Ekstraksi Terpene dengan Ultrasonik
Ekstraksi terpene ultrasonik telah terbukti memberikan hasil terpene caryophyllene oxide yang tinggi, misalnya dari ganja dan hop. Caryophyllene oxide adalah terpen yang ditemukan dalam ganja, hop, merica, kemangi dan rosemary. Sebagai senyawa aktif, terpene caryophyllene oxide yang diekstraksi digunakan sebagai aditif penyedap dan suplemen kesehatan.
Penggunaan Caryophyllene Oxide yang Diekstraksi
Caryophyllene oxide dibedakan oleh bau dan rasa aromatiknya (yaitu herbal). Karena bau dan rasa aromatiknya yang kuat, sering digunakan sebagai aditif penyemat dalam makanan serta komponen wewangian. Selain itu, ia juga memiliki kemampuan mengikat dengan reseptor CB2 endokrin dalam tubuh manusia, yang menjadikannya komponen farmasi yang menarik.
Ekstraksi Ultrasonik Caryophyllene Oxide
Ekstraksi ultrasonik terpene caryophyllene oxide adalah teknik yang sangat baik untuk menghasilkan hasil tinggi, misalnya dari ganja dan hop. Baca lebih lanjut tentang kavitasi akustik, prinsip aktif ekstraksi ultrasonik!
Sebagai contoh, β-caryophyllene oxide diekstraksi secara ultrasonik dengan perangkat ultrasonik UP100H (100W, 30kHz) dari tunas hop kering.
Data analisis GC menunjukkan hasil ekstraksi oksida β-caryophyllene, yang diekstraksi dengan Hielscher UP100H dari hop.
UP400St – Prosesor ultrasonik kuat 400W untuk ekstraksi terpene dengan agitator
Analisis kromatografi gas ekstrak hop ultrasonik: β-caryophyllene oxide, α-caryophyllene, α-pinene, mycrene, limonene, α-caryophylene, dan caryophyllene oxide dan lain-lain.
Selain oksida β-caryophyllene, terpen lain seperti α-caryophyllene, α-pinene, mycrene, limonene, dan α-caryophylene antara lain berhasil diekstraksi.
Bagaimana terpen diekstraksi dari tanaman menggunakan ultrasonikasi tipe probe? Instruksi langkah demi langkah!
- Pertama, bahan tanaman digiling atau dicincang kecil-kecil untuk menambah luas permukaan untuk ekstraksi.
- Bahan tanaman kemudian dicampur dengan pelarut (seperti etanol atau air) untuk mengekstrak terpene.
- Ultrasonikasi tipe probe kemudian digunakan untuk mendukung proses ekstraksi dengan menerapkan gelombang ultrasound frekuensi rendah intensitas tinggi pada sekitar 20kHz ke bubur. Hal ini menyebabkan kavitasi akustik dan getaran cepat pelarut, yang mendorong disintegrasi dan gangguan sel tumbuhan dan melepaskan terpene.
- Campuran tersebut kemudian disaring untuk memisahkan bahan tanaman padat dari cairan yang mengandung terpen yang diekstraksi.
- Cairan kemudian diuapkan atau diproses lebih lanjut untuk menghilangkan pelarut dan memusatkan terpene.
- Produk akhir adalah ekstrak kaya terpene yang dapat digunakan dalam berbagai aplikasi seperti suplemen makanan, makanan fungsional, dan kosmetik.
Protokol Ekstraksi Terpene Ultrasonik
Hop digiling dengan penggiling kopi konvensional untuk mendapatkan ukuran partikel yang lebih homogen dari sampel hop.
4,5mg hop dimasukkan ke dalam botol, lalu menambahkan 5mL etanol. Botol itu dimasukkan ke dalam gelas kimia dengan air es untuk pembuangan panas. Kemudian, sampel disonicated dengan a UP100H, dilengkapi dengan sonotrode MS7, pada pengaturan amplitudo 50% selama 90 detik.
Analisis kromatografi gas ekstrak hop ultrasonik:
Sonikasi memastikan perpindahan massa yang tinggi antara matriks sel dan pelarut, sehingga hasilnya hasil ekstrak berkualitas tinggi yang sangat tinggi tercapai.
- ekstrak terpene berkualitas tinggi (tidak ada degradasi termal)
- Hasil yang tinggi
- Prosedur cepat
- ROI Cepat
- pelarut yang lebih ringan
- lebih sedikit penggunaan pelarut
- Aman dan mudah dioperasikan
- biaya pemeliharaan yang rendah
- ekstraksi terpene hijau dan ramah lingkungan
Ekstraksi terpene ultrasonik menonjol sebagai metode ekstraksi hijau, yang memungkinkan untuk mempercepat prosedur ekstraksi terpene secara signifikan sambil membutuhkan lebih sedikit energi daripada metode ekstraksi konvensional lainnya (yaitu CO2 superkritis, Soxhlet dll.). Keuntungan lain yang terkait dengan penggunaan ekstraksi ultrasonik terpen adalah penanganan ekstraktor ultrasonik yang mudah, proses cepat, tidak ada limbah kimia, hasil tinggi, ramah lingkungan, peningkatan kualitas karena kondisi pemrosesan yang ringan dan pencegahan degradasi termal.
Ekstraktor Ultrasonik untuk Terpen
Tabel di bawah ini memberi Anda indikasi perangkat ultrasonik mana yang mungkin paling cocok untuk persyaratan ekstraksi terpene Anda.
| Batch Volume | Flow Rate | Direkomendasikan perangkat |
|---|---|---|
| 10-2000mL | 20 hingga 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 hingga 20L | 0.2 sampai 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 sampai 100L | 2-10L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10 sampai 100L/menit | UIP16000 |
| n.a. | kristal yang lebbig | cluster UIP16000 |
Penghomogen ultrasonik berdaya tinggi dari laboratorium hingga skala industri.
Literatur / Referensi
- 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
Fakta-fakta yang Patut Diketahui
Caryophyllene
Caryophyllene atau (−)-β-caryophyllene, adalah sesquiterpen bisiklik alami yang dapat ditemukan di banyak minyak esensial. Herbal berikut dikenal sebagai sumber caryophyllene yang baik: ganja, rami (Cannabis sativa), jintan hitam (Carum nigrum), cengkeh (Syzygium aromaticum), hop (Humulus lupulus), kemangi (Ocimum spp.), oregano (Origanum vulgare), lada hitam (Piper nigrum), lavender (Lavandula angustifolia), rosemary (Rosmarinus officinali, dan minyak copaiba (Copaifera spp.). β-caryophyllene adalah phytocannabinoid dengan afinitas kuat terhadap reseptor cannabinoid tipe 2 (CB 2), tetapi bukan reseptor cannabinoid tipe 1 (CB 1).
Caryophyllene oksida
Caryophyllene oxide (juga β-caryophyllene oxide) adalah turunan oksidasi dari β-caryophyllene dan merupakan bubuk padat kristal putih dengan titik leleh sekitar 62°C.
Ini dihargai karena efek anti-inflamasi, anestesi lokal, dan antioksidannya. Penelitian pertama menunjukkan bahwa caryophyllene oxid mungkin merupakan obat potensial untuk pengobatan kanker juga. Caryophyllene oxide adalah bagian dari cincin siklobutana, yang sudah digunakan dalam penelitian medis untuk mensintesis obat kemoterapi carboplatin yang banyak digunakan.
Caryophyllene oxide, di mana olefin caryophyllene telah menjadi epoksida, adalah komponen yang disetujui untuk penyeris makanan.
Keduanya, β-caryophyllene dan β-caryophyllene oxide menunjukkan kelarutan air yang rendah, yang menghambat penyerapannya ke sel. Untuk menggunakan sesquiterpen ini sebagai obat atau suplemen nutrisi, enkapsulasi menjadi Liposom mengatasi kelarutan seskuiterpen yang buruk dalam cairan berair dan pastikan ketersediaan hayati dan bioaktivitas. Klik di sini untuk mempelajari lebih lanjut tentang enkapsulasi ultrasonik senyawa bioaktif!
Caryophyllene Oxide dalam Ganja
Pada tanaman ganja sativa, caryophyllene oxide ditemukan sebagai sesquiterpene, yang terdiri dari tiga unit isoprena. Caryophyllene oxide adalah salah satu terpene terbesar dan paling melimpah di tanaman ganja dan bertanggung jawab atas aroma dan bau ganja yang khas. Ekstraksi ultrasonik berhasil diterapkan untuk menghasilkan minyak cannabidiol spektrum penuh, sehingga efek rombongan dari senyawa manifold diberikan.
Kavitasi Ultrasonik untuk Ekstraksi
Ketika gelombang ultrasound berdaya tinggi dimasukkan ke dalam cairan, siklus kompresi dan ekspansi (rarefaction) terjadi dalam cairan. Selama kekosongan rarefaction atau apa yang disebut gelembung kavitasi dihasilkan dalam cairan. Gelembung kavitasi ini, yang merupakan gelembung vakum kecil, terjadi ketika tekanan negatif diberikan, sehingga kekuatan tarik lokal cairan diatasi. Gelembung vakum tumbuh selama beberapa siklus kompresi / rarefaction sampai mereka tidak dapat menyerap lebih banyak energi dan gelembung kavitasi mengalami keruntuhan sn implosif. Fenomena ini dikenal sebagai kavitasi. Menurut penelitian Prof. Suslick (1990), dalam gelembung kavitasi berlaku dalam kondisi ekstrem dengan suhu hingga 5000 K, tekanan 1000 atmosfer, laju pemanasan-pendinginan di atas 1010 K/s dan jet cairan dengan kecepatan hingga 280m/s, yang muncul sebagai gaya geser dan turbulensi yang sangat tinggi di zona kavitasi. Kombinasi faktor-faktor ini (tekanan, panas, geser, dan turbulensi) digunakan untuk mempercepat perpindahan massa dalam proses ekstraksi. Selain itu, kondisi yang terjadi secara lokal ini juga digunakan dalam proses ultrasonik, seperti homogenisasi, emulsifikasi atau dispersi.
Ekstraksi ultrasonik didasarkan pada kavitasi akustik dan gaya geser hidrodinamiknya
Ekstraksi Ultrasonik Terpen
Prinsip ekstraksi ultrasonik didasarkan pada dua efek, yang dihasilkan ketika gelombang ultrasound berdaya tinggi digabungkan menjadi cairan atau bubur:
Pertama, pelarut (media cair di sekitarnya) didorong ke dalam matriks sel. Tergantung pada amplitudo dan kekuatan kavitasi, dinding sel berlubang atau terganggu oleh tekanan cairan.
Kedua, selama siklus rarefaction, kandungan sel (yaitu bahan intraseluler) dikeluarkan dari sel dalam. Setelah ekstraksi ultrasonik, senyawa yang ditargetkan berada di dalam pelarut dan dapat dipisahkan dari pelarut (misalnya dengan menguapkan pelarut) sehingga akhirnya diperoleh ekstrak murni.
Komposisi bahan baku (seperti kadar air, tingkat maserasi / penggilingan dan ukuran partikel, dan pelarut yang dipilih merupakan faktor yang sangat penting untuk mendapatkan proses ekstraksi ultrasonik yang efisien dan efektif. Parameter proses ultrasonik juga penting: amplitudo, tekanan, suhu dan waktu sonikasi harus ditetapkan dan dioptimalkan untuk hasil terbaik.