Sonicatie overtreft andere extractiemethoden in snelheid
De snelle uitvoering van ultrasone extractie en de daaruit voortvloeiende tijdsbesparing bij de productie van extracten vormen een van de vele voordelen van ultrasone extractie van bioactieve verbindingen uit planten. Ultrasone extractie is wetenschappelijk vergeleken met alternatieve extractietechnieken zoals extractie met superkritisch CO2, maceratie, extractie onder verhitting en reflux, Soxhlet-extractie en microgolfextractie. Onderzoeksresultaten bewijzen het aanzienlijke voordeel van sonicatie wat betreft extractiesnelheid en opbrengst.
Sonicatie als snelle extractieprocedure
Ultrasone extractie van bioactieve verbindingen staat bekend om de hoge opbrengsten, hoogwaardige extracten, korte extractietijd, het lage energieverbruik en de mogelijkheid om met zeer milde oplosmiddelen te werken. Al deze factoren dragen bij aan de buitengewone algehele efficiëntie van ultrasone extractie van bioactieve bestanddelen uit plantaardig materiaal.
Hieronder vindt u een selectie van wetenschappelijke onderzoeksverslagen waarin een vergelijking werd gemaakt tussen ultrasone extractie (ook extractie met behulp van ultrageluid / UAE) en andere extractietechnieken, zoals maceratie, Soxhlet-extractie, extractie onder verhitting en reflux, extractie met superkritisch CO2 en microgolfextractie.
Sonicator UP400St voor snelle extractie van plantaardig materiaal in batchmodus
| Extractietoepassing | Tijd voor ultrasone extractie | Tijd voor de alternatieve extractiemethode | Aanvullende informatie | Bron |
|---|---|---|---|---|
| Extractie van anthocyanen uit mirtebessen | 5 min | 15 min microgolfextractie |
sonicator UP200S | Gonzalez et al., 2019 |
| Extractie van boldobladeren | 5–30 min | 15–90 min maceratie |
sonicator UIP1000hdT “We zien dat de opbrengst bij 5 tot 30 min sonicatie gelijk is aan de opbrengst bij 15 tot 90 min conventionele maceratie: UAE heeft een derde van de tijd nodig die bij conventionele maceratie nodig is om het oplosbare materiaal uit de bladeren te extraheren.” |
Petigny et al., 2013 |
| Extractie van totale fenolen en flavonoïden uit salie | 11 min | 30 min conventionele extractie met een schudwaterbad bij 60ºC |
ultrasone extractoren UP100H, UP400S |
Dent et al., 2015 |
| Extractie van polyfenolen uit olijfbladeren | 21 min | 60min conventionele extractie onder verhitting en reflux |
sonicator UP400S | Dobrinčić et al., 2020 |
| Extractie van bioactieve fenolische verbindingen uit bladeren van Malva sylvestris | 49 min 48°C bij 110W |
5 h extractie met een geroerd bed bij 150 rpm |
Sonicator UP200S HPLC-analyse toonde aan dat de concentratie bioactieve fenolische verbindingen significant toenam (p≺0,05) bij de optimale omstandigheden voor UAE . |
Bimakr et al., 2017 |
| Extractie van lipiden uit zaden van de waspompoen (Benincasa hispida) | ∼36 min | Extractie met superkritisch koolstofdioxide gecombineerd met drukwisseltechniek (SCE-PST) (∼50 min), extractie met superkritisch CO2 (∼97 min) en conventionele Soxhlet-extractie (∼360 min) | Een vergelijking van extractie met superkritisch koolstofdioxide (sCO2), extractie met behulp van ultrageluid (UAE), extractie met superkritisch koolstofdioxide gecombineerd met drukwisseltechniek (SCE-PST) en Soxhlet-extractie laat zien dat UAE de efficiëntste en snelste extractietechniek is. | Bimakr et al. (2015) |
Een vergelijking van extractie met superkritisch koolstofdioxide (sCO2), extractie met behulp van ultrageluid (UAE), extractie met superkritisch koolstofdioxide gecombineerd met drukwisseltechniek (SCE-PST) en Soxhlet-extractie laat zien dat UAE de efficiëntste en snelste extractietechniek is.
- Hoge extractie-efficiëntie
- Superieure extractieopbrengsten
- Snel proces
- Lage temperaturen
- Geschikt voor het extraheren van thermolabiele verbindingen
- Compatibel met elk oplosmiddel
- Laag energieverbruik
- Groene extractietechniek
- Eenvoudige en veilige bediening
- Lage investerings- en bedrijfskosten
- 24/7-bedrijf onder zware belasting
Ultrasone extractoren met hoge prestaties voor razendsnelle isolatie van verbindingen
De geavanceerde ultrasone apparatuur van Hielscher maakt een snelle extractie van hoogwaardige biomoleculen uit planten mogelijk. Volledige controle over procesparameters zoals amplitude, temperatuur, druk en energietoevoer maakt de efficiëntste en mildste extractieomstandigheden mogelijk, die onbeschadigde, zeer bioactieve extracten opleveren. Ultrasone extractieparameters zoals de deeltjesgrootte van de grondstof, het type oplosmiddel, de verhouding tussen vaste stof en oplosmiddel en de extractietijd kunnen worden geoptimaliseerd voor de hoogste efficiëntie en de beste algehele resultaten. Omdat ultrasone extractie een niet-thermische extractiemethode is, kan thermische afbraak van de bioactieve bestanddelen worden vermeden, wat resulteert in een superieure extractkwaliteit.
Al met al maken voordelen zoals een hoge opbrengst, korte extractietijd, lage extractietemperatuur en een verminderde behoefte aan oplosmiddelen sonicatie tot de extractiemethode bij voorkeur.
Sonicatie overtreft microgolfextractie bij de extractie van anthocyanen uit mirtebessen. Sonicatie is drie keer sneller dan microgolfextractie.
De vergelijking van ultrasone extractie met conventionele extractie met een schudwaterbad laat een aanzienlijk kortere extractietijd voor totale fenolen en flavonoïden uit salie zien wanneer ultrasone extractie wordt gebruikt. Ultrasone extractie vereist slechts een derde van de extractietijd met een schudwaterbad.
Ultrasone extractie: een gevestigde techniek in laboratorium en industrie
Ultrasone extractie wordt op grote schaal toegepast voor de extractie van elk type bioactieve verbinding uit plantaardig materiaal, schimmels, algen, bacteriën en zoogdiercellen. Ultrasone extractie heeft zich gevestigd als een eenvoudige, kosteneffectieve en zeer efficiënte techniek die andere traditionele extractietechnieken overtreft met hogere extractieopbrengsten en een kortere verwerkingstijd.
Nu ultrasone systemen voor laboratoriumgebruik, tafelmodellen en volledig industriële systemen direct beschikbaar zijn, is ultrasone extractie tegenwoordig een gevestigde en vertrouwde technologie. Ultrasone extractoren van Hielscher zijn wereldwijd geïnstalleerd in industriële verwerkingsinstallaties voor de productie van bioactieve verbindingen van voedingsmiddelen- en farmaceutische kwaliteit.
De onderstaande tabel geeft u een indicatie van de verwerkingscapaciteit bij benadering van onze sonicatoren:
| Batchvolume | Debiet | Aanbevolen apparaten |
|---|---|---|
| 1 tot 500mL | 10 tot 200mL/min | UP100H |
| 10 tot 2000mL | 20 tot 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 tot 20L | 0,2 tot 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 tot 100L | 2 tot 10L/min | UIP4000hdT |
| n.v.t. | 10 tot 100L/min | UIP16000 |
| n.v.t. | hoger | cluster van UIP16000 |
Neem contact met ons op! / Stel ons uw vragen!
Hielscher Ultrasonics produceert ultrasone homogenisatoren met hoge prestaties voor mengtoepassingen, dispersie, emulgering en extractie op laboratorium-, pilot- en industriële schaal.
Literatuur / Referenties
- Bimakr, Mandana; Ganjloo, Ali; Zarringhalami, Soheila; Ansarian, Elham (2017): Ultrasound-assisted extraction of bioactive compounds from Malva sylvestris leaves and its comparison with agitated bed extraction technique. Food Science and Biotechnology 26(6); 2017.
- Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). International Journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.
- Bimakr, Mandana; Abdul Rahman, Russly; Ganjloo, Ali; Taip, Farah; Mohd Adzahan, Noranizan; Sarker, Md Zaidul (2016): Characterization of Valuable Compounds from Winter Melon (Benincasa hispida (Thunb.) Cogn.) Seeds Using Supercritical Carbon Dioxide Extraction Combined with Pressure Swing Technique. Food and Bioprocess Technology 9, 2016. 396-406.
- Bimakr, Mandana, Russly Abdul Rahman, Farah Saleena Taip, Noranizan Mohd Adzahan, Md. Zaidul Islam Sarker, Ali Ganjloo (2012): Optimization of Ultrasound-Assisted Extraction of Crude Oil from Winter Melon (Benincasa hispida) Seed Using Response Surface Methodology and Evaluation of Its Antioxidant Activity, Total Phenolic Content and Fatty Acid Composition. Molecules 17, No. 10, 2012 11748-11762.
- González de Peredo; Ana V., Vázquez-Espinosa, Mercedes; Espada-Bellido, Estrella; Ferreiro-González, Marta; Amores-Arrocha, Antonio; Palma, Miguel; Barbero, Gerardo; Jiménez-Cantizano, Ana (2019): Alternative Ultrasound-Assisted Method for the Extraction of the Bioactive Compounds Present in Myrtle (Myrtus communis L.). Molecules. 2019 Mar 2;24(5):882.
- Dent, Maja; Verica, Dragović-Uzelac; Garofulić, Ivona; Bosiljkov, Tomislav; Ježek, Damir; Brncic, Mladen (2015): Comparison of Conventional and Ultrasound Assisted Extraction Techniques on Mass Fraction of Phenolic Compounds from sage (Salvia officinalis L.). Chemical and Biochemical Engineering Quarterly 29 (3), 2015.
- Dobrinčić, Ana; Maja Repajić, Ivona E. Garofulić, Lucija Tuđen, Verica Dragović-Uzelac; Branka Levaj (2020): Comparison of Different Extraction Methods for the Recovery of Olive Leaves Polyphenols. Processes 8, no. 9, 2020.
Wetenswaardigheden
Werkingsprincipe van ultrasone extractie
Ultrasone extractie is een veelgebruikte methode om bioactieve componenten uit plantaardig materiaal te isoleren en te scheiden. Omdat sonicatie compatibel is met elk type oplosmiddel, kan de ultrasone extractieprocedure optimaal worden afgestemd op de bioactieve verbindingen (d.w.z. de beoogde verbindingen), hun polariteit, oplosbaarheid, warmtegevoeligheid en andere factoren. Door het sonicatieproces specifiek af te stemmen op een bepaalde verbinding of verschillende verbindingen, kan de meest ideale opstelling worden gekozen om een extract van buitengewoon hoge kwaliteit te verkrijgen.
Ultrageluidsgolven die in een vloeistof of suspensie worden gekoppeld, veroorzaken intense trillingen en akoestische cavitatie. Akoestische cavitatie, ook wel ultrasone cavitatie genoemd, wordt bepaald door lokaal optredende, extreem hoge drukverschillen, afschuifkrachten en vloeistofstralen. Deze krachten breken celwanden, ontsluiten plantaardige cellen en intensiveren de stofoverdracht tussen het binnenste van de cel en het oplosmiddel. Daardoor komen bioactieve bestanddelen efficiënt vrij in het omringende oplosmiddel, waaruit de doelmoleculen gemakkelijk kunnen worden geïsoleerd en gezuiverd (bijv. door rotatieverdamping, stoomdestillatie of HPLC).
Ultrasone extractie uit plantencellen: de microscopische dwarsdoorsnede (TS) toont het werkingsmechanisme tijdens ultrasone extractie uit cellen (vergroting 2000x)
[bron: Vilkhu et al. 2011]
Hielscher Ultrasonics produceert ultrasone homogenisatoren met hoge prestaties voor toepassingen op laboratoriumschaal tot op industriële schaal.