. Kariofilen oksid je terpen koji se nalazi u kanabisu, hmelju, papru, bosiljku i ružmarinu. Kao aktivni spoj, ekstrahirani terpen kariofilen oksid koristi se kao dodatak okusu i zdravstveni dodatak.
Upotreba ekstrahiranog kariofilen oksida
Kariofilen oksid se razlikuje po aromatičnom mirisu i okusu (tj. po bilju). Zbog svog intenzivnog aromatičnog mirisa i okusa, često se koristi kao aroma u hrani, kao i kao mirisna komponenta. Nadalje, također ima sposobnost vezanja s endokrinim CB2 receptorima u ljudskom tijelu, što ga čini zanimljivom farmaceutskom komponentom.
Ultrazvučna ekstrakcija kariofilen oksida
Ultrazvučna ekstrakcija terpen kariofilen oksida je izvrsna tehnika za proizvodnju visokih prinosa, npr. kanabis i hmelj. Pročitajte više o akustičnoj kavitaciji, aktivni princip ultrazvučne ekstrakcije!
Kao primjer, β-kariofilen oksid ultrazvučno je ekstrahiran ultrazvučnim uređajem UP100H (100 W, 30 kHz) od osušenih pupova hmelja.
Podaci GC analize pokazuju prinos ekstrakcije β-kariofilen oksida, ekstrahiranog Hielscherovim UP100H od hmelja.
UP400St – Snažni ultrazvučni procesor od 400 W za ekstrakciju terpena s mješalicom
Analiza plinskom kromatografijom ultrazvučnog ekstrakta hmelja: β-kariofilen oksid, α-kariofilen, α-pinen, mikren, limonen, α-kariofilen i kariofilen oksid i drugi.
Osim β-kariofilen oksida, uspješno su ekstrahirani i drugi terpeni poput α-kariofilena, α-pinena, mikrena, limonena i α-kariofilena između ostalih.
Kako se terpeni ekstrahiraju iz biljaka korištenjem ultrazvučne sonde? Uputa korak po korak!
- Prvo se biljni materijal melje ili nasjecka na male komadiće kako bi se povećala površina za ekstrakciju.
- Biljni materijal se zatim miješa s otapalom (kao što je etanol ili voda) kako bi se ekstrahirali terpeni.
- Ultrazvučna obrada tipa sonde se zatim koristi kao podrška u procesu ekstrakcije primjenom ultrazvučnih valova visokog intenziteta niske frekvencije na približno. 20kHz prema gnojnici. To uzrokuje akustičnu kavitaciju i brzu vibraciju otapala, što potiče dezintegraciju i ometanje biljnih stanica i oslobađanje terpena.
- Smjesa se zatim filtrira kako bi se čvrsti biljni materijal odvojio od tekućine koja sadrži ekstrahirane terpene.
- Tekućina se zatim isparava ili podvrgava daljnjoj obradi kako bi se uklonilo otapalo i koncentrirali terpeni.
- Konačni proizvod je ekstrakt bogat terpenima koji se može koristiti u raznim primjenama kao što su dodaci prehrani, funkcionalna hrana i kozmetika.
Protokol ultrazvučne ekstrakcije terpena
Hmelj je samljeven uobičajenim mlinom za kavu kako bi se dobila homogenija veličina čestica uzorka hmelja.
U bočicu je stavljeno 4,5 mg hmelja, a zatim je dodano 5 ml etanola. Bočica je stavljena u čašu s ledenom vodom radi odvođenja topline. Zatim je uzorak sonikiran s a UP100H, opremljen sonotrodom MS7, pri postavci amplitude od 50% tijekom 90 sekundi.
Analiza ultrazvučnog ekstrakta hmelja plinskom kromatografijom:
Sonikacija osigurava visok prijenos mase između stanične matrice i otapala, tako da se posljedično postiže vrlo visok prinos visokokvalitetnog ekstrakta.
- visokokvalitetni ekstrakti terpena (bez toplinske razgradnje)
- visoki prinosi
- brzi postupak
- Brzi ROI
- blaža otapala
- manja upotreba otapala
- Siguran i jednostavan za rukovanje
- slabo održavanje
- zelena, ekološki prihvatljiva ekstrakcija terpena
Ultrazvučna ekstrakcija terpena ističe se kao zelena metoda ekstrakcije, koja omogućuje znatno ubrzanje postupka ekstrakcije terpena, a pritom zahtijeva manje energije od ostalih konvencionalnih metoda ekstrakcije (tj. superkritični CO2, Soxhlet itd.). Druge prednosti povezane s korištenjem ultrazvučne ekstrakcije terpena su jednostavno rukovanje ultrazvučnim ekstraktorom, brz proces, bez kemijskog otpada, visok prinos, ekološki prihvatljiv, poboljšana kvaliteta zbog blagih uvjeta obrade i sprječavanje toplinske degradacije.
Ultrazvučni ekstraktori terpena
Donja tablica daje vam naznaku koji bi ultrazvučni uređaj mogao biti najprikladniji za vaše zahtjeve za ekstrakcijom terpena.
| Volumen serije | Protok | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 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 | UIP4000 |
| na | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| na | veći | klaster od UIP16000 |
Ultrazvučni homogenizatori velike snage od laboratorijskih do industrijskih razmjera.
Literatura/Reference
- Selvamuthukumaran, M.; Shi, J. (2017): Recent advances in extraction of antioxidants from plant by-products processing industries. Food Quality and Safety, 2017, 1, 61–81.
- Suslick, K.S. (1990): Sonochemistry. Science 23 Mar 1990: Vol. 247, Issue 4949, pp. 1439-1445
Činjenice koje vrijedi znati
kariofilen
Kariofilen ili (−)-β-kariofilen je prirodni biciklički seskviterpen koji se može naći u mnogim eteričnim uljima. Sljedeće biljke poznate su kao dobar izvor kariofilena: kanabis, konoplja (Cannabis sativa), crni kim (Carum nigrum), klinčić (Syzygium aromaticum), hmelj (Humulus lupulus), bosiljak (Ocimum spp.), origano (Origanum vulgare), crni papar (Piper nigrum), lavanda (Lavandula angustifolia), ružmarin (Rosmarinus officinali i ulje copaibe (Copaifera spp.). β-kariofilen je fitokanabinoid s jakim afinitetom prema kanabinoidnom receptoru tipa 2 (CB 2), ali ne i prema kanabinoidnom receptoru tipa 1 (CB 1) .
kariofilen oksid
Kariofilen oksid (također β-kariofilen oksid) je oksidacijski derivat β-kariofilena i bijeli je kristalni čvrsti prah s talištem od pribl. 62°C.
Cijenjen je zbog svojih protuupalnih, lokalnih anestetičkih i antioksidativnih učinaka. Prva istraživanja sugeriraju da bi kariofilen oksid također mogao biti potencijalni lijek za liječenje raka. Kariofilen oksid dio je ciklobutanskog prstena koji se već koristi u medicinskim istraživanjima kako bi se sintetizirao široko korišteni lijek za kemoterapiju karboplatin.
Kariofilen oksid, u kojem je olefin kariofilena postao epoksid, odobrena je komponenta za aromu hrane.
I β-kariofilen i β-kariofilen oksid pokazuju nisku topljivost u vodi, što sprječava njihovu apsorpciju u stanici. Za korištenje ovih seskviterpena kao lijekova ili dodataka prehrani, inkapsulacija u liposomi prevladati slabu topljivost ovih seskviterpena u vodenim tekućinama i osigurati bioraspoloživost i bioaktivnost. Kliknite ovdje kako biste saznali više o ultrazvučnoj kapsulaciji bioaktivnih spojeva!
Kariofilen oksid u kanabisu
U biljci cannabis sativa, kariofilen oksid se nalazi kao seskviterpen, koji se sastoji od tri izopren jedinice. Kariofilen oksid je jedan od najvećih i najobilnijih terpena u biljci kanabisa i odgovoran je za prepoznatljivu aromu i miris kanabisa. Ultrazvučna ekstrakcija se uspješno primjenjuje u proizvodnji kanabidiolna ulja punog spektra, tako da se daje učinak okruženja mnogostrukih spojeva.
Ultrazvučna kavitacija za ekstrakciju
Kada se ultrazvučni valovi velike snage uvedu u tekućinu, u tekućini se pojavljuju ciklusi kompresije i ekspanzije (razrjeđivanja). Tijekom razrjeđivanja u tekućini se stvaraju šupljine ili takozvani kavitacijski mjehurići. Ovi kavitacijski mjehurići, koji su sićušni vakuumski mjehurići, nastaju kada djeluje negativni tlak, tako da se svlada lokalna vlačna čvrstoća tekućine. Vakuumski mjehurići rastu tijekom nekoliko ciklusa kompresije/razrijeđivanja sve dok ne mogu apsorbirati više energije i kavitacijski mjehur prolazi kroz implozivan kolaps. Ova pojava je poznata kao kavitacija. Prema istraživanjima prof. Suslicka (1990.), u kavitacijskim mjehurićima vladaju ekstremni uvjeti s temperaturama do 5000 K, tlakovima od 1000 atmosfere, brzinom grijanja-hlađenja iznad 1010 K/s i mlazovima tekućina s brzinom do 280 m/s, što pojavljuju se kao vrlo velika posmična sila i turbulencije u zoni kavitacije. Kombinacija ovih čimbenika (tlak, toplina, smicanje i turbulencija) koristi se za ubrzavanje prijenosa mase u procesu ekstrakcije. Štoviše, ovi lokalni uvjeti također se koriste u ultrazvučnim procesima, kao što su homogenizacija, emulgiranje ili dispergiranje.
Ultrazvučna ekstrakcija temelji se na akustičnoj kavitaciji i njezinim hidrodinamičkim silama smicanja
Ultrazvučna ekstrakcija terpena
Načelo ultrazvučne ekstrakcije temelji se na dva učinka, koji nastaju kada se ultrazvučni valovi velike snage spajaju u tekućinu ili kašu:
Prvo se otapalo (okružujući tekući medij) gura u staničnu matricu. Ovisno o amplitudi i jačini kavitacije, stanična stijenka je perforirana ili prekinuta pritiskom tekućine.
Drugo, tijekom ciklusa razrjeđivanja sadržaj stanice (tj. unutarstanični materijal) ispire se iz unutarnje stanice. Nakon ultrazvučne ekstrakcije, ciljani spojevi su u otapalu i mogu se odvojiti od otapala (npr. isparavanjem otapala) tako da se konačno dobije čisti ekstrakt.
Sastav sirovine (kao što je sadržaj vlage, stupanj maceracije / mljevenja i veličina čestica, te odabrano otapalo vrlo su važni čimbenici kako bi se dobio učinkovit i djelotvoran proces ultrazvučne ekstrakcije. Parametri ultrazvučnog procesa također su bitni: amplituda , tlak, temperatura i vrijeme ultrazvuka moraju se uspostaviti i optimizirati za najbolje rezultate.