Ultrasone extractie van knoflook zonder oplosmiddelen

Knoflook (Allium sativum) is rijk aan organozwavelverbindingen (bijv. allicine, glutathion), die bijdragen aan vele gezondheidsvoordelen. Ultrasone extractie is een betrouwbare en efficiënte techniek om sterk geconcentreerde knoflookextracten te produceren. Ultrasone behandeling resulteert binnen een zeer korte extractietijd in hoge opbrengsten van hoogwaardige extracten met het volledige spectrum aan stoffen.

Superieure knoflookextracten door ultrasone extractie

Het gebruik van een sonicator met sonde voor de extractie van allicine en organozwavelverbindingen uit knoflook biedt verschillende voordelen, waaronder hoge opbrengsten en een hoge kwaliteit van het knoflookextract, snelle verwerking en een milieuvriendelijke aanpak zonder oplosmiddelen. Samen dragen deze factoren bij aan de productie van hoogwaardige knoflookextracten met een verhoogde bioactiviteit en een consistente samenstelling, waardoor dit de voorkeursmethode is voor onderzoekers en industrieën die hoogwaardige producten op basis van knoflook zoeken.
Hieronder bespreken we de gunstige effecten van extractie van knoflook met behulp van ultrageluid in detail:

• Ten eerste gebruikt een sonicator met sonde ultrasone golven, die via een titaniumsonde, een zogeheten sonotrode, in het extractiemedium worden overgebracht. De mechanische energie van de ultrasone golven genereert cavitatiebellen in de vloeistof, die daardoor snel imploderen. Tijdens dit proces ontstaan intense lokale microturbulentie en veranderingen in druk en temperatuur. Deze krachten bevorderen het openbreken van de celwanden van knoflook. Dit vergemakkelijkt het vrijkomen van allicine en andere organozwavelverbindingen die in de cellen opgesloten zitten, wat tot een efficiënte extractie leidt.
• Ten tweede maakt het gecontroleerde en nauwkeurige karakter van sonicatie met een sonde het mogelijk om het extractieproces aan te passen. Zowel extractproducenten als onderzoekers kunnen parameters zoals sonicatietijd, amplitude en temperatuur aanpassen om de extractieomstandigheden te optimaliseren. Zo maximaliseren ze de opbrengst aan allicine en organozwavelverbindingen en minimaliseren ze tegelijkertijd de afbraak van gevoelige verbindingen. Deze mate van controle is cruciaal voor het verkrijgen van hoogwaardige extracten met een consistente samenstelling en werkzaamheid.
• Daarnaast 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 warmte en zuurstof, die de gevoelige organozwavelverbindingen kunnen afbreken.
• Bovendien is ultrasone extractie compatibel met elk oplosmiddel, waaronder milde en milieuvriendelijke oplosmiddelen zoals water, ethanol in water of alcohol. Dit is vooral belangrijk wanneer het knoflookextract wordt geproduceerd voor gebruik als voedingsadditief, smaakstof, voedingssupplement, nutraceuticum of geneesmiddel, waarbij het risico op verontreiniging door oplosmiddelen of andere chemicaliën moet worden vermeden om de zuiverheid en veiligheid van het eindproduct te waarborgen.

Ultrasone extractie van allicine op waterbasis

Allicine is het meest voorkomende thiosulfinaatmolecuul in knoflookextract. Allicine heeft antibacteriële, antivirale, antischimmel-, antiprotozoaire, kankerbestrijdende en hypoglykemische effecten en staat er ook om bekend de cardiovasculaire gezondheid en het immuunsysteem te ondersteunen. De farmacologische activiteiten van knoflook houden voornamelijk verband met thiol-disulfide-uitwisselingsreacties met de thiolbevattende eiwitten.
Voor de productie van sterk geconcentreerde knoflookextracten met grote hoeveelheden organozwavelverbindingen is ultrasone extractie een betrouwbare en efficiënte techniek om thiolen en andere bioactieve stoffen uit knoflook te isoleren. Sonicatie maakt de thiolen uit het binnenste van de knoflookcellen vrij en maakt het mogelijk een extract met het volledige spectrum aan biomoleculen van knoflook te bereiden. Voor ultrasone extractie van knoflook kan water als oplosmiddel worden gebruikt, dat niet giftig, goedkoop en milieuvriendelijk is.
 

Dwarsdoorsnede van een knoflookteen vóór en na sonicatie
onderzoek en afbeeldingen van Bose et al. 2014

Protocollen voor ultrasone extractie van allicine

Voor ultrasone extractie van knoflook zijn verschillende protocollen opgesteld. In wetenschappelijke studies hebben verschillende onderzoeksteams aangetoond dat sonicatie hoge opbrengsten aan allicine, alliïne, organozwavelverbindingen en andere fytochemicaliën uit knoflook oplevert.
Arzanlou et al. (2010) beschrijven de ultrasone extractie van allicine uit knoflooktenen met water als oplosmiddel. Ze gebruikten 20g handmatig geplette knoflooktenen. Ze soniceerden de gemacereerde knoflook in 600mL gedestilleerd water gedurende 5 min, met de Hielscher UP200S (200watt) bij een amplitude van 100 %. Voor de warmteafvoer werd een ijsbad gebruikt. Na de ultrasone extractie werd de knoflookmassa door een kaasdoek met vijf lagen geperst. De suspensie werd overgebracht in een buisje van 50mL en gedurende 20 min bij 1258g en 4ºC gecentrifugeerd om de resterende deeltjes van de vloeistof te scheiden. Het supernatant werd overgebracht in een steriel buisje van 50mL en afgesloten voor opslag.

Bose et al. (2014) vergeleken ultrasone extractie met een sonde met traditionele maceratie, sonicatie in een bad en microgolfextractie. De resultaten toonden aan dat ultrasone extractie met een sonde de hoogste opbrengsten aan allicine gaf.

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

Sonicators met hoge prestaties voor extractie van knoflook

Extractiesystemen van Hielscher Ultrasonics worden wereldwijd in de voedingsmiddelenindustrie en farmaceutische industrie gebruikt voor de commerciële productie van hoogwaardige plantenextracten die als voedingsadditieven, voedingssupplementen en therapeutische middelen worden toegepast. Of u nu kleinere batches knoflookextracten wilt produceren of grote hoeveelheden hoogwaardige plantenextracten wilt verwerken, Hielscher Ultrasonics heeft de ideale ultrasone extractor voor u.

Concurrentievoordelen door ultrasone extractie

De belangrijkste voordelen van ultrasone extractie van bioactieve verbindingen uit plantaardige materialen zoals knoflook zijn de aanzienlijk kortere extractie- en verwerkingstijd, de milieuvriendelijkheid dankzij extractie op waterbasis of een verminderd gebruik van oplosmiddelen en de verwaarloosbaar kleine uitstoot van CO₂, het lage energieverbruik en de eenvoudige en veilige bediening van de ultrasone systemen.

Processtandaardisatie met Hielscher Ultrasonics

Extracten die in voedingsmiddelen of geneesmiddelen worden gebruikt, moeten volgens goede fabricagepraktijken (GMP) en gestandaardiseerde verwerkingsspecificaties worden geproduceerd. De digitale sonicators van Hielscher Ultrasonics zijn voorzien van intelligente software waarmee het sonicatieproces eenvoudig nauwkeurig kan worden ingesteld en geregeld. De automatische gegevensregistratie slaat alle ultrasone procesparameters, zoals ultrasone energie (totale en netto-energie), amplitude, temperatuur en druk (wanneer temperatuur- en druksensoren zijn gemonteerd), met datum- en tijdstempel op de ingebouwde SD-kaart op. Hierdoor kunt u elke ultrasoon verwerkte partij controleren. Tegelijkertijd worden reproduceerbaarheid en een voortdurend hoge productkwaliteit gewaarborgd. Dankzij hun robuustheid kunnen alle sonicators van Hielscher 24/7 worden gebruikt onder zware belasting en in veeleisende omgevingen.
De onderstaande tabel geeft u een indicatie van de geschatte verwerkingscapaciteit van onze ultrasone apparaten: