植物からの超音波抽出用溶剤

• 超音波抽出は、収率が高く、抽出速度が速く、環境にやさしく、エネルギー消費量が少ないなど、多くの利点がある。
• 最も強力な利点の一つは、抽出媒体として水を使用することである。しかし、超音波処理を多様な溶媒系と併用することで、目的とする抽出物に優れた結果をもたらすことができる。
• 植物性生理活性物質の超音波抽出に最適な溶媒は、原料に応じて選択される。

超音波抽出

超音波は細胞構造を破壊し、物質移動を改善することで、生体化合物（フェノール類、カロテノイドなど）の抽出性を高めることがよく知られている。
超音波処理の機械的効果は、物質移動の改善により抽出プロセスを大幅に向上させるため、有機溶媒の使用はしばしば不要となる。つまり、超音波抽出には、安価で有害性がなく、入手が容易で環境に優しいなど、多くの利点がある水で十分な抽出媒体が得られることが多い。
しかし、特定の生理活性化合物については、揮発性溶媒と組み合わせた超音波抽出によって最良の結果が得られる可能性がある。
適切な溶媒を選択するためには、原料（例えば、新鮮なまたは乾燥した、浸漬/粉砕または粉末化した植物原料）と対象物質（例えば、親油性、親水性）を考慮しなければならない。
 

次の表は、よく確立された抽出溶媒で、植物材料からの超音波抽出に使用されるいくつかの溶媒の一覧である。

強力な超音波が生体構造の細胞マトリックスを破壊し、生物活性化合物を放出する。植物素材と溶媒の間の物質移動が促進される。これらのメカニズムにより、超音波抽出は植物抽出において非常に効率的である。

抽出用超音波装置

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当社の超音波プロセッサーは、以下のような従来の抽出方法と組み合わせることができます。 ソックスレー抽出 または超臨界CO2抽出。既存の生産ラインへの改造も容易である。

文献・参考文献

知っておくべき事実

キャビテーションによる超音波抽出

強烈な超音波が発生する 液体中の音響キャビテーション.キャビテーションせん断力により細胞壁と細胞膜が破壊され、細胞内物質が放出される。超音波抽出は、植物組織への溶媒の浸透性を高め、物質移動を改善する。これにより、超音波抽出は抽出プロセスを大幅に強化し、より高い収率、より速い抽出速度、より完全な抽出をもたらします。

溶剤システム

植物素材からの生理活性化合物の抽出には、様々な溶媒系が利用できる。親水性化合物の抽出には、主にメタノール、エタノール、酢酸エチルなどの極性溶媒が選択され、親油性化合物（脂質など）の抽出には、ジクロロメタンやジクロロメタン/メタノール（v/v 1:1）などの溶媒系が好まれる。ヘキサンはクロロフィル抽出の溶媒としてよく使用される。

生理活性化合物とは何か？

生物活性化合物または植物化学物質は、生物、組織、細胞に影響を与える物質と定義される。生物活性物質には、抗生物質、酵素、ビタミンなどが含まれる。カロテノイドやポリフェノールなどの生物活性物質は、果物、葉、野菜などから抽出することができ、植物ステロールは植物油に含まれている。
植物由来の生理活性化合物には、フラボノイド、カフェイン、カロテノイド、コリン、ジチオールチオン、植物ステロール、多糖類、植物エストロゲン、グルコシノレート、ポリフェノール、アントシアニンなどがある。多くの生理活性物質は抗酸化物質として作用するため、健康に有益であると評価されている。

最適な抽出溶媒の選び方は？

以下のガイドラインは、超音波植物抽出に適した溶媒を選択するのに役立ちます。超音波抽出は標準的な溶媒であればどのような溶媒にも適合するため、植物原料、対象とする植物化学物質、コスト効率に最も適した溶媒を選択することができます。

• 選択性： 不要な成分を残しながら、目的の化合物を特異的に溶解する溶媒を選択する。例えば、アルカロイドやフラボノイドのような極性化合物にはエタノールを使用する。
• 溶解性： 原則に基づく “のように溶ける、” 溶質と似た極性を持つ溶媒を選ぶ。極性溶媒（例：水、エタノール）は極性化合物を溶解し、非極性溶媒（例：ヘキサン）は脂質や油のような非極性化合物を溶解する。
• コストだ： 溶媒の費用対効果を検討する。溶媒によっては高価でも収率が高かったり、選択性が高かったりするものもあり、抽出コスト全体のバランスをとる。
• 安全だ： 溶剤の使用と取り扱いが安全であることを確認する。要素としては、毒性、引火性、環境への影響などがある。例えば、水やエタノールは、クロロホルムやトルエンに比べて安全な選択である。

極性と溶媒の選択
類似性と混和性の法則によれば、溶質の極性に近い極性値を持つ溶媒は、より良い性能を発揮する可能性が高い。以下にいくつかの例を示す：

• 極性溶媒： 水、エタノール、メタノール – アルカロイド、フラボノイド、配糖体、タンパク質などの極性化合物の抽出に使用。
• 中程度の極性溶媒： アセトン、酢酸エチル、イソプロパノール – フェノール類や一部のアルカロイドを含む幅広い化合物の抽出に適している。
• 非極性溶剤： ヘキサン、トルエン、石油エーテル – 脂質、ワックス、テルペン、エッセンシャルオイルなどの非極性化合物の抽出に最適。

溶剤の使用例

• エタノール： 植物抽出のための最も一般的な溶媒のひとつ。極性溶媒であるエタノールは、アルカロイドやフラボノイドなどの極性化合物を溶解する。
• 水だ： 万能溶媒で、多糖類、タンパク質、配糖体のような親水性化合物の抽出によく用いられる。
• メタノール： フェノール、フラボノイド、一部のアルカロイドを含む幅広い植物化合物の抽出に有効な高極性溶媒。
• ヘキサン： 主に脂質、ワックス、エッセンシャルオイルなどの非極性化合物の抽出に使用される非極性溶媒。
• アセトン 極性の高い非プロトン性溶媒であるアセトンは、さまざまな植物性化合物、特に水やメタノールで抽出するよりも極性の低い化合物の抽出に効果的である。
• イソプロパノール エタノールに似た極性溶媒で、エッセンシャルオイル、樹脂、一部のアルカロイドの抽出によく使われる。
• クロロホルム： アルカロイド、テルペノイド、一部の配糖体の抽出に有効な非極性溶媒。毒性があるため、あまり使用されない。
• 酢酸エチル フラボノイド、アルカロイド、フェノールを含む様々な化合物の抽出に使用される中程度の極性溶媒。
• トルエン： エッセンシャルオイル、テルペン、ワックスなどの非極性化合物の抽出に使用される非極性溶媒。
• ブタノール： グリコシドやサポニンを含む中極性化合物の抽出に有効な中極性溶媒。
• 石油エーテル 主に植物から油脂やその他の非極性化合物を抽出するために使用される非極性溶媒。

特定の植物素材と植物化学物質の超音波抽出を調査する研究において、以下の溶媒がテストされた。

有機溶剤とは？

有機溶剤は揮発性有機化合物（VOC）の一種である。VOCは室温で気化する有機化学物質である。
溶剤として使用される有機化合物には、以下のようなものがある：

• 芳香族化合物（ベンゼン、トルエンなど
• アルコール類（メタノールなど
• エステルおよびエーテル
• ケトン類、例えばアセトン
• アミン類
• ニトロ化およびハロゲン化炭化水素

有機溶剤の多くは毒性または発がん性があると分類されている。取り扱いを誤ると、人体に有害であり、空気、水、土壌を汚染する可能性がある。超音波抽出の強力なメカニズムにより、有機溶剤の使用を避け、より穏やかで毒性のない溶剤に置き換えることができます。