植物からの超音波抽出のための溶媒

• 超音波抽出は、高収率、高速抽出速度、環境への配慮、低エネルギー消費など、多くの利点を備えています。
• 最も強力な利点の1つは、抽出媒体として水を使用することです。しかしながら、超音波処理は、標的抽出物に対して優れた結果を提供するために、マニホールド溶媒系と共に使用することができる。
• 植物性生物活性物質の超音波抽出に最適な溶媒は、原料に関して選択されます。

超音波抽出

超音波は、細胞構造を破壊し、物質移動を改善し、したがって生体化合物(例えば、フェノール類、カロテノイド)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る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必要である。これは、超音波抽出の場合、水はしばしば十分な抽出媒体であり、安価で、無害で、容易に入手でき、環境にやさしいなど、多くの利点があります。
しかしながら、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かもしれない。
適切な溶媒を選択するには、原材料(生または乾燥、浸軟/粉砕または粉末の植物材料など)と対象物質(親油性、親水性など)を考慮する必要があります。
 

次の表は、確立された抽出溶媒であり、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を示しています。

強力な超音波は、生物学的構造の細胞マトリックスを破壊し、生理活性化合物を放出します。植物材料と溶媒との間の物質移動が促進されます。これらのメカニズムにより、超音波抽出は植物抽出に非常に効率的です。

抽出のための超音波装置

ラボやベンチトップの超音波装置から、フルインダストリアルの超音波抽出システムまで – ヒールシャー超音波は、成功した抽出プロセスのための強力で信頼性の高い超音波装置に関しては、あなたの長年の経験豊富なパートナーです。
当社の超音波システムは、生化学研究所や医薬品製造工場で広く使用されています。超音波ソノトロードとリアクターはオートクレーブ可能で、医薬品製造の基準を満たしています。

ヒールシャー工業用超音波処理器は、細胞マトリックスを破壊し、標的物質を放出するために非常に高い振幅を提供することができます。最大200μmの振幅は、24/7操作で簡単に連続運転できます。ヒールシャー超音波装置の力と堅牢性は、高収率、高速抽出速度およびより完全な抽出を保証します – 従来の抽出プロセスに優れています。
当社の超音波プロセッサは、次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後付けも簡単に行えます。

文献/参考文献

知っておく価値のある事実

キャビテーションによる超音波抽出

強い超音波が発生します 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は細胞壁と膜を破壊し、細胞内物質が放出されます。超音波抽出は、植物組織への溶媒のより大きな浸透を達成し、そして物質移動を改善する。それにより、超音波抽出は抽出プロセスを著しく強化し、その結果、より高い収率、より速い抽出速度およびより完全な抽出がもたらされる。

ソルベントシステム

植物性物質からの生理活性化合物の抽出には、さまざまな溶媒システムが利用可能です。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ますが、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しいです。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ます。

生理活性化合物とは?

生理活性化合物または植物化学物質は、生物、組織、または細胞に影響を与える物質として定義されます。生理活性物質には、抗生物質、酵素、ビタミンなどがあります。カロテノイドやポリフェノールなどの生理活性物質は、果物、葉、野菜などから抽出できますが、植物ステロールは植物油に含まれています。
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、カロチノイド、コリン、ジチオルチオン、植物ステロール、多糖類、植物性エストロゲン、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ります。多くの生理活性物質は、抗酸化物質として作用すると評価されているため、健康に有益であると考えられています。

最適な抽出溶媒を選択するにはどうすればよいですか?

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。超音波処理は任意の標準溶媒と互換性があるため、植物原料、目標とする植物化学製品、およびコスト効率に最も理想的な溶媒を選択できます。

• 選択： 目的の化合物を特異的に溶解し、不要な成分を残す溶媒を選択します。たとえば、アルカロイドやフラボノイドなどの極性化合物にはエタノールを使用します。
• 可溶性： 原則に基づく “like は like を溶解します。” 溶質と同様の極性を持つ溶媒を選択します。極性溶媒(水、エタノールなど)は極性化合物を溶解し、非極性溶媒(ヘキサンなど)は脂質や油などの非極性化合物を溶解します。
• 費用： 溶媒の費用対効果を考慮してください。一部の溶媒は、より高価であっても、より高い収率またはより優れた選択性を提供し、全体的な抽出コストのバランスをとることができます。
• 安全： 溶剤が安全に使用および取り扱いできることを確認してください。要因には、毒性、可燃性、環境への影響が含まれます。たとえば、水とエタノールは、クロロホルムやトルエンと比較してより安全な選択肢です。

極性と溶媒の選択
相似性と相互混和性の法則によれば、極性値が溶質の極性に近い溶媒は、より優れた性能を発揮する可能性があります。次に例をいくつか示します。

• 極性溶剤: 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されます。
• 中極性溶剤: 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ます。
• 非極性溶媒: 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です。

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一つ。極性溶媒として、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します。
• 水： 多糖類、タンパク質、一部の配糖体などの親水性化合物の抽出によく使用される万能溶媒です。
• メタノール： フェノール類、フラボノイド、一部のアルカロイドなど、幅広い植物化合物の抽出に効果的な高極性溶媒です。
• 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： 極性非プロトン性溶媒であるアセトンは、幅広い植物性化合物、特に水やメタノールで抽出されたものよりも極性が低いものを抽出するのに効果的です。
• 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、および一部のアルカロイドの抽出に一般的に使用されます。
• クロロホルム： アルカロイド、テルペノイド、および一部の配糖体の抽出に有効な非極性溶媒です。その毒性のためにあまり一般的に使用されていません。
• 酢酸エチル: フラボノイド、アルカロイド、フェノール類など、さまざまな化合物の抽出に使用される中極性溶媒です。
• 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： 一部の配糖体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です。
• 石油エーテル: 主に植物材料から油脂、油、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。

以下の溶媒は、特定の植物材料および植物化学物質の超音波抽出を調査する調査研究で試験されました。

有機溶剤とは?

有機溶剤は、揮発性有機化合物(VOC)の一種です。VOCは、室温で気化する有機化学物質です。
溶媒として使用される有機化合物には、以下のものがあります。

• 芳香族化合物、例えばベンゼン、トルエン
• アルコール、例えばメタノール
• エステルとエーテル
• ケトン、例えばアセトン
• アミン
• 硝化およびハロゲン化炭化水素

多くの有機溶剤は、毒性または発がん性に分類されます。取り扱いを誤ると、人体に害を及ぼす可能性があり、空気、水、土壌を汚染する可能性があります。超音波抽出の強力なメカニズムにより、有機溶媒の使用を回避し、それらをより穏やかで毒性のない溶媒に置き換えることができます。