Ultradźwiękowa ekstrakcja materii komórkowej

Ekstrakcja ultradźwiękowa lub sono-ekstrakcja jest technologią intensyfikującą proces, która działa poprzez sprzężenie ultradźwięków o dużej mocy z zawiesiną tkanki roślinnej lub komórkowej. Hielscher Ultrasonics dostarcza niezawodne ultradźwięki do rozbijania komórek i ekstrakcji z małych komórek. próbki laboratoryjne do wysokich wolumenów w przetwórstwo przemysłowe. Atrakcyjność ekstrakcji wspomaganej ultradźwiękami polega na nietermicznej obróbce materiału, jego łatwym zastosowaniu i skalowalności od skali testowej do skali produkcyjnej.

Urządzenia ultradźwiękowe firmy Hielscher generują ultradźwięki o wysokiej intensywności, które można dokładnie kontrolować zgodnie z wymaganiami procesu.

Poniższa lista zawiera różne protokoły przetwarzania ultradźwiękowego, które pokazują szeroki zakres zastosowań ultradźwięków mocy w biologii, przetwórstwie żywności i produkcji farmaceutycznej.
Niezależnie od tego, czy masz na myśli konkretną ekstrakcję botaniczną, czy chcesz uzyskać więcej ogólnych informacji na temat naszych wysokowydajnych ekstraktorów ultradźwiękowych, skorzystaj z poniższego formularza kontaktowego! Z przyjemnością pomożemy!

Ultradźwiękowa ekstrakcja boldiny z liści Boldo (Peumus boldus Molina)

Aplikacja ultradźwiękowa:
Ważnym związkiem aktywnym w boldo jest boldina ((S)-2,9-dihydroksy-1,10-dimetoksiaporfina), która jest obok katechiny ((2S,3R)-2-(3,4-dihydroksyfenylo)-3,4-dihydro-1(2H)-benzopiran-3,5,7-triol) głównym składnikiem frakcji alkaloidów i flawonoidów w liściach boldo. Boldina jest silnym środkiem przeciwutleniającym, który ulega peroksydacyjnym uszkodzeniom wywołanym przez wolne rodniki i działa jako skuteczny zmiatacz rodników hydroksylowych.
Procedura ekstrakcji: W typowej procedurze ekstrakcji próbki liści boldo ekstrahowano 1 litrem wody destylowanej pod ciśnieniem atmosferycznym za pomocą ultradźwiękowca UIP1000hd w trybie wsadowym i przepływowym. Czas ekstrakcji wynosi od 10 do 40 minut, przy intensywności ultradźwięków od 10 do 23 W/cm.²i zakresie temperatur od 10 do 70°C. Najlepsze wyniki osiągnięto w następujących warunkach: natężenie ultradźwięków 23 W/cm² przez 40 minut w temperaturze 36°C
Wyniki: Wyniki analizy pokazują, że sonikacja o dużej mocy zwiększa uwalnianie analitu z roślinnego materiału matrycy Boldo w znacznie lepszym tempie w porównaniu z metodą konwencjonalną: równa wydajność została uwolniona przez sonikację w ciągu 30 minut, podczas gdy konwencjonalny czas ekstrakcji wynosił 2 godziny.
Chemat (2013) i współpracownicy wykazali, że ekstrakcja wspomagana ultradźwiękami poprawia wydajność ekstrakcji roślin przy jednoczesnym skróceniu czasu ekstrakcji przy zwiększonym stężeniu ekstraktów (taka sama ilość rozpuszczalnika i materiału roślinnego). Analiza wykazała, że zoptymalizowane warunki to: moc sonikacji 23 W/cm² z UIP1000hd przez 40 min. i temperaturze 36°C. Zoptymalizowane parametry ekstrakcji ultradźwiękowej zapewniają lepszą ekstrakcję w porównaniu do konwencjonalnej maceracji pod względem czasu procesu (30 min. zamiast 120 min.), wyższej wydajności, wyższej efektywności energetycznej, lepszej czystości, wyższego bezpieczeństwa i lepszej jakości produktu.
Zalecane urządzenie:
UIP1000hdT z sonotrodą BS2d34 i komorą przepływową
Dokument referencyjny/badawczy:
Petigny, L.; Périno-Issartier, S.; Wajsman, J.; Chemat, F. (2013): Wsadowa i ciągła ekstrakcja wspomagana ultradźwiękami liści Boldo (Peumus boldus Mol.). International Journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.

Ultradźwiękowa ekstrakcja kwasu chlorogenowego z liści tytoniu

Aplikacja ultradźwiękowa:
Do eksperymentów ekstrakcji, liście tytoniu z Nicotiana tabacum zostały zmielone do mniejszych rozmiarów cząstek ok. >4 x ≧2 mm. W przypadku prób ekstrakcji ultradźwiękowej, 20 g próbek suszonych liści tytoniu ekstrahowano wodą destylowaną w temperaturach od 5°C do 30°C. Eksperymenty ekstrakcji przeprowadzono dla przedziałów czasowych cyklu ekstrakcji wahających się od 5 minut do 30 minut na cykl. Około 10 do 15 kropli etanolu dodano do obliczonej 256 ml optymalnej objętości wody destylowanej potrzebnej do ekstrakcji całego rozpuszczalnego kwasu chlorogenowego z 20 g próbek suszonych liści tytoniu. Optymalna objętość 256 ml wody destylowanej została następnie podzielona na ułamkowe objętości rozpuszczalnika ekstrakcyjnego do stosowania w każdym cyklu ekstrakcji ultradźwiękowej.
W przypadku napromieniowania ultradźwiękowego, procesor ultradźwiękowy UP400S (400 W, 24 kHz) z sonotrodą H7 wykonaną z tytanu o średnicy końcówki 7 mm. Sonotroda H7 została umieszczona w połowie wysokości mieszaniny ekstrakcyjnej.
protokół: Jako optymalne warunki dla ultradźwiękowej ekstrakcji kwasu chlorogenowego z liści tytoniu stwierdzono: 20 g suszonych liści tytoniu w wodzie destylowanej (optymalny stosunek cieczy do ciała stałego: 12,8 ml / g) w temperaturze przetwarzania 20 ° C, urządzenie ultradźwiękowe UP400S (400 W, 24 kHz) przez 3 cykle sonikacji po 15 minut (całkowity czas sonikacji: 45 minut).
Zalecane urządzenie:
UP400S z sonotrodą H7
Dokument referencyjny/badawczy:
Mazvimba, Martin Tongai; Yu, Ying; Zhang, Ying (2011): Optymalizacja i ortogonalna konstrukcja procesu ekstrakcji wodnej wspomaganej ultradźwiękami do ekstrakcji kwasu chlorogenowego z suchych liści tytoniu. Chinese Journal of Natural Medicines 2011.
Przeczytaj więcej o ekstrakcji ultradźwięków z tytoniu!

Ekstrakcja ultradźwiękowa mangiferyny

Aplikacja ultradźwiękowa:
Mangiferyna (1,3,6,7-tetrahydroksy-2-[3,4,5-trihydroksy-6-(hydroksymetylo)oksan-2-ylo]ksanten-9-on; wzór: C₁₉H₁₈O₁₁) jest polifenolem o strukturze C-glikozyloksantonu, który można znaleźć w wielu gatunkach roślin. Mangiferyna wykazuje różne działania farmakologiczne. Regioselektywna acylacja mangiferyny może być bardzo skutecznie katalizowana przez lipazę pod wpływem ultradźwięków. W porównaniu z konwencjonalnymi metodami, kataliza wspomagana ultradźwiękami wyróżnia się krótszym czasem reakcji i wyższą wydajnością. Optymalne warunki dla ultradźwiękowej acylacji mangiferyny stwierdzono w następujący sposób:
lipaza: PCL, donor acylu: octan winylu; rozpuszczalnik reakcji: DMSO, temperatura reakcji: 45 st. C, moc ultradźwięków: 200 W; stosunek substratów: donor acylu/mangiferyna 6/1, obciążenie enzymem: 6 mg/ml
Regioselektywna wydajność acylowania wynosiła do 84%.
Zalecane urządzenie:
UP200St lub UP200Ht
Dokument referencyjny/badawczy:
cp.: Wang, Z.; Wang, R.; Tian, J.; Zhao, B; Wei, X.F.; Su, Y.L.; Li, C.Y.; Cao, S.G.; Wang, L. (2010): Wpływ ultradźwięków na katalizowaną lipazą regioselektywną acylację mangiferyny w niewodnych rozpuszczalnikach. J. Asian Nat Prod. Res. 12/1, 2010. 56-63.

Ultradźwiękowa ekstrakcja kapsaicynoidów

Aplikacja ultradźwiękowa:
Ekstrakcja kapsaicynoidów (kapsaicyny, nordihydrokapsaicyny) z papryczek chili: Kapsaicynoidy z Capsicum frutescens paprykę otrzymano za pomocą ekstrakcji ultradźwiękowej w następujących warunkach: rozpuszczalnik: 95% (v/v) etanol, stosunek rozpuszczalnik/masowy 10 ml/g, 40 min. czas ekstrakcji sonikacyjnej, temperatura ekstrakcji 45°C. Wydajność ekstrahenta: 85% kapsaicynoidów
Zalecane urządzenie:
UP400St
Przeczytaj więcej o wspomaganej ultradźwiękami ekstrakcji kapsaicynoidów z papryczek chili!

Ultradźwiękowa ekstrakcja sylimaryny z nasion ostropestu plamistego

Aplikacja ultradźwiękowa:
Ekstrakcję wspomaganą ultradźwiękami przeprowadzono przy użyciu ultrasonografu UP400S. W tym badaniu zastosowano sondę ultradźwiękową typu rogowego o średnicy 1,5 cm. Dokładnie odważono 10 g beztłuszczowego proszku ostropestu plamistego i rozpuszczono w 100 ml metanolu. Zlewkę umieszczono w łaźni wodnej i utrzymywano w temperaturze 25°C. Proszek ostropestu plamistego rozpuszczony w rozpuszczalniku poddano sonikacji przez różne przedziały czasowe (30, 60, 90, 120 i 150 min.) Po każdym przedziale czasowym roztwór przefiltrowano przez bibułę filtracyjną Whatmana, a każdy przesącz (około 80 ml) odparowano za pomocą wyparki obrotowej do uzyskania 30 ml roztworu, a absorbancję związków fenolowych zmierzono za pomocą spektrofotometru UV-Visible przy długości fali 517 nm zgodnie z metodą DPPH. Zgodnie z oczekiwaniami, wydłużenie czasu ekstrakcji skutkowało wzrostem zawartości sylimaryny.
Autorzy badania stwierdzili, że ekstrakcja ultradźwiękowa w celu uzyskania ekstraktów alkoholowych jest jedną z najlepszych technik zastępujących techniki konwencjonalne. Udowodniono, że ekstrakcja ultradźwiękowa pozwala uzyskać lepszą jakość ekstraktu. Dalsze korzyści to oszczędność czasu, większa wydajność itp.
Zalecane urządzenie:
UP400St
Dokument referencyjny/badawczy:
Çağdaş, E.; Kumcuoğlu, S.; Güventürk, S.; Tavman, S. (2011): Ekstrakcja wspomagana ultradźwiękami składników sylimaryny z nasion ostropestu plamistego (Silybum Marianum L.). GIDA 36/6, 2011. 311-318.
Przeczytaj więcej o ultradźwiękowej ekstrakcji sylimaryny z nasion ostropestu plamistego!

Ekstrakcja ultradźwiękowa stewiozydu

Aplikacja ultradźwiękowa:
Próbki 10 g suchych i zmielonych liści stewii ekstrahowano w 100 ml wody przy ciągłym mieszaniu (za pomocą mieszadła magnetycznego). Wartość pH kontrolowano za pomocą 0,01 M fosforanu sodu pH 7. Próbkę umieszczono w szklanej zlewce o pojemności 150 ml i poddano działaniu ultradźwięków za pomocą sondy ultradźwiękowej UIP500hT (20kHz, 500W). Końcówkę sonotrody zanurzono na około 1,5 cm w zawiesinie liści stewii. Urządzenie ultradźwiękowe ustawiono na moc wyjściową 350 W. Łagodna obróbka ultradźwiękowa 350 W przez 5-10 min. przy stałej temperaturze procesu 30°C dała wydajność rebaudiozydu A 30-34 g na 100 g próbki. Po sonikacji roztwór ekstraktu odwirowano i przefiltrowano przez mikroporowatą membranę 0,45 μm; filtrat pobrano do analizy zawartości całkowitego rebaudiozydu A. Wydajność ekstrakcji całkowitej zawartości rebaudiozydu A analizowano metodą HPLC.
Dzięki bezrozpuszczalnikowej ekstrakcji wspomaganej ultradźwiękami uzyskano wysoką wydajność rebaudiozydu A w porównaniu z tradycyjnymi metodami ekstrakcji, takimi jak ekstrakcja termiczna lub maceracja.
Zalecane urządzenie:
UIP500hdT
Przeczytaj więcej o ultradźwiękowej ekstrakcji stewii!

Ultradźwiękowa ekstrakcja terpenów

Aplikacja ultradźwiękowa:
Ekstrakcja lotnych związków, takich jak terpeny, z kwiatostanów odmiany Cannabis sativa L. typu włóknistego może być wzmocniona ultradźwiękowo. Badania wykazały, że po krótkiej sonikacji docelowe terpeny są już uwalniane z materiału roślinnego.
Wyniki pokazują, że obróbka ultradźwiękowa nie dłuższa niż 5 minut pozwala uzyskać zwiększone stężenie terpenów w porównaniu z maceracją. Zamiast tego, obróbka ultradźwiękowa dłuższa niż 5 minut zwiększyła stężenie δ-9-tetraidrokannabinolu (THC).
Protokół sonikacji:
Ekstrakcja terpenów wspomagana ultradźwiękami została przeprowadzona przy użyciu urządzenia Sonda ultradźwiękowa o mocy 200 W. Urządzenie ultradźwiękowe ustawiono na 25% amplitudy. Trzy porcje po 50 g wysuszonych kwiatostanów dodano po 250 ml 70% etanolu v/v, który został użyty do ekstrakcji rozpuszczalnika. Każdą zlewkę i jej zawartość zanurzono w łaźni lodowej. Sonikację prowadzono przez 5, 10 i 15 minut. Podczas ekstrakcja ultradźwiękowa Aby utrzymać temperaturę procesu poniżej 30°C, zapewniono ciągłe, szybkie odprowadzanie ciepła. Po ekstrakcji mieszaniny przefiltrowano pod próżnią przez bibułę Whatman nr 3, a rozpuszczalnik usunięto przez obrotowe odparowanie próżniowe. Każda próba ekstrakcji została przeprowadzona w trzech egzemplarzach przy użyciu trzech różnych próbek.
Ultrasonizacja okazała się interesującą alternatywą dla maceracji w celu ekstrakcji lotnych związków z kwiatostanu konopi indyjskich, ale pokazuje również, że obróbka ultradźwiękowa nie może być dłuższa niż 5 minut, aby uzyskać zwiększony odzysk terpenów. Zamiast tego, obróbka ultradźwiękowa dłuższa niż 5 minut zwiększyła stężenie δ-9-tetraidrocannabinolu (THC). Ekstrakt z kwiatostanów Cannabis sativa uzyskany w wyniku ekstrakcji ultradźwiękowej przeprowadzonej przez 5 minut może być stosowany jako składnik perfum lub aromatów do napojów. Może być stosowany jako alternatywa dla konopi przemysłowych, gdzie łodygi są wykorzystywane w przemyśle włókienniczym, a ekstrakty z kwiatostanów w przemyśle kosmetycznym i spożywczym.
Zalecane urządzenie:
UP200St lub UP200Ht z sonotrodą/sondą S26d14
Dokument referencyjny/badawczy:
Da Porto, C.; Decorti, D.; Natolino, A. (2014): “Wspomagana ultradźwiękami ekstrakcja lotnych związków z przemysłowych kwiatostanów Cannabis sativa L.”. IJARNP 2014, 7/1. 8-14.
Przeczytaj więcej o ekstrakcji terpenów wspomaganej ultradźwiękami!

Zestaw ekstrakcyjny do izolacji botanicznej: Ultradźwiękowy sondy UP400ST, filtr próżniowy Büchi i rotor-parownik do ekstrakcji fitochemikaliów.

Ultradźwiękowa ekstrakcja waniliny z peklowanych ziaren wanilii

Aplikacja ultradźwiękowa:
Ekstrakcja waniliny została zoptymalizowana pod sonikacją. Dlatego urządzenie ultradźwiękowe o mocy 100 W było obsługiwane w trybie pulsacyjnym (cykle: 5 sekund włączone, a następnie 5 sekund wyłączone).
Najlepsze wyniki uzyskano dla ekstrakcji ultradźwiękowej w 40% etanolu przez 1 godzinę w temperaturze 30°C. Aby porównać wyniki z konwencjonalnymi metodami ekstrakcji, przeprowadzono również ekstrakcję w kąpieli wodnej i ultradźwiękowej. Wyniki wykazały, że optymalizacja ekstrakcji waniliny za pomocą ultradźwiękowego rogu z 40% etanolem przez 1 godzinę w temperaturze 30°C była porównywalna z ekstrakcją w kąpieli wodnej z 40% etanolem w temperaturze 56°C przez 15 godzin.
Zalecane urządzenie:
UP100H
Dokument referencyjny/badawczy:
Rasoamandrary, N.; Fernandes, A. M.; Bashari, M.; Masamba, K.; Xueming, X. (2013): Ulepszona ekstrakcja waniliny 4-hydroksy-3-metoksybenzaldehydu z peklowanych ziaren wanilii przy użyciu ekstrakcji wspomaganej ultradźwiękami: Porównanie ekstrakcji wspomaganej ultradźwiękami i gorącej kąpieli wodnej. Akademik Gıda 11/1, 2013. 6-12.
Przeczytaj więcej o zaletach ultradźwiękowej ekstrakcji waniliny!

Ekstrakcja ultradźwiękowa związków fenolowych z Ziziphus Jujube

Aplikacja ultradźwiękowa:
Do ultradźwiękowo wspomaganej ekstrakcji związków fenolowych z jujube (Ziziphus Jujube), ultradźwiękowy ultrasonograf o wysokiej intensywności sondy UP200H o mocy 200W i częstotliwości 24kHz. Urządzenie ultradźwiękowe było wyposażone w sonotrodę S2 z mikrokońcówką (średnica końcówki 2 mm), która była zanurzona w łaźni wodnej, w której umieszczono szkło osadowe z próbką (wymiary wewnętrzne: 280:195:135 mm). Amplituda drgań ultradźwiękowych wynosiła 100% mocy nominalnej (maksymalna amplituda 260 μm), a moc akustyczna 0,171402 W i natężenie 21,8346 W/cm2 . Natężenie ultradźwięków określono kalorymetrycznie poprzez pomiar wzrostu temperatury zawiesiny w warunkach adiabatycznych. Procedurę ekstrakcji ultradźwiękowej zastosowano do ekstrakcji fenoli ogółem z próbek zgodnie z projektem eksperymentalnym (do optymalizacji).
Zalecane urządzenie:
UP200H z sonotrodą S2
Dokument referencyjny/badawczy:
Fooladi, H.; Mortazavi, S. A.; Rajaei, A.; Elhami Rad, A.H.; Salar Bashi, D.; Savabi Sani Kargar, S. (2013): Optymalizacja ekstrakcji związków fenolowych z jujube (Ziziphus Jujube) przy użyciu metody ekstrakcji wspomaganej ultradźwiękami. IECFP 2013.

Kliknij tutaj, aby znaleźć więcej protokołów sonikacji do ultradźwiękowej obróbki materii biologicznej!