超音波抽出の溶媒としてのグリセリン

グリセリン（グリセロール）は、純粋な状態（100%）でも、水またはエタノールとの混合物としても、植物抽出に使用できます。超音波処理においてグリセリンを抽出溶媒として使用する利点をご紹介します。

超音波処理を用いたグリセリン中での植物抽出

植物抽出は、分析化学、生化学、天然物研究における基本的なプロセスであり、複雑な混合物から特定の成分を単離することを目的としています。浸漬抽出やソックスレー抽出などの従来の抽出方法は、長い処理時間と有機溶媒の使用を必要とすることが多く、環境や健康にリスクをもたらす可能性があります。超音波処理はより効率的で、より迅速で、より効果的であり、環境にもより優しいため、過去十年間で超音波抽出は浸漬抽出、ソックスレー抽出、溶媒抽出などの従来の抽出技術に取って代わりました。これらの利点に加えて、超音波抽出では任意の溶媒を使用できます。超音波抽出装置は、純粋な植物性グリセリンでさえ溶媒として扱うことができます。

抽出用のプローブ型超音波装置はどのように機能するのでしょうか？

植物抽出に使用される超音波処理装置は、強力な超音波の力を利用します。超音波プローブを介して高強度の超音波が溶媒中に伝達され、そこで多数のキャビテーション気泡が発生します。微細なキャビテーション気泡の急速な生成と崩壊によって、せん断力、激しい撹拌、局所的な高温と高圧が生じます。これらの超音波による機械的な力は、細胞壁を効果的に破砕し、細胞内化合物の放出を促進します。この超音波で強化された抽出技術には、抽出時間の短縮、収量の増加、熱に不安定な物質を著しい劣化なしに処理できることなど、いくつもの利点があります。

抽出溶媒としての植物性グリセリン

植物性グリセリンは、植物油に由来する無色、無臭の粘性液体であり、その溶媒特性が広く知られています。毒性がなく、生分解性があり、幅広い有機化合物に対して優れた溶解性を示します。植物性グリセリンには、溶媒として従来の有機溶媒を上回るいくつもの利点があります。

• 安全性と環境への影響： グリセリンは毒性がなく、環境への悪影響もないため、グリーンケミストリー用途に適した選択肢です。
• 食品グレードおよび医薬品グレード： 植物性グリセリンは、食品グレードおよび医薬品グレードの品質で入手できます。アルコールを含まず、食用にでき、甘味があるため、グリセリンは食品や医薬品向けの抽出物に使用する溶媒として評価されています。化粧品では、そのエモリエント特性により、グリセリンは溶媒として高く評価されています。
• 溶解性： 親水性物質と疎水性物質の両方を溶解できるため、抽出可能な化合物の範囲が広がります。
• 安定性： グリセリンは化学的に安定しており、抽出中に変質しやすい化合物の完全性を維持するのに役立ちます。

プロトコル：ハーブの葉からグリセリンへの超音波抽出

このプロトコルでは、ハーブの葉から純粋なグリセリンへ生理活性化合物を超音波抽出する手順をご案内します。上の補足動画をご覧いただくと、超音波抽出プロセスを視覚的に把握できます。
 
必要なもの：

• 生または乾燥したハーブ
• 100%植物性グリセリン
• プローブ型超音波処理装置（例：ソノトロードS24d22L2Dを備えたUP400St）
• ガラスビーカー
• 保存用の遮光ガラス瓶

 
 
段階ごとの手順

• ハーブの葉を小片（約5x5mm）に刻みます。
• ハーブの葉をガラスビーカーに入れます。
• グリセリンを加えます。ハーブを数分間浸しておいてもかまいません。
• 超音波処理装置のプローブをビーカーに挿入します。プローブをビーカーの中央に配置し、ソノトロードが容器の壁に触れないことを確認します。
• 振幅を100%に設定し、超音波処理を開始します。
• UP400Stに付属する温度センサーで温度を監視します。
• 温度が超えたくない温度を上回った場合は、超音波処理装置を一時停止し、グリセリンスラリーを冷却することができます。UP400Stのメニューで温度上限を設定できます。さらに、ガラスビーカーを氷浴に入れることもできます。
• 総投入エネルギーが約200–250 Ws/gになるまで超音波処理を行います。（目標投入エネルギーは、UP400StおよびHielscherのすべてのデジタル超音波処理装置のメニューで設定できます。）
• 超音波処理後、抽出済みの植物材料をろ過によってグリセリンから除去します。ストレーナー、ろ紙、またはチーズクロスを使用できます。粘性の高いグリセリンのろ過を容易にするため、吸引ろ過を使用してください。

 
トラブルシューティングとヒント：
グリセリンは低温になるほど粘度が高くなります。粘度の高い液体には、より高出力の超音波処理装置が必要です。出力400ワットの超音波処理装置UP400Stは、室温の100%グリセリンを余裕をもって処理します。より低出力の超音波処理装置を使用する場合は、グリセリンと水の混合物（例：50:50 %v/v）を使用してもかまいません。
低温のグリセリンでは、 1000ワットの超音波プロセッサーUIP1000hdTなどの産業用超音波処理装置が、高粘度溶媒の処理に最適です。
 

プロトコル：ゲンチアナ根からの植物化学物質の抽出

超音波植物抽出におけるグリセリンと水の混合物の実用例として、Hielscherの超音波処理装置UP200Htを使用し、50%グリセリン中でゲンチアナ根からアマロゲンチンなどの植物化学物質を単離する方法をご紹介します。ゲンチアナ根には、食品・飲料業界や伝統医療で関心が寄せられる苦味を呈する風味成分が含まれています。
アマロゲンチンの苦味価は58,000,000で、ゲンチアナ根に0.15%の濃度で含まれています。ゲンチアナの苦味は、すっきりとした風味を特徴とします。ゲンチアナ根の苦味成分は作用が強く、強力な風味成分として評価されています。

 
 
グリセリンを溶媒としたゲンチアナ根の超音波抽出の段階ごとの手順
 

 
グリセリンと水の混合物を高性能超音波処理装置UP200Htと組み合わせて使用することで、植物化学物質を高収量で抽出できます。グリセリンによる穏やかな条件により、変質しやすい化合物はプロセス全体を通じて安定した状態を維持します。

グリセリン、およびグリセリンと水またはエタノールの混合物は、超音波植物抽出に多用途の溶媒の選択肢を提供します。グリセリンの高粘度には課題が伴いますが、Hielscher UP200Htのような先進的な超音波処理装置は、これらの溶媒を効果的に処理し、有用な植物化学物質を効率よく抽出できます。溶媒組成を調整し、超音波の力を活用できることから、超音波支援抽出は、植物材料から生理活性化合物を単離するための強力な技術となっています。

グリセリン中での超音波支援抽出

プローブ型超音波装置と溶媒としての植物性グリセリンを組み合わせることで、強力な抽出方法が得られます。超音波処理の機械的効果は物質移動を促進し、グリセリンによる対象化合物の可溶化効率を改善します。この組み合わせは、ポリフェノール、アルカロイド、精油などの生理活性化合物を植物材料から抽出するのに特に効果的です。

グリセリン中での超音波植物抽出の用途

この抽出技術は、さまざまな分野で有望な用途があります。

1. 医薬品： 薬用植物からの医薬品有効成分の単離。
2. 食品産業： 天然の香味成分、色素、抗酸化物質の抽出。
3. 化粧品： スキンケア製品および美容製品向けの生理活性化合物の製造。
4. 深共晶溶媒 グリセロールおよびグリセロールをベースとする深共晶溶媒は、低コストで入手しやすく、毒性がなく、不燃性かつ不揮発性であるため、ポリフェノールの超音波抽出に最適であり、持続可能性の高い解決策を提供します。

設計、製造、コンサルティング – ドイツ製の品質

Hielscherの超音波装置は、最高の品質と設計基準で知られています。堅牢性と操作の容易さにより、当社の超音波装置を産業施設に円滑に組み込むことができます。Hielscherの超音波装置は、過酷な条件や厳しい環境にも容易に対応します。

Hielscher UltrasonicsはISO認証企業であり、最先端技術と使いやすさを備えた高性能超音波装置に特に重点を置いています。当然ながら、Hielscherの超音波装置はCEに適合し、UL、CSA、RoHsの要件を満たしています。

以下の表は、当社の超音波装置のおおよその処理能力の目安を示しています。