Extractie van silymarine uit mariadistel – Het meest efficiënt met ultrasone behandeling

Silymarine is een gestandaardiseerd extract uit mariadistelzaden en bevat voornamelijk verschillende flavonolignanen, zoals silibin. Silymarine staat bekend om diverse medicinale effecten en wordt daarom gebruikt in geneesmiddelen en supplementen. Ultrasone extractie is aantoonbaar de meest doeltreffende techniek om flavonolignanen uit mariadistel te isoleren. Ultrasone extractoren leveren binnen een korte verwerkingstijd hoge opbrengsten van superieure kwaliteit.

Ultrasone extractie van silymarine uit mariadistelzaden

Silymarine is een gestandaardiseerd extract van mariadistelzaden en bevat een mengsel van flavonolignanen die aanwezig zijn in de zaden van de mariadistelplant (Silybum marianum L. Gaertner, Asteraceae). De belangrijkste bioactieve verbindingen in dit isomere mengsel van polyfenolische flavonolignanen zijn de polyfenolen taxifolin, silychristin, silydianin, silybin A, silybin B, isosilybin A en isosilybin B.


 

De uitdaging bij de extractie van silymarine:

Het grootste deel van de silymarine in Silybum marianum-zaden bevindt zich in de celwanden, die voornamelijk bestaan uit cellulose die een rigide matrix vormt. Deze rigide celmatrix is moeilijk open te breken. Bij conventionele extractie met oplosmiddelen (bijvoorbeeld met ethanol, methanol of hexaan) kunnen de celwanden niet volledig worden opengebroken, waardoor een grote hoeveelheid silymarine opgesloten blijft in de celmatrix en niet vrijkomt in het oplosmiddel. Dit betekent dat grote hoeveelheden waardevolle bioactieve verbindingen verloren gaan door inefficiënte extractietechnieken.

De oplossing voor een doeltreffende extractie van silymarine:

Ultrasone extractie overtreft andere extractiemethoden, vooral wat betreft hoge opbrengsten, een korte verwerkingsduur en de niet-thermische behandeling, dat wil zeggen een lage extractietemperatuur. Het werkingsprincipe van ultrasone behandeling berust op akoestische cavitatie. Akoestische cavitatie, ook wel ultrasone cavitatie genoemd, veroorzaakt implosies van bellen, intense afschuifkrachten, grote drukverschillen en vloeistofstralen. Deze zuiver mechanische krachten breken zelfs zeer rigide celwanden open en maken opgesloten bioactieve verbindingen, zoals silymarine, vrij in het omringende oplosmiddel. Lees meer over het werkingsprincipe van ultrasone cavitatie bij extractieprocessen!
De lage extractietemperatuur tijdens ultrasone extractie voorkomt de thermische afbraak van bioactieve verbindingen, zodat hun werkzaamheid volledig behouden blijft.

Protocol voor de extractie van Silybum mariannum

Ongeveer 500 g fijngemalen zaden werd gedurende 15 min geëxtraheerd met n-hexaan. Voor directe sonicatie werd een ultrasone sonde met een tipdiameter van 20 mm gebruikt (de tip van de sonotrode bevond zich in het extractievat 1 cm onder het oplosmiddelniveau). De extractie werd uitgevoerd met een ultrasone processor UP400S (400 watt, 24 kHz). De extractie werd gedurende 15 min bij kamertemperatuur uitgevoerd (de temperatuur werd gemonitord met een thermokoppel in het extractiemengsel, waarbij een ijskoelbad rond het extractievat werd gebruikt om de temperatuur constant te houden op 25°C ±5°C). Na de extractie werd het extract gecentrifugeerd bij 4000rpm.
(vgl. Sherif et al., 2017)
Als alternatief werkt waterige ethanol uitstekend als oplosmiddel. Experimenten bevestigden dat 70% ethanol als oplosmiddel zeer hoge terugwinningspercentages voor silymarine oplevert.

HPLC-chromatogrammen van Silybum marianum-zaden die met een sonicator met sonde werden geëxtraheerd gedurende verschillende tijdsintervallen van 15, 30 en 60min. Gedetecteerde verbindingen: taxifolin, silychristin, silydianin, silybin A, silybin B, isosilybin A en isosilybin B.
(grafieken en studie: © Saleh et al., 2015)

Encapsulatie na extractie: bereiding van silymarine-nanogel met ultrasoon geluid

Protocol voor de bereiding van een gel met nanogestructureerde lipidedragers voor silymarine
Met silymarine beladen nanogestructureerde lipidedragers (NLC’s) werden bereid door oplosmiddeldiffusie, gevolgd door ultrasone behandeling. Oplosmiddeldiffusie is de meest effectieve methode voor de bereiding van de nanodeeltjes, omdat deze kleine deeltjes met een lage polydispersiteit oplevert, terwijl ultrasone behandeling de afschuifspanning vermindert. De lipiden Sefsol® 218 (0,5% w/w) en Geleol® (1,4% w/w) werden gesmolten en opgelost in 2ml ethanol bij 60ºC (organische fase). Silymarine, ongeveer 2% w/w van het binaire lipidenmengsel, werd opgelost in de organische fase. Cremophor® RH40 (2,7% w/w) en galzout (1,3% w/w), respectievelijk als oppervlakteactieve stof en co-oppervlakteactieve stof, werden opgelost in 19ml gedestilleerd water dat tot 70ºC was verwarmd. De organische fase werd hieraan toegevoegd onder voortdurend roeren bij 70ºC om het organische oplosmiddel te laten verdampen. De resulterende emulsie werd gedurende 5 min gesoniceerd met een sonicator met sonde. Om een reologisch aanvaardbare formulering voor topische toepassing te verkrijgen, werd de dispersie van geoptimaliseerde, gevriesdroogde NLC’s met silymarine opgenomen in Carbopol-gel. (vgl. Iqbal et al., 2019)

Ultrasone processoren met hoge prestaties voor de extractie van silymarine

Extractoren van Hielscher Ultrasonics zijn breed ingeburgerd op het gebied van botanische extractie, ongeacht welk plantaardig materiaal of oplosmiddel wordt gebruikt. Extractproducenten – zowel exclusieve kleinschalige extractfabrikanten als grootschalige massaproducenten – vinden in het brede assortiment van Hielscher de ideale apparatuur voor ultrasone extractie voor hun productievereisten. Opstellingen voor zowel batchprocessen als continue inlineprocessen zijn direct beschikbaar en kunnen nog dezelfde dag worden verzonden.

Zeer efficiënte extractieapparatuur

Ultrasone extractoren van Hielscher ontsluiten plantaardige cellen efficiënt, vergroten het oppervlak van het plantaardige materiaal voor de penetratie van het oplosmiddel en verbeteren de massaoverdracht, wat resulteert in een snelle en volledige afgifte van fytochemicaliën (secundaire metabolieten). Extractoren van Hielscher zijn ontworpen met het oog op gebruiksvriendelijkheid, kunnen snel worden geïnstalleerd en kunnen veilig en intuïtief worden bediend.

Automatische gegevensregistratie

Om aan de productienormen voor levensmiddelen, voedingssupplementen en therapeutische producten te voldoen, moeten productieprocessen nauwkeurig worden gemonitord en geregistreerd. Digitale ultrasone apparaten van Hielscher Ultrasonics beschikken over automatische gegevensregistratie. Dankzij deze slimme functie worden alle belangrijke procesparameters, zoals ultrasone energie (totale en netto-energie), temperatuur, druk en tijd, automatisch opgeslagen op een ingebouwde SD-kaart zodra het apparaat wordt ingeschakeld. Procesbewaking en gegevensregistratie zijn belangrijk voor continue processtandaardisatie en productkwaliteit. Door de automatisch geregistreerde procesgegevens te raadplegen, kunt u eerdere sonicatieprocessen opnieuw bekijken en het resultaat beoordelen.
Een andere gebruiksvriendelijke functie is de afstandsbediening van onze digitale ultrasone systemen via een browser. Via de browser kunt u uw ultrasone processor vanaf elke locatie op afstand starten, stoppen, instellen en monitoren.
Wilt u meer weten over de voordelen van ultrasone extractie? Neem nu contact met ons op om uw productieproces voor botanische extracten te bespreken! Onze zeer ervaren medewerkers geven u graag meer informatie over ultrasone extractie, onze ultrasone systemen en prijzen!

Voldoen aan de hoogste kwaliteitsnormen – Ontworpen en vervaardigd in Duitsland

De geavanceerde hardware en slimme software van de sonicatoren van Hielscher zijn ontworpen om betrouwbare resultaten bij de ultrasone extractie van uw botanische grondstoffen te garanderen, met reproduceerbare resultaten en een gebruiksvriendelijke, veilige bediening. Robuustheid, betrouwbaarheid, 24/7-bedrijf onder volledige belasting en eenvoudige bediening vanuit het perspectief van de medewerker zijn verdere kwaliteitsfactoren die de sonicatoren van Hielscher aantrekkelijk maken.
Extractoren van Hielscher Ultrasonics worden wereldwijd gebruikt voor hoogwaardige extractie van fytochemicaliën. Ultrasone extractoren van Hielscher leveren aantoonbaar hoogwaardige botanische verbindingen op en worden niet alleen gebruikt door kleinere ambachtelijke producenten van speciale en exclusieve extracten, maar vooral voor de industriële productie van breed commercieel verkrijgbare extracten, voedingssupplementen en therapeutische producten. Dankzij hun robuuste hardware en slimme software kunnen ultrasone processoren van Hielscher eenvoudig worden bediend en gemonitord.
Gecertificeerde kwaliteit: Hielscher Ultrasonics in Teltow, Duitsland, is een familiebedrijf dat door de eigenaren wordt geleid. Hielscher Ultrasonics is ISO-gecertificeerd. Uiteraard zijn alle standaardsonicatoren van Hielscher CE-conform en voldoen ze aan de vereisten van UL, CSA en RoHs.

De onderstaande tabel geeft u een indicatie van de geschatte verwerkingscapaciteit van onze sonicatoren: