Ekstrakcja sylimaryny z ostropestu plamistego – najwydajniejsza z zastosowaniem ultradźwięków

Sylimaryna jest standaryzowanym ekstraktem z nasion ostropestu plamistego i zawiera głównie kilka flawonolignanów, takich jak sylibina. Sylimaryna jest dobrze znana z różnorodnych działań leczniczych, dlatego stosuje się ją w produktach farmaceutycznych i suplementach. Udowodniono, że ekstrakcja ultradźwiękowa jest najskuteczniejszą techniką izolowania flawonolignanów z ostropestu plamistego. Ekstraktory ultradźwiękowe zapewniają wysoki uzysk ekstraktów o doskonałej jakości w krótkim czasie przetwarzania.

Ultradźwiękowa ekstrakcja sylimaryny z nasion ostropestu plamistego

Sylimaryna jest standaryzowanym ekstraktem z nasion ostropestu plamistego i zawiera mieszaninę flawonolignanów występujących w nasionach tej rośliny (Silybum marianum L. Gaertner, Asteraceae). Głównymi związkami bioaktywnymi w tej izomerycznej mieszaninie polifenolowych flawonolignanów są polifenole: taksyfolina, sylikrystyna, sylidianina, sylibina A, sylibina B, izosylibina A i izosylibina B.


 

Wyzwanie związane z ekstrakcją sylimaryny:

Większość sylimaryny w nasionach Silybum marianum znajduje się w ścianach komórkowych, które składają się głównie z celulozy tworzącej sztywną matrycę. Ta sztywna matryca komórkowa jest trudna do rozbicia. Konwencjonalna ekstrakcja rozpuszczalnikowa (np. z użyciem etanolu, metanolu lub heksanu) nie pozwala na całkowite rozbicie ścian komórkowych, przez co duża ilość sylimaryny pozostaje uwięziona w matrycy komórkowej i nie zostaje uwolniona do rozpuszczalnika. Oznacza to, że duże ilości cennych związków bioaktywnych są marnowane z powodu niewydajnych technik ekstrakcji.

Rozwiązanie zapewniające skuteczną ekstrakcję sylimaryny:

Ekstrakcja ultradźwiękowa przewyższa inne metody ekstrakcji szczególnie pod względem wysokiego uzysku, krótkiego czasu przetwarzania i nietermicznego charakteru procesu, czyli niskiej temperatury ekstrakcji. Zasada działania ultradźwięków opiera się na kawitacji akustycznej. Kawitacja akustyczna, zwana również ultradźwiękową, wywołuje implozje pęcherzyków, intensywne siły ścinające, duże różnice ciśnienia i strumienie cieczy. Te czysto mechaniczne siły rozbijają nawet bardzo sztywne ściany komórkowe i uwalniają uwięzione związki bioaktywne, takie jak sylimaryna, do otaczającego rozpuszczalnika. Dowiedz się więcej o zasadzie działania kawitacji ultradźwiękowej w procesach ekstrakcji!
Niska temperatura ekstrakcji podczas ekstrakcji ultradźwiękowej zapobiega degradacji termicznej związków bioaktywnych, dzięki czemu ich aktywność zostaje w pełni zachowana.

Procedura ekstrakcji Silybum mariannum

Około 500 g drobno sproszkowanych nasion poddano ekstrakcji z użyciem n-heksanu przez 15 min. Do bezpośredniej sonikacji zastosowano sonotrodę o średnicy końcówki 20 mm (końcówka sonotrody wewnątrz naczynia ekstrakcyjnego znajdowała się 1 cm poniżej poziomu rozpuszczalnika). Ekstrakcję przeprowadzono przy użyciu procesora ultradźwiękowego UP400S (400 watów, 24 kHz). Ekstrakcję prowadzono przez 15 min w temperaturze pokojowej (temperaturę monitorowano za pomocą termopary umieszczonej w mieszaninie ekstrakcyjnej, stosując wokół naczynia ekstrakcyjnego kąpiel chłodzącą z lodem, aby utrzymać stałą temperaturę 25°C ±5°C). Po ekstrakcji ekstrakt odwirowano przy 4000rpm.
(por. Sherif et al., 2017)
Alternatywnie wodny roztwór etanolu doskonale sprawdza się jako rozpuszczalnik. Eksperymenty potwierdziły, że zastosowanie 70% etanolu jako rozpuszczalnika zapewnia bardzo wysoki odzysk sylimaryny.

Chromatogramy HPLC nasion Silybum marianum poddanych ekstrakcji przy użyciu sonikatora sondowego w różnych przedziałach czasowych: 15, 30 i 60min. Wykryte związki: taksyfolina, sylikrystyna, sylidianina, sylibina A, sylibina B, izosylibina A i izosylibina B.
(wykresy i badanie: © Saleh et al., 2015)

Enkapsulacja po ekstrakcji: przygotowanie nanożelu z sylimaryną za pomocą ultradźwięków

Procedura przygotowania żelu z nanostrukturalnymi nośnikami lipidowymi zawierającymi sylimarynę
Nanostrukturalne nośniki lipidowe (NLCs) zawierające sylimarynę przygotowano metodą dyfuzji rozpuszczalnika, a następnie sonikacji. Dyfuzja rozpuszczalnika jest najskuteczniejszą metodą przygotowania nanocząstek, ponieważ pozwala uzyskać małe cząstki o niskiej polidyspersyjności, natomiast sonikacja zmniejsza naprężenie ścinające. Lipidy Sefsol® 218 (0,5% w/w) i Geleol® (1,4% w/w) stopiono i rozpuszczono w 2ml etanolu w temperaturze 60ºC (faza organiczna). Sylimarynę w ilości około 2% w/w dwuskładnikowej mieszaniny lipidowej rozpuszczono w fazie organicznej. Cremophor® RH40 (2,7% w/w) i sól żółciową (1,3% w/w), pełniące odpowiednio funkcję surfaktantu i kosurfaktantu, rozpuszczono w 19ml wody destylowanej ogrzanej do 70ºC, po czym dodano do niej fazę organiczną przy ciągłym mieszaniu w temperaturze 70ºC w celu odparowania rozpuszczalnika organicznego. Powstałą emulsję poddano sonikacji przez 5 min przy użyciu sonikatora sondowego. Aby uzyskać preparat o właściwościach reologicznych odpowiednich do stosowania miejscowego, dyspersję zoptymalizowanych, liofilizowanych NLCs zawierających sylimarynę wprowadzono do żelu Carbopol. (por. Iqbal et al., 2019)

Wysokowydajne procesory ultradźwiękowe do ekstrakcji sylimaryny

Ekstraktory Hielscher Ultrasonics mają ugruntowaną pozycję w dziedzinie ekstrakcji roślinnej, niezależnie od stosowanych surowców roślinnych lub rozpuszczalnika. Producenci ekstraktów – zarówno ekskluzywni wytwórcy ekstraktów w małych seriach, jak i producenci masowi działający na dużą skalę – znajdują w szerokiej ofercie urządzeń Hielscher idealny sprzęt do ekstrakcji ultradźwiękowej odpowiadający ich wymaganiom produkcyjnym. Zestawy do procesów wsadowych oraz ciągłych procesów w linii są dostępne od ręki i mogą zostać wysłane tego samego dnia.

Urządzenia do ekstrakcji o wysokiej wydajności

Ekstraktory ultradźwiękowe Hielscher skutecznie rozbijają komórki roślinne, zwiększają powierzchnię materiału roślinnego dostępną dla penetracji rozpuszczalnika oraz usprawniają transport masy, co skutkuje szybkim i całkowitym uwolnieniem związków fitochemicznych (metabolitów wtórnych). Ekstraktory Hielscher, zaprojektowane z myślą o łatwości użytkowania, można szybko zainstalować oraz obsługiwać bezpiecznie i intuicyjnie.

Automatyczna rejestracja danych

Aby spełnić standardy produkcji żywności, suplementów diety i produktów leczniczych, procesy produkcyjne muszą być szczegółowo monitorowane i rejestrowane. Cyfrowe urządzenia ultradźwiękowe Hielscher Ultrasonics są wyposażone w funkcję automatycznej rejestracji danych. Dzięki tej inteligentnej funkcji wszystkie ważne parametry procesu, takie jak energia ultradźwiękowa (energia całkowita i netto), temperatura, ciśnienie i czas, są automatycznie zapisywane na wbudowanej karcie SD od chwili włączenia urządzenia. Monitorowanie procesu i rejestracja danych są ważne dla ciągłej standaryzacji procesu oraz jakości produktu. Dostęp do automatycznie zarejestrowanych danych procesu umożliwia przegląd wcześniejszych przebiegów sonikacji i ocenę ich wyników.
Kolejną funkcją ułatwiającą użytkowanie jest zdalne sterowanie naszymi cyfrowymi systemami ultradźwiękowymi za pomocą przeglądarki. Dzięki zdalnemu sterowaniu przez przeglądarkę można z dowolnego miejsca uruchamiać, zatrzymywać, regulować i monitorować procesor ultradźwiękowy.
Chcesz dowiedzieć się więcej o zaletach ekstrakcji ultradźwiękowej? Skontaktuj się z nami już teraz, aby omówić swój proces produkcji ekstraktów roślinnych! Nasz doświadczony personel chętnie udzieli dalszych informacji na temat ekstrakcji ultradźwiękowej, naszych systemów ultradźwiękowych i cen!

Spełnianie najwyższych standardów jakości – projektowanie i produkcja w Niemczech

Zaawansowane podzespoły i inteligentne oprogramowanie sonikatorów Hielscher zostały zaprojektowane tak, aby gwarantować niezawodne i powtarzalne wyniki ekstrakcji ultradźwiękowej z surowców roślinnych oraz łatwą i bezpieczną obsługę. Wytrzymałość, niezawodność, praca 24/7 pod pełnym obciążeniem i prosta obsługa z perspektywy operatora to kolejne czynniki jakościowe, które przemawiają za wyborem sonikatorów Hielscher.
Ekstraktory Hielscher Ultrasonics są stosowane na całym świecie do wysokiej jakości ekstrakcji związków fitochemicznych. Ekstraktory ultradźwiękowe Hielscher, których zdolność do uzyskiwania wysokiej jakości związków roślinnych została potwierdzona, są wykorzystywane nie tylko przez mniejszych wytwórców ekstraktów specjalistycznych i produkowanych w małych seriach, lecz przede wszystkim w przemysłowej produkcji powszechnie dostępnych w handlu ekstraktów, suplementów diety i produktów leczniczych. Dzięki wytrzymałym podzespołom i inteligentnemu oprogramowaniu procesory ultradźwiękowe Hielscher można łatwo obsługiwać i monitorować.
Certyfikowana jakość: Hielscher Ultrasonics w Teltow w Niemczech jest firmą rodzinną zarządzaną przez właścicieli. Hielscher Ultrasonics posiada certyfikat ISO. Oczywiście wszystkie standardowe sonikatory Hielscher są zgodne z CE i spełniają wymagania UL, CSA oraz RoHs.

Poniższa tabela przedstawia orientacyjną wydajność przetwarzania naszych sonikatorów: