アーユルヴェーダハーブの超音波抽出

ハーブやスパイスには多くの生理活性化合物が含まれており、アーユルヴェーダの実践では治療薬や治療剤として使用されています。超音波処理は、高品質の抽出物を製造するための優れた抽出技術です。超音波抽出の利点は、非常に高い収率、迅速な抽出、穏やかな非加熱処理であり、生理活性化合物を損傷させずに得ることができます。

なぜ超音波抽出なのか？

超音波抽出は、キャビテーションに基づく穏やかな非加熱技術です。Hielscherの超音波処理装置では、すべての超音波処理パラメーター（振幅、温度、圧力、強度など）を精密に制御できます。これにより、抽出工程中に抽出対象の化合物が劣化しないことが保証されます。これは、薬用チンキの抽出と調製に不可欠です。
超音波によって放出される生化学物質は高品質で、並外れた生体利用率を示します。超音波支援抽出は収率を高め、抽出時間を短縮します。その他の重要な利点として、低い処理温度（すなわち20℃で、従来の抽出よりも大幅に低い温度）と、環境に優しい溶媒（すなわち水、エタノール）の使用が挙げられます。

このプレゼンテーションでは、植物抽出物の製造についてご紹介します。高品質な植物抽出物を製造する際の課題と、超音波処理装置がその解決にどのように役立つかを説明します。超音波抽出の仕組みに加え、抽出に超音波処理装置を使用することで期待できる利点や、抽出物の製造工程に超音波抽出装置を導入する方法をご紹介します。

アーユルヴェーダ製品における植物化学物質のナノ製剤化

最高の生体利用率を得るには、ハーブ由来の植物性化合物がヒトの細胞内へ送達されるよう、分子サイズで存在する必要があります。フィトソーム（ファルマコソーム）は、ハーブの生理活性物質を組み込んだ薬理学的なリン脂質複合体です。フィトソームは、懸濁液、リポソーム, エマルション、水性マイクロ分散液・ナノ分散液、クリーム、ローション、ゲル、丸剤、カプセル、粉末、顆粒、錠剤として製剤化できます。超音波抽出および製剤化技術により、生体利用率の高い物質を理想的に調製する工程を、生産に容易に導入できます。
ミルクシスル、イチョウ、ブドウ種子、緑茶、サンザシ、朝鮮人参などのハーブについては、高分子ナノ粒子、リポソーム、ミセル、ナノスフェア、ナノカプセル、固体脂質ナノ粒子、ナノエマルションの形態によるナノサイズの製剤が、著しく高い効果を示すことがすでに科学的に証明されています。

利点：

高品質
高収率
迅速な抽出
穏やかな非加熱処理
安定性の向上
標準化された工程
安全
操作が簡単
CIP / SIP

アーユルヴェーダのトニックの超音波調製

アーユルヴェーダやアジアの医学では、ハーブは主に複数の植物調製物を組み合わせて使用されます。これらは標準化されていながら、個人に合わせて調整できる処方です。このようなアーユルヴェーダのハーブやスパイスの処方は、効果の高い薬を得るために、濃縮トニックや芳香オイルとして組み合わされることがよくあります。（非常に代表的な処方に、アーマラキー、ハリタキー、ビビタキーからなるトリファラがあります。）
トニックのほかにも、ハーブやスパイスは調理に使用するアーユルヴェーダのスパイスペーストとして調製されます。これらのスパイスペーストやソース（アーユルヴェーダのスパイスペースト、マサラソース、チャツネなど）は、食事に素晴らしい香りを与えると同時に、治療薬としても作用します。

下の動画では、新鮮なヘラオオバコの葉を水中で抽出する際の、超音波抽出と従来の浸漬抽出の比較をご覧いただけます。超音波処理は、わずか数秒で効力の高いヘラオオバコ抽出物を生成するだけでなく、抽出物の色にも品質の違いが現れます。超音波抽出物が濃い緑色であるのに対し、20日間浸漬した抽出物は褐色がかっており、生理活性化合物の酸化による劣化を示しています。

この短い動画では、Hielscher UP200Htプローブ型超音波処理装置を使用した冷水超音波抽出と、20日間の従来の浸漬抽出を比較します。従来の浸漬抽出では、新鮮なヘラオオバコ葉から生理活性成分を抽出するのに数週間かかりますが、プローブ型超音波抽出ではわずか数秒で放出されます。従来の浸漬抽出液と超音波抽出液を比較すると、超音波処理した抽出液は明らかに濃い緑色を呈する一方、浸漬抽出液は褐色がかっており、生理活性成分の酸化分解が示唆されます。超音波で得られたヘラオオバコ抽出液の濃い緑色は、成分を幅広く含む抽出液の製造における超音波技術の優れた効率を示しています。植物成分の超音波抽出は、より迅速で、より高い効力と効率が得られます。UP200Htによる高効率の超音波抽出により、ヘラオオバコの成分を幅広く含む抽出液が得られます。

植物抽出のための高出力超音波

高強度超音波は、食品、化学、製薬産業で一般的に使用される処理技術です。均質化、乳化、保存処理、抽出は、超音波処理によって大きな恩恵を受ける代表的な工程です。超音波処理は、安定性を高めるためのジュース、ソース、ペーストの混合や、風味・香りの成分の抽出、さらにはポリフェノール、多糖類、抗酸化物質、ビタミン、その他の栄養学的または薬理学的化合物などの生理活性物質の抽出に使用されます。
高出力超音波はプロセスを強化する技術であり、浸漬抽出、水蒸留、ソックスレー抽出などの従来の抽出法に比べて、より高い収率、より速い抽出速度、穏やかな処理条件、高い抽出物品質を実現します。超音波強度を制御・調整することで、ハーブ製剤をサブマイクロメートルサイズおよびナノサイズの化合物として調製でき、最高の生体利用率を確保できます。
そのため、超音波処理は、現代のアーユルヴェーダのハーブ製剤を調製するための推奨技術です。

抽出の標準化

Hielscherの超音波処理装置を使用すると、重要な抽出パラメーターと影響因子をすべて精密に制御できます。これにより、信頼性の高い、高品質の抽出物を継続的に製造できる標準化された抽出工程の確立が容易になります。

超音波抽出装置

Hielscher Ultrasonicsは、超音波抽出システムのトップメーカーです。世界中に数千台の超音波抽出装置を設置してきたHielscherは、ハードウェアだけでなく、コンサルティングやプロジェクト開発においても信頼できるパートナーです。
当社の製品ラインアップには、少量から非常に大量の処理量に対応する超音波システムが含まれます。各種ソノトロード（超音波プローブ／ホーン）、ブースター、フローセルなどのアクセサリーにより、最適なプロセス構成を実現できます。経験豊富な技術者、プロセスエンジニア、生化学者からなる当社スタッフがご相談に応じ、実現可能性の検討からスケールアップ、設置までご案内します。

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文献／参考文献

Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Us, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): Optimizing the extraction parameters of epigallocatechin gallate using conventional hot water and ultrasound assisted methods from green tea. Food and Bioproducts Processing 111 (2018). 37–44.
Sánchez-Hernández E., Balduque-Gil J., González-García V., Barriuso-Vargas J.J., Casanova-Gascón J., Martín-Gil J., Martín-Ramos P. (2023): Phytochemical Profiling of Sambucus nigra L. Flower and Leaf Extracts and Their Antimicrobial Potential against Almond Tree Pathogens. International Journal of Molecular Sciences, 2023.
Turrini, Federica; Donno, Dario; Beccaro, Gabriele; Zunin, Paola; Pittaluga, Anna; Boggia, Raffaella (2019): Pulsed Ultrasound-Assisted Extraction as an Alternative Method to Conventional Maceration for the Extraction of the Polyphenolic Fraction of Ribes nigrum Buds: A New Category of Food Supplements Proposed by The FINNOVER Project. Foods. 8. 466; 2019
Cares, M.G. et al. (2010): Ultrasonically assisted Extraction of bioactive principles from Quillaja Saponaria Molina. Physics Procedia 3, 2010. 169–178.
Liu, D. et al. (2011): Extraction of polyphenols from grape seeds by unconventional methods and extract concentration through polymeric membrane. ICEF 2011.
Mason, Th.; Chemat, F.; Vinatoru, M. (2011): The Extraction of Natural Products using Ultrasound or Microwave. Current Organic Chemistry Vol. 15, No. 2, 2011. 237-247.

知っておきたい知識

超音波キャビテーションと抽出への影響

高強度・低周波の超音波を液体やペーストに結合させると、キャビテーションが発生します。超音波キャビテーションまたは音響キャビテーションとは、
超音波キャビテーションは細胞壁や細胞膜に穴を開けて破壊し、それによって細胞膜の透過性と崩壊を促進します。さらに、溶媒が細胞内に入り、精油や生理活性化合物を細胞内部から周囲の溶媒へ運び出すことができます。これにより、細胞内に閉じ込められていた生化学物質が周囲の溶媒に放出され、その後分離できるようになります。植物細胞と溶媒（水、アルコール、エタノールなど）の間の物質移動が改善されることで、効力の高い抽出物を製造できます。
超音波抽出は固液抽出の一形態であり、既存の抽出装置の処理能力を高め、超音波の相乗効果を活用するために、他の抽出技術、例えば水蒸留, ソックスレー抽出、超臨界流体抽出（SFE）、マイクロ波などと組み合わせることができます。抽出回収率／収率、抽出速度、抽出物の品質における卓越した性能により、超音波処理はアーユルヴェーダのハーブ製剤製造のための現代的な技術となっています。超音波抽出は、生体利用率と抗酸化活性の高い植物化学成分を放出します。他の製造方法と比較すると、超音波処理により、フェノール類、フラボノイド類、非フラボノイド類、総クロロフィル類、総カロテノイド類、テルペノイド類、植物ステロール類の含有量が最も高くなり、ラジカル消去能も最高になります。

「超音波の使用は、溶媒と植物原料の間の物質移動を増加させることで、抽出工程を改善できます。さらに、固体表面付近でキャビテーション気泡が非対称に崩壊すると、マイクロジェットが形成され、これによって細胞破砕が促進されます。これにより、植物体そのものへの溶媒の浸透が改善され、細胞壁を破壊することもできます。その結果、植物抽出に超音波を使用することには、物質移動の増加、溶媒浸透の改善、使用する溶媒への依存度の低下、低温での抽出、抽出速度の向上、生成物の収率増加という利点があります。こうした特徴により、超音波処理は多くの抽出にとって魅力的な選択肢となります。スケールアップに際しては、例えばローズマリーからの抗酸化物質の抽出のように、植物原料が溶媒と直接接触する抽出ユニット自体で使用すべきです。」 [Mason et al. 2011]

超音波抽出の効果

拡散の改善
物質移動の改善
植物細胞の破壊
溶媒浸透の改善
超音波毛細管効果

超音波抽出は、スパジリックチンキの調製にも使用されています！手順や推奨事項を含め、超音波支援によるスパジリックチンキの調製について詳しくご覧ください！

アーユルヴェーダ

アーユルヴェーダは、健康と心身の良好な状態への全体的なアプローチです。ハーブと健康の相互作用に関する古来の知識に基づき、アーユルヴェーダの実践では自然の治療薬を利用します。アーユルヴェーダと薬草学は密接に結びついており、数百種類のハーブ、スパイス、植物の薬効や治癒特性が、アーユルヴェーダのハーブ療法体系の一部を成しています。アーユルヴェーダのトニック、オイル、混合物は、薬、サプリメント、食品として内服できるほか、皮膚を介して外用することも（オイル、ローション、軟膏など）、アロマセラピーとして呼吸器の粘膜を介して投与することもできます。

アーユルヴェーダハーブ

伝統医学では、ハーブ、スパイス、根、花から作られる植物由来の治療薬が広く使用されています。
それぞれの植物は、消化の改善、抗炎症物質または抗菌物質としての作用、痛みの緩和、呼吸器の問題の軽減、全般的な健康の改善など、固有の効果で知られています。

ターメリック（Curcuma longa）、クミン、アジョワン、コリアンダー、フェンネル、サウンフ、ミント、マスタードシード、クローブ、アサフェティダ（ヒング）、フェヌグリーク、黒コショウ、ショウガ、カルダモン、ローリエ、シナモン、ナツメグ、トリファラ、カイエンペッパーは、消化と代謝を改善するために使用される人気の植物原料です。これらは、アーマ（消化不良の副産物）を除去して体を浄化し、消化器の問題を予防または治療するために投与されます。

アシュワガンダ（Withania somnifera）、ホーリーバジル、甘草、ウィンターチェリーに含まれる植物化学物質は、エネルギー、体力、心身の良好な状態を高めることによって、活動能力、全般的な健康、長寿を改善することでよく知られています。アダプトゲンとして知られるこれらの植物化学物質は、ストレスに対する体の抵抗力を強化します。
ターメリックは、アーユルヴェーダで最も重要な植物原料の一つです。クルクミノイドとクルクミンを含んでいます。これらの化合物は、脳機能の向上、高い抗酸化活性、炎症（関節リウマチなど）の緩和、がん予防など、ヒトの健康への多様な利点で知られています。クルクミンは、その抗がん効果により、伝統的な西洋医学や薬理学で大きな注目を集めました。クルクミノイドとクルクミンはいずれも水に溶けにくいため、リポソームに封入すべきです。超音波によるカプセル化とリポソーム調製について詳しくは、こちらをクリックしてください！
モリンガ（シグルまたはドラムスティックツリーとも呼ばれます）は、抗真菌、抗ウイルス、解毒の特性を目的に使用されます。抗酸化物質とビタミンAが豊富なモリンガは、スーパーフードと呼ばれています。

マンジシュタとニームは、体を洗浄・浄化する解毒物質を含んでいます。
ニガウリ（Momordica charantia）とビンロウの実は、インスリン抵抗性や糖尿病の治療に用いられ、効果を上げています。
ホーリーバジル（トゥルシーとも呼ばれます； Ocimum sanctum）は、炎症を引き起こす作用、解熱作用、鎮痛作用を目的に使用されます。
カロンジの種子、シリスの木、およびは、呼吸器系への有益な効果で知られています。

特定のドーシャに適したアーユルヴェーダハーブ

アーユルヴェーダでは、すべての人が自身のドーシャのタイプに基づいて分類されます。ドーシャには三つのタイプ – ヴァータ、ピッタ、カパがあります。それぞれのドーシャのタイプに、並外れて有益なハーブが存在します。各ドーシャのタイプにとって最も重要なハーブとスパイスを以下に示します。
ヴァータ： アシュワガンダ、トリファラ、ショウガ、シナモン、クミン
ピッタ： アーマラキー、トリファラ、ヤシュティマドゥ、グドゥチ、シャタヴァリ
カパ： ターメリック、ハリタキー、トリファラ、ショウガ、クローブ

超音波毛細管効果

超音波毛細管効果は、超音波の作用によって毛細管内の液体が異常に上昇する現象です。精油などの一部の成分は植物原料の毛細管系内に存在するため、超音波が超音波毛細管効果によってこれらの成分の排出を助ける可能性があると考えられます。超音波毛細管効果に伴う一部の電気的現象も、影響を及ぼす可能性があります。この現象は、電気泳動と同様に、極性化合物やイオン性化合物の抽出を改善する可能性があります。