Quillaja-szaponinok ultrahangos extrakciója
- A Quillaja saponaria Molina fa szaponinkivonatai az ipari alkalmazásokhoz használt szaponinok fő forrásai.
- A Quillaja-szaponinok ultrahangos extrakciója kiváló minőségű szaponinokat eredményez.
- Az ultrahangos extrakció rendkívül hatékony módszer a Quillaja-szaponinkivonat rövid idő alatt, nagy hozammal történő előállítására.
Quillaja-szaponinkivonat
A Quillaja-szaponinkivonat (szinonimák: quillaia-kivonatok, panamai fa, panamakéreg-kivonatok, quillai-kivonatok, Quillay-kéregkivonatok, szappanfakéreg-kivonatok) a Quillaja Saponaria Molina (Q. saponaria) fából kivont anyag. A Quillaja-kivonat több mint 100 triterpenoid szaponinból áll. A benne található fő szaponinok a quillajasav glikozidjai. További fő összetevői a polifenolok és a tanninok, valamint kis mennyiségű só és cukor. A Quillaja-kivonatot a Quillaja saponaria fa lemetszett törzseinek és ágainak megőrölt belső kérgéből vagy faanyagából, vizes extrakcióval állítják elő. Mivel a Quillaja-szaponinkivonatok felületaktív anyagokat és fenolos vegyületeket egyaránt tartalmaznak, rendkívül érdekesek az érzékeny funkcionális élelmiszer-összetevők formulálása és oxidáció elleni védelme szempontjából.
A szaponinok természetes emulgeálószerként történő felhasználása jelentősen növekszik, mivel egyre nagyobb a kereslet a szintetikus adalékanyagoktól mentes, egészséges, természetes termékek iránt. A Quillaja-szaponinok kiváló emulgeálószerek O/W emulziókhoz és nanoemulziókhoz, és nagyon jó hatást mutattak különböző készítményekben, például italokban és olajkeverékekben. A Quillaja-szaponinkivonat gyakori alkalmazása a következők emulgeálása: CBD-olajok, áttetsző italok és habosított élelmiszerek. A Quillaja-szaponinok önmagukban vagy más emulgeálószerekkel kombinálva is használhatók.
A Q-Naturale® Quillaja-kéregből származó szaponinokon alapuló élelmiszer-adalékanyag, amelyet az FDA hatékony emulgeálószerként engedélyezett élelmiszerekhez és italokhoz. Az emulgeálószerként történő alkalmazás mellett a Quillaja-szaponinokat antibakteriális, antivirális, gombaellenes, parazitaellenes, daganatellenes, májvédő és immunadjuváns tulajdonságaik miatt gyógyszerkészítményekben is használják.
- Kiemelkedő hozam
- Gyors extrakció – perceken belül
- Kiváló minőségű kivonatok – kíméletes, nem termikus eljárás
- Zöld oldószer (azaz víz)
- Költséghatékony
- Egyszerű és biztonságos működtetés
- Alacsony beruházási és üzemeltetési költségek
- 24/7 üzemelés nagy igénybevétel mellett
- Zöld, környezetbarát módszer
Növényi anyagok 120L-es szakaszos ultrahangos extrakciója UIP2000hdT készülékkel és keverővel
Esettanulmány a szaponinok Quillajából történő ultrahangos extrakciójáról
Ahhoz, hogy kiváló minőségű Quillaja-kivonatot állítsunk elő, amely élelmiszer- és gyógyszeripari adalékanyagként biztosítja a kívánt funkciókat, izolálni kell az aktív fitokémiai anyagokat, nevezetesen a szaponinokat. A Quillaja-szaponin a szappanfa kérgéből izolált triterpénszaponin. Az ultrahangos kavitáció elősegíti az extrakciót azáltal, hogy javítja a szilárd anyagok és a folyadék érintkezését, és fokozza az anyagátadást.
Cares és munkatársai tanulmányukban egyértelműen bemutatják, hogy az ultrahanggal segített extrakció (UAE) javíthatja a bioaktív hatóanyagok Quillaja Saponaria Molina fából történő extrakcióját. Quillaja-faaprítékot és kéregdarabokat használtak, és a szaponinokat ultrahangos kezeléssel, vízben extrahálták, így a végtermék kizárólag természetes összetevőket és nyersanyagokat tartalmaz, és élelmiszer-előállítási folyamatokban is felhasználható. A nem termikus extrakciós módszer alkalmazása során az extrakció hőmérsékletét az ultrahangos kezelés alatt folyamatosan 20ºC-on (68ºF) tartották. Az extrakciós hozam jelentősen növekedett, amikor az ultrahangos kezelés időtartamát 10 percről 30 percre növelték. A 20ºC-on végzett, 20 perces ultrahanggal segített extrakció hozama összemérhető volt a hagyományos módszerrel, 60ºC-on végzett 3 órás extrakció hozamával.
Ultrahangos készülékeket használnak hosszú távon stabil o/w emulziók előállítására, Quillaja-szaponinkivonat alkalmazásával az emulzió fizikai és kémiai stabilizálásához. Kattintson ide, és olvasson többet az ultrahangos emulgeálásról!
Nagy teljesítményű ultrahangos extraktorok
A Hielscher Ultrasonics nagy teljesítményű ultrahangos processzorok gyártására szakosodott, amelyekkel kiváló minőségű kivonatok állíthatók elő növényi anyagokból.
A Hielscher széles termékkínálata a kisméretű, nagy teljesítményű laboratóriumi ultrahangos készülékektől a robusztus asztali és teljesen ipari rendszerekig terjed, amelyek nagy intenzitású ultrahangot biztosítanak a bioaktív összetevők hatékony extrakciójához és izolálásához (pl. kvercetin, koffein, kurkumin, terpének stb.). Minden ultrahangos készülékünk a 200W és 16 000W közötti teljesítménytartományban színes kijelzővel rendelkezik a digitális vezérléshez, beépített SD-kártyával az automatikus adatrögzítéshez, böngészőn keresztüli távoli vezérléssel és számos további felhasználóbarát funkcióval. A szonotródák és az átfolyó cellák (a közeggel érintkező alkatrészek) autoklávozhatók és könnyen tisztíthatók. Minden ultrahangos készülékünket 24/7 üzemelésre terveztük; kevés karbantartást igényelnek, működtetésük pedig egyszerű és biztonságos.
A digitális színes kijelző lehetővé teszi az ultrahangos berendezés felhasználóbarát vezérlését. Rendszereink az alacsonytól egészen a nagyon magasig terjedő amplitúdók biztosítására képesek. Az olyan kémiai vegyületek extrakciójához, mint az asztaxantin, speciális ultrahangos szonotródákat (más néven ultrahangos szondákat vagy kürtöket) kínálunk, amelyeket a kiváló minőségű hatóanyagok kíméletes izolálására optimalizáltunk. A Hielscher ultrahangos berendezéseinek robusztussága nagy igénybevétel mellett és nehéz környezeti körülmények között is lehetővé teszi a 24/7 üzemelést.
Az ultrahangos folyamat paramétereinek pontos szabályozása biztosítja a reprodukálhatóságot és a folyamat szabványosítását. A Hielscher ipari léptékű, automatizált ultrahangos extrakciós rendszereit kiemelkedő minőségű kivonatok nagy gyártási kapacitással történő előállítására tervezték, miközben csökkentik a munkaigényt, a költségeket és az energiafelhasználást.
Az alábbi táblázat tájékoztatást nyújt ultrahangos készülékeink hozzávetőleges feldolgozási kapacitásáról:
| Adagtérfogat | Térfogatáram | Ajánlott készülékek |
|---|---|---|
| 1–500mL | 10–200mL/min | UP100H |
| 10–2000mL | 20–400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1–20L | 0,2–4L/min | UIP2000hdT |
| 10–100L | 2–10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10–100L/min | UIP16000 |
| n.a. | nagyobb | készülékcsoport: UIP16000 |
Lépjen kapcsolatba velünk! / Kérdezzen tőlünk!
Szakirodalom és hivatkozások
- M. G. Cares, Y. Vargas, L. Gaete, J. Sainz, J. Alarcón (2009): Bioaktív hatóanyagok ultrahanggal segített extrakciója Quillaja Saponaria Molina fából. International Congress on Ultrasonics, Universidad de Santiago de Chile, January 2009.
- J. Deise Fleck, A. Heemann Betti, F. Pereira da Silva, E. A. Troian, C. Olivaro, F. Ferreira, S. Gasparin Verza (2019): A Quillaja saponaria és a Quillaja brasiliensis szaponinjai: sajátos kémiai jellemzők és biológiai aktivitások. Molecules. 2019. jan.; 24(1): 171.
- K. Kaur, R. Kumar, S.K. Mehta (2015): Szaponinnal stabilizált nanoemulzió formulálása ultrahangos módszerrel, és szerepe a kvercitin UV-fény okozta lebomlásának kivédésében. Ultrasonics Sonochemistry 31, 2015.
- R.R.T. Majinda (2012): Szaponinok extrakciója és izolálása. In: Satyajit D. Sarker és Lutfun Nahar (szerk.), Természetes anyagok izolálása, Methods in Molecular Biology, 864. kötet, 2012.
- N. Riquelme, R.N. Zúñiga, C. Arancibia (2019): Emulgeálószer-keverékekkel készült nanoemulziók fizikai stabilitása: a tween 80 helyettesítése quillaja-szaponinnal. LWT – Food Science and Technology 111, 2019. 760–766.
Hasznos tudnivalók
A Quillaja fáról és szaponinjairól
A Quillaja Saponaria Molina fa, más néven dél-amerikai szappanfa, Chilében természetes körülmények között, széles körben elterjedten nő. A Quillaja Saponaria fa (Rosaceae család) nagyméretű, vastag kérgű örökzöld, amely több dél-amerikai országban, különösen Bolíviában, Chilében és Peruban őshonos.
A Quillaja-szaponinkivonat főként szaponinokat tartalmaz, de polifenolokat, tanninokat, valamint kis mennyiségben sókat és cukrokat is. A Quillaja-szaponinok két cukorlánccal rendelkező triterpénvázas molekulák. Ezek a cukorláncok hidrofil tulajdonságot (= vízben oldhatóságot) kölcsönöznek a szaponinoknak, míg a triterpénváz hidrofób (= víztaszító). E tulajdonságok miatt „amphotic tenside” jellegűek, ami a szaponinokat nemionos felületaktív anyagokká teszi, lehetővé téve a felületi feszültség csökkentését, a hidrofób termékek vizes oldatokban történő szolubilizálását, valamint mikro-/nanoemulziók képződését.
A Quillaja fában a kéreg tartalmazza a legtöbb szaponint, kb. 5%-ot, míg a faanyag szaponintartalma kb. 2%.
Mivel a szaponinok jó habképző és emulgeáló tulajdonságú természetes anyagok, gyakran használják őket habképző szerként az élelmiszer-, ital- és söriparban, felületaktív anyagként a kozmetikumokban, adalékanyagként az agrokemikáliákban és állati takarmányokban, valamint adjuvánsként a vakcinákban.
A quillaja-kivonatokat vizes extrakcióval állítják elő; gyártásuk során más oldószert nem használnak. A végtermék, akár nyers, akár tisztított kivonat, folyékony vagy por alakú készítményként kizárólag természetes összetevőket és nyersanyagokat tartalmaz, amelyek élelmiszer-előállítási folyamatokban történő felhasználása engedélyezett. (Cares et al. 2009)
Mik a szaponinok?
A szaponin szó a latin sapo szóból származik, amely szappant jelent. A szaponinok főként, de nem kizárólag növényekben megtalálható fitokémiai anyagok, amelyek habképző tulajdonságot mutatnak, és egy vagy több cukoroldallánchoz kapcsolódó policiklusos aglikonokból állnak. Az aglikonrész, amelyet szapogeninnek is neveznek, szteroid (C27) vagy triterpén (C30). A szaponinok habképző képességét a hidrofób (zsírban oldódó) szapogenin és a hidrofil (vízben oldódó) cukorrész kombinációja okozza. [Majinda, 2012: p. 515] A nagy szaponintartalmú növényi anyagokat hagyományosan emulgeálószerként használták. A szaponinokban gazdag növények kiemelkedő példái a szappanfa (Quillaja saponaria; Rosaceae), a szappanfű (Saponaria officinalis; Caryophyllaceae) és a shikakai por (Gleditsia sinensis; Leguminosae). A szaponinok nagy molekulatömegű amfipatikus glikozidok, amelyek szerkezetében egy vagy több hidrofil glikozidrész kapcsolódik egy lipofil triterpénszármazékhoz. Különösen a gyógyszeriparban kaptak nagy figyelmet a szaponinok sokféle biológiai tulajdonságuk miatt, ideértve az immunválasz serkentésére való képességüket, amely révén az adjuvánsok kiemelt jelöltjeivé válnak.
Minden, amit az ultrahangos extrakcióról tudni kell
Az ultrahanggal segített extrakció (UAE), más néven szonoextrakció, rendkívül hatékony, zöld extrakciós módszer bioaktív anyagok, például fehérjék, vitaminok, polifenolok, természetes pigmentek, lipidek stb. növényi mátrixokból történő izolálására. Az ultrahangos extrakció az akusztikus kavitáció működési elvén alapul.
Amikor intenzív ultrahanghullámokat alkalmaznak folyadékrendszerekben, akusztikus kavitáció lép fel, amely vákuumbuborékok keletkezésének, növekedésének és végül összeomlásának jelensége (lásd az alábbi képet). Az ultrahanghullámok terjedése során a vákuumbuborékok rezegnek és növekednek, amíg el nem érik azt a pontot, amikor már nem képesek további energiát elnyelni. Növekedésük csúcspontján hevesen összeomlanak, ami helyi termikus, mechanikai és kémiai hatásokat okoz. A mechanikai hatások közé tartozik az akár 1000atm nagyságú nyomás, a turbulencia és az intenzív nyíróerők. Ezek az erők felszakítják a sejtfalakat, és elősegítik az anyagátadást a sejt belseje és az oldószer között, így bioaktív vegyületeket szabadítanak fel a környező folyadékba (azaz az oldószerbe).
Az ultrahangos extrakció az akusztikus kavitáción és annak hidrodinamikai nyíróerőin alapul
A vegyületek növényi anyagokból és sejtszövetből történő ultrahangos szilárd–folyadék extrakcióját alaposan kutatták. A nagy intenzitású ultrahanghullámok alkalmazása jelentősen elősegíti az extrakciós folyamatokat. A folyamat intenzifikálása mellett – amely nagyobb hozamot és rövidebb extrakciós időt eredményez – megelőzhető a hőérzékeny összetevők termikus bomlása és elvesztése, mivel az ultrahangos kezelés nem termikus eljárás. Emellett az ultrahangos extrakció beruházási és üzemeltetési költségei alacsonyak, csökkenti az oldószer-felhasználást és/vagy lehetővé teszi környezetbarátabb oldószerek használatát, ami gazdaságos és környezetbarát extrakciós technikává teszi. A hagyományos extrakciós módszereket felülmúló, ultrahanggal segített extrakciót (UAE) az élelmiszeriparból vették át bioaktív anyagok gazdasági előnyökkel járó előállítására.
Ultrahangos extrakció növényi sejtekből: a mikroszkópos keresztmetszet (TS) a sejtekből történő ultrahangos extrakció hatásmechanizmusát mutatja (2000x nagyítás) [forrás: Vilkhu et al. 2011]
Nagy teljesítményű ultrahangos processzorok a laboratóriumi léptéktől a kísérleti üzemi és ipari léptékig.