超音波によるテルペン抽出
超音波テルペン抽出は、大麻やホップなどからテルペン・カリオフィレンオキシドを高収率で抽出できることが証明されている。カリオフィレンオキシドは、大麻、ホップ、コショウ、バジル、ローズマリーなどに含まれるテルペンです。活性化合物として、抽出されたテルペン・カリオフィレンオキシドは、香料添加物や健康補助食品として使用される。
抽出カリオフィレンオキシドの使用
カリオフィレンオキシドは、芳香性の匂いと味（すなわちハーブ）によって区別される。その強烈な芳香臭と味から、香料成分としてだけでなく、食品の香料添加物としてもよく使用される。さらに、人体の内分泌CB2受容体と結合する能力もあり、興味深い医薬品成分となっている。
カリオフィレンオキシドの超音波抽出
テルペン・カリオフィレンオキシドの超音波抽出は、高収率を得るための優れた技術である。 大麻 そしてホップ。 音響キャビテーションについてもっと読む超音波抽出の活性原理である！
例として、β-カリオフィレンオキシドを超音波装置で超音波抽出した。 UP100H（100W、30kHz） 乾燥させたホップの芽から作られる。
GC分析データは、ヒールシャーで抽出したβ-カリオフィレンオキシドの抽出収率を示している。 UP100H ホップから。
UP400ST – 攪拌機付きテルペン抽出用400W強力超音波プロセッサー
超音波ホップ抽出物のガスクロマトグラフィー分析：β-カリオフィレンオキシド、α-カリオフィレン、α-ピネン、マイクレン、リモネン、α-カリオフィレン、カリオフィレンオキシドなど。
β-カリオフィレンオキシド以外にも、α-カリオフィレン、α-ピネン、ミクレン、リモネン、α-カリオフィレンなどのテルペン類の抽出に成功した。
プローブ式超音波で植物からテルペンを抽出する方法とは？順を追って説明します！
- まず、抽出のための表面積を増やすために、植物原料を細かく砕くか刻む。
- その後、植物原料を溶媒（エタノールや水など）と混ぜてテルペンを抽出する。
- プローブ式超音波法は、約20kHzの高強度・低周波の超音波をスラリーに照射し、抽出プロセスをサポートする。これにより、音響キャビテーションと溶媒の急速な振動が起こり、植物細胞の崩壊と破壊が促進され、テルペンが放出される。
- その後、混合物を濾過して、固形の植物素材と抽出されたテルペンを含む液体を分離する。
- その後、溶媒を除去してテルペン類を濃縮するために、液体を蒸発させるか、さらなる処理を行う。
- 最終製品は、栄養補助食品、機能性食品、化粧品など、さまざまな用途に使用できるテルペンが豊富なエキスである。
超音波テルペン抽出のプロトコール
ホップサンプルの粒度をより均一にするため、従来のコーヒーグラインダーでホップを粉砕した。
ホップ4.5mgをバイアルに入れ、エタノール5mLを加える。放熱のため、バイアルを氷水の入ったビーカーに入れた。その後、試料を UP100HソノトロードMS7を装着し、振幅設定50％で90秒間。
超音波ホップエキスのガスクロマトグラフィー分析：
ソニケーションは、細胞マトリックスと溶媒間の高い物質移動を確実にし、その結果、非常に高い収率の高品質エキスが得られる。
- 高品質のテルペン抽出物（熱劣化なし）
- 高収量
- 高速手順
- 迅速なROI
- よりマイルドな溶剤
- 溶剤の使用量が少ない
- 安全で操作が簡単
- ローメンテナンス
- 環境に優しいテルペン抽出
超音波テルペン抽出は、他の従来の抽出方法（超臨界CO2など）よりも少ないエネルギーで、テルペン抽出手順を大幅に加速できるグリーンな抽出方法として際立っている、 ソックスレット など）。テルペンの超音波抽出に関連するその他の利点は、超音波抽出器の取り扱いが容易であること、プロセスが迅速であること、化学廃棄物がないこと、収率が高いこと、環境に優しいこと、穏やかな処理条件による品質の向上、熱劣化の防止などである。
テルペン用超音波抽出器
以下の表は、どの超音波装置がテルペン抽出の要件に最も適しているかを示しています。
| バッチ量 | 流量 | 推奨デバイス |
|---|---|---|
| 10〜2000mL | 20～400mL/分 | UP200Ht, UP400ST |
| 0.1～20L | 0.2～4L/分 | UIP2000hdT |
| 10～100L | 2～10L/分 | UIP4000 |
| n.a. | 10～100L/分 | uip16000 |
| n.a. | より大きい | クラスタ uip16000 |
高出力超音波ホモジナイザー研究室から工業用スケールまで。
文献／参考文献
- Selvamuthukumaran, M.; Shi, J. (2017): Recent advances in extraction of antioxidants from plant by-products processing industries. Food Quality and Safety, 2017, 1, 61–81.
- Suslick, K.S. (1990): Sonochemistry. Science 23 Mar 1990: Vol. 247, Issue 4949, pp. 1439-1445
知っておくべき事実
カリオフィレン
カリオフィレンまたは(-)-β-カリオフィレンは、天然の二環式セスキテルペンで、多くのエッセンシャルオイルに含まれている。以下のハーブがカリオフィレンの良い供給源として知られている： 大麻麻（Cannabis sativa）、黒キャラウェイ（Carum nigrum）、クローブ（Syzygium aromaticum）、ホップ（Humulus lupulus）、バジル（Ocimum spp）、オレガノ（Origanum vulgare）、 黒胡椒ラベンダー（Lavandula angustifolia）、ローズマリー（Rosmarinus officinali）、コパイバオイル（Copaifera spp.β-カリオフィレンは、カンナビノイド受容体2型（CB 2）に強い親和性を持つ植物性カンナビノイドであるが、カンナビノイド受容体1型（CB 1）には親和性を持たない。
カリオフィレンオキシド
カリオフィレンオキシド（β-カリオフィレンオキシドとも）は、β-カリオフィレンの酸化誘導体で、融点約62℃の白色結晶性固体粉末である。
抗炎症作用、局所麻酔作用、抗酸化作用が評価されている。最初の研究によると、カリオフィレンオキシドもがん治療薬の可能性があるという。カリオフィレンオキシドはシクロブタン環の一部であり、広く使用されている化学療法薬カルボプラチンを合成するために、すでに医学研究で使用されている。
カリオフィレンのオレフィンがエポキシドとなったカリオフィレンオキシドは、食品香料として認可されている成分である。
β-カリオフィレンとβ-カリオフィレンオキシドはともに水溶性が低く、細胞への吸収を阻害する。これらのセスキテルペンを医薬品や栄養補助食品として使用するためには、水溶液へのカプセル化が必要である。 リポソーム これらのセスキテルペンの水溶性の低さを克服し、生物学的利用能と生物活性を確保する。 生物活性化合物の超音波カプセル化について詳しくはこちらをご覧ください！
大麻に含まれるカリオフィレンオキシド
カリオフィレンオキシドは、カンナビス・サティバ植物において、3つのイソプレン単位からなるセスキテルペンとして見出される。カリオフィレンオキシドは、大麻植物において最大かつ最も豊富なテルペンの一つであり、大麻の特徴的な香りと匂いの原因となっている。超音波抽出は フルスペクトルカンナビジオールオイルマニホールド・コンパウンドのエンタテインメント効果が得られる。
超音波キャビテーションによる抽出
高出力の超音波を液体に導入すると、液体に圧縮と膨張（レアファクション）のサイクルが発生する。希薄化の際、液体中に空洞、いわゆるキャビテーション気泡が発生します。このキャビテーション気泡は、液体の局所的な引っ張り強度に打ち勝つような負圧がかかったときに発生する、小さな真空の気泡です。真空の気泡は、数回の圧縮／希釈のサイクルを経て、それ以上のエネルギーを吸収できなくなるまで成長し、キャビテーション気泡は内破する。この現象はキャビテーションとして知られている。Suslick教授の研究（1990年）によると、キャビテーション気泡は、最大5000Kの温度、1000気圧の圧力、1010K/sを超える加熱冷却速度、最大280m/sの流速の液体噴流という極端な条件下で発生する。これらの要因（圧力、熱、せん断および乱流）の組み合わせは、抽出プロセスにおける物質移動を加速するために使用される。さらに、これらの局所的に発生する条件は、均質化、乳化、分散などの超音波プロセスにも使用されます。
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。
テルペンの超音波抽出
超音波抽出の原理は、高出力の超音波が液体やスラリーにカップリングされたときに生じる2つの効果に基づいている：
まず、溶媒（周囲の液体媒体）が細胞マトリックスに押し込まれます。キャビテーションの振幅と強さに応じて、細胞壁は液圧によって穿孔または破壊される。
第二に、希釈サイクルの間、細胞内容物（すなわち細胞内物質）は細胞内部から洗い流される。超音波抽出の後、対象となる化合物は溶媒中にあり、溶媒から（例えば溶媒を蒸発させることによって）分離することができるので、最終的に純粋な抽出物が得られる。
効率的で効果的な超音波抽出プロセスを得るためには、原料の組成（含水率、浸漬/粉砕度、粒度など）と選択した溶媒が非常に重要な要素となる。超音波処理のパラメーターも不可欠で、振幅、圧力、温度、超音波処理時間を設定し、最良の結果を得るために最適化する必要があります。