Quillaja սապոնինների ուլտրաձայնային արդյունահանում
- Quillaja saponaria Molina ծառի սապոնինային քաղվածքները արդյունաբերական կիրառությունների համար սապոնինների հիմնական աղբյուրն են։
- Quillaja սապոնինների ուլտրաձայնային արդյունահանմամբ ստացվում են բարձրորակ սապոնիններ։
- Ուլտրաձայնային արդյունահանումը կարճ ժամանակում Quillaja սապոնինների քաղվածքի բարձր ելք ստանալու խիստ արդյունավետ մեթոդ է։
Quillaja սապոնինների քաղվածք
Quillaja սապոնինների քաղվածքը (հոմանիշներ՝ կվիլայայի քաղվածքներ, Պանամայի փայտ, Պանամայի կեղևի քաղվածքներ, կվիլայի քաղվածքներ, կվիլայ ծառի կեղևի քաղվածքներ, օճառածառի կեղևի քաղվածքներ) Quillaja Saponaria Molina (Q. saponaria) ծառից արդյունահանվող նյութ է։ Quillaja քաղվածքը բաղկացած է ավելի քան 100 տրիտերպենոիդային սապոնիններից։ Առկա հիմնական սապոնինները կվիլայաթթվի գլիկոզիդներն են։ Այլ հիմնական բաղադրիչներն են պոլիֆենոլներն ու տանինները, ինչպես նաև փոքր քանակությամբ աղերն ու շաքարները։ Quillaja քաղվածքը ստացվում է Quillaja saponaria ծառի էտված ցողունների և ճյուղերի աղացած ներքին կեղևի կամ բնափայտի ջրային արդյունահանմամբ։ Քանի որ Quillaja սապոնինների քաղվածքները պարունակում են և՛ մակերևութաակտիվ նյութեր, և՛ ֆենոլային միացություններ, դրանք արտակարգ հետաքրքրություն են ներկայացնում զգայուն ֆունկցիոնալ սննդային բաղադրիչների պատրաստուկների մշակման և այդ բաղադրիչներն օքսիդացումից պաշտպանելու համար։
Սապոնինների՝ որպես բնական էմուլգատորների օգտագործումը զգալիորեն աճում է՝ պայմանավորված առանց սինթետիկ հավելումների առողջարար, բնական արտադրանքների նկատմամբ աճող պահանջարկով։ Quillaja սապոնինները հիանալի էմուլգատորներ են O/W էմուլսիաների և նանոէմուլսիաների համար և շատ լավ ազդեցություն են ցուցաբերել տարբեր բաղադրակազմերում, օրինակ՝ ըմպելիքներում և յուղային խառնուրդներում։ Quillaja սապոնինների քաղվածքի տարածված կիրառություններից է CBD յուղերի, կիսաթափանցիկ ըմպելիքների և փրփրացված սննդամթերքի էմուլգացումը։ Quillaja սապոնինները կարող են օգտագործվել առանձին կամ այլ էմուլգացնող նյութերի հետ համակցված։
Q-Naturale® սննդային հավելումը հիմնված է Quillaja ծառի կեղևի սապոնինների վրա և FDA-ի կողմից հաստատված է որպես սննդամթերքի և ըմպելիքների արդյունավետ էմուլգատոր։ Որպես էմուլգացնող նյութ կիրառվելուց բացի՝ Quillaja սապոնինները դեղագործական պատրաստուկներում օգտագործվում են իրենց հակաբակտերիալ, հակավիրուսային, հակասնկային, հակամակաբուծային, հակաուռուցքային, լյարդապաշտպան և իմունային ադյուվանտային հատկությունների շնորհիվ։
- Գերազանց ելք
- Բարձր արագությամբ արդյունահանում – րոպեների ընթացքում
- Բարձրորակ քաղվածքներ – մեղմ, ոչ ջերմային գործընթաց
- Էկոլոգիական լուծիչ (այսինքն՝ ջուր)
- Տնտեսապես արդյունավետ
- Հեշտ և անվտանգ շահագործում
- Ցածր ներդրումային և շահագործման ծախսեր
- 24/7 աշխատանք՝ ծանր բեռնվածության պայմաններում
- Կանաչ, էկոլոգիապես բարենպաստ մեթոդ
Բուսական հումքի 120L խմբաքանակային ուլտրաձայնային արդյունահանում՝ UIP2000hdT սարքով և խառնիչով
Quillaja ծառից սապոնինների ուլտրաձայնային արդյունահանման դեպքի ուսումնասիրություն
Բարձրորակ Quillaja քաղվածք պատրաստելու համար, որն ապահովում է որպես սննդային և դեղագործական հավելում անհրաժեշտ գործառույթները, պետք է առանձնացնել ակտիվ բուսաքիմիական նյութերը, մասնավորապես՝ սապոնինները։ Quillaja սապոնինը օճառածառի կեղևից առանձնացվող տրիտերպենային սապոնին է։ Ուլտրաձայնային կավիտացիան նպաստում է արդյունահանմանը՝ բարելավելով պինդ նյութերի և հեղուկի միջև շփումը և մեծացնելով զանգվածափոխանակությունը։
Cares և համահեղինակները իրենց ուսումնասիրության մեջ հստակ ցույց են տալիս, որ ուլտրաձայնի օժանդակությամբ արդյունահանումը (UAE) կարող է բարելավել Quillaja Saponaria Molina ծառից կենսաակտիվ նյութերի արդյունահանման գործընթացը։ Նրանք օգտագործել են Quillaja ծառի բնափայտի և կեղևի տաշեղներ և սապոնիններն արդյունահանել են ջրում՝ ուլտրաձայնային մշակմամբ, այնպես որ վերջնական արտադրանքը պարունակում է միայն բնական բաղադրիչներ և հումք ու կարող էր օգտագործվել սննդամթերքի արտադրության գործընթացներում։ Քանի որ կիրառվել է ոչ ջերմային արդյունահանման մեթոդ, ուլտրաձայնային մշակման ընթացքում արդյունահանման ջերմաստիճանը մշտապես պահպանվել է 20ºC (68ºF) մակարդակում։ Ուլտրաձայնային մշակման տևողությունը 10 րոպեից մինչև 30 րոպե ավելացնելիս արդյունահանման ելքերը զգալիորեն աճել են։ Ուլտրաձայնի օժանդակությամբ 20ºC պայմաններում 20 րոպե տևողությամբ արդյունահանման ելքերը համադրելի էին սովորական մեթոդով 60ºC պայմաններում 3 ժամ տևողությամբ արդյունահանմամբ ստացված ելքերի հետ։
Ուլտրաձայնային սարքերն օգտագործվում են երկարաժամկետ կայուն o/w էմուլսիաներ պատրաստելու համար՝ կիրառելով Quillaja սապոնինների քաղվածքը՝ էմուլսիան ֆիզիկապես և քիմիապես կայունացնելու նպատակով։ Սեղմեք այստեղ՝ ուլտրաձայնային էմուլգացման մասին ավելին կարդալու համար։
Բարձր արտադրողականությամբ ուլտրաձայնային արդյունահանիչներ
Hielscher Ultrasonics ընկերությունը մասնագիտացած է բարձր արդյունավետությամբ ուլտրաձայնային պրոցեսորների արտադրության մեջ՝ բուսական հումքից բարձրորակ մզվածքներ ստանալու համար։
Hielscher ընկերության արտադրանքի լայն տեսականին տարածվում է փոքր, հզոր լաբորատոր ուլտրաձայնային սարքերից մինչև ամուր սեղանադիր և ամբողջությամբ արդյունաբերական համակարգեր, որոնք ապահովում են բարձր ինտենսիվության ուլտրաձայն՝ կենսաակտիվ բաղադրիչների արդյունավետ արդյունահանման և առանձնացման համար (օրինակ՝ կվերցետին, կոֆեին, կուրկումին, տերպեններ և այլն)։ Բոլոր ուլտրաձայնային սարքերը՝ սկսած 200W-ից մինչև 16 000W հզորությամբ, ունեն գունավոր էկրան՝ թվային կառավարման համար, ներկառուցված SD քարտ՝ տվյալների ավտոմատ գրանցման համար, դիտարկիչով հեռակառավարման հնարավորություն և օգտագործման համար հարմար բազմաթիվ այլ գործառույթներ։ Սոնոտրոդները և հոսքային բջիջները (միջավայրի հետ շփվող մասերը) կարելի է ավտոկլավացնել, և դրանք հեշտ են մաքրվում։ Մեր բոլոր ուլտրաձայնային սարքերը նախատեսված են 24/7 աշխատանքի համար, պահանջում են քիչ տեխնիկական սպասարկում և հեշտ ու անվտանգ են շահագործման մեջ։
Թվային գունավոր էկրանը հնարավորություն է տալիս հարմարավետորեն կառավարել ուլտրաձայնային սարքավորումը։ Մեր համակարգերն ունակ են ապահովելու ցածրից մինչև շատ բարձր ամպլիտուդներ։ Քիմիական միացությունների, օրինակ՝ աստաքսանտինի արդյունահանման համար մենք առաջարկում ենք հատուկ ուլտրաձայնային սոնոտրոդներ (հայտնի են նաև որպես ուլտրաձայնային զոնդեր կամ եղջյուրներ), որոնք օպտիմալացված են բարձրորակ ակտիվ նյութերի նուրբ առանձնացման համար։ Hielscher ընկերության ուլտրաձայնային սարքավորումների ամրությունը թույլ է տալիս աշխատել 24/7՝ մեծ ծանրաբեռնվածությամբ և պահանջկոտ պայմաններում։
Ուլտրաձայնային գործընթացի պարամետրերի ճշգրիտ կառավարումն ապահովում է վերարտադրելիություն և գործընթացի ստանդարտացում։ Hielscher ընկերության արդյունաբերական մասշտաբի ավտոմատացված ուլտրաձայնային արդյունահանման համակարգերը նախագծված են գերազանց որակի մզվածքների արտադրության մեծ հզորություններ ապահովելու համար՝ միաժամանակ նվազեցնելով աշխատուժի պահանջը, ծախսերը և էներգիայի սպառումը։
Ստորև բերված աղյուսակը պատկերացում է տալիս մեր ուլտրաձայնային սարքերի մշակման մոտավոր արտադրողականության մասին․
| Խմբաքանակի ծավալ | Հոսքի ծավալային արագություն | Առաջարկվող սարքեր |
|---|---|---|
| 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. | ավելի մեծ | սարքերի խումբ՝ UIP16000 |
Կապվե՛ք մեզ հետ։ / Հարցրե՛ք մեզ։
Գրականություն/հղումներ
- M. G. Cares, Y. Vargas, L. Gaete, J. Sainz, J. Alarcón (2009): Ուլտրաձայնի օժանդակությամբ կենսաակտիվ նյութերի արդյունահանում Quillaja Saponaria Molina բույսից։ Ուլտրաձայնին նվիրված միջազգային համաժողով, 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): Quillaja saponaria և Quillaja brasiliensis բույսերի սապոնինները․ առանձնահատուկ քիմիական բնութագրեր և կենսաբանական ակտիվություններ։ Molecules. 2019 Jan; 24(1): 171.
- K. Kaur, R. Kumar, S.K. Mehta (2015): Սապոնինով կայունացված նանոէմուլսիայի պատրաստում ուլտրաձայնային եղանակով և դրա դերը՝ կվերցիտինի քայքայումը ուլտրամանուշակագույն լույսից պաշտպանելու գործում։ Ultrasonics Sonochemistry 31, 2015.
- R.R.T. Majinda (2012): Սապոնինների արդյունահանում և առանձնացում։ Հրատարակության մեջ՝ Satyajit D. Sarker և Lutfun Nahar (խմբ.), Բնական նյութերի առանձնացում, Մոլեկուլային կենսաբանության մեթոդներ, հատոր 864, 2012.
- N. Riquelme, R.N. Zúñiga, C. Arancibia (2019): Էմուլգատորների խառնուրդներով նանոէմուլսիաների ֆիզիկական կայունությունը․ tween 80 նյութի փոխարինումը quillaja սապոնինով։ LWT – Սննդի գիտություն և տեխնոլոգիա 111, 2019. 760–766.
Փաստեր, որոնք արժե իմանալ
Quillaja ծառի և դրա սապոնինների մասին
Quillaja Saponaria Molina ծառը, որը հայտնի է նաև որպես հարավամերիկյան օճառածառ, բնական պայմաններում լայնորեն աճում է Չիլիում։ Quillaja Saponaria ծառը (Rosaceae ընտանիք) հաստ կեղևով խոշոր մշտադալար ծառ է, որի հայրենիքը Հարավային Ամերիկայի մի շարք երկրներ են, մասնավորապես՝ Բոլիվիան, Չիլին և Պերուն։
Quillaja սապոնինների էքստրակտը պարունակում է հիմնականում սապոնիններ, ինչպես նաև պոլիֆենոլներ, տանիններ և փոքր քանակությամբ աղեր ու շաքարներ։ Quillaja սապոնինները մոլեկուլներ են՝ կազմված տրիտերպենային կորիզից և երկու շաքարային շղթաներից։ Այս շաքարային շղթաները սապոնիններին տալիս են հիդրոֆիլ հատկություն (= ջրում լուծելի), մինչդեռ տրիտերպենային կորիզը հիդրոֆոբ է (= ջրավան)։ Այս հատկությունների շնորհիվ այն «amphotic tenside» է, ինչը սապոնինները դարձնում է ոչ իոնային մակերևութաակտիվ նյութեր՝ հնարավորություն տալով նվազեցնել մակերևութային լարվածությունը, ջրային լուծույթներում լուծելի դարձնել հիդրոֆոբ նյութերը, ինչպես նաև առաջացնել միկրո-/նանոէմուլսիաներ։
Quillaja ծառի կեղևը պարունակում է սապոնինների ամենամեծ քանակությունը՝ մոտ 5%, մինչդեռ փայտանյութում սապոնինների պարունակությունը մոտ 2% է։
Քանի որ սապոնինները լավ փրփրագոյացնող և էմուլգացնող հատկություններով բնական նյութեր են, դրանք հաճախ օգտագործվում են որպես փրփրագոյացուցիչներ սննդի, ըմպելիքների և գարեջրի արդյունաբերության մեջ, որպես մակերևութաակտիվ նյութեր՝ կոսմետիկայում, որպես հավելումներ՝ ագրոքիմիկատներում և կենդանիների կերերում, և որպես ադյուվանտներ՝ պատվաստանյութերում։
Քվիլայայի էքստրակտներն արտադրվում են ջրային էքստրակցիայի միջոցով. դրանց արտադրության մեջ այլ լուծիչներ չեն օգտագործվում։ Վերջնական արտադրանքը՝ չմաքրված կամ մաքրված էքստրակտը, հեղուկ կամ փոշու ձևով, պարունակում է միայն բնական բաղադրիչներ և հումք, որոնց օգտագործումը թույլատրված է սննդի արտադրության գործընթացներում։ (Cares et al. 2009)
Ի՞նչ են սապոնինները
Սապոնին բառը ծագում է լատիներեն sapo բառից, որը նշանակում է օճառ։ Սապոնինները հիմնականում, բայց ոչ բացառապես բույսերում հանդիպող ֆիտոքիմիական նյութեր են, որոնք ունեն փրփրագոյացնող հատկություններ և կազմված են մեկ կամ ավելի շաքարային կողմնային շղթաների միացած բազմացիկլային ագլիկոններից։ Ագլիկոնային մասը, որը կոչվում է նաև սապոգենին, կա՛մ ստերոիդ է (C27), կա՛մ տրիտերպեն (C30)։ Սապոնինների փրփրագոյացման ունակությունը պայմանավորված է հիդրոֆոբ (ճարպալույծ) սապոգենինի և հիդրոֆիլ (ջրալույծ) շաքարային մասի համակցությամբ։ [Majinda, 2012: p. 515] Սապոնինների բարձր պարունակությամբ բուսական նյութերն ավանդաբար օգտագործվել են որպես էմուլգացնող նյութեր։ Սապոնիններով հարուստ բույսերի հայտնի օրինակներ են օճառակեղև ծառը (Quillaja saponaria; Rosaceae), օճառախոտը (Saponaria officinalis; Caryophyllaceae) և շիկակայի փոշին (Gleditsia sinensis; Leguminosae)։ Սապոնինները բարձր մոլեկուլային զանգվածով ամֆիպաթիկ գլիկոզիդներ են, որոնց կառուցվածքում առկա են մեկ կամ ավելի հիդրոֆիլ գլիկոզիդային հատվածներ՝ միացած լիպոֆիլ տրիտերպենային ածանցյալին։ Հատկապես դեղագործական արդյունաբերության մեջ սապոնինները մեծ ուշադրություն են գրավել իրենց բազմազան կենսաբանական հատկությունների շնորհիվ, ներառյալ իմունային պատասխան խթանելու ունակությունը, ինչը դրանք դարձնում է ադյուվանտների առաջնային թեկնածուներ։
Այն ամենը, ինչ պետք է իմանալ ուլտրաձայնային էքստրակցիայի մասին
Ուլտրաձայնի օժանդակությամբ էքստրակցիան (UAE), որը կոչվում է նաև սոնոէքստրակցիա, բարձր արդյունավետությամբ, էկոլոգիապես նպաստավոր էքստրակցիայի մեթոդ է՝ բուսական մատրիցներից կենսաակտիվ նյութեր, օրինակ՝ սպիտակուցներ, վիտամիններ, պոլիֆենոլներ, բնական գունանյութեր, լիպիդներ և այլն առանձնացնելու համար։ Ուլտրաձայնային էքստրակցիան հիմնված է ակուստիկ կավիտացիայի գործողության սկզբունքի վրա։
Երբ հեղուկ համակարգերի վրա ազդում են ինտենսիվ ուլտրաձայնային ալիքներ, առաջանում է ակուստիկ կավիտացիա՝ վակուումային պղպջակների գոյացման, աճի և վերջնական փլուզման երևույթը (տե՛ս ստորև բերված նկարը)։ Ուլտրաձայնային ալիքների տարածման ընթացքում վակուումային պղպջակները տատանվում և աճում են այնքան ժամանակ, մինչև հասնում են մի վիճակի, երբ այլևս չեն կարող էներգիա կլանել։ Աճի գագաթնակետին պղպջակները կտրուկ փլուզվում են՝ տեղային ջերմային, մեխանիկական և քիմիական ազդեցություններ առաջացնելով։ Մեխանիկական ազդեցությունները ներառում են մինչև 1000atm բարձր ճնշումներ, տուրբուլենտություն և ինտենսիվ սահքի ուժեր։ Այդ ուժերը քայքայում են բջջապատերը և խթանում բջջի ներքին միջավայրի ու լուծիչի միջև զանգվածափոխանակությունը՝ կենսաակտիվ միացություններն ազատելով շրջապատող հեղուկի (այսինքն՝ լուծիչի) մեջ։
Ուլտրաձայնային էքստրակցիան հիմնված է ակուստիկ կավիտացիայի և դրա հիդրոդինամիկական սահքի ուժերի վրա
Բուսական հումքից և բջջային հյուսվածքից միացությունների ուլտրաձայնային պինդ–հեղուկ էքստրակցիան լավ ուսումնասիրված է։ Բարձր ինտենսիվության ուլտրաձայնային ալիքների կիրառումը զգալիորեն խթանում է էքստրակցիայի գործընթացները։ Գործընթացի ինտենսիվացումից բացի, որը հանգեցնում է ավելի բարձր ելքերի և էքստրակցիայի ավելի կարճ տևողության, կանխվում են ջերմային քայքայումը և ջերմազգայուն բաղադրիչների կորուստը, քանի որ ուլտրաձայնային մշակումը ոչ ջերմային մշակում է։ Ավելին, ուլտրաձայնային էքստրակցիան պահանջում է ցածր ներդրումային և շահագործման ծախսեր, նվազեցնում է լուծիչների օգտագործումը և/կամ թույլ է տալիս օգտագործել էկոլոգիապես ավելի նպաստավոր լուծիչներ, ինչի շնորհիվ այն էքստրակցիայի տնտեսապես շահավետ և շրջակա միջավայրի համար նպաստավոր եղանակ է։ Գերազանցելով էքստրակցիայի ավանդական մեթոդներին՝ ուլտրաձայնի օժանդակությամբ էքստրակցիան (UAE) փոխառվել է սննդի արդյունաբերությունից՝ տնտեսական օգուտներով կենսաակտիվ նյութեր արտադրելու համար։
Ուլտրաձայնային էքստրակցիա բուսական բջիջներից. մանրադիտակային լայնական կտրվածքը (TS) ցույց է տալիս բջիջներից ուլտրաձայնային էքստրակցիայի ընթացքում ազդեցությունների մեխանիզմը (խոշորացում՝ 2000x) [աղբյուր՝ Vilkhu et al. 2011]
Բարձր հզորության ուլտրաձայնային պրոցեսորներ՝ լաբորատոր մասշտաբից մինչև փորձնական և արդյունաբերական մասշտաբեր։