식물을 위한 가장 효율적인 추출 방법

고품질 식물 추출물을 생산하기 위한 강력하고 신뢰할 수 있는 추출 설정을 찾고 계십니까? 여기에서 초음파 추출, 초임계 CO2 추출, 에탄올 추출, 침용을 포함한 일반적인 추출 기술과 그 장점과 단점을 비교할 수 있습니다.

초음파를 이용한 식물 추출 vs 대체 기법

식물의 추출은 다양한 기술을 통해 수행 할 수 있습니다. 그러나 효율성, 추출물 수율 및 품질은 사용된 추출 방법과 프로토콜에 의해 크게 영향을 받습니다. 침용, 초임계 CO2 추출, 침투 및 Soxhlet 추출은 종종 불충분한 추출 결과를 제공하는 일반적인 추출 방법입니다.
초음파 기반 추출은 여러 점에서 기존 추출 방법을 능가하는 정교한 분리 기술입니다.
초음파 프로브를 사용한 초음파 기반 추출은 식물 및 기타 물질에서 화합물을 추출하는 매우 효과적인 방법입니다. 침용, CO2 추출, 침투 및 마이크로파 추출과 같은 다른 방법과 비교할 때 초음파 프로브 유형 추출은 다음과 같은 몇 가지 장점으로 인해 탁월합니다.

• 더 빠른 추출: 초음파 프로브 형 추출은 침용 및 침투보다 훨씬 빠르게 화합물을 추출 할 수 있습니다. 이는 초음파가 용매에 캐비테이션 기포를 생성하여 세포벽을 파괴하고 화합물을 더 빨리 방출하는 데 도움이 되는 미세 충격을 생성하기 때문입니다.
• 더 높은 수율: 초음파 프로브 유형 추출은 침용, CO2 추출 및 침투보다 더 높은 수율의 화합물을 추출 할 수 있습니다. 이는 초음파가 추출되는 물질에서 더 많은 표적 화합물을 방출하는 데 도움이 되기 때문입니다.
• 더 효율적: 초음파 프로브 유형 추출은 동일한 양의 화합물을 추출하는 데 더 적은 용매가 필요하기 때문에 침용, CO2 추출, 침투 및 Soxhlet 추출기보다 더 효율적입니다. 이는 초음파가 용매에서 대상 화합물의 용해도를 높이는 데 도움이 되기 때문입니다.
• 다재: 초음파 프로브 유형 추출은 친수성 및 소수성 화합물을 포함한 다양한 재료에서 광범위한 화합물을 추출하는 데 사용할 수 있습니다. 이는 초음파가 전체 스펙트럼 추출물 생산에도 탁월하다는 것을 의미합니다.
• 저가: 초음파 프로브 유형 추출은 일반적으로 고압 장비나 시간 집약적인 노동이 필요하지 않기 때문에 CO2 추출, 침투, 침용 및 Soxhlet 추출보다 저렴합니다.
• 환경적으로 우호적인: 초음파 프로브는 다른 방법에 비해 용매와 에너지가 덜 필요하고 폐기물이 적기 때문에 환경 친화적 인 추출이 가능합니다. 초음파 처리는 모든 용매와 호환되지만 초음파기의 높은 효율로 인해 독성 용매는 대부분 피할 수 있습니다. 에탄올, 수성 에탄올 및 물은 초음파 식물 추출을 위한 우수한 용매입니다.

전통적인 식물 추출 기술과 비교할 때 초음파 프로브 유형 추출은 상당한 이점을 제공하며, 이는 식물의 수많은 생체 활성 화합물에 대한 초음파 추출의 광범위한 사용을 설명합니다.

식물에서 고품질 추출물 추출

고품질 식물 추출물을 위해서는 원료 (식물 재료)뿐만 아니라 적용되는 추출 기술도 중요합니다. 식물 추출물은 온도에 민감하기 때문에 열에 의해 분해됩니다. 따라서 비열 추출 방법을 선택하는 것이 중요합니다.
추출 용매의 선택은 추출물 품질에 영향을 미치는 또 다른 중요한 요소입니다. 헥산, 메탄올, 부탄 및 기타 독한 화학 물질과 같은 용매는 추출물을 오염시킬 수 있습니다. 추출 후 용매가 제거되더라도 최종 추출물에서 미량의 독성 용매가 발견될 수 있습니다. 물, 알코올, 에탄올, 글리세린 또는 식물성 오일은 안전하고 독성이 없는 용매이며 FDA의 소비 승인을 받았습니다.

초음파 프로브를 사용한 식물 추출의 단계별 프로토콜

프로브 형 초음파를 사용하여 식물에서 생체 활성 화합물을 어떻게 추출합니까? 아래에서 잎, 꽃잎, 자실체, 줄기, 뿌리 또는 뿌리 줄기와 같은 식물 재료에서 식물 화학 물질 및 생리 활성 화합물을 추출하기 위한 단계별 지침을 찾을 수 있습니다!

1. 먼저 식물 재료를 갈거나 작은 조각으로 잘게 잘라 추출을 위한 표면적을 늘립니다.
2. 그런 다음 식물 물질을 용매(예: 에탄올 또는 물)와 혼합하여 폴리페놀을 추출합니다.
3. 프로브 형 초음파는 약 20kHz의 고강도, 저주파 초음파를 혼합물에 적용하여 추출 과정을 돕는 데 사용됩니다. 이로 인해 음향 캐비테이션과 용매의 빠른 진동이 발생하여 식물 세포의 붕괴 및 파괴를 촉진하고 폴리페놀, 플라보노이드 및 비타민과 같은 생체 활성 물질을 방출합니다.
4. 그런 다음 혼합물을 여과하여 추출된 생체 활성 화합물을 포함하는 액체에서 고체 식물 물질을 분리합니다.
5. 그런 다음 액체를 증발시키거나 추가 처리를 거쳐 용매를 제거하고 생체 활성 분자를 농축합니다.
6. 최종 제품은 생체 활성이 풍부한 추출물로 건강 보조 식품, 기능성 식품, 화장품 등 다양한 응용 분야에 사용할 수 있습니다.

참고 : 이것은 공정에 대한 개요이며 특정 조건 (용매, 식물 재료와 용매의 비율, 추출 시간, 초음파력 등)은 식물 공급원 및 원하는 생체 활성 물질 함량에 따라 달라질 수 있습니다.

초음파 추출은 어떻게 작동합니까?

초음파 추출은 초음파 음향 캐비테이션의 작동 원리를 기반으로 하며 순전히 기계적 처리입니다. 고 전단 믹서와 유사하게, 초음파기는 공정 매체에서 기계적 전단력 만 생성합니다. 초음파 추출 자체는 비열적, 화학 물질이 없는 추출 기술입니다.
음향 캐비테이션이란 무엇입니까? – 음향 또는 초음파 캐비테이션은 고출력, 저주파 초음파가 액체(용매)의 식물 물질로 구성된 슬러리에 결합될 때 발생합니다. 고출력 초음파는 프로브 형 초음파 프로세서를 통해 식물 슬러리로 결합됩니다. 고에너지 초음파는 액체를 통해 이동하여 고압/저압 사이클을 번갈아 가며 생성하여 음향 캐비테이션 현상을 일으킵니다. 음향 또는 초음파 캐비테이션은 매우 높은 압력 차이 및 높은 전단력과 같은 극한 조건으로 국부적으로 이어집니다. 캐비테이션 기포가 고체(예: 입자, 식물 세포, 조직 등)의 표면에서 파열될 때 마이크로 제트 및 입자 간 충돌은 입자 파괴, 초음파 형성(세포벽과 세포막의 천공) 및 세포 파괴와 같은 효과를 생성합니다. 또한 액체 매체에서 캐비테이션 기포의 내파는 난류와 교반을 생성하여 세포 내부와 주변 용매 사이의 물질 전달을 촉진합니다. 초음파 조사는 초음파 처리로 인해 캐비테이션 및 액체 제트에 의한 미세 이동, 물질의 압축 및 감압과 같은 관련 메커니즘이 발생하여 세포벽이 파괴되기 때문에 질량 전달 과정을 향상시키는 매우 효율적인 방법입니다.
원료에 따라 초음파 추출 공정은 예를 들어 뻣뻣한 식물 세포를 파괴하거나 셀룰로오스 양이 많은 물질을 파괴하기 위해 높은 강도가 필요할 수 있습니다. 프로브 형 초음파는 매우 높은 진폭을 생성 할 수 있으며, 이는 영향력있는 캐비테이션을 생성하는 데 필요합니다. Hielscher 초음파는 연속 24/7 작동에서 200μm의 진폭을 쉽게 생성 할 수있는 고성능 초음파 추출기를 제조합니다. 더 높은 진폭을 위해 Hielscher는 지정된 고 진폭의 소노트로드 (프로브)를 제공합니다.
가압 가능한 초음파 반응기와 플로우 셀은 캐비테이션을 강화하는 데 사용됩니다. 압력이 증가함에 따라 캐비테이션 및 캐비테이션 전단력은 더욱 파괴적이 되어 초음파 추출 효과를 향상시킵니다.

초음파 처리를 통한 Phyto-Chemicals 및 Bioactive Compounds 추출물

초음파 추출은 식물에서 다양한 생체 활성 화합물 (소위 식물 화학 물질)을 방출하고 분리하는 데 사용됩니다.
아래 목록은 초음파로 추출된 식물 화학 물질에 대한 간략한 개요를 제공합니다.

• CBD 및 기타 Cannabinoids from Canmaris and Hemp
• 테르펜
• 생강
• 로즈메리
• 고추의 캡사이신
• 커피콩에서 추출한 카페인
• 조류에서 추출한 아스타잔틴
• 마늘에서 알리신
• 차에서 추출한 카테킨(EGEC)
• 석류의 Ellagitannins
• 아유르베다 허브 추출물
• 담배의 니코틴
• 에센셜 오일
• 쐐기풀(Stinging Nettle)의 파이토케미컬
• 감귤류 과일 껍질의 펙틴
• 망고 껍질에서 추출한 폴리페놀
• 민들레의 타락사신(Taraxacin)과 타락사스테롤(Taraxasterol)

초음파 추출을 위한 용매

초음파 추출은 거의 모든 용매와 호환됩니다. 가장 일반적으로 에탄올, 물, 에탄올/물 혼합물, 글리세린 및 식물성 오일은 이러한 용매가 소비하기에 안전하고 사용하기 쉬운 것으로 간주되기 때문에 식물에서 생체 활성 화합물을 추출하는 데 사용됩니다.
초음파 추출에 사용되는 용매에 대해 자세히 알아보십시오!

초음파 에탄올 추출의 장점

에탄올은 안전성 (FDA 소비 승인), 효능 및 광범위한 용매로 인해 초음파 추출과 함께 가장 일반적으로 사용되는 용매 중 하나입니다. 초음파 에탄올 추출은 비용 효율성, 선형 확장성, 단순성 및 안전성으로 다른 용매 및 기타 추출 기술을 능가합니다.
용매로서의 에탄올의 우수한 효능은 탄화수소 꼬리와 단일 수산기의 화학 조성과 관련이 있습니다. 이 화학 성분으로 인해 에탄올은 폴리페놀, 플라보노이드, 테르펜, 카나비노이드 및 지질(오일)에서 매우 광범위한 물질을 용해하고 추출할 수 있습니다.
예를 들어, 카나비노이드의 초음파 에탄올 추출은 왁스를 제거하기 위해 CO2 추출과 같은 다른 추출 방법에 필요한 단계 인 방한 (탈왁스)가 필요하지 않습니다.

에탄올 추출은 에탄올 온도에 따라 다른 효과를 나타냅니다. 가열 에탄올은 종종 전체 스펙트럼 추출물을 생산하는 데 사용되며, 이는 측근 효과로 인해 가치가 있습니다. 반면에, 얼음처럼 차가운 에탄올은 허브 또는 대마초 증류액을 생산하는 데 사용되는 것이 바람직하다. 얼음처럼 차가운 에탄올에서 추출할 때는 후속 여과가 필요하지 않습니다. 초음파 추출은 비열 처리이기 때문에 고온/온 또는 냉각/얼음 냉식 에탄올과 함께 사용할 수 있습니다. 재킷 초음파 반응기는 처리 중에 원하는 처리 온도를 유지하는 데 도움이 됩니다. 초음파의 디지털 제어 및 스마트 소프트웨어는 플러그형 온도 센서를 통해 처리 온도를 모니터링하고 매체의 온도가 특정 범위를 벗어날 때 추출 처리를 중지하거나 일시 중지하도록 프로그래밍할 수 있습니다.

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Hielscher 초음파의 고성능 추출 시스템은 소규모 실험실 크기, 중형 파일럿 규모에서 시간당 수 톤의 완전 산업 생산에 이르기까지 모든 규모에서 사용할 수 있습니다. 처리량에 따라 Hielscher 초음파 추출기는 배치 또는 연속 인라인 모드에서 사용할 수 있습니다. Hielscher 초음파기는 모든 용매와 함께 사용할 수 있으므로 용매의 선택은 귀하에게 달려 있습니다. 모든 초음파 추출 장치는 작동이 간단하고 안전합니다. 원료, 공정 능력 및 출력 목표에 따라 Hielscher는 가장 적합한 초음파기를 제공합니다.
초음파 추출 공정은 원료, 용매 및 처리량의 영향을 받습니다. 다양한 크기와 모양의 소노트로드(프로브), 부스터 혼, 다양한 부피와 형상의 플로우 셀, 플러그형 온도 및 압력 센서 및 기타 여러 장치와 같은 다양한 액세서리를 사용하여 추출 공정에 이상적인 초음파 설정을 조립할 수 있습니다.
공정 제어는 재현 가능한 결과를 얻기 위해 매우 중요합니다. 따라서 모든 디지털 모델에는 추출 매개변수를 조정, 모니터링 및 수정할 수 있는 지능형 소프트웨어가 장착되어 있습니다. 진폭, 초음파 처리 시간 및 듀티 사이클에 대한 정밀한 제어로 인해 우수한 수율 및 최고의 추출물 품질과 같은 최적의 공정 결과를 얻을 수 있습니다. 초음파 처리 공정의 자동 데이터 기록은 GMP (Good Manufacturing Practices)에 필요한 공정 표준화 및 재현성 / 반복성의 기초입니다.

아래 표는 초음파기의 대략적인 처리 용량을 나타냅니다.

문헌 / 참고문헌