Oldószerek ultrahangos extrakcióhoz a növényekből
- Az ultrahangos extrakció számos előnnyel rendelkezik, mint például a magas hozam, a gyors extrakciós sebesség, a környezetbarát és az alacsony energiafogyasztás.
- Az egyik legerősebb előny a víz extrakciós közegként való használata. Azonban az szonikálás sokrétű oldószerrendszerekkel használható, hogy kiváló eredményeket nyújtson a célzott kivonathoz.
- A növényi bioaktív anyagok ultrahangos extrakciójához optimális oldószert választják a nyersanyag tekintetében.
ultrahangos extrakció
Az ultrahangról jól ismert, hogy megzavarja a sejtszerkezeteket és javítja a tömegátadást, ezáltal növelve a biovegyületek (pl. fenolok, karotinoidok) extrahálhatóságát.
Mivel az ultrahangos kezelés mechanikai hatásai fokozzák az extrakciós folyamatot a jobb tömegátadás miatt, a szerves oldószerek használata gyakran felesleges. Ez azt jelenti, hogy az ultrahangos extrakcióhoz a víz gyakran elegendő extrakciós közeg, amely számos előnnyel jár, például olcsó, nem veszélyes, könnyen hozzáférhető és környezetbarát.
Bizonyos bioaktív vegyületek esetében azonban a legjobb eredményeket ultrahangos extrakcióval lehet elérni illékony oldószerrel kombinálva.
A megfelelő oldószer kiválasztásához figyelembe kell venni a nyersanyagot (pl. friss vagy szárított, macerált/őrölt vagy porított növényi anyag) és a célanyagokat (pl. lipofil, hidrofil).
A növényi glicerin ideális extrakciós oldószer nem mérgező, nem irritáló tulajdonságai és az érzékeny bioaktív vegyületek stabilitásának és hatékonyságának megőrzése miatt. Mind a tiszta glicerin, mind a glicerin-víz keverékek hasznos oldószerek kiegészítők és táplálékkiegészítők, ízkivonatok, élelmiszer-adalékanyagok és kozmetikumok kivonatainak előállításához.
UIP2000hdT szonikátor nagy tételekben történő botanikai extrakcióhoz vagy gyártósori működéshez
Az alábbi táblázat számos oldószert sorol fel, amelyek jól bevált extrakciós oldószerek, és amelyeket növényi anyagból történő ultrahangos extrakcióhoz használnak.
| etanol | A botanikai extrakció egyik leggyakoribb oldószere. Poláris oldószerként az etanol feloldja a poláris vegyületeket, például alkaloidokat és flavonoidokat. |
| Víz | Az univerzális oldószer, amelyet gyakran hidrofil vegyületek, például poliszacharidok, fehérjék és néhány glikozid kivonására használnak. |
| vizes etanol | Etanol és víz keveréke, ez az oldószer poláris és mérsékelten poláris vegyületek széles skáláját képes kivonni, egyensúlyt biztosítva az etanol oldószerteljesítménye és a víz hidrofil vegyületek kivonására való képessége között. A vizes etanol különböző arányban állítható elő, az oldódási kapacitást a célvegyületekhez igazítva. |
| Glicerin | Nagyon poláris oldószer, amely hasznos poláris vegyületek kivonására, és biztonságosabb alternatívája lehet más poláris oldószereknek, amelyeket gyakran használnak tinktúrákban és kivonatokban belső fogyasztásra. További információ a fitokemikáliák glicerinben történő kivonásáról szonikálással! |
| metanol | Nagyon poláris oldószer, amely hatékonyan kivonja a növényi vegyületek széles skáláját, beleértve a fenolokat, flavonoidokat és néhány alkaloidot. |
| hexán | Nem poláros oldószer, amelyet elsősorban nem poláros vegyületek, például lipidek, viaszok és illóolajok kivonására használnak. |
| aceton | Poláris aprotikus oldószer, az aceton hatékony a botanikai vegyületek széles skálájának kivonására, különösen azokra, amelyek kevésbé polárisak, mint a vízzel vagy metanollal extrahált vegyületek. |
| Izopropanol | Az etanolhoz hasonló poláris oldószer, amelyet általában illóolajok, gyanták és néhány alkaloid kivonására használnak. |
| Kloroform | Nem poláros oldószer, amely hatékonyan extrahálja az alkaloidokat, terpenoidokat és néhány glikozidot. Toxicitása miatt ritkábban használják. |
| etil-acetát | Mérsékelten poláris oldószer, amelyet számos vegyület kivonására használnak, beleértve a flavonoidokat, alkaloidokat és fenolokat. |
| toluol | Nem poláros oldószer, amelyet nem poláros vegyületek, például illóolajok, terpének és viaszok kivonására használnak. |
| Butanol | Mérsékelten poláris oldószer, amely hatékonyan extrahálja a közepes polaritású vegyületeket, beleértve néhány glikozidot és szaponint. |
| Ásványolaj-éter | Nem poláros oldószer, amelyet elsősorban zsírok, olajok és más nem poláros vegyületek növényi anyagokból történő kivonására használnak. |
Az erőteljes ultrahanghullámok megzavarják a biológiai struktúrák sejtmátrixát és felszabadítják a bioaktív vegyületeket. A növényi anyag és az oldószer közötti tömegátadás fokozódik. Ezeknek a mechanizmusoknak köszönhetően az ultrahangos extrakció rendkívül hatékony a botanikai extrakcióhoz.
UP400ST ultrahangos homogenizátor A gyógynövény-extrakcióhoz lehetővé teszi az Ön által választott oldószer használatát.
Ultrahangos készülékek extrakcióhoz
A laboratóriumi és asztali ultrahangos készülékektől a teljes ipari ultrahangos extrakciós rendszerekig – A Hielscher Ultrasonics Ön régóta tapasztalt partner, amikor erőteljes és megbízható ultrahangos készülékekről van szó a sikeres extrakciós folyamatokhoz.
Ultrahangos rendszereinket széles körben használják biokémiai laboratóriumokban és gyógyszergyártó üzemekben. Az ultrahangos sonotrodes és reaktorok autoklávozhatók és megfelelnek a gyógyszergyártás szabványainak.
A Hielscher ipari szonikátorok nagyon nagy amplitúdókat tudnak szállítani a sejtmátrixok megzavarása és a célzott anyagok felszabadítása érdekében. Akár 200 μm-es amplitúdók is könnyedén működtethetők folyamatosan 24/7 üzemben. A Hielscher ultrasonicators teljesítménye és robusztussága biztosítja a magas hozamot, a gyors extrakciós sebességet és a teljesebb extrakciót – kiváló hagyományos extrakciós eljárások.
Ultrahangos processzoraink kombinálhatók a hagyományos extrakciós módszerekkel, mint például Soxhlet extrakció vagy szuperkritikus CO2-extrakció. A meglévő gyártósorokba történő utólagos beépítés könnyen elvégezhető.
Irodalom? Hivatkozások
- Dent M., Dragović-Uzelac V., Elez Garofulić I., Bosiljkov T., Ježek D., Brnčić M. (2015): Comparison of Conventional and Ultrasound Assisted Extraction Techniques on Mass Fraction of Phenolic Compounds from sage (Salvia officinalis L.). Chem. Biochem. Eng. Q. 29(3), 2015. 475–484.
- 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.
- Dogan Kubra, P.K. Akman, F. Tornuk(2019): Improvement of Bioavailability of Sage and Mint by Ultrasonic Extraction. International Journal of Life Sciences and Biotechnology, 2019. 2(2): p.122- 135.
Tények, amelyeket érdemes tudni
Ultrahangos extrakció kavitációval
Intenzív ultrahanghullámok generálódnak akusztikus kavitáció folyadékokban. A kavitációs nyíróerők megszakítják a sejtfalat és a membránokat, így az intracelluláris anyag felszabadul. Az ultrahangos extrakció az oldószer nagyobb behatolását éri el a növényi szövetbe, és javítja a tömegátadást. Ezáltal az ultrahangos extrakció jelentősen fokozza az extrakciós folyamatot, ami magasabb hozamot, gyorsabb extrakciós sebességet és teljesebb extrakciót eredményez.
oldószeres rendszerek
A növényi anyagból származó bioaktív vegyületek kivonására különböző oldószerrendszerek állnak rendelkezésre. A hidrofil vegyületek extrakciójához többnyire poláris oldószereket, például metanolt, etanolt vagy etil-acetátot választanak, míg a lipofil vegyületek (pl. lipidek) extrakciójához olyan oldószerrendszereket részesítenek előnyben, mint a diklór-metán vagy a diklór-metán/metanol (v/v 1:1). A hexánt gyakran használják oldószerként klorofill extrakcióhoz.
Mik azok a bioaktív vegyületek?
A bioaktív vegyületek vagy fitokemikáliák olyan anyagok, amelyek hatással vannak az élő szervezetekre, szövetekre vagy sejtekre. A biológiailag aktív anyagok közé tartoznak az antibiotikumok, enzimek és vitaminok. A bioaktív anyagok, például a karotinoidok és a polifenolok kivonhatók például gyümölcsökből, levelekből és zöldségekből, míg a fitoszterolok növényi olajokban találhatók.
A növényi eredetű bioaktív vegyületek közé tartoznak a flavonoidok, koffein, karotinoidok, kolin, ditioltionok, fitoszterolok, poliszacharidok, fitoösztrogének, glükozinolátok, polifenolok és antocianinok. Számos bioaktív anyagot antioxidánsként értékelnek, ezért egészségügyi szempontból előnyösnek tekintik.
Hogyan válasszam ki a legjobb extrakciós oldószert?
Az alábbi irányelvek segítenek kiválasztani a megfelelő oldószert az ultrahangos botanikai extrakcióhoz. Mivel az szonikálás kompatibilis bármely standard oldószerrel, kiválaszthatja a növényi nyersanyaghoz leginkább ideális oldószert, a célzott fitokemikáliákat és a költséghatékonyságot.
- Szelektivitás: Válasszon olyan oldószert, amely kifejezetten feloldja a kívánt vegyületeket, miközben a nem kívánt komponenseket hátrahagyja. Például használjon etanolt poláris vegyületekhez, például alkaloidokhoz és flavonoidokhoz.
- Oldhatóság: Az elv alapján “mint feloldódik mint,” Válasszon olyan oldószert, amelynek polaritása hasonló az oldott anyagéhoz. A poláris oldószerek (pl. víz, etanol) feloldják a poláris vegyületeket, míg a nem poláros oldószerek (pl. Hexán) feloldják a nem poláros vegyületeket, például lipideket és olajokat.
- Költség: Tekintsük az oldószer költséghatékonyságát. Egyes oldószerek drágábbak lehetnek, de magasabb hozamot vagy jobb szelektivitást kínálnak, kiegyensúlyozva a teljes extrakciós költséget.
- Biztonság: Győződjön meg arról, hogy az oldószer használata és kezelése biztonságos. A tényezők közé tartozik a toxicitás, a gyúlékonyság és a környezeti hatás. Például a víz és az etanol biztonságosabb választás, mint a kloroform vagy a toluol.
Polaritás és oldószer kiválasztása
A hasonlóság és elegyíthetőség törvénye szerint az oldott anyag polaritásához közeli polaritású oldószerek valószínűleg jobban teljesítenek. Íme néhány példa:
- Poláris oldószerek: Víz, etanol, metanol – Poláris vegyületek, például alkaloidok, flavonoidok, glikozidok és fehérjék kivonására szolgál.
- Mérsékelten poláris oldószerek: aceton, etil-acetát, izopropanol – Alkalmas vegyületek széles skálájának kivonására, beleértve a fenolokat és néhány alkaloidot.
- Nem poláros oldószerek: Hexán, toluol, petroléter – Ideális nem poláros vegyületek, például lipidek, viaszok, terpének és illóolajok kivonására.
Példák az oldószer használatára
- Etanol: A botanikai extrakció egyik leggyakoribb oldószere. Poláris oldószerként az etanol feloldja a poláris vegyületeket, például alkaloidokat és flavonoidokat.
- Víz: Az univerzális oldószer, amelyet gyakran hidrofil vegyületek, például poliszacharidok, fehérjék és néhány glikozid kivonására használnak.
- Metanol: Nagyon poláris oldószer, amely hatékonyan kivonja a növényi vegyületek széles skáláját, beleértve a fenolokat, flavonoidokat és néhány alkaloidot.
- Hexán: Nem poláros oldószer, amelyet elsősorban nem poláros vegyületek, például lipidek, viaszok és illóolajok kivonására használnak.
- Aceton: Poláris aprotikus oldószer, az aceton hatékony a botanikai vegyületek széles skálájának kivonására, különösen azokra, amelyek kevésbé polárisak, mint a vízzel vagy metanollal extrahált vegyületek.
- Izopropanol: Az etanolhoz hasonló poláris oldószer, amelyet általában illóolajok, gyanták és néhány alkaloid kivonására használnak.
- Kloroform: Nem poláros oldószer, amely hatékonyan extrahálja az alkaloidokat, terpenoidokat és néhány glikozidot. Toxicitása miatt ritkábban használják.
- Etil-acetát: Mérsékelten poláris oldószer, amelyet számos vegyület kivonására használnak, beleértve a flavonoidokat, alkaloidokat és fenolokat.
- Toluol: Nem poláros oldószer, amelyet nem poláros vegyületek, például illóolajok, terpének és viaszok kivonására használnak.
- Butanol: Mérsékelten poláris oldószer, amely hatékonyan extrahálja a közepes polaritású vegyületeket, beleértve néhány glikozidot és szaponint.
- Ásványolaj-éter: Nem poláros oldószer, amelyet elsősorban zsírok, olajok és más nem poláros vegyületek növényi anyagokból történő kivonására használnak.
A következő oldószereket tesztelték az egyes növényi anyagok és fitokemikáliák ultrahangos extrakcióját vizsgáló kutatási vizsgálatokban.
| oldószer | Növény | A szövet fajtája |
|---|---|---|
| Ecetsav? karbamid? cetil-trim-etil-ammónium-bromid | rizs | korpa |
| vizes etanol | distiller’s grain | gabona |
| Vizes izopropanol | szójabab, repce | Magok |
| etanol | Szacharina japonica | – |
| Jég aktsav | cirok | – |
| Fenol | paradicsom? burgonya? aloe vera? szójabab | pollen? gumó? levél? vetőmag |
| Fenol/ammónium-acetát | árpa? banán | gyökér? levél |
| Fenol/ammónium-acetát | avokádó? paradicsom? narancs? banán? körte? szőlő? alma? eper | Gyümölcsök |
| Fenol/metanol-ammónium-acetát | tűlevelű? banán? alma? burgonya | mag? gyümölcs |
| Nátrium-dodecil-szulfát/aceton | tűlevelű? burgonya | vetőmag? gumó |
| Nátrium-dodecil-szulfát/TCA/aceton | alma? banán | szövet |
| TCA | Bab | anther |
| TCA/aceton | Citrusfélék? szójabab? aloe vera | Levelek |
| TCA/aceton | szójabab? tűlevelű | Magok |
| TCA/aceton | paradicsom | pollen gabona |
| TCA/aceton/fenol | olíva? bambusz? szőlő? citrom | Levelek |
| TCA/aceton/fenol | alma? narancs? paradicsom | Gyümölcsök |
| Tiourea/karbamid | szójabab | mag |
| Tiourea/karbamid | alma? banán | Szövetek |
| Tris-HCL puffer | paradicsom | pollen gabona |
Mik azok a szerves oldószerek?
A szerves oldószer egyfajta illékony szerves vegyület (VOC). A VOC-k szerves vegyi anyagok, amelyek szobahőmérsékleten elpárolognak.
Az oldószerként használt szerves vegyületek a következők:
- aromás vegyületek, pl. benzol és toluol
- alkoholok, pl. metanol
- észterek és éterek
- ketonok, pl. aceton
- Aminok
- Nitrált és halogénezett szénhidrogének
Számos szerves oldószer mérgezőnek vagy rákkeltőnek minősül. Helytelen kezelés esetén veszélyesek lehetnek az emberre, és szennyezhetik a levegőt, a vizet és a talajt. Az ultrahangos extrakció erőteljes mechanizmusa miatt elkerülhető a szerves oldószerek használata, ha enyhébb, nem mérgező oldószerekkel helyettesítik őket.
