Fitokémia és ultrahangos kezelés: növényi bioaktív anyagok nagy hatékonyságú ultrahangos kivonása

A fitokémia a növényi eredetű kémiai vegyületekkel foglalkozó tudomány – a polifenoloktól, flavonoidoktól és alkaloidoktól kezdve a terpénekig, szaponinokig, glikozidokig, pigmentekig, antioxidánsokig és illóolaj-összetevőkig. Ezek a fitokemikáliák értékesek a táplálékkiegészítők, gyógyszerek, kozmetikumok, élelmiszer-összetevők, természetes színezékek, illatanyagok, gyógynövénykivonatok és az analitikai kutatások területén.

Fokozza fitokemikáliák kivonását a Hielscher ultrahangos készülékekkel

Több bioaktív anyagot kivonhat rövidebb idő alatt
A Hielscher szondás ultrahangos készülékei a növényi sejtek felnyitásával és az anyagátvitel felgyorsításával hatékonyabbá teszik a növényi kivonást. Ez lehetővé teszi a fitokemikáliák nagy hozamú kivonását gyógynövényekből, gyökerekből, levelekből, virágokból, gyümölcsökből, magokból, kéregből, algákból és egyéb növényi anyagokból.

 
Miért érdemes a Hielscher ultrahangos extrakciós rendszereit választani?

• Magasabb kivonási hozam: Ugyanabból a növényi nyersanyagból több célvegyületet nyerjen ki.
• Rövidebb feldolgozási idő: Cserélje le a hosszú áztatást vagy a hőigényes extrakciós lépéseket gyors ultrahangos feldolgozásra.
• Kíméletes, nem termikus kivonás: Megőrzi a hőérzékeny fitokemikáliákat, mint például a polifenolokat, a terpéneket, az antocianinokat, a vitaminokat és az antioxidánsokat.
• Az oldószerekkel való kompatibilitás: Használjon vizet, etanolt, etanol-víz keverékeket, glicerint, olajokat, mély eutektikus oldószereket vagy más alkalmas extrakciós közeget.
• Pontos folyamatirányítás: Állítsa be az amplitúdót, a teljesítményt, a bevitt energiát, az időt, a hőmérsékletet, a nyomást és az áramlási sebességet.
• Lineáris méretezés: A laboratóriumban dolgozzák ki a kivonási paramétereket, majd alkalmazzák azokat a kísérleti és az ipari gyártásban.
• Tömeges és soron belüli feldolgozás: Válasszon laboratóriumi méretű ultrahangos kezelést, kevert tartályos feldolgozást vagy folyamatos átfolyásos extrakciót.
• Robusztus ipari kialakítás: A Hielscher ultrahangos készülékeit igényes gyártási környezetekhez, megbízható működéshez és egyszerű integrálhatósághoz tervezték.

Ultrahangos feldolgozás a gyorsabb, tisztább és teljesebb fitokémiai kivonás érdekében

Ahhoz, hogy a fitokemikáliákat készítményekben, vizsgálatokban vagy kereskedelmi termékekben felhasználhassuk, azokat először ki kell szabadítani a növényi mátrixból. Éppen ezért vált az ultrahangos kezelés az egyik leghatékonyabb extrakciós technológiává. A szondás típusú ultrahangos készülékek intenzív akusztikus kavitációt hoznak létre folyadékokban és szuszpenziókban. Az ebből eredő mikroturbulencia, nyíróerők és nyomásingadozások felbomlasztják a növényi sejteket, javítják az oldószer behatolását és felgyorsítják a bioaktív molekulák átjutását az extrakciós közegbe.

A Hielscher Ultrasonics nagy teljesítményű ultrahangos készülékeket kínál fitokémiai kivonásokhoz, a laboratóriumi kutatástól a teljes körű ipari gyártásig. Akár növényi kivonatot fejleszt, akár az analitikai mintakészítést optimalizálja, akár növényi alapú összetevők előállítási folyamatát méretezi fel, az ultrahangos kezelés segítségével pontosan szabályozhatja a kivonás intenzitását, a reprodukálhatóságot és az átbocsátási kapacitást.

Mi az ultrahangkezelés a fitokémiában?

Az ultrahangkezelés nagy teljesítményű ultrahangnak egy folyadékra vagy szuszpenzióra gyakorolt hatása. A fitokémiában az ultrahangkezelést leggyakrabban ultrahanggal segített extrakcióra, mintakészítésre, sejtfalak felbontására, diszpergálásra, emulgeálásra és a folyamatok intenzívebbé tételére használják.
Amikor egy nagy teljesítményű ultrahangos szonda hanghullámokat bocsát ki egy extrakciós közegbe, a magas és alacsony nyomás váltakozó ciklusai akusztikus kavitációt idéznek elő. A kavitációs buborékok hevesen növekednek, majd összeomlanak. Ez az összeomlás helyi nyíróerőket, folyadék-mikrosugarakat és intenzív keverési hatásokat eredményez.

A növényi kivonatok esetében ezek a hatások hozzájárulnak a következőkhöz:

• a sejtfalak és a sejtmembránok megrepedése
• javítja az oldószerek hozzáférését a sejten belüli vegyületekhez
• a növényi részecskék körüli határrétegek csökkentése
• javítja a fitokemikáliák oldószerbe való diffúzióját
• a kitermelési idő lerövidítése
• a reprodukálhatóság javítása
• csökkenti a túlzott hőhatás vagy a hosszan tartó oldószer-hatás szükségességét

Az eredmény egy gyorsabb, hatékonyabb és gyakran kíméletesebb extrakciós eljárás a hagyományos macerációs, infúziós, perkolációs vagy refluxos módszerekhez képest.

Miért fontos az ultrahangos kezelés a modern fitokémiai extrakcióban?

A növényi nyersanyagok összetett szerkezetűek. A bioaktív vegyületek a növényi sejtekben vannak bezárva, szerkezeti komponensekhez kötődnek, vagy a különböző szövetekben helyezkednek el. A hagyományos extrakciós eljárások gyakran hosszú tartózkodási időt, nagy mennyiségű oldószert vagy magas hőmérsékletet igényelnek. Ezek a feltételek hatástalanok lehetnek, és a hőérzékeny vegyületek lebomlását okozhatják.
Az ultrahanggal támogatott kivonás ezeket a korlátokat úgy oldja meg, hogy fokozza a fitokemikáliák fizikai felszabadulását. Ahelyett, hogy kizárólag a passzív diffúzióra támaszkodna, az ultrahangos kezelés aktívan felbontja a növényi szövetet, és elősegíti az anyagátadást.

Ezért az ultrahangos extrakció különösen hasznos, ha a feldolgozóknak szükségük van:

• a drága növényi alapanyagokból nyert nagyobb hozam
• rövidebb gyártási ciklusok
• Alacsonyabb oldószerfogyasztás
• a hőérzékeny vegyületek hatékonyabb kivonása
• megismételhető kivonás a minőségellenőrzéshez
• skálázható feldolgozás a laboratóriumi szinttől a gyártásig
• kompatibilitás környezetbarát oldószerekkel és „clean label” összetevőkkel

A fitokémiai kutatások terén az ultrahangos kezelés a minták analitikai előkészítését is javítja. A laboratóriumok így gyorsan és megbízhatóan kivonhatják a célvegyületeket a HPLC, GC-MS, LC-MS, UV-Vis, antioxidáns-vizsgálatok vagy egyéb analitikai módszerek előtt.

Növényi kivonatok tételbeni és folyamatos ultrahangos kezelése

Tömeges ultrahangos extrakció

A szakaszos ultrahangkezelés ideális laboratóriumi kutatásokhoz, készítményfejlesztéshez, kisüzemi gyártáshoz és rugalmas feldolgozáshoz. A szondás ultrahangkezelőt a növényi anyagból és oldószerből álló szuszpenziót tartalmazó edénybe helyezzük. A szakaszos feldolgozás könnyen beállítható, és kiválóan alkalmas olyan paraméterek vizsgálatára, mint az oldószer típusa, az amplitúdó, az extrakciós idő és a hőmérséklet.

Folyamatos, sorba épített ultrahangos extrakció

Nagyobb gyártási mennyiségek esetén az előnyben részesített eljárás a folyamatos, beépített ultrahangos kezelés. A növényi szuszpenziót egy ultrahangos áramlási cellán keresztül szivattyúzzák, ahol szabályozott kavitációnak teszik ki. A beépített feldolgozás javítja a reprodukálhatóságot, a folyamatirányítást és az átbocsátási teljesítményt. Ezenkívül előre jelezhetőbbé teszi a méretnövelést, mivel az energiafelhasználás, a tartózkodási idő és az áramlási sebesség pontosan meghatározható.
A Hielscher ipari ultrahangos készülékei folyamatos üzemre lettek tervezve, és integrálhatók szivattyúkkal, hőcserélőkkel, tárolótartályokkal, szűrőrendszerekkel, oldószer-visszanyerő rendszerekkel, valamint a további koncentrációs folyamatokkal.

Az alábbi táblázat tájékoztató jelleggel bemutatja növényi kivonatok előállítására szolgáló ultrahangos készülékeink hozzávetőleges feldolgozási kapacitását

Ultrahanggal kivont fitokemikáliák

Az ultrahangos kezelés számos fitokémiai anyagcsoportra alkalmazható. Az extrakció eredménye a növényi anyagtól, a részecskemérettől, az oldószertől, a hőmérséklettől, az ultrahangos amplitúdótól, a tartózkodási időtől és a későbbi elválasztási eljárástól függ.

Polifenolok és flavonoidok

A polifenolok és a flavonoidok antioxidáns tulajdonságaik, valamint az élelmiszeriparban, a táplálékkiegészítőkben és a kozmetikumokban betöltött szerepük miatt a leginkább kutatott fitokemikáliák közé tartoznak. Az ultrahangos extrakció elősegíti a fenolsavak, a katechinok, a kvercetin, a rutin, az antocianinok és a rokon vegyületek kiválasztódását a levelekből, gyümölcsökből, héjakból, virágokból, magokból és kéregből.

Terpének és illóolaj-összetevők

A terpének és az aromás vegyületek fontos szerepet játszanak a növényi kivonatok, illatanyagok, ízesítők, valamint a kannabisz és a kender feldolgozása során. Az ultrahangos kezelés javíthatja a növényi szövetekből történő kivonást, miközben lehetővé teszi a hőmérséklet kíméletes szabályozását, ami az illékony és az oxidációra érzékeny vegyületek esetében különösen fontos.

Alkaloidok

Az alkaloidok számos gyógynövényben megtalálhatók, és gyakran kivonják őket analitikai, gyógyszerészeti vagy táplálék-kiegészítő célokra. Az ultrahangos kezelés javítja a mátrix felbomlását, és felgyorsíthatja az alkaloidok megfelelő oldószerekbe való átjutását.

Szaponinok, glikozidok és csapósavak

Számos gyökér, gyógynövény, hüvelyes és gyógynövény tartalmaz szaponinokat, glikozidokat és tanninokat. Az ultrahangos kezelés elősegíti ezeknek a vegyületeknek a rostos vagy sűrű növényi mátrixból való kiválasztását, és úgy optimalizálható, hogy egyensúlyt teremtsen az extrakciós hozam és a szelektivitás között.

Pigmentek és antioxidánsok

Az olyan természetes pigmentek, mint az antocianinok, a klorofillok, a karotinoidok és a betalainok, értékesek az élelmiszer-, ital-, kozmetikai és analitikai alkalmazásokban. Mivel számos pigment érzékeny a hőre, az oxigénre és a pH-értékre, a szabályozott hőmérsékleti körülmények között végzett ultrahangos extrakció rendkívül előnyös.

Kannabinoidok és a kender fitokemikáliái

A kender és a kannabisz kannabinoidokat, terpéneket, flavonoidokat és egyéb növényi összetevőket tartalmaz. Az ultrahangos extrakció elősegíti ezeknek a vegyületeknek az őrölt biomasszából való kivonását, és alkalmazható etanol, hidroetanol vagy más oldószerrendszerekben is.

Fitokemikáliák ultrahangos kivonása

Irodalom / Hivatkozások