Ultrasonikasi Mengungguli Metode Ekstraksi Lain dalam Kecepatan

Prosedur ekstraksi ultrasonik yang cepat dan penghematan waktu produksi ekstrak yang dihasilkannya merupakan salah satu dari banyak keunggulan ekstraksi ultrasonik senyawa bioaktif dari tumbuhan. Ekstraksi ultrasonik telah dibandingkan secara ilmiah dengan teknik ekstraksi alternatif seperti ekstraksi CO2 superkritis, maserasi, refluks panas, Soxhlet, atau ekstraksi gelombang mikro, dan hasil penelitian membuktikan keunggulan signifikan ultrasonikasi dalam hal kecepatan dan rendemen ekstraksi.

Ultrasonikasi sebagai Prosedur Ekstraksi Cepat

Ekstraksi ultrasonik senyawa bioaktif dikenal luas karena rendemennya yang tinggi, ekstraknya yang berkualitas tinggi, waktu ekstraksinya yang singkat, konsumsi energinya yang rendah, serta kemampuannya menggunakan pelarut yang sangat lembut. Semua faktor ini berkontribusi pada efisiensi keseluruhan yang luar biasa dalam ekstraksi ultrasonik komponen bioaktif dari bahan tumbuhan.
Di bawah ini tersedia sejumlah laporan penelitian ilmiah, yang di dalamnya ekstraksi ultrasonik (juga disebut ekstraksi berbantuan ultrasonik / UAE) dibandingkan dengan teknik ekstraksi lain seperti maserasi, Soxhlet, refluks panas, ekstraksi superkritis CO₂, dan ekstraksi gelombang mikro.

Ekstraksi ultrasonik mengungguli teknik ekstraksi lain dalam hal kecepatan tinggi (durasi lebih singkat), rendemen lebih tinggi, dan kualitas ekstrak lebih tinggi.

Sonikator UP400St untuk ekstraksi bahan botani berkecepatan tinggi dalam mode batch

Aplikasi Ekstraksi	Waktu ekstraksi ultrasonik	Waktu metode ekstraksi alternatif	Informasi tambahan	Sumber
Ekstraksi antosianin dari buah beri mirtus	5 min	15 min gelombang mikro	sonikator UP200S	Gonzalez et al., 2019
Ekstraksi daun boldo	5–30 min	15–90 min maserasi	sonikator UIP1000hdT “Kita dapat melihat bahwa pada sonikasi selama 5 hingga 30 min, rendemennya setara dengan rendemen maserasi konvensional selama 15 hingga 90 min: UAE hanya memerlukan sepertiga dari waktu yang dibutuhkan maserasi konvensional untuk mengekstrak bahan terlarut dari daun.”	Petigny et al., 2013
Ekstraksi fenol total dan flavonoid dari sage	11 min	30 min ekstraksi konvensional menggunakan penangas air berpengocok pada 60ºC	ekstraktor ultrasonik UP100H, UP400S	Dent et al., 2015
Ekstraksi polifenol daun zaitun	21 min	60min ekstraksi refluks panas konvensional	sonikator UP400S	Dobrinčić et al., 2020
Ekstraksi senyawa fenolik bioaktif dari daun Malva sylvestris	49 min 48°C pada 110W	5 h ekstraksi unggun berpengaduk pada 150 rpm	Sonikator UP200S Analisis HPLC menunjukkan bahwa konsentrasi senyawa fenolik bioaktif meningkat secara signifikan (p≺0,05) pada kondisi UAE yang optimal.	Bimakr et al., 2017
Ekstraksi Lipid dari Biji Beligo (Benincasa hispida)	∼36 min	Ekstraksi karbon dioksida superkritis yang dikombinasikan dengan teknik ayunan tekanan (SCE-PST) (∼50 min), ekstraksi superkritis CO₂ (∼97 min), dan ekstraksi Soxhlet konvensional (∼360 min)	Perbandingan ekstraksi karbon dioksida superkritis (sCO₂), ekstraksi berbantuan ultrasonik (UAE), ekstraksi karbon dioksida superkritis yang dikombinasikan dengan teknik ayunan tekanan (SCE-PST) dan ekstraksi Soxhlet menunjukkan bahwa UAE merupakan teknik ekstraksi yang paling efisien dan cepat.	Bimakr et al. (2015)

Ekstraksi ultrasonik secara signifikan lebih efisien dan lebih cepat daripada teknik ekstraksi alternatif seperti ekstraksi karbon dioksida superkritis (SCO2) dan ekstraksi Soxhlet.

Perbandingan ekstraksi karbon dioksida superkritis (sCO₂), ekstraksi berbantuan ultrasonik (UAE), ekstraksi karbon dioksida superkritis yang dikombinasikan dengan teknik ayunan tekanan (SCE-PST) dan ekstraksi Soxhlet menunjukkan bahwa UAE merupakan teknik ekstraksi yang paling efisien dan cepat.

Keunggulan Ekstraksi Ultrasonik Bahan Botani

Efisiensi ekstraksi tinggi
Rendemen ekstraksi unggul
Proses cepat
Suhu rendah
Cocok untuk mengekstrak senyawa termolabil
Kompatibel dengan semua pelarut
Konsumsi energi rendah
Teknik ekstraksi ramah lingkungan
Pengoperasian mudah dan aman
Biaya investasi dan operasional rendah
Pengoperasian 24/7 dengan beban kerja berat

Ekstraktor Ultrasonik Berkinerja Tinggi untuk Isolasi Senyawa secara Cepat

Peralatan ultrasonik mutakhir Hielscher memungkinkan ekstraksi biomolekul berkualitas tinggi dari tumbuhan secara cepat. Kendali penuh atas parameter proses seperti amplitudo, suhu, tekanan, dan masukan energi memungkinkan kondisi ekstraksi yang paling efisien dan lembut, sehingga menghasilkan ekstrak yang tidak rusak dengan bioaktivitas tinggi. Parameter ekstraksi ultrasonik seperti ukuran partikel bahan baku, jenis pelarut, rasio padatan terhadap pelarut, dan waktu ekstraksi dapat dioptimalkan untuk mencapai efisiensi tertinggi dan hasil keseluruhan terbaik. Karena ekstraksi ultrasonik merupakan metode ekstraksi nontermal, degradasi termal bahan bioaktif dapat dihindari sehingga menghasilkan kualitas ekstrak yang unggul.
Secara keseluruhan, keunggulan seperti rendemen tinggi, waktu ekstraksi singkat, suhu ekstraksi rendah, dan kebutuhan pelarut yang lebih sedikit menjadikan sonikasi metode ekstraksi pilihan.

Ekstraksi ultrasonik bahan tumbuhan menghasilkan rendemen yang lebih tinggi. Homogenizer Hielscher UIP2000hdT berdaya 2000 watt cukup kuat untuk mengekstraksi batch berukuran 10 liter hingga 120 liter dengan mudah.

Perbandingan ekstraksi ultrasonik dan gelombang mikro menunjukkan bahwa ekstraksi antosianin dari buah beri mirtus lebih efisien menggunakan ultrasonikasi.

Ultrasonikasi mengungguli gelombang mikro dalam ekstraksi antosianin dari buah beri mirtus. Sonikasi tiga kali lebih cepat daripada ekstraksi gelombang mikro.

Ekstraksi ultrasonik fenol total dan flavonoid dari sage secara signifikan lebih cepat daripada ekstraksi konvensional menggunakan penangas air berpengocok

Perbandingan ekstraksi ultrasonik dengan ekstraksi konvensional menggunakan penangas air berpengocok menunjukkan bahwa waktu ekstraksi fenol total dan flavonoid dari sage berkurang secara signifikan ketika ekstraksi ultrasonik digunakan. Ekstraksi ultrasonik hanya memerlukan sepertiga dari waktu ekstraksi menggunakan penangas air berpengocok.

Ekstraksi Ultrasonik: Mapan di Laboratorium dan Industri

Ekstraksi ultrasonik diterapkan secara luas untuk mengekstrak segala jenis senyawa bioaktif dari bahan botani, fungi, alga, bakteri, dan sel mamalia. Ekstraksi ultrasonik telah terbukti sebagai metode yang sederhana, hemat biaya, dan sangat efisien, yang mengungguli teknik ekstraksi tradisional lainnya berkat rendemen ekstraksi yang lebih tinggi dan durasi pemrosesan yang lebih singkat.
Dengan tersedianya sistem ultrasonik laboratorium, tipe meja, dan skala industri penuh, ekstraksi ultrasonik kini merupakan teknologi yang mapan dan tepercaya. Ekstraktor ultrasonik Hielscher dipasang di fasilitas pemrosesan industri di seluruh dunia untuk produksi senyawa bioaktif bermutu pangan dan farmasi.
Tabel di bawah ini memberikan gambaran perkiraan kapasitas pemrosesan sonikator kami:

Volume Batch	Laju Alir	Perangkat yang Direkomendasikan
1 hingga 500mL	10 hingga 200mL/min	UP100H
10 hingga 2000mL	20 hingga 400mL/min	UP200Ht, UP400St
0,1 hingga 20L	0,2 hingga 4L/min	UIP2000hdT
10 hingga 100L	2 hingga 10L/min	UIP4000hdT
n.a.	10 hingga 100L/min	UIP16000
n.a.	lebih besar	gabungan unit UIP16000

Hubungi Kami! / Tanyakan kepada Kami!

Homogenizer ultrasonik dengan gaya geser tinggi digunakan dalam pemrosesan di laboratorium, dengan unit tipe meja, pada skala percontohan, dan pada skala industri.

Hielscher Ultrasonics memproduksi homogenizer ultrasonik berkinerja tinggi untuk aplikasi pencampuran, dispersi, emulsifikasi, dan ekstraksi pada skala laboratorium, percontohan, dan industri.

Topik Terkait

Literatur / Referensi

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.

Fakta yang Perlu Diketahui

Prinsip Kerja Ekstraksi Ultrasonik

Ekstraksi ultrasonik merupakan metode yang banyak digunakan untuk mengisolasi dan memisahkan komponen bioaktif dari bahan tumbuhan. Karena sonikasi kompatibel dengan segala jenis pelarut, prosedur ekstraksi ultrasonik dapat dirancang secara optimal dengan mempertimbangkan senyawa bioaktif (yaitu senyawa target), polaritas, kelarutan, kepekaan terhadap panas, dan faktor lainnya. Dengan menyesuaikan proses sonikasi secara khusus untuk suatu senyawa atau berbagai senyawa, konfigurasi yang paling ideal dapat dipilih untuk memperoleh ekstrak dengan kualitas yang luar biasa tinggi.
Gelombang ultrasonik yang dikopel ke dalam cairan atau bubur suspensi menghasilkan getaran kuat dan kavitasi akustik. Kavitasi akustik, yang juga disebut kavitasi ultrasonik, ditandai oleh perbedaan tekanan yang sangat tinggi secara lokal, gaya geser, dan semburan cairan. Gaya-gaya ini memecah dinding sel, mendisrupsi sel tumbuhan, dan meningkatkan perpindahan massa antara bagian dalam sel dan pelarut. Dengan demikian, bahan bioaktif dilepaskan secara efisien ke dalam pelarut di sekitarnya, sehingga molekul target dapat dengan mudah diisolasi dan dimurnikan (misalnya melalui evaporasi putar, distilasi uap, atau HPLC).

Perangkat disrupsi ultrasonik digunakan untuk ekstraksi dari sumber nabati (misalnya tumbuhan, alga, fungi)

Ekstraksi ultrasonik dari sel tumbuhan: penampang melintang mikroskopis (TS) menunjukkan mekanisme kerja selama ekstraksi ultrasonik dari sel (perbesaran 2000x)
[sumber: Vilkhu et al. 2011]

Ultrasonik berkinerja tinggi! Rangkaian produk Hielscher mencakup seluruh spektrum, mulai dari sonikator laboratorium yang ringkas, unit tipe meja, hingga sistem ultrasonik skala industri penuh.

Hielscher Ultrasonics memproduksi homogenizer ultrasonik berkinerja tinggi mulai dari skala laboratorium hingga skala industri.