Solvents for Ultrasonic Extraction from Plants
- Ekstraksi ultrasonik memiliki banyak keunggulan seperti hasil tinggi, tingkat ekstraksi cepat, ramah lingkungan dan konsumsi energi yang rendah.
- Salah satu manfaat terkuat adalah penggunaan air sebagai media ekstraksi. Namun, sonikasi dapat digunakan dengan sistem pelarut manifold untuk memberikan hasil yang unggul untuk ekstrak yang ditargetkan.
- Pelarut optimal untuk ekstraksi ultrasonik bioaktif vegetal dipilih sehubungan dengan bahan baku.
Ekstraksi Ultrasonik
Ultrasonografi terkenal untuk mengganggu struktur sel dan meningkatkan perpindahan massa, sehingga meningkatkan ekstrakabilitas biosenyawa (misalnya fenolik, karotenoid).
Karena efek mekanis sonikasi meningkatkan proses ekstraksi karena perpindahan massa yang sangat meningkat, penggunaan pelarut organik seringkali berlebihan. Ini berarti bahwa untuk ekstraksi ultrasonik, air seringkali merupakan media ekstraksi yang cukup yang memiliki banyak manfaat seperti murah, tidak berbahaya, mudah tersedia dan ramah lingkungan.
Namun, untuk senyawa bioaktif tertentu, hasil terbaik dapat dicapai dengan ekstraksi ultrasonik dalam kombinasi dengan pelarut yang mudah menguap.
Untuk memilih pelarut yang tepat, bahan baku (misalnya bahan tanaman segar atau kering, maserasi/digiling atau bubuk) dan zat yang ditargetkan (misalnya lipofilik, hidrofilik) harus dipertimbangkan.
Gliserin nabati adalah pelarut ekstraksi yang ideal karena sifatnya yang tidak beracun, tidak menyebabkan iritasi dan kemampuannya untuk menjaga stabilitas dan potensi senyawa bioaktif yang sensitif. Keduanya, gliserin murni dan campuran gliserin-air, adalah pelarut yang berguna untuk produksi ekstrak untuk suplemen dan nutraseutikal, ekstrak rasa, aditif makanan dan kosmetik.
Sonosisator UIP2000hdT untuk ekstraksi botani dalam jumlah besar atau operasi inline
Tabel berikut mencantumkan beberapa pelarut, yang merupakan pelarut ekstraksi yang mapan dan digunakan untuk ekstraksi ultrasonik dari bahan tanaman.
| Etanol | Salah satu pelarut yang paling umum untuk ekstraksi botani. Sebagai pelarut polar, etanol melarutkan senyawa polar seperti alkaloid dan flavonoid. |
| Air | Pelarut universal, sering digunakan untuk mengekstraksi senyawa hidrofilik seperti polisakarida, protein, dan beberapa glikosida. |
| etanol berair | Campuran etanol dan air, pelarut ini dapat mengekstrak berbagai senyawa polar dan cukup polar, memberikan keseimbangan antara daya pelarut etanol dan kemampuan air untuk mengekstrak senyawa hidrofilik. Etanol berair dapat dibuat pada rasio yang berbeda menyesuaikan kapasitas pelarutan ke senyawa target. |
| gliserin | Pelarut yang sangat polar yang berguna untuk mengekstraksi senyawa polar dan dapat menjadi alternatif yang lebih aman untuk pelarut polar lainnya, sering digunakan dalam tincture dan ekstrak yang dimaksudkan untuk konsumsi internal. Baca lebih lanjut tentang mengekstraksi fitokimia dalam gliserin menggunakan sonikasi! |
| Metanol | Pelarut yang sangat polar yang efektif dalam mengekstraksi berbagai senyawa tanaman termasuk fenolik, flavonoid, dan beberapa alkaloid. |
| heksana | Pelarut non-polar yang digunakan terutama untuk mengekstraksi senyawa non-polar seperti lipid, lilin, dan minyak esensial. |
| Aseton | Pelarut aprotik polar, aseton efektif untuk mengekstraksi berbagai senyawa botani, terutama yang kurang polar daripada yang diekstraksi oleh air atau metanol. |
| Isopropanol | Pelarut polar yang mirip dengan etanol, biasanya digunakan untuk mengekstraksi minyak esensial, resin, dan beberapa alkaloid. |
| Kloroform | Pelarut non-polar yang efektif dalam mengekstraksi alkaloid, terpenoid, dan beberapa glikosida. Ini kurang umum digunakan karena toksisitasnya. |
| etil asetat | Pelarut polar sedang yang digunakan untuk mengekstraksi berbagai senyawa termasuk flavonoid, alkaloid, dan fenolik. |
| Toluena | Pelarut non-polar yang digunakan untuk mengekstraksi senyawa non-polar seperti minyak esensial, terpene, dan lilin. |
| Butanol | Pelarut polar sedang yang efektif dalam mengekstraksi senyawa polaritas sedang termasuk beberapa glikosida dan saponin. |
| Eter Minyak Bumi | Pelarut non-polar yang terutama digunakan untuk mengekstraksi lemak, minyak, dan senyawa non-polar lainnya dari bahan tanaman. |
Gelombang ultrasound yang kuat mengganggu matriks sel struktur biologis dan melepaskan senyawa bioaktif. Perpindahan massa antara bahan tanaman dan pelarut diintensifkan. Karena mekanisme ini, ekstraksi ultrasonik sangat efisien untuk ekstraksi botani.
UP400ST homogenizer ultrasonik Untuk ekstraksi herbal memungkinkan untuk menggunakan pelarut pilihan Anda.
Ultrasonicators untuk Ekstraksi
Dari laboratorium dan perangkat ultrasonik bench-top hingga sistem ekstraksi ultrasonik industri penuh – Hielscher Ultrasonics adalah mitra lama yang berpengalaman, dalam hal perangkat ultrasonik yang kuat dan andal untuk proses ekstraksi yang sukses.
Sistem ultrasonik kami banyak digunakan di laboratorium biokimia dan pabrik produksi farmasi. Sonotroda dan reaktor ultrasonik dapat diautoklaf dan memenuhi standar produksi farmasi.
Sonikator industri Hielscher dapat memberikan amplitudo yang sangat tinggi untuk mengganggu matriks sel dan melepaskan zat yang ditargetkan. Amplitudo hingga 200μm dapat dengan mudah dijalankan terus menerus dalam operasi 24/7. Kekuatan dan kekokohan ultrasonicators Hielscher memastikan hasil tinggi, tingkat ekstraksi cepat, dan ekstraksi yang lebih lengkap – unggul dalam proses ekstraksi konvensional.
Prosesor ultrasonik kami dapat dikombinasikan dengan metode ekstraksi konvensional seperti Ekstraksi Soxhlet atau ekstraksi CO2 superkritis. Retrofit ke jalur produksi yang ada dapat dengan mudah dilakukan.
Literatur? Referensi
- Dent M., Dragović-Uzelac V., Elez Garofulić I., Bosiljkov T., Ježek D., Brnčić M. (2015): Comparison of Conventional and Ultrasound Assisted Extraction Techniques on Mass Fraction of Phenolic Compounds from sage (Salvia officinalis L.). Chem. Biochem. Eng. Q. 29(3), 2015. 475–484.
- 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.
Fakta-fakta yang Patut Diketahui
Ekstraksi Ultrasonik dengan Kavitasi
Gelombang ultrasound yang intens menghasilkan Kavitasi akustik dalam cairan. Gaya geser kavitasi memecah dinding sel dan membran sehingga bahan intraseluler dilepaskan. Ekstraksi ultrasonik mencapai penetrasi pelarut yang lebih besar ke dalam jaringan vegetasi dan meningkatkan perpindahan massa. Dengan demikian, ekstraksi ultrasonik mengintensifkan proses ekstraksi secara signifikan menghasilkan hasil yang lebih tinggi, tingkat ekstraksi yang lebih cepat, dan ekstraksi yang lebih lengkap.
Sistem Pelarut
Untuk ekstraksi senyawa bioaktif dari bahan nabati, berbagai sistem pelarut tersedia. Untuk ekstraksi senyawa hidrofilik, sebagian besar pelarut polar seperti metanol, etanol atau etil-asetat dipilih, sedangkan untuk ekstraksi senyawa lipofilik (misalnya lipid), sistem pelarut seperti diklorometana atau diklorometana/metanol (v/v 1:1) lebih disukai. Heksana sering digunakan sebagai pelarut untuk ekstraksi klorofil.
Apa itu Senyawa Bioaktif?
Senyawa bioaktif atau fitokimia didefinisikan sebagai zat, yang berdampak pada organisme hidup, jaringan, atau sel. Zat aktif biologis termasuk antibiotik, enzim, dan vitamin. Zat bioaktif seperti karotenoid dan polifenol dapat diekstraksi misalnya dari buah-buahan, daun dan sayuran, sedangkan fitosterol ditemukan dalam minyak nabati.
Senyawa bioaktif yang berasal dari tumbuhan termasuk flavonoid, kafein, karotenoid, kolin, ditiolthiones, fitosterol, polisakarida, fitoestrogen, glukosinolat, polifenol, dan antosianin. Banyak zat bioaktif dihargai karena bertindak sebagai antioksidan dan oleh karena itu dianggap bermanfaat bagi kesehatan.
Bagaimana cara memilih Pelarut Ekstraksi terbaik?
Panduan di bawah ini membantu Anda memilih pelarut yang sesuai untuk ekstraksi botani ultrasonik. Karena sonikasi kompatibel dengan pelarut standar apa pun, Anda dapat memilih pelarut yang paling ideal untuk bahan baku tanaman Anda, fitokimia yang ditargetkan dan efisiensi biaya.
- Selektivitas: Pilih pelarut yang secara khusus melarutkan senyawa yang diinginkan sambil meninggalkan komponen yang tidak diinginkan. Misalnya, gunakan etanol untuk senyawa polar seperti alkaloid dan flavonoid.
- Kelarutan: Berdasarkan prinsip “seperti larut seperti,” Pilih pelarut dengan polaritas yang mirip dengan zat terlarut. Pelarut polar (misalnya, air, etanol) melarutkan senyawa polar, sedangkan pelarut non-polar (misalnya, heksana) melarutkan senyawa non-polar seperti lipid dan minyak.
- Biaya: Pertimbangkan efektivitas biaya pelarut. Beberapa pelarut mungkin lebih mahal tetapi menawarkan hasil yang lebih tinggi atau selektivitas yang lebih baik, menyeimbangkan biaya ekstraksi secara keseluruhan.
- Keamanan: Pastikan pelarut aman untuk digunakan dan ditangani. Faktor-faktornya meliputi toksisitas, mudah terbakar, dan dampak lingkungan. Misalnya, air dan etanol adalah pilihan yang lebih aman dibandingkan dengan kloroform atau toluena.
Pemilihan Polaritas dan Pelarut
Menurut hukum kesamaan dan intermisibilitas, pelarut dengan nilai polaritas mendekati polaritas zat terlarut cenderung berkinerja lebih baik. Berikut adalah beberapa contohnya:
- Pelarut Polar: Air, Etannol, Metanol – Digunakan untuk mengekstraksi senyawa polar seperti alkaloid, flavonoid, glikosida, dan protein.
- Pelarut Polar Sedang: Aseton, Etil Asetat, Isopropanol – Cocok untuk mengekstraksi berbagai senyawa, termasuk fenolik dan beberapa alkaloid.
- Pelarut Non-Polar: Heksana, Toluena, Petroleum Ether – Ideal untuk mengekstraksi senyawa non-polar seperti lipid, lilin, terpene, dan minyak esensial.
Contoh Penggunaan Pelarut
- Etanol: Salah satu pelarut yang paling umum untuk ekstraksi botani. Sebagai pelarut polar, etanol melarutkan senyawa polar seperti alkaloid dan flavonoid.
- Air: Pelarut universal, sering digunakan untuk mengekstraksi senyawa hidrofilik seperti polisakarida, protein, dan beberapa glikosida.
- Metanol: Pelarut yang sangat polar yang efektif dalam mengekstraksi berbagai senyawa tanaman termasuk fenolik, flavonoid, dan beberapa alkaloid.
- Heksana: Pelarut non-polar yang digunakan terutama untuk mengekstraksi senyawa non-polar seperti lipid, lilin, dan minyak esensial.
- Aseton: Pelarut aprotik polar, aseton efektif untuk mengekstraksi berbagai senyawa botani, terutama yang kurang polar daripada yang diekstraksi oleh air atau metanol.
- Isopropanol: Pelarut polar yang mirip dengan etanol, biasanya digunakan untuk mengekstraksi minyak esensial, resin, dan beberapa alkaloid.
- Kloroform: Pelarut non-polar yang efektif dalam mengekstraksi alkaloid, terpenoid, dan beberapa glikosida. Ini kurang umum digunakan karena toksisitasnya.
- Etil Asetat: Pelarut polar sedang yang digunakan untuk mengekstraksi berbagai senyawa termasuk flavonoid, alkaloid, dan fenolik.
- Toluena: Pelarut non-polar yang digunakan untuk mengekstraksi senyawa non-polar seperti minyak esensial, terpene, dan lilin.
- Butanol: Pelarut polar sedang yang efektif dalam mengekstraksi senyawa polaritas sedang termasuk beberapa glikosida dan saponin.
- Eter Minyak Bumi: Pelarut non-polar yang terutama digunakan untuk mengekstraksi lemak, minyak, dan senyawa non-polar lainnya dari bahan tanaman.
Pelarut berikut diuji dalam studi penelitian yang menyelidiki ekstraksi ultrasonik bahan tanaman tertentu dan fitokimia.
| Pelarut | Tanam | Jenis jaringan |
|---|---|---|
| Asam asetat? urea? cetyltrim-ethylammonium bromide | beras | Bran |
| etanol berair | biji-bijian penyuling | butir |
| Isopropanol berair | kedelai, rapeseed | Benih |
| Etanol | Sakarina japonica | – |
| Asam aktik glasial | Sorgum | – |
| Fenol | tomat? kentang? lidah buaya? kedelai | serbuk sari? umbi? daun? biji |
| Fenol? amonium asetat | jelai? pisang | akar? daun |
| Fenol? amonium asetat | alpukat? tomat? jeruk? pisang? pir? anggur? apel? stroberi | Buahan |
| Fenol? metanol-amonium asetat | jenis konifera? pisang? apel? kentang | Biji? Buah |
| Natrium dodecyl sulfat/aseton | jenis konifera? kentang | benih? umbian |
| Natrium dodecyl sulfat? TCA? aseton | apel? pisang | jaringan |
| TCA | Kacang | kepala sari |
| TCA/aseton | jeruk? kedelai? lidah buaya | Daun |
| TCA/aseton | kedelai? jenis konifera | Benih |
| TCA/aseton | tomat | Butir serbuk sari |
| TCA/aseton/fenol | zaitun? bambu? anggur? lemon | Daun |
| TCA/aseton/fenol | Apel? Jeruk? Tomat | Buahan |
| Thiourea/urea | kedelai | biji |
| Thiourea/urea | apel? pisang | Jaringan |
| Penyangga Tris-HCL | tomat | Butir serbuk sari |
Apa itu Pelarut Organik?
Pelarut organik adalah sejenis senyawa organik yang mudah menguap (VOC). VOC adalah bahan kimia organik yang menguap pada suhu kamar.
Senyawa organik yang digunakan sebagai pelarut meliputi:
- senyawa aromatik, misalnya benzena dan toluena
- alkohol, misalnya metanol
- ester dan eter
- keton, misalnya aseton
- Amina
- hidrokarbon nitrat dan halogen
Banyak pelarut organik diklasifikasikan sebagai toksik atau karsinogenik. Jika penanganan yang salah, mereka dapat berbahaya bagi manusia dan dapat mencemari udara, air, dan tanah. Karena mekanisme ekstraksi ultrasonik yang kuat, penggunaan pelarut organik dapat dihindari menggantinya dengan pelarut yang lebih ringan dan tidak beracun.
