超音波バニラ抽出 – 非熱的方法
- バニラエッセンスは、エタノールと水の溶液中のバニラポッドから抽出されたフレーバー溶液です。
- 香り、風味、香りの成分として高品質のバニリンを製造するには、分解を防ぐための効率的かつマイルドな抽出技術が必要です。
- 超音波抽出は、非常に短い抽出時間でバニリンの高収率を与える穏やかな機械的抽出方法である。
高品質のバニリン抽出物のための高性能超音波
サフランに次いで2番目に高価なスパイスであるバニラの生産には、貴重なエッセンシャルオイルの劣化を防ぐ効率的な抽出方法が必要です。超音波抽出は、植物材料から生理活性化合物を放出するための穏やかで非熱的でありながら非常に効率的な方法としてよく知られており、確立されています。超音波抽出は、純粋に機械的な処理である音響キャビテーションの現象に基づいています。これにより、超音波処理は、フレーバー化合物やエッセンシャルオイル、例えばバニリン、ポリフェノール、または植物からの酸化防止剤などの敏感な生物活性化合物を単離するための好ましい方法になります。
超音波バニラ抽出の利点
- 優れた歩留まり
- 高速抽出 – 数分以内
- 高品質の抽出物 – マイルド、非サーマル
- グリーン溶剤(水/エタノールなど)
- 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
- ヘビーデューティの下での24/7操作
- グリーンで環境にやさしい方法
超音波バニラ抽出 – バッチまたは連続フローモード
バッチ： 超音波抽出プロセスは、単純なバッチプロセスとして、または超音波フロースルー反応器を介して媒体が連続的に供給されるインライン処理として操作できます。
バッチ処理は簡単な手順で、抽出はロットごとに行われます。ヒールシャー超音波は、小ロットから大ロット、すなわち1Lから120Lの超音波プロセッサを提供しています。
5〜10Lのバッチを処理する場合は、 UP400セント (400W、下のビデオ)ソノトロードS24d22L2D付き。
約120Lのバッチを処理するには、 UIP2000hdT (2kW、写真右の列が上)ソノトロードRS4d40L4付き。
約8L /分の容量の場合、 UIP4000hdTの (4kW、写真右)、ソノトロードRS4d40L3、加圧式フローセルFC130L4-3G0搭載
超音波バニラ抽出のケーススタディ
Jadhavら(2009)は、超音波支援抽出(UAE)とソックスレー抽出を比較しました。この研究は、超音波抽出がソックスレー抽出と比較してバニリンの放出を有意に強化することを確認しました。ソックスレー処理には、95°Cの動作温度、溶媒と溶質の比率66.67ml / g、抽出時間8時間が必要であり、約180ppmのバニリンが放出されました。超音波支援抽出(UAE)は、室温で同じ溶媒:溶質比を使用して約140ppmのバニリンを放出するのにわずか1時間しかかかりませんでした。
Rasoamandraryら(2013)は、100Wプローブ型超音波装置(例えば、 UP100Hの)、超音波浴、温水浴があります。研究者たちは、プローブ型超音波装置は、その高強度超音波のために強力な抽出ツールであると結論付けました。したがって、プローブ型超音波装置は、有意に短い抽出時間とより少ない溶媒(すなわちエタノール)消費で抽出されたバニリンの同等/またはより高い収率を与えることにより、代替抽出方法よりも優れた性能を発揮した。
3つの抽出方法の比較 – 超音波プローブ、超音波浴、温水浴抽出 – バニリン抽出は、周囲温度30°Cおよび抽出時間1hrで40%エタノール(v / v)を使用したプローブ超音波処理に最も効率的であることを示しました。ウォーターバス抽出には、56°C で 50% エタノール(v/v)濃度を 15 時間必要としました。
UIP4000hdTの – 連続的なインライン処置のための4kW超音波抽出器。
高性能抽出のための超音波装置
ヒールシャー超音波は、植物から高品質の抽出物を製造するための高性能超音波プロセッサの製造に特化しています。
ヒールシャーの広範な製品ポートフォリオは、小型で強力なラボ用超音波装置から堅牢なベンチトップおよび完全産業用システムまで多岐にわたります。これは、生理活性物質(例えば、 ケルセチン, カフェイン, クルクミン, テルペン など)。からのすべての超音波装置 200W 宛先 16,000W デジタル制御用のカラーディスプレイ、自動データ記録用の統合SDカード、ブラウザの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(媒体と接触している部品)はオートクレーブ滅菌が可能で、洗浄が容易です。私たちのすべての超音波装置は、24 / 7操作のために構築されており、低メンテナンスを必要とし、操作が簡単で安全です。
デジタルカラーディスプレイは、超音波装置のユーザーフレンドリーな制御を可能にします。当社のシステムは、低振幅から非常に高い振幅まで供給することができます。ポリフェノールやバニリンなどの他の生理活性化合物の抽出には、高品質の活性物質を賢明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も呼ばれます)を提供しています。ヒールシャーの超音波装置の堅牢性は、ヘビーデューティと要求の厳しい環境での24 / 7操作を可能にします。
超音波プロセスパラメータの正確な制御により、再現性とプロセスの標準化が保証されます。
以下の表は、当社の超音波装置のおおよその処理能力を示しています。
| バッチボリューム | 流量 | 推奨デバイス |
|---|---|---|
| 1〜500mL | 10〜200mL/分 | UP100Hの |
| 10〜2000mL | 20〜400mL/分 | UP200HTの, UP400セント |
| 0.1〜20L | 0.2 から 4L/min | UIP2000hdT |
| 10〜100L | 2〜10L/分 | UIP4000hdTの |
| N.A. | 10〜100L/min | UIP16000 |
| N.A. | 大きい | クラスタ UIP16000 |
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ラボからパイロット、工業規模までの高出力超音波プロセッサ。
文献/参考文献
- ベレス・スアサ、カタリナ(2016): 天然バニラ抽出物の特性評価のための高速液体クロマトグラフィーに基づく分析アプローチの最適化。 論文、ラサリスタ大学、2016年。
- Jadhav D. et al. (2009): [バニラポッドからのバニリンの抽出:従来のソックスレーと超音波による抽出の比較研究]食品工学ジャーナル 93、2009:421-426。
- Rasoamandrary N. et al. (2013): [超音波支援抽出法を用いた硬化バニラビーンズからのバニリン4-ヒドロキシ-3-メトキシベンズアルデヒド抽出の改善:超音波支援抽出法と温水浴抽出法の比較]
- K.シカ・オジャ、ラモン・アスナール、コルム・オドネル、ブリジェッシュ・K・ティワリ(2020): 植物、動物、海洋の供給源から生物学的に活性な分子を抽出するための超音波技術。 TrAC Trends in Analytical Chemistry(分析化学におけるTrACトレンド)、第122巻、2020年。
知っておく価値のある事実
超音波抽出の動作原理
液体媒体に強い超音波を印加すると、キャビテーションが発生します。キャビテーションの現象は、局所的に極端な温度、圧力、加熱/冷却速度、圧力差、および媒体内の高いせん断力につながります。キャビテーション気泡が固体(粒子、植物細胞、組織など)の表面で破裂すると、マイクロジェットと特定の衝突により、表面の剥離、侵食、粒子の破壊などの効果が発生します。さらに、液体媒体中のキャビテーション気泡の爆縮は、マクロ乱流とミクロミキシングを引き起こします。
図1:安定で過渡的なキャビテーション気泡の生成。
(a)変位、(b)過渡キャビテーション、(c)安定キャビテーション、(d)圧力
[Santos et al. 2009より引用]
植物材料の超音波照射は、植物細胞のマトリックスを断片化し、その水和を促進します。Chematら(2015)は、植物からの生理活性化合物の超音波抽出は、断片化、侵食、毛細管現象、脱テクスチャー化、およびソノポレーションを含む異なる独立または複合メカニズムの結果であると結論付けています。これらの効果は、細胞壁を破壊し、溶媒を細胞内に押し込み、植物化合物を充填した溶媒を吸い出すことで物質移動を改善し、マイクロミキシングによる液体の移動を確保します。
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機序を示しています（倍率2000倍〕 [リソース:Vilkhu et al. 2011]
超音波抽出は、化合物の非常に迅速な単離を達成し、より短いプロセス時間、より高い収率、およびより低い温度で従来の抽出方法よりも優れています。穏やかな機械的処理として、超音波支援抽出は、生理活性成分の熱劣化を回避し、従来の溶媒抽出などの他の技術と比較して優れています。 水化蒸留又は ソックスレー 抽出は、熱に敏感な分子を破壊することが知られています。これらの利点により、超音波抽出は、植物から温度感受性生物活性化合物を放出するための好ましい技術である。
バニリン
バニラは貴重なフレーバーであり、主にメキシコの種であるフラットリーフバニラ(V.planifolia)から、バニラ属の蘭から抽出できます。バニラ蘭の独特の風味の化合物は、花の受粉から生じる果実に含まれています。これらの種子のさやは、熟すと茶色がかった赤から黒の色で、約1/3 x 6インチです。これらのポッドの中には、小さな種子でいっぱいの油性の液体があります。さやと種子の両方がバニリンの生産に使用されます。
バニリンはバニラ植物の主要なフレーバー化合物ですが、純粋なバニラエッセンスには数百のフレーバー化合物が追加されており、それがその複雑で深いフレーバーに貢献しています。
バニラエッセンスは、バニラシードポッドからの本物のバニリンエッセンスと工業的に合成されたバニリンの2つの形態で発生します。本物の種莢抽出物は、数百の異なる化合物の複雑な混合物です。化合物バニリン – 4-ヒドロキシ-3-メトキシベンズアルデヒド – 本物のバニラの特徴的な風味と香りの主な貢献者であり、生バニラビーンズの主要な風味成分です。バニリン以外にも、アセトアルデヒド、酢酸、フルフラール、ヘキサン酸、4-ヒドロキシベンズアルデヒド、オイゲノール、桂皮酸メチル、イソ酪酸などの他の化合物がバニラの複雑な香りに貢献している可能性があります。
バニラ品種
バーボンバニラまたはバーボン-マダガスカルバニラは、マダガスカル、コモロ、レユニオンなどのインド洋の島々で育つV.プラニフォリア植物から生産されます。用語 “バーボンバニラ” V.planifoliaに由来する独特のバニラの香りも説明しています。
ネイティブのV.planifoliaから抽出されたメキシコのバニラは、はるかに少量で生産されます。メキシコのバニラは、V. planifolia植物がメソアメリカ原産であるため、その起源の土地からバニラとして知られ、販売されています。
タヒチアンバニラはフランス領ポリネシアから来ており、V.tahitiensis植物から生産されています。遺伝子解析によると、この種はおそらくV.planifoliaとV.odorataの雑種からの品種です。
西インド諸島のバニラは、カリブ海と中南米で栽培されているV.ポンポナから作られています。