Šūnu materiāla ekstrakcija ar ultraskaņu

Ultraskaņas ekstrakcija jeb sonoekstrakcija ir procesu intensificēšanas tehnoloģija, kuras darbības pamatā ir lieljaudas ultraskaņas enerģijas ievadīšana augu vai šūnu audu suspensijā. Hielscher Ultrasonics piedāvā uzticamas ultraskaņas ierīces šūnu sagraušanai un ekstrakcijai, sākot ar nelieliem laboratorijas paraugiem līdz pat lieliem apjomiem rūpnieciskajā pārstrādē. Ultraskaņas veicinātas ekstrakcijas pievilcība slēpjas materiāla netermiskajā apstrādē, vienkāršajā lietošanā un iespējā palielināt mērogu no izmēģinājumiem līdz ražošanai.

Hielscher ultraskaņas ierīces rada augstas intensitātes ultraskaņu, ko var precīzi regulēt atbilstoši jūsu procesa prasībām.

Tālāk sniegtajā sarakstā ir dažādi apstrādes ar ultraskaņu protokoli, kas demonstrē lieljaudas ultraskaņas plašo pielietojumu bioloģijā, pārtikas pārstrādē un farmaceitiskajā ražošanā.
Neatkarīgi no tā, vai jūs interesē konkrētu augu ekstrakcija vai vēlaties iegūt vispārīgāku informāciju par mūsu augstas veiktspējas ultraskaņas ekstraktoriem, lūdzu, izmantojiet tālāk esošo saziņas veidlapu! Mēs labprāt jums palīdzēsim!

Boldīna ekstrakcija ar ultraskaņu no boldo lapām (Peumus boldus Molina)

Ultraskaņas pielietojums:
Svarīgs boldo aktīvais savienojums ir boldīns ((S)-2,9-dihidroksi-1,10-dimetoksiaporfīns), kas kopā ar katehīnu ((2S,3R)-2-(3,4-dihidroksifenil)-3,4-dihidro-1(2H)-benzopirān-3,5,7-triols) ir boldo lapu alkaloīdu un flavonoīdu frakcijas galvenās sastāvdaļas. Boldīns ir spēcīgs antioksidants, kas tiek pakļauts brīvo radikāļu izraisītiem peroksidatīviem bojājumiem un darbojas kā efektīvs hidroksilradikāļu uztvērējs.
Ekstrakcijas procedūra: Tipiskā ekstrakcijas procedūrā boldo lapu paraugus ekstrahēja ar 1L destilēta ūdens atmosfēras spiedienā, izmantojot ultraskaņas ierīci UIP1000hd partiju un caurplūdes režīmā. Ekstrakcijas ilgums ir no 10 līdz 40 min., ultraskaņas intensitāte ir no 10 līdz 23 W/cm², un temperatūras diapazons ir no 10 līdz 70°C. Labākie rezultāti tika sasniegti šādos apstākļos: ultraskaņas intensitāte 23 W/cm² 40 min. 36°C temperatūrā
Rezultāti: Analīžu rezultāti liecina, ka apstrāde ar lieljaudas ultraskaņu veicina analizējamās vielas izdalīšanos no boldo augu materiāla matricas ievērojami ātrāk nekā tradicionālā metode: vienāds iznākums tika iegūts, apstrādājot ar ultraskaņu 30 min., savukārt tradicionālās ekstrakcijas ilgums bija 2h.
Chemat (2013) un līdzautori ir pierādījuši, ka ultraskaņas veicināta ekstrakcija uzlabo augu ekstrakcijas efektivitāti, vienlaikus samazinot ekstrakcijas ilgumu un palielinot ekstraktu koncentrāciju (izmantojot vienādu šķīdinātāja un augu materiāla daudzumu). Analīzes atklāja šādus optimizētos apstākļus: apstrādes ar ultraskaņu jauda 23 W/cm² ar UIP1000hd 40 min. 36°C temperatūrā. Optimizētie ultraskaņas ekstrakcijas parametri nodrošina labāku ekstrakciju salīdzinājumā ar tradicionālo macerāciju attiecībā uz procesa ilgumu (30 min., nevis 120 min.), lielāku iznākumu, augstāku energoefektivitāti, uzlabotu tīrību, augstāku drošību un labāku produkta kvalitāti.
Ieteicamā ierīce:
UIP1000hdT ar sonotrodi BS2d34 un plūsmas šūnu
Atsauce / pētnieciskais raksts:
Petigny, L.; Périno-Issartier, S.; Vajsmans, J.; Chemat, F. (2013): Boldo lapu (Peumus boldus Mol.) partijas un nepārtrauktas ultraskaņas ekstrakcija. Starptautiskais molekulārās zinātnes žurnāls 14, 2013. 5750-5764.

Hlorogēnskābes ekstrakcija ar ultraskaņu no tabakas lapām

Ultraskaņas pielietojums:
Ekstrakcijas eksperimentiem Nicotiana tabacum tabakas lapas sasmalcināja līdz mazākām daļiņām, kuru izmēri bija aptuveni >4 x ≧2 mm. Ultraskaņas ekstrakcijas izmēģinājumos 20g žāvētu tabakas lapu materiāla paraugus ekstrahēja ar destilētu ūdeni temperatūrā no 5°C līdz 30°C. Ekstrakcijas eksperimentus veica ar ekstrakcijas ciklu ilgumu no 5 minūtēm līdz 30 minūtēm katrā ciklā. Aprēķinātajam optimālajam destilēta ūdens tilpumam – 256 ml –, kas nepieciešams visas šķīstošās hlorogēnskābes ekstrahēšanai no 20 g žāvētu tabakas lapu paraugiem, pievienoja aptuveni 10 līdz 15 pilienus etanola. Pēc tam optimālo destilēta ūdens tilpumu – 256 ml – sadalīja ekstrakcijas šķīdinātāja tilpuma daļās izmantošanai katrā ultraskaņas ekstrakcijas ciklā.
Apstarošanai ar ultraskaņu izmantoja ultraskaņas procesoru UP400S (400 vati, 24 kHz) ar titāna sonotrodi H7, kuras uzgaļa diametrs bija 7mm. Sonotrodi H7 ievietoja līdz ekstrakcijas maisījuma augstuma vidum.
Protokols: Par optimāliem hlorogēnskābes ultraskaņas ekstrakcijas apstākļiem no tabakas lapām tika atzīti šādi: 20g žāvētu tabakas lapu destilētā ūdenī (optimālā šķidrās un cietās fāzes attiecība: 12,8mL/g) 20 degC apstrādes temperatūrā, ultraskaņas ierīce UP400S (400W, 24kHz), 3 apstrādes cikli ar ultraskaņu, katrs 15min ilgs (kopējais apstrādes ilgums ar ultraskaņu: 45 min).
Ieteicamā ierīce:
UP400S ar sonotrodi H7
Atsauce / zinātniskais raksts:
Mazvimba, Martin Tongai; Yu, Ying; Zhang, Ying (2011): Ar ultraskaņu veicināta ūdens ekstrakcijas procesa optimizācija un ortogonālā plānošana hlorogēnskābes ekstrahēšanai no sausām tabakas lapām. Chinese Journal of Natural Medicines 2011.
Lasiet vairāk par ultraskaņas ekstrakciju no tabakas!

Mangiferīna ultraskaņas ekstrakcija

Ultraskaņas pielietojums:
Mangiferīns (1,3,6,7-tetrahidroksi-2-[3,4,5-trihidroksi-6-(hidroksimetil)oksān-2-il]ksantēn-9-ons; formula: C₁₉H₁₈O₁₁) ir polifenols ar C-glikozilksantona struktūru, kas sastopams daudzās augu sugās. Mangiferīnam piemīt dažādas farmakoloģiskas aktivitātes. Mangiferīna regioselektīvo acilēšanu var ļoti efektīvi katalizēt ar lipāzi, izmantojot apstrādi ar ultraskaņu. Salīdzinājumā ar tradicionālajām metodēm ar ultraskaņu veicināta katalīze izceļas ar īsāku reakcijas laiku un lielāku iznākumu. Tika noteikti šādi optimālie mangiferīna acilēšanas apstākļi ar ultraskaņu:
lipāze: PCL, acilgrupas donors: vinilacetāts; reakcijas šķīdinātājs: DMSO, reakcijas temperatūra: 45 degC, ultraskaņas jauda: 200W; substrātu attiecība: acilgrupas donors/mangiferīns 6/1, fermenta daudzums: 6 mg/ml
Regioselektīvās acilēšanas iznākums bija līdz 84%.
Ieteicamā ierīce:
UP200St vai UP200Ht
Atsauce / zinātniskais raksts:
sal.: Wang, Z.; Wang, R.; Tian, J.; Zhao, B; Wei, X.F.; Su, Y.L.; Li, C.Y.; Cao, S.G.; Wang, L. (2010): Ultraskaņas ietekme uz lipāzes katalizētu mangiferīna regioselektīvo acilēšanu neūdens šķīdinātājos. J. Asian Nat Prod. Res. 12/1, 2010. 56–63.

Kapsaicinoīdu ultraskaņas ekstrakcija

Ultraskaņas pielietojums:
Kapsaicinoīdu (kapsaicīna, nordihidrokapsaicīna) ekstrakcija no čili pipariem: kapsaicinoīdus no Capsicum frutescens pipariem ieguva ar ultraskaņas ekstrakciju šādos apstākļos: šķīdinātājs: 95% (v/v) etanols, šķīdinātāja tilpuma un masas attiecība 10 ml/g, ekstrakcijas ilgums, apstrādājot ar ultraskaņu, 40 min., ekstrakcijas temperatūra 45°C. Ekstrahētais daudzums: 85% kapsaicinoīdu
Ieteicamā ierīce:
UP400St
Lasiet vairāk par kapsaicinoīdu ekstrakciju no čili pipariem ar ultraskaņas palīdzību!

Silimarīna ultraskaņas ekstrakcija no mārdadža sēklām

Ultraskaņas pielietojums:
Ekstrakcija ar ultraskaņas palīdzību tika veikta, izmantojot ultraskaņas ierīci UP400S. Šajā pētījumā tika izmantota raga tipa ultraskaņas zonde ar diametru 1,5 cm. Tika precīzi iesvērti 10 g attaukota mārdadža pulvera un izšķīdināti 100 mL metanola. Vārglāze tika turēta ūdens vannā, uzturot 25°C temperatūru. Šķīdinātājā izšķīdinātais mārdadža pulveris tika apstrādāts ar ultraskaņu dažādu laiku (30, 60, 90, 120 un 150 min.). Pēc katra laika intervāla šķīdums tika filtrēts caur Whatman filtrpapīru, un katrs filtrāts (aptuveni 80mL) tika ietvaicēts rotācijas iztvaicētājā, līdz šķīduma tilpums sasniedza 30 mL; pēc tam fenola savienojumu absorbcija tika mērīta ar UV un redzamās gaismas spektrofotometru pie viļņa garuma 517 nm saskaņā ar DPPH metodi. Kā jau bija paredzēts, palielinoties ekstrakcijas laikam, palielinājās silimarīna saturs.
Pētījuma autori konstatēja, ka ultraskaņas ekstrakcija spirtu saturošu ekstraktu iegūšanai ir viena no labākajām metodēm tradicionālo metožu aizstāšanai. Tika pierādīts, ka ultraskaņas ekstrakcija nodrošina labāku ekstrakta kvalitāti. Citas priekšrocības ir laika ietaupījums, augstāka efektivitāte u. c.
Ieteicamā ierīce:
UP400St
Atsauce / zinātniskais raksts:
Çağdaş, E.; Kumcuoğlu, S.; Güventürk, S.; Tavman, S. (2011): Silymarīna komponentu ultraskaņas ekstrakcija no piena dadžu sēklām (Silybum Marianum L.). GIDA 36/6, 2011. 311-318.
Lasiet vairāk par silimarīna ekstrakciju no mārdadža sēklām ar ultraskaņu!

Steviozīda ekstrakcija ar ultraskaņu

Ultraskaņas pielietojums:
10g sausu un samaltu stēvijas lapu paraugi tika ekstrahēti 100mL ūdens, nepārtraukti maisot (ar magnētisko maisītāju). pH vērtība tika regulēta ar 0,01 M nātrija fosfātu ar pH 7. Paraugs tika ievietots 150 mL stikla vārglāzē un apstrādāts ar ultraskaņu, izmantojot zondes tipa ultraskaņas ierīci UIP500hT (20kHz, 500W). Sonotrodes gals tika iegremdēts stēvijas lapu suspensijā aptuveni 1,5 cm dziļumā. Ultraskaņas ierīcei tika iestatīta 350W izejas jauda. Saudzīga apstrāde ar ultraskaņu ar 350 W jaudu 5–10 min. nemainīgā procesa temperatūrā 30°C nodrošināja rebaudiozīda A iznākumu 30–34g uz 100g parauga. Pēc apstrādes ar ultraskaņu ekstrakta šķīdums tika centrifugēts un filtrēts caur 0,45 μm mikroporainu membrānu; filtrāts tika izmantots kopējā rebaudiozīda A satura analīzei. Kopējā rebaudiozīda A satura ekstrakcijas iznākums tika analizēts ar HPLC.
Ar ultraskaņas ekstrakciju bez šķīdinātājiem tika iegūts augsts rebaudiozīda A iznākums salīdzinājumā ar tradicionālām ekstrakcijas metodēm, piemēram, termisko ekstrakciju vai macerāciju.
Ieteicamā ierīce:
UIP500hdT
Lasiet vairāk par stēvijas ekstrakciju ar ultraskaņu!

Terpēnu ekstrakcija ar ultraskaņu

Ultraskaņas pielietojums:
Gaistošu savienojumu, piemēram, terpēnu, ekstrakciju no šķiedras ieguvei paredzētas Cannabis sativa L. šķirnes ziedkopām var uzlabot ar ultraskaņu. Pētījumi ir parādījuši, ka jau pēc īslaicīgas apstrādes ar ultraskaņu mērķa terpēni izdalās no augu materiāla.
Rezultāti liecina, ka apstrāde ar ultraskaņu, kas nepārsniedz 5 min, ļauj iegūt paaugstinātu terpēnu koncentrāciju salīdzinājumā ar macerāciju. Savukārt apstrāde ar ultraskaņu, kas ilgāka par 5 min, palielināja δ-9-tetrahidrokanabinola (THC) koncentrāciju.
Apstrādes ar ultraskaņu protokols:
Terpēnu ekstrakcija ar ultraskaņas palīdzību tika veikta, izmantojot 200W zondes tipa ultraskaņas ierīci. Ultraskaņas ierīcei tika iestatīta 25% amplitūda. Katrai no trim 50g žāvētu ziedkopu alikvotām tika pievienoti 250mL 70% etanola (v/v), kas tika izmantots kā ekstrakcijas šķīdinātājs. Katra vārglāze ar tās saturu tika iegremdēta ledus vannā. Apstrāde ar ultraskaņu tika veikta 5, 10 un 15 min. Visā ultraskaņas ekstrakcijas procedūrā tika nodrošināta nepārtraukta strauja siltuma novadīšana, lai uzturētu procesa temperatūru zem 30°C. Pēc ekstrakcijas maisījumus filtrēja vakuumā caur Whatman Nr. 3 filtrpapīru, un šķīdinātāju atdalīja, izmantojot rotācijas iztvaicēšanu vakuumā. Katru ekstrakcijas eksperimentu veica trīs atkārtojumos, izmantojot trīs dažādus paraugus.
Tika konstatēts, ka apstrāde ar ultraskaņu ir interesanta alternatīva macerācijai gaistošo savienojumu ekstrakcijai no kaņepju ziedkopām, taču rezultāti arī liecina, ka apstrāde ar ultraskaņu nedrīkst ilgt vairāk par 5 minūtēm, lai iegūtu lielāku terpēnu atguvi. Savukārt apstrāde ar ultraskaņu ilgāk par 5 minūtēm palielināja δ-9-tetrahidrokanabinola (THC) koncentrāciju. Cannabis sativa ziedkopu ekstraktu, kas iegūts, veicot ekstrakciju ar ultraskaņu 5 min, varētu izmantot kā smaržu sastāvdaļu vai dzērienu aromatizētāju. To var izmantot kā alternatīvu rūpnieciskajām kaņepēm, kuru stublājus izmanto šķiedru rūpniecībā, bet ziedkopu ekstraktus – kosmētikas un pārtikas rūpniecībā.
Ieteicamā ierīce:
UP200St vai UP200Ht ar sonotrodi/ zondi S26d14
Atsauce/ zinātniskais raksts:
Da Porto, C.; Decorti, D.; Natolino, A. (2014): “Gaistošo savienojumu ekstrakcija no rūpniecisko Cannabis sativa L. ziedkopām ar ultraskaņas palīdzību”. IJARNP 2014, 7/ 1. 8-14.
Lasiet vairāk par terpēnu ekstrakciju ar ultraskaņas palīdzību!

Ekstrakcijas iekārtu komplekts augu vielu izolēšanai: zondes tipa ultraskaņas apstrādes aparāts UP400ST, Büchi vakuuma filtrs un rotācijas iztvaicētājs fitoķīmisko vielu ekstrakcijai.

Vanilīna ekstrakcija ar ultraskaņu no apstrādātām vaniļas pākstīm

Ultraskaņas pielietojums:
Vanilīna ekstrakcija tika optimizēta, izmantojot apstrādi ar ultraskaņu. Šim nolūkam 100 vatu ultraskaņas ierīci darbināja impulsu režīmā (cikli: 5 sek. ieslēgta, pēc tam 5 sek. izslēgta).
Vislabākie rezultāti ekstrakcijā ar ultraskaņu tika sasniegti ar 40% etanolu 1h pie 30°C. Lai salīdzinātu rezultātus ar tradicionālajām ekstrakcijas metodēm, veica arī ekstrakciju ūdens vannā un ultraskaņas vannā. Rezultāti parādīja, ka optimizēta vanilīna ekstrakcija ar ultraskaņas ragu, izmantojot 40% etanolu 1h pie 30°C, bija salīdzināma ar ekstrakciju ūdens vannā ar 40% etanolu pie 56°C 15h.
Ieteicamā ierīce:
UP100H
Atsauce/ zinātniskais raksts:
Rasoamandrary, N.; Fernandes, A. M.; Bashari, M.; Masamba, K.; Xueming, X. (2013): Uzlabota vanilīna 4-hidroksi-3-metoksibenzaldehīda ekstrakcija no apstrādātām vaniļas pākstīm, izmantojot ekstrakciju ar ultraskaņas palīdzību: ekstrakcijas ar ultraskaņas palīdzību un ekstrakcijas karstā ūdens vannā salīdzinājums. Akademik Gıda 11/1, 2013. 6-12.
Lasiet vairāk par vanilīna ekstrakcijas ar ultraskaņu priekšrocībām!

Fenola savienojumu ekstrakcija ar ultraskaņu no Ziziphus Jujube

Ultraskaņas pielietojums:
Fenola savienojumu ekstrakcijai no zizifa (Ziziphus Jujube) ar ultraskaņas palīdzību tika izmantots augstas intensitātes zondes tipa ultraskaņas apstrādes aparāts UP200H ar 200W jaudu un 24kHz frekvenci. Ultraskaņas ierīce bija aprīkota ar sonotrodi S2 ar mikrouzgali (uzgaļa diametrs 2 mm), kas bija iegremdēta ūdens vannā, kurā bija ievietota vārglāze ar paraugu (iekšējie izmēri: 280:195:135 mm). Ultraskaņas svārstību amplitūda bija 100% no nominālās jaudas (maksimālā amplitūda 260 μm), akustiskā jauda bija 0,171402 W un intensitāte – 21,8346 W/cm2. Ultraskaņas intensitāti noteica kalorimetriski, mērot suspensijas temperatūras pieaugumu laikā adiabātiskos apstākļos. Ekstrakcijas ar ultraskaņu procedūru izmantoja kopējo fenola savienojumu ekstrakcijai no paraugiem saskaņā ar eksperimenta plānu (optimizācijai).
Ieteicamā ierīce:
UP200H ar sonotrodi S2
Atsauce/ zinātniskais raksts:
Fooladi, H.; Mortazavi, S. A.; Rajaei, A.; Elhami Rad, A.H.; Salar Bashi, D.; Savabi Sani Kargar, S. (2013): Fenola savienojumu ekstrakcijas no zizifa (Ziziphus Jujube) optimizācija, izmantojot ekstrakcijas metodi ar ultraskaņas palīdzību. IECFP 2013.

Noklikšķiniet šeit, lai atrastu vairāk protokolu bioloģiskā materiāla apstrādei ar ultraskaņu!