ボタニカルの最も効率的な抽出方法

高品質の植物抽出物を生産するための強力で信頼性の高い抽出セットアップをお探しですか?ここでは、超音波抽出、超臨界CO2抽出、エタノール抽出、浸軟などの一般的な抽出技術と、それらの長所と短所の比較を見つけることができます。

超音波を使用した植物抽出と代替技術の比較

植物の抽出は、さまざまな手法で行うことができます。ただし、効率、抽出物の収率、および品質は、使用する抽出方法とプロトコルに大きく影響されます。マセラシオン、超臨界CO2抽出、パーコレーション、ソックスレー抽出は一般的な抽出方法ですが、多くの場合、不十分な抽出結果が得られません。
超音波ベースの抽出は洗練された分離技術であり、いくつかの点で従来の抽出方法よりも優れています。
超音波プローブを用いた超音波ベースの抽出は、植物や他の材料から化合物を抽出する非常に効果的な方法です。浸軟、CO2抽出、浸透、マイクロ波抽出などの他の方法と比較して、超音波プローブタイプの抽出はいくつかの利点により優れています。

• より高速な抽出: 超音波プローブタイプの抽出は、浸軟や浸透よりもはるかに速く化合物を抽出できます。これは、超音波が溶媒中にキャビテーション気泡を発生させ、それがマイクロショックを引き起こして細胞壁を破壊し、化合物をより迅速に放出するのに役立つためです。
• より高い収量: 超音波プローブタイプの抽出は、マセラシオン、CO2抽出、およびパーコレーションよりも高い収率の化合物を抽出することができます。これは、超音波が抽出される材料からより多くの標的化合物を放出するのを助けるためです。
• より効率的: 超音波プローブタイプの抽出は、同じ量の化合物を抽出するために必要な溶媒が少なくて済むため、浸軟、CO2抽出、浸透、およびソックスレー抽出器よりも効率的です。これは、超音波が溶媒中の標的化合物の溶解度を高めるのに役立つためです。
• 万芸： 超音波プローブタイプの抽出は、親水性化合物と疎水性化合物の両方を含む、さまざまな材料から広範囲の化合物を抽出するために使用できます。これは、超音波がフルスペクトル抽出物の製造にも優れていることを意味します。
• 低コスト: 超音波プローブタイプの抽出は、高圧機器や時間のかかる労働を必要としないため、一般にCO2抽出、浸透、浸軟、およびソックスレー抽出よりも安価です。
• グリーン： 超音波プローブは、他の方法と比較して必要な溶媒とエネルギーが少なく、廃棄物が少ないため、環境に優しい抽出を可能にします。超音波処理はあらゆる溶媒と互換性がありますが、超音波装置の高効率により、有毒な溶媒はほとんど避けることができます。エタノール、水性エタノールおよび水は、超音波植物抽出のための優れた溶媒である。

従来の植物抽出技術と比較すると、超音波プローブタイプの抽出は大きな利点を提供し、これは植物からの多数の生理活性化合物に対する超音波抽出の広範な使用を説明する。

植物由来の高品質抽出物の抽出

高品質な植物抽出物には、原材料(植物原料)だけでなく、抽出技術の適用も重要です。植物抽出物は温度に敏感であり、熱によって分解されます。したがって、非熱抽出方法を選択することが重要です。
抽出溶媒の選択は、抽出物の品質に影響を与えるもう一つの重要な要素です。ヘキサン、メタノール、ブタン、その他の刺激の強い化学物質などの溶剤は、抽出物を汚染する可能性があります。抽出後に溶媒が除去されても、最終的な抽出物には微量の有毒溶媒が含まれていることがあります。水、アルコール、エタノール、グリセリン、または植物油は、安全で毒性のない溶剤であり、FDAによって消費が承認されています。

超音波プローブを使用した植物抽出の段階的なプロトコル

プローブ型超音波処理を使用して植物から生理活性化合物はどのように抽出されますか?以下に、葉、花びら、子実体、茎、根、根茎などの植物材料から植物化学物質と生理活性化合物を抽出するための段階的な説明を示します。

1. まず、植物材料を粉砕または細かく刻んで、抽出のための表面積を増やします。
2. 次に、植物材料を溶媒(エタノールや水など)と混合してポリフェノールを抽出します。
3. 次いで、プローブ型超音波処理を使用して、約20kHzの高強度、低周波超音波を混合物に適用することにより、抽出プロセスを支援する。これにより、音響キャビテーションと溶媒の急速な振動が発生し、植物細胞の崩壊と破壊が促進され、ポリフェノール、フラボノイド、ビタミンなどの生理活性物質が放出されます。
4. 次に、混合物をろ過して、抽出された生理活性化合物を含む液体から固体植物材料を分離します。
5. その後、液体を蒸発させるか、さらなる処理を行って溶媒を除去し、生理活性分子を濃縮します。
6. 最終製品は、栄養補助食品、機能性食品、化粧品などのさまざまな用途に使用できる生理活性が豊富な抽出物です。

注:これはプロセスの概要であり、特定の条件(溶媒、植物材料と溶媒の比率、抽出時間、超音波処理力など)は、植物の供給源と所望の生理活性物質含有量によって異なる場合があります。

超音波抽出はどのように機能しますか?

超音波抽出は、超音波音響キャビテーションの動作原理に基づいており、純粋に機械的な処理です。高剪断ミキサーと同様に、超音波装置はプロセス媒体に機械的なせん断力を発生させるだけです。超音波抽出自体は、非熱的で化学薬品を含まない抽出技術です。
アコースティックキャビテーションとは? – 音響キャビテーションまたは超音波キャビテーションは、高出力、低周波の超音波が液体(溶媒)中の植物材料からなるスラリーに結合されるときに発生します。 高出力超音波は、プローブタイプの超音波プロセッサを介して植物スラリーに結合されます。高エネルギーの超音波が液体中を伝わり、高圧と低圧のサイクルが交互に発生し、音響キャビテーションの現象が発生します。音響キャビテーションまたは超音波キャビテーションは、非常に高い圧力差や高いせん断力などの極端な条件に局所的につながります。キャビテーション気泡が固体(粒子、植物細胞、組織など)の表面で破裂すると、マイクロジェットや分裂衝突により、粒子の破壊、ソノポレーション(細胞壁や細胞膜の穿孔)、細胞破壊などの効果が生じます。さらに、液体媒体中のキャビテーション気泡の爆縮は乱流と攪拌を引き起こし、細胞内部と周囲の溶媒との間の物質移動を促進します。超音波照射は、キャビテーションおよび液体ジェットによる微小移動、材料中の圧縮および減圧およびその後の細胞壁の破壊のようなそれに関連するメカニズムをもたらすので、超音波照射は物質移動プロセスを強化するための非常に効率的な方法である。
原材料によっては、超音波抽出プロセスは、例えば硬い植物細胞または高セルロース量の材料を破壊するために、高強度を必要とする場合があります。プローブ型超音波装置は、衝撃的なキャビテーションを生成するために必要な非常に高い振幅を生成することができます。ヒールシャー超音波は、容易に連続24 / 7操作で200μmの振幅を作成することができる高性能超音波抽出器を製造しています。さらに高い振幅のために、ヒールシャーは指定された高振幅ソノトロード(プローブ)を提供しています。
加圧可能な超音波反応器とフローセルを使用してキャビテーションを強化します。圧力が増加すると、キャビテーションおよびキャビテーションせん断力はより破壊的になり、それによって超音波抽出効果を改善する。

超音波処理による植物化学品および生理活性化合物の抽出

超音波抽出は、植物から多種多様な生理活性化合物(いわゆる植物化学品)を放出および単離するために使用されます。
以下のリストは、超音波で抽出された植物化学物質の概要を示しています。

• CBDと大麻と麻からの他のカンナビノイド
• テルペン
• 生姜
• ローズマリー
• 唐辛子のカプサイシン
• コーヒー豆からのカフェイン
• 藻類由来のアスタキサンチン
• ニンニクのアリシン
• お茶のカテキン(EGEC)
• ザクロのエラギタンニン
• アーユルヴェーダハーブエキス
• タバコからのニコチン
• 精油
• Stinging Nettle からの植物化学製品
• 柑橘系の果物の皮からのペクチン
• マンゴーピールからのポリフェノール
• タンポポのタラキサシンとタラキサステロール

超音波抽出用溶媒

超音波抽出は、ほとんどすべての溶媒と互換性があります。最も一般的には、エタノール、水、エタノール/水混合物、グリセリン、および植物油は、これらの溶媒が安全に消費でき、使いやすいと考えられているため、植物からの生理活性化合物の抽出に使用されます。
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超音波エタノール抽出の利点

エタノールは、その安全性(FDAの消費承認)、その有効性、およびその広範囲の溶解性のために、超音波抽出で最も一般的に使用される溶媒の1つです。超音波エタノール抽出は、コスト効率、線形スケーラビリティ、シンプルさ、および安全性で、他の溶媒や他の抽出技術よりも優れています。
溶媒としてのエタノールの優れた有効性は、炭化水素テールと単一の水酸基の化学組成に関連しています。この化学組成により、エタノールはポリフェノール、フラボノイド、テルペン、カンナビノイド、脂質(油)など、非常に幅広い物質を溶解および抽出することができます。
例えば、カンナビノイドの超音波エタノール抽出は、ワックスを除去するためにCO2抽出などの他の抽出方法と共に必要とされるステップである越冬(脱ロウ)を必要としない。

エタノール抽出は、エタノール温度によって異なる効果を示します。加熱されたエタノールは、フルスペクトル抽出物を生成するためによく使用され、そのアントラージュ効果が評価されます。一方、氷冷エタノールは、ハーブまたは大麻の留出物を製造するために好ましく使用されます。氷冷エタノールでの抽出は、その後のろ過を必要としません。超音波抽出は非熱処理であるため、高温/温または冷却/氷冷エタノールで使用できます。ジャケット付き超音波反応器は、処理中に所望の処理温度を維持するのに役立ちます。超音波装置のデジタル制御とスマートソフトウェアは、プラグ可能な温度センサーを介して処理温度を監視し、媒体の温度が特定の範囲から外れたときに抽出処理を停止または一時停止するようにプログラムすることができます。

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超音波抽出プロセスは、原材料、溶媒、およびスループットの影響を受けます。さまざまなサイズと形状のソノトロード(プローブ)、ブースターホーン、さまざまな容量と形状のフローセル、プラグ可能な温度および圧力センサー、その他多くのガジェットなど、さまざまなアクセサリを使用して、抽出プロセスに理想的な超音波セットアップを組み立てることができます。
再現性のある結果を得るためには、プロセス制御が重要です。したがって、すべてのデジタルモデルにはインテリジェントなソフトウェアが装備されており、抽出パラメータを調整、監視、および修正できます。振幅、超音波処理時間、デューティサイクルの正確な制御により、優れた収率や最高の抽出品質などの最適なプロセス結果を達成することができます。超音波処理プロセスの自動データ記録は、適正製造基準(GMP)に必要とされるプロセスの標準化と再現性/再現性の基礎です。

以下の表は、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。

文献/参考文献