세포 물질의 초음파 추출

초음파 추출 또는 소노 추출은 식물 조직이나 세포 조직의 슬러리에 고출력 초음파 에너지를 전달하여 작동하는 공정 강화 기술입니다. Hielscher Ultrasonics는 소량의 실험실 시료부터 대량을 처리하는 산업 공정까지 세포 파쇄 및 추출에 사용할 수 있는 신뢰성 높은 초음파 처리기를 공급합니다. 초음파 보조 추출의 매력은 재료의 비열 처리, 간편한 적용, 시험 규모에서 생산 규모까지의 확장성에 있습니다.

Hielscher의 초음파 장치는 공정 요구 사항에 맞춰 정밀하게 제어할 수 있는 고강도 초음파를 발생시킵니다.

아래 목록에서는 생물학, 식품 가공 및 의약품 생산 분야에서 고출력 초음파의 폭넓은 적용 범위를 보여 주는 다양한 초음파 처리 프로토콜을 소개합니다.
특정 식물 원료의 추출을 고려하고 계시거나 당사의 고성능 초음파 추출기에 관한 일반적인 정보를 더 알아보고 싶으시다면 아래 문의 양식을 이용해 주십시오! 기꺼이 도와드리겠습니다!

볼도 잎에서 볼딘의 초음파 추출 (Peumus boldus Molina)

초음파 적용:
볼도의 중요한 활성 화합물인 볼딘((S)-2,9-dihydroxy-1,10-dimethoxiaporphine)은 카테킨((2S,3R)-2-(3,4-dihydroxy-phenyl)-3,4-dihydro-1(2H)-benzopyran-3,5,7-triol)과 함께 볼도 잎의 알칼로이드 및 플라보노이드 분획을 구성하는 주요 성분입니다. 볼딘은 과산화성 자유 라디칼에 의한 손상을 받으며 효율적인 하이드록실 라디칼 소거제로 작용하는 강력한 항산화제입니다.
추출 절차: 일반적인 추출 절차에서는 대기압에서 증류수 1L와 초음파 처리기 UIP1000hd를 사용하여 볼도 잎 시료를 배치 및 연속 통과 모드로 추출하였습니다. 추출 시간은 10–40분, 초음파 강도는 10–23 W/cm², 온도 범위는 10–70°C였습니다. 다음 조건에서 최상의 결과를 얻었습니다. 초음파 강도 23 W/cm² 조건에서 36°C의 온도로 40분 동안 처리
결과: 분석 결과, 고출력 초음파 처리는 기존 방법에 비해 볼도의 식물 매트릭스 물질에서 분석 대상 성분의 방출 속도를 크게 높이는 것으로 나타났습니다. 기존 추출에는 2h가 소요된 반면, 초음파 처리에서는 30분 만에 동일한 수율을 얻었습니다.
Chemat (2013)과 공동 연구진은 초음파 보조 추출이 식물 추출의 효율을 높이는 동시에 추출 시간을 단축하고 추출물의 농도를 높인다는 것을 보여 주었습니다(동일한 양의 용매와 식물 재료 사용). 분석 결과, 최적화된 조건은 초음파 출력 23 W/cm² 조건에서 UIP1000hd를 사용하여 36°C의 온도로 40분 동안 처리하는 것이었습니다. 초음파 추출의 최적화된 매개변수는 기존 침용법에 비해 공정 시간(120분 대신 30분), 더 높은 수율, 더 높은 에너지 효율, 향상된 청결도, 더 높은 안전성 및 더 나은 제품 품질 측면에서 더 우수한 추출을 제공합니다.
권장 장치:
UIP1000hdT와 소노트로드 BS2d34 및 플로우 셀
참고 문헌/연구 논문:
Petigny, L.; Périno-Issartier, S.; Wajsman, J.; Chemat, F. (2013): 볼도 잎(Peumus boldus Mol.)의 배치식 및 연속식 초음파 보조 추출. International Journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.

담배 잎에서 클로로겐산의 초음파 추출

초음파 적용:
추출 실험을 위해 Nicotiana tabacum의 담뱃잎을 약 >4 x ≧2 mm의 작은 입자 크기로 분쇄하였다. 초음파 추출 시험에서는 건조 담뱃잎 시료 20g을 5°C에서 30°C 범위의 온도에서 증류수로 추출하였다. 추출 실험은 주기당 추출 시간을 5분에서 30분까지 달리하여 수행하였다. 건조 담뱃잎 시료 20 g에서 용해성 클로로겐산을 모두 추출하는 데 필요한 증류수의 최적 부피를 256 ml로 계산하고, 여기에 에탄올 약 10방울에서 15방울을 첨가하였다. 그런 다음 최적 부피인 256 ml의 증류수를 각 초음파 추출 주기에 사용할 추출 용매의 분량으로 나누었다.
초음파 조사에는 초음파 프로세서 UP400S (400 와트, 24 kHz)에 팁 직경이 7mm인 티타늄 재질의 소노트로드 H7을 장착하여 사용하였다. 소노트로드 H7은 추출 혼합물 높이의 절반 지점까지 삽입하였다.
프로토콜: 담뱃잎에서 클로로겐산을 초음파로 추출하기 위한 최적 조건은 다음과 같았다: 증류수에 건조 담뱃잎 20g을 넣고(최적 액체 대 고체 비율: 12.8mL/g) 처리 온도를 20 degC로 유지하면서 초음파 장치 UP400S (400W, 24kHz)를 사용하여 각 15min의 초음파 처리 주기를 3회 수행하였다(총 초음파 처리 시간: 45 min).
권장 장치:
UP400S 및 소노트로드 H7
참고 문헌/연구 논문:
Mazvimba, Martin Tongai; Yu, Ying; Zhang, Ying (2011): 건조 담뱃잎에서 클로로겐산을 추출하기 위한 초음파 보조 수성 추출 공정의 최적화 및 직교 설계. Chinese Journal of Natural Medicines 2011.
담배의 초음파 추출에 대해 자세히 알아보세요!

망기페린의 초음파 추출

초음파 응용:
망기페린(1,3,6,7-테트라하이드록시-2-[3,4,5-트리하이드록시-6-(하이드록시메틸)옥산-2-일]잔텐-9-온; 분자식: C₁₉H₁₈O₁₁)은 다양한 식물 종에서 발견되는 C-글리코실잔톤 구조의 폴리페놀이다. 망기페린은 다양한 약리 활성을 나타낸다. 초음파 처리 조건에서 리파아제는 망기페린의 위치 선택적 아실화를 매우 효율적으로 촉매할 수 있다. 기존 방법과 비교할 때 초음파 보조 촉매 반응은 더 짧은 반응 시간과 더 높은 수율이라는 장점으로 우수한 성능을 보인다. 초음파를 이용한 망기페린 아실화의 최적 조건은 다음과 같았다:
리파아제: PCL, 아실 공여체: 아세트산 비닐; 반응 용매: DMSO, 반응 온도: 45 degC, 초음파 출력: 200W; 기질 비율: 아실 공여체/망기페린 6/1, 효소 투입량: 6 mg/ml
위치 선택적 아실화 수율은 최대 84%였다.
권장 장치:
UP200St 또는 UP200Ht
참고 문헌/연구 논문:
참조: Wang, Z.; Wang, R.; Tian, J.; Zhao, B; Wei, X.F.; Su, Y.L.; Li, C.Y.; Cao, S.G.; Wang, L. (2010): 비수성 용매에서 리파아제로 촉매되는 망기페린의 위치 선택적 아실화에 대한 초음파의 영향. J. Asian Nat Prod. Res. 12/1, 2010. 56-63.

캡사이시노이드의 초음파 추출

초음파 응용:
고추에서 캡사이시노이드(캡사이신, 노르디하이드로캡사이신) 추출: Capsicum frutescens 고추의 캡사이시노이드를 다음 조건에서 초음파 추출로 얻었다: 용매: 95% (v/v) 에탄올, 용매/질량 비율 10 ml/g, 초음파 추출 시간 40 min., 추출 온도 45°C. 추출 수율: 캡사이시노이드의 85%
권장 장치:
UP400St
고추에서 캡사이시노이드를 추출하는 초음파 보조 추출에 대해 자세히 알아보세요!

밀크시슬 씨앗에서 실리마린의 초음파 추출

초음파 응용:
초음파 처리기 UP400S를 사용하여 초음파 보조 추출을 수행했다. 이 연구에서는 직경 1.5 cm의 혼형 초음파 프로브를 사용했다. 탈지 밀크시슬 분말 10 g을 정확히 칭량하여 메탄올 100 mL에 용해했다. 비커를 수조에 넣고 온도를 25°C로 유지했다. 용매에 용해한 밀크시슬 분말을 서로 다른 시간(30, 60, 90, 120 및 150 min.) 동안 초음파 처리했다. 각 처리 시간이 지난 후 용액을 Whatman 여과지로 여과하고, 각 여액(약 80mL)을 회전 증발기로 증발시켜 용액의 부피가 30 mL가 되도록 했다. 페놀 화합물의 흡광도는 DPPH법에 따라 UV-가시광선 분광광도계로 517 nm 파장에서 측정했다. 예상대로 추출 시간이 길어질수록 실리마린 함량이 증가했다.
이 연구의 저자들은 알코올 추출물을 얻기 위한 초음파 추출이 기존 기법을 대체할 수 있는 최상의 기법 중 하나임을 확인했다. 초음파 추출로 더 우수한 품질의 추출물을 얻을 수 있음이 입증되었다. 그 밖의 이점으로는 시간 절약, 더 높은 효율 등이 있다.
권장 장치:
UP400St
참고 문헌/연구 논문:
Çağdaş, E.; Kumcuoğlu, S.; Güventürk, S.; Tavman, S. (2011): 밀크시슬 종자(Silybum Marianum L.)에서 실리마린 성분의 초음파 보조 추출. GIDA 36/6, 2011. 311-318.
밀크시슬 종자에서 실리마린을 초음파로 추출하는 방법에 대해 자세히 알아보세요!

스테비오사이드의 초음파 추출

초음파 응용:
건조하고 분쇄한 스테비아 잎 시료 10g을 물 100mL에 넣고 자석 교반기로 계속 교반하면서 추출했다. pH 값은 0.01 M pH 7 인산나트륨으로 조절했다. 시료를 150 mL 유리 비커에 넣고 프로브형 초음파 처리기 UIP500hT (20kHz, 500W)로 초음파 처리했다. 소노트로드의 끝부분을 스테비아 잎 슬러리에 약 1.5 cm 깊이로 담갔다. 초음파 장치의 출력은 350W로 설정했다. 일정한 공정 온도 30°C에서 350 W로 5–10 min. 동안 온화하게 초음파 처리하여 시료 100g당 30–34g의 레바우디오사이드 A 수율을 얻었다. 초음파 처리 후 추출액을 원심분리하고 0.45 μm 미세다공성 막으로 여과했다. 여액은 총 레바우디오사이드 A 함량 분석에 사용했다. 총 레바우디오사이드 A 함량의 추출 수율은 HPLC로 분석했다.
무용매 초음파 보조 추출을 통해 가열 추출이나 침용과 같은 전통적인 추출 방법에 비해 높은 레바우디오사이드 A 수율을 얻었다.
권장 장치:
UIP500hdT
스테비아의 초음파 추출에 대해 자세히 알아보세요!

테르펜의 초음파 추출

초음파 응용:
섬유용 Cannabis sativa L. 품종의 화서에서 테르펜과 같은 휘발성 화합물을 추출하는 과정은 초음파로 개선할 수 있다. 연구에 따르면 짧은 초음파 처리만으로도 목표 테르펜이 이미 식물 원료에서 방출된다.
결과에 따르면 5 min 이하의 초음파 처리로 침용에 비해 더 높은 테르펜 농도를 얻을 수 있다. 반면 5 min을 초과하는 초음파 처리는 δ-9-테트라히드로칸나비놀(THC)의 농도를 증가시켰다.
초음파 처리 프로토콜:
테르펜의 초음파 보조 추출에는 200W 프로브형 초음파 처리기를 사용했다. 초음파 장치는 진폭 25%로 설정했다. 건조 화서를 각각 50g씩 세 분량으로 나누고, 각 분량에 추출 용매로 사용하는 70% 에탄올 v/v 250mL를 첨가했다. 각 비커를 내용물이 담긴 상태로 얼음 수조에 담갔다. 초음파 처리는 5, 10 및 15 min 동안 수행했다. 이때 초음파 추출 과정에서 공정 온도를 30°C 미만으로 유지하도록 열을 지속적으로 신속하게 방출시켰다. 추출 후 혼합물을 Whatman No. 3 여과지로 진공 여과하고 회전 진공 증발로 용매를 제거했다. 각 추출 실험은 서로 다른 세 가지 시료를 사용하여 삼중으로 수행했다.
초음파 처리는 대마 화서에서 휘발성 화합물을 추출하기 위한 침용의 흥미로운 대안으로 확인되었지만, 테르펜 회수율을 높이려면 초음파 처리 시간이 5분을 넘지 않아야 한다는 점도 드러났다. 반면 5분을 초과하는 초음파 처리는 δ-9-tetraidrocannabinol (THC)의 농도를 증가시켰다. 5 min 동안 초음파 추출하여 얻은 Cannabis sativa 화서 추출물은 향수 원료나 음료용 향료로 사용할 수 있다. 이는 줄기를 섬유 산업에 사용하고 화서 추출물을 화장품 및 식품 산업에 사용하는 산업용 대마의 대안으로 사용할 수 있다.
권장 장치:
UP200St 또는 UP200Ht와 소노트로드/프로브 S26d14
참고문헌/연구 논문:
Da Porto, C.; Decorti, D.; Natolino, A. (2014): “산업용 Cannabis sativa L. 화서에서 휘발성 화합물의 초음파 보조 추출”. IJARNP 2014, 7/ 1. 8-14.
초음파 보조 테르펜 추출에 대해 자세히 알아보세요!

식물 성분 분리를 위한 추출 장치 구성: 식물 화학물질 추출용 프로브형 초음파 처리기 UP400ST, Büchi 진공 필터 및 회전 증발기.

숙성 바닐라빈에서 바닐린의 초음파 추출

초음파 응용:
초음파 처리 조건에서 바닐린 추출을 최적화했다. 이를 위해 100와트 초음파 장치를 펄스 모드로 작동시켰다(주기: 5초 작동 후 5초 정지).
40% 에탄올을 사용하여 30°C에서 1h 동안 초음파 추출했을 때 최상의 결과를 얻었다. 기존 추출법과 결과를 비교하기 위해 수조 추출과 초음파 수조 추출도 수행했다. 결과에 따르면 40% 에탄올을 사용하여 30°C에서 1h 동안 초음파 혼으로 바닐린 추출을 최적화했을 때의 결과는 40% 에탄올을 사용하여 56°C에서 15h 동안 수조 추출했을 때와 비슷했다.
권장 장치:
UP100H
참고문헌/연구 논문:
Rasoamandrary, N.; Fernandes, A. M.; Bashari, M.; Masamba, K.; Xueming, X. (2013): 초음파 보조 추출을 이용한 숙성 바닐라빈에서 바닐린 4-Hydroxy-3-methoxybenzaldehyde의 추출 개선: 초음파 보조 추출과 온수 수조 추출의 비교. Akademik Gıda 11/1, 2013. 6-12.
초음파 바닐린 추출의 장점에 대해 자세히 알아보세요!

대추(Ziziphus Jujube)에서 페놀 화합물의 초음파 추출

초음파 응용:
대추(Ziziphus Jujube)의 페놀 화합물을 초음파 보조 추출하기 위해 고강도 프로브형 초음파 처리기 UP200H를 200W 출력과 24kHz 주파수로 사용했다. 이 초음파 장치에는 마이크로팁 소노트로드 S2(팁 직경 2 mm)가 장착되어 있었으며, 이 소노트로드를 시료가 담긴 비커가 놓인 수조에 침지했다(내부 치수: 280:195:135 mm). 초음파 진동의 진폭은 정격 출력의 100%(최대 진폭 260 μm)였으며, 음향 출력은 0.171402 W, 강도는 21.8346 W/cm2였다. 초음파 강도는 단열 조건에서 현탁액의 시간에 따른 온도 상승을 측정하여 열량 측정법으로 결정했다. 초음파 추출 절차는 실험 설계에 따라 시료에서 총 페놀성 물질을 추출하는 데 사용했다(최적화 목적).
권장 장치:
UP200H와 소노트로드 S2
참고문헌/연구 논문:
Fooladi, H.; Mortazavi, S. A.; Rajaei, A.; Elhami Rad, A.H.; Salar Bashi, D.; Savabi Sani Kargar, S. (2013): 초음파 보조 추출법을 이용한 대추(Ziziphus Jujube)의 페놀 화합물 추출 최적화. IECFP 2013.

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