Terpének kinyerése ultrahanggal
Az ultrahangos terpénextrakció bizonyítottan nagy hozammal nyeri ki a kariofillén-oxid nevű terpént például kannabiszból és komlóból. A kariofillén-oxid a kannabiszban, a komlóban, a borsban, a bazsalikomban és a rozmaringban előforduló terpén. A kivont kariofillén-oxid terpént hatóanyagként ízesítő adalékként és az egészséget támogató étrend-kiegészítőként használják.
A kivont kariofillén-oxid felhasználása
A kariofillén-oxidot aromás illata és íze jellemzi (azaz a fűszernövényekre jellemző illat és íz). Intenzív aromás illata és íze miatt gyakran használják élelmiszerekben ízesítő adalékként, valamint illatanyag-összetevőként. Emellett képes kötődni az emberi szervezet endokrin CB2-receptoraihoz is, ami érdekes gyógyszerészeti összetevővé teszi.
A kariofillén-oxid ultrahangos extrakciója
A kariofillén-oxid nevű terpén ultrahangos extrakciója kiváló módszer a nagy hozamú kinyerésre, például kannabiszból és komlóból. Tudjon meg többet az akusztikus kavitációról, az ultrahangos extrakció működési alapelvéről!
Például a β-kariofillén-oxidot szárított komlótobozokból nyerték ki ultrahanggal, az UP100H (100W, 30kHz) ultrahangos készülékkel.
A GC-elemzés adatai a komlóból a Hielscher UP100H készülékével kivont β-kariofillén-oxid extrakciós hozamát mutatják.
UP400St – nagy teljesítményű, 400W-os ultrahangos feldolgozóberendezés keverővel a terpének extrakciójához
Ultrahanggal előállított komlókivonat gázkromatográfiás elemzése: β-kariofillén-oxid, α-kariofillén, α-pinén, mycrene, limonén, α-caryophylene, kariofillén-oxid és más vegyületek.
A β-kariofillén-oxid mellett más terpéneket is sikeresen kivontak, többek között α-kariofillént, α-pinént, mycrene-t, limonént és α-caryophylene-t.
Hogyan nyerhetők ki terpének növényekből szondás ultrahangos kezeléssel? Útmutató lépésről lépésre!
- Először a növényi anyagot megőrlik vagy apró darabokra vágják, hogy növeljék az extrakcióhoz rendelkezésre álló felületet.
- Ezután a növényi anyagot oldószerrel (például etanollal vagy vízzel) keverik össze a terpének kivonásához.
- Ezután szondás ultrahangos kezeléssel segítik az extrakciós folyamatot: nagy intenzitású, alacsony frekvenciájú, körülbelül 20kHz-es ultrahanghullámokat vezetnek a szuszpenzióba. Ez akusztikus kavitációt és az oldószer gyors rezgését idézi elő, ami elősegíti a növényi sejtek szétesését és feltárását, valamint a terpének felszabadulását.
- Ezután a keveréket leszűrik, hogy elválasszák a szilárd növényi anyagot a kivont terpéneket tartalmazó folyadéktól.
- Ezután a folyadékot bepárolják vagy további feldolgozásnak vetik alá az oldószer eltávolítása és a terpének koncentrálása érdekében.
- A végtermék egy terpénekben gazdag kivonat, amely különböző alkalmazásokban, például étrend-kiegészítőkben, funkcionális élelmiszerekben és kozmetikumokban használható fel.
Az ultrahangos terpénextrakció protokollja
A komlót hagyományos kávédarálóval őrölték meg, hogy a komlóminta szemcsemérete homogénebb legyen.
4,5mg komlót helyeztek egy mintatartó üvegcsébe, majd 5mL etanolt adtak hozzá. Az üvegcsét jeges vizet tartalmazó főzőpohárba helyezték a hő elvezetése érdekében. Ezután a mintát egy UP100H készülékkel kezelték ultrahanggal, MS7 szonotróda használatával, 50%-os amplitúdóbeállítás mellett, 90sec időtartamig.
Ultrahanggal előállított komlókivonat gázkromatográfiás elemzése:
Az ultrahangos kezelés intenzív anyagátadást biztosít a sejtmátrix és az oldószer között, így nagyon nagy hozammal nyerhető kiváló minőségű kivonat.
- kiváló minőségű terpénkivonatok (nincs termikus lebomlás)
- nagy hozamok
- gyors eljárás
- gyors befektetésmegtérülés
- kíméletesebb oldószerek
- kevesebb oldószer-felhasználás
- biztonságos és könnyen kezelhető
- csekély karbantartási igény
- zöld, környezetbarát terpénextrakció
Az ultrahangos terpénextrakció kiemelkedő zöld extrakciós módszer, amely lehetővé teszi a terpénextrakciós eljárás jelentős felgyorsítását, miközben kevesebb energiát igényel, mint más hagyományos extrakciós módszerek (például szuperkritikus CO2, Soxhlet stb.). A terpének ultrahangos extrakciójának további előnyei az ultrahangos extraktor egyszerű kezelése, a gyors folyamat, a vegyi hulladék hiánya, a nagy hozam, a környezetbarát működés, a kíméletes feldolgozási körülményeknek köszönhető jobb minőség és a termikus lebomlás megelőzése.
Ultrahangos extraktorok terpénekhez
Az alábbi táblázat támpontot ad ahhoz, hogy melyik ultrahangos készülék lehet a legmegfelelőbb az Ön terpénextrakciós igényeihez.
| Tételtérfogat | Térfogatáram | Ajánlott készülékek |
|---|---|---|
| 10–2000mL | 20–400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1–20L | 0,2–4L/min | UIP2000hdT |
| 10–100L | 2–10L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10–100L/min | UIP16000 |
| n.a. | nagyobb | egy csoportba kapcsolt UIP16000 |
Nagy teljesítményű ultrahangos homogenizátorok a laboratóriumi mérettől az ipari méretig.
Szakirodalom/Hivatkozások
- 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
Hasznos tudnivalók
Kariofillén
A kariofillén, más néven (−)-β-kariofillén, természetes biciklusos szeszkviterpén, amely számos illóolajban megtalálható. A következő növények a kariofillén jó forrásaként ismertek: kannabisz, kender (Cannabis sativa), fekete kömény (Carum nigrum), szegfűszeg (Syzygium aromaticum), komló (Humulus lupulus), bazsalikom (Ocimum spp.), oregánó (Origanum vulgare), fekete bors (Piper nigrum), levendula (Lavandula angustifolia), rozmaring (Rosmarinus officinali, valamint kopaibaolaj (Copaifera spp.). A β-kariofillén olyan fitokannabinoid, amelynek erős affinitása van a 2-es típusú kannabinoidreceptorhoz (CB 2), az 1-es típusú kannabinoidreceptorhoz (CB 1) azonban nincs.
Kariofillén-oxid
A kariofillén-oxid (más néven β-kariofillén-oxid) a β-kariofillén oxidációs származéka, fehér, kristályos, szilárd por, amelynek olvadáspontja körülbelül 62°C.
Gyulladáscsökkentő, helyi érzéstelenítő és antioxidáns hatásai miatt értékelik. A kezdeti kutatások arra utalnak, hogy a kariofillén-oxid a rák kezelésében is potenciális gyógyszer lehet. A kariofillén-oxid része a ciklobutángyűrűnek, amelyet az orvosi kutatásokban már alkalmaznak a széles körben használt kemoterápiás gyógyszer, a karboplatin szintéziséhez.
A kariofillén-oxid, amelyben a kariofillén olefinje epoxiddá alakult, élelmiszerek ízesítésére engedélyezett összetevő.
Mind a β-kariofillén, mind a β-kariofillén-oxid vízoldhatósága alacsony, ami akadályozza a sejtbe történő felszívódásukat. E szeszkviterpének gyógyszerként vagy étrend-kiegészítőként történő alkalmazásához a liposzómákba történő kapszulázás kiküszöböli e szeszkviterpének vizes folyadékokban mutatott gyenge oldhatóságát, és biztosítja biológiai hozzáférhetőségüket és biológiai aktivitásukat. Kattintson ide, és tudjon meg többet a bioaktív vegyületek ultrahangos kapszulázásáról!
Kariofillén-oxid a kannabiszban
A Cannabis sativa növényben a kariofillén-oxid szeszkviterpénként fordul elő, amely három izoprénegységből áll. A kariofillén-oxid a kannabisznövény egyik legnagyobb és legnagyobb mennyiségben előforduló terpénje, és a kannabisz jellegzetes aromájáért és illatáért felelős. Az ultrahangos extrakciót sikeresen alkalmazzák a teljes spektrumú kannabidiololajok előállítására, így biztosított a sokféle vegyület együttes hatása, az úgynevezett entourage-hatás.
Ultrahangos kavitáció az extrakcióhoz
Amikor nagy teljesítményű ultrahanghullámokat vezetnek egy folyadékba, a folyadékban összenyomódási és tágulási (ritkulási) ciklusok lépnek fel. A ritkulás során üregek, úgynevezett kavitációs buborékok keletkeznek a folyadékban. Ezek a kavitációs buborékok apró vákuumbuborékok, amelyek akkor keletkeznek, amikor a negatív nyomás hatására a folyadék helyi szakítószilárdságát meghaladó terhelés lép fel. A vákuumbuborékok több összenyomódási / ritkulási cikluson keresztül növekednek, amíg már nem képesek több energiát elnyelni, és a kavitációs buborék befelé irányuló összeomláson megy keresztül. Ezt a jelenséget kavitációnak nevezik. Suslick professzor kutatása (1990) szerint a kavitációs buborékokban szélsőséges körülmények uralkodnak: akár 5000 K hőmérséklet, 1000 atmoszféra nyomás, 1010 K/s feletti melegedési-hűlési sebesség és akár 280m/s sebességű folyadéksugarak, amelyek nagyon nagy nyíróerőként és turbulenciaként jelentkeznek a kavitációs zónában. E tényezők (nyomás, hő, nyírás és turbulencia) együttes hatását az extrakciós folyamat anyagátadásának felgyorsítására használják. Ezenkívül ezeket a helyileg kialakuló körülményeket olyan ultrahangos folyamatokban is alkalmazzák, mint a homogenizálás, az emulgeálás vagy a diszpergálás.
Az ultrahangos extrakció az akusztikus kavitáción és annak hidrodinamikai nyíróerőin alapul
A terpének ultrahangos extrakciója
Az ultrahangos extrakció elve két hatáson alapul, amelyek akkor jönnek létre, amikor nagy teljesítményű ultrahanghullámokat csatolnak be egy folyadékba vagy szuszpenzióba:
Először az oldószer (a környező folyékony közeg) a sejtmátrixba nyomódik. A kavitáció amplitúdójától és erősségétől függően a folyadék nyomása átlyukasztja vagy felszakítja a sejtfalat.
Másodszor, a ritkulási ciklus során a sejt tartalma (azaz a sejten belüli anyag) kimosódik a sejt belsejéből. Az ultrahangos extrakció után a célvegyületek az oldószerben vannak, és elválaszthatók az oldószertől (például az oldószer elpárologtatásával), így végül tiszta kivonat nyerhető.
A nyersanyag összetétele (például a nedvességtartalom, a macerálás / őrlés mértéke és a szemcseméret, valamint a kiválasztott oldószer nagyon fontos tényezők a hatékony és eredményes ultrahangos extrakciós folyamat megvalósításához. Az ultrahangos folyamat paraméterei szintén alapvető fontosságúak: az amplitúdót, a nyomást, a hőmérsékletet és az ultrahangos kezelés időtartamát meg kell határozni és optimalizálni kell a legjobb eredmények eléréséhez.