超音波処理による高効率なショウガ抽出
- ショウガから精油や活性化合物を超音波で抽出すると、高い効率と高い収率が得られます。
- 超音波抽出は、穏やかな非熱的プロセスであり、高品質な抽出物が得られます。
- 他の抽出方法ではスケールアップ能力に限界がありますが、超音波処理はあらゆる工業生産規模まで完全に線形にスケールアップできます。
ショウガの抽出
ショウガ（Zingiber officinale）には、精油、[6]-gingerol、オレオレジン、その他の生理活性を持つ植物由来化学物質などの活性化合物が豊富に含まれており、これらは味、香り、薬理作用のために求められる物質です。
ショウガの活性化合物を利用するには、抽出によってショウガの根（根茎）からこれらを放出させる必要があります。水蒸気蒸留や溶媒抽出などの従来のショウガ抽出方法には、いくつかの欠点があります。時間がかかり、大量の化学溶媒を必要とし、プロセス能力に限界があることが知られています。
ジンゲロールの超音波抽出
超音波抽出は、 キャビテーションの原理、強いせん断力、および微小乱流に基づく非熱的方法です。これらが細胞壁を機械的に破壊すると同時に、化学的分解を起こすことなく、植物材料の細胞成分が溶媒中へ放出されるのを促進します。穏やかなプロセス温度により、目的の抽出物（例えば抗酸化物質、ポリフェノールなど）が熱分解から保護されます。さらに、超音波支援抽出は、水系溶媒（= 水）で実施できる場合が多くあります。有機溶媒（例えばアセトン、ヘキサン）を使用しないことは、後に食品や医薬品に配合される化合物の抽出において特に重要です。
超音波処理は、多種多様な植物や組織のマトリックスから機能性成分を抽出するために用いられてきました。従来の抽出技術よりも迅速であることが実証されています。
- 穏やかなプロセス条件
- 高い収率
- 迅速な抽出
- 溶媒不使用
- 安全で簡単な操作
- 容易なスケールアップ
- 高い総合効率
- インライン処理またはバッチ処理
- 迅速な投資回収
UIP2000hdT を抽出用タンク内の撹拌機と併用
優れた抽出物品質
高出力超音波による抽出は、少量の処理に限られることが多い他の従来の抽出技術に比べて利点があります。超音波抽出は、バッチプロセスとして、またはフローセルを用いたインラインプロセスとして実施できます。強力な超音波の力が細胞マトリックスに穴を開けるか破壊することで、すべての細胞内物質が迅速かつ容易に放出され、最大の抽出収率が得られます。超音波装置の汎用性により、簡単で容易な手順が確保され、必要な溶媒を水に置き換えることや、溶媒量を大幅に削減することができます。さらに、穏やかな温度と短い抽出時間により活性化合物の分解が防止され、医薬品グレード／食品グレードの高品質な抽出物が得られます。
Hielscher Ultrasonicsの装置
Hielscher Ultrasonicsは、卓上規模、パイロットプラント規模、そしてあらゆる処理量の本格的な工業処理に対応する、強力で信頼性の高い超音波システムを提供しています。当社の堅牢な超音波システムは、バッチ処理とインライン処理に使用できます。すべてのプロセスパラメーターを容易かつ正確に制御できるため、一貫して高い抽出物品質と高いプロセス効率が確保されます。
下表は、当社の超音波装置のおおよその処理能力を示しています。
| バッチ容量 | 流量 | 推奨装置 |
|---|---|---|
| 0.5–1.5mL | n.a. | VialTweeter |
| 1–500mL | 10–200mL/min | UP100H |
| 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. | より大きな流量 | クラスター構成の UIP16000 |
カスタマイズされた超音波装置構成
文献／参考資料
- S. Balachandran, S.E. Kentish, R. Mawson, M. Ashokkumar (2006): Ultrasonic enhancement of the supercritical extraction from ginger. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 13, Issue 6, 2006. 471-479.
- Dogan Kubra, P.K. Akman, F. Tornuk(2019): Improvement of Bioavailability of Sage and Mint by Ultrasonic Extraction. International Journal of Life Sciences and Biotechnology, 2019. 2(2): p.122- 135.
- Jacotet-Navarro, Magali; Rombaut, Natacha; Deslis, Simon; Fabiano-Tixier, Anne-Sylvie; Pierre, François-Xavier; Bily, Antoine; Chemat, Farid (2016): Towards a “dry” bio-refinery without solvents or added water using microwaves and ultrasound for total valorization of fruits and vegetables by-products. Green Chemistry2016.
知っておきたい情報
ショウガ
ショウガは、天然のフェノール系およびフラボノイド系抗酸化物質が豊富な植物資源です。
ショウガ特有の香りと風味は、生のショウガの重量の1–3%を占める揮発性油に由来します。これらは主にジンゲロン、ショウガオール類、ジンゲロール類からなり、主要な辛味成分は[6]-gingerol（1-[4′-hydroxy-3′-methoxyphenyl]-5-hydroxy-3-decanone）です。
ジンゲロンは乾燥中（加熱下）にジンゲロール類から生成され、辛味がより弱く、スパイシーで甘い香りを持ちます。ジンゲロンはバニリルアセトンとも呼ばれ、ショウガの辛味の主要成分であると考える人もいますが、加熱調理したショウガに「甘い」風味を与えます。ジンゲロンの化学構造は、バニリンやオイゲノールなどの他の香味成分と似ています。スパイスオイルの香味添加物として、また香水にスパイシーな香りを付与するために用いられます。
精油
精油は、植物由来の揮発性芳香化合物を含む、濃縮された疎水性液体です。精油は揮発油、エーテル油、アエテロレアとも呼ばれ、また単に抽出元の植物の油として、ローズオイル、ジンジャーオイル、サンダルウッドオイル、ペパーミントオイル、レモンオイル、（スイート）オレンジオイルなどと呼ばれることもあります。
精油は広く使用されており、多くの消費者向け製品に含まれています。例えば、食品や飲料には風味付けのために、香水や化粧品・洗面用品には芳香のために、医薬品や製薬関連製品には治療効果のために使用されます。精油は、それぞれに特有の香りを持つことが特徴です。精油は、食品、医療用製品、治療用製品の安全な成分として承認されています。