Ekstraksi Ultrasonik Materi Seluler

Ekstraksi ultrasonik atau sono-ekstraksi adalah teknologi intensifikasi proses yang bekerja melalui kopling ultrasonik berdaya tinggi ke dalam bubur jaringan tumbuhan atau sel. Hielscher Ultrasonics menyediakan sonikator andal untuk disrupsi sel dan ekstraksi mulai dari sampel laboratorium kecil hingga volume besar dalam pemrosesan industri. Daya tarik ekstraksi berbantuan ultrasonik terletak pada perlakuan nontermal terhadap bahan, kemudahan penerapannya, serta kemampuan peningkatan skalanya dari skala pengujian hingga produksi.

Perangkat ultrasonik Hielscher menghasilkan ultrasonik berintensitas tinggi yang dapat dikendalikan secara tepat sesuai kebutuhan proses Anda.

Daftar di bawah ini menyajikan berbagai protokol pemrosesan ultrasonik yang menunjukkan luasnya bidang penerapan ultrasonik berdaya tinggi dalam biologi, pengolahan pangan, dan produksi farmasi.
Baik Anda memiliki kebutuhan ekstraksi tumbuhan tertentu maupun ingin mendapatkan informasi lebih umum tentang ekstraktor ultrasonik berkinerja tinggi kami, silakan gunakan formulir kontak di bawah ini! Kami dengan senang hati akan membantu Anda!

Ekstraksi Ultrasonik Boldin dari Daun Boldo (Peumus boldus Molina)

Aplikasi ultrasonik:
Salah satu senyawa aktif penting dalam boldo adalah boldin ((S)-2,9-dihydroxy-1,10-dimethoxiaporphine), yang bersama katekin ((2S,3R)-2-(3,4-dihydroxy-phenyl)-3,4-dihydro-1(2H)-benzopyran-3,5,7-triol) merupakan komponen utama fraksi alkaloid dan flavonoid dalam daun boldo. Boldin merupakan agen antioksidan kuat yang mengalami kerusakan peroksidatif yang dimediasi oleh radikal bebas dan bertindak sebagai penangkap radikal hidroksil yang efisien.
Prosedur Ekstraksi: Dalam prosedur ekstraksi yang umum, sampel daun boldo diekstraksi dengan 1L air suling pada tekanan atmosfer menggunakan sonikator UIP1000hd dalam mode batch dan aliran kontinu. Waktu ekstraksi berkisar antara 10 dan 40 menit, dengan intensitas ultrasonik 10 hingga 23 W/cm², dan rentang suhu 10 hingga 70°C. Hasil terbaik diperoleh pada kondisi berikut: intensitas ultrasonik 23 W/cm² selama 40 menit pada suhu 36°C
Hasil: Hasil analisis menunjukkan bahwa sonikasi berdaya tinggi meningkatkan pelepasan analit dari bahan matriks tumbuhan Boldo dengan laju yang secara signifikan lebih baik dibandingkan metode konvensional: rendemen yang sama diperoleh melalui sonikasi dalam 30 menit, sedangkan waktu ekstraksi konvensional adalah 2h.
Chemat (2013) dan rekan-rekannya menunjukkan bahwa ekstraksi berbantuan ultrasonik meningkatkan efisiensi ekstraksi tumbuhan sekaligus mengurangi waktu ekstraksi dan meningkatkan konsentrasi ekstrak (dengan jumlah pelarut dan bahan tumbuhan yang sama). Analisis mengungkapkan bahwa kondisi yang dioptimalkan adalah: daya sonikasi 23 W/cm² dengan UIP1000hd selama 40 menit dan suhu 36°C. Parameter ekstraksi ultrasonik yang dioptimalkan menghasilkan ekstraksi yang lebih baik dibandingkan maserasi konvensional dalam hal waktu proses (30 menit dibandingkan 120 menit), rendemen yang lebih tinggi, efisiensi energi yang lebih tinggi, kebersihan yang lebih baik, keamanan yang lebih tinggi, dan mutu produk yang lebih baik.
Rekomendasi Perangkat:
UIP1000hdT dengan sonotrode BS2d34 dan sel alir
Referensi/ Makalah Penelitian:
Petigny, L.; Périno-Issartier, S.; Wajsman, J.; Chemat, F. (2013): Ekstraksi Berbantuan Ultrasonik secara Batch dan Kontinu dari Daun Boldo (Peumus boldus Mol.). International Journal of Molecular Science 14, 2013. 5750–5764.

Ekstraksi Ultrasonik Asam Klorogenat dari Daun Tembakau

Aplikasi ultrasonik:
Untuk percobaan ekstraksi, daun tembakau Nicotiana tabacum digiling menjadi partikel yang lebih kecil dengan ukuran sekitar >4 x ≧2 mm. Untuk uji ekstraksi ultrasonik, sampel bahan daun tembakau kering sebanyak 20g diekstraksi dengan air suling pada suhu antara 5°C dan 30°C. Percobaan ekstraksi dilakukan dengan interval waktu siklus ekstraksi yang bervariasi dari 5 menit hingga 30 menit per siklus. Sekitar 10 hingga 15 tetes etanol ditambahkan ke dalam volume optimum air suling sebesar 256 ml yang telah dihitung sebagai jumlah yang diperlukan untuk mengekstraksi seluruh asam klorogenat terlarut dari sampel daun tembakau kering sebanyak 20 g. Volume optimum air suling sebesar 256 ml tersebut kemudian dibagi menjadi beberapa bagian volume pelarut ekstraksi untuk digunakan dalam setiap siklus ekstraksi ultrasonik.
Untuk iradiasi ultrasonik, digunakan prosesor ultrasonik UP400S (400 watts, 24 kHz) dengan sonotrode H7 berbahan titanium yang memiliki diameter ujung 7mm. Sonotrode H7 dimasukkan hingga setengah ketinggian campuran ekstraksi.
Protokol: Kondisi optimal untuk ekstraksi ultrasonik asam klorogenat dari daun tembakau ditemukan sebagai berikut: 20g daun tembakau kering dalam air suling (rasio cairan terhadap padatan optimum: 12,8mL/g) pada suhu pemrosesan 20 degC, perangkat ultrasonik UP400S (400W, 24kHz) selama 3 siklus sonikasi, masing-masing 15min (durasi sonikasi total: 45 menit).
Rekomendasi Perangkat:
UP400S dengan sonotrode H7
Referensi/ Makalah Penelitian:
Mazvimba, Martin Tongai; Yu, Ying; Zhang, Ying (2011): Optimasi dan Desain Ortogonal Proses Ekstraksi dengan Air Berbantuan Ultrasonik untuk Mengekstraksi Asam Klorogenat dari Daun Tembakau Kering. Chinese Journal of Natural Medicines 2011.
Baca lebih lanjut tentang ekstraksi ultrasonik dari tembakau!

Ekstraksi Ultrasonik Mangiferin

Aplikasi ultrasonik:
Mangiferin (1,3,6,7-Tetrahydroxy-2-[3,4,5-trihydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-2-yl]xanthen-9-one; rumus: C₁₉H₁₈O₁₁) merupakan polifenol berstruktur C-glikosilxanton yang dapat ditemukan dalam banyak spesies tumbuhan. Mangiferin menunjukkan berbagai aktivitas farmakologis. Asilasi regioselektif mangiferin dapat dikatalisis dengan sangat efisien oleh lipase dalam kondisi sonikasi. Dibandingkan metode konvensional, katalisis berbantuan ultrasonik unggul karena waktu reaksi yang lebih singkat dan rendemen yang lebih tinggi. Kondisi optimum untuk asilasi mangiferin secara ultrasonik ditemukan sebagai berikut:
lipase: PCL, donor asil: vinil asetat; pelarut reaksi: DMSO, suhu reaksi: 45 degC, daya ultrasonik: 200W; rasio substrat: donor asil/mangiferin 6/1, jumlah enzim yang ditambahkan: 6 mg/ml
Rendemen asilasi regioselektif mencapai 84%.
Rekomendasi Perangkat:
UP200St atau UP200Ht
Referensi/ Makalah Penelitian:
bandingkan: Wang, Z.; Wang, R.; Tian, J.; Zhao, B; Wei, X.F.; Su, Y.L.; Li, C.Y.; Cao, S.G.; Wang, L. (2010): Pengaruh ultrasonik terhadap asilasi regioselektif mangiferin yang dikatalisis lipase dalam pelarut nonair. J. Asian Nat Prod. Res. 12/1, 2010. 56–63.

Ekstraksi Ultrasonik Kapsaisinoid

Aplikasi ultrasonik:
Ekstraksi kapsaisinoid (kapsaisin, nordihidrokapsaisin) dari cabai: Kapsaisinoid dari cabai Capsicum frutescens diperoleh melalui ekstraksi ultrasonik pada kondisi berikut: pelarut: etanol 95% (v/v), rasio pelarut/massa 10 ml/g, waktu ekstraksi dengan sonikasi 40 menit, suhu ekstraksi 45°C. Rendemen ekstraksi: 85% dari kapsaisinoid
Rekomendasi Perangkat:
UP400St
Baca lebih lanjut tentang ekstraksi kapsaisinoid berbantuan ultrasonik dari cabai!

Ekstraksi Ultrasonik Silimarin dari Biji Milk Thistle

Aplikasi ultrasonik:
Ekstraksi berbantuan ultrasonik dilakukan menggunakan sonikator UP400S. Dalam penelitian ini digunakan probe ultrasonik tipe horn berdiameter 1,5 cm. Sebanyak 10 g bubuk milk thistle tanpa lemak ditimbang secara akurat dan dilarutkan dalam 100 mL metanol. Gelas beker ditempatkan dalam penangas air dan dipertahankan pada suhu 25°C. Bubuk milk thistle yang dilarutkan dalam pelarut disonikasi selama interval waktu yang berbeda (30, 60, 90, 120, dan 150 menit). Setelah setiap interval waktu, larutan disaring melalui kertas saring Whatman dan setiap filtrat (sekitar 80mL) diuapkan menggunakan evaporator putar hingga tersisa 30 mL larutan, lalu absorbansi senyawa fenolik diukur menggunakan Spektrofotometer UV-Vis pada panjang gelombang 517 nm menurut metode DPPH. Sesuai perkiraan, peningkatan waktu ekstraksi menghasilkan peningkatan kandungan silimarin.
Para penulis penelitian menemukan bahwa ekstraksi ultrasonik untuk memperoleh ekstrak alkohol merupakan salah satu teknik terbaik untuk menggantikan teknik konvensional. Ekstraksi ultrasonik terbukti menghasilkan mutu ekstrak yang lebih baik. Manfaat lainnya meliputi penghematan waktu, efisiensi yang lebih tinggi, dan sebagainya.
Rekomendasi Perangkat:
UP400St
Referensi/ Makalah Penelitian:
Çağdaş, E.; Kumcuoğlu, S.; Güventürk, S.; Tavman, S. (2011): Ekstraksi Komponen Silimarin Berbantuan Ultrasonik dari Biji Milk Thistle (Silybum Marianum L.). GIDA 36/6, 2011. 311–318.
Baca lebih lanjut tentang ekstraksi silimarin secara ultrasonik dari biji milk thistle!

Ekstraksi Ultrasonik Steviosida

Aplikasi ultrasonik:
Sampel daun stevia kering dan giling sebanyak 10g diekstraksi dalam 100mL air sambil diaduk terus-menerus (dengan pengaduk magnetik). Nilai pH dikendalikan dengan natrium fosfat 0,01 M pH 7. Sampel dimasukkan ke dalam gelas beker 150 mL dan disonikasi dengan sonikator tipe probe UIP500hT (20kHz, 500W). Ujung sonotrode dicelupkan sekitar 1,5 cm ke dalam bubur daun stevia. Perangkat ultrasonik diatur pada daya keluaran 350W. Perlakuan sonikasi ringan sebesar 350 W selama 5–10 menit pada suhu proses konstan 30°C menghasilkan rendemen rebaudiosida A sebesar 30–34g per 100g sampel. Setelah sonikasi, larutan ekstrak disentrifugasi dan disaring melalui membran mikropori 0,45 μm; filtrat diambil untuk analisis kandungan rebaudiosida A total. Rendemen ekstraksi kandungan rebaudiosida A total dianalisis dengan HPLC.
Melalui ekstraksi berbantuan ultrasonik tanpa pelarut, diperoleh rendemen rebaudiosida A yang tinggi dibandingkan metode ekstraksi tradisional seperti ekstraksi dengan pemanasan atau maserasi.
Rekomendasi Perangkat:
UIP500hdT
Baca lebih lanjut tentang ekstraksi stevia secara ultrasonik!

Ekstraksi Ultrasonik Terpena

Aplikasi ultrasonik:
Ekstraksi senyawa volatil, seperti terpena, dari perbungaan kultivar Cannabis sativa L. tipe serat dapat ditingkatkan dengan ultrasonik. Penelitian menunjukkan bahwa setelah sonikasi singkat, terpena yang ditargetkan sudah terlepas dari bahan tumbuhan.
Hasilnya menunjukkan bahwa perlakuan ultrasonik selama tidak lebih dari 5 menit memungkinkan diperolehnya konsentrasi terpena yang lebih tinggi dibandingkan maserasi. Sebaliknya, perlakuan ultrasonik selama lebih dari 5 menit meningkatkan konsentrasi δ-9-tetrahidrokanabinol (THC).
Protokol Sonikasi:
Ekstraksi terpena berbantuan ultrasonik dilakukan menggunakan sonikator tipe probe 200W. Perangkat ultrasonik diatur pada amplitudo 25%. Tiga alikuot perbungaan kering masing-masing sebanyak 50g ditambahkan masing-masing dengan 250mL etanol 70% v/v, yang digunakan sebagai pelarut ekstraksi. Setiap gelas beker beserta isinya direndam dalam penangas es. Sonikasi dilakukan selama 5, 10, dan 15 menit. Selama ekstraksi ultrasonik , pelepasan panas yang cepat dan kontinu dipastikan berlangsung untuk mempertahankan suhu proses di bawah 30°C. Setelah ekstraksi, campuran disaring dalam kondisi vakum melalui kertas Whatman No. 3, dan pelarut dihilangkan melalui penguapan vakum putar. Setiap uji ekstraksi dilakukan tiga kali menggunakan tiga sampel yang berbeda.
Sonikasi terbukti menjadi alternatif maserasi yang menarik untuk mengekstraksi senyawa volatil dari perbungaan kanabis, tetapi juga menunjukkan bahwa perlakuan ultrasonik tidak boleh lebih dari 5 menit untuk memperoleh peningkatan perolehan terpena. Sebaliknya, perlakuan ultrasonik selama lebih dari 5 menit meningkatkan konsentrasi δ-9-tetrahidrokanabinol (THC). Ekstrak perbungaan Cannabis sativa yang diperoleh melalui ekstraksi ultrasonik selama 5 menit dapat digunakan sebagai bahan parfum atau perisa minuman. Hal ini dapat digunakan sebagai alternatif untuk hemp industri, yang batangnya digunakan untuk industri serat dan ekstrak perbungaannya untuk industri kosmetik dan pangan.
Rekomendasi Perangkat:
UP200St atau UP200Ht dengan sonotrode/ probe S26d14
Referensi/ Makalah Penelitian:
Da Porto, C.; Decorti, D.; Natolino, A. (2014): “Ekstraksi senyawa volatil berbantuan ultrasonik dari perbungaan Cannabis sativa L. industri”. IJARNP 2014, 7/ 1. 8–14.
Baca lebih lanjut tentang ekstraksi terpena berbantuan ultrasonik!

Susunan peralatan ekstraksi untuk isolasi senyawa tumbuhan: Sonikator tipe probe UP400ST, filter vakum Büchi, dan evaporator putar untuk ekstraksi fitokimia.

Ekstraksi Ultrasonik Vanilin dari Polong Vanili yang Telah Melalui Proses Curing

Aplikasi ultrasonik:
Ekstraksi vanilin dioptimalkan dengan sonikasi. Untuk itu, perangkat ultrasonik 100 watts dioperasikan dalam mode pulsa (siklus: 5 detik aktif diikuti 5 detik nonaktif).
Hasil terbaik untuk ekstraksi ultrasonik diperoleh dengan etanol 40% selama 1h pada 30°C. Untuk membandingkan hasilnya dengan metode ekstraksi konvensional, ekstraksi dengan penangas air dan penangas ultrasonik juga dilakukan. Hasil menunjukkan bahwa optimasi ekstraksi vanilin menggunakan horn ultrasonik dengan etanol 40% selama 1h pada 30°C sebanding dengan ekstraksi menggunakan penangas air dengan etanol 40% pada 56°C selama 15h.
Rekomendasi Perangkat:
UP100H
Referensi/ Makalah Penelitian:
Rasoamandrary, N.; Fernandes, A. M.; Bashari, M.; Masamba, K.; Xueming, X. (2013): Peningkatan Ekstraksi Vanilin 4-Hidroksi-3-metoksibenzaldehida dari Polong Vanili yang Telah Melalui Proses Curing Menggunakan Ekstraksi Berbantuan Ultrasonik: Perbandingan Ekstraksi Berbantuan Ultrasonik dan Ekstraksi dengan Penangas Air Panas. Akademik Gıda 11/1, 2013. 6–12.
Baca lebih lanjut tentang manfaat ekstraksi vanilin secara ultrasonik!

Ekstraksi Ultrasonik Senyawa Fenolik dari Ziziphus Jujube

Aplikasi ultrasonik:
Untuk ekstraksi senyawa fenolik jujube (Ziziphus Jujube) berbantuan ultrasonik, digunakan sonikator tipe probe berintensitas tinggi UP200H dengan daya 200W dan frekuensi 24kHz. Perangkat ultrasonik dilengkapi sonotrode S2 berujung mikro (diameter ujung 2 mm), yang dicelupkan ke dalam penangas air tempat wadah “precipitate glass” berisi sampel ditempatkan (dimensi internal: 280:195:135 mm). Amplitudo getaran ultrasonik adalah 100% dari daya nominal (amplitudo maksimum 260 μm), dengan daya akustik 0,171402 W dan intensitas 21,8346 W/cm2. Intensitas ultrasonik ditentukan secara kalorimetris dengan mengukur kenaikan suhu suspensi terhadap waktu dalam kondisi adiabatik. Prosedur ekstraksi ultrasonik digunakan untuk ekstraksi fenolik total dari sampel sesuai rancangan percobaan (untuk optimasi).
Rekomendasi Perangkat:
UP200H dengan sonotrode S2
Referensi/ Makalah Penelitian:
Fooladi, H.; Mortazavi, S. A.; Rajaei, A.; Elhami Rad, A.H.; Salar Bashi, D.; Savabi Sani Kargar, S. (2013): Optimasi ekstraksi senyawa fenolik jujube (Ziziphus Jujube) menggunakan metode ekstraksi berbantuan ultrasonik. IECFP 2013.

Klik di sini untuk menemukan lebih banyak protokol sonikasi untuk perlakuan ultrasonik terhadap materi biologis!