Sonikacija brzinom nadmašuje druge metode ekstrakcije
Brz postupak ultrazvučne ekstrakcije i ušteda vremena u proizvodnji ekstrakata koja iz njega proizlazi jedna su od mnogih prednosti ultrazvučne ekstrakcije bioaktivnih spojeva iz biljaka. Ultrazvučna ekstrakcija znanstveno je uspoređena s alternativnim tehnikama ekstrakcije kao što su ekstrakcija superkritičnim CO2, maceracija, ekstrakcija uz zagrijavanje i refluks, Soxhletova ekstrakcija ili mikrovalna ekstrakcija, a rezultati istraživanja dokazuju značajnu prednost sonikacije u pogledu brzine i prinosa ekstrakcije.
Sonikacija kao brz postupak ekstrakcije
Ultrazvučna ekstrakcija bioaktivnih spojeva dobro je poznata po visokim prinosima, visokokvalitetnim ekstraktima, kratkom vremenu ekstrakcije, maloj potrošnji energije i mogućnosti rada s vrlo blagim otapalima. Svi ti čimbenici pridonose iznimnoj ukupnoj učinkovitosti ultrazvučne ekstrakcije bioaktivnih sastojaka iz biljnih materijala.
U nastavku možete pronaći izbor izvješća o znanstvenim istraživanjima u kojima je ultrazvučna ekstrakcija (također ekstrakcija potpomognuta ultrazvukom / UAE) uspoređena s drugim tehnikama ekstrakcije kao što su maceracija, Soxhletova ekstrakcija, ekstrakcija uz zagrijavanje i refluks, ekstrakcija superkritičnim CO2 i mikrovalna ekstrakcija.
Ultrazvučni uređaj UP400St za brzu ekstrakciju biljnih sirovina u šaržnom načinu rada
| Primjena ekstrakcije | Vrijeme ultrazvučne ekstrakcije | Vrijeme alternativne metode ekstrakcije | Dodatne informacije | Izvor |
|---|---|---|---|---|
| Ekstrakcija antocijana iz bobica mirte | 5 min | 15 min mikrovalna ekstrakcija |
ultrazvučni uređaj UP200S | Gonzalez et al., 2019 |
| Ekstrakcija listova bolda | 5–30 min | 15–90 min maceracija |
ultrazvučni uređaj UIP1000hdT “Vidimo da je prinos nakon 5 do 30 min sonikacije jednak prinosu konvencionalne maceracije u trajanju od 15 do 90 min: UAE zahtijeva trećinu vremena potrebnog za ekstrakciju topljivog materijala iz listova konvencionalnom maceracijom.” |
Petigny et al., 2013 |
| Ekstrakcija ukupnih fenola i flavonoida iz kadulje | 11 min | 30 min konvencionalna ekstrakcija u vodenoj kupelji s tresilicom pri 60ºC |
ultrazvučni ekstraktori UP100H, UP400S |
Dent et al., 2015 |
| Ekstrakcija polifenola iz listova masline | 21 min | 60min konvencionalna ekstrakcija uz zagrijavanje i refluks |
ultrazvučni uređaj UP400S | Dobrinčić et al., 2020 |
| Ekstrakcija bioaktivnih fenolnih spojeva iz listova vrste Malva sylvestris | 49 min 48°C pri 110W |
5 h ekstrakcija u miješanom sloju pri 150 rpm |
Ultrazvučni uređaj UP200S HPLC analiza pokazala je da se koncentracija bioaktivnih fenolnih spojeva značajno povećala (p≺0,05) u optimalnim uvjetima za UAE . |
Bimakr et al., 2017 |
| Ekstrakcija lipida iz sjemenki zimske dinje (Benincasa hispida) | ∼36 min | Ekstrakcija superkritičnim ugljikovim dioksidom u kombinaciji s tehnikom izmjene tlaka (SCE-PST) (∼50 min), ekstrakcija superkritičnim CO2 (∼97 min) i konvencionalna Soxhletova ekstrakcija (∼360 min) | Usporedba ekstrakcije superkritičnim ugljikovim dioksidom (sCO2), ekstrakcije potpomognute ultrazvukom (UAE), ekstrakcije superkritičnim ugljikovim dioksidom u kombinaciji s tehnikom izmjene tlaka (SCE-PST) i Soxhletove ekstrakcije pokazuje da je UAE najučinkovitija i najbrža tehnika ekstrakcije. | Bimakr et al. (2015) |
Usporedba ekstrakcije superkritičnim ugljikovim dioksidom (sCO2), ekstrakcije potpomognute ultrazvukom (UAE), ekstrakcije superkritičnim ugljikovim dioksidom u kombinaciji s tehnikom izmjene tlaka (SCE-PST) i Soxhletove ekstrakcije pokazuje da je UAE najučinkovitija i najbrža tehnika ekstrakcije.
- Visoka učinkovitost ekstrakcije
- Vrhunski prinosi ekstrakcije
- Brz postupak
- Niske temperature
- Prikladno za ekstrakciju termolabilnih spojeva
- Kompatibilno sa svakim otapalom
- Mala potrošnja energije
- Zelena tehnika ekstrakcije
- Jednostavan i siguran rad
- Niski investicijski i operativni troškovi
- Rad 24/7 u teškim radnim uvjetima
Ultrazvučni ekstraktori visokih performansi za ekspresnu izolaciju spojeva
Najsuvremenija ultrazvučna oprema tvrtke Hielscher omogućuje brzu ekstrakciju visokokvalitetnih biomolekula iz biljaka. Potpuna kontrola procesnih parametara kao što su amplituda, temperatura, tlak i unos energije omogućuje najučinkovitije i najblaže uvjete ekstrakcije, pri kojima nastaju neoštećeni, visoko bioaktivni ekstrakti. Parametri ultrazvučne ekstrakcije kao što su veličina čestica sirovine, vrsta otapala, omjer čvrste tvari i otapala te vrijeme ekstrakcije mogu se optimizirati za najveću učinkovitost i najbolje ukupne rezultate. Budući da je ultrazvučna ekstrakcija netoplinska metoda ekstrakcije, može se izbjeći toplinska razgradnja bioaktivnih sastojaka, što rezultira vrhunskom kvalitetom ekstrakta.
Sveukupno, prednosti kao što su visok prinos, kratko vrijeme ekstrakcije, niska temperatura ekstrakcije i smanjene potrebe za otapalom čine sonikaciju preferiranom metodom ekstrakcije.
Sonikacija nadmašuje mikrovalnu ekstrakciju pri ekstrakciji antocijana iz bobica mirte. Sonikacija je tri puta brža od mikrovalne ekstrakcije.
Usporedba ultrazvučne ekstrakcije s konvencionalnom ekstrakcijom u vodenoj kupelji s tresilicom pokazuje značajno kraće vrijeme ekstrakcije ukupnih fenola i flavonoida iz kadulje kada se primjenjuje ultrazvučna ekstrakcija. Ultrazvučna ekstrakcija zahtijeva samo trećinu vremena potrebnog za ekstrakciju u vodenoj kupelji s tresilicom.
Ultrazvučna ekstrakcija: etablirana u laboratoriju i industriji
Ultrazvučna ekstrakcija široko se primjenjuje za ekstrakciju svih vrsta bioaktivnih spojeva iz biljnih sirovina, gljiva, algi, bakterija i stanica sisavaca. Ultrazvučna ekstrakcija etablirala se kao jednostavna, isplativa i vrlo učinkovita tehnika koja nadmašuje druge tradicionalne tehnike ekstrakcije višim prinosima ekstrakcije i kraćim trajanjem obrade.
Uz lako dostupne laboratorijske, stolne i potpuno industrijske ultrazvučne sustave, ultrazvučna ekstrakcija danas je dobro etablirana i pouzdana tehnologija. Ultrazvučni ekstraktori tvrtke Hielscher instalirani su diljem svijeta u industrijskim pogonima za proizvodnju bioaktivnih spojeva prehrambene i farmaceutske kvalitete.
Tablica u nastavku daje uvid u približan kapacitet obrade naših ultrazvučnih uređaja:
| Volumen šarže | Protok | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 1 do 500mL | 10 do 200mL/min | UP100H |
| 10 do 2000mL | 20 do 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 do 20L | 0,2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| nije primjenjivo | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| nije primjenjivo | veći | skup uređaja UIP16000 |
Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!
Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi za primjene miješanja, dispergiranja, emulgiranja i ekstrakcije u laboratorijskom, pilotnom i industrijskom mjerilu.
Literatura / Reference
- Bimakr, Mandana; Ganjloo, Ali; Zarringhalami, Soheila; Ansarian, Elham (2017): Ultrasound-assisted extraction of bioactive compounds from Malva sylvestris leaves and its comparison with agitated bed extraction technique. Food Science and Biotechnology 26(6); 2017.
- 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.
- Bimakr, Mandana; Abdul Rahman, Russly; Ganjloo, Ali; Taip, Farah; Mohd Adzahan, Noranizan; Sarker, Md Zaidul (2016): Characterization of Valuable Compounds from Winter Melon (Benincasa hispida (Thunb.) Cogn.) Seeds Using Supercritical Carbon Dioxide Extraction Combined with Pressure Swing Technique. Food and Bioprocess Technology 9, 2016. 396-406.
- Bimakr, Mandana, Russly Abdul Rahman, Farah Saleena Taip, Noranizan Mohd Adzahan, Md. Zaidul Islam Sarker, Ali Ganjloo (2012): Optimization of Ultrasound-Assisted Extraction of Crude Oil from Winter Melon (Benincasa hispida) Seed Using Response Surface Methodology and Evaluation of Its Antioxidant Activity, Total Phenolic Content and Fatty Acid Composition. Molecules 17, No. 10, 2012 11748-11762.
- González de Peredo; Ana V., Vázquez-Espinosa, Mercedes; Espada-Bellido, Estrella; Ferreiro-González, Marta; Amores-Arrocha, Antonio; Palma, Miguel; Barbero, Gerardo; Jiménez-Cantizano, Ana (2019): Alternative Ultrasound-Assisted Method for the Extraction of the Bioactive Compounds Present in Myrtle (Myrtus communis L.). Molecules. 2019 Mar 2;24(5):882.
- Dent, Maja; Verica, Dragović-Uzelac; Garofulić, Ivona; Bosiljkov, Tomislav; Ježek, Damir; Brncic, Mladen (2015): Comparison of Conventional and Ultrasound Assisted Extraction Techniques on Mass Fraction of Phenolic Compounds from sage (Salvia officinalis L.). Chemical and Biochemical Engineering Quarterly 29 (3), 2015.
- Dobrinčić, Ana; Maja Repajić, Ivona E. Garofulić, Lucija Tuđen, Verica Dragović-Uzelac; Branka Levaj (2020): Comparison of Different Extraction Methods for the Recovery of Olive Leaves Polyphenols. Processes 8, no. 9, 2020.
Činjenice koje vrijedi znati
Načelo rada ultrazvučne ekstrakcije
Ultrazvučna ekstrakcija široko je primjenjivana metoda izolacije i odvajanja bioaktivnih komponenti iz biljnih materijala. Budući da je sonikacija kompatibilna sa svim vrstama otapala, postupak ultrazvučne ekstrakcije može se optimalno osmisliti s obzirom na bioaktivne spojeve (tj. ciljane spojeve), njihovu polarnost, topljivost, osjetljivost na toplinu i druge čimbenike. Prilagodbom postupka sonikacije određenom spoju ili različitim spojevima može se odabrati najidealnija konfiguracija za dobivanje ekstrakta iznimno visoke kvalitete.
Ultrazvučni valovi uneseni u tekućinu ili suspenziju stvaraju intenzivne vibracije i akustičnu kavitaciju. Akustičnu, odnosno ultrazvučnu kavitaciju obilježavaju lokalno nastale iznimno velike razlike tlaka, smične sile i mlazovi tekućine. Te sile razbijaju stanične stijenke, razaraju biljne stanice i pojačavaju prijenos tvari između unutrašnjosti stanice i otapala. Time se bioaktivni sastojci učinkovito oslobađaju u okolno otapalo, iz kojeg se ciljane molekule mogu lako izolirati i pročistiti (npr. rotacijskim isparavanjem, destilacijom vodenom parom ili HPLC-om).
Ultrazvučna ekstrakcija iz biljnih stanica: mikroskopski poprečni presjek (TS) prikazuje mehanizam djelovanja tijekom ultrazvučne ekstrakcije iz stanica (povećanje 2000x)
[izvor: Vilkhu et al. 2011]
Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi u veličinama od laboratorijskih do industrijskih.