Extraktioun vun Terpeene mat Ultraschall
Et ass nogewisen, datt d’Extraktioun vun Terpeene mat Ultraschall héich Ausbezuele vum Terpeen Caryophyllenoxid liwwert, z. B. aus Cannabis an Happ. Caryophyllenoxid ass en Terpeen, dat a Cannabis, Happ, Peffer, Basilikum a Rosmarin virkënnt. Als Wierkstoff gëtt dat extrahéiert Terpeen Caryophyllenoxid als Aromazousaz an als Nahrungsergänzungsmëttel benotzt.
Benotzung vun extrahéiertem Caryophyllenoxid
Caryophyllenoxid zeechent sech duerch säin aromatesche Geroch a Goût aus (d. h. no Kraider). Wéinst sengem intensiven aromatesche Geroch a Goût gëtt et dacks als Aromazousaz a Liewensmëttel an als Bestanddeel vun Doftstoffer benotzt. Ausserdeem kann et sech un déi endokrin CB2-Rezeptoren am mënschleche Kierper bannen, wat et zu engem interessante pharmazeutesche Bestanddeel mécht.
Extraktioun vu Caryophyllenoxid mat Ultraschall
D’Extraktioun vum Terpeen Caryophyllenoxid mat Ultraschall ass eng exzellent Technik, fir héich Ausbezuelen z’erreechen, z. B. aus Cannabis an Happ. Liest méi iwwer akustesch Kavitatioun, de Wierkprinzip vun der Ultraschallextraktioun!
Als Beispill gouf β-Caryophyllenoxid mam Ultraschallapparat UP100H (100W, 30kHz) aus gedréchenten Happenzapen extrahéiert.
D’Donnéeë vun der GC-Analys weisen d’Extraktiounsausbezuel vu β-Caryophyllenoxid, dat mam Hielscher UP100H aus Happ extrahéiert gouf.
UP400St – leeschtungsstaarken Ultraschallprozessor mat 400W a Réierwierk fir d’Extraktioun vun Terpeenen
Gaschromatographesch Analys vum mat Ultraschall gewonnene Happenextrakt: β-Caryophyllenoxid, α-Caryophyllen, α-Pinen, mycrene, Limonen, α-caryophylene a Caryophyllenoxid an anerer.
Nieft β-Caryophyllenoxid goufen och aner Terpeene wéi α-Caryophyllen, α-Pinen, mycrene, Limonen an α-caryophylene erfollegräich extrahéiert.
Wéi ginn Terpeene mat enger Ultraschallsond aus Planzen extrahéiert? Eng Schrëtt-fir-Schrëtt-Uleedung!
- Als Éischt gëtt d’Planzematerial gemuel oder a kleng Stécker gehackt, fir d’Uewerfläch fir d’Extraktioun ze vergréisseren.
- Duerno gëtt d’Planzematerial mat engem Léisungsmëttel (wéi Ethanol oder Waasser) gemëscht, fir d’Terpeenen z’extrahéieren.
- Duerno gëtt eng Ultraschallsond agesat, fir den Extraktiounsprozess z’ënnerstëtzen, andeems Ultraschallwelle mat héijer Intensitéit an niddreger Frequenz vu ronn 20kHz an d’Suspensioun agekoppelt ginn. Dëst verursaacht akustesch Kavitatioun an eng séier Schwéngung vum Léisungsmëttel, wat den Zerfall an d’Opbrieche vun de Planzenzellen an d’Fräisetzung vun den Terpeene fërdert.
- Duerno gëtt d’Mëschung gefiltert, fir dat fest Planzematerial vun der Flëssegkeet ze trennen, déi déi extrahéiert Terpeenen enthält.
- Duerno gëtt d’Flëssegkeet verdämpt oder weider verschafft, fir d’Léisungsmëttel ze entfernen an d’Terpeenen ze konzentréieren.
- D’Endprodukt ass en terpeeräichen Extrakt, deen a verschiddenen Uwendunge wéi Nahrungsergänzungsmëttelen, funktionelle Liewensmëttel a Kosmetik benotzt ka ginn.
Protokoll fir d’Extraktioun vun Terpeene mat Ultraschall
Den Happ gouf mat enger konventioneller Kaffismille gemuel, fir eng méi homogen Partikelgréisst vun der Happeprouf ze kréien.
4,5mg Happ goufen an e Prouwefläschche ginn, duerno goufe 5mL Ethanol bäigefüügt. D’Fläschche gouf an e Becherglas mat Äiswaasser gestallt, fir d’Hëtzt ofzeféieren. Duerno gouf d’Prouf mat engem UP100H, dee mat der Sonotrod MS7 ekipéiert war, bei enger Amplitudenastellung vu 50% fir 90sec mat Ultraschall behandelt.
Gaschromatographesch Analys vum mat Ultraschall gewonnene Happenextrakt:
D’Ultraschallbehandlung garantéiert en héije Stofftransport tëscht der Zellmatrix an dem Léisungsmëttel, sou datt eng ganz héich Ausbezuel vun engem héichwäertegen Extrakt erreecht gëtt.
- héichwäerteg Terpeenextrakter (keen thermeschen Ofbau)
- héich Ausbezuelen
- séier Prozedur
- séiere Retour op d’Investitioun
- méi mëll Léisungsmëttel
- manner Léisungsmëttelverbrauch
- sécher an einfach ze bedéngen
- wéineg Ënnerhalt
- gréng, ëmweltfrëndlech Extraktioun vun Terpeenen
D’Extraktioun vun Terpeene mat Ultraschall zeechent sech als gréng Extraktiounsmethod aus, déi et erlaabt, d’Prozedur fir d’Terpeenextraktioun däitlech ze beschleunegen an dobäi manner Energie ze verbrauche wéi aner konventionell Extraktiounsmethoden (d. h. iwwerkritescht CO2, Soxhlet asw.). Aner Virdeeler vun der Extraktioun vun Terpeene mat Ultraschall sinn déi einfach Handhabung vum Ultraschallextrakter, e séiere Prozess, keng cheemesch Offäll, eng héich Ausbezuel, Ëmweltfrëndlechkeet, eng verbessert Qualitéit duerch mëll Veraarbechtungsbedingungen an d’Verhënnerung vum thermeschen Ofbau.
Ultraschallextraktere fir Terpeenen
Déi folgend Tabell gëtt Iech en Unhaltspunkt, wéi en Ultraschallapparat fir Är Ufuerderunge bei der Terpeenextraktioun am beschte gëeegent kéint sinn.
| Chargevolumen | Duerchfloss | Recommandéiert Apparater |
|---|---|---|
| 10 bis 2000mL | 20 bis 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 bis 20L | 0,2 bis 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 bis 100L | 2 bis 10L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10 bis 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | méi héich | Verbund vun UIP16000 |
Héichleeschtungs-Ultraschallhomogenisateure vum Labo bis zum industrielle Moossstaf.
Literatur/Referenzen
- Selvamuthukumaran, M.; Shi, J. (2017): Recent advances in extraction of antioxidants from plant by-products processing industries. Food Quality and Safety, 2017, 1, 61–81.
- Suslick, K.S. (1990): Sonochemistry. Science 23 Mar 1990: Vol. 247, Issue 4949, pp. 1439-1445
Wëssenswäert Fakten
Caryophyllen
Caryophyllen oder (−)-β-Caryophyllen ass en natierlecht bizyklescht Sesquiterpeen, dat a villen äthereschen Ueleger virkënnt. Déi folgend Kraider sinn als gutt Quelle vu Caryophyllen bekannt: Cannabis, Hanf (Cannabis sativa), schwaarze Këmmel (Carum nigrum), Neelcheskäpp (Syzygium aromaticum), Happ (Humulus lupulus), Basilikum (Ocimum spp.), Oregano (Origanum vulgare), schwaarze Peffer (Piper nigrum), Lavendel (Lavandula angustifolia), Rosmarin (Rosmarinus officinali) a Copaibaueleg (Copaifera spp.). β-Caryophyllen ass e Phytocannabinoid mat staarker Affinitéit zum Cannabinoidrezeptor vum Typ 2 (CB 2), awer net zum Cannabinoidrezeptor vum Typ 1 (CB 1).
Caryophyllenoxid
Caryophyllenoxid (och β-Caryophyllenoxid) ass d’Oxidatiounsderivat vu β-Caryophyllen an ass e wäisst, kristallint, fest Polver mat engem Schmëlzpunkt vu ronn 62°C.
Et gëtt wéinst sengen entzündungshemmenden, lokal betäubenden an antioxidative Wierkunge geschat. Éischt Fuerschungsresultater deiten drop hin, datt Caryophyllenoxid och e potenziellt Medikament fir d’Kriibsbehandlung kéint sinn. Caryophyllenoxid ass en Deel vum Cyclobutanrank, dee schonn an der medezinescher Fuerschung benotzt gëtt, fir dat wäit verbreet Chemotherapiemedikament Carboplatin ze synthetiséieren.
Caryophyllenoxid, bei deem den Olefin vum Caryophyllen zu engem Epoxid ginn ass, ass en zougeloossene Bestanddeel fir d’Aromatiséierung vu Liewensmëttel.
Souwuel β-Caryophyllen wéi och β-Caryophyllenoxid hunn eng niddreg Waasserléislechkeet, wat hir Opnam an d’Zell erschwéiert. Fir dës Sesquiterpeenen als Medikamenter oder Nahrungsergänzungsmëttelen ze benotzen, iwwerwënnt d’Akapselung a Liposome déi schlecht Léislechkeet vun dëse Sesquiterpeenen a waasserhaltege Flëssegkeeten a garantéiert d’Bioverfügbarkeet an d’Bioaktivitéit. Klickt hei, fir méi iwwer d’Akapselung vu bioaktive Verbindunge mat Ultraschall gewuer ze ginn!
Caryophyllenoxid a Cannabis
An der Cannabis-sativa-Planz kënnt Caryophyllenoxid als Sesquiterpeen vir, dat aus dräi Isopreenunitéite besteet. Caryophyllenoxid ass ee vun de gréissten an heefegsten Terpeenen an der Cannabisplanz an ass fir dat charakteristescht Aroma an de Geroch vu Cannabis verantwortlech. D’Ultraschallextraktioun gëtt erfollegräich agesat, fir Cannabidiolueleger mat vollem Spektrumze produzéieren, sou datt den Entourage-Effekt vun de ville verschiddene Verbindunge ginn ass.
Ultraschallkavitatioun fir d’Extraktioun
Wann héichleeschtend Ultraschallwellen an eng Flëssegkeet agekoppelt ginn, entstinn an der Flëssegkeet Kompressiouns- an Expansiounszyklen (Rarefaktioun). Wärend der Rarefaktioun entstinn Huelraim oder sougenannt Kavitatiounsblosen an enger Flëssegkeet. Dës Kavitatiounsblosen, déi winzeg Vakuumblosen sinn, entstinn, wann den Ënnerdrock wierkt, sou datt déi lokal Zuchfestegkeet vun der Flëssegkeet iwwerwonne gëtt. D’Vakuumblose wuessen iwwer e puer Kompressiouns- / Rarefaktiounszyklen, bis se keng Energie méi ophuele kënnen an d’Kavitatiounsblos implosiv zesummefält. Dëst Phänomen ass als Kavitatioun bekannt. No de Fuerschunge vum Prof. Suslick (1990) herrschen a Kavitatiounsblosen extrem Bedingunge mat Temperature vu bis zu 5000 K, Drockwäerter vun 1000 Atmosphären, enger Heiz-Ofkillvitess vun iwwer 1010 K/s a Flëssegkeetsstrale mat Vitessë vu bis zu 280m/s, déi sech als ganz héich Schéierkraaft an Turbulenzen an der Kavitatiounszon weisen. D’Kombinatioun vun dëse Facteuren (Drock, Hëtzt, Schéierwierkung an Turbulenz) gëtt benotzt, fir de Stofftransport am Extraktiounsprozess ze beschleunegen. Ausserdeem ginn dës lokal optriedend Bedingungen och an Ultraschallprozesser wéi Homogeniséierung, Emulgéierung oder Dispergéierung benotzt.
D’Ultraschallextraktioun baséiert op akustescher Kavitatioun an hiren hydrodynamesche Schéierkräften
Extraktioun vun Terpeene mat Ultraschall
De Prinzip vun der Ultraschallextraktioun baséiert op zwee Effekter, déi entstinn, wann héichleeschtend Ultraschallwellen an eng Flëssegkeet oder Suspensioun agekoppelt ginn:
Éischtens gëtt d’Léisungsmëttel (dat ëmginnend flëssegt Medium) an d’Zellmatrix gedréckt. Jee no Amplitud a Stäerkt vun der Kavitatioun gëtt d’Zellmauer duerch de Flëssegkeetsdrock perforéiert oder opgebrach.
Zweetens gëtt wärend dem Rarefaktiounszyklus den Zellinhalt (d. h. intrazelluläert Material) aus dem Zellbanneraum erausgespullt. No der Ultraschallextraktioun sinn déi gewënscht Verbindungen am Léisungsmëttel a kënne vum Léisungsmëttel getrennt ginn (z. B. duerch Verdämpe vum Léisungsmëttel), sou datt schliisslech e rengen Extrakt entsteet.
D’Zesummesetzung vum Réimaterial (wéi de Fiichtegkeetsgehalt, de Maseratiouns- / Muelgrad an d’Partikelgréisst) an dat ausgewielte Léisungsmëttel si ganz wichteg Facteure fir en effizienten an effektiven Ultraschallextraktiounsprozess. Och d’Ultraschallprozessparameter si wesentlech: Amplitud, Drock, Temperatur an Dauer vun der Ultraschallbehandlung musse festgeluecht an optiméiert ginn, fir déi bescht Resultater z’erreechen.