Terpēna ekstrakcija ar ultraskaņu
Ir pierādīts, ka ultraskaņas terpēna ekstrakcija dod augstu terpēna kariofilēna oksīda ražu, piemēram, no kaņepēm un apiņiem. Kariofilēns ir terpēns, kas atrodams kaņepēs, apiņos, piparos, bazilikā un rozmarīnā. Kā aktīvs savienojums ekstrahēts terpēna kariofilēns tiek izmantots kā aromatizējoša piedeva un veselības papildinājums.
Ekstrahēta kariofilēēna oksīda izmantošana
Kariofilēns izceļas ar aromātisku smaržu un garšu (t.i., garšaugiem). Pateicoties intensīvajai aromātiskajai smaržai un garšai, to bieži izmanto kā aromatizējošu piedevu pārtikas produktos, kā arī smaržvielu. Turklāt tam ir arī spēja saistīties ar endokrīnajiem CB2 receptoriem cilvēka organismā, kas padara to par interesantu farmaceitisku sastāvdaļu.
Kariofilēna oksīda ultraskaņas ekstrakcija
Terpēna kariofilēna oksīda ultraskaņas ekstrakcija ir lieliska metode, lai radītu augstu ražu, piemēram, no kaņepes un apiņi. Lasiet vairāk par akustisko kavitāciju, aktīvais ultraskaņas ekstrakcijas princips!
Piemēram, β-kariofilēns oksīds tika ultrasoniski ekstrahēts ar ultraskaņas ierīci UP100H (100W, 30kHz) no kaltētiem apiņu pumpuriem.
GC analīzes dati parāda β-kariofilēna oksīda ekstrakcijas iznākumu, kas ekstrahēts ar Hielscher's UP100H no apiņiem.
UP400St – 400W jaudīgs ultraskaņas procesors terpēnu ekstrakcijai ar maisītāju
Ultraskaņas apiņu ekstrakta gāzu hromatogrāfijas analīze: β-kariofilēns, α-kariofilēns, α-pinēns, mikrēns, limonēns, α-kariofilēns un kariofilēns un citi.
Bez β-kariofilēna oksīda veiksmīgi tika ekstrahēti arī citi terpēni, piemēram, α-kariofilēns, α-pinēns, mikrēns, limonēns un α-kariofilēns.
Kā terpēni tiek iegūti no augiem, izmantojot zondes tipa ultrasonication? Soli pa solim instrukcija!
- Pirmkārt, augu materiāls tiek sasmalcināts vai sasmalcināts mazos gabaliņos, lai palielinātu ekstrakcijas virsmas laukumu.
- Pēc tam augu materiālu sajauc ar šķīdinātāju (piemēram, etanolu vai ūdeni), lai ekstrahētu terpēnus.
- Pēc tam tiek izmantota zondes tipa ultrasonikācija, lai atbalstītu ekstrakcijas procesu, vircai pielietojot augstas intensitātes, zemas frekvences ultraskaņas viļņus aptuveni 20 kHz frekvencē. Tas izraisa akustisku kavitāciju un strauju šķīdinātāja vibrāciju, kas veicina augu šūnu sadalīšanos un traucējumus un atbrīvo terpēnus.
- Pēc tam maisījumu filtrē, lai atdalītu cieto augu materiālu no šķidruma, kas satur ekstrahētos terpēnus.
- Pēc tam šķidrumu iztvaicē vai pakļauj turpmākai apstrādei, lai atdalītu šķīdinātāju un koncentrētu terpēnus.
- Galaprodukts ir ar terpēnu bagāts ekstrakts, ko var izmantot dažādos lietojumos, piemēram, uztura bagātinātājos, funkcionālajos pārtikas produktos un kosmētikā.
Ultraskaņas terpēnu ekstrakcijas protokols
Apiņi tika sasmalcināti ar parasto kafijas dzirnaviņu, lai iegūtu viendabīgāku apiņu parauga daļiņu izmēru.
Flakonā tika ievietoti 4,5 mg apiņu, pēc tam pievienojot 5 ml etanola. Flakons tika ievietots vārglāzē ar ledus ūdeni siltuma izkliedēšanai. Pēc tam paraugs tika apstrādāts ar ultraskaņu ar UP100H, kas aprīkots ar sonotrode MS7, ar amplitūdas iestatījumu 50% 90sec.
Ultraskaņas apiņu ekstrakta gāzu hromatogrāfijas analīze:
Ultraskaņas apstrāde nodrošina lielu masas pārnesi starp šūnu matricu un šķīdinātāju, lai līdz ar to sasniegtu ļoti augstu augstas kvalitātes ekstrakta ražu.
- augstas kvalitātes terpēnu ekstrakti (bez termiskās noārdīšanās)
- augstas ražas
- ātra procedūra
- Ātra IA
- maigāki šķīdinātāji
- mazāk šķīdinātāju
- Drošs un viegli lietojams
- zema apkope
- zaļa, videi draudzīga terpēnu ieguve
Ultraskaņas terpēnu ekstrakcija izceļas kā zaļa ekstrakcijas metode, kas ļauj ievērojami paātrināt terpēnu ekstrakcijas procedūru, vienlaikus pieprasot mazāk enerģijas nekā citas tradicionālās ekstrakcijas metodes (t.i., superkritiskais CO2, Sokslets utt.). Citas priekšrocības, kas saistītas ar terpēnu ultraskaņas ekstrakcijas izmantošanu, ir viegla ultraskaņas nosūcēja apstrāde, ātrs process, bez ķīmiskiem atkritumiem, augsta ražība, videi draudzīga, uzlabota kvalitāte vieglu apstrādes apstākļu dēļ un termiskās degradācijas novēršana.
Ultraskaņas nosūcēji terpēniem
Zemāk redzamajā tabulā ir norādīts, kura ultraskaņas ierīce varētu būt vispiemērotākā jūsu terpēnu ekstrakcijas prasībām.
| Partijas apjoms | Plūsmas ātrums | Ieteicamās ierīces |
|---|---|---|
| 10 līdz 2000 ml | 20 līdz 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 līdz 20L | 02 līdz 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 līdz 100L | 2 līdz 10L/min | UIP4000 |
| n.p. | 10 līdz 100L/min | UIP16000 |
| n.p. | Lielāku | kopa UIP16000 |
Augstas jaudas ultraskaņas homogenizatori no laboratorijas līdz rūpnieciskam mērogam.
Literatūra/Atsauces
- 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
Fakti, kurus ir vērts zināt
kariofilēns
Kariofilēns vai (−)-β-kariofilēns ir dabisks biciklisks sesquiterpene, ko var atrast daudzās ēteriskajās eļļās. Šādi augi ir pazīstami kā labs kariofilēna avots: kaņepes, kaņepes (Cannabis sativa), melnās ķimenes (Carum nigrum), krustnagliņas (Syzygium aromaticum), apiņi (Humulus lupulus), baziliks (Ocimum spp.), oregano (Origanum vulgare), melnie pipari (Piper nigrum), lavanda (Lavandula angustifolia), rozmarīns (Rosmarinus officinali un copaiba eļļa (Copaifera spp.). β-kariofilēns ir fitokanabinoīds ar spēcīgu afinitāti pret 2. tipa kanabinoīdu receptoriem (CB 2), bet ne 1. tipa kanabinoīdu receptoriem (CB 1).
kariofilēns
Kariofilēns (arī β-kariofilēna oksīds) ir β-kariofilēns oksidācijas atvasinājums un ir balts kristālisks ciets pulveris ar kušanas temperatūru aptuveni 62 °C.
Tas tiek novērtēts tā pretiekaisuma, vietējās anestēzijas un antioksidatīvās iedarbības dēļ. Pirmie pētījumi liecina, ka kariofilēns varētu būt potenciāls medikaments arī vēža ārstēšanai. Kariofilēns ir daļa no ciklobutāna gredzena, ko jau izmanto medicīniskajos pētījumos, lai sintezētu plaši izmantoto ķīmijterapijas narkotiku karboplatīnu.
Kariofilēns oksīds, kurā kariofilēna olefīns ir kļuvis par epoksīdu, ir apstiprināta sastāvdaļa pārtikas aromatizēšanai.
Gan β-kariofilēnam, gan β-kariofilēna oksīdam piemīt zema šķīdība ūdenī, kas kavē to uzsūkšanos šūnā. Lai izmantotu šos seskviterpēnus kā zāles vai uztura bagātinātājus, iekapsulēšana liposomas pārvarētu šo seskviterpēnu slikto šķīdību ūdens šķidrumos un nodrošinātu biopieejamību un bioaktivitāti. Noklikšķiniet šeit, lai uzzinātu vairāk par bioaktīvo savienojumu ultraskaņas iekapsulēšanu!
Kariofilēns Oksīds kaņepēs
Cannabis sativa augā kariofilēns ir atrodams kā seskviterpēns, kas sastāv no trim izoprēna vienībām. Kariofilēns ir viens no lielākajiem un bagātīgākajiem terpēniem kaņepju augā un ir atbildīgs par kaņepju raksturīgo aromātu un smaržu. Ultraskaņas ekstrakcija tiek veiksmīgi izmantota, lai ražotu pilna spektra kanabidiola eļļas, lai dotu kolektoru savienojumu pavadoņa efektu.
Ultraskaņas kavitācija ekstrakcijai
Kad šķidrumā tiek ievadīti lieljaudas ultraskaņas viļņi, šķidrumā notiek kompresijas un izplešanās (retināšanas) cikli. Retināšanas laikā šķidrumā rodas tukšumi vai tā sauktie kavitācijas burbuļi. Šie kavitācijas burbuļi, kas ir mazi vakuuma burbuļi, rodas, kad rodas negatīvais spiediens, lai pārvarētu šķidruma vietējo stiepes izturību. Vakuuma burbuļi aug vairākos saspiešanas / retināšanas ciklos, līdz tie nevar absorbēt vairāk enerģijas, un kavitācijas burbulis tiek pakļauts sn implosīvam sabrukumam. Šī parādība ir pazīstama kā kavitācija. Saskaņā ar prof. Suslicka pētījumu (1990), kavitācijas burbuļos dominē ekstremāli apstākļi ar temperatūru līdz 5000 K, 1000 atmosfēras spiedienu, sildīšanas-dzesēšanas ātrumu virs 1010 K/s un šķidrumu strūklām ar ātrumu līdz 280m/s, kas parādās kā ļoti augsts bīdes spēks un turbulences kavitācijas zonā. Šo faktoru (spiediena, karstuma, bīdes un turbulences) kombinācija tiek izmantota, lai paātrinātu masas pārnesi ekstrakcijas procesā. Turklāt šie lokāli sastopamie apstākļi tiek izmantoti arī ultraskaņas procesos, piemēram, homogenizācijā, emulgācijā vai izkliedēšanā.
Ultraskaņas ekstrakcija ir balstīta uz akustisko kavitāciju un tās hidrodinamiskajiem bīdes spēkiem
Terpēnu ultraskaņas ekstrakcija
Ultraskaņas ekstrakcijas princips ir balstīts uz diviem efektiem, kas rodas, kad lieljaudas ultraskaņas viļņi ir pāri šķidrumā vai vircā:
Pirmkārt, šķīdinātājs (apkārtējā šķidrā vide) tiek ievietots šūnu matricā. Atkarībā no kavitācijas amplitūdas un stiprības šūnu siena ir perforēta vai traucēta ar šķidruma spiedienu.
Otrkārt, retināšanas cikla laikā šūnas saturs (t.i., intracelulārais materiāls) tiek izskalots no iekšējās šūnas. Pēc ultraskaņas ekstrakcijas mērķa savienojumi atrodas šķīdinātājā, un tos var atdalīt no šķīdinātāja (piemēram, iztvaicējot šķīdinātāju), lai beidzot iegūtu tīru ekstraktu.
Izejvielu sastāvs (piemēram, mitruma saturs, macerācijas / frēzēšanas pakāpe un daļiņu izmērs) un izvēlētais šķīdinātājs ir ļoti svarīgi faktori, lai iegūtu efektīvu un efektīvu ultraskaņas ekstrakcijas procesu. Arī ultraskaņas procesa parametri ir būtiski: jānosaka amplitūda, spiediens, temperatūra un ultraskaņas apstrādes laiks, lai iegūtu vislabākos rezultātus.