초음파 추출용 용매로서의 글리세린
글리세린 또는 글리세롤은 식물 추출에 순수한 상태(100%)로 사용하거나 물 또는 에탄올과의 혼합물로 사용할 수 있습니다. 초음파 처리 공정에서 글리세린을 추출 용매로 사용할 때의 장점을 알아보세요.
초음파 처리를 이용한 글리세린 내 식물 추출
식물 추출은 복잡한 혼합물에서 특정 성분을 분리하기 위한 분석화학, 생화학 및 천연물 연구의 기본 공정입니다. 침지 추출이나 속슬렛 추출과 같은 기존 추출법은 처리 시간이 오래 걸리고 유기 용매를 사용해야 하는 경우가 많으며, 이러한 용매는 환경 및 건강에 위험을 초래할 수 있습니다. 지난 십 년 동안 초음파 추출은 침지 추출, 속슬렛 추출 및 용매 추출과 같은 기존 추출 기법을 대체해 왔습니다. 초음파 처리가 더 효율적이고 빠르며 효과적이고 환경친화적이기 때문입니다. 초음파 추출은 이러한 이점 외에도 원하는 용매를 사용할 수 있게 해 줍니다. 초음파 추출기는 순수 식물성 글리세린도 용매로 사용할 수 있습니다.
UP400ST 초음파 균질기 – 글리세린을 용매로 사용하는 허브 추출용.
추출용 프로브형 초음파 장치는 어떻게 작동하나요?
식물 추출에 사용되는 초음파 장치는 강력한 초음파의 힘을 이용합니다. 초음파 프로브를 통해 고강도 초음파가 용매로 전달되면 용매 내에 수많은 캐비테이션 기포가 발생합니다. 미세한 캐비테이션 기포의 빠른 생성과 붕괴는 전단력과 강한 교반, 국소적인 고온 및 고압을 발생시킵니다. 이러한 초음파의 기계적 힘은 세포벽을 효과적으로 파괴하고 세포 내 화합물의 방출을 촉진합니다. 이처럼 초음파로 강화된 추출 기법은 추출 시간 단축, 수율 증가, 상당한 분해 없이 열에 불안정한 물질을 처리할 수 있는 능력 등 여러 장점을 제공합니다.
추출 용매로서의 식물성 글리세린
식물성 글리세린은 식물성 기름에서 유래한 무색, 무취의 점성 액체로, 용매로서의 특성이 널리 알려져 있습니다. 무독성이며 생분해가 가능하고, 다양한 유기 화합물에 대해 우수한 용해력을 나타냅니다. 용매로서 식물성 글리세린은 기존 유기 용매에 비해 여러 이점을 제공합니다:
- 안전성 및 환경 영향: 글리세린은 무독성이며 환경에 무해하므로 녹색 화학 분야에 사용하기에 더 적합한 선택입니다.
- 식품 및 의약품 등급: 식물성 글리세린은 식품 및 의약품 등급의 품질로 제공됩니다. 알코올이 없고 식용이 가능하며 단맛이 나는 글리세린은 식품 및 의약품용 추출물에 사용되는 용매로 높이 평가됩니다. 화장품 분야에서는 피부 유연 특성 덕분에 용매로서 좋은 평가를 받고 있습니다.
- 용해력: 친수성 물질과 소수성 물질을 모두 용해할 수 있어 추출 가능한 화합물의 범위가 넓어집니다.
- 안정성: 글리세린은 화학적으로 안정하여 추출 중 민감한 화합물의 온전한 상태를 유지하는 데 도움이 됩니다.
초음파 장치 UIP1000hdT – 식물 추출용.
프로토콜: 허브 잎에서 글리세린으로 생리활성 화합물을 추출하는 초음파 추출
이 프로토콜에서는 허브 잎의 생리활성 화합물을 순수 글리세린으로 초음파 추출하는 단계를 안내합니다. 위의 보충 영상을 통해 초음파 추출 공정을 시각적으로 살펴볼 수 있습니다.
준비물:
- 신선한 허브 또는 건조 허브
- 100% 식물성 글리세린
- 프로브형 초음파 장치, 예: 소노트로드 S24d22L2D가 장착된 UP400St
- 유리 비커
- 보관용 짙은 색 유리병
단계별 지침
- 허브 잎을 작은 조각으로 자릅니다(약 5x5mm).
- 허브 잎을 유리 비커에 넣습니다.
- 글리세린을 첨가합니다. 허브를 몇 분간 담가 두어도 됩니다.
- 초음파 장치의 프로브를 비커에 넣습니다. 프로브를 비커 중앙에 위치시키고 소노트로드가 용기 벽에 닿지 않도록 합니다.
- 진폭을 100%로 설정하고 초음파 처리를 시작합니다.
- UP400St에 함께 제공되는 온도 센서로 온도를 모니터링합니다.
- 온도가 초과하지 않으려는 한계 온도보다 높아지면 초음파 처리기를 일시 정지하여 글리세린 슬러리를 냉각할 수 있습니다. UP400St 메뉴에서 온도 한계를 설정할 수 있습니다. 또한 유리 비커를 얼음 수조에 넣을 수도 있습니다.
- 총 에너지 투입량이 약 200–250 Ws/g이 되도록 초음파 처리합니다. (UP400ST 및 모든 디지털 Hielscher 초음파 처리기의 메뉴에서 목표 에너지 투입량을 설정할 수 있습니다.)
- 초음파 처리 후 여과하여 추출이 끝난 식물 재료를 글리세린에서 제거합니다. 체, 여과지 또는 면포를 사용할 수 있습니다. 점성이 높은 글리세린을 쉽게 여과하려면 진공 여과를 사용하십시오.
문제 해결 및 팁:
글리세린은 온도가 낮을수록 점도가 높아집니다. 점도가 높은 액체에는 더 강력한 초음파 처리기가 필요합니다. 출력이 400 와트인 초음파 처리기 UP400St는 실온에서 100% 글리세린을 거뜬히 처리합니다. 출력이 더 낮은 초음파 처리기를 사용하는 경우 글리세린–물 혼합물(예: 50:50 %v/v)을 사용할 수 있습니다.
차가운 글리세린의 경우, 1000 와트 초음파 프로세서 UIP1000hdT와 같은 산업용 초음파 처리기가 점도가 높은 용매를 처리하는 데 이상적입니다.
프로토콜: 용담 뿌리에서 식물화학물질 추출
초음파 식물 추출에서 글리세린–물 혼합물을 실제로 적용하는 사례로, Hielscher UP200Ht 초음파 처리기를 사용하여 50% 글리세린에서 용담 뿌리의 아마로겐틴과 같은 식물화학물질을 분리하는 공정을 들 수 있습니다. 용담 뿌리에는 식음료 산업뿐 아니라 전통 의학에서도 관심을 갖는 쓴맛을 내는 향미 화합물이 함유되어 있습니다.
아마로겐틴의 고미가는 58,000,000이며, 용담 뿌리에 0.15% 농도로 함유되어 있습니다. 용담의 쓴맛은 깔끔한 풍미가 특징입니다. 용담 뿌리의 쓴맛 성분은 효력이 높아 강력한 향미 화합물로서 가치를 인정받습니다.
글리세린을 용매로 사용하는 용담 뿌리 초음파 추출의 단계별 지침
글리세린–물 혼합물을 고성능 UP200Ht 초음파 처리기와 함께 사용하면 식물화학물질을 높은 수율로 추출할 수 있습니다. 글리세린의 온화한 조건은 민감한 화합물이 공정 전반에 걸쳐 안정성을 유지하도록 합니다.
글리세린과 이를 물 또는 에탄올과 혼합한 혼합물은 초음파 식물 추출에 활용할 수 있는 다양한 용매 선택지를 제공합니다. 글리세린의 높은 점도로 인한 어려움에도 불구하고 Hielscher UP200Ht와 같은 첨단 초음파 처리 장비는 이러한 용매를 효과적으로 처리하여 유용한 식물화학물질을 효율적으로 추출할 수 있도록 합니다. 용매 조성을 조절하고 초음파의 힘을 활용할 수 있으므로 초음파 보조 추출은 식물 재료에서 생리활성 화합물을 분리하는 강력한 기법입니다.
글리세린에서의 초음파 보조 추출
프로브형 초음파 처리기와 용매로 사용하는 식물성 글리세린을 결합하면 강력한 추출 방법이 됩니다. 초음파 처리의 기계적 효과는 물질 전달을 촉진하여 글리세린이 표적 화합물을 용해하는 효율을 높입니다. 이 조합은 식물 원료에서 폴리페놀, 알칼로이드, 에센셜 오일과 같은 생리활성 화합물을 추출하는 데 특히 효과적입니다.
글리세린을 이용한 초음파 식물 추출의 응용 분야
이 추출 기법은 다양한 분야에서 유망한 응용 가능성을 지니고 있습니다:
- 제약: 약용 식물에서 의약품 유효 성분 분리.
- 식품 산업: 천연 향미 성분, 색소 및 항산화 물질 추출.
- 화장품: 스킨케어 및 미용 제품용 생리활성 화합물 생산.
- 심층 공융 용매 글리세롤과 글리세롤 기반 심층 공융 용매는 저렴한 비용, 높은 가용성, 무독성, 비인화성 및 비휘발성 덕분에 폴리페놀의 초음파 추출에 이상적이며, 지속가능성이 매우 높은 해결책을 제공합니다.
- 높은 효율
- 최첨단 기술
- 신뢰성 및 견고성
- 조정 가능한 정밀 공정 제어
- 배치 및 인라인
- 모든 부피에 적용 가능
- 지능형 소프트웨어
- 스마트 기능(예: 프로그래밍 가능, 데이터 기록, 원격 제어)
- 쉽고 안전한 작동
- 적은 유지보수
- CIP(정치 세정)
설계, 제조 및 컨설팅 – 독일에서 만든 품질
Hielscher 초음파 처리기는 최고 수준의 품질 및 설계 기준으로 잘 알려져 있습니다. 견고성과 간편한 조작 덕분에 당사의 초음파 처리기를 산업 시설에 원활하게 통합할 수 있습니다. Hielscher 초음파 처리기는 가혹한 조건과 까다로운 환경에도 손쉽게 대응합니다.
Hielscher Ultrasonics는 ISO 인증 기업으로, 최첨단 기술과 사용자 편의성을 갖춘 고성능 초음파 처리기에 특히 중점을 둡니다. 물론 Hielscher 초음파 처리기는 CE를 준수하며 UL, CSA 및 RoHs의 요구 사항을 충족합니다.
아래 표는 당사 초음파 처리기의 대략적인 처리 용량을 보여줍니다:
| 배치 부피 | 유량 | 권장 장치 |
|---|---|---|
| 0.5–1.5mL | n.a. | VialTweeter |
| 1–500mL | 10–200mL/min | UP100H |
| 10–2000mL | 20–400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1–20L | 0.2–4L/min | UIP2000hdT |
| 10–100L | 2–10L/min | UIP4000hdT |
| 15–150L | 3–15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10–100L/min | UIP16000 |
| n.a. | 더 높은 유량 | 클러스터 구성: UIP16000 |
연락하세요! / 문의하세요!
생리활성 화합물의 산업적 추출을 위한 4x 4kW 초음파 프로브(총 초음파 출력 16kW)를 갖춘 초음파 처리기 MSR-4.
문헌 / 참고문헌
- Sumbal Jamshaid, Dildar Ahmed (2022): Optimization of ultrasound-assisted extraction of valuable compounds from fruit of Melia azedarach with glycerol-choline chloride deep eutectic solvent. Sustainable Chemistry and Pharmacy, Volume 29, 2022.
- Jamshaid, S., Ahmed, D. & Aydar, A. Y. (2022): Ultrasound-assisted extraction optimization of polyphenols, flavonoids, and antioxidant compounds from fruit of Melia azedarach using a glycerol-based green deep eutectic solvent. Journal of Food Processing and Preservation, 46, e16657.
- 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
- 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.
알아두면 좋은 글리세린 관련 정보
글리세린이란? 글리세롤이라고도 하는 글리세린은 수용성과 흡습성이 높은 삼가 알코올입니다. 이러한 특성 덕분에 다양한 응용 분야에서 다용도 용매로 사용됩니다. 식물성 글리세린의 점도는 20ºC에서 약 1400 센티푸아즈입니다. 글리세린은 무독성이며 생분해성과 재활용성을 갖추고 있습니다. 재생 가능한 자원에서 생산되므로 환경친화적인 용매입니다. 글리세린은 저렴하고 쉽게 구할 수 있어 다양한 산업에서 널리 사용됩니다. 비인화성과 비휘발성 덕분에 글리세린은 취급과 보관이 안전합니다.
글리세린은 물, 에탄올 및 메탄올에 용해되므로 다양한 화학 공정에서 용매로서의 적용 범위가 넓습니다.
글리세린은 어떤 응용 분야에서 용매로 사용되나요?
글리세린은 식품 산업과 화장품 산업 모두에서 다양한 용도로 활용되어 높은 평가를 받습니다. 글리세린의 화학적 특성과 용매로서의 높은 범용성 덕분에 용매로 사용하는 것은 글리세린의 주요 활용 분야 중 하나입니다.
화장품 및 의약 분야: 화장품 및 의약 분야에서 글리세린은 크림과 겔 제형의 피부 유연제로 흔히 사용됩니다. 글리세린은 용해도가 낮은 여러 물질의 용매로 작용하여 이들의 생체이용률을 높입니다. 이러한 용도에서 글리세린의 효능은 높은 수용성과 흡습성을 부여하는 삼가 알코올로서의 화학적 특성에서 비롯됩니다.
식품 및 음료 분야: 글리세린은 식품 및 음료 산업에서 여러 역할을 수행합니다. 보습제, 용매, 감미료로 작용하여 식품 보존에 기여합니다. 또한 쿠키와 같이 상업적으로 제조되는 저지방 식품의 충전제로 사용되며, 리큐어의 증점제로도 사용됩니다.
폴리올의 특성: 폴리올(당알코올)인 글리세린은 무독성, 생분해성 및 재활용 가능성으로 인정받고 있습니다. 재생 가능한 자원에서 생산되며, 삼가 알코올 구조로 인해 극성 양성자성 용매로 작용합니다. 이러한 특성으로 인해 친수성이 높고 물, 에탄올 및 메탄올에 용해됩니다.
물 추출용 공용매: 글리세린은 물 추출 공정에 효과적인 공용매이며, 특히 폴리페놀 추출물을 얻는 데 효과적인 것으로 알려져 있습니다.
초음파 추출에서 글리세린의 역할은 무엇인가요?
글리세롤이라고도 하는 글리세린은 무색, 무취의 점성 액체로, 식물 추출에 용매로 널리 사용됩니다. 고유한 특성 덕분에 더 가혹한 조건에서 분해될 수 있는 민감한 식물화학물질을 추출하는 데 특히 적합합니다. 생리활성 화합물의 온전성을 보존하는 글리세린의 능력은 무독성 및 생분해성과 결합되어 제약, 화장품 및 식품 산업에서 매력적인 용매가 됩니다. 순수 글리세린은 추출 용매로 자주 사용되며, 물이나 에탄올과 다양한 비율로 혼합하여 사용하기도 합니다.
글리세린–물 혼합물: 글리세린을 물과 혼합하면 용액의 점도가 낮아져 초음파 추출 중 캐비테이션 효율이 향상됩니다. 일반적인 혼합물은 글리세린 50%와 물 50%로 구성될 수 있으며, 점도와 용매의 효과 간에 균형을 이룹니다. 이 조합은 초음파 처리 공정에서 입증된 바와 같이 용담 뿌리에서 쓴맛 성분과 같은 화합물을 추출하는 데 특히 효과적입니다.
글리세린–에탄올 혼합물: 글리세린에 에탄올을 첨가하면 점도가 낮아지고 용매 특성이 향상된 혼합 용매가 만들어집니다. 에탄올은 많은 식물화학물질에 좋은 용매이므로 화합물을 더욱 효율적으로 추출하는 데 도움이 되며, 글리세린 성분은 최종 추출물의 안정성과 생체적합성을 보장합니다.
Hielscher Ultrasonics는 실험실 규모에서 시작하여 산업 규모에 이르는 고성능 초음파 균질기를 제조합니다.