Az ultrahangos kezelés sebességben felülmúlja a többi extrakciós módszert
Az ultrahangos extrakció gyors folyamata és az ebből eredő időmegtakarítás a kivonatok előállításában csupán egyike a bioaktív vegyületek növényekből történő ultrahangos extrakciója számos előnyének. Az ultrahangos extrakciót tudományos vizsgálatokban hasonlították össze olyan alternatív extrakciós technikákkal, mint a szuperkritikus CO2-extrakció, a macerálás, a melegítéses refluxextrakció, a Soxhlet-extrakció vagy a mikrohullámú extrakció, és a kutatási eredmények igazolják az ultrahangos kezelés jelentős előnyét az extrakció sebessége és hozama tekintetében.
Az ultrahangos kezelés mint gyors extrakciós eljárás
A bioaktív vegyületek ultrahangos extrakciója jól ismert nagy hozamáról, kiváló minőségű kivonatairól, rövid extrakciós idejéről, alacsony energiafogyasztásáról és arról, hogy rendkívül kíméletes oldószerekkel is alkalmazható. Mindezek a tényezők hozzájárulnak a bioaktív összetevők növényi anyagokból történő ultrahangos extrakciójának rendkívüli összhatékonyságához.
Az alábbiakban olyan tudományos kutatási beszámolókból talál válogatást, amelyekben az ultrahangos extrakciót (más néven ultrahanggal segített extrakció / UAE) más extrakciós technikákkal hasonlították össze, például macerálással, Soxhlet-extrakcióval, melegítéses refluxextrakcióval, szuperkritikus CO2-extrakcióval és mikrohullámú extrakcióval.
UP400St ultrahangos készülék növényi anyagok nagy sebességű extrakciójához szakaszos üzemmódban
| Extrakciós alkalmazás | Ultrahangos extrakció ideje | Alternatív extrakciós módszer ideje | További információk | Forrás |
|---|---|---|---|---|
| Antocianinok extrakciója mirtuszbogyókból | 5 min | 15 min mikrohullámú extrakció |
UP200S ultrahangos készülék | Gonzalez et al., 2019 |
| Boldólevelek extrakciója | 5–30 min | 15–90 min macerálás |
UIP1000hdT ultrahangos készülék „Látható, hogy 5–30 min ultrahangos kezelés esetén a hozam megegyezik a 15–90 min időtartamú hagyományos macerálás hozamával: UAE a hagyományos maceráláshoz szükséges idő egyharmadát igényli a levelek oldható anyagainak extrakciójához.” |
Petigny et al., 2013 |
| Összes fenol és flavonoid extrakciója zsályából | 11 min | 30 min hagyományos extrakció vízfürdős rázókészülékkel 60ºC hőmérsékleten |
ultrahangos extraktorok UP100H, UP400S |
Dent et al., 2015 |
| Polifenolok extrakciója olajfalevelekből | 21 min | 60min hagyományos melegítéses refluxextrakció |
UP400S ultrahangos készülék | Dobrinčić et al., 2020 |
| Bioaktív fenolos vegyületek extrakciója Malva sylvestris leveleiből | 49 min 48°C hőmérsékleten, 110W teljesítménnyel |
5 h kevert ágyas extrakció 150 rpm fordulatszámon |
UP200S ultrahangos készülék A HPLC-elemzés kimutatta, hogy a bioaktív fenolos vegyületek koncentrációja jelentősen (p≺0,05) növekedett az optimális UAE feltételek mellett. |
Bimakr et al., 2017 |
| Lipidek extrakciója viaszkabak (Benincasa hispida) magjából | ∼36 min | Nyomásváltásos technikával kombinált szuperkritikus szén-dioxidos extrakció (SCE-PST) (∼50 min), szuperkritikus CO2 (∼97 min) és hagyományos Soxhlet-extrakció (∼360 min) | A szuperkritikus szén-dioxid (sCO2), az ultrahanggal segített extrakció (UAE), a nyomásváltásos technikával kombinált szuperkritikus szén-dioxidos extrakció (SCE-PST) és a Soxhlet-extrakció összehasonlítása azt mutatja, hogy az UAE a leghatékonyabb és leggyorsabb extrakciós technika. | Bimakr et al. (2015) |
A szuperkritikus szén-dioxid (sCO2), az ultrahanggal segített extrakció (UAE), a nyomásváltásos technikával kombinált szuperkritikus szén-dioxidos extrakció (SCE-PST) és a Soxhlet-extrakció összehasonlítása azt mutatja, hogy az UAE a leghatékonyabb és leggyorsabb extrakciós technika.
- Nagy extrakciós hatékonyság
- Kiemelkedő extrakciós hozamok
- Gyors folyamat
- Alacsony hőmérsékletek
- Hőlabilis vegyületek extrakciójára alkalmas
- Bármilyen oldószerrel kompatibilis
- Alacsony energiafogyasztás
- Környezetbarát extrakciós technika
- Egyszerű és biztonságos működtetés
- Alacsony beruházási és üzemeltetési költségek
- 24/7 üzemelés nagy terhelés mellett
Nagy teljesítményű ultrahangos extraktorok vegyületek rendkívül gyors izolálásához
A Hielscher legkorszerűbb ultrahangos berendezései lehetővé teszik kiváló minőségű biomolekulák gyors extrakcióját növényekből. Az olyan folyamatparaméterek teljes körű szabályozása, mint az amplitúdó, a hőmérséklet, a nyomás és a bevitt energia, lehetővé teszi a leghatékonyabb és legkíméletesebb extrakciós feltételek kialakítását, amelyek sértetlen, nagy bioaktivitású kivonatokat eredményeznek. Az ultrahangos extrakció paraméterei, például a nyersanyag szemcsemérete, az oldószer típusa, a szilárd anyag és az oldószer aránya, valamint az extrakciós idő optimalizálhatók a legnagyobb hatékonyság és a legjobb összeredmények elérése érdekében. Mivel az ultrahangos extrakció nem termikus extrakciós módszer, a bioaktív összetevők hőbomlása elkerülhető, ami kiválóbb kivonatminőséget eredményez.
Összességében az olyan előnyök, mint a nagy hozam, a rövid extrakciós idő, az alacsony extrakciós hőmérséklet és a csökkent oldószerigény, az ultrahangos kezelést előnyben részesített extrakciós módszerré teszik.
Az ultrahangos kezelés felülmúlja a mikrohullámú extrakciót az antocianinok mirtuszbogyókból történő kinyerésében. Az ultrahangos kezelés háromszor gyorsabb, mint a mikrohullámú extrakció.
Az ultrahangos extrakció és a vízfürdős rázókészülékkel végzett hagyományos extrakció összehasonlítása azt mutatja, hogy az ultrahangos extrakció alkalmazásakor jelentősen rövidebb az összes fenol és flavonoid zsályából történő extrakciójának ideje. Az ultrahangos extrakció a vízfürdős rázókészülékkel végzett extrakció idejének csupán egyharmadát igényli.
Ultrahangos extrakció: bevált módszer a laboratóriumban és az iparban
Az ultrahangos extrakciót széles körben alkalmazzák bármilyen bioaktív vegyület kinyerésére növényi anyagokból, gombákból, algákból, baktériumokból és emlőssejtekből. Az ultrahangos extrakció egyszerű, költséghatékony és rendkívül hatékony technikaként vált bevált módszerré, amely nagyobb extrakciós hozamával és rövidebb feldolgozási idejével felülmúlja a többi hagyományos extrakciós technikát.
A laboratóriumi, asztali és teljes ipari léptékű ultrahangos rendszerek könnyű elérhetőségének köszönhetően az ultrahangos extrakció ma már bevált és megbízható technológia. A Hielscher ultrahangos extraktorait világszerte telepítik ipari feldolgozóüzemekbe élelmiszeripari és gyógyszeripari minőségű bioaktív vegyületek előállítására.
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 | több összekapcsolt UIP16000 |
Lépjen kapcsolatba velünk! / Kérdezzen tőlünk!
A Hielscher Ultrasonics nagy teljesítményű ultrahangos homogenizátorokat gyárt keverési, diszpergálási, emulgeálási és extrakciós alkalmazásokhoz laboratóriumi, kísérleti üzemi és ipari léptékben.
Szakirodalom / Hivatkozások
- 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.
Tudnivalók
Az ultrahangos extrakció működési elve
Az ultrahangos extrakció széles körben alkalmazott módszer bioaktív összetevők növényi anyagokból történő izolálására és elválasztására. Mivel az ultrahangos kezelés bármilyen oldószerrel kompatibilis, az ultrahangos extrakciós eljárás optimálisan megtervezhető a bioaktív vegyületek (vagyis a célvegyületek), azok polaritása, oldhatósága, hőérzékenysége és egyéb tényezők figyelembevételével. Az ultrahangos kezelési folyamatot kifejezetten egy adott vegyülethez vagy több vegyülethez igazítva kiválasztható a legideálisabb összeállítás a rendkívül jó minőségű kivonat előállításához.
A folyadékba vagy zagyba becsatolt ultrahanghullámok intenzív rezgéseket és akusztikus kavitációt hoznak létre. Az akusztikus, más néven ultrahangos kavitációt helyileg fellépő, rendkívül nagy nyomáskülönbségek, nyíróerők és folyadéksugarak határozzák meg. Ezek az erők feltörik a sejtfalakat, feltárják a növényi sejteket, és fokozzák az anyagátadást a sejt belseje és az oldószer között. Ezáltal a bioaktív összetevők hatékonyan felszabadulnak a környező oldószerbe, ahonnan a célmolekulák könnyen izolálhatók és tisztíthatók (például rotációs bepárlással, vízgőz-desztillációval vagy HPLC-vel).
Ultrahangos extrakció növényi sejtekből: a mikroszkópos keresztmetszet (TS) a sejtekből történő ultrahangos extrakció során fellépő hatásmechanizmust mutatja (nagyítás: 2000x)
[forrás: Vilkhu et al. 2011]
A Hielscher Ultrasonics nagy teljesítményű ultrahangos homogenizátorokat gyárt a laboratóriumi mérettől az ipari méretig.