花の抽出 – 超音波処理による穏やかな加工と高収率
アブソリュート、花の成分を浸出させた水、花のハイドロラットのいずれを作る場合にも、超音波処理は花の抽出物の収率向上に役立ちます。花や花弁から繊細な生体分子や精油を分離するうえで、超音波処理が理想的な抽出技術である理由をご紹介します。
花や花房から生体分子と精油を抽出する理想的な技術としての超音波処理
花には、医薬品、食品、化粧品、栄養補助食品の成分として利用できる、芳香や風味を持つ化合物や治療活性を持つ化合物が数多く含まれているため、高い効力を持つ抽出物の原料として非常に求められています。超音波抽出は、花から目的の物質を分離する強力な技術です。花は植物の中でも非常に繊細な部分であり、それに応じた慎重な取り扱いが必要です。ここで、超音波処理の穏やかな抽出条件が威力を発揮します。超音波処理は、非加熱で精密に制御できる抽出方法として、花の抽出物を高収率で生成します。優れた抽出物の品質と高い効率が、超音波による植物抽出の主要な特徴です。
超音波プローブ型ホモジナイザーUP200Ht は、花から芳香性抽出物を調製するために使用されます。
超音波処理によるローズウォーターの調製 – 手順の解説
上の動画で紹介したローズウォーターを調製するには、以下の手順に従ってください。
- まず、新鮮なバラ(Rosa damascena)を慎重に選び、花の雌しべから花弁を取り外します。表面積を増やすため、花弁を小さく切ります。
- ローズウォーターを作るため、溶媒には精製水を使用します。
- 花弁をガラスビーカーに入れ、水を加えます。動画では、大きな花弁10枚と200mLの水を使用しています。
- 超音波処理装置UP200Htを準備します。ソノトロードS26d14をしっかりと取り付けます。花弁は植物の非常に繊細な部分であるため、超音波抽出の過程ですべての生体分子が保持されるように、振幅を70%に調整します。
- プローブをガラスビーカー内に浸し、超音波処理装置の電源を入れます。約90秒間、超音波処理を行います。
- 超音波処理後、混合物をろ過して固形残渣を取り除き、透明で芳香のあるローズウォーターを得ます。
- ローズウォーターを保存用の滅菌容器に回収し、品質を維持して保存期間を延ばすため、冷暗所で保管します。
- ローズウォーターを料理や化粧品用途に使用します。
植物抽出用の超音波処理装置UP400St と、抽出物の後処理・濃縮用のロータリーエバポレーター。
花の超音波抽出
- バラ
- ジャスミン
- タンポポ
- 桜の花
- ライラック
- ラベンダー
- エルダーフラワー
- マロウ
- セージ
- カモミール
- モクレン
- デイジー
- 栗の花
- トケイソウ
- オレンジの花
- カレンデュラ/マリーゴールド
- エキナセア/コーンフラワー
- ニセアカシア/ロビニア
- ノゲシ
- ヘラオオバコ
超音波抽出装置UP200Ht は、タンポポの花の抽出に使用されます。
超音波処理による精油抽出
超音波支援水蒸留は、従来の水蒸留と超音波技術を組み合わせた高度な抽出技術です。この方法では、超音波によってキャビテーションを発生させ、蒸気で満たされた小さな気泡を形成します。これらの気泡が内向きに崩壊すると、マイクロジェットと乱流が発生します。こうした作用が粒子の破壊、表面の亀裂形成、混合を促進し、物質移動速度を大幅に向上させます。
このプロセスでは液全体の加熱も行い、水の気化を加速して熱伝達を促進します。この組み合わせにより、抽出時間、エネルギー消費量、溶媒使用量が削減され、超音波支援水蒸留は従来の方法に比べて効率が高く、環境に優しい方法となります。
超音波支援水蒸留の主な利点は以下のとおりです。
- 抽出効率の向上: 精油と価値のある生理活性化合物の放出が促進されます。
- 時間とエネルギーの削減: 抽出時間が短縮され、エネルギー消費量が低減します。
- 品質の向上: 穏やかな加工条件によって、化合物の完全性が保たれます。
- 運転上の利点: 安全な運転、起動時間の短縮、装置の小型化、処理工程数の削減。
上の比較SEM画像は、水蒸留(左)と超音波支援水蒸留(右)で処理したSaturejaの葉の細胞構造を示しており、超音波処理によって細胞壁が著しく効率的に破砕されることが分かります。その結果、超音波水蒸留は、従来の水蒸留と比べて精油抽出を約40 %向上させます。
花の抽出物を製造するための超音波処理装置
Hielscherの超音波処理装置は、特に高度なホモジナイズ能力と抽出能力により、花や花房の生産における卓越性で知られています。Hielscherは、各装置あたり50ワットから最大16,000ワットまで、あらゆるサイズと処理能力の超音波処理装置を提供しています。これらの高性能超音波処理装置は、植物原料から生理活性化合物、精油、芳香成分を効率的かつ精密に抽出することを可能にします。最先端の超音波技術を採用したHielscherの超音波処理装置は、抽出物の最適な収率と品質を確保するため、付加価値の高い植物由来製品、香料、有効成分、栄養補助食品の製造に欠かせません。さらに、堅牢な設計と使いやすいインターフェースにより、品質評価にも最適で、研究用途と産業用途の両方で信頼性と再現性のある結果を提供します。
- 高い効率
- 最先端の技術
- 信頼性と堅牢性
- 調整可能で精密なプロセス制御
- バッチとインライン
- あらゆる容量に対応
- インテリジェントなソフトウェア
- スマートな機能(プログラム設定、データ記録、遠隔制御など)
- 簡単で安全な操作
- メンテナンスの負担が少ない
- CIP(定置洗浄)
設計、製造、コンサルティング – ドイツ製の品質
Hielscherの超音波処理装置は、最高水準の品質と設計基準で広く知られています。堅牢性と操作の容易さにより、当社の超音波処理装置を産業設備に円滑に組み込むことができます。Hielscherの超音波処理装置は、過酷な条件や厳しい要求のある環境にも容易に対応します。
Hielscher UltrasonicsはISO認証企業であり、最先端の技術と使いやすさを備えた高性能超音波処理装置に特に重点を置いています。当然ながら、Hielscherの超音波処理装置はCEに適合し、UL、CSA、RoHsの要件を満たしています。
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知っておきたい知識
ローズウォーター、ローズアブソリュート、ローズハイドロラットの違いは何ですか?
ローズウォーター、ローズアブソリュート、ローズハイドロラットはいずれもバラに由来しますが、製造方法と化学組成が異なります。
ローズウォーター: ローズウォーターは、バラの精油を抽出するために用いる水蒸気蒸留プロセスの副産物です。バラの花弁の水溶性成分を含み、繊細な花の香りと風味をもたらします。ローズウォーターは、心地よい香りと健康上の利点が期待されることから、料理、スキンケア製品、アロマセラピーで広く使用されています。
超音波で強化した水蒸留の詳細については、こちらをクリックしてください。
ローズアブソリュート: ローズアブソリュートは、通常はヘキサンまたは別の溶媒を用いる溶媒抽出によって、バラの花弁から抽出される芳香性の油です。この方法は、花弁から芳香成分を抽出する効率がより高く、高濃度で芳香の豊かな油が得られます。
ローズアブソリュートは、強く持続性のある花の香りにより、香水製造や高級化粧品に広く使用されています。
ローズハイドロラット(ローズフローラルウォーター):
ローズハイドロラットは、ローズフローラルウォーター、ローズハイドロゾル、ローズ蒸留水とも呼ばれ、バラの精油を抽出するために花弁を水蒸気蒸留した後に残る水です。水溶性の植物成分に加え、一部の精油分子も含み、これにより穏やかな香りと治療上の特性がもたらされます。ローズハイドロラットは類似した香りの特性を持ちますが、より希釈された水性の組成となっています。
ローズハイドロラットは、保湿作用、鎮静作用、爽快感をもたらす特性により、スキンケアにおいて化粧水、フェイスミスト、化粧品処方の成分としてよく使用されます。
これらのバラ由来の液体はいずれも超音波抽出によって製造でき、それぞれ独自の特性と利点を持つため、料理、化粧品、治療用途で貴重な成分となります。
植物抽出物に含まれる生理活性化合物
生理活性化合物は、植物、動物、その他の生物に存在する天然の化学物質で、生体組織に作用します。健康増進と疾病予防において重要な役割を果たします。これらの化合物は、化学構造と生物学的機能に基づいて、いくつかのカテゴリーに大別できます。生理活性化合物の主な種類は以下のとおりです。
- ポリフェノール
ポリフェノールは、抗酸化特性で知られる多様な化合物群です。さらに以下のような種類に分類できます。
フラボノイド:フラボノール(ケルセチンなど)、フラボン(ルテオリンなど)、フラバノン(ヘスペリジンなど)、フラバノール(カテキン類など)、イソフラボン(ゲニステインなど)、アントシアニン(シアニジンなど)を含みます。
フェノール酸:ヒドロキシ安息香酸類(没食子酸など)とヒドロキシ桂皮酸類(カフェ酸など)を含みます。
タンニン:縮合型タンニン(プロアントシアニジン)と加水分解性タンニン(ガロタンニン)。
スチルベン:レスベラトロールが最もよく知られているスチルベンです。
リグナン:種子、特に亜麻仁に含まれます(セコイソラリシレジノールなど)。 - テルペノイド
テルペノイドはイソプレノイドとも呼ばれ、炭素原子五個からなるイソプレン単位に由来し、以下を含みます。
カロテノイド:カロテン類(β-カロテンなど)とキサントフィル類(ルテイン、ゼアキサンチンなど)を含みます。
モノテルペン:リモネン、メントールなど。
セスキテルペン:クルクミンなど。
ジテルペン:タキソールなど。
トリテルペン:サポニン、ステロール(β-シトステロールなど)など。
テトラテルペン:リコペン、アスタキサンチンなど。 - アルカロイド
アルカロイドは窒素を含む化合物で、強い生理作用を持つことがよくあります。
ピロリジンおよびピペリジンアルカロイド:ニコチンなど。
トロパンアルカロイド:アトロピン、コカインなど。
キノリンアルカロイド:キニーネなど。
イソキノリンアルカロイド:モルヒネ、コデインなど。
インドールアルカロイド:ストリキニーネ、レセルピンなど。
イミダゾールアルカロイド:ピロカルピンなど。
ピリジンアルカロイド:ピペリンなど。 - 配糖体
配糖体は、糖部分が非糖部分(アグリコン)に結合したものです。以下を含みます。
強心配糖体:ジゴキシンなど。
アントラキノン配糖体:アロインなど。
フラボノイド配糖体:アグリコンがフラボノイドであるもの(ルチンなど)。 - サポニン
サポニンは、石けんのような特性を持つ配糖体です。
ステロイドサポニン:ヤムイモなどの植物に含まれます(ジオスゲニンなど)。
トリテルペノイドサポニン:マメ科植物に含まれます(ソヤサポニン類など)。 - 有機硫黄化合物
これらの化合物は硫黄を含み、顕著な健康上の利点を持ちます。
グルコシノレート:アブラナ科野菜に含まれます(スルフォラファンなど)。
チオスルフィネート:ニンニク由来のアリシンなど。 - ビタミン
ビタミンは、健康のために少量必要となる有機化合物です。
脂溶性ビタミン:ビタミンA(レチノイド類)、D(カルシフェロール類)、E(トコフェロール類とトコトリエノール類)、K(フィロキノンとメナキノン類)を含みます。
水溶性ビタミン:ビタミンB群(B1、B2、B3、B5、B6、B7、B9、B12など)とビタミンC(アスコルビン酸)を含みます。 - 脂肪酸
脂肪酸、特に必須脂肪酸は、健康において極めて重要な役割を果たします。
オメガ3脂肪酸:エイコサペンタエン酸(EPA)、ドコサヘキサエン酸(DHA)など。
オメガ6脂肪酸:リノール酸(LA)、アラキドン酸(AA)など。 - ペプチドとタンパク質
生理活性ペプチドとタンパク質は、さまざまな生理作用を持ちます。
抗菌ペプチド:ディフェンシン類など。
酵素阻害物質:乳タンパク質由来のACE阻害物質など。 - 多糖類
多糖類は免疫調節作用や、その他の健康上の利点を持ちます。
β-グルカン:オート麦やキノコに含まれます。
グリコサミノグリカン:ヒアルロン酸、コンドロイチン硫酸など。
これらの生理活性化合物はいずれも、抗酸化活性から抗炎症作用まで、幅広い利点をもたらします。超音波処理は、植物からこれらの生理活性化合物を分離するための非常に効率的な技術です。
文献/参考文献
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- Turrini, Federica; Donno, Dario; Beccaro, Gabriele; Zunin, Paola; Pittaluga, Anna; Boggia, Raffaella (2019): Pulsed Ultrasound-Assisted Extraction as an Alternative Method to Conventional Maceration for the Extraction of the Polyphenolic Fraction of Ribes nigrum Buds: A New Category of Food Supplements Proposed by The FINNOVER Project. Foods. 8. 466; 2019
- Sitthiya, K.; Devkota, L.; Sadiq, M.B.; Anal A.K. (2018): Extraction and characterization of proteins from banana (Musa Sapientum L) flower and evaluation of antimicrobial activities. Journal of Food Science and Technology (February 2018) 55(2):658–666.
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Hielscher Ultrasonicsは、 研究室規模 から 産業規模までの高性能超音波ホモジナイザーを製造しています。



