Ultrasone oplosmiddelvrije knoflookextractie

Knoflook (Allium sativum) is rijk aan organische zwavelverbindingen (bv. allicine, glutathion), die veel gezondheidsvoordelen bieden. Ultrasone extractie is een betrouwbare en efficiënte techniek om sterk geconcentreerde knoflookextracten te produceren. Ultrasoonextractie resulteert in hoge opbrengsten van hoogwaardige, volledige spectrumextracten binnen een zeer korte extractietijd.

Superieure knoflookextracten door ultrasone extractie

Het gebruik van een sonicator van het probe-type voor de extractie van allicine en organische zwavelverbindingen uit knoflook biedt verschillende voordelen, waaronder een hoge opbrengst en hoge kwaliteit van knoflookextract, snelle verwerking en een oplosmiddelvrije, milieuvriendelijke aanpak. Deze factoren dragen samen bij aan de productie van knoflookextracten van hoge kwaliteit met verbeterde bioactiviteit en consistente samenstelling, waardoor het de voorkeursmethode is voor onderzoekers en industrieën die op zoek zijn naar hoogwaardige, van knoflook afgeleide producten.
Hieronder bespreken we in detail de gunstige effecten van een ultrasone knoflookextractie:

• Ten eerste maakt een sonicator van het sonde-type gebruik van ultrasone golven die door een titanium sonde, een zogenaamde sonotrode, in het extractiemedium worden gestuurd. De mechanische energie van de ultrasone golven genereert cavitatiebelletjes in de vloeistof, waardoor deze snel instorten. Tijdens dit proces treden intense lokale microturbulentie en druk- en temperatuurveranderingen op. Deze krachten bevorderen de verstoring van de celwanden van knoflook. Deze verstoring vergemakkelijkt het vrijkomen van allicine en andere organische zwavelverbindingen die in de cellen gevangen zitten, wat leidt tot een efficiënte extractie.
• Ten tweede maakt de gecontroleerde en precieze aard van sonicatie met een sonde het mogelijk om het extractieproces aan te passen. Zowel producenten van extracten als onderzoekers kunnen parameters zoals sonicatietijd, amplitude en temperatuur aanpassen om de extractiecondities te optimaliseren, waardoor de opbrengst van allicine en organosulfurverbindingen wordt gemaximaliseerd terwijl de degradatie van gevoelige verbindingen wordt geminimaliseerd. Deze mate van controle is cruciaal voor het verkrijgen van extracten van hoge kwaliteit met een consistente samenstelling en potentie.
• Bovendien is het sonicatieproces relatief snel in vergelijking met traditionele extractiemethoden zoals maceratie of Soxhlet extractie. Deze efficiëntie bespaart niet alleen tijd, maar helpt ook de versheid en bioactiviteit van de geëxtraheerde verbindingen te behouden. De kortere extractieduur vermindert de blootstelling van het knoflookextract aan hitte en zuurstof, die de gevoelige organische zwavelverbindingen kunnen afbreken.
• Bovendien is ultrasone extractie compatibel met elk oplosmiddel, inclusief milde en milieuvriendelijke oplosmiddelen zoals water, waterige ethanol of alcohol. Dit is vooral belangrijk wanneer het knoflookextract wordt geproduceerd voor gebruik als voedseladditief, smaakstof, voedingssupplementen, nutraceutica of geneesmiddelen, waarbij het risico van verontreiniging door oplosmiddelen of andere chemicaliën moet worden vermeden om de zuiverheid en veiligheid van het eindproduct te garanderen.

Ultrasone allicine-extractie op waterbasis

Allicine is de meest voorkomende thiosulfinaatmolecule in knoflookextract. Allicine heeft anti-bacteriële, anti-virale, anti-schimmel, anti-protozoaire, anti-kanker en hypoglycemische effecten en staat er ook om bekend dat het de cardiovasculaire gezondheid en het immuunsysteem ondersteunt. De farmacologische activiteiten van knoflook zijn meestal gerelateerd aan thiol-disulfide uitwisselingsreacties met de thiol-bevattende eiwitten.
Voor de productie van sterk geconcentreerde knoflookextracten met hoge hoeveelheden organische zwavelverbindingen is ultrasone extractie een betrouwbare en efficiënte techniek om thiolen en andere bioactieve stoffen uit knoflook te isoleren. Sonicatie maakt de thiolen vrij uit de binnenkant van de knoflookcellen en maakt het mogelijk om een volledig spectrum extract van knoflookbiomoleculen te bereiden. Voor ultrasone extractie van knoflook kan water worden gebruikt als oplosmiddel, dat niet-giftig, goedkoop en milieuvriendelijk is.
 

Dwarsdoorsnede van knoflookteen voor en na sonicatie
studie en foto's van Bose et al. 2014

Protocollen voor ultrasone allicine-extractie

Voor ultrasone extractie van knoflook zijn verschillende protocollen vastgesteld. In wetenschappelijke studies hebben verschillende onderzoeksteams aangetoond dat sonicatie veel allicine, alliine, organische zwavelverbindingen en andere fytochemicaliën uit knoflook oplevert.
Arzanlou et al. (2010) rapporteerden de ultrasone extractie van allicine uit knoflookteentjes met water als oplosmiddel. Ze gebruikten 20 g handmatig geplette teentjes knoflook. Ze soniseerden de gemacereerde knoflook in 600 ml gedestilleerd water gedurende 5 minuten met de Hielscher UP200S (200 watt) op 100% amplitude. Een ijsbad werd gebruikt voor warmteafvoer. Na de ultrasone extractie werd de knoflookbrij door een kaasdoek met vijf lagen geperst. De suspensie werd overgebracht in een buis van 50 ml en gecentrifugeerd bij 1258 g bij 4ºC gedurende 20 minuten om de resterende resten van de vloeistof te scheiden. Het supernatant werd overgebracht in een steriele buis van 50 ml en verzegeld voor opslag.

Bose et al. (2014) vergeleken ultrasone sonde-extractie met traditionele maceratie, badsonicatie en microgolfextractie. De resultaten toonden aan dat ultrasone sonde-extractie de hoogste opbrengst aan allicine gaf.

Ismail et al. (2014) rapporteerden de efficiënte ultrasone extractie van de zwavelhoudende biomoleculen cysteïne en glutathion uit knoflookbollen. Ze pasten de ultrasone extractie op waterbasis toe om thiolen uit knoflookbollen te extraheren met behulp van een UP100H bij een amplitude-instelling van 100%. Ze ontdekten dat de optimale knoflookconcentratie 10% (w/v) was in een open bekerextractie. Kwantificering van thiolen werd gedaan met behulp van de Ellman-reagentmethode. Ze verkregen een extractopbrengst van 0,170 mM thiolen. De onderzoekers concluderen dat ultrasone extractie op basis van water een eenvoudige, veilige en kosteneffectieve methode is om thiolen uit knoflook te isoleren.
 
 

KrachtigeSonicators voor Knoflookextractie

Hielscher Ultrasonics extractiesystemen worden wereldwijd gebruikt in de voedingsmiddelen- en farmaceutische industrie voor de commerciële productie van hoogwaardige plantenextracten die worden gebruikt als voedingsadditieven, voedingssupplementen en therapeutica. Of u nu kleinere batches knoflookextracten wilt produceren of grote hoeveelheden hoogwaardige botanische extracten wilt verwerken, Hielscher Ultrasonics heeft de ideale ultrasone extractor voor u.

Concurrentievoordelen door ultrasone extractie

De belangrijkste voordelen van ultrasone extractie van bioactieve stoffen uit botanische materialen zoals knoflook zijn onder andere de aanzienlijk kortere extractie- en verwerkingstijd, de milieuvriendelijkheid door extractie op waterbasis of verminderd gebruik van oplosmiddelen en de verwaarloosbare kleine CO₂uitstoot, de lage hoeveelheid gebruikte energie en de eenvoudige en veilige bediening van de ultrasone systemen.

Processtandaardisatie met Hielscher Ultrasonics

Extracten die worden gebruikt in voedingsmiddelen of farmaceutische producten moeten worden geproduceerd volgens Good Manufacturing Practices (GMP) en volgens gestandaardiseerde verwerkingsspecificaties. De digitale sonicators van Hielscher Ultrasonics worden geleverd met intelligente software, waarmee het sonicatieproces eenvoudig en nauwkeurig kan worden ingesteld en geregeld. Automatische gegevensregistratie schrijft alle ultrasone procesparameters zoals ultrasone energie (totale en netto energie), amplitude, temperatuur, druk (wanneer temp- en druksensoren zijn gemonteerd) met datum- en tijdstempel op de ingebouwde SD-kaart. Hierdoor kunt u elk ultrasoon verwerkt lot reviseren. Tegelijkertijd worden reproduceerbaarheid en een continu hoge productkwaliteit gegarandeerd. De robuustheid van alle Hielscher sonicators maakt een 24/7 werking mogelijk bij zware belasting en in veeleisende omgevingen.
De onderstaande tabel geeft een indicatie van de verwerkingscapaciteit van onze ultrasone machines: