細胞物質の超音波抽出

超音波抽出（ソノ抽出）は、植物組織や細胞組織のスラリーに高出力超音波を結合させることで機能する、プロセス強化技術です。Hielscher Ultrasonicsは、小規模な 実験室サンプル から大量処理を行う 産業プロセスに至るまで、細胞破砕と抽出に対応する信頼性の高い超音波装置を提供しています。超音波支援抽出の魅力は、材料を非加熱で処理できること、適用が容易なこと、試験規模から生産規模へ拡張できることにあります。

Hielscherの超音波装置は、プロセス要件に合わせて正確に制御できる高強度の超音波を発生させます。

以下に示すさまざまな超音波処理プロトコルは、生物学、食品加工、医薬品製造における高出力超音波の幅広い用途を実証しています。
特定の植物抽出をお考えの場合も、当社の高性能超音波抽出装置について一般的な情報をご希望の場合も、下のお問い合わせフォームをご利用ください。喜んでお手伝いいたします。

ボルド葉からのボルジンの超音波抽出（Peumus boldus Molina)

超音波の用途：
ボルドに含まれる重要な活性化合物はボルジン（(S)-2,9-dihydroxy-1,10-dimethoxiaporphine）で、カテキン（(2S,3R)-2-(3,4-dihydroxy-phenyl)-3,4-dihydro-1(2H)-benzopyran-3,5,7-triol）とともに、ボルド葉のアルカロイド画分とフラボノイド画分の主要成分です。ボルジンは強力な抗酸化剤であり、フリーラジカルを介した過酸化損傷を受けるとともに、効率的なヒドロキシルラジカル捕捉剤として作用します。
抽出手順： 代表的な抽出手順では、大気圧下で1Lの蒸留水を用い、ボルド葉のサンプルを抽出するために超音波装置 UIP1000hd をバッチモードとフロースルーモードで使用しました。抽出時間は10–40 min.、超音波強度は10–23 W/cm²、温度範囲は10–70°Cです。最良の結果は、超音波強度23 W/cm² で40分、温度36°Cという条件で得られました。
結果： 分析結果から、高出力の超音波処理は、従来法と比較して、ボルドの植物マトリックスから分析対象成分を放出させる速度を大幅に高めることが示されました。同じ収量を得るのに、超音波処理では30分であったのに対し、従来の抽出では2hを要しました。
Chemat（2013）らは、超音波支援抽出が植物抽出の効率を向上させ、抽出時間を短縮するとともに、抽出物の濃度を高めることを示しました（溶媒と植物材料の量は同じ）。分析によって明らかになった最適条件は、超音波処理出力23 W/cm² で、 UIP1000hd を使用して40分、温度36°Cで処理することでした。超音波抽出の最適化されたパラメータは、従来の浸漬抽出と比較して、処理時間（120分に対して30分）、より高い収量、より高いエネルギー効率、清浄度の向上、より高い安全性、より優れた製品品質の点で、より良い抽出を実現します。
推奨装置：
UIP1000hdT （ソノトロードBS2d34およびフローセル付き）
参考文献／研究論文：
Petigny, L.; Périno-Issartier, S.; Wajsman, J.; Chemat, F. (2013)：ボルド葉（Peumus boldus Mol.）のバッチ式および連続式超音波支援抽出。International Journal of Molecular Science 14, 2013. 5750–5764.

タバコ葉からのクロロゲン酸の超音波抽出

超音波の用途：
抽出実験では、Nicotiana tabacumのタバコ葉を粉砕して、約>4 x ≧2 mmの小さな粒子にしました。超音波抽出試験では、乾燥タバコ葉材料の20gサンプルを、5°C–30°Cの蒸留水で抽出しました。抽出実験は、各サイクルの抽出時間を5–30分として実施しました。乾燥タバコ葉の20 gサンプルから可溶性クロロゲン酸をすべて抽出するために必要な蒸留水の最適量として算出した256 mlに、約10–15滴のエタノールを添加しました。続いて、最適量である256 mlの蒸留水を、各超音波抽出サイクルで使用する抽出溶媒として分割しました。
超音波照射には、超音波プロセッサー UP400S（400ワット、24 kHz） に、先端直径7mmのチタン製ソノトロードH7を取り付けて使用しました。ソノトロードH7は、抽出混合物の高さの半分まで挿入しました。
プロトコル：タバコ葉からのクロロゲン酸の超音波抽出における最適条件は、蒸留水中の乾燥タバコ葉20g（最適な液固比：12.8mL/g）、処理温度20 degC、超音波装置 UP400S （400W、24kHz）を用いて各15分の超音波処理を3サイクル行うこと（合計超音波処理時間：45分）とされました。
推奨装置：
UP400S （ソノトロードH7付き）
参考文献／研究論文：
Mazvimba, Martin Tongai; Yu, Ying; Zhang, Ying (2011)：乾燥タバコ葉からクロロゲン酸を抽出するための超音波支援水抽出プロセスの最適化と直交実験計画。Chinese Journal of Natural Medicines 2011.
タバコからの超音波抽出について詳しくはこちらをご覧ください。

マンギフェリンの超音波抽出

超音波の用途：
マンギフェリン（1,3,6,7-Tetrahydroxy-2-[3,4,5-trihydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-2-yl]xanthen-9-one；化学式：C₁₉H₁₈O₁₁）は、多くの植物種に見られるC-グリコシルキサントン構造のポリフェノールです。マンギフェリンはさまざまな薬理活性を示します。マンギフェリンの位置選択的アシル化は、超音波処理下でリパーゼによって非常に効率よく触媒されることができます。従来法と比較して、超音波支援触媒反応は、反応時間が短く、収率が高いという利点で優れています。マンギフェリンの超音波アシル化の最適条件は、以下のとおりでした。
リパーゼ：PCL、アシル供与体：酢酸ビニル；反応溶媒：DMSO、反応温度：45 degC、超音波出力：200W；基質比：アシル供与体／マンギフェリン6/1、酵素添加量：6 mg/ml
位置選択的アシル化の収率は最大84%でした。
推奨装置：
UP200St または UP200Ht
参考文献／研究論文：
参照：Wang, Z.; Wang, R.; Tian, J.; Zhao, B; Wei, X.F.; Su, Y.L.; Li, C.Y.; Cao, S.G.; Wang, L. (2010)：非水溶媒中におけるマンギフェリンのリパーゼ触媒位置選択的アシル化に対する超音波の影響。J. Asian Nat Prod. Res. 12/1, 2010. 56–63.

カプサイシノイドの超音波抽出

超音波の用途：
トウガラシからのカプサイシノイド（カプサイシン、ノルジヒドロカプサイシン）の抽出： Capsicum frutescens のトウガラシから、以下の条件で超音波抽出によりカプサイシノイドを得ました。溶媒：95%（v/v）エタノール、溶媒／質量比：10 ml/g、超音波抽出時間：40分、抽出温度：45°C。抽出収率：カプサイシノイドの85%
推奨装置：
UP400St
トウガラシからのカプサイシノイドの超音波支援抽出について詳しくはこちらをご覧ください。

マリアアザミ種子からのシリマリンの超音波抽出

超音波の用途：
超音波装置UP400Sを使用して、超音波支援抽出を実施しました。この研究では、直径1.5 cmのホーン型超音波プローブを使用しました。脱脂マリアアザミ粉末10 gを正確に量り取り、100 mLのメタノールに溶解しました。ビーカーを水浴に入れ、温度を25°Cに維持しました。溶媒に溶解したマリアアザミ粉末に、異なる時間（30, 60, 90, 120および150 min.）の超音波処理を行いました。各処理時間の終了後、溶液をWhatmanろ紙でろ過し、各ろ液（約80mL）をロータリーエバポレーターで溶液量が30 mLになるまで蒸発させました。フェノール性化合物の吸光度は、DPPH法に従い、UV-可視分光光度計を用いて波長517 nmで測定しました。予想どおり、抽出時間を延ばすとシリマリン含有量が増加しました。
研究の著者らは、アルコール抽出物を得るための超音波抽出が、従来技術に代わる最良の技術の一つであることを見いだしました。超音波抽出により、より高品質の抽出物が得られることが実証されました。さらに、時間の節約、効率の向上などの利点があります。
推奨装置：
UP400St
参考文献／研究論文：
Çağdaş, E.; Kumcuoğlu, S.; Güventürk, S.; Tavman, S. (2011)：マリアアザミ種子（Silybum Marianum L.）からのシリマリン成分の超音波支援抽出。GIDA 36/6, 2011. 311–318.
マリアアザミ種子からのシリマリンの超音波抽出について詳しくはこちらをご覧ください。

ステビオシドの超音波抽出

超音波の用途：
乾燥・粉砕したステビア葉10gのサンプルを、連続的に撹拌しながら（マグネチックスターラーを使用）、100mLの水で抽出しました。pH値は、0.01 M、pH 7のリン酸ナトリウムを用いて制御しました。サンプルを150 mLのガラスビーカーに入れ、プローブ型超音波装置 UIP500hT（20kHz、500W）で超音波処理しました。ソノトロードの先端を、ステビア葉のスラリーに約1.5 cm浸しました。超音波装置の出力を350Wに設定しました。処理温度を30°Cで一定に保ち、350 Wで5–10分の穏やかな超音波処理を行うことで、100gのサンプル当たり30–34gのレバウジオシドA収量が得られました。超音波処理後、抽出液を遠心分離し、0.45 μmの微多孔膜でろ過しました。ろ液を採取して、総レバウジオシドA含有量を分析しました。総レバウジオシドA含有量の抽出収率をHPLCで分析しました。
無溶媒の超音波支援抽出により、加熱抽出や浸漬抽出などの従来の抽出法と比較して、高いレバウジオシドA収量が得られました。
推奨装置：
UIP500hdT
ステビアの超音波抽出について詳しくはこちらをご覧ください。

テルペンの超音波抽出

超音波の用途：
繊維型のCannabis sativa L.品種の花序からのテルペンなどの揮発性化合物の抽出は、超音波によって促進できます。研究では、短時間の超音波処理で、目的のテルペンがすでに植物材料から放出されることが示されています。
結果から、5分以下の超音波処理により、浸漬抽出と比較してテルペンの濃度を高められることが示されています。一方、5分を超える超音波処理では、δ-9-tetraidrocannabinol（THC）の濃度が増加しました。
超音波処理プロトコル：
テルペンの超音波支援抽出には、 200Wのプローブ型超音波装置を使用しました。超音波装置の振幅を25%に設定しました。乾燥花序を50gずつ三つに分け、それぞれに抽出溶媒として70%エタノール（v/v）を250mL加えました。各ビーカーを内容物ごと氷浴に浸しました。超音波処理は5, 10および15 min.行いました。 超音波抽出 の工程では、処理温度を30°C未満に維持するため、継続的に迅速な放熱が行われるようにしました。抽出後、混合物をWhatman No. 3ろ紙で減圧ろ過し、回転式減圧蒸発によって溶媒を除去しました。各抽出試験は、三つの異なるサンプルを用いて三反復で実施しました。
超音波処理は、大麻の花序から揮発性化合物を抽出するための浸漬抽出に代わる興味深い方法であることが示されましたが、テルペンの回収率を高めるには、超音波処理を5分以下にする必要があることも示されました。一方、5分を超える超音波処理では、δ-9-tetraidrocannabinol（THC）の濃度が増加しました。5 minの超音波抽出で得られたCannabis sativaの花序抽出物は、香水の原料や飲料の香料として使用できる可能性があります。これは、茎を繊維産業に、花序抽出物を化粧品・食品産業に使用する産業用ヘンプの代替として使用できます。
推奨装置：
UP200St または UP200Ht （ソノトロード／プローブS26d14付き）
参考文献／研究論文：
Da Porto, C.; Decorti, D.; Natolino, A. (2014)：「産業用Cannabis sativa L.の花序からの揮発性化合物の超音波支援抽出」。IJARNP 2014, 7/ 1. 8–14.
テルペンの超音波支援抽出について詳しくはこちらをご覧ください。

植物成分の分離用抽出装置構成：植物化学成分を抽出するためのプローブ型超音波装置UP400St、Büchi真空ろ過装置、ロータリーエバポレーター。

キュアリング済みバニラビーンズからのバニリンの超音波抽出

超音波の用途：
超音波処理下でバニリン抽出を最適化しました。そのため、100ワットの超音波装置をパルスモードで運転しました（サイクル：5秒間オン、その後5秒間オフ）。
40%エタノールを用い、30°Cで1h超音波抽出したときに、最良の結果が得られました。従来の抽出法と結果を比較するため、水浴抽出と超音波浴抽出も実施しました。結果から、40%エタノールを用い、30°Cで1h、超音波ホーンによって最適化したバニリン抽出は、40%エタノールを用い、56°Cで15h行う水浴抽出と同等であることが示されました。
推奨装置：
UP100H
参考文献／研究論文：
Rasoamandrary, N.; Fernandes, A. M.; Bashari, M.; Masamba, K.; Xueming, X. (2013)：超音波支援抽出によるキュアリング済みバニラビーンズからのバニリン4-Hydroxy-3-methoxybenzaldehydeの抽出改善：超音波支援抽出と温水浴抽出の比較。Akademik Gıda 11/1, 2013. 6–12.
バニリンの超音波抽出の利点について詳しくはこちらをご覧ください。

Ziziphus Jujubeからのフェノール性化合物の超音波抽出

超音波の用途：
ナツメ（Ziziphus Jujube）のフェノール性化合物の超音波支援抽出には、高強度のプローブ型超音波装置 UP200H を、出力200W、周波数24kHzで使用しました。超音波装置には、マイクロチップソノトロードS2（先端直径2 mm）を取り付けました。このソノトロードを、サンプルを入れた沈殿用ガラス容器が置かれた水浴に浸しました（内寸：280:195:135 mm）。超音波振動の振幅は定格出力の100%（最大振幅260 μm）、音響出力は0.171402 W、強度は21.8346 W/cm2でした。超音波強度は、断熱条件下で懸濁液の時間に伴う温度上昇を測定することにより、熱量測定法で求めました。超音波抽出手順は、実験計画（最適化用）に従って、サンプルから総フェノール成分を抽出するために使用しました。
推奨装置：
UP200H （ソノトロードS2付き）
参考文献／研究論文：
Fooladi, H.; Mortazavi, S. A.; Rajaei, A.; Elhami Rad, A.H.; Salar Bashi, D.; Savabi Sani Kargar, S. (2013)：超音波支援抽出法によるナツメ（Ziziphus Jujube）のフェノール性化合物抽出の最適化。IECFP 2013.

生物由来物質の超音波処理に関するその他の超音波処理プロトコルは、こちらをクリックしてご覧ください。