Ultradźwiękowa ekstrakcja ziół ajurwedyjskich

Zioła i przyprawy zawierają wiele związków bioaktywnych, które są stosowane jako środki lecznicze i terapeutyczne w praktykach ajurwedyjskich. Sonikacja jest doskonałą techniką ekstrakcji umożliwiającą uzyskiwanie ekstraktów wysokiej jakości. Zaletami ekstrakcji ultradźwiękowej są bardzo wysoka wydajność, szybka ekstrakcja oraz łagodna, nietermiczna obróbka, dzięki której związki bioaktywne pozostają nieuszkodzone.

Dlaczego ekstrakcja ultradźwiękowa?

Ekstrakcja ultradźwiękowa jest łagodną, nietermiczną techniką opartą na kawitacji. Sonikatory Hielscher umożliwiają precyzyjną kontrolę wszystkich parametrów sonikacji (takich jak amplituda, temperatura, ciśnienie i intensywność). Zapewnia to ochronę ekstrahowanych związków przed degradacją podczas procesu ekstrakcji, co ma kluczowe znaczenie dla ekstrakcji i przygotowywania nalewek leczniczych.
Substancje biochemiczne uwalniane za pomocą ultradźwięków charakteryzują się wysoką jakością i wyjątkową biodostępnością. Ekstrakcja wspomagana ultradźwiękami zwiększa wydajność i skraca czas ekstrakcji. Inne ważne zalety to niskie temperatury procesu (tj. 20℃, czyli znacznie mniej niż w przypadku tradycyjnej ekstrakcji) oraz stosowanie rozpuszczalników przyjaznych dla środowiska (tj. wody i etanolu).

W tej prezentacji przedstawiamy produkcję ekstraktów roślinnych. Wyjaśniamy wyzwania związane z wytwarzaniem wysokiej jakości ekstraktów roślinnych oraz sposób, w jaki sonikator pomaga im sprostać. Prezentacja pokazuje, jak działa ekstrakcja ultradźwiękowa. Dowiesz się, jakich korzyści można oczekiwać po zastosowaniu sonikatora do ekstrakcji i jak wdrożyć ekstraktor ultradźwiękowy w produkcji ekstraktów.

Fitozwiązki w nanoformulacjach w produktach ajurwedyjskich

Aby zapewnić najlepszą biodostępność, fitozwiązki pochodzące z ziół muszą mieć rozmiary molekularne, umożliwiające ich dostarczenie do komórek ludzkich. Fitosomy (farmakosomy) to farmakologiczne kompleksy fosfolipidowe, w których zawarte są bioaktywne substancje ziół. Fitosomy można przygotowywać w postaci zawiesin, liposomów, emulsji, wodnych mikro-/nanodyspersji, kremów, płynów do stosowania na skórę, żeli, pigułek, kapsułek, proszków, granulatów lub tabletek. Dzięki technologii ultradźwiękowej ekstrakcji i formulacji można łatwo wdrożyć do produkcji optymalne przygotowywanie substancji o wysokiej biodostępności.
W przypadku ziół i surowców roślinnych takich jak ostropest plamisty, miłorząb dwuklapowy, pestki winogron, zielona herbata, głóg i żeń-szeń naukowo wykazano już, że nanopostacie dawkowania w formie nanocząstek polimerowych, liposomów, miceli, nanosfer, nanokapsułek, stałych nanocząstek lipidowych i nanoemulsji są znacznie skuteczniejsze.

Zalety:

Wysoka jakość
Wysoka wydajność
Szybka ekstrakcja
Łagodna, nietermiczna obróbka
Zwiększona stabilność
Standaryzowany proces
Bezpieczeństwo
Łatwa obsługa
CIP / SIP

Ultradźwiękowe przygotowywanie toników ajurwedyjskich

W ajurwedzie i medycynie azjatyckiej zioła stosuje się przeważnie w połączeniu z wieloma preparatami roślinnymi, których receptury są standaryzowane, lecz można je dostosowywać do indywidualnych potrzeb. Takie preparaty z ajurwedyjskich ziół i przypraw często łączy się w skoncentrowany tonik lub olejek aromatyczny, aby uzyskać wysoce skuteczny lek. (Bardzo znanym preparatem jest Triphala, składająca się z Amalaki, Haritaki i Bibhitaki).
Oprócz toników z ziół i przypraw przygotowuje się ajurwedyjskie pasty przyprawowe, które są używane do gotowania. Te pasty przyprawowe i sosy (np. ajurwedyjska pasta przyprawowa, sos masala, chutneye itp.) nadają potrawom wspaniały aromat, a jednocześnie działają jako środki lecznicze.

Obejrzyj poniższy film porównujący ekstrakcję ultradźwiękową z konwencjonalną maceracją świeżych liści babki lancetowatej w wodzie. Sonikacja pozwala uzyskać silnie działający ekstrakt z babki lancetowatej w ciągu kilku sekund, a ponadto barwa ekstraktu wskazuje na różnicę w jakości. Podczas gdy ekstrakt ultradźwiękowy ma intensywnie zieloną barwę, ekstrakt macerowany przez 20 dni ma brązowawą barwę, która wskazuje na degradację oksydacyjną związków bioaktywnych.

W tym krótkim filmie porównujemy ekstrakcję ultradźwiękową w zimnej wodzie za pomocą sonikatora z sondą Hielscher UP200Ht z tradycyjną maceracją trwającą 20 dni. Podczas gdy konwencjonalna maceracja wymaga tygodni, aby wyekstrahować związki bioaktywne ze świeżych liści babki lancetowatej, ekstrakcja ultradźwiękowa z użyciem sondy uwalnia je w zaledwie kilka sekund. Porównanie ekstraktu uzyskanego metodą tradycyjnej maceracji z ekstraktem ultradźwiękowym wyraźnie pokazuje, że ekstrakt poddany sonikacji ma intensywnie zieloną barwę, natomiast ekstrakt macerowany ma brązowawy odcień, co sugeruje degradację oksydacyjną związków bioaktywnych. Intensywnie zielona barwa ultradźwiękowego ekstraktu z babki lancetowatej podkreśla większą skuteczność technologii ultradźwiękowej w otrzymywaniu ekstraktu o pełnym spektrum składników. Ultradźwiękowa ekstrakcja surowców roślinnych jest szybsza, intensywniejsza i wydajniejsza. Wysoce wydajna ekstrakcja ultradźwiękowa za pomocą UP200Ht pozwala uzyskać ekstrakt z babki lancetowatej o pełnym spektrum składników.

Ultradźwięki dużej mocy do ekstrakcji surowców roślinnych

Ultradźwięki o wysokiej intensywności są powszechnie stosowaną techniką przetwarzania w przemyśle spożywczym, chemicznym i farmaceutycznym. Homogenizacja, emulgowanie, utrwalanie oraz ekstrakcja to typowe procesy, które w dużym stopniu korzystają z sonikacji. Sonikację stosuje się do mieszania soków, sosów i past w celu poprawy ich stabilności, do ekstrakcji związków smakowych i aromatycznych oraz substancji bioaktywnych, takich jak polifenole, polisacharydy, przeciwutleniacze, witaminy i inne związki o znaczeniu odżywczym lub farmakologicznym.
Ultradźwięki dużej mocy są technologią intensyfikacji procesów, przewyższającą tradycyjne metody ekstrakcji, takie jak maceracja, hydrodestylacja czy ekstrakcja Soxhleta, pod względem wydajności, szybkości ekstrakcji, łagodności warunków procesu oraz jakości ekstraktu. Kontrolując i dostosowując intensywność ultradźwięków, można przygotowywać leki ziołowe w postaci związków o rozmiarach submikronowych i nanometrycznych – zapewniając najwyższą biodostępność.
Dlatego sonikacja jest preferowaną techniką przygotowywania nowoczesnych ajurwedyjskich leków ziołowych.

Standaryzacja ekstrakcji

Sonikatory Hielscher umożliwiają precyzyjną kontrolę wszystkich ważnych parametrów ekstrakcji i czynników wpływających na jej przebieg. Pomaga to ustanowić standaryzowany proces ekstrakcji, który pozwala wytwarzać ekstrakty o niezawodnej i niezmiennie wysokiej jakości.

Urządzenia do ekstrakcji ultradźwiękowej

Hielscher Ultrasonics jest wiodącym producentem systemów do ekstrakcji ultradźwiękowej. Dzięki tysiącom zainstalowanych urządzeń do ekstrakcji ultradźwiękowej na całym świecie Hielscher jest zaufanym partnerem zarówno w zakresie sprzętu, jak i doradztwa oraz opracowywania projektów.
Nasza oferta obejmuje systemy ultradźwiękowe do przetwarzania objętości od małych do bardzo dużych. Akcesoria, takie jak różne sonotrody (sondy ultradźwiękowe / rogi ultradźwiękowe), wzmacniacze amplitudy i komory przepływowe, umożliwiają optymalną konfigurację procesu. Nasz doświadczony zespół techników, inżynierów procesowych i biochemików służy doradztwem i prowadzi użytkowników od oceny wykonalności przez zwiększanie skali aż po instalację.

Skontaktuj się z nami już teraz! Chętnie podejmiemy współpracę nad Twoim konkretnym procesem ekstrakcji!

Powiązane tematy

Literatura / Źródła

Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Us, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): Optimizing the extraction parameters of epigallocatechin gallate using conventional hot water and ultrasound assisted methods from green tea. Food and Bioproducts Processing 111 (2018). 37–44.
Sánchez-Hernández E., Balduque-Gil J., González-García V., Barriuso-Vargas J.J., Casanova-Gascón J., Martín-Gil J., Martín-Ramos P. (2023): Phytochemical Profiling of Sambucus nigra L. Flower and Leaf Extracts and Their Antimicrobial Potential against Almond Tree Pathogens. International Journal of Molecular Sciences, 2023.
Turrini, Federica; Donno, Dario; Beccaro, Gabriele; Zunin, Paola; Pittaluga, Anna; Boggia, Raffaella (2019): Pulsed Ultrasound-Assisted Extraction as an Alternative Method to Conventional Maceration for the Extraction of the Polyphenolic Fraction of Ribes nigrum Buds: A New Category of Food Supplements Proposed by The FINNOVER Project. Foods. 8. 466; 2019
Cares, M.G. et al. (2010): Ultrasonically assisted Extraction of bioactive principles from Quillaja Saponaria Molina. Physics Procedia 3, 2010. 169–178.
Liu, D. et al. (2011): Extraction of polyphenols from grape seeds by unconventional methods and extract concentration through polymeric membrane. ICEF 2011.
Mason, Th.; Chemat, F.; Vinatoru, M. (2011): The Extraction of Natural Products using Ultrasound or Microwave. Current Organic Chemistry Vol. 15, No. 2, 2011. 237-247.

Warto wiedzieć

Kawitacja ultradźwiękowa i jej wpływ na ekstrakcję

Gdy fale ultradźwiękowe o wysokiej intensywności i niskiej częstotliwości są wprowadzane do cieczy lub past, zachodzi kawitacja. Kawitacja ultradźwiękowa lub akustyczna to
Kawitacja ultradźwiękowa perforuje i rozrywa ściany oraz błony komórkowe, zwiększając w ten sposób przepuszczalność błon komórkowych i stopień ich rozpadu. Ponadto rozpuszczalnik może wnikać do komórki, przenosząc olejki eteryczne i związki bioaktywne z jej wnętrza do otaczającego rozpuszczalnika. W ten sposób substancje biochemiczne uwięzione w komórce są uwalniane do otaczającego rozpuszczalnika i mogą zostać następnie oddzielone. Usprawniony transport masy pomiędzy komórką roślinną a rozpuszczalnikiem (np. wodą, alkoholem, etanolem) umożliwia wytwarzanie ekstraktów o silnym działaniu.
Ekstrakcja ultradźwiękowa jest formą ekstrakcji ciało stałe–ciecz i może być łączona z innymi technikami ekstrakcji, takimi jak hydrodestylacja, ekstrakcja Soxhleta, ekstrakcja płynem w stanie nadkrytycznym (SFE), ekstrakcja mikrofalowa itp., w celu zwiększenia wydajności istniejących urządzeń ekstrakcyjnych i wykorzystania synergicznych efektów ultradźwięków. Dzięki wyjątkowym wynikom pod względem odzysku / wydajności ekstrakcji, szybkości ekstrakcji i jakości ekstraktu sonikacja jest nowoczesną techniką wytwarzania ajurwedyjskich leków ziołowych. Ekstrakcja ultradźwiękowa uwalnia składniki fitochemiczne o wysokiej biodostępności i aktywności przeciwutleniającej. W porównaniu z alternatywnymi metodami produkcji sonikacja zapewnia najwyższą zawartość fenoli, flawonoidów, związków nieflawonoidowych, chlorofili ogółem, karotenoidów ogółem, terpenoidów i fitosteroli oraz najwyższą zdolność wychwytywania wolnych rodników.

„Stosowanie ultradźwięków może usprawnić proces ekstrakcji poprzez zwiększenie transportu masy pomiędzy rozpuszczalnikiem a materiałem roślinnym. Ponadto zapadanie się pęcherzyków kawitacyjnych prowadzi do skuteczniejszego rozbijania komórek dzięki powstawaniu mikrostrumieni w wyniku asymetrycznego zapadania się pęcherzyków w pobliżu powierzchni ciała stałego. Umożliwia to lepsze wnikanie rozpuszczalnika do samej tkanki roślinnej, a także może powodować rozpad ścian komórkowych. W konsekwencji stosowanie ultradźwięków do ekstrakcji surowców roślinnych przynosi korzyści w postaci zwiększonego transportu masy, lepszego wnikania rozpuszczalnika, mniejszej zależności od zastosowanego rozpuszczalnika, ekstrakcji w niższych temperaturach, większej szybkości ekstrakcji i większej wydajności produktu. Cechy te sprawiają, że sonikacja jest atrakcyjną propozycją dla wielu procesów ekstrakcji, a przy zwiększaniu skali należy ją stosować w samym urządzeniu ekstrakcyjnym, w którym materiał roślinny pozostaje w bezpośrednim kontakcie z rozpuszczalnikiem, np. podczas ekstrakcji przeciwutleniaczy z rozmarynu”. [Mason et al. 2011]

Efekty ekstrakcji ultradźwiękowej

Usprawniona dyfuzja
Usprawniony transport masy
Rozbijanie komórek roślinnych
Lepsze wnikanie rozpuszczalnika
Efekt sonokapilarny

Ekstrakcja ultradźwiękowa jest również stosowana do przygotowywania nalewek spagirycznych! Dowiedz się więcej o wspomaganym ultradźwiękami przygotowywaniu nalewek spagirycznych, w tym o protokołach i zaleceniach!

Ajurweda

Ajurweda to holistyczne podejście do zdrowia i dobrego samopoczucia. Oparta na pradawnej wiedzy o wzajemnych zależnościach między ziołami a zdrowiem, praktyka ajurwedyjska wykorzystuje naturalne środki lecznicze. Ajurweda i ziołolecznictwo są ściśle powiązane: lecznicze i uzdrawiające właściwości setek ziół, przypraw i surowców roślinnych stanowią część ajurwedyjskiego systemu leczenia ziołami. Ajurwedyjskie toniki, oleje i mieszanki mogą być podawane wewnętrznie jako leki, suplementy lub żywność, a także stosowane zewnętrznie na skórę (np. oleje, płyny do stosowania na skórę, maści) lub w ramach aromaterapii nawet przez błonę śluzową dróg oddechowych.

Zioła ajurwedyjskie

W medycynie tradycyjnej powszechnie stosuje się środki lecznicze pochodzenia roślinnego, wytwarzane z ziół, przypraw, korzeni i kwiatów.
Każdy surowiec roślinny jest znany ze swoistego działania, np. poprawy trawienia, działania przeciwzapalnego lub przeciwbakteryjnego, łagodzenia bólu, łagodzenia problemów oddechowych, poprawy ogólnego stanu zdrowia itp.

Kurkuma (Curcuma longa), kmin rzymski, ajwan, kolendra, koper włoski, saunf, mięta, nasiona gorczycy, goździki, asafetyda (hing), kozieradka, pieprz czarny, imbir, kardamon, liście laurowe, cynamon, gałka muszkatołowa, triphala i pieprz cayenne to popularne surowce roślinne stosowane w celu poprawy trawienia i metabolizmu. Podaje się je w celu oczyszczenia organizmu poprzez usuwanie ama (produktu ubocznego nieprawidłowego trawienia) oraz zapobiegania problemom trawiennym lub ich leczenia.

Fitozwiązki obecne w ashwagandzie (Withania somnifera), bazylii świętej, lukrecji i wiśni zimowej są dobrze znane z poprawy wydolności, ogólnego stanu zdrowia i długowieczności poprzez zwiększanie energii, siły i poprawę samopoczucia. Te fitozwiązki, znane jako adaptogeny, wzmacniają odporność organizmu na stres.
Kurkuma jest jednym z najważniejszych ajurwedyjskich surowców roślinnych. Zawiera kurkuminoidy i kurkuminę. Związki te są znane z licznych korzyści dla zdrowia człowieka, takich jak poprawa funkcji mózgu, wysoka aktywność przeciwutleniająca, łagodzenie stanów zapalnych (np. reumatoidalnego zapalenia stawów) i zapobieganie nowotworom. Kurkumina wzbudziła duże zainteresowanie w tradycyjnej medycynie zachodniej i farmakologii ze względu na działanie przeciwnowotworowe. Ponieważ zarówno kurkuminoidy, jak i kurkumina słabo rozpuszczają się w wodzie, należy je enkapsulować w liposomach. Kliknij tutaj, aby dowiedzieć się więcej o ultradźwiękowej enkapsulacji i przygotowywaniu liposomów!
Moringa (znana również jako shigru lub drzewo pałeczkowe) jest stosowana ze względu na właściwości przeciwgrzybicze, przeciwwirusowe i detoksykujące. Bogata w przeciwutleniacze i witaminę A moringa jest nazywana superżywnością.

Manjistha i neem zawierają substancje detoksykujące, które oczyszczają organizm.
Przepękla ogórkowata (Momordica charantia) i orzechy betelowe są z powodzeniem stosowane w leczeniu insulinooporności i cukrzycy.
Bazylia święta (znana również jako Tulsi; Ocimum sanctum) jest stosowana ze względu na działanie zapalne, przeciwgorączkowe i przeciwbólowe.
Nasiona kalonji, drzewo siris i są znane z korzystnego wpływu na układ oddechowy.

Zioła ajurwedyjskie dla poszczególnych dosz

W ajurwedzie każda osoba jest klasyfikowana według swojego typu doszy. Istnieją trzy typy dosz – Vata, Pitta i Kapha. Dla każdego typu doszy istnieją zioła, które są wyjątkowo korzystne. Poniżej przedstawiono najważniejsze zioła i przyprawy dla każdego typu doszy:
VATA: Ashwagandha, Triphala, imbir, cynamon, kmin rzymski
PITTA: Amalaki, Triphala, Yashtimadhu, Guduchi, Shatavari
KAPHA: Kurkuma, Haritaki, Triphala, imbir, goździki

Efekt sonokapilarny

Efekt sonokapilarny / ultradźwiękowy efekt kapilarny to anomalne podnoszenie się cieczy w rurce kapilarnej pod wpływem ultradźwięków. Ponieważ niektóre składniki, takie jak olejki eteryczne, znajdują się w układzie kapilarnym materiału roślinnego, można oczekiwać, że ultradźwięki mogłyby wspomagać ich wydostawanie się poprzez efekt sonokapilarny. Możliwe, że pewien wpływ mają również niektóre zjawiska elektryczne towarzyszące efektowi sonokapilarnemu. Zjawisko to mogłoby usprawniać ekstrakcję związków polarnych lub jonowych, podobnie jak elektroforeza.