კვილაიას საპონინების ულტრაბგერითი ექსტრაქცია
- Quillaja saponaria Molina-ს ხის საპონინების ექსტრაქტები სამრეწველო გამოყენებისთვის საპონინების მთავარი წყაროა.
- Quillaja-ს საპონინების ულტრაბგერითი ექსტრაქციით მიიღება მაღალი ხარისხის საპონინები.
- ულტრაბგერითი ექსტრაქცია მაღალეფექტური მეთოდია, რომელიც მოკლე დროში უზრუნველყოფს Quillaja-ს საპონინების ექსტრაქტის მაღალ გამოსავლიანობას.
Quillaja-ს საპონინების ექსტრაქტი
Quillaja-ს საპონინების ექსტრაქტი (სინონიმები: quillaia-ს ექსტრაქტები, bois de Panama, პანამის ქერქის ექსტრაქტები, quillai-ს ექსტრაქტები, Quillay-ს ქერქის ექსტრაქტები, საპნის ხის ქერქის ექსტრაქტები) არის ნივთიერება, რომელიც ექსტრაქციით მიიღება Quillaja Saponaria Molina-ს (Q. saponaria) ხისგან. Quillaja-ს ექსტრაქტი შედგება 100-ზე მეტი ტრიტერპენოიდული საპონინისგან. ძირითადი საპონინებია კვილაის მჟავას გლიკოზიდები. სხვა ძირითადი კომპონენტებია პოლიფენოლები და ტანინები, ასევე მცირე რაოდენობით მარილები და შაქრები. Quillaja-ს ექსტრაქტი მიიღება Quillaja saponaria-ს ხის გასხვლილი ღეროებისა და ტოტების დაფქული შიდა ქერქის ან მერქნის წყლით ექსტრაქციით. რადგან Quillaja-ს საპონინების ექსტრაქტები შეიცავს როგორც ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებებს, ისე ფენოლურ ნაერთებს, ისინი განსაკუთრებით საინტერესოა მგრძნობიარე ფუნქციური საკვები ინგრედიენტების ფორმულირებისა და ჟანგვისგან მათი დაცვისთვის.
საპონინების, როგორც ბუნებრივი ემულგატორების, გამოყენება მნიშვნელოვნად იზრდება სინთეზური დანამატების გარეშე დამზადებულ ჯანსაღ, ბუნებრივ პროდუქტებზე მზარდი მოთხოვნის გამო. Quillaja-ს საპონინები შესანიშნავი ემულგატორებია O/W ემულსიებისა და ნანოემულსიებისთვის და ძალიან კარგ შედეგებს აჩვენებს სხვადასხვა ფორმულაციაში, მაგალითად, სასმელებსა და ზეთების ნარევებში. Quillaja-ს საპონინების ექსტრაქტის ერთ-ერთი გავრცელებული გამოყენებაა CBD ზეთების, გამჭვირვალე სასმელებისა და ქაფიანი საკვები პროდუქტების ემულსიფიცირება. Quillaja-ს საპონინები შეიძლება გამოყენებულ იქნეს ცალკე ან სხვა ემულგატორებთან კომბინაციაში.
Q-Naturale® არის Quillaja-ს ქერქის საპონინებზე დაფუძნებული საკვები დანამატი, რომელიც FDA-ს მიერ დამტკიცებულია, როგორც ეფექტური ემულგატორი საკვებისა და სასმელებისთვის. ემულგატორად გამოყენების გარდა, Quillaja-ს საპონინები ფარმაცევტულ ფორმულაციებში გამოიყენება მათი ანტიბაქტერიული, ანტივირუსული, სოკოს საწინააღმდეგო, ანტიპარაზიტული, სიმსივნის საწინააღმდეგო, ჰეპატოპროტექციული და იმუნოადიუვანტური თვისებების გამო.
- უმაღლესი გამოსავლიანობა
- სწრაფი ექსტრაქცია – წუთების განმავლობაში
- მაღალი ხარისხის ექსტრაქტები – რბილი, არათერმული
- ეკოლოგიურად უსაფრთხო გამხსნელი (ანუ წყალი)
- ეკონომიკურად ეფექტური
- მარტივი და უსაფრთხო ექსპლუატაცია
- დაბალი ინვესტიციური და საექსპლუატაციო ხარჯები
- 24/7 ექსპლუატაცია მძიმე რეჟიმში
- მწვანე, ეკოლოგიურად სუფთა მეთოდი
მცენარეული მასალების 120L ულტრაბგერითი პერიოდული ექსტრაქცია UIP2000hdT-ით და შემრევით
კვლევის მაგალითი: საპონინების ულტრაბგერითი ექსტრაქცია Quillaja-დან
მაღალი ხარისხის Quillaja-ს ექსტრაქტის მოსამზადებლად, რომელიც საკვებ და ფარმაცევტულ დანამატად გამოყენებისას სასურველ ფუნქციებს უზრუნველყოფს, აუცილებელია აქტიური ფიტოქიმიური ნივთიერებების, კერძოდ საპონინების, გამოყოფა. Quillaja-ს საპონინი ტრიტერპენული საპონინია, რომელიც საპნის ხის ქერქიდან გამოიყოფა. ულტრაბგერითი კავიტაცია ხელს უწყობს ექსტრაქციას მყარ და თხევად ფაზებს შორის კონტაქტის გაუმჯობესებითა და მასათა გადატანის გაძლიერებით.
Cares et al. თავიანთ კვლევაში ნათლად აჩვენებენ, რომ ულტრაბგერით ხელშეწყობილ ექსტრაქციას (UAE) შეუძლია გააუმჯობესოს Quillaja Saponaria Molina-დან ბიოაქტიური ნივთიერებების ექსტრაქციის პროცესი. მათ გამოიყენეს Quillaja-ს მერქნისა და ქერქის ნაფოტები და საპონინები წყალში ულტრაბგერითი დამუშავებით გამოყვეს, რათა საბოლოო პროდუქტი მხოლოდ ბუნებრივ ინგრედიენტებსა და ნედლეულს შეიცავდეს და საკვების წარმოების პროცესებში გამოსაყენებელი იყოს. ვინაიდან ეს არათერმული ექსტრაქციის მეთოდია, ულტრაბგერითი დამუშავებისას ექსტრაქციის ტემპერატურა მუდმივად 20ºC (68ºF)-ზე ნარჩუნდებოდა. ექსტრაქციის გამოსავლიანობა მნიშვნელოვნად გაიზარდა ულტრაბგერითი დამუშავების ხანგრძლივობის 10-დან 30 წუთამდე გაზრდისას. 20ºC-ზე 20 წუთის განმავლობაში ულტრაბგერით ხელშეწყობილი ექსტრაქციის გამოსავლიანობა შესადარებელი იყო ტრადიციული მეთოდით 60ºC-ზე 3 საათის განმავლობაში ექსტრაქციით მიღებულ გამოსავლიანობასთან.
ულტრაბგერითი მოწყობილობები გამოიყენება ხანგრძლივად სტაბილური o/w ემულსიების მოსამზადებლად, ხოლო Quillaja-ს საპონინების ექსტრაქტი უზრუნველყოფს ემულსიის ფიზიკურ და ქიმიურ სტაბილიზაციას. დააწკაპუნეთ აქ, რათა მეტი იცოდეთ ულტრაბგერითი ემულსიფიცირების შესახებ!
მაღალეფექტური ულტრაბგერითი ექსტრაქტორები
Hielscher Ultrasonics სპეციალიზირებულია მაღალი წარმადობის ულტრაბგერითი პროცესორების წარმოებაში, ბოტანიკური მასალებიდან მაღალი ხარისხის ექსტრაქტების მისაღებად.
Hielscher-ის ფართო პროდუქციის პორტფელი მოიცავს როგორც მცირე, მაგრამ მძლავრ ლაბორატორიულ ულტრაბგერით ჰომოგენიზატორებს, ისე გამძლე სამაგიდო და სრულად სამრეწველო სისტემებს, რომლებიც უზრუნველყოფენ მაღალი ინტენსივობის ულტრაბგერას ბიოაქტიური კომპონენტების (მაგ. კვერცეტინი, კოფეინი, კურკუმინი, ტერპენები და ა.შ.) ეფექტური ექსტრაქციისა და იზოლაციისთვის. ყველა ულტრაბგერითი მოწყობილობა 200W -დან 16 000W -მდე აღჭურვილია ფერადი დისპლეით ციფრული კონტროლისთვის, ინტეგრირებული SD ბარათით ავტომატური მონაცემთა ჩაწერისთვის, ბრაუზერული დისტანციური მართვითა და მრავალი სხვა მოსახერხებელი ფუნქციით. სონოტროდები და ნაკადის კამერები (ნაწილები, რომლებიც კონტაქტში არიან გარემოსთან) ავტოკლავირებადია და მათი გაწმენდა მარტივია. ყველა ჩვენი ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორი შექმნილია 24/7 მუშაობისთვის, მოითხოვს დაბალ ტექნიკურ მომსახურებას და მათი ექსპლუატაცია მარტივი და უსაფრთხოა.
ციფრული ფერადი დისპლეი ულტრაბგერითი აპარატურის მოსახერხებელი მართვის საშუალებას იძლევა. ჩვენს სისტემებს შეუძლია უზრუნველყოს ამპლიტუდები დაბალიდან ძალიან მაღალ მნიშვნელობებამდე. ისეთი ქიმიური ნაერთების ექსტრაქციისთვის, როგორიცაა ასტაქსანტინი, გთავაზობთ სპეციალურ ულტრაბგერით სონოტროდებს (ასევე ცნობილს, როგორც ულტრაბგერითი ზონდები ან რქები), რომლებიც ოპტიმიზირებულია მაღალი ხარისხის აქტიური ნივთიერებების ფრთხილი გამოყოფისთვის. Hielscher-ის ულტრაბგერითი აპარატურის გამძლეობა უზრუნველყოფს 24/7 მუშაობას მაღალი დატვირთვით და რთულ გარემო პირობებში.
ულტრაბგერითი პროცესის პარამეტრების ზუსტი კონტროლი უზრუნველყოფს გამეორებადობასა და პროცესის სტანდარტიზაციას. Hielscher-ის სამრეწველო მასშტაბის ავტომატიზებული ულტრაბგერითი ექსტრაქციის სისტემები შექმნილია მაღალი წარმადობისა და უმაღლესი ხარისხის ექსტრაქტებისთვის, ამავდროულად კი ამცირებს შრომის, ხარჯებისა და ენერგიის დანახარჯებს.
ქვემოთ მოცემული ცხრილი გიჩვენებთ ჩვენი ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორების დამუშავების მიახლოებით წარმადობას:
| პარტიის მოცულობა | მოცულობითი ხარჯი | რეკომენდებული მოწყობილობები |
|---|---|---|
| 1-დან 500mL-მდე | 10-დან 200mL/min-მდე | UP100H |
| 10-დან 2000mL-მდე | 20-დან 400mL/min-მდე | UP200Ht, UP400St |
| 0,1-დან 20L-მდე | 0,2-დან 4L/min-მდე | UIP2000hdT |
| 10-დან 100L-მდე | 2-დან 10L/min-მდე | UIP4000hdT |
| n.a. | 10-დან 100L/min-მდე | UIP16000 |
| n.a. | უფრო დიდი | კლასტერი UIP16000 |
დაგვიკავშირდით! / დაგვისვით კითხვები!
ლიტერატურა/წყაროები
- M. G. Cares, Y. Vargas, L. Gaete, J. Sainz, J. Alarcón (2009): Ultrasonically assisted Extraction of bioactive principles from Quillaja Saponaria Molina. 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): Saponins from Quillaja saponaria and Quillaja brasiliensis: Particular Chemical Characteristics and Biological Activities. Molecules. 2019 Jan; 24(1): 171.
- K. Kaur, R. Kumar, S.K. Mehta (2015): Formulation of saponin stabilized nanoemulsion by ultrasonic method and its role to protect the degradation of quercitin from UV light. Ultrasonics Sonochemistry 31, 2015.
- R.R.T. Majinda (2012): Extraction and Isolation of Saponins. 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): Physical stability of nanoemulsions with emulsifier mixtures: Replacement of tween 80 with quillaja saponin. LWT – Food Science and Technology 111, 2019. 760-766.
ფაქტები, რომლებიც ღირს ცოდნა
Quillaja ხისა და მისი საპონინების შესახებ
Quillaja Saponaria Molina-ს ხე, რომელიც ასევე ცნობილია როგორც სამხრეთ ამერიკული საპნის ხე, ბუნებრივად და ფართოდ იზრდება ჩილეში. Quillaja Saponaria-ს ხე (Rosaceae-ს ოჯახი) არის დიდი მარადმწვანე ხე სქელი ქერქით, რომელიც ბუნებრივად გვხვდება სამხრეთ ამერიკის რამდენიმე ქვეყანაში, განსაკუთრებით ბოლივიაში, ჩილესა და პერუში.
Quillaja-ს საპონინის ექსტრაქტი ძირითადად შეიცავს საპონინებს, ასევე პოლიფენოლებს, ტანინებსა და მცირე რაოდენობით მარილებსა და შაქრებს. Quillaja-ს საპონინები მოლეკულებია, რომლებიც შედგება ტრიტერპენული ბირთვისა და შაქრის ორი ჯაჭვისგან. შაქრის ეს ჯაჭვები საპონინებს ჰიდროფილურ თვისებას ანიჭებს (= წყალში ხსნადობას), ხოლო ტრიტერპენული ბირთვი ჰიდროფობულია (= წყლის მომგერიებელი). ამის გამო იგი ამფოტერული ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებაა, რაც საპონინებს არაიონურ ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებებად აქცევს და უზრუნველყოფს ზედაპირული დაჭიმულობის შემცირებას, ჰიდროფობული პროდუქტების წყალხსნარებში გახსნასა და მიკრო-/ნანოემულსიების წარმოქმნას.
Quillaja-ს ხეში საპონინების ყველაზე მაღალი შემცველობა ქერქს აქვს – დაახლოებით 5%, ხოლო მერქანში საპონინების შემცველობა დაახლოებით 2%-ია.
რადგან საპონინები ბუნებრივი ნივთიერებებია კარგი ქაფწარმომქმნელი და ემულგირების თვისებებით, ისინი ხშირად გამოიყენება როგორც ქაფწარმომქმნელი აგენტები საკვების, სასმელებისა და ლუდის მრეწველობაში, როგორც ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები კოსმეტიკაში, როგორც დანამატები აგროქიმიკატებსა და ცხოველთა საკვებში და როგორც ადიუვანტები ვაქცინებში.
Quillaja-ს ექსტრაქტები წყლით ექსტრაქციის გზით იწარმოება; წარმოებისას სხვა გამხსნელები არ გამოიყენება. საბოლოო პროდუქტი, იქნება ეს ნედლი თუ გაწმენდილი ექსტრაქტი, თხევადი ან ფხვნილის ფორმით, მხოლოდ ბუნებრივ ინგრედიენტებსა და ნედლეულს შეიცავს, რომელთა გამოყენებაც ნებადართულია საკვების წარმოების პროცესებში. (Cares et al. 2009)
რა არის საპონინები?
სიტყვა საპონინი მომდინარეობს ლათინური სიტყვიდან sapo, რაც საპონს ნიშნავს. საპონინები ფიტოქიმიური ნივთიერებებია, რომლებიც ძირითადად, თუმცა არა მხოლოდ, მცენარეებში გვხვდება, ავლენს ქაფწარმომქმნელ თვისებებს და შედგება პოლიციკლური აგლიკონებისგან, რომლებიც დაკავშირებულია შაქრის ერთ ან მეტ გვერდით ჯაჭვთან. აგლიკონის ნაწილი, რომელსაც ასევე საპოგენინი ეწოდება, არის ან სტეროიდი (C27), ან ტრიტერპენი (C30). საპონინების ქაფწარმომქმნელი უნარი გამოწვეულია ჰიდროფობული (ცხიმში ხსნადი) საპოგენინისა და ჰიდროფილური (წყალში ხსნადი) შაქრის ნაწილის კომბინაციით. [Majinda, 2012: p. 515] მცენარეული მასალები, რომლებიც შეიცავენ საპონინების მაღალ რაოდენობას, ტრადიციულად გამოიყენებოდა როგორც ემულგირების აგენტები. საპონინებით მდიდარი მცენარეების მნიშვნელოვანი მაგალითებია საპნის ხე (Quillaja saponaria; Rosaceae), საპონას ბალახი (Saponaria officinalis; Caryophyllaceae) და შიკაკაის ფხვნილი (Gleditsia sinensis; Leguminosae). საპონინები არის ამფიპათიური გლიკოზიდები მაღალი მოლეკულური წონით, რომლებსაც სტრუქტურულად აქვთ ერთი ან მეტი ჰიდროფილური გლიკოზიდური ნაწილი, რომელიც კომბინირებულია ლიპოფილურ ტრიტერპენულ წარმოებულთან. განსაკუთრებით ფარმაცევტულ მრეწველობაში, საპონინებმა დიდი ყურადღება მიიპყრო მათი ბიოლოგიური თვისებების სპექტრის გამო, მათ შორის იმუნური პასუხის სტიმულირების უნარის გამო, რაც მათ ადიუვანტებად გამოყენების გამორჩეულ კანდიდატებად აქცევს.
ყველაფერი, რაც უნდა იცოდეთ ულტრაბგერითი ექსტრაქციის შესახებ
ულტრაბგერით ხელშეწყობილი ექსტრაქცია (UAE) (UAE), ასევე ულტრაბგერითი ექსტრაქცია, არის მაღალეფექტური, ეკოლოგიურად სუფთა ექსტრაქციის მეთოდი ბიოაქტიური ნივთიერებების, როგორიცაა ცილები, ვიტამინები, პოლიფენოლები, ბუნებრივი პიგმენტები, ლიპიდები და ა.შ. იზოლირებისთვის მცენარეული მატრიცებიდან. ულტრაბგერითი ექსტრაქცია ეფუძნება აკუსტიკური კავიტაციის მოქმედების პრინციპს.
როდესაც სითხის სისტემებზე მოქმედებს ინტენსიური ულტრაბგერითი ტალღები, წარმოიქმნება აკუსტიკური კავიტაცია, რაც არის ვაკუუმის ბუშტების წარმოქმნის, ზრდისა და საბოლოო კოლაფსის ფენომენი (იხ. ქვემოთ მოცემული სურათი). ულტრაბგერითი ტალღების გავრცელებისას, ვაკუუმის ბუშტები ოსცილირებს და იზრდება მანამ, სანამ არ მიაღწევენ იმ წერტილს, როდესაც ვეღარ შეუძლიათ ენერგიის მიღება. ბუშტის ზრდის პიკზე ისინი მკვეთრად იმსხვრევა, რაც ადგილობრივად იწვევს თერმულ, მექანიკურ და ქიმიურ ეფექტებს. მექანიკური ეფექტები მოიცავს მაღალ წნევას, რომელიც აღწევს 1000atm-ს, ტურბულენტობას და ინტენსიურ ძვრის ძალებს. ეს ძალები არღვევენ უჯრედის კედლებს და აძლიერებენ მასათა გადატანას უჯრედის შიგნითა და გამხსნელს შორის, რითაც ბიოაქტიური კომპონენტები გამოიყოფა მიმდებარე სითხეში (ანუ გამხსნელში).
ულტრაბგერითი ექსტრაქცია ეფუძნება აკუსტიკურ კავიტაციას და მის ჰიდროდინამიკურ ძვრის ძალებს
მცენარეული მასალებიდან და უჯრედული ქსოვილებიდან ნაერთების ულტრაბგერითი მყარ–თხევადი ექსტრაქცია კარგად არის შესწავლილი. მაღალი ინტენსივობის ულტრაბგერითი ტალღების გამოყენება მნიშვნელოვნად აძლიერებს ექსტრაქციის პროცესებს. პროცესის ინტენსიფიკაციის გარდა – რაც იწვევს უფრო მაღალ გამოსავლიანობას და ექსტრაქციის დროის შემცირებას – თავიდან არის აცილებული თერმული დეგრადაცია და ტემპერატურისადმი მგრძნობიარე კომპონენტების დაკარგვა, რადგან ულტრაბგერითი დამუშავება არათერმული პროცესია. გარდა ამისა, ულტრაბგერით ექსტრაქციას აქვს დაბალი საინვესტიციო და საექსპლუატაციო ხარჯები, ამცირებს გამხსნელების გამოყენებას და/ან იძლევა უფრო ეკოლოგიურად სუფთა გამხსნელების გამოყენების საშუალებას, რაც მას ეკონომიურ და ეკოლოგიურად სუფთა ექსტრაქციის მეთოდად აქცევს. ტრადიციულ ექსტრაქციის მეთოდებთან შედარებით უკეთესი შედეგების გამო, ულტრაბგერით ხელშეწყობილი ექსტრაქცია (UAE) მიღებულია საკვები მრეწველობის მიერ ბიოაქტიური ნივთიერებების წარმოებისთვის ეკონომიური სარგებლის მიღწევით.
ულტრაბგერითი ექსტრაქცია მცენარეული უჯრედებიდან: მიკროსკოპული განივკვეთი (TS) აჩვენებს მოქმედების მექანიზმს უჯრედებიდან ულტრაბგერითი ექსტრაქციის დროს (გადიდება 2000x) [წყარო: Vilkhu et al. 2011]
მაღალი სიმძლავრის ულტრაბგერითი პროცესორები ლაბორატორიული, საცდელი და სამრეწველო მასშტაბისთვის.