ფიტოქიმია და ულტრაბგერითი დამუშავება: მცენარეული ბიოაქტიური ნივთიერებების მაღალეფექტური ულტრაბგერითი ექსტრაქცია

ფიტოქიმია არის მცენარეული წარმოშობის ქიმიური ნაერთების მეცნიერება – პოლიფენოლების, ფლავონოიდების და ალკალოიდებიდან დაწყებული ტერპენებით, საპონინებით, გლიკოზიდებით, პიგმენტებით, ანტიოქსიდანტებითა და ეთერზეთების შემადგენლობით დამთავრებული. ეს ფიტოქიმიკატები ღირებულია ნუტრაცევტიკისთვის, ფარმაცევტიკისთვის, კოსმეტიკისთვის, საკვები ინგრედიენტებისთვის, ბუნებრივი საღებავებისთვის, სუნამოებისთვის, მცენარეული ექსტრაქტებისთვის და ანალიტიკური კვლევებისთვის.

გააუმჯობესეთ თქვენი ფიტოქიმიკატების ექსტრაქცია Hielscher-ის სონიკატორებით

მიიღეთ მეტი ბიოაქტიური ნივთიერება ნაკლებ დროში
Hielscher-ის პრობის ტიპის სონიკატორები აძლიერებენ მცენარეულ ექსტრაქციას მცენარეული უჯრედების გახსნითა და მასის გადატანის დაჩქარებით. ეს შესაძლებელს ხდის ფიტოქიმიკატების მაღალი გამოსავლიანობით ექსტრაქციას ბალახებიდან, ფესვებიდან, ფოთლებიდან, ყვავილებიდან, ხილიდან, თესლებიდან, ქერქიდან, წყალმცენარეებიდან და სხვა მცენარეული მასალებიდან.

 
რატომ აირჩიოთ Hielscher-ის ულტრაბგერითი ექსტრაქციის სისტემები

• ექსტრაქციის უფრო მაღალი გამოსავლიანობა: მიიღეთ მეტი სამიზნე ნაერთი იმავე მცენარეული საწყისი მასალიდან.
• დამუშავების უფრო მოკლე დრო: შეცვალეთ გრძელი მაკერაციის ან სითბოზე დაფუძნებული ექსტრაქციის ეტაპები სწრაფი ულტრაბგერითი დამუშავებით.
• რბილი, არათერმული ექსტრაქცია: შეინარჩუნეთ სითბომგრძნობიარე ფიტოქიმიკატები, როგორიცაა პოლიფენოლები, ტერპენები, ანთოციანინები, ვიტამინები და ანტიოქსიდანტები.
• გამხსნელის მოქნილობა: გამოიყენეთ წყალი, ეთანოლი, ჰიდროეთანოლური ნარევები, გლიცერინი, ზეთები, ღრმა ევტექტიკური გამხსნელები ან სხვა შესაბამისი ექსტრაქციის გარემო.
• პროცესის ზუსტი კონტროლი: გაასწორეთ ამპლიტუდა, სიმძლავრე, ენერგიის შეყვანა, დრო, ტემპერატურა, წნევა და მოცულობითი ხარჯი.
• წრფივი მასშტაბირება: შეიმუშავეთ ექსტრაქციის პარამეტრები ლაბორატორიაში და გადაიტანეთ ისინი საცდელ და სამრეწველო წარმოებაში.
• პარტიული და ინლაინ დამუშავება: აირჩიეთ ჭიქის მასშტაბის ულტრაბგერითი დამუშავება, მორევიანი რეზერვუარის დამუშავება ან უწყვეტი ნაკადის ექსტრაქცია.
• მდგრადი სამრეწველო დიზაინი: Hielscher-ის ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორები შექმნილია მოთხოვნადი წარმოების გარემოსთვის, გამეორებადი ოპერაციისთვის და მარტივი ინტეგრაციისთვის.

ულტრაბგერითი დამუშავება უფრო სწრაფი, სუფთა და სრული ფიტოქიმიკატების ექსტრაქციისთვის

იმისათვის, რომ გამოიყენოთ ფიტოქიმიკატები ფორმულაციებში, ანალიზებში ან კომერციულ პროდუქტებში, ისინი ჯერ უნდა გამოიყოს მცენარეული მატრიციდან. სწორედ აქ ულტრაბგერითი დამუშავება გახდა ერთ-ერთი ყველაზე ეფექტური ექსტრაქციის ტექნოლოგია. პრობის ტიპის ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორები ქმნიან ინტენსიურ აკუსტიკურ კავიტაციას სითხეებსა და ნარევებში. შედეგად მიღებული მიკროტურბულენტობა, ძვრის ძალები და წნევის რხევები არღვევს მცენარეულ უჯრედებს, აუმჯობესებს გამხსნელის შეღწევადობას და ააქტიურებს ბიოაქტიური მოლეკულების გადატანას ექსტრაქციის გარემოში.

Hielscher Ultrasonics აწვდის მაღალეფექტურ ულტრაბგერით ჰომოგენიზატორებს ფიტოქიმიკატების ექსტრაქციისთვის ლაბორატორიული კვევებიდან სრულ სამრეწველო წარმოებამდე. მიუხედავად იმისა, თქვენ მუშაობთ მცენარეული ექსტრაქტის შექმნაზე, ანალიტიკური ნიმუშის მომზადების ოპტიმიზაციაზე თუ მცენარეული ინგრედიენტების პროცესის მასშტაბირებაზე, ულტრაბგერითი დამუშავება გაძლევთ ზუსტ კონტროლს ექსტრაქციის ინტენსივობაზე, გამეორებადობაზე და გამტარუნარიანობაზე.

რა არის ულტრაბგერითი დამუშავება ფიტოქიმიაში?

ულტრაბგერითი დამუშავება არის მაღალი სიმძლავრის ულტრაბგერის გამოყენება სითხეზე ან სუსპენზიაზე. ფიტოქიმიაში ულტრაბგერითი დამუშავება ყველაზე ხშირად გამოიყენება ულტრაბგერითი დახმარებით ექსტრაქციისთვის, ნიმუშის მომზადებისთვის, უჯრედების დაშლისთვის, დისპერგირებისთვის, ემულგირებისთვის და პროცესის ინტენსიფიკაციისთვის.
როდესაც მაღალი ინტენსივობის ულტრაბგერითი პრობი აგზავნის ბგერით ტალღებს ექსტრაქციის გარემოში, მონაცვლეობითი მაღალი და დაბალი წნევის ციკლები ქმნიან აკუსტიკურ კავიტაციას. კავიტაციის ბუშტები იზრდება და მძლავრად იმსხვრევა. ეს დანგრევა ქმნის ლოკალიზებულ ძვრის ძალებს, სითხის მიკროჯეტებს და ინტენსიური შერევის ეფექტებს.

მცენარეულ ექსტრაქციაში, ეს ეფექტები ხელს უწყობს:

• უჯრედის კედლებისა და მემბრანების გახლეჩა
• გამხსნელის ხელმისაწვდომობის გაზრდა უჯრედშიდა ნაერთებთან
• მცენარეული ნაწილაკების ირგვლივ საზღვრული ფენების შემცირება
• ფიტოქიმიკატების დიფუზიის გაუმჯობესება გამხსნელში
• ექსტრაქციის დროის შემცირება
• გამეორებადობის გაზრდა
• ზედმეტი სიცხის ან გამხსნელთან ხანგრძლივი კონტაქტის საჭიროების შემცირება

შედეგად მიიღება უფრო სწრაფი, ეფექტური და ხშირად უფრო ნაზი ექსტრაქციის პროცესი ტრადიციული მაკერაციის, ინფუზიის, პერკოლაციის ან რეფლუქსის მეთოდებთან შედარებით.

რატომ არის ულტრაბგერითი დამუშავება მნიშვნელოვანი თანამედროვე ფიტოქიმიური ექსტრაქციისთვის

ბოტანიკური საწყისი მასალები რთულია. ბიოაქტიური ნაერთები ჩაკეტილია მცენარის უჯრედებში, დაკავშირებულია სტრუქტურულ კომპონენტებთან ან განაწილებულია სხვადასხვა ქსოვილში. ტრადიციული ექსტრაქცია ხშირად მოითხოვს ხანგრძლივ რეზიდენციის დროს, გამხსნელის დიდ მოცულობას ან მაღალ ტემპერატურას. ეს პირობები შეიძლება იყოს არაეფექტური და შეიძლება დააზიანოს თერმოლაბილური ნაერთები.
ულტრაბგერითი დახმარებით ექსტრაქცია ამ შეზღუდვებს აგვარებს ფიტოქიმიკატების ფიზიკური გამოყოფის ინტენსიფიცირებით. მხოლოდ პასიურ დიფუზიაზე დაყრდნობის ნაცვლად, ულტრაბგერითი დამუშავება აქტიურად არღვევს მცენარის მატრიცას და აჩქარებს მასის გადატანას.

ეს ულტრაბგერით ექსტრაქციას განსაკუთრებით სასარგებლოდ აქცევს, როდესაც დამუშავებლებს სჭირდებათ:

• უფრო მაღალი წარმოება ძვირადღირებული ბოტანიკური მასალებიდან
• უფრო მოკლე წარმოების ციკლები
• გამხსნელის ნაკლები ხარჯვა
• სითბოსადმი მგრძნობიარე ნაერთების ექსტრაქციის გაუმჯობესება
• ხარისხის კონტროლისთვის გამეორებადი ექსტრაქცია
• ლაბორატორიიდან წარმოებამდე მასშტაბირებადი დამუშავება
• თავსებადობა მწვანე გამხსნელებთან და სუფთა ეტიკეტიანი ინგრედიენტებთან

ფიტოქიმიური კვლევისთვის, ულტრაბგერითი დამუშავება ასევე აუმჯობესებს ანალიტიკურ ნიმუშების მომზადებას. ლაბორატორიებს შეუძლიათ სწრაფად და მუდმივად ამოიღონ საჭირო ნაერთები HPLC-ს, GC-MS-ის, LC-MS-ის, UV-Vis-ის, ანტიოქსიდანტური ანალიზის ან სხვა ანალიტიკური მეთოდების წინ.

პარტიული და ინლაინ ულტრაბგერითი დამუშავება ბოტანიკური ექსტრაქტებისთვის

პარტიული ულტრაბგერითი ექსტრაქცია

პარტიული ულტრაბგერითი დამუშავება იდეალურია ლაბორატორიული კვლევისთვის, ფორმულირების განვითარებისთვის, მცირე მასშტაბის წარმოებისთვის და მოქნილი დამუშავებისთვის. პრობის სონიკატორი ჩაშვებულია ჭურჭელში, რომელიც შეიცავს მცენარე-გამხსნელის სუსპენზიას. პარტიული დამუშავება მარტივად იწყება და შესანიშნავია პარამეტრების შესარჩევად, როგორიცაა გამხსნელის ტიპი, ამპლიტუდა, ექსტრაქციის დრო და ტემპერატურა.

უწყვეტი ინლაინ ულტრაბგერითი ექსტრაქცია

უფრო დიდი წარმოების მოცულობებისთვის, უწყვეტი ინლაინ ულტრაბგერითი დამუშავება არის სასურველი სქემა. ბოტანიკური სუსპენზია გადის ულტრაბგერითი ნაკადის კამერაში, სადაც ის ექვემდებარება კონტროლირებად კავიტაციას. ინლაინ დამუშავება აუმჯობესებს გამეორებადობას, პროცესის კონტროლს და გამტარუნარიანობას. ის ასევე ხდის მასშტაბირებას უფრო პროგნოზირებადს, რადგან ენერგიის შეყვანა, რეზიდენციის დრო და მოცულობითი ხარჯი ზუსტად შეიძლება განისაზღვროს.
Hielscher-ის სამრეწველო ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორები შექმნილია უწყვეტი მუშაობისთვის და შეიძლება ინტეგრირდეს ტუმბოებთან, სითბოცვლელებთან, საცავ ავზებთან, ფილტრაციის სისტემებთან, გამხსნელის აღდგენასთან და შემდგომ კონცენტრაციასთან.

ქვემოთ მოცემული ცხრილი გაძლევთ წარმოდგენას ჩვენი სონიკატორების დაახლოებითი დამუშავების შესაძლებლობებზე ბოტანიკური ექსტრაქციისთვის

ულტრაბგერითი დამუშავებით გამოყოფილი ფიტოქიმიკატები

ულტრაბგერითი დამუშავება შესაფერისია ფიტოქიმიკატების კლასების ფართო სპექტრისთვის. ექსტრაქციის შედეგი დამოკიდებულია მცენარეულ მასალაზე, ნაწილაკების ზომაზე, გამხსნელზე, ტემპერატურაზე, ულტრაბგერის ამპლიტუდაზე, დაყოვნების დროსა და შემდგომ სეპარაციაზე.

პოლიფენოლები და ფლავონოიდები

პოლიფენოლები და ფლავონოიდები ყველაზე შესწავლილ ფიტოქიმიკატებს მიეკუთვნება მათი ანტიოქსიდანტური თვისებებისა და საკვებ, ნუტრაცევტიკურ და კოსმეტიკურ ფორმულაციებში მნიშვნელობის გამო. ულტრაბგერითი ექსტრაქცია აძლიერებს ფენოლმჟავების, კატეხინების, კვერცეტინის, რუტინის, ანთოციანინებისა და მათთან დაკავშირებული ნაერთების გამოყოფას ფოთლებიდან, ხილიდან, ნაყოფის კანიდან, ყვავილებიდან, თესლებიდან და ქერქიდან.

ტერპენები და ეთერზეთის შემადგენელი ნაწილები

ტერპენები და არომატული ნაერთები მნიშვნელოვანია მცენარეული ექსტრაქტებისთვის, სუნამოებისთვის, არომატიზატორებისთვის და კანაფის ან ქენეფის დამუშავებისთვის. ულტრაბგერითმა დამუშავებამ შეიძლება გააუმჯობესოს ექსტრაქცია მცენარეული ქსოვილებიდან და ამავდროულად უზრუნველყოს ზომიერი ტემპერატურის შენარჩუნება, რაც მნიშვნელოვანია აქროლადი და ჟანგვისადმი მგრძნობიარე ნაერთებისთვის.

ალკალოიდები

ალკალოიდები გვხვდება ბევრ სამკურნალო მცენარეში და ხშირად გამოიყოფა ანალიტიკური, ფარმაცევტული ან ნუტრაცევტიკური მიზნებისთვის. ულტრაბგერითი დამუშავება აუმჯობესებს მატრიცის დესტრუქციას და შეიძლება გააჩქაროს ალკალოიდების გადატანა შესაბამის გამხსნელებში.

საპონინები, გლიკოზიდები და ტანინები

ბევრი ფესვი, ბალახი, პარკოსანი და სამკურნალო მცენარე შეიცავს საპონინებს, გლიკოზიდებსა და ტანინებს. ულტრაბგერითი დამუშავება ხელს უწყობს ამ ნაერთების გამოყოფას ბოჭკოვანი ან მკვრივი მცენარეული მატრიცებიდან და შეიძლება ოპტიმიზებული იყოს ექსტრაქციის გამოსავლიანობასა და სელექციურობას შორის ბალანსის მისაღწევად.

პიგმენტები და ანტიოქსიდანტები

ბუნებრივი პიგმენტები, როგორიცაა ანთოციანინები, ქლოროფილები, კაროტინოიდები და ბეტალაინები, ღირებულია საკვები, სასმელი, კოსმეტიკური და ანალიტიკური გამოყენებისთვის. ვინაიდან ბევრი პიგმენტი მგრძნობიარეა სიცხის, ჟანგბადისა და pH-ის მიმართ, ულტრაბგერითი ექსტრაქცია კონტროლირებადი ტემპერატურული პირობებით უაღრესად ხელსაყრელია.

კანაბინოიდები და ქენეფის ფიტოქიმიკატები

ქენეფი და კანაფი შეიცავს კანაბინოიდებს, ტერპენებს, ფლავონოიდებს და სხვა მცენარეულ შემადგენელ ნაწილებს. ულტრაბგერითი ექსტრაქცია აუმჯობესებს ამ ნაერთების გამოყოფას დაფქული ბიომასიდან და შეიძლება ადაპტირებული იყოს ეთანოლის, ჰიდროეთანოლის ან სხვა გამხსნელთა სისტემებისთვის.

ფიტოქიმიკატების ულტრაბგერითი ექსტრაქცია

ლიტერატურა / რეფერენციები

• Turrini, Federica; Donno, Dario; Beccaro, Gabriele; Zunin, Paola; Pittaluga, Anna; Boggia, Raffaella (2019): Pulsed Ultrasound-Assisted Extraction as an Alternative Method to Conventional Maceration for the Extraction of the Polyphenolic Fraction of Ribes nigrum Buds: A New Category of Food Supplements Proposed by The FINNOVER Project. Foods. 8. 466; 2019
• Larasati, I.D.; Oktaviani, N.M.D.; Lioe, H.N.; Estiasih, T.; Palma, M.; Setyaningsih, W. (2023): Optimization of Ultrasound-Assisted Cold-Brew Method for Developing Roselle (Hibiscus sabdariffa L.)-Based Tisane with High Antioxidant Activity. Beverages, 9, 58; 2023.
• Turrini, F.; Beruto, M.; Mela, L.; Curir, P.; Triglia, G.; Boggia, R.; Zunin, P.; Monroy, F. (2021): Ultrasound-Assisted Extraction of Lavender (Lavandula angustifolia Miller, Cultivar Rosa) Solid By-Products Remaining after the Distillation of the Essential Oil. Applied Sciences 11, 2021.
• Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). International Journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.
• Dogan Kubra, P.K. Akman, F. Tornuk(2019): Improvement of Bioavailability of Sage and Mint by Ultrasonic Extraction. International Journal of Life Sciences and Biotechnology, 2019. 2(2): p.122- 135.