超音波による無溶剤ニンニク抽出

ニンニク（Allium sativum）には有機硫黄化合物（アリシン、グルタチオンなど）が豊富に含まれており、多くの健康効果を促進する。超音波抽出は、高濃度のニンニクエキスを生産するための信頼性の高い効率的な技術です。超音波抽出は、非常に短い抽出時間で、高品質のフルスペクトル抽出物の高い収率をもたらします。

超音波抽出による優れたニンニクエキス

ニンニクからのアリシンおよび有機硫黄化合物の抽出にプローブ型ソニケーターを使用すると、ニンニクエキスの高収率・高品質、迅速な処理、無溶媒で環境に優しいアプローチなど、いくつかの利点が得られる。これらの要素を総合すると、生物活性が強化され、組成が安定した高品質のニンニクエキスの生産につながり、高級ニンニク由来製品を求める研究者や産業界に好まれる方法となる。
以下では、超音波によるニンニク抽出の有益な効果について詳しく述べる：

• まず、プローブ型ソニケーターは超音波を使用し、この超音波はチタン製のプローブ、いわゆるソノトロードを通して抽出媒体に伝達される。超音波の機械的エネルギーが液体中にキャビテーション気泡を発生させ、気泡を急速に崩壊させる。この過程で、激しい局所的な微視的乱流と圧力・温度変化が生じる。これらの力はニンニク細胞壁の破壊を促進する。この崩壊により、細胞内に閉じ込められたアリシンやその他の有機硫黄化合物の放出が促進され、効率的な抽出が可能になる。
• 第二に、プローブ式超音波処理の制御された正確な性質により、抽出プロセスのカスタマイズが可能になる。抽出物の製造者だけでなく研究者も、超音波処理の時間、振幅、温度などのパラメーターを調整して抽出条件を最適化することができ、それによってアリシンや有機硫黄化合物の収量を最大化すると同時に、敏感な化合物の分解を最小限に抑えることができる。このレベルの制御は、一貫した組成と効力を持つ高品質の抽出物を得るために極めて重要である。
• さらに、超音波処理は、浸漬やソックスレー抽出のような伝統的な抽出法に比べて比較的速い。この効率は時間の節約になるだけでなく、抽出された化合物の鮮度と生物活性を保つのにも役立つ。抽出時間が短いため、ニンニク抽出物が熱や酸素にさらされることが少なくなり、感受性の高い有機硫黄化合物が分解される可能性がある。
• さらに、超音波抽出は、水、水性エタノール、アルコールなどの穏やかで環境に優しい溶媒を含む、あらゆる溶媒に適合する。これは、ニンニクエキスを食品添加物、香料、栄養補助食品、栄養補助食品、医薬品として使用するために製造する場合に特に重要であり、最終製品の純度と安全性を確保するために、溶剤やその他の化学物質による汚染のリスクを回避しなければならない。

超音波水性アリシン抽出法

アリシンは、ニンニクエキスに含まれる最も豊富なチオスルフィネート分子です。アリシンは抗細菌、抗ウイルス、抗真菌、抗原虫、抗がん、血糖降下作用があり、心臓血管の健康と免疫系をサポートすることでも知られている。ニンニクの薬理活性は、そのほとんどがチオールを含むタンパク質とのチオール-ジスルフィド交換反応に関連している。
有機硫黄化合物を多量に含む高濃度のニンニク抽出物を製造するために、超音波抽出はニンニクからチオールやその他の生理活性物質を単離するための信頼性が高く効率的な技術である。超音波処理により、ニンニクの細胞内部からチオールが放出され、ニンニク生体分子のフルスペクトル抽出物を調製することができる。ニンニクの超音波抽出では、溶媒として水を使用することができ、無毒性で安価であり、環境に優しい。
 

超音波処理前後のニンニク片の横断面
Boseらによる2014年の研究と写真

超音波アリシン抽出プロトコル

ニンニクの超音波抽出については、いくつかのプロトコルが確立されている。科学的な研究において、いくつかの研究チームが、超音波処理によってニンニクからアリシン、アリイン、有機硫黄化合物、その他の植物化学物質が多く得られることを実証している。
Arzanlouら（2010）は、水を溶媒としてニンニク片からアリシンを超音波抽出した結果を報告している。彼らは、20gのニンニク片を手作業で粉砕したものを使用した。600mLの蒸留水に浸漬したニンニクを、Hielscher UP200S（200ワット）を用い、振幅100％で5分間超音波処理した。放熱にはアイスバスを使用した。超音波抽出後、ニンニクマッシュを5層のチーズクロスで圧搾した。懸濁液を50mLチューブに移し、1258g、4℃で20分間遠心分離し、液体から残った残骸を分離した。上清を滅菌した50mLチューブに移し、密封して保存した。

Boseら（2014）は、超音波プローブ式抽出を従来の浸漬、浴中超音波処理、マイクロ波抽出と比較した。その結果、超音波プローブ式抽出が最も高いアリシン収率を示した。

Ismailら（2014）は、ニンニクの球根から硫黄含有生体分子システインとグルタチオンを効率的に超音波抽出したことを報告している。彼らは、ニンニクの球根からチオールを抽出するために、UP100Hを100％の振幅設定で使用し、水ベースの超音波抽出を適用した。その結果、最適なニンニク濃度はオープンビーカー抽出で10%(w/v)であることがわかった。チオールの定量はEllman試薬法で行った。その結果、0.170mMのチオール抽出物が得られた。研究者らは、超音波水性抽出は、ニンニクからチオールを単離するためのシンプルで安全かつ費用対効果の高い方法であると結論づけた。
 
 

ニンニク抽出用高性能ソニケーター

Hielscher Ultrasonicsの抽出システムは、食品添加物、栄養補助食品、治療薬として使用される高品質の植物エキスの商業生産のために、食品および製薬業界で世界中で使用されています。ニンニクエキスの少量生産から、高品質の植物エキスの大量生産まで、Hielscher Ultrasonicsは理想的な超音波抽出装置を提供します。

超音波抽出による競争優位性

ニンニクのような植物性素材から生物活性化合物を超音波抽出する主な利点には、抽出および処理時間の大幅な短縮、水性抽出または溶媒使用の削減による環境への配慮、無視できるほど小さなCO₂排出量が少ないこと、使用するエネルギー量が少ないこと、超音波システムの操作が簡単で安全であることなどが挙げられる。

ヒルシャー超音波によるプロセスの標準化

食品や医薬品に使用されるエキスは、適正製造基準（GMP）に準拠し、標準化された処理仕様の下で製造されなければなりません。Hielscher Ultrasonicsのデジタルソニケーターには、超音波処理を正確に設定・制御するためのインテリジェントなソフトウェアが付属しています。自動データ記録機能により、超音波エネルギー（全エネルギーと正味エネルギー）、振幅、温度、圧力（温度センサーと圧力センサーを取り付けた場合）などの全ての超音波プロセスパラメーターが、日付とタイムスタンプと共に内蔵のSDカードに書き込まれます。これにより、超音波処理された各ロットを修正することができます。同時に、再現性と継続的に高い製品品質が保証されます。Hielscher社製ソニケーターは堅牢であるため、過酷な環境下でも24時間365日の稼働が可能です。
下の表は、超音波処理装置の処理能力の目安です：