Տերպենների էքստրակցիա ուլտրաձայնի միջոցով
Ապացուցված է, որ տերպենների ուլտրաձայնային էքստրակցիան ապահովում է կարիոֆիլենի օքսիդ տերպենի բարձր ելք, օրինակ՝ կանեփից և գայլուկից։ Կարիոֆիլենի օքսիդը տերպեն է, որը պարունակվում է կանեփի, գայլուկի, պղպեղի, ռեհանի և խնկունու մեջ։ Որպես ակտիվ միացություն՝ էքստրակցված կարիոֆիլենի օքսիդ տերպենն օգտագործվում է որպես համաբուրավետիչ հավելում և առողջության համար նախատեսված հավելում։
Էքստրակցված կարիոֆիլենի օքսիդի օգտագործումը
Կարիոֆիլենի օքսիդն առանձնանում է իր բուրավետ հոտով և համով (այսինքն՝ խոտաբույսերին բնորոշ)։ Իր արտահայտված բուրավետ հոտի և համի շնորհիվ այն հաճախ օգտագործվում է որպես սննդի համաբուրավետիչ հավելում, ինչպես նաև օծանելիքային բաղադրիչ։ Բացի այդ, այն նաև ունակ է կապվելու մարդու օրգանիզմի էնդոկրին CB2 ընկալիչների հետ, ինչը այն դարձնում է հետաքրքրություն ներկայացնող դեղագործական բաղադրիչ։
Կարիոֆիլենի օքսիդի ուլտրաձայնային էքստրակցիա
Կարիոֆիլենի օքսիդ տերպենի ուլտրաձայնային էքստրակցիան բարձր ելք ապահովող գերազանց մեթոդ է, օրինակ՝ հետևյալ բույսերից՝ կանեփ և գայլուկ։ Ավելին կարդացեք ակուստիկ կավիտացիայի մասին, որն ուլտրաձայնային էքստրակցիայի գործողության հիմքն է։
Օրինակ՝ β-կարիոֆիլենի օքսիդը ուլտրաձայնային եղանակով էքստրակցվել է՝ օգտագործելով ուլտրաձայնային UP100H (100W, 30kHz) սարքը, գայլուկի չորացրած կոկոններից։
Գազային քրոմատագրության (GC) վերլուծության տվյալները ցույց են տալիս β-կարիոֆիլենի օքսիդի էքստրակցիայի ելքը՝ Hielscher ընկերության UP100H սարքով գայլուկից էքստրակցելիս։
UP400St – խառնիչով հագեցած հզոր 400W ուլտրաձայնային պրոցեսոր՝ տերպենների էքստրակցիայի համար
Գայլուկի ուլտրաձայնային էքստրակտի գազային քրոմատագրության վերլուծություն՝ β-կարիոֆիլենի օքսիդ, α-կարիոֆիլեն, α-պինեն, mycrene, լիմոնեն, α-caryophylene, ինչպես նաև կարիոֆիլենի օքսիդ և այլ միացություններ։
Բացի β-կարիոֆիլենի օքսիդից, հաջողությամբ էքստրակցվել են նաև այլ տերպեններ, այդ թվում՝ α-կարիոֆիլեն, α-պինեն, mycrene, լիմոնեն և α-caryophylene։
Ինչպե՞ս են տերպեններն էքստրակցվում բույսերից զոնդային ուլտրաձայնային մշակման միջոցով։ Քայլ առ քայլ հրահանգներ։
- Նախ բուսական հումքը աղում կամ մանր կտորների են կտրատում՝ էքստրակցիայի համար մակերեսը մեծացնելու նպատակով։
- Այնուհետև բուսական հումքը խառնում են լուծիչի հետ (օրինակ՝ էթանոլի կամ ջրի)՝ տերպեններն էքստրակցելու համար։
- Այնուհետև էքստրակցիայի գործընթացին նպաստելու համար կիրառում են զոնդային ուլտրաձայնային մշակում՝ կախույթի վրա ներգործելով բարձր ինտենսիվությամբ, ցածր հաճախականությամբ՝ մոտ 20kHz ուլտրաձայնային ալիքներով։ Դա առաջացնում է ակուստիկ կավիտացիա և լուծիչի արագ տատանումներ, որոնք նպաստում են բուսական բջիջների քայքայմանը, պատռմանը և տերպենների ազատմանը։
- Այնուհետև խառնուրդը զտում են՝ պինդ բուսական հումքը էքստրակցված տերպեններ պարունակող հեղուկից առանձնացնելու համար։
- Այնուհետև հեղուկը գոլորշիացնում են կամ ենթարկում հետագա մշակման՝ լուծիչը հեռացնելու և տերպենները խտացնելու համար։
- Վերջնական արտադրանքը տերպեններով հարուստ էքստրակտ է, որը կարող է օգտագործվել տարբեր կիրառություններում, օրինակ՝ սննդային հավելումներում, ֆունկցիոնալ սննդամթերքում և կոսմետիկ միջոցներում։
Տերպենների ուլտրաձայնային էքստրակցիայի ընթացակարգ
Գայլուկն աղացել են սովորական սրճաղացով՝ գայլուկի նմուշի մասնիկների ավելի համասեռ չափ ստանալու համար։
Սրվակի մեջ լցրել են 4,5mg գայլուկ, ապա ավելացրել 5mL էթանոլ։ Ջերմությունը հեռացնելու համար սրվակը տեղադրել են սառցաջրով լցված քիմիական բաժակի մեջ։ Այնուհետև նմուշը ենթարկել են ուլտրաձայնային մշակման՝ օգտագործելով UP100H սարքը՝ հագեցած MS7 սոնոտրոդով, 50% ամպլիտուդի կարգավորմամբ՝ 90sec տևողությամբ։
Գայլուկի ուլտրաձայնային էքստրակտի գազային քրոմատագրության վերլուծություն՝
Ուլտրաձայնային մշակումն ապահովում է ինտենսիվ զանգվածափոխանակություն բջջային մատրիքսի և լուծիչի միջև, ինչի արդյունքում ստացվում է բարձրորակ էքստրակտի շատ բարձր ելք։
- բարձրորակ տերպենային էքստրակտներ (առանց ջերմային քայքայման)
- բարձր ելքեր
- արագ ընթացակարգ
- ներդրումների արագ վերադարձ
- ավելի մեղմ ազդեցությամբ լուծիչներ
- լուծիչի ավելի քիչ օգտագործում
- անվտանգ և հեշտ շահագործում
- տեխնիկական սպասարկման փոքր պահանջ
- տերպենների կանաչ, շրջակա միջավայրի համար բարենպաստ էքստրակցիա
Տերպենների ուլտրաձայնային էքստրակցիան առանձնանում է որպես կանաչ էքստրակցիայի մեթոդ, որը թույլ է տալիս զգալիորեն արագացնել տերպենների էքստրակցիայի ընթացակարգը՝ միաժամանակ պահանջելով ավելի քիչ էներգիա, քան էքստրակցիայի այլ ավանդական մեթոդները (այսինքն՝ գերկրիտիկական CO2, Սոքսլետի մեթոդ և այլն)։ Տերպենների ուլտրաձայնային էքստրակցիայի կիրառման հետ կապված այլ առավելություններ են ուլտրաձայնային էքստրակտորի հեշտ շահագործումը, արագ գործընթացը, քիմիական թափոնների բացակայությունը, բարձր ելքը, շրջակա միջավայրի համար բարենպաստ լինելը, մշակման մեղմ պայմանների շնորհիվ բարելավված որակը և ջերմային քայքայման կանխումը։
Ուլտրաձայնային էքստրակտորներ տերպենների համար
Ստորև բերված աղյուսակը կօգնի կողմնորոշվել, թե որ ուլտրաձայնային սարքը կարող է առավել հարմար լինել տերպենների էքստրակցիայի ձեր պահանջների համար։
| Խմբաքանակի ծավալ | Ծավալային հոսքի արագություն | Առաջարկվող սարքեր |
|---|---|---|
| 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. | ավելի մեծ | սարքերի խումբ՝ UIP16000 |
Բարձր հզորության ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորներ՝ լաբորատոր մասշտաբից մինչև ավելի մեծ՝ արդյունաբերական մասշտաբ։
Գրականություն/Հղումներ
- 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
Օգտակար փաստեր
Կարիոֆիլեն
Կարիոֆիլենը կամ (−)-β-կարիոֆիլենը բնական երկցիկլային սեսկվիտերպեն է, որը հանդիպում է բազմաթիվ եթերայուղերում։ Հետևյալ խոտաբույսերը հայտնի են որպես կարիոֆիլենի լավ աղբյուր՝ կանեփ, ցանքային կանեփ (Cannabis sativa), սև չաման (Carum nigrum), մեխակ (Syzygium aromaticum), գայլուկ (Humulus lupulus), ռեհան (Ocimum spp.), խնկածաղիկ (Origanum vulgare), սև պղպեղ (Piper nigrum), նարդոս (Lavandula angustifolia), խնկունի (Rosmarinus officinali, և կոպաիբայի յուղ (Copaifera spp.)։ β-կարիոֆիլենը ֆիտոկանաբինոիդ է, որն ունի ուժեղ խնամակցություն 2-րդ տիպի կանաբինոիդային ընկալիչի (CB 2) նկատմամբ, սակայն ոչ 1-ին տիպի կանաբինոիդային ընկալիչի (CB 1) նկատմամբ։
Կարիոֆիլենի օքսիդ
Կարիոֆիլենի օքսիդը (նաև՝ β-կարիոֆիլենի օքսիդ) β-կարիոֆիլենի օքսիդացման ածանցյալն է և սպիտակ բյուրեղային պինդ փոշի է՝ մոտ 62°C հալման ջերմաստիճանով։
Այն գնահատվում է իր հակաբորբոքային, տեղային անզգայացնող և հակաօքսիդիչ ազդեցությունների համար։ Նախնական հետազոտությունները ենթադրում են, որ կարիոֆիլենի օքսիդը կարող է նաև քաղցկեղի բուժման հնարավոր դեղամիջոց լինել։ Կարիոֆիլենի օքսիդը ցիկլոբութանի օղակի մաս է, որն արդեն օգտագործվում է բժշկական հետազոտություններում՝ լայնորեն կիրառվող քիմիաթերապևտիկ կարբոպլատին դեղամիջոցը սինթեզելու համար։
Կարիոֆիլենի օքսիդը, որում կարիոֆիլենի օլեֆինը վերածվել է էպօքսիդի, սննդի համաբուրավետման համար հաստատված բաղադրիչ է։
Թե՛ β-կարիոֆիլենը, թե՛ β-կարիոֆիլենի օքսիդը ջրում ունեն ցածր լուծելիություն, ինչը խոչընդոտում է դրանց ներծծմանը բջջի մեջ։ Այս սեսկվիտերպենները որպես դեղամիջոցներ կամ սննդային հավելումներ օգտագործելու համար դրանք ներապատիճավորելը լիպոսոմներում հաղթահարում է ջրային հեղուկներում այս սեսկվիտերպենների վատ լուծելիությունը և ապահովում կենսամատչելիությունն ու կենսաակտիվությունը։ Սեղմեք այստեղ՝ կենսաակտիվ միացությունների ուլտրաձայնային ներապատիճավորման մասին ավելին իմանալու համար։
Կարիոֆիլենի օքսիդը կանեփի մեջ
Ցանքային կանեփի բույսում կարիոֆիլենի օքսիդը հանդիպում է որպես սեսկվիտերպեն, որը կազմված է երեք իզոպրենային միավորից։ Կարիոֆիլենի օքսիդը կանեփի բույսի ամենամեծ և առավել առատ տերպեններից մեկն է և պայմանավորում է կանեփի յուրահատուկ բույրն ու հոտը։ Ուլտրաձայնային էքստրակցիան հաջողությամբ կիրառվում է՝ ստանալու ամբողջական սպեկտրով կանաբիդիոլային յուղեր, ինչի շնորհիվ ապահովվում է բազմազան միացությունների համատեղ ազդեցությունը։
Ուլտրաձայնային կավիտացիա էքստրակցիայի համար
Երբ բարձր հզորության ուլտրաձայնային ալիքները ներմուծվում են հեղուկի մեջ, հեղուկում առաջանում են սեղմման և ընդարձակման (նոսրացման) ցիկլեր։ Նոսրացման ընթացքում հեղուկում առաջանում են դատարկություններ կամ այսպես կոչված կավիտացիոն պղպջակներ։ Այս կավիտացիոն պղպջակները, որոնք վակուումային մանր պղպջակներ են, առաջանում են բացասական ճնշման ազդեցությամբ, երբ հաղթահարվում է հեղուկի տեղային ձգման ամրությունը։ Վակուումային պղպջակներն աճում են սեղմման / նոսրացման մի քանի ցիկլերի ընթացքում, մինչև այլևս չեն կարողանում էներգիա կլանել, և կավիտացիոն պղպջակը ենթարկվում է դեպի ներս ուղղված փլուզման։ Այս երևույթը հայտնի է որպես կավիտացիա։ Ըստ պրոֆեսոր Սուսլիկի հետազոտության (1990)՝ կավիտացիոն պղպջակներում գերիշխում են ծայրահեղ պայմաններ՝ մինչև 5000 K ջերմաստիճան, 1000 մթնոլորտ ճնշում, 1010 K/s-ից բարձր տաքացման–սառեցման արագություն և մինչև 280m/s արագությամբ հեղուկային շիթեր, որոնք կավիտացիայի գոտում դրսևորվում են որպես սահքի շատ մեծ ուժ և տուրբուլենտ հոսքեր։ Այս գործոնների (ճնշում, ջերմություն, սահք և տուրբուլենտություն) համակցությունն օգտագործվում է էքստրակցիայի գործընթացում զանգվածափոխանակությունն արագացնելու համար։ Բացի այդ, տեղային առաջացող այս պայմաններն օգտագործվում են նաև այնպիսի ուլտրաձայնային գործընթացներում, ինչպիսիք են հոմոգենացումը, էմուլգացումը կամ դիսպերսացումը։
Ուլտրաձայնային էքստրակցիան հիմնված է ակուստիկ կավիտացիայի և դրա հիդրոդինամիկական սահքի ուժերի վրա
Տերպենների ուլտրաձայնային էքստրակցիա
Ուլտրաձայնային էքստրակցիայի սկզբունքը հիմնված է երկու ազդեցությունների վրա, որոնք առաջանում են, երբ բարձր հզորության ուլտրաձայնային ալիքների էներգիան հաղորդվում է հեղուկին կամ կախույթին։
Առաջին՝ լուծիչը (շրջապատող հեղուկ միջավայրը) մղվում է բջջային մատրիքսի մեջ։ Կախված կավիտացիայի ամպլիտուդից և ուժգնությունից՝ հեղուկի ճնշումը ծակում կամ պատռում է բջջապատը։
Երկրորդ՝ նոսրացման ցիկլի ընթացքում բջջի պարունակությունը (այսինքն՝ ներբջջային նյութը) լվացմամբ դուրս է բերվում բջջի ներսից։ Ուլտրաձայնային էքստրակցիայից հետո նպատակային միացությունները գտնվում են լուծիչի մեջ և կարող են առանձնացվել լուծիչից (օրինակ՝ լուծիչը գոլորշիացնելով), ինչի արդյունքում վերջապես ստացվում է մաքուր էքստրակտ։
Հումքի կազմը (օրինակ՝ խոնավության պարունակությունը, մացերացիայի / աղացման աստիճանը և մասնիկների չափը, ինչպես նաև ընտրված լուծիչը շատ կարևոր գործոններ են արդյունավետ ու արդյունավոր ուլտրաձայնային էքստրակցիայի գործընթաց ստանալու համար։ Ուլտրաձայնային գործընթացի պարամետրերը նույնպես էական են. լավագույն արդյունքների համար անհրաժեշտ է սահմանել և օպտիմալացնել ամպլիտուդը, ճնշումը, ջերմաստիճանը և ուլտրաձայնային մշակման տևողությունը։