キラヤサポニンの超音波抽出
- Quillaja saponaria Molinaの木のサポニン抽出物は、工業用途のサポニンの主な供給源である。
- キラヤサポニンの超音波抽出により、高品質のサポニンが得られる。
- 超音波抽出は、短時間でキラヤサポニン抽出物を高収率で生産する非常に効率的な方法である。
キラヤサポニンエキス
キラヤサポニンエキス（同義語：キラヤエキス、パナマ産、パナマ樹皮エキス、キライエキス、キライ樹皮エキス、ソープバークエキス）は、キラヤ・サポナリア・モリーナ（Q. saponaria）の木から抽出される物質です。キラヤエキスは100種類以上のトリテルペノイドサポニンから構成されている。主なサポニンはキラヤ酸の配糖体である。その他の主成分はポリフェノールとタンニン、少量の塩類と糖類である。キラヤエキスは、キラヤ・サポナリアの剪定された茎や枝の内側の樹皮や木を粉砕したものを水抽出することで得られる。キラヤ・サポニン抽出物には界面活性剤とフェノール化合物の両方が含まれているため、繊細な機能性食品成分の配合や酸化からの保護に非常に興味深い。
天然乳化剤としてのサポニンの使用は、合成添加物を使用しない健康的で自然な製品に対する需要の高まりにより、著しく増加している。キラヤサポニンは、O/Wエマルションやナノエマルション用の優れた乳化剤であり、飲料やオイルブレンドなどの様々な製剤において非常に優れた効果を示している。キラヤサポニン抽出物の一般的な用途は、以下の乳化です。 CBDオイル半透明の飲料や発泡食品に使用される。キラヤサポニンは単独でも、他の乳化剤と組み合わせても使用できる。
Q-Naturale®はキラヤ樹皮サポニンを主成分とする食品添加物であり、食品や飲料に効果的な乳化剤としてFDAの認可を受けています。乳化剤以外にも、キラヤ樹皮サポニンは抗菌性、抗ウイルス性、抗真菌性、抗寄生虫性、抗腫瘍性、肝保護性、免疫増強作用があるため、医薬製剤にも使用されています。
- 優れた歩留まり
- 高速抽出 – 数分以内
- 高品質エキス – マイルド、非加熱
- 緑色の溶媒
- 費用対効果
- 簡単で安全な操作
- 低い投資コストと運用コスト
- 過酷な条件下での24時間365日稼動
- 環境に優しいグリーン・メソッド
120L UIP2000hdTと攪拌機による植物原料の超音波バッチ抽出
キラヤからサポニンを超音波抽出するケーススタディ
食品や医薬品添加物として望ましい機能性を提供する高品質のキラヤ抽出物を調製するためには、活性な植物化学物質、すなわちサポニンを単離する必要がある。キラヤサポニンは、ソープツリーの樹皮から単離されたトリテルペン系サポニンである。超音波キャビテーションは、固体と液体の接触を改善し、物質移動を増加させることによって抽出を促進する。
Cares et al. は、超音波補助抽出法（UAE）がキラヤ・サポナリア・モリーナからの生理活性原理の抽出プロセスを強化できることを明らかにした。彼らは、キラヤの木材と樹皮のチップを使用し、超音波を用いて水中でサポニンを抽出した。非加熱抽出法であるため、超音波処理中の抽出温度は常に20℃に保たれた。抽出収率は、超音波処理時間が10分から30分になるにつれて著しく増加した。超音波アシスト抽出の20℃、20分間の収率は、従来法の60℃、3時間抽出の収率に匹敵した。
エマルジョンを物理的・化学的に安定化させるため、キラヤサポニン抽出物を使用した長期安定型O/Wエマルジョンの調製に超音波装置が使用される。 超音波乳化についての詳細はこちらをご覧ください！
高性能超音波抽出機
Hielscher Ultrasonics社は、植物から高品質のエキスを製造するための高性能超音波プロセッサーの製造に特化しています。
Hielscher社の幅広い製品ラインナップは、小型でパワフルなラボ用超音波発生装置から、堅牢な卓上型および完全な産業用システムまで多岐に渡り、生物活性成分（例えば、以下の成分）の効率的な抽出と単離のための高強度超音波を提供します。 ケルセチン, カフェイン, クルクミン, テルペン など）。のすべての超音波装置 200W への 16,000W デジタル制御用カラーディスプレイ、自動データ記録用内蔵SDカード、ブラウザーリモートコントロール、その他多くのユーザーフレンドリーな機能を備えています。ソノトロードとフローセル（媒体と接触する部分）はオートクレーブ滅菌が可能で、洗浄も簡単です。当社の超音波装置はすべて24時間365日稼動するように設計されており、メンテナンスの必要が少なく、操作が簡単で安全です。
デジタルカラーディスプレイにより、ユーザーフレンドリーな超音波装置の制御が可能です。当社のシステムは、低振幅から超高振幅まで対応可能です。アスタキサンチンのような化合物の抽出には、高品質の活性物質を高感度に分離するために最適化された特別な超音波ソノトロード（超音波プローブまたはホーンとしても知られています）を提供しています。Hielscher社の超音波装置は堅牢であるため、過酷な環境下でも24時間365日の稼動が可能です。
超音波プロセスパラメーターの正確な制御は、再現性とプロセスの標準化を保証します。Hielscher社の工業規模の自動超音波抽出システムは、優れた品質の抽出物を大量に生産できるように設計されており、同時に労働力、コスト、エネルギーを削減します。
下の表は、超音波処理装置の処理能力の目安です：
| バッチ量 | 流量 | 推奨デバイス |
|---|---|---|
| 1〜500mL | 10～200mL/分 | UP100H |
| 10〜2000mL | 20～400mL/分 | UP200Ht, UP400ST |
| 0.1～20L | 0.2～4L/分 | UIP2000hdT |
| 10～100L | 2～10L/分 | UIP4000hdT |
| n.a. | 10～100L/分 | uip16000 |
| n.a. | より大きい | クラスタ uip16000 |
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文献／参考文献
- M.G. Cares, Y. Vargas, L. Gaete, J. Sainz, J. Alarcón (2009)：Quillaja Saponaria Molinaからの生理活性原理の超音波補助抽出。International Congress on Ultrasonics, Universidad de Santiago de Chile, January 2009.
- J.Deise Fleck, A. Heemann Betti, F. Pereira da Silva, E. A. Troian, C. Olivaro, F. Ferreira, S. Gasparin Verza (2019)：Quillaja saponariaおよびQuillaja brasiliensis由来のサポニン：特定の化学的特性と生物活性。Molecules.2019 Jan; 24(1)：171.
- K.Kaur, R. Kumar, S.K. Mehta (2015)：超音波法によるサポニン安定化ナノエマルションの製剤化とUV光からクエルシチンの分解を保護するその役割。Ultrasonics Sonochemistry 31, 2015.
- R.R.T. Majinda (2012)：サポニンの抽出と単離。In：Satyajit D. Sarker and Lutfun Nahar (eds.), Natural Products Isolation, Methods in Molecular Biology, Vol.864, 2012.
- N.Riquelme, R.N. Zúñiga, C. Arancibia (2019)：乳化剤混合によるナノエマルションの物理的安定性：トゥイーン80のキラヤサポニンへの置換。LWT – 食品科学と技術111、2019。760-766.
知っておくべき事実
キラヤの木とそのサポニンについて
キラヤ・サポナリア・モリナ（Quillaja Saponaria Molina）の木は、南米産のソープツリー（soaptree）としても知られ、チリに広く自生している。キラヤ・サポナリアの木（バラ科）は厚い樹皮を持つ大きな常緑樹で、南米のいくつかの国、特にボリビア、チリ、ペルーに自生している。
キラヤサポニンエキスは、主にサポニンを含むが、ポリフェノール、タンニン、さらに少量の塩類や糖類も含む。キラヤサポニンは、2本の糖鎖を持つトリテルペン核から作られる分子である。これらの糖鎖はサポニンに親水性（水に溶ける性質）を与え、トリテルペン核は疎水性（水をはじく性質）を持つ。これらにより、サポニンは非イオン性テンソアクティブとなり、表面張力の低下、疎水性生成物の水溶液への可溶化、マイクロ／ナノエマルションの形成を可能にする。
キラヤの木では、樹皮に含まれるサポニンの量が約5％と最も多く、一方、木材に含まれるサポニンの量は約2％である。
サポニンは起泡性や乳化性に優れた天然物質であるため、食品、飲料、ビール産業では起泡剤として、化粧品では界面活性剤として、農薬や動物飼料では添加物として、ワクチンではアジュバントとして頻繁に使用されている。
キラヤ抽出物の製造は水抽出で行われ、他の溶媒は一切使用されない。最終製品である液体または粉末の粗抽出物または精製抽出物には、食品製造工程での使用が許可された天然成分と原材料のみが配合されている。(Cares et al. 2009)
サポニンとは何か？
サポニンという言葉は、石鹸を意味するラテン語のsapoに由来する。サポニンは、主に植物から発見された植物化学物質で、発泡特性を示し、1つ以上の糖側鎖に結合した多環式アグリコンからなる。サポゲニンとも呼ばれるアグリコン部分は、ステロイド（C27）またはトリテルペン（C30）である。サポニンの起泡性は、疎水性（脂溶性）のサポゲニンと親水性（水溶性）の糖部分の組み合わせによって引き起こされる。[サポニンを多く含む植物は、伝統的に乳化剤として使用されてきた。サポニンを多く含む植物としては、ソープバーク（Quillaja saponaria：バラ科）、ソープワート（Saponaria officinalis：セリ科）、シカカイ粉末（Gleditsia sinensis：マメ科）などが代表的である。サポニンは高分子量の両親媒性配糖体であり、構造的に1つ以上の親水性配糖体部分を持ち、親油性のトリテルペン誘導体と結合している。特に製薬業界では、サポニンは免疫反応を刺激する能力を含む様々な生物学的特性により、アジュバントの有力な候補として注目を集めている。
超音波抽出について知っておくべきすべて
超音波抽出（UAE）は、植物マトリックスからタンパク質、ビタミン、ポリフェノール、天然色素、脂質などの生理活性物質を単離するための、非常に効率的で環境に優しい抽出方法です。超音波抽出は、音響キャビテーションの作動原理に基づいています。
強力な超音波を液体システムに印加すると、音響キャビテーションが発生し、真空気泡が発生、成長し、最終的に崩壊する現象である（下図参照）。超音波の伝播中、真空の気泡は振動しながら成長し、それ以上のエネルギーを吸収できなくなるまで成長します。気泡の成長がピークに達すると、気泡は激しく崩壊し、局所的に熱的、機械的、化学的効果を引き起こす。機械的効果には、1000気圧までの高圧、乱流、激しいせん断力などが含まれる。これらの力は細胞壁を破壊し、細胞内部と溶媒間の物質移動を促進し、生物活性化合物を周囲の液体（溶媒）に放出する。
超音波抽出は、音響キャビテーションとその流体力学的せん断力に基づいている。
植物や細胞組織からの化合物の超音波固液抽出はよく研究されている。高強度の超音波を適用することで、抽出プロセスが大幅に促進される。プロセスの強化に加え – その結果、収率が向上し、抽出時間が短縮される。 – 超音波処理は非加熱処理であるため、熱劣化や温度に敏感な成分の損失が防止される。さらに、超音波抽出は投資コストや運用コストが低く、溶媒の使用量を削減でき、環境に優しい溶媒を使用できるため、経済的で環境に優しい抽出技術である。従来の抽出法を凌駕する超音波支援抽出法（UAE）は、経済的な利益を得て生物活性物質を生産するために、食品産業から採用されている。
植物細胞からの超音波抽出：顕微鏡横断面（TS）は、細胞からの超音波抽出中の作用メカニズムを示す（倍率2000倍）[resource: Vilkhu et al.］
ラボスケールからパイロットスケール、工業スケールまで対応するハイパワー超音波プロセッサー。