Ekstrakcja ultradźwiękowa saponin Quillaja
- Ekstrakty saponinowe z drzewa Quillaja saponaria Molina są głównym źródłem saponin do zastosowań przemysłowych.
- Ultradźwiękowa ekstrakcja saponin Quillaja daje wysokiej jakości saponiny.
- Ekstrakcja ultradźwiękowa jest wysoce skuteczną metodą wytwarzania wysokiej wydajności ekstraktu saponiny Quillaja w krótkim czasie.
Ekstrakt z saponiny Quillaja
Ekstrakt saponin Quillaja (synonimy: ekstrakty quillaia, bois de Panama, ekstrakty z kory Panama, ekstrakty quillai, ekstrakty z kory Quillay, ekstrakty z kory mydlanej) to substancja pozyskiwana z drzewa Quillaja Saponaria Molina (Q. saponaria). Ekstrakt Quillaja składa się z ponad 100 saponin triterpenoidowych. Głównymi obecnymi saponinami są glikozydy kwasu kwilowego. Inne główne składniki to polifenole i garbniki, a także niewielkie ilości soli i cukrów. Ekstrakt Quillaja jest wytwarzany przez wodną ekstrakcję zmielonej wewnętrznej kory lub drewna przyciętych łodyg i gałęzi drzewa Quillaja saponaria. Ponieważ ekstrakty saponin Quillaja zawierają zarówno środki powierzchniowo czynne, jak i związki fenolowe, są one niezwykle interesujące dla formułowania wrażliwych składników żywności funkcjonalnej i ich ochrony przed utlenianiem.
Zastosowanie saponin jako naturalnych emulgatorów znacznie wzrasta ze względu na rosnące zapotrzebowanie na zdrowe, naturalne produkty bez syntetycznych dodatków. Saponiny Quillaja są doskonałymi emulgatorami dla emulsji O/W i nanoemulsji i wykazały bardzo dobre efekty w różnych preparatach, takich jak napoje i mieszanki olejów. Powszechnym zastosowaniem ekstraktu saponin Quillaja jest emulgowanie Oleje CBDprzezroczyste napoje i spienione produkty spożywcze. Saponiny Quillaja mogą być stosowane samodzielnie lub w połączeniu z innymi środkami emulgującymi.
Q-Naturale® to dodatek do żywności na bazie saponin z kory Quillaja, który został zatwierdzony przez FDA jako skuteczny emulgator do żywności i napojów. Oprócz środka emulgującego, saponiny Quillaja są stosowane w preparatach farmaceutycznych ze względu na swoje właściwości przeciwbakteryjne, przeciwwirusowe, przeciwgrzybicze, przeciwpasożytnicze, przeciwnowotworowe, hepatoprotekcyjne i immunoadiuwantowe.
- Najwyższa wydajność
- Szybka ekstrakcja – w ciągu kilku minut
- Wysokiej jakości ekstrakty – Łagodny, nietermiczny
- Zielony rozpuszczalnik (np. woda)
- Opłacalność
- Łatwa i bezpieczna obsługa
- Niskie koszty inwestycyjne i operacyjne
- Praca 24/7 pod dużym obciążeniem
- Zielona, przyjazna dla środowiska metoda
120L ultradźwiękowa ekstrakcja wsadowa składników botanicznych z UIP2000hdT i mieszadłem
Studium przypadku ultradźwiękowej ekstrakcji saponin z Quillaja
Aby przygotować wysokiej jakości ekstrakt Quillaja, który oferuje pożądane funkcje jako dodatek do żywności i farmaceutyków, należy wyizolować aktywne fitochemikalia, a mianowicie saponiny. Saponina Quillaja jest saponiną triterpenową izolowaną z kory drzewa mydlanego. Kawitacja ultradźwiękowa sprzyja ekstrakcji poprzez poprawę kontaktu pomiędzy ciałami stałymi i cieczą oraz zwiększenie transferu masy.
Cares i in. wykazali w swoich badaniach wyraźnie, że ekstrakcja wspomagana ultradźwiękami (UAE) może usprawnić proces ekstrakcji bioaktywnych zasad z Quillaja Saponaria Molina. Wykorzystali oni wióry z drewna i kory Quillaja i wyekstrahowali saponiny w wodzie za pomocą sonikacji, tak aby produkt końcowy zawierał wyłącznie naturalne składniki i surowce i mógł być stosowany w procesach produkcji żywności. Jako metoda ekstrakcji nietermicznej, temperatura ekstrakcji podczas ultradźwięków była stale utrzymywana na poziomie 20ºC (68ºF). Wydajność ekstrakcji znacznie wzrosła wraz z okresem sonikacji od 10 do 30 minut. Wydajność 20 minut w temperaturze 20ºC w ekstrakcji wspomaganej ultradźwiękami była porównywalna z wydajnością uzyskaną konwencjonalną metodą 3-godzinnej ekstrakcji w temperaturze 60ºC.
Urządzenia ultradźwiękowe są wykorzystywane do przygotowania długoterminowych stabilnych emulsji o/w przy użyciu ekstraktu saponiny Quillaja do stabilizacji emulsji fizycznie i chemicznie. Kliknij tutaj, aby dowiedzieć się więcej o emulgowaniu ultradźwiękowym!
Wysokowydajne ekstraktory ultradźwiękowe
Hielscher Ultrasonics specjalizuje się w produkcji wysokowydajnych procesorów ultradźwiękowych do produkcji wysokiej jakości ekstraktów z roślin.
Szeroka gama produktów firmy Hielscher obejmuje zarówno małe, wydajne ultrasonografy laboratoryjne, jak i solidne systemy stołowe i w pełni przemysłowe, które zapewniają ultradźwięki o wysokiej intensywności do wydajnej ekstrakcji i izolacji składników bioaktywnych (np. kwercetyna, kofeina, kurkumina, terpeny itp.). Wszystkie urządzenia ultradźwiękowe od 200W do 16,000W posiadają kolorowy wyświetlacz do cyfrowej kontroli, zintegrowaną kartę SD do automatycznego zapisu danych, zdalne sterowanie przez przeglądarkę i wiele innych przyjaznych dla użytkownika funkcji. Sonotrody i komórki przepływowe (części, które mają kontakt z medium) mogą być sterylizowane w autoklawie i są łatwe do czyszczenia. Wszystkie nasze ultradźwięki są zbudowane do pracy 24/7, wymagają niewielkiej konserwacji i są łatwe i bezpieczne w obsłudze.
Cyfrowy kolorowy wyświetlacz pozwala na przyjazne dla użytkownika sterowanie sprzętem ultradźwiękowym. Nasze systemy są w stanie dostarczyć od niskich do bardzo wysokich amplitud. Do ekstrakcji związków chemicznych, takich jak astaksantyna, oferujemy specjalne sonotrody ultradźwiękowe (znane również jako sondy ultradźwiękowe lub rogi), które są zoptymalizowane pod kątem czułej izolacji wysokiej jakości substancji czynnych. Wytrzymałość sprzętu ultradźwiękowego firmy Hielscher pozwala na pracę w trybie 24/7 przy dużych obciążeniach i w wymagających środowiskach.
Precyzyjna kontrola parametrów procesu ultradźwiękowego zapewnia powtarzalność i standaryzację procesu. Zautomatyzowane systemy ekstrakcji ultradźwiękowej firmy Hielscher na skalę przemysłową zostały zaprojektowane z myślą o wysokiej wydajności produkcji najwyższej jakości ekstraktów, przy jednoczesnym zmniejszeniu nakładów pracy, kosztów i energii.
Poniższa tabela przedstawia przybliżoną wydajność przetwarzania naszych ultradźwiękowców:
| Wielkość partii | natężenie przepływu | Polecane urządzenia |
|---|---|---|
| 1 do 500mL | 10-200mL/min | UP100H |
| 10 do 2000mL | 20-400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 do 20L | 0.2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10-100L | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| b.d. | 10-100L/min | UIP16000 |
| b.d. | większe | klaster UIP16000 |
Skontaktuj się z nami! / Zapytaj nas!
Literatura/Referencje
- M. G. Cares, Y. Vargas, L. Gaete, J. Sainz, J. Alarcón (2009): Ultradźwiękowo wspomagane ekstrakcji bioaktywnych zasad z Quillaja Saponaria Molina. Międzynarodowy Kongres Ultradźwięków, Universidad de Santiago de Chile, styczeń 2009.
- J. Deise Fleck, A. Heemann Betti, F. Pereira da Silva, E. A. Troian, C. Olivaro, F. Ferreira, S. Gasparin Verza (2019): Saponiny z Quillaja saponaria i Quillaja brasiliensis: Szczególna charakterystyka chemiczna i aktywność biologiczna. Molecules. 2019 Jan; 24(1): 171.
- K. Kaur, R. Kumar, S.K. Mehta (2015): Formuła nanoemulsji stabilizowanej saponiną metodą ultradźwiękową i jej rola w ochronie degradacji kwercytyny przed promieniowaniem UV. Ultradźwięki Sonochemia 31, 2015.
- R.R.T. Majinda (2012): Ekstrakcja i izolacja saponin. In: Satyajit D. Sarker and Lutfun Nahar (eds.), Natural Products Isolation, Methods in Molecular Biology, Vol. 864, 2012.
- N. Riquelme, R.N. Zúñiga, C. Arancibia (2019): Stabilność fizyczna nanoemulsji z mieszaninami emulgatorów: Zastąpienie tweenu 80 saponiną quillaja. LWT – Food Science and Technology 111, 2019. 760-766.
Fakty, które warto znać
O drzewie Quillaja i jego saponinach
Drzewo Quillaja Saponaria Molina, znane również jako południowoamerykańskie soaptree, rośnie naturalnie i na szeroką skalę w Chile. Drzewo Quillaja Saponaria (rodzina Rosaceae) to duża, wiecznie zielona roślina o grubej korze, pochodząca z kilku krajów Ameryki Południowej, w szczególności Boliwii, Chile i Peru.
Ekstrakt z saponin Quillaja zawiera głównie saponiny, ale także polifenole, garbniki, a także sole i cukry w niewielkich ilościach. Saponiny Quillaja to cząsteczki zbudowane z jądra triterpenowego z dwoma łańcuchami cukrowymi. Te łańcuchy cukrowe nadają saponinom właściwości hydrofilowe (= rozpuszczalne w wodzie), podczas gdy jądro triterpenowe jest hydrofobowe (= hydrofobowe). W związku z tym jest to amfotyczny tenzyd, który sprawia, że saponiny są niejonowymi tenzydami, co pozwala na zmniejszenie napięcia powierzchniowego, solubilizację produktów hydrofobowych w roztworach wodnych, a także tworzenie mikro-/nano-emulsji.
W drzewie Quillaja kora zawiera około 5% największej ilości saponin, podczas gdy drewno zawiera około 2% saponin.
Ponieważ saponiny są naturalnymi substancjami o dobrych właściwościach pieniących i emulgujących, są one często stosowane jako środki pieniące w przemyśle spożywczym, napojów i piwa, jako środki powierzchniowo czynne w kosmetykach, jako dodatki do agrochemikaliów i pasz dla zwierząt oraz jako adiuwanty w szczepionkach.
Produkcja ekstraktów z quillaja odbywa się za pomocą ekstrakcji wodnej; w jej produkcji nie stosuje się żadnych innych rozpuszczalników. Produkt końcowy, surowy lub oczyszczony ekstrakt, w postaci płynnej lub sproszkowanej, zawiera wyłącznie naturalne składniki i surowce, dopuszczone do stosowania w procesach produkcji żywności. (Cares et al. 2009)
Czym są saponiny?
Słowo saponina pochodzi od łacińskiego słowa sapo, które oznacza mydło. Saponiny to związki fitochemiczne, występujące głównie, ale nie wyłącznie w roślinach, które wykazują właściwości pieniące i składają się z policyklicznych aglikonów przyłączonych do jednego lub więcej łańcuchów bocznych cukru. Część aglikonowa, zwana również sapogeniną, jest steroidem (C27) lub triterpenem (C30). Zdolność saponin do pienienia jest spowodowana połączeniem hydrofobowej (rozpuszczalnej w tłuszczach) sapogeniny i hydrofilowej (rozpuszczalnej w wodzie) części cukrowej. [Majinda, 2012: s. 515] Materiały roślinne o wysokiej zawartości saponin były tradycyjnie stosowane jako środki emulgujące. Wybitnymi przykładami roślin bogatych w saponiny są mydlnica lekarska (Quillaja saponaria; Rosaceae), mydlnica lekarska (Saponaria officinalis; Caryophyllaceae) i proszek shikakai (Gleditsia sinensis; Leguminosae). Saponiny to amfipatyczne glikozydy o wysokiej masie cząsteczkowej, które mają strukturalnie jedną lub więcej hydrofilowych ugrupowań glikozydowych, które są połączone z lipofilową pochodną triterpenową. Szczególnie w przemyśle farmaceutycznym saponiny przyciągnęły wiele uwagi ze względu na ich szereg właściwości biologicznych, w tym zdolność do stymulowania odpowiedzi immunologicznej, co czyni je głównymi kandydatami na adiuwanty.
Wszystko, co musisz wiedzieć o ekstrakcji ultradźwiękowej
Ekstrakcja wspomagana ultradźwiękami (UAE), również sono-ekstrakcja, jest wysoce wydajną, zieloną metodą ekstrakcji w celu wyizolowania substancji bioaktywnych, takich jak białka, witaminy, polifenole, naturalne pigmenty, lipidy itp. z matryc roślinnych. Ekstrakcja ultradźwiękowa opiera się na zasadzie działania kawitacji akustycznej.
Gdy intensywne fale ultradźwiękowe są stosowane do układów ciekłych, występuje kawitacja akustyczna, która jest zjawiskiem generowania, wzrostu i ostatecznego zapadania się pęcherzyków próżniowych (patrz rys. poniżej). Podczas propagacji fal ultradźwiękowych pęcherzyki próżniowe oscylują i rosną, aż osiągną punkt, w którym nie mogą absorbować dalszej energii. W szczytowym momencie wzrostu pęcherzyki gwałtownie się zapadają, co powoduje lokalne efekty termiczne, mechaniczne i chemiczne. Efekty mechaniczne obejmują wysokie ciśnienie do 1000atm, turbulencje i intensywne siły ścinające. Siły te niszczą ściany komórkowe i promują transfer masy między wnętrzem komórki a rozpuszczalnikiem, uwalniając związki bioaktywne do otaczającej cieczy (tj. rozpuszczalnika).
Ekstrakcja ultradźwiękowa opiera się na kawitacji akustycznej i jej hydrodynamicznych siłach ścinających
Ultradźwiękowa ekstrakcja związków stałych i ciekłych z roślin i tkanek komórkowych została dobrze zbadana. Zastosowanie wysoce intensywnych fal ultradźwiękowych znacząco wspomaga procesy ekstrakcji. Oprócz intensyfikacji procesu – co skutkuje wyższą wydajnością i krótszym czasem ekstrakcji – zapobiega się degradacji termicznej i utracie składników wrażliwych na temperaturę, ponieważ ultradźwięki są obróbką nietermiczną. Ponadto ekstrakcja ultradźwiękowa ma niskie koszty inwestycyjne i operacyjne, zmniejsza zużycie rozpuszczalników i / lub pozwala na stosowanie bardziej ekologicznych rozpuszczalników, co czyni ją ekonomiczną i przyjazną dla środowiska techniką ekstrakcji. Przewyższając konwencjonalne metody ekstrakcji, ekstrakcja wspomagana ultradźwiękami (UAE) została przyjęta z przemysłu spożywczego do produkcji bioaktywów z ekonomicznymi korzyściami.
Ekstrakcja ultradźwiękowa z komórek roślinnych: mikroskopijny przekrój poprzeczny (TS) pokazuje mechanizm działania podczas ekstrakcji ultradźwiękowej z komórek (powiększenie 2000x) [źródło: Vilkhu et al. 2011].
Procesory ultradźwiękowe o dużej mocy od skali laboratoryjnej do pilotażowej i przemysłowej.