Estrazione del terpene da Ultrasonics
È stato dimostrato che l'estrazione a ultrasuoni del terpene dà alte rese di ossido di terpene cariofillene, ad esempio dalla cannabis e dal luppolo. L'ossido di cariofillene è un terpene presente in cannabis, luppolo, pepe, basilico e rosmarino. Come composto attivo, l'ossido di cariofillene terpene estratto è usato come additivo aromatizzante e integratore sanitario.
Uso di ossido di cariofillene estratto
L'ossido di cariofillene si distingue per l'odore e il gusto aromatico (cioè le erbe). A causa del suo intenso odore e sapore aromatico, è spesso utilizzato come additivo aromatizzante negli alimenti, oltre che come componente profumata. Inoltre, ha anche la capacità di legarsi con i recettori CB2 endocrini del corpo umano, il che lo rende un interessante componente farmaceutica.
Estrazione ultrasonica di ossido di cariofillene
L'estrazione ad ultrasuoni dell'ossido di cariofillene terpenico è una tecnica eccellente per produrre rese elevate, ad esempio da cannabis e luppolo. Per saperne di più sulla cavitazione acusticail principio attivo dell'estrazione ad ultrasuoni!
Ad esempio, l'ossido di β-cariofillene è stato estratto ad ultrasuoni con il dispositivo ad ultrasuoni. UP100H (100W, 30kHz) dai boccioli di luppolo essiccati.
I dati dell'analisi GC mostrano il rendimento di estrazione di ossido di β-cariofillene, estratto con Hielscher's UP100H dal luppolo.
UP400St – Potente processore ad ultrasuoni da 400W per l'estrazione del terpene con agitatore
Analisi gascromatografica dell'estratto ultrasonico di luppolo: β-cariofillene ossido, α-cariofillene, α-pinene, micrene, limonene, α-cariofillene, e ossido di cariofillene e altri.
Oltre all'ossido di β-cariofillene, sono stati estratti con successo altri terpeni come α-cariofillene, α-pinene, micrene, limonene e α-cariofilene, tra gli altri.
Come si estraggono i terpeni dalle piante con gli ultrasuoni a sonda? Un'istruzione passo dopo passo!
- In primo luogo, il materiale vegetale viene macinato o sminuzzato in piccoli pezzi per aumentare la superficie di estrazione.
- Il materiale vegetale viene poi mescolato con un solvente (come etanolo o acqua) per estrarre i terpeni.
- L'ultrasuono a sonda viene quindi utilizzato per supportare il processo di estrazione applicando al liquame onde ultrasonore ad alta intensità e bassa frequenza a circa 20kHz. Ciò provoca una cavitazione acustica e una rapida vibrazione del solvente, che favorisce la disintegrazione e la rottura delle cellule vegetali e il rilascio dei terpeni.
- La miscela viene poi filtrata per separare il materiale vegetale solido dal liquido contenente i terpeni estratti.
- Il liquido viene quindi evaporato o sottoposto a ulteriori trattamenti per rimuovere il solvente e concentrare i terpeni.
- Il prodotto finale è un estratto ricco di terpeni che può essere utilizzato in varie applicazioni come integratori alimentari, alimenti funzionali e cosmetici.
Protocollo di estrazione di terpeni ad ultrasuoni
Il luppolo è stato macinato con un macinacaffè convenzionale per ottenere una granulometria più omogenea del campione di luppolo.
4.5mg di luppolo è stato messo in una fiala, aggiungendo 5mL di etanolo. La fiala è stata posta in un becher con acqua ghiacciata per la dissipazione del calore. Poi, il campione è stato sonicato con un UP100Hdotato di sonotrodo MS7, con un'impostazione di ampiezza del 50% per 90sec.
Analisi gascromatografica dell'estratto ultrasonico di luppolo:
L'sonicazione assicura un elevato trasferimento di massa tra la matrice cellulare e il solvente, in modo da ottenere una resa molto elevata di estratto di alta qualità.
- estratti terpenici di alta qualità (nessuna degradazione termica)
- rendimenti elevati
- procedura veloce
- ROI veloce
- solventi più delicati
- meno solvente
- sicuro e facile da usare
- Bassa manutenzione
- estrazione del terpene verde e rispettosa dell'ambiente
L'estrazione del terpene ad ultrasuoni si distingue come metodo di estrazione verde, che permette di accelerare significativamente la procedura di estrazione del terpene, richiedendo meno energia rispetto ad altri metodi di estrazione convenzionali (ad esempio, CO2 supercritica, Soxhlet ecc.). Altri vantaggi legati all'uso dell'estrazione ad ultrasuoni dei terpeni sono la facilità di utilizzo dell'estrattore ad ultrasuoni, il processo rapido, l'assenza di scarti chimici, l'elevata resa, l'eco-compatibilità, la qualità migliorata grazie alle condizioni di lavorazione miti e la prevenzione del degrado termico.
Estrattori ad ultrasuoni per terpeni
La tabella seguente indica quale dispositivo a ultrasuoni potrebbe essere il più adatto alle vostre esigenze di estrazione del terpene.
| Volume di batch | Portata | Dispositivi raccomandati |
|---|---|---|
| 10 - 2000mL | 20 - 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 - 20L | 0,2 - 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 - 100L | 2 - 10L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10 - 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | più grande | cluster di UIP16000 |
Omogeneizzatori ad ultrasuoni ad alta potenza, dal laboratorio alla scala industriale.
Letteratura/riferimenti
- 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
Particolarità / Cose da sapere
Cariofillene
Caryophyllene o (-)-β-caryophyllene, è un sesquiterpene ciclico naturale che si trova in molti oli essenziali. Le seguenti erbe sono note come una buona fonte di cariofillene: cannabiscanapa (Cannabis sativa), cumino nero (Carum nigrum), chiodi di garofano (Syzygium aromaticum), luppolo (Humulus lupulus), basilico (Ocimum spp.), origano (Origanum vulgare), pepe nero (Piper nigrum)Lavanda (Lavandula angustifolia), rosmarino (Rosmarinus officinali, e olio di copaiba (Copaifera spp.). Il β-cariofillene è un fitocannabinoide con forte affinità al recettore dei cannabinoidi di tipo 2 (CB 2), ma non al recettore dei cannabinoidi di tipo 1 (CB 1).
Ossido di cariofillene
L'ossido di cariofillene (anche ossido di β-cariofillene) è il derivato di ossidazione del β-cariofillene ed è una polvere solida cristallina bianca con un punto di fusione di circa 62°C.
È apprezzato per i suoi effetti antinfiammatori, anestetici locali e antiossidanti. La prima ricerca suggerisce che l'ossido di cariofillene potrebbe essere anche un potenziale farmaco per il trattamento del cancro. L'ossido di cariofillene fa parte dell'anello di ciclobutano, già utilizzato nella ricerca medica per sintetizzare il farmaco chemioterapico carboplatino.
L'ossido di cariofillene, in cui l'olefina del cariofillene è diventata un'epossido, è un componente approvato per l'aromatizzazione alimentare.
Sia il β-cariofillene che il β-cariofillene ossido presentano una bassa solubilità in acqua, che ne impedisce l'assorbimento nella cellula. Per utilizzare questi sesquiterpeni come farmaci o integratori alimentari, l'incapsulamento in I Liposomi superare la scarsa solubilità di questi sesquiterpeni nei fluidi acquosi e garantire biodisponibilità e bioattività. Clicca qui per saperne di più sull'incapsulamento ad ultrasuoni di composti bioattivi!
Ossido di cariofillene nella cannabis
Nella pianta di cannabis sativa, l'ossido di cariofillene si trova come sesquiterpene, che consiste di tre unità di isoprene. L'ossido di cariofillene è uno dei terpeni più grandi e abbondanti della pianta di cannabis ed è responsabile dell'aroma e dell'odore caratteristici della cannabis. L'estrazione ad ultrasuoni viene applicata con successo per produrre oli di cannabidiolo a spettro completoin modo che l'effetto entourage dei molteplici composti è dato.
Cavitazione ad ultrasuoni per l'estrazione
Quando le onde ultrasoniche ad alta potenza vengono introdotte in un liquido, si verificano cicli di compressione ed espansione (rarefazione) nel fluido. Durante la rarefazione in un liquido si generano vuoti o le cosiddette bolle di cavitazione. Queste bolle di cavitazione, che sono piccole bolle di vuoto, si verificano quando viene esercitata la pressione negativa, in modo da superare la resistenza alla trazione locale del liquido. Le bolle di vuoto crescono in diversi cicli di compressione / rarefazione fino a quando non possono assorbire più energia e la bolla di cavitazione subisce sn collasso implosivo. Questo fenomeno è noto come cavitazione. Secondo la ricerca del Prof. Suslick (1990), nelle bolle di cavitazione prevalgono condizioni estreme con temperature fino a 5000 K, pressioni di 1000 atmosfere, velocità di riscaldamento-raffreddamento superiore a 1010 K/s e getti di liquidi con velocità fino a 280m/s, che appaiono come forze di taglio molto elevate e turbolenze nella zona di cavitazione. La combinazione di questi fattori (pressione, calore, taglio e turbolenza) viene utilizzata per accelerare il trasferimento di massa nel processo di estrazione. Inoltre, queste condizioni locali sono utilizzate anche in processi ad ultrasuoni, come l'omogeneizzazione, l'emulsificazione o la dispersione.
L'estrazione ad ultrasuoni si basa sulla cavitazione acustica e le sue forze di taglio idrodinamiche.
Estrazione ultrasonica dei terpeni
Il principio dell'estrazione ad ultrasuoni si basa su due effetti, che si producono quando le onde ultrasoniche ad alta potenza si accoppiano in un liquido o liquame:
In primo luogo, il solvente (mezzo liquido circostante) viene spinto nella matrice cellulare. A seconda dell'ampiezza e della forza della cavitazione, la parete cellulare viene perforata o interrotta dalla pressione del liquido.
In secondo luogo, durante il ciclo di rarefazione il contenuto della cellula (cioè il materiale intracellulare) viene eliminato dalla cellula interna. Dopo l'estrazione ad ultrasuoni, i composti mirati sono nel solvente e possono essere separati dal solvente (ad esempio evaporando il solvente) in modo da ottenere infine un estratto puro.
La composizione della materia prima (come il contenuto di umidità, il grado di macerazione/macinazione e la dimensione delle particelle, e il solvente selezionato sono fattori molto importanti per ottenere un processo di estrazione a ultrasuoni efficiente ed efficace. Anche i parametri di processo ad ultrasuoni sono essenziali: ampiezza, pressione, temperatura e tempo di sonicazione devono essere stabiliti e ottimizzati per ottenere i migliori risultati.