Hielscher Echografietechniek

Ultrasone Anthocyane Extractie van Anthocyanen

  • Anthocyanen worden veel gebruikt als natuurlijke kleurstof en voedingsadditief in levensmiddelen.
  • Ultrasone extractie bevordert het vrijkomen van hoogwaardige anthocyanen uit planten, wat leidt tot hogere opbrengsten en een snel proces.
  • Sonicatie is een milde, groene en efficiënte techniek voor de industriële productie van anthocyanen van voedsel/farmaceutische kwaliteit.

anthocyanen

Anthocyanen worden veel gebruikt als natuurlijke kleurstoffen in de voedingsindustrie. Ze hebben een breed spectrum aan kleurtonen, variërend van oranje tot rood, tot paars en blauw, afhankelijk van de moleculaire structuur en de pH-waarde. De belangstelling voor anthocyanen is niet alleen gebaseerd op hun kleurende werking, maar ook op hun gezondheidsbevorderende eigenschappen. Vanwege de toenemende milieu- en gezondheidsproblemen met betrekking tot synthetische kleurstoffen zijn natuurlijke kleurstoffen een goed alternatief als milieuvriendelijke kleurstof voor de voedingsmiddelen- en geneesmiddelenindustrie.

Ultrasonisch-verbeterde anti-hocyanine extractie

Voordelen Ultrasoon Extractie

  • hogere opbrengsten
  • Snel extractieproces – binnen enkele minuten
  • Hoge kwaliteit extracten – milde, niet-thermische extractie
  • Groene oplosmiddelen (water, ethanol, glycerine, plantaardige oliën enz.)
  • Gemakkelijke en veilige bediening
  • Lage investerings- en operationele kosten
  • Robuustheid en weinig onderhoud
  • Groene, milieuvriendelijke methode

UP100H met MS14-sonotrode voor de extractie van plantaardige producten

Informatieaanvraag




Let op onze Privacybeleid.


Ultrasone extractie kan ladingsgewijs als continu-throughmodus worden uitgevoerd. (Klik om te vergroten!)

Sonicatie opstelling met UIP1000hdT voor de extractie van bioactieve stoffen uit plantaardige stoffen in een partij. [Petigny e.a. 2013].

Hoe Anthocyyaninen te extraheren met echografie? – Case studies

Ultrasone Anthocyaanextractie van purperen rijst Oryza Sativa L.

Ultrasone extractie met UP200StPaarse rijst van de soort Oryza Sativa (ook bekend als Violet Nori of viooltjesrijst) is buitengewoon rijk aan fenolen zoals de favonoïde groep van anthocyanen. Turrini et al. (2018) gebruikten ultrasone extractie om polyfenolen zoals anthocyanen en antioxidanten te isoleren uit de karyopsis (in zijn geheel, bruin en parboiled vorm) en de bladeren van paarse rijst. De ultrasone extractie werd uitgevoerd met behulp van een Hielscher. UP200St (200W, 26kHz, foto links) en ethanol 60% als oplosmiddel.
Om de integriteit van anthocyanine te behouden, werden de ultrasone extracten bij -20°C bewaard, waardoor ze minstens drie maanden konden worden bewaard.
Cyanidin-3-glucoside (ook bekend als chrysant) was veruit de belangrijkste gedetecteerde anthocyanine in de cultivars 'Violet Nori', 'Artemide' en 'Nerone' die in de studie van Turrini et al. werden onderzocht, terwijl peonidin-3-glucoside en cyanidin-3-rutinoside (ook wel bekend als chrysant) in lagere hoeveelheden werden gevonden.
De paarse bladeren van Oryza Sativa zijn een uitstekende bron van anthocyanen en een totaal fenolgehalte (TPC). Met een hoeveelheid die ongeveer 2-3 keer hoger is dan die in rijst en meel, vormen de Oryza bladeren een goedkope grondstof voor de extractie van anthocyanen. Een geschatte opbrengst van ongeveer 4 kg anthocyanine/verse bladeren is aanzienlijk hoger dan die van 1 kg anthocyanine/rijst, berekend op basis van de gemiddelde anthocyaninehoeveelheden die in "Violet Nori"-rijst (1300 µg/g rijst, als cyanidin-3-glucoside) zijn aangetroffen, wat neerkomt op een opbrengst van ongeveer 68 kg rijst van 100 kg padie.

Ultrasone Anthocyane Extractie van rode kool uit rode kool

Ravanfar et al. (2015) hebben de efficiëntie van ultrasone extractie van anthocyanen uit rode kool onderzocht. Ultrasone extractie-experimenten werden uitgevoerd met behulp van een ultrasoon systeem. UP100H (Hielscher Ultrasonics, 30 kHz, 100 W). De sonotrode MS10 (10 mm puntdiameter) werd in het midden van een temperatuurgecontroleerde glazen bekerbekerglas geplaatst.
UP400St bewogen 8L afzuiginstallatie met 8L afzuiginstallatieVoor dit experiment werden vers gesneden rodekoolstukjes van 5 mm (kubusvorm) en 92,11 ± 0,45 % vochtgehalte gebruikt. Een omhulde glazen beker (inhoud: 200 ml) werd gevuld met 100 ml gedestilleerd water en 2 g rodekoolstukjes. Het bekerglas werd bedekt met aluminiumfolie om verlies van oplosmiddel (water) door verdamping tijdens het proces te voorkomen. Bij alle experimenten werd de temperatuur in het bekerglas op peil gehouden met behulp van een thermostaatregelaar. Uiteindelijk werden monsters verzameld, gefilterd en gecentrifugeerd bij 4000rpm en werden supernatanten gebruikt om de anthocyanenopbrengst te bepalen. De extractie in het waterbad werd uitgevoerd als controle-experiment.
De optimale opbrengst van anthocyaan uit rode kool werd bepaald bij een vermogen van 100 W, de tijd van 30 min. en de temperatuur van 15°C, wat resulteerde in een anthocyaanopbrengst van ongeveer 21 mg/L.
Vanwege de kleurveranderingen op de pH-waarde en de intense kleuring is rodekoolkleurstof gebruikt als pH-indicator in farmaceutische formules, respectievelijk als antioxidant en kleurstof in voedselsystemen.

Ultrasone extractie bevordert het vrijkomen van polyfenolen zoals anthocyanen uit plantaardige producten.

Ultrasoon materiaal versterkt de extractie van anthocyanen uit plantaardig materiaal aanzienlijk.
bron: Ravanfar et al. 2015

Andere studies tonen de succesvolle ultrasone extractie van anthocyanen uit onder andere bosbessen, bramen, druiven, kersen, aardbeien en paarse zoete aardappelen aan.

Hielscher Ultrasonics produceert hoogwaardige ultrasoonapparatuur voor sonochemische toepassingen.

Krachtige ultrasone processoren van Laboratorium om te loodsen en industriële schaal.

Ultrasone extractors met hoge prestaties

Ultrasone Process Testing and AnalysisHielscher Ultrasonics is gespecialiseerd in de productie van hoogwaardige ultrasone processoren voor de productie van hoogwaardige extracten uit plantaardige producten.
Hielscher's brede productportfolio varieert van kleine, krachtige ultrasone labo's tot robuuste bench-top en volledig industriële systemen, die een hoge intensiteit ultrasoon geluid leveren voor de efficiënte extractie en isolatie van bio-actieve stoffen (bijv. anthocyanen), gemberol, piperine, curcumine enz.). Alle ultrasone apparaten van 200W naar 16,000W zijn voorzien van een gekleurd display voor digitale controle, een geïntegreerde SD-kaart voor automatische gegevensregistratie, browserafstandsbediening en nog veel meer gebruiksvriendelijke functies. De sonotrodes en flowcellen (de onderdelen die in contact komen met het medium) kunnen worden geautoclaveerd en zijn eenvoudig te reinigen.
De robuuste ultrasoonprocessoren van Hielscher zijn gebouwd voor 24 uur per dag, 7 dagen per week en 7 dagen per week, hebben weinig onderhoud nodig en zijn eenvoudig en veilig te bedienen. Een digitaal kleurendisplay maakt een gebruikersvriendelijke bediening van de ultrasooninstallatie mogelijk.
Onze systemen zijn in staat om van lage tot zeer hoge amplitudes te leveren. Voor de extractie van cannabinoïdes en terpenen bieden wij speciale ultrasone sonotrodes (ook bekend als ultrasone sondes of hoorns) die geoptimaliseerd zijn voor de zinvolle isolatie van hoogwaardige werkzame stoffen. Al onze systemen kunnen worden gebruikt voor de extractie en de nabemulsificatie van cannabinoïdes. De robuustheid van de ultrasone apparatuur van Hielscher maakt een continue werking (24/7) mogelijk bij zware belasting en in veeleisende omgevingen.

De nauwkeurige controle van de ultrasone procesparameters zorgt voor reproduceerbaarheid en processtandaardisatie.
Onderstaande tabel geeft een indicatie van de geschatte verwerkingscapaciteit van onze ultrasonicators:

batch Volume Stroomsnelheid Aanbevolen apparaten
1 tot 500 ml 10 tot 200 ml / min UP100H
10 tot 2000 ml 20 tot 400 ml / min Uf200 ः t, UP400St
0.1 tot 20L 0.2 tot 4L / min UIP2000hdT
10 tot 100L 2 tot 10 l / min UIP4000hdT
na 10 tot 100 l / min UIP16000
na grotere cluster van UIP16000

Neem contact met ons op! / Vraag ons!

Vraag voor meer informatie

Gebruik het onderstaande formulier als u aanvullende informatie wilt over ultrasone homogenisatie. We zullen u graag een ultrasoon systeem aanbieden dat aan uw eisen voldoet.









Let op onze Privacybeleid.


Ultrasoon extractiesysteem UIP4000hdT

UIP4000hdT (4kW) ultrasone processor voor extractie

Literatuur / Referenties

  • Chemat, Farid; Rombaut, Natasja; Sicaire, Anne-Gaëlle; Meullemiestre, Alice; Fabiano-Tixier, Anne-Sylvie; Abert-Vian, Maryline (2017): Echografie-ondersteunde extractie van voedsel en natuurlijke producten. Mechanismen, technieken, combinaties, protocollen en toepassingen. Een evaluatie. Ultrasone Sonochemie 34 (2017) 540-560.
  • Ravanfar, Raheleh; Tamadon, Ali Mohammad, Niakousari, Mehrdad (2015): Optimalisatie van de ultrasone begeleide extractie van anthocyanen uit rode kool met behulp van de Taguchi ontwerpmethode. J Food Sci Technol. 2015 dec; 52(12): 8140-8147.
  • Turrini, Federica; Boggia, Raffaella; Leardi, Riccardo; Borriello, Matilde; Zunin, Paola (2018): Optimalisatie van de ultrasoon-ondersteunde extractie van fenolverbindingen uit Oryza Sativa L. 'Violet Nori' en bepaling van de antioxidante eigenschappen van de karyopsen en bladeren. Moleculen 2018, 23, 844.


Feiten die de moeite waard zijn om te weten

Hoe werkt Echografie - Geassisteerde Extractie?

De toepassing van intense ultrasone golven op een vloeibaar medium resulteert in cavitatie. Het fenomeen van cavitatie leidt plaatselijk tot extreme temperaturen, drukken, verwarmings-/koelsnelheden, drukverschillen en hoge schuifkrachten in het medium. Wanneer cavitatiebellen op het oppervlak van vaste stoffen (zoals deeltjes, plantencellen, weefsels, enz.) imploderen, veroorzaken microjets en interparticulaire botsingen effecten zoals oppervlakte peeling, erosie en deeltjesafbraak. Daarnaast zorgt de implosie van cavitatiebellen in vloeibare media voor macro-turbulenties en micro-menging.
Ultrasone irraditie van plantaardig materiaal fragmenteert de matrix van plantencellen en verbetert de hydratatie ervan. Chemat e.a. (2015) concluderen dat ultrasone extractie van bioactieve stoffen uit plantaardige producten het resultaat is van verschillende onafhankelijke of gecombineerde mechanismen zoals fragmentatie, erosie, capillariteit, detexturatie en sonoporation. Deze effecten verstoren de celwand, verbeteren de massatransfer door het oplosmiddel in de cel te duwen en het met fyto-samenstelling geladen oplosmiddel eruit te zuigen, en zorgen voor vloeibare beweging door micro-menging.

Ultrasoon/akoestische cavitatie creëert zeer intense krachten die de celwanden die bekend staan als lysis openen (klik om te vergroten!).

Ultrasone extractie is gebaseerd op akoestische cavitatie en de hydrodynamische afschuifkrachten.

Ultrasone irraditie van plantaardig materiaal fragmenteert de matrix van plantencellen en verbetert de hydratatie ervan. Chemat et al. (2015) concluderen dat ultrasone extractie van bio-actieve stoffen uit plantaardige producten het resultaat is van verschillende onafhankelijke of gecombineerde mechanismen, waaronder fragmentatie, erosie, capillariteit, detexturatie en sonoporation. Deze effecten verstoren de celwand, verbeteren de massatransfer door het oplosmiddel in de cel te duwen en het met fyto-samenstelling geladen oplosmiddel eruit te zuigen, en zorgen voor vloeibare beweging door micro-menging.
Ultrasone extractie zorgt voor een zeer snelle isolatie van verbindingen - en overtreft de conventionele extractiemethoden in een kortere procestijd, een hoger rendement en bij lagere temperaturen. Als een milde mechanische behandeling vermijdt ultrasound-ondersteunde extractie de thermische degradatie van bioactieve componenten en blinkt het uit in vergelijking met andere technieken zoals conventionele solventextractie, hydrodestillatie of Soxhletextractie, waarvan bekend is dat ze warmtegevoelige moleculen vernietigen. Vanwege deze voordelen is ultrasone extractie de voorkeurstechniek voor het vrijkomen van temperatuurgevoelige bioactieve stoffen uit plantaardige producten.

Ultrasone verstoorders worden gebruikt voor extracties uit fytobronnen (bv. planten, algen, schimmels).

Ultrasone extractie uit plantencellen: de microscopische dwarsdoorsnede (TS) toont het werkingsmechanisme bij ultrasone extractie uit cellen (vergroting 2000x) [bron: Vilkhu et al. 2011].

Anthocyaan – Een waardevol plantpigment

Anthocyanen zijn vacuümpigmenten voor planten, die rood, paars, blauw of zwart kunnen lijken. De kleurexpressie van de in water oplosbare anthocyaninepigmenten is afhankelijk van hun pH-waarde. Anthocyanen worden gevonden in de celvacuümcel, meestal in bloemen en vruchten, maar ook in bladeren, stengels en wortels, waar ze vooral in de buitenste cellagen, zoals de epidermis en perifere mesofylcellen, worden gevonden.
De meest voorkomende in de natuur zijn de glycosiden van cyanidine, delfinidine, malvidine, pelargonidine, peonidine en petunidine.
Prominente voorbeelden van planten die rijk zijn aan anthocyanen zijn onder andere vaccinium soorten, zoals bosbessen, cranberry's en bosbessen; Rubusbessen, waaronder zwarte frambozen, rode frambozen en bramen; zwarte bessen, kersen, aubergines, zwarte rijst, ube, Okinawan zoete aardappelen, concord druif, muscadinedruiven, rode kool en violette bloemblaadjes. Roodvlezige perziken en appels bevatten anthocyanen. Anthocyanen komen minder vaak voor in bananen, asperges, erwten, venkel, peer en aardappel en kunnen in bepaalde cultivars van groene kruisbessen volledig afwezig zijn.

Anthocyanen zoals cyanidine, delfinidine, pelargonidine, pioenen, pioenen, malvidine en petunidine kunnen efficiënt worden geëxtraheerd met behulp van power ultrasound.

Structuur van de belangrijkste anthocyanen

Anthocyanen zijn een goed alternatief voor synthetische kleurstoffen in voedingsmiddelen. Anthocyanen zijn goedgekeurd voor gebruik als levensmiddelenkleurstof in de Europese Unie, Australië en Nieuw-Zeeland, met kleurstofcode E163. Anthocyanen komen voor in fruit en groenten en kunnen worden omschreven als een soort in water oplosbare plantenpigmenten. Chemisch gezien zijn anthocyanen glycosiden van anthocyanidinen op basis van de structuur van 2-fenylbenzophyrylium (flavylium). Er zijn meer dan 200 verschillende fytochemicaliën die in de categorie van de anthocyanen vallen. Als hoofdkleurpigment in wilde vruchten en bessen zijn er vele bronnen waaruit anthocyanen kunnen worden gewonnen. Een prominente bron van anthocyanen is de schil van de druiven. De anthocyaninepigmenten in de druivenschil bestaan voornamelijk uit di-glucosiden, monoglucosiden, gesylateerde monoglucosiden en gesylateerde di-glucosiden van peonidine, malvidine, cyanidine, petunidine en delfinidine. Het anthocyaangehalte in druiven varieert van 30-750mg/100g.
De meest prominente anthocyanen zijn cyanidine, delfinidine, pelargonidine, pioenen, malvidine en petunidine.
De anthocyanen pioenen pioenen-3-caffeoyl-p-hydroxybenzoyl sophoroside-5-glucoside, pioenen-3-(6″-caffeoyl-6‴-feruloyl sophoroside-5-glucoside)-5-glucoside en cyanidine-3-caffeoyl-p-hydroxybenzoyl sophoroside-5-glucoside komen bijvoorbeeld voor in paarse zoete aardappelen.

anthocyanen – Voordelen voor de gezondheid

Naast hun grote vermogen om te functioneren als een natuurlijke voedingskleurstof, worden anthocyanen zeer gewaardeerd om hun antioxidatieve effecten. Anthocyanen hebben daarom veel positieve effecten op de gezondheid. Onderzoek heeft aangetoond dat anthocyanen DNA-schade in kankercellen kunnen remmen, spijsverteringsenzymen kunnen remmen, insulineproductie in geïsoleerde alvleeskliercellen kunnen induceren, ontstekingsreacties kunnen verminderen, bescherming kunnen bieden tegen leeftijdsgebonden achteruitgang van de hersenfunctie, de dichtheid van de capillaire bloedvaten kunnen verbeteren en trombocytenaggregatie kunnen voorkomen.