Ultradźwiękowa ekstrakcja czosnku bez użycia rozpuszczalników
Czosnek (Allium sativum) jest bogaty w związki siarki organicznej (np. allicyna, glutation), które sprzyjają wielu korzyściom zdrowotnym. Ekstrakcja ultradźwiękowa jest niezawodną i skuteczną techniką produkcji wysoko skoncentrowanych ekstraktów z czosnku. Dzięki ultradźwiękowi uzyskuje się wysokie plony wysokiej jakości ekstraktów o pełnym spektrum w bardzo krótkim czasie ekstrakcji.
Ekstrakcja ultradźwiękowa
Zasada działania ekstrakcji ultradźwiękowej (tzw. sono-ekstrakcji) opiera się na zjawisku kawitacji akustycznej. Kawitacja generowana ultradźwiękowo tworzy duże siły ścinające, mikroturbulencje, dysze cieczy oraz lokalnie zamknięte, ekstremalne różnice temperatur i ciśnień. Mechaniczne efekty wysokowydajnych ultradźwięków rozbijają ściany komórkowe, sprzyjają penetracji rozpuszczalnika do wnętrza komórki i zwiększają transfer masy. Jako nietermiczna technika ekstrakcji, ultradźwięki zapobiegają termicznej degradacji związków bioaktywnych. Parametry procesu ultradźwiękowego mogą być precyzyjnie dostosowane do surowca i substancji docelowych, dzięki czemu zapewniona jest najwyższa jakość ekstrakcji.
Ultradźwiękowa ekstrakcja alicyny na bazie wody
Allicyna jest najobfitszą cząsteczką tiosulfinianu występującą w ekstrakcie czosnku. Alicyna ma działanie przeciwbakteryjne, przeciwwirusowe, przeciwgrzybicze, przeciwprotozoalne, przeciwrakowe i hipoglikemiczne, znana jest również jako substancja wspomagająca zdrowie układu sercowo-naczyniowego i odpornościowego. Działanie farmakologiczne czosnku jest związane głównie z reakcjami wymiany tiolowo-siarczkowej z białkami zawierającymi tiol.
Do produkcji wysoko skoncentrowanych ekstraktów czosnku z dużą ilością związków siarki organicznej ekstrakcja ultradźwiękowa jest niezawodną i skuteczną techniką izolowania tioli i innych substancji bioaktywnych z czosnku. Ultradźwięki uwalniają tiole z wnętrza komórek czosnku i pozwalają na przygotowanie pełnego spektrum ekstraktu z biomolekuł czosnku. Do ultradźwiękowej ekstrakcji czosnku można użyć wody jako rozpuszczalnika, który jest nietoksyczny, tani i przyjazny dla środowiska.
Przekrój poprzeczny ząbka czosnku przed i po sonicacji
studium i zdjęcia Bose et al. 2014
homogenizator ultradźwiękowy UIP2000hdT (2kW) z reaktorem wsadowym z ciągłym mieszaniem
Protokoły ekstrakcji alicyny ultradźwiękowej
Arzanlou et al. (2010) informują o ultradźwiękowej ekstrakcji alicyny z ząbków czosnku przy użyciu wody jako rozpuszczalnika. Użyli oni 20 g ręcznie rozdrobnionych ząbków czosnku. Zmacerowany czosnek sonikowano w 600 ml wody destylowanej przez 5 minut przy użyciu Hielschera. UP200S (200 watów) przy 100 % amplitudzie. Łaźnia lodowa służyła do odprowadzania ciepła. Po ekstrakcji ultradźwiękowej zacier czosnkowy był przeciskany przez pięciowarstwowy płótno serowe. Zawiesinę przeniesiono do probówki o pojemności 50 ml i odwirowywano w temperaturze 1258 g w temperaturze 4 °C przez 20 min. w celu oddzielenia pozostałych zanieczyszczeń od cieczy. Supernatant przeniesiono do sterylnej probówki o pojemności 50 ml i zamknięto do przechowywania.
Ismail et al. (2014) informują o skutecznej ultradźwiękowej ekstrakcji biomolekuł zawierających siarkę cysteinę i glutation z cebulek czosnku. Zastosowali oni ultradźwiękową ekstrakcję wodną do ekstrakcji tioli z cebulek czosnku za pomocą UP100H przy 100% ustawieniu amplitudy. Stwierdzono, że optymalne stężenie czosnku wynosi 10% (w/v) przy ekstrakcji w zlewce otwartej. Kwantyfikacji tioli dokonano przy użyciu metody odczynnikowej Ellmana. Uzyskano wydajność ekstrakcji 0,170mM tioli. Badacze stwierdzają, że ultradźwiękowa ekstrakcja wodna jest prostą, bezpieczną i efektywną kosztowo metodą izolowania tioli z czosnku.
Bose i in. (2014) porównali ekstrakcję ultradźwiękową typu sondą z tradycyjną maceracją, sondowaniem kąpielowym i ekstrakcją mikrofalową. Wyniki wykazały, że ekstrakcja za pomocą sondy ultradźwiękowej daje najwyższą wydajność alicyny.
- Bezrozpuszczalnikowy / na bazie wody
- wysoka wydajność ekstrakcji
- Ekstrakty wysokiej jakości
- nietermiczne
- Ekstrakty pełnego spektrum
- szybki proces
- Zielony, przyjazny dla środowiska
- prosta i bezpieczna praca
- Niskie koszty utrzymania
- szybki RoI
Wysokowydajne ekstraktory ultradźwiękowe o wysokiej wydajności
Systemy ekstrakcyjne firmy Hielscher Ultrasonics są stosowane na całym świecie w przemyśle spożywczym i farmaceutycznym do komercyjnej produkcji wysokiej jakości ekstraktów roślinnych stosowanych jako dodatki do żywności, suplementy diety i środki terapeutyczne. Jeśli Twoim celem jest produkcja mniejszych partii ekstraktów czosnkowych lub przetwarzanie dużych ilości wysokiej jakości ekstraktów botanicznych, Hielscher Ultrasonics ma dla Ciebie idealny ekstraktor ultradźwiękowy.
Przewagi konkurencyjne dzięki ekstrakcji ultradźwiękowej
Główne korzyści płynące z ekstrakcji ultradźwiękowej związków bioaktywnych z materiałów botanicznych, takich jak czosnek, to znaczne skrócenie czasu ekstrakcji i przetwarzania, przyjazność dla środowiska dzięki ekstrakcji wodnej lub zmniejszeniu zużycia rozpuszczalników oraz nieznaczne zmniejszenie emisji CO2oraz niską ilość zużywanej energii, a także prostą i bezpieczną obsługę systemów ultradźwiękowych.
Standaryzacja procesu za pomocą Hielscher Ultrasonics
Ekstrakty, które są stosowane w żywności lub produktach farmaceutycznych, powinny być produkowane zgodnie z dobrą praktyką wytwarzania (GMP) i zgodnie ze znormalizowanymi specyfikacjami przetwarzania. Cyfrowe systemy ekstrakcji firmy Hielscher Ultrasonics są wyposażone w inteligentne oprogramowanie, które ułatwia precyzyjne ustawienie i sterowanie procesem sondyzacji. Automatyczna rejestracja danych zapisuje wszystkie parametry procesu ultradźwiękowego, takie jak energia ultradźwiękowa (energia całkowita i netto), amplituda, temperatura, ciśnienie (po zamontowaniu czujników temperatury i ciśnienia) z datą i godziną na wbudowanej karcie SD. Pozwala to na korektę każdej partii przetwarzanej ultradźwiękowo. Jednocześnie zapewniona jest powtarzalność i stale wysoka jakość produktu. Wytrzymałość urządzeń ultradźwiękowych firmy Hielscher pozwala na pracę w trybie 24/7 przy dużym obciążeniu i w wymagających środowiskach.
Poniższa tabela daje wskazanie przybliżonej mocy przerobowych naszych ultrasonicators:
| 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!
Wysokowydajne homogenizatory ultradźwiękowe od laboratorium do pilotażowy i Przemysł skala.
Literatura / materiały źródłowe
- Nur Izzah Ismail, Yumi Zuhanis Has-Yun Hashim, Parveen Jamal, Hamzah MohdSalleh, Rashidi Othman (2014): Ultrasonic-Assisted Extraction of Thiols from Garlic Bulbs. Advances in Environmental Biology, 8(3) Special 2014. 725-728.
- Mohsen Arzanlou; Shahab Bohlooli (2010): Inhibition of streptolysin O by allicin – an active component of garlic. Journal of Medical Microbiology (2010), 59, 1044–1049.
- Sankhadip Bose, Bibek Laha, Subhasis Banerjee (2014): Quantification of allicin by high performance liquid chromatography‐ultraviolet analysis with effect of post‐ultrasonic sound and microwave radiation on fresh garlic cloves. Pharmacognosy Magazine Vol 10, Issue 38. April-June 2014, S288-S293.
Fakty Warto wiedzieć
Czosnek i jego zalety zdrowotne
Czosnek jest bogaty w biocząsteczki, które nadają mu moc jako roślinie leczniczej i suplementowi diety. 200 różnych związków przyczynia się do wielu korzystnych efektów zdrowotnych czosnku. Ząbki czosnku mają wyjątkowo wysoką zawartość związków siarki organicznej, takich jak alliina, alicyna i związki γ-glutamylocysteiny, takie jak γ-glutamyl-S-alcysteina, γ-glutamyl-S-trans-1-propenylocysteina. Czosnek zawiera co najmniej cztery razy więcej siarki niż inne warzywa bogate w siarkę, takie jak cebula, brokuły i kalafior. Te związki zawierające siarkę nadają czosnkowi ostry zapach i smak.
Biomolekuły zawierające siarkę są nazywane związkami sulfhydrylowymi i należą do grupy tioli. Znajdują się one we wszystkich tkankach i komórkach ludzkiego organizmu i odgrywają kluczową rolę w wielu istotnych reakcjach biochemicznych. Cysteina i glutation (GHS) to dwa ważne tiole obecne w czosnku. Cysteina jest aminokwasem zawierającym siarkę, który charakteryzuje się bardzo reaktywną chemicznie grupą sulfhydrylową. Glutation (GHS), trójpeptyd składający się z aminokwasów glutaminianu, cysteiny i glicyny, jest najbardziej wszechobecnym związkiem sulfhydrylowym o niskiej masie cząsteczkowej w organizmie człowieka. Glutation działa jako superutleniacz i pełni ważną funkcję w ludzkim organizmie (np. układ odpornościowy).
Allicin
Allicyna jest jedną z najważniejszych biomolekuł w czosnku, wykazującą różne działanie prozdrowotne. Alicyna nie jest obecna w nienaruszonym ząbku czosnku, ale jest syntetyzowana, gdy czosnek jest krojony lub rozdrabniany. Poprzez macerację tkanki czosnku aktywowany jest enzym zwany alliinazą. Allinaza inicjuje przemianę aminokwasów alliiny do alicyny i innych allylthiosulfinianów. Tworzenie się alicyny jest szybkim procesem, który kończy się w ciągu kilku sekund po zgnieceniu świeżej główki czosnku.