Ուլտրաձայնային մշակումը արագությամբ գերազանցում է էքստրակցիայի այլ մեթոդներին
Ուլտրաձայնային էքստրակցիայի արագ ընթացակարգը և դրա շնորհիվ էքստրակտների արտադրության ժամանակի խնայողությունը բույսերից կենսաակտիվ միացությունների ուլտրաձայնային էքստրակցիայի բազմաթիվ առավելություններից մեկն են։ Ուլտրաձայնային էքստրակցիան գիտականորեն համեմատվել է էքստրակցիայի այլընտրանքային եղանակների հետ, ինչպիսիք են գերկրիտիկական CO2 կիրառող էքստրակցիան, մացերացիան, ջերմային հետհոսքային էքստրակցիան, Սոքսլետի մեթոդով կամ միկրոալիքային էքստրակցիան, և հետազոտությունների արդյունքներն ապացուցում են ուլտրաձայնային մշակման զգալի առավելությունը էքստրակցիայի արագության և ելքի առումով։
Ուլտրաձայնային մշակումը՝ որպես էքստրակցիայի արագ ընթացակարգ
Կենսաակտիվ միացությունների ուլտրաձայնային էքստրակցիան հայտնի է իր բարձր ելքով, բարձրորակ էքստրակտներով, էքստրակցիայի կարճ տևողությամբ, էներգիայի ցածր սպառմամբ և շատ մեղմ ազդեցությամբ լուծիչներով աշխատելու հնարավորությամբ։ Այս բոլոր գործոնները նպաստում են բուսական նյութերից կենսաակտիվ բաղադրիչների ուլտրաձայնային էքստրակցիայի ընդհանուր արտակարգ արդյունավետությանը։
Ստորև ներկայացված են ընտրված գիտական հետազոտությունների զեկույցներ, որոնցում ուլտրաձայնային էքստրակցիան (նաև՝ ուլտրաձայնով օժանդակվող էքստրակցիա / UAE) համեմատվել է էքստրակցիայի այլ եղանակների հետ, ինչպիսիք են մացերացիան, Սոքսլետի մեթոդով էքստրակցիան, ջերմային հետհոսքային էքստրակցիան, գերկրիտիկական CO2 կիրառող էքստրակցիան և միկրոալիքային էքստրակցիան։
UP400St ուլտրաձայնային սարք ՝ բուսական հումքի արագ էքստրակցիայի համար՝ խմբաքանակային ռեժիմով
| Էքստրակցիայի կիրառությունը | Ուլտրաձայնային էքստրակցիայի տևողությունը | Էքստրակցիայի այլընտրանքային մեթոդի տևողությունը | Լրացուցիչ տեղեկություններ | Աղբյուր |
|---|---|---|---|---|
| Անտոցիանների էքստրակցիա մրտենու հատապտուղներից | 5 min | 15 min միկրոալիքային էքստրակցիա |
UP200S ուլտրաձայնային սարք | Gonzalez et al., 2019 |
| Բոլդոյի տերևների էքստրակցիա | 5–30 min | 15–90 min մացերացիա |
UIP1000hdT ուլտրաձայնային սարք «Կարող ենք տեսնել, որ 5–30 min ուլտրաձայնային մշակման դեպքում ելքը համարժեք է 15–90 min տևողությամբ ավանդական մացերացիայի ելքին․ UAE մեթոդով տերևների լուծելի նյութի էքստրակցիան պահանջում է ավանդական մացերացիայի ժամանակի մեկ երրորդը»։ |
Petigny et al., 2013 |
| Ընդհանուր ֆենոլների և ֆլավոնոիդների էքստրակցիա եղեսպակից | 11 min | 30 min ավանդական էքստրակցիա ջրային բաղնիքով թափահարիչով՝ 60ºC ջերմաստիճանում |
ուլտրաձայնային էքստրակտորներ՝ UP100H, UP400S |
Dent et al., 2015 |
| Ձիթենու տերևների պոլիֆենոլների էքստրակցիա | 21 min | 60min ավանդական ջերմային հետհոսքային էքստրակցիա |
UP400S ուլտրաձայնային սարք | Dobrinčić et al., 2020 |
| Կենսաակտիվ ֆենոլային միացությունների էքստրակցիա Malva sylvestris տեսակի տերևներից | 49 min 48°C ջերմաստիճանում՝ 110W հզորությամբ |
5 h էքստրակցիա խառնվող շերտում՝ 150 rpm պտտման հաճախությամբ |
UP200S ուլտրաձայնային սարք HPLC վերլուծությունը ցույց է տվել, որ կենսաակտիվ ֆենոլային միացությունների կոնցենտրացիան զգալիորեն աճել է (p≺0,05), երբ օպտիմալ են եղել UAE մեթոդի պայմանները։ |
Bimakr et al., 2017 |
| Լիպիդների էքստրակցիա ձմեռային սեխի (Benincasa hispida) սերմերից | ∼36 min | Գերկրիտիկական ածխածնի երկօքսիդով էքստրակցիա՝ համակցված ճնշման տատանման տեխնիկայի հետ (SCE-PST) (∼50 min), գերկրիտիկական CO2 (∼97 min) և ավանդական էքստրակցիա Սոքսլետի մեթոդով (∼360 min) | Գերկրիտիկական ածխածնի երկօքսիդի (sCO2), ուլտրաձայնով օժանդակվող էքստրակցիայի (UAE), ճնշման տատանման տեխնիկայի հետ համակցված գերկրիտիկական ածխածնի երկօքսիդով էքստրակցիայի (SCE-PST) և Սոքսլետի մեթոդով էքստրակցիայի համեմատությունը ցույց է տալիս, որ UAE մեթոդը էքստրակցիայի ամենաարդյունավետ և ամենաարագ եղանակն է։ | Bimakr et al. (2015) |
Գերկրիտիկական ածխածնի երկօքսիդի (sCO2), ուլտրաձայնով օժանդակվող էքստրակցիայի (UAE), ճնշման տատանման տեխնիկայի հետ համակցված գերկրիտիկական ածխածնի երկօքսիդով էքստրակցիայի (SCE-PST) և Սոքսլետի մեթոդով էքստրակցիայի համեմատությունը ցույց է տալիս, որ UAE մեթոդը էքստրակցիայի ամենաարդյունավետ և ամենաարագ եղանակն է։
- Էքստրակցիայի բարձր արդյունավետություն
- Էքստրակցիայի ավելի բարձր ելք
- Արագ գործընթաց
- Ցածր ջերմաստիճաններ
- Հարմար է ջերմազգայուն միացությունների էքստրակցիայի համար
- Համատեղելի է ցանկացած լուծիչի հետ
- Էներգիայի ցածր սպառում
- Էկոլոգիապես բարենպաստ էքստրակցիայի եղանակ
- Հեշտ և անվտանգ շահագործում
- Ցածր ներդրումային և շահագործման ծախսեր
- 24/7 աշխատանք՝ ծանր բեռնվածության պայմաններում
Բարձր արտադրողականությամբ ուլտրաձայնային էքստրակտորներ՝ միացությունների արագ առանձնացման համար
Hielscher ընկերության գերժամանակակից ուլտրաձայնային սարքավորումները հնարավորություն են տալիս բույսերից արագ էքստրակցիայի միջոցով ստանալ բարձրորակ կենսամոլեկուլներ։ Գործընթացի այնպիսի պարամետրերի լիարժեք վերահսկումը, ինչպիսիք են ամպլիտուդը, ջերմաստիճանը, ճնշումը և ներմուծվող էներգիան, ապահովում է էքստրակցիայի ամենաարդյունավետ և ամենամեղմ պայմանները՝ ստանալով չվնասված, բարձր կենսաակտիվությամբ էքստրակտներ։ Ուլտրաձայնային էքստրակցիայի պարամետրերի՝ հումքի մասնիկների չափի, լուծիչի տեսակի, պինդ նյութի և լուծիչի հարաբերակցության ու էքստրակցիայի տևողության օպտիմալացումը կարող է օպտիմալացվել՝ առավելագույն արդյունավետության և ընդհանուր լավագույն արդյունքների համար։ Քանի որ ուլտրաձայնային էքստրակցիան ոչ ջերմային էքստրակցիայի մեթոդ է, կենսաակտիվ բաղադրիչների ջերմային քայքայումից կարելի է խուսափել՝ ստանալով ավելի բարձր որակի էքստրակտ։
Ընդհանուր առմամբ, այնպիսի առավելությունները, ինչպիսիք են բարձր ելքը, էքստրակցիայի կարճ տևողությունը, էքստրակցիայի ցածր ջերմաստիճանը և լուծիչի նվազեցված պահանջարկը, ուլտրաձայնային մշակումը դարձնում են էքստրակցիայի նախընտրելի մեթոդ։
Ուլտրաձայնային մշակումը գերազանցում է միկրոալիքային էքստրակցիային մրտենու հատապտուղներից անտոցիանների էքստրակցիայի դեպքում։ Ուլտրաձայնային մշակումը երեք անգամ ավելի արագ է, քան միկրոալիքային էքստրակցիան։
Ուլտրաձայնային և ջրային բաղնիքով թափահարիչով ավանդական էքստրակցիայի համեմատությունը ցույց է տալիս, որ ուլտրաձայնային էքստրակցիայի կիրառման դեպքում եղեսպակից ընդհանուր ֆենոլների և ֆլավոնոիդների էքստրակցիայի տևողությունը զգալիորեն կրճատվում է։ Ուլտրաձայնային էքստրակցիան պահանջում է ջրային բաղնիքով թափահարիչով էքստրակցիայի ժամանակի միայն մեկ երրորդը։
Ուլտրաձայնային էքստրակցիա․ հաստատված կիրառություն լաբորատորիայում և արդյունաբերության մեջ
Ուլտրաձայնային էքստրակցիան լայնորեն կիրառվում է բուսական հումքից, սնկերից, ջրիմուռներից, բակտերիաներից և կաթնասունների բջիջներից ցանկացած տեսակի կենսաակտիվ միացությունների էքստրակցիայի համար։ Ուլտրաձայնային էքստրակցիան հաստատվել է որպես պարզ, ծախսարդյունավետ և բարձր արդյունավետությամբ եղանակ, որը էքստրակցիայի ավելի բարձր ելքով և մշակման ավելի կարճ տևողությամբ գերազանցում է էքստրակցիայի այլ ավանդական եղանակներին։
Լաբորատոր, սեղանադիր և լիովին արդյունաբերական ուլտրաձայնային համակարգերի հասանելիության շնորհիվ ուլտրաձայնային էքստրակցիան այսօր արդեն հաստատված և վստահելի տեխնոլոգիա է։ Hielscher ընկերության ուլտրաձայնային էքստրակտորներն ամբողջ աշխարհում տեղադրված են արդյունաբերական մշակման ձեռնարկություններում՝ սննդային և դեղագործական որակի կենսաակտիվ միացությունների արտադրության համար։
Ստորև բերված աղյուսակը պատկերացում է տալիս մեր ուլտրաձայնային սարքերի մոտավոր մշակման հզորության մասին․
| Խմբաքանակի ծավալը | Ծավալային հոսքի արագությունը | Առաջարկվող սարքերը |
|---|---|---|
| 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 |
| կիրառելի չէ | 10–100L/min | UIP16000 |
| կիրառելի չէ | ավելի մեծ | համակցված սարքերի խումբ՝ UIP16000 |
Կապվե՛ք մեզ հետ։ / Հարցրե՛ք մեզ։
Hielscher Ultrasonics ընկերությունն արտադրում է բարձր արտադրողականությամբ ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորներ՝ լաբորատոր, փորձնական և արդյունաբերական մասշտաբներով խառնման, դիսպերսման, էմուլգացման և էքստրակցիայի կիրառությունների համար։
Գրականություն / Հղումներ
- 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.
Օգտակար տեղեկություններ
Ուլտրաձայնային էքստրակցիայի աշխատանքի սկզբունքը
Ուլտրաձայնային էքստրակցիան բուսական նյութերից կենսաակտիվ բաղադրիչների առանձնացման և բաժանման լայնորեն կիրառվող մեթոդ է։ Քանի որ ուլտրաձայնային մշակումը համատեղելի է ցանկացած տեսակի լուծիչի հետ, ուլտրաձայնային էքստրակցիայի ընթացակարգը կարելի է օպտիմալ կերպով նախագծել՝ հաշվի առնելով կենսաակտիվ միացությունները (այսինքն՝ թիրախային միացությունները), դրանց բևեռայնությունը, լուծելիությունը, ջերմազգայունությունը և այլ գործոններ։ Ուլտրաձայնային մշակման գործընթացը հատուկ հարմարեցնելով որոշակի միացության կամ տարբեր միացությունների՝ կարելի է ընտրել ամենաիդեալական կազմաձևը՝ արտակարգ բարձր որակի էքստրակտ ստանալու համար։
Հեղուկի կամ կախույթի մեջ հաղորդված ուլտրաձայնային ալիքներն առաջացնում են ինտենսիվ տատանումներ և ակուստիկ կավիտացիա։ Ակուստիկ, այլ կերպ՝ ուլտրաձայնային կավիտացիան բնորոշվում է տեղային առաջացող չափազանց մեծ ճնշման տարբերություններով, սահքի ուժերով և հեղուկի շիթերով։ Այս ուժերը կոտրում են բջջապատերը, քայքայում բուսական բջիջները և ուժեղացնում զանգվածափոխանակությունը բջջի ներքին միջավայրի և լուծիչի միջև։ Դրա շնորհիվ կենսաակտիվ բաղադրիչներն արդյունավետորեն ազատվում են շրջապատող լուծիչի մեջ, որտեղից թիրախային մոլեկուլները կարելի է հեշտությամբ առանձնացնել և մաքրել (օրինակ՝ պտտական գոլորշիացմամբ, գոլորշային թորմամբ կամ HPLC մեթոդով)։
Ուլտրաձայնային էքստրակցիա բուսական բջիջներից․ մանրադիտակային լայնական կտրվածքը (TS) ցույց է տալիս բջիջներից ուլտրաձայնային էքստրակցիայի ընթացքում գործողությունների մեխանիզմը (խոշորացումը՝ 2000x)
[աղբյուր՝ Vilkhu et al. 2011]
Hielscher Ultrasonics ընկերությունն արտադրում է բարձր արտադրողականությամբ ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորներ՝ լաբորատոր չափերից մինչև արդյունաբերական չափեր։