Estrazione a ultrasuoni di materia cellulare

L'estrazione a ultrasuoni o sono-estrazione è una tecnologia di intensificazione del processo che funziona grazie all'accoppiamento di ultrasuoni ad alta potenza in un impasto di tessuto vegetale o cellulare. Hielscher Ultrasonics fornisce ultrasuonatori affidabili per la disgregazione e l'estrazione di cellule da piccoli campioni di laboratorio fino a volumi elevati in lavorazione industriale. L'attrattiva dell'estrazione assistita da ultrasuoni risiede nel trattamento non termico del materiale, nella facilità di applicazione e nella scalabilità dalla scala di prova a quella di produzione.

I dispositivi a ultrasuoni di Hielscher generano ultrasuoni ad alta intensità che possono essere controllati esattamente in base ai requisiti di processo.

L'elenco che segue fornisce vari protocolli di lavorazione a ultrasuoni, che dimostrano l'ampio campo di applicazione degli ultrasuoni di potenza in biologia, nella lavorazione degli alimenti e nella produzione farmaceutica.
Sia che abbiate in mente un'estrazione botanica particolare o che vogliate ottenere informazioni più generali sui nostri estrattori a ultrasuoni ad alte prestazioni, utilizzate il modulo di contatto qui sotto! Saremo lieti di assistervi!

Estrazione ad ultrasuoni di boldina da foglie di boldo (Peumus boldus Molina)

Applicazione a ultrasuoni:
Un importante composto attivo del boldo è la boldina ((S)-2,9-diidrossi-1,10-dimetossiaporfina), che oltre alla catechina ((2S,3R)-2-(3,4-diidrossi-fenile)-3,4-diidro-1(2H)-benzopirano-3,5,7-triolo) è il principale componente della frazione alcaloide e flavonoide delle foglie di boldo. La boldina è un forte agente antiossidante che subisce i danni perossidativi mediati dai radicali liberi e agisce come efficiente scavenger dei radicali idrossilici.
Procedura di estrazione: Per una tipica procedura di estrazione, i campioni di foglie di boldo sono stati estratti con 1 litro di acqua distillata a pressione atmosferica utilizzando l'ultrasuonatore. UIP1000hd in modalità batch e flow-through. Il tempo di estrazione varia da 10 a 40 minuti, con un'intensità di ultrasuoni da 10 a 23 W/cm.²e un intervallo di temperatura compreso tra 10 e 70°C. I migliori risultati sono stati ottenuti alle seguenti condizioni: intensità degli ultrasuoni di 23 W/cm² per 40 min. alla temperatura di 36°C
Risultati: I risultati dell'analisi mostrano che la sonicazione ad alta potenza aumenta il rilascio di analiti da parte del materiale a matrice vegetale del Boldo a tassi significativamente migliori rispetto al metodo convenzionale: la stessa resa è stata rilasciata dalla sonicazione in 30 minuti, mentre il tempo di estrazione convenzionale è stato di 2 ore.
Chemat (2013) e collaboratori hanno dimostrato che l'estrazione assistita da ultrasuoni migliora l'efficienza dell'estrazione della pianta riducendo al contempo il tempo di estrazione a una maggiore concentrazione degli estratti (stessa quantità di solvente e materiale vegetale). L'analisi ha rivelato che le condizioni ottimizzate erano: potenza di sonicazione 23 W/cm² con UIP1000hd per 40 min. e una temperatura di 36°C. I parametri ottimizzati dell'estrazione a ultrasuoni forniscono un'estrazione migliore rispetto alla macerazione convenzionale in termini di tempo di processo (30 min. invece di 120 min.), maggiore resa, maggiore efficienza energetica, maggiore pulizia, maggiore sicurezza e migliore qualità del prodotto.
Raccomandazione sul dispositivo:
UIP1000hdT con sonotrodo BS2d34 e cella a flusso
Riferimento/ Documento di ricerca:
Petigny, L.; Périno-Issartier, S.; Wajsman, J.; Chemat, F. (2013): Estrazione batch e continua assistita da ultrasuoni di foglie di boldo (Peumus boldus Mol.). International Journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.

Estrazione a ultrasuoni di acido clorogenico dalle foglie di tabacco

Applicazione a ultrasuoni:
Per gli esperimenti di estrazione, le foglie di tabacco di Nicotiana tabacum sono state macinate per ottenere particelle di dimensioni ridotte, circa >4 x ≧2 mm. Per le prove di estrazione a ultrasuoni, campioni di 20 g di foglie di tabacco essiccate sono stati estratti con acqua distillata a temperature comprese tra i 5°C e i 30°C. Gli esperimenti di estrazione sono stati condotti per intervalli di tempo del ciclo di estrazione che variavano da 5 minuti a 30 minuti per ciclo. Al volume ottimale calcolato di 256 ml di acqua distillata, necessario per estrarre tutto l'acido clorogenico solubile da 20 g di campioni di foglie di tabacco essiccate, sono state aggiunte circa 10-15 gocce di etanolo. Il volume ottimale di 256 ml di acqua distillata è stato poi suddiviso in volumi frazionati di solvente di estrazione da utilizzare in ciascun ciclo di estrazione a ultrasuoni.
Per l'irradiazione a ultrasuoni, un processore a ultrasuoni UP400S (400 watt, 24 kHz) con un sonotrodo H7 in titanio, con un diametro della punta di 7 mm. Il sonotrodo H7 è stato inserito a metà altezza della miscela di estrazione.
protocolloLe condizioni ottimali per l'estrazione a ultrasuoni dell'acido clorogenico dalle foglie di tabacco sono state individuate: 20 g di foglie di tabacco essiccate in acqua distillata (rapporto ottimale liquido/solido: 12,8 mL/g) a una temperatura di lavorazione di 20°C, dispositivo a ultrasuoni UP400S (400W, 24kHz) per 3 cicli di sonicazione di 15 minuti ciascuno (durata totale della sonicazione: 45 minuti).
Raccomandazione sul dispositivo:
UP400S con sonotrodo H7
Riferimento/ Documento di ricerca:
Mazvimba, Martin Tongai; Yu, Ying; Zhang, Ying (2011): Ottimizzazione e progettazione ortogonale di un processo di estrazione acquosa assistita da ultrasuoni per l'estrazione di acido clorogenico dalle foglie secche di tabacco. Chinese Journal of Natural Medicines 2011.
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Estrazione a ultrasuoni della mangiferina

Applicazione a ultrasuoni:
Mangiferina (1,3,6,7-Tetraidrossi-2-[3,4,5-triidrossi-6-(idrossimetil)oxan-2-il]xanten-9-one; formula: C₁₉H₁₈O₁₁) è un polifenolo con struttura C-glicosilxantone che si trova in molte specie vegetali. La mangiferina mostra diverse attività farmacologiche. L'acilazione regioselettiva della mangiferina può essere catalizzata in modo molto efficiente dalla lipasi sottoposta a ultrasuoni. Rispetto ai metodi convenzionali, la catalisi assistita da ultrasuoni eccelle per i vantaggi di tempi di reazione più brevi e rese più elevate. Le condizioni ottimali per l'acilazione ultrasonica della mangiferina sono state individuate come segue:
lipasi: PCL, donatore di acile: acetato di vinile; solvente di reazione: DMSO, temperatura di reazione: 45 degC, potenza ultrasonica: 200W; rapporto di substrato: donatore acilico/mangiferina 6/1, carico enzimatico: 6 mg/ml
La resa di acilazione regioselettiva ha raggiunto l'84%.
Raccomandazione sul dispositivo:
UP200St o UP200Ht
Riferimento/ Documento di ricerca:
cp.: Wang, Z.; Wang, R.; Tian, J.; Zhao, B; Wei, X.F.; Su, Y.L.; Li, C.Y.; Cao, S.G.; Wang, L. (2010): L'effetto degli ultrasuoni sull'acilazione regioselettiva della mangiferina catalizzata dalla lipasi in solventi non acquosi. J. Asian Nat Prod. Res. 12/1, 2010. 56-63.

Estrazione ad ultrasuoni dei capsaicinoidi

Applicazione a ultrasuoni:
Estrazione di capsaicinoidi (capsaicina, nordiidrocapsaicina) dal peperoncino: Capsaicinoidi da Capsicum frutescens I peperoni sono stati ottenuti tramite estrazione a ultrasuoni alle seguenti condizioni: solvente: 95% (v/v) etanolo, rapporto solvente/massa di 10 ml/g, tempo di estrazione con sonicazione di 40 minuti, temperatura di estrazione di 45°C. Resa dell'estratto: 85% dei capsaicinoidi.
Raccomandazione sul dispositivo:
UP400St
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Estrazione a ultrasuoni della silimarina dai semi di cardo mariano

Applicazione a ultrasuoni:
L'estrazione assistita da ultrasuoni è stata eseguita utilizzando un ultrasuonatore UP400S. In questo studio è stata utilizzata una sonda a ultrasuoni di tipo a corno con un diametro di 1,5 cm. 10 g di polvere di cardo mariano non grasso sono stati pesati accuratamente e disciolti in 100 mL di metanolo. Il becker è stato tenuto a bagnomaria e mantenuto alla temperatura di 25°C. La polvere di cardo mariano disciolta nel solvente è stata sonicata per diversi intervalli di tempo (30, 60, 90, 120 e 150 min.) Dopo ogni intervallo di tempo, la soluzione è stata filtrata attraverso un filtro Whatman e ogni filtrato (circa 80 ml) è stato evaporato con un evaporatore rotante fino a raggiungere 30 ml di soluzione e l'assorbanza dei composti fenolici è stata misurata con uno spettrofotometro UV-Visibile alla lunghezza d'onda di 517 nm secondo il metodo DPPH. Come previsto, aumentando i tempi di estrazione è aumentato il contenuto di silimarina.
Gli autori dello studio hanno scoperto che l'estrazione a ultrasuoni per ottenere gli estratti alcolici è una delle tecniche migliori per sostituire le tecniche convenzionali. È stato dimostrato che l'estrazione a ultrasuoni consente di ottenere una migliore qualità dell'estratto. Altri vantaggi sono il risparmio di tempo e la maggiore efficienza, ecc.
Raccomandazione sul dispositivo:
UP400St
Riferimento/ Documento di ricerca:
Çağdaş, E.; Kumcuoğlu, S.; Güventürk, S.; Tavman, S. (2011): Estrazione assistita da ultrasuoni dei componenti della silimarina dai semi di cardo mariano (Silybum Marianum L.). GIDA 36/6, 2011. 311-318.
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Estrazione a ultrasuoni dello stevioside

Applicazione a ultrasuoni:
Campioni di 10 g di foglie di stevia secche e macinate sono stati estratti in 100 ml di acqua sotto agitazione continua (con un agitatore magnetico). Il valore del pH è stato controllato con fosfato di sodio 0,01 M a pH 7. Il campione è stato messo in un becher di vetro da 150 mL e sonicato con un ultrasuonatore a sonda. UIP500hT (20kHz, 500W). La punta del sonotrodo è stata immersa per circa 1,5 cm nel fango di foglie di stevia. Il dispositivo a ultrasuoni è stato impostato per una potenza di 350W. Un trattamento blando di sonicazione a 350 W per 5-10 min. a una temperatura di processo costante di 30°C ha dato una resa di rebaudioside A di 30-34 g per 100 g di campione. Dopo la sonicazione, la soluzione estratta è stata centrifugata e filtrata attraverso una membrana microporosa da 0,45 μm; il filtrato è stato prelevato per l'analisi del contenuto di rebaudioside A totale. La resa di estrazione del contenuto di rebaudioside A totale è stata analizzata mediante HPLC.
Con l'estrazione senza solventi assistita da ultrasuoni è stata ottenuta un'elevata resa di rebaudioside A rispetto ai metodi di estrazione tradizionali, come l'estrazione a caldo o la macerazione.
Raccomandazione sul dispositivo:
UIP500hdT
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Estrazione a ultrasuoni dei terpeni

Applicazione a ultrasuoni:
L'estrazione di composti volatili, come i terpeni, dalle infiorescenze di una cultivar di Cannabis sativa L. a fibra può essere migliorata con gli ultrasuoni. Gli studi hanno dimostrato che dopo una breve sonicazione i terpeni mirati vengono già rilasciati dal materiale vegetale.
I risultati mostrano che un trattamento a ultrasuoni non superiore a 5 minuti permette di ottenere una maggiore concentrazione di terpeni rispetto alla macerazione. Invece, un trattamento a ultrasuoni più lungo di 5 minuti ha aumentato la concentrazione di δ-9-tetraidrocannabinolo (THC).
Protocollo di sonicazione:
L'estrazione dei terpeni assistita da ultrasuoni è stata effettuata utilizzando un Ultrasuonatore a sonda da 200 W. Il dispositivo a ultrasuoni è stato impostato al 25% di ampiezza. Tre aliquote di 50 g di infiorescenze essiccate sono state addizionate ciascuna con 250 ml di etanolo al 70% v/v, utilizzato come solvente di estrazione. Ogni becher e il suo contenuto sono stati immersi in un bagno di ghiaccio. La sonicazione è stata effettuata per 5, 10 e 15 minuti. Durante la estrazione ad ultrasuoni La procedura prevede una rapida e continua dissipazione del calore per mantenere la temperatura del processo al di sotto dei 30°C. Dopo l'estrazione, le miscele sono state filtrate sotto vuoto attraverso la carta Whatman No. 3 e il solvente è stato rimosso mediante evaporazione rotativa sotto vuoto. Ogni prova di estrazione è stata eseguita in triplo, utilizzando tre diversi campioni.
L'ultrasonicazione è risultata un'interessante alternativa alla macerazione per l'estrazione di composti volatili dalle infiorescenze di cannabis, ma dimostra anche che il trattamento a ultrasuoni non deve essere più lungo di 5 minuti per ottenere un maggiore recupero di terpeni. Invece, un trattamento a ultrasuoni più lungo di 5 minuti ha aumentato la concentrazione di δ-9-tetraidrocannabinolo (THC). L'estratto di infiorescenze di Cannabis sativa ottenuto con un'estrazione a ultrasuoni effettuata per 5 minuti potrebbe essere utilizzato come ingrediente per profumi o aromi per bevande. Può essere usato come alternativa alla canapa industriale, dove gli steli sono utilizzati per l'industria delle fibre e gli estratti delle infiorescenze per l'industria cosmetica e alimentare.
Raccomandazione sul dispositivo:
UP200St o UP200Ht con sonotrodo/sonda S26d14
Riferimento/ Documento di ricerca:
Da Porto, C.; Decorti, D.; Natolino, A. (2014): “Estrazione assistita da ultrasuoni di composti volatili da infiorescenze industriali di Cannabis sativa L.”. IJARNP 2014, 7/ 1. 8-14.
Per saperne di più sull'estrazione di terpeni assistita da ultrasuoni!

Set di estrazione per l'isolamento botanico: Ultrasuonatore a sonda UP400ST, filtro sottovuoto Büchi e rotor-evaporatore per l'estrazione di sostanze fitochimiche.

Estrazione a ultrasuoni di vanillina dai semi di vaniglia stagionati

Applicazione a ultrasuoni:
L'estrazione della vanillina è stata ottimizzata con la sonicazione. Pertanto, il dispositivo a ultrasuoni da 100 watt è stato utilizzato in modalità pulsata (cicli: 5 sec. acceso seguito da 5 sec. spento).
I risultati migliori sono stati ottenuti con l'estrazione a ultrasuoni in presenza di etanolo al 40% per 1 ora a 30°C. Per confrontare i risultati con i metodi di estrazione convenzionali, sono state effettuate anche estrazioni in bagno d'acqua e in bagno a ultrasuoni. I risultati hanno mostrato che l'ottimizzazione dell'estrazione della vanillina mediante corno ad ultrasuoni con il 40% di etanolo per 1 ora a 30°C è stata comparabile con l'estrazione in bagno d'acqua con il 40% di etanolo a 56°C per 15 ore.
Raccomandazione sul dispositivo:
UP100H
Riferimento/ Documento di ricerca:
Rasoamandrary, N.; Fernandes, A. M.; Bashari, M.; Masamba, K.; Xueming, X. (2013): Miglioramento dell'estrazione della vanillina 4-idrossi-3-metossibenzaldeide dai fagioli di vaniglia stagionati mediante estrazione assistita da ultrasuoni: A Comparison of Ultrasound-Assisted and Hot Water Bath Extraction. Akademik Gıda 11/1, 2013. 6-12.
Per saperne di più sui vantaggi dell'estrazione a ultrasuoni della vanillina!

Estrazione a ultrasuoni di composti fenolici da Ziziphus Jujube

Applicazione a ultrasuoni:
Per l'estrazione assistita da ultrasuoni dei composti fenolici del giuggiolo (Ziziphus Jujube), è stato utilizzato un ultrasuonatore a sonda ad alta intensità. UP200H con potenza di 200W e frequenza di 24kHz. Il dispositivo a ultrasuoni era dotato di un sonotrodo S2 a micropunta (diametro della punta di 2 mm), immerso in un bagno d'acqua in cui è stato posto un bicchiere di precipitato con il campione (dimensioni interne: 280:195:135 mm). L'ampiezza delle vibrazioni ultrasoniche era pari al 100% della potenza nominale (ampiezza massima di 260 μm) e la potenza acustica di 0,171402 W e l'intensità di 21,8346 W/cm2 .L'intensità ultrasonica è stata determinata calorimetricamente misurando l'incremento di tempo-temperatura della sospensione in condizioni adiabatiche. La procedura di estrazione a ultrasuoni è stata utilizzata per l'estrazione dei fenoli totali dai campioni secondo il disegno sperimentale (per l'ottimizzazione).
Raccomandazione sul dispositivo:
UP200H con sonotrodo S2
Riferimento/ Documento di ricerca:
Fooladi, H.; Mortazavi, S. A.; Rajaei, A.; Elhami Rad, A.H.; Salar Bashi, D.; Savabi Sani Kargar, S. (2013): Ottimizzazione dell'estrazione dei composti fenolici del giuggiolo (Ziziphus Jujube) con il metodo di estrazione assistito da ultrasuoni. IECFP 2013.

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