Ֆիտոքիմիա և ուլտրաձայնային մշակում. բուսական կենսաակտիվ նյութերի բարձր արդյունավետությամբ ուլտրաձայնային արդյունահանում

Ֆիտոքիմիան բուսական ծագման քիմիական միացությունների մասին գիտություն է՝ պոլիֆենոլներից, ֆլավոնոիդներից և ալկալոիդներից մինչև տերպեններ, սապոնիններ, գլիկոզիդներ, գունանյութեր, հակաօքսիդանտներ և եթերայուղերի բաղադրիչներ։ Այս ֆիտոքիմիական նյութերը արժեքավոր են նուտրացևտիկների, դեղագործական պատրաստուկների, կոսմետիկ միջոցների, սննդային բաղադրիչների, բնական ներկանյութերի, բուրավետ նյութերի, բուսական մզվածքների և վերլուծական հետազոտությունների համար։

Բարելավեք ֆիտոքիմիական նյութերի արդյունահանումը Hielscher ընկերության ուլտրաձայնային սարքերով

Արդյունահանեք ավելի շատ կենսաակտիվ նյութեր ավելի կարճ ժամանակում
Hielscher ընկերության զոնդային ուլտրաձայնային սարքերն ինտենսիվացնում են բուսական հումքի արդյունահանումը՝ քայքայելով բուսական բջիջները և արագացնելով զանգվածափոխանակությունը։ Սա հնարավորություն է տալիս բարձր ելքով արդյունահանել ֆիտոքիմիական նյութեր խոտաբույսերից, արմատներից, տերևներից, ծաղիկներից, պտուղներից, սերմերից, կեղևից, ջրիմուռներից և այլ բուսական նյութերից։

 
Ինչու ընտրել Hielscher ընկերության ուլտրաձայնային արդյունահանման համակարգերը

• Արդյունահանման ավելի բարձր ելքեր. Նույն բուսական հումքից ստացեք ավելի շատ թիրախային միացություններ։
• Մշակման ավելի կարճ տևողություն. Երկարատև մացերացիայի կամ ջերմության ինտենսիվ կիրառմամբ արդյունահանման փուլերը փոխարինեք արագ ուլտրաձայնային մշակմամբ։
• Մեղմ, ոչ ջերմային արդյունահանում. Պահպանեք ջերմազգայուն ֆիտոքիմիական նյութերը, ինչպիսիք են պոլիֆենոլները, տերպենները, անտոցիանները, վիտամինները և հակաօքսիդանտները։
• Լուծիչների ընտրության ճկունություն. Օգտագործեք ջուր, էթանոլ, ջրաէթանոլային խառնուրդներ, գլիցերին, յուղեր, խոր էվտեկտիկ լուծիչներ կամ արդյունահանման համար այլ հարմար միջավայրեր։
• Գործընթացի ճշգրիտ կառավարում. Կարգավորեք ամպլիտուդը, հզորությունը, ներմուծվող էներգիան, ժամանակը, ջերմաստիճանը, ճնշումը և հոսքի ծավալային արագությունը։
• Մասշտաբի գծային մեծացում. Լաբորատորիայում մշակեք արդյունահանման պարամետրերը և դրանք փոխանցեք փորձնական ու արդյունաբերական արտադրություն։
• Խմբաքանակային և հոսքագծային աշխատանք. Ընտրեք լաբորատոր բաժակում ուլտրաձայնային մշակում, խառնիչով բաքում մշակում կամ շարունակական հոսքային արդյունահանում։
• Ամուր արդյունաբերական կառուցվածք. Hielscher ընկերության ուլտրաձայնային սարքերը նախագծված են արտադրական խստապահանջ պայմանների, վերարտադրելի աշխատանքի և հեշտ ինտեգրման համար։

Ուլտրաձայնային մշակում՝ ֆիտոքիմիական նյութերի ավելի արագ, ավելի մաքուր և ավելի ամբողջական արդյունահանման համար

Ֆիտոքիմիական նյութերը բաղադրակազմերում, փորձարկումներում կամ առևտրային արտադրանքներում օգտագործելու համար նախ անհրաժեշտ է դրանք ազատել բուսական մատրիցից։ Հենց այստեղ է, որ ուլտրաձայնային մշակումը դարձել է արդյունահանման ամենաարդյունավետ տեխնոլոգիաներից մեկը։ Զոնդային ուլտրաձայնային սարքերը հեղուկներում և կախույթներում առաջացնում են ինտենսիվ ակուստիկ կավիտացիա։ Դրա հետևանքով առաջացող միկրոտուրբուլենտությունը, սահքի ուժերը և ճնշման տատանումները քայքայում են բուսական բջիջները, բարելավում լուծիչի ներթափանցումը և արագացնում կենսաակտիվ մոլեկուլների անցումն արդյունահանման միջավայր։

Hielscher Ultrasonics ընկերությունը մատակարարում է բարձր արտադրողականությամբ ուլտրաձայնային սարքեր ֆիտոքիմիական նյութերի արդյունահանման համար՝ լաբորատոր հետազոտություններից մինչև լիարժեք արդյունաբերական արտադրություն։ Անկախ նրանից՝ մշակում եք բուսական մզվածք, օպտիմալացնում վերլուծական նմուշների պատրաստումը, թե մեծացնում բուսական ծագման բաղադրիչի ստացման գործընթացի մասշտաբը, ուլտրաձայնային մշակումը հնարավորություն է տալիս ճշգրիտ կառավարել արդյունահանման ինտենսիվությունը, վերարտադրելիությունը և արտադրողականությունը։

Ի՞նչ է ուլտրաձայնային մշակումը ֆիտոքիմիայում

Ուլտրաձայնային մշակումը բարձր հզորության ուլտրաձայնի կիրառումն է հեղուկի կամ կախույթի նկատմամբ։ Ֆիտոքիմիայում ուլտրաձայնային մշակումն առավել հաճախ օգտագործվում է ուլտրաձայնի օժանդակությամբ արդյունահանման, նմուշների պատրաստման, բջիջների քայքայման, դիսպերսման, էմուլգացման և գործընթացների ինտենսիվացման համար։
Երբ բարձր ինտենսիվության ուլտրաձայնային զոնդը ձայնային ալիքներ է փոխանցում արդյունահանման միջավայր, բարձր և ցածր ճնշման հերթագայվող ցիկլերն առաջացնում են ակուստիկ կավիտացիա։ Կավիտացիոն պղպջակներն աճում են և ուժգին փլուզվում։ Այս փլուզումն առաջացնում է տեղային սահքի ուժեր, հեղուկի միկրոշիթեր և ինտենսիվ խառնման ազդեցություններ։

Բուսական հումքի արդյունահանման ժամանակ այս ազդեցություններն օգնում են՝

• պատռել բջջապատերն ու թաղանթները
• մեծացնել լուծիչի հասանելիությունը ներբջջային միացություններին
• նվազեցնել բուսական մասնիկների շուրջ սահմանային շերտերը
• բարելավել ֆիտոքիմիական նյութերի դիֆուզիան դեպի լուծիչ
• կրճատել արդյունահանման ժամանակը
• բարձրացնել վերարտադրելիությունը
• նվազեցնել չափազանց ուժեղ տաքացման կամ լուծիչի երկարատև ազդեցության անհրաժեշտությունը

Արդյունքում էքստրակցիայի գործընթացն ավելի արագ է, ավելի արդյունավետ և հաճախ ավելի մեղմ՝ համեմատած ավանդական մացերացիայի, թրմման, պերկոլյացիայի կամ հետադարձ սառեցմամբ էքստրակցիայի մեթոդների հետ։

Ինչու է ուլտրաձայնային մշակումը կարևոր ֆիտոքիմիական միացությունների ժամանակակից էքստրակցիայի համար

Բուսական հումքն ունի բարդ կառուցվածք։ Կենսաակտիվ միացությունները պարփակված են բուսական բջիջներում, կապված են կառուցվածքային բաղադրիչներին կամ բաշխված են տարբեր հյուսվածքներում։ Ավանդական էքստրակցիան հաճախ պահանջում է երկար պահման ժամանակ, լուծիչի մեծ ծավալներ կամ բարձր ջերմաստիճաններ։ Այս պայմանները կարող են անարդյունավետ լինել և կարող են քայքայել ջերմաանկայուն միացությունները։
Ուլտրաձայնով օժանդակվող էքստրակցիան հաղթահարում է այս սահմանափակումները՝ ինտենսիվացնելով ֆիտոքիմիական միացությունների ֆիզիկական ազատումը։ Միայն պասիվ դիֆուզիայի վրա հիմնվելու փոխարեն՝ ուլտրաձայնային մշակումն ակտիվորեն քայքայում է բուսական մատրիցը և խթանում զանգվածափոխանակությունը։

Սա ուլտրաձայնային էքստրակցիան հատկապես օգտակար է դարձնում, երբ վերամշակողներին անհրաժեշտ են՝

• թանկարժեք բուսական հումքից ավելի բարձր ելք
• արտադրական ավելի կարճ ցիկլեր
• լուծիչի ավելի փոքր ծախս
• ջերմազգայուն միացությունների բարելավված էքստրակցիա
• վերարտադրելի էքստրակցիա՝ որակի վերահսկման համար
• լաբորատոր մակարդակից մինչև արտադրական մակարդակ մասշտաբի մեծացման հնարավորությամբ մշակում
• համատեղելիություն էկոլոգիապես նախընտրելի լուծիչների և «մաքուր պիտակով» բաղադրիչների հետ

Ֆիտոքիմիական հետազոտություններում ուլտրաձայնային մշակումը նաև բարելավում է անալիտիկ նմուշապատրաստումը։ Լաբորատորիաները կարող են արագ և կայուն արդյունքներով էքստրակցիայի ենթարկել թիրախային միացությունները՝ նախքան HPLC, GC-MS, LC-MS, UV-Vis մեթոդներով հետազոտությունները, հակաօքսիդանտային ակտիվության որոշումը կամ այլ անալիտիկ մեթոդների կիրառումը։

Խմբաքանակային և հոսքագծային ուլտրաձայնային մշակում՝ բուսական էքստրակտների ստացման համար

Խմբաքանակային ուլտրաձայնային էքստրակցիա

Խմբաքանակային ուլտրաձայնային մշակումն իդեալական է լաբորատոր հետազոտությունների, բաղադրակազմերի մշակման, փոքրածավալ արտադրության և ճկուն մշակման համար։ Զոնդային ուլտրաձայնային սարքը մտցվում է բուսական հումքի և լուծիչի սուսպենզիա պարունակող անոթի մեջ։ Խմբաքանակային մշակումը հեշտ է կազմակերպել, և այն հիանալի է այնպիսի պարամետրերի նախնական փորձարկման համար, ինչպիսիք են լուծիչի տեսակը, տատանման լայնույթը, էքստրակցիայի ժամանակը և ջերմաստիճանը։

Շարունակական հոսքագծային ուլտրաձայնային էքստրակցիա

Արտադրության ավելի մեծ ծավալների համար նախընտրելի կազմակերպումը շարունակական հոսքագծային ուլտրաձայնային մշակումն է։ Բուսական սուսպենզիան պոմպով մղվում է ուլտրաձայնային հոսքային խցի միջով, որտեղ ենթարկվում է վերահսկվող կավիտացիայի ազդեցությանը։ Հոսքագծային մշակումը բարելավում է վերարտադրելիությունը, գործընթացի վերահսկումը և արտադրողականությունը։ Այն նաև ավելի կանխատեսելի է դարձնում մասշտաբի մեծացումը, քանի որ ներմուծվող էներգիան, պահման ժամանակը և ծավալային հոսքի արագությունը կարող են ճշգրիտ սահմանվել։
Hielscher արդյունաբերական ուլտրաձայնային սարքերը նախատեսված են շարունակական աշխատանքի համար և կարող են ինտեգրվել պոմպերի, ջերմափոխանակիչների, պահման տարողությունների, ֆիլտրման համակարգերի, լուծիչի վերականգնման և հետագա խտացման հետ։

Ստորև բերված աղյուսակը պատկերացում է տալիս բուսական էքստրակցիայի համար մեր ուլտրաձայնային սարքերի մոտավոր մշակման հզորության մասին

Ուլտրաձայնային մշակմամբ արդյունահանվող ֆիտոքիմիական միացություններ

Ուլտրաձայնային մշակումը հարմար է ֆիտոքիմիական միացությունների բազմաթիվ դասերի համար։ Արդյունահանման արդյունքը կախված է բուսական նյութից, մասնիկների չափից, լուծիչից, ջերմաստիճանից, ուլտրաձայնային տատանումների ամպլիտուդից, մշակման գոտում գտնվելու տևողությունից և հետագա բաժանումից։

Պոլիֆենոլներ և ֆլավոնոիդներ

Պոլիֆենոլներն ու ֆլավոնոիդներն ամենաշատ ուսումնասիրված ֆիտոքիմիական միացություններից են՝ իրենց հակաօքսիդանտային հատկությունների և սննդային, նուտրացևտիկ ու կոսմետիկ բաղադրակազմերում ունեցած նշանակության շնորհիվ։ Ուլտրաձայնային արդյունահանումը ուժեղացնում է ֆենոլաթթուների, կատեխինների, կվերցետինի, ռուտինի, անտոցիանների և հարակից միացությունների արտազատումը տերևներից, պտուղներից, կեղևներից, ծաղիկներից, սերմերից և ծառակեղևից։

Տերպեններ և եթերայուղերի բաղադրիչներ

Տերպեններն ու բուրավետ միացությունները կարևոր են բուսական մզվածքների, օծանելիքային բույրերի, համաբուրավետիչների և կանաբիսի կամ կանեփի մշակման համար։ Ուլտրաձայնային մշակումը կարող է բարելավել բուսական հյուսվածքներից արդյունահանումը՝ միաժամանակ թույլ տալով պահպանել մեղմ ջերմաստիճանային պայմաններ, ինչը կարևոր է ցնդող և օքսիդացման նկատմամբ զգայուն միացությունների համար։

Ալկալոիդներ

Ալկալոիդները հանդիպում են բազմաթիվ դեղաբույսերում և հաճախ արդյունահանվում են վերլուծական, դեղագործական կամ նուտրացևտիկ նպատակներով։ Ուլտրաձայնային մշակումը բարելավում է մատրիցի քայքայումը և կարող է արագացնել ալկալոիդների անցումը համապատասխան լուծիչների մեջ։

Սապոնիններ, գլիկոզիդներ և տանիններ

Բազմաթիվ արմատներ, խոտաբույսեր, լոբազգիներ և դեղաբույսեր պարունակում են սապոնիններ, գլիկոզիդներ և տանիններ։ Ուլտրաձայնային մշակումը նպաստում է այս միացությունների արտազատմանը թելքավոր կամ խիտ բուսական մատրիցներից և կարող է օպտիմալացվել՝ արդյունահանման ելքի ու ընտրողականության միջև հավասարակշռություն ապահովելու համար։

Գունանյութեր և հակաօքսիդանտներ

Բնական գունանյութերը, ինչպիսիք են անտոցիանները, քլորոֆիլները, կարոտինոիդները և բետալաինները, արժեքավոր են սննդի, ըմպելիքների, կոսմետիկայի և վերլուծական կիրառությունների համար։ Քանի որ շատ գունանյութեր զգայուն են ջերմության, թթվածնի և pH-ի նկատմամբ, վերահսկվող ջերմաստիճանային պայմաններում ուլտրաձայնային արդյունահանումը խիստ շահավետ է։

Կանաբինոիդներ և կանեփի ֆիտոքիմիական միացություններ

Կանեփն ու կանաբիսը պարունակում են կանաբինոիդներ, տերպեններ, ֆլավոնոիդներ և բուսական այլ բաղադրիչներ։ Ուլտրաձայնային արդյունահանումը բարելավում է այս միացությունների արտազատումը աղացած կենսազանգվածից և կարող է հարմարեցվել էթանոլային, ջրաէթանոլային կամ այլ լուծիչային համակարգերի համար։

Ֆիտոքիմիական միացությունների ուլտրաձայնային արդյունահանում

Գրականություն / Հղումներ

• Turrini, Federica; Donno, Dario; Beccaro, Gabriele; Zunin, Paola; Pittaluga, Anna; Boggia, Raffaella (2019): Pulsed Ultrasound-Assisted Extraction as an Alternative Method to Conventional Maceration for the Extraction of the Polyphenolic Fraction of Ribes nigrum Buds: A New Category of Food Supplements Proposed by The FINNOVER Project. Foods. 8. 466; 2019
• Larasati, I.D.; Oktaviani, N.M.D.; Lioe, H.N.; Estiasih, T.; Palma, M.; Setyaningsih, W. (2023): Optimization of Ultrasound-Assisted Cold-Brew Method for Developing Roselle (Hibiscus sabdariffa L.)-Based Tisane with High Antioxidant Activity. Beverages, 9, 58; 2023.
• Turrini, F.; Beruto, M.; Mela, L.; Curir, P.; Triglia, G.; Boggia, R.; Zunin, P.; Monroy, F. (2021): Ultrasound-Assisted Extraction of Lavender (Lavandula angustifolia Miller, Cultivar Rosa) Solid By-Products Remaining after the Distillation of the Essential Oil. Applied Sciences 11, 2021.
• 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.