Ultradźwiękowa ekstrakcja czosnku bez rozpuszczalników

Czosnek (Allium sativum) jest bogaty w organiczne związki siarki (np. allicynę, glutation), które wykazują liczne korzystne działania na zdrowie. Ekstrakcja ultradźwiękowa jest niezawodną i wydajną techniką wytwarzania wysoce skoncentrowanych ekstraktów z czosnku. Obróbka ultradźwiękowa pozwala uzyskać wysoką wydajność ekstrakcji oraz ekstrakty wysokiej jakości o pełnym spektrum składników w bardzo krótkim czasie.

Ekstrakty z czosnku o doskonałej jakości dzięki ekstrakcji ultradźwiękowej

Zastosowanie sonikatora z sondą do ekstrakcji allicyny i organicznych związków siarki z czosnku zapewnia szereg korzyści, w tym wysoką wydajność ekstrakcji i wysoką jakość ekstraktu z czosnku, szybkie przetwarzanie oraz przyjazny dla środowiska proces bez rozpuszczalników. Czynniki te łącznie przyczyniają się do wytwarzania wysokiej jakości ekstraktów z czosnku o zwiększonej aktywności biologicznej i stałym składzie, dzięki czemu jest to preferowana metoda dla badaczy i branż poszukujących produktów najwyższej jakości otrzymywanych z czosnku.
Poniżej szczegółowo omawiamy korzystne efekty ekstrakcji czosnku wspomaganej ultradźwiękami:

• Po pierwsze, sonikator z sondą wykorzystuje fale ultradźwiękowe, które są przekazywane przez tytanową sondę, zwaną sonotrodą, do medium ekstrakcyjnego. Energia mechaniczna fal ultradźwiękowych wytwarza w cieczy pęcherzyki kawitacyjne, powodując ich gwałtowne zapadanie się. Podczas tego procesu występują intensywne lokalne mikroturbulencje oraz zmiany ciśnienia i temperatury. Siły te sprzyjają rozbijaniu ścian komórkowych czosnku. Ułatwia to uwalnianie allicyny i innych organicznych związków siarki uwięzionych wewnątrz komórek, prowadząc do wydajnej ekstrakcji.
• Po drugie, kontrolowany i precyzyjny charakter sonikacji z użyciem sondy pozwala dostosować proces ekstrakcji do potrzeb. Producenci ekstraktów oraz badacze mogą regulować parametry, takie jak czas sonikacji, amplituda i temperatura, aby zoptymalizować warunki ekstrakcji, maksymalizując tym samym uzysk allicyny i organicznych związków siarki przy jednoczesnym minimalizowaniu degradacji wrażliwych związków. Taki poziom kontroli ma kluczowe znaczenie dla uzyskania wysokiej jakości ekstraktów o stałym składzie i sile działania.
• Ponadto proces sonikacji jest stosunkowo szybki w porównaniu z tradycyjnymi metodami ekstrakcji, takimi jak maceracja lub ekstrakcja Soxhleta. Ta wydajność nie tylko oszczędza czas, ale również pomaga zachować świeżość i aktywność biologiczną ekstrahowanych związków. Krótszy czas ekstrakcji zmniejsza narażenie ekstraktu z czosnku na działanie ciepła i tlenu, które mogą powodować degradację wrażliwych organicznych związków siarki.
• Co więcej, ekstrakcję ultradźwiękową można stosować z dowolnym rozpuszczalnikiem, w tym z łagodnymi i przyjaznymi dla środowiska rozpuszczalnikami, takimi jak woda, wodny roztwór etanolu lub alkohol. Jest to szczególnie ważne, gdy ekstrakt z czosnku jest wytwarzany do zastosowania jako dodatek do żywności, aromat, suplement diety, nutraceutyk lub środek farmaceutyczny, gdzie należy unikać ryzyka zanieczyszczenia rozpuszczalnikami lub innymi substancjami chemicznymi, aby zapewnić czystość i bezpieczeństwo produktu końcowego.

Ultradźwiękowa ekstrakcja allicyny z użyciem wody

Allicyna jest najobficiej występującą cząsteczką tiosulfinianu w ekstrakcie z czosnku. Allicyna wykazuje działanie przeciwbakteryjne, przeciwwirusowe, przeciwgrzybicze, przeciwpierwotniakowe, przeciwnowotworowe i hipoglikemiczne, a także jest znana ze wspierania zdrowia układu sercowo-naczyniowego oraz układu odpornościowego. Działanie farmakologiczne czosnku jest związane głównie z reakcjami wymiany tiol–disiarczek z białkami zawierającymi grupy tiolowe.
Przy wytwarzaniu wysoce skoncentrowanych ekstraktów z czosnku o dużej zawartości organicznych związków siarki ekstrakcja ultradźwiękowa jest niezawodną i wydajną techniką izolowania tioli oraz innych substancji bioaktywnych z czosnku. Sonikacja uwalnia tiole z wnętrza komórek czosnku i umożliwia przygotowanie ekstraktu o pełnym spektrum biomolekuł czosnku. Do ultradźwiękowej ekstrakcji czosnku jako rozpuszczalnik można stosować wodę, która jest nietoksyczna, niedroga i przyjazna dla środowiska.
 

Przekrój poprzeczny ząbka czosnku przed sonikacją i po niej
badanie i zdjęcia autorstwa Bose i wsp. 2014

Protokoły ultradźwiękowej ekstrakcji allicyny

Opracowano kilka protokołów ultradźwiękowej ekstrakcji czosnku. W badaniach naukowych kilka zespołów badawczych wykazało, że sonikacja zapewnia wysoki uzysk allicyny, alliiny, organicznych związków siarki i innych substancji fitochemicznych z czosnku.
Arzanlou i wsp. (2010) opisują ultradźwiękową ekstrakcję allicyny z ząbków czosnku z użyciem wody jako rozpuszczalnika. Wykorzystali 20g ręcznie rozgniecionych ząbków czosnku. Poddawali macerowany czosnek sonikacji w 600mL wody destylowanej przez 5 min, używając urządzenia Hielscher UP200S (200watts) przy amplitudzie 100 %. Do odprowadzania ciepła użyto łaźni lodowej. Po ekstrakcji ultradźwiękowej miazgę czosnkową odciśnięto przez pięć warstw gazy serowarskiej. Zawiesinę przeniesiono do probówki o pojemności 50mL i wirowano przy 1258g w temperaturze 4ºC przez 20 min, aby oddzielić pozostałe resztki od cieczy. Supernatant przeniesiono do sterylnej probówki o pojemności 50mL i szczelnie zamknięto do przechowywania.

Bose i wsp. (2014) porównali ekstrakcję ultradźwiękową z użyciem sondy z tradycyjną maceracją, sonikacją w łaźni i ekstrakcją mikrofalową. Wyniki wykazały, że ekstrakcja ultradźwiękowa z użyciem sondy zapewniała najwyższy uzysk allicyny.

Ismail i wsp. (2014) opisują wydajną ultradźwiękową ekstrakcję zawierających siarkę biomolekuł – cysteiny i glutationu – z główek czosnku. Zastosowali ekstrakcję ultradźwiękową z użyciem wody do pozyskiwania tioli z główek czosnku, wykorzystując urządzenie UP100H przy ustawieniu amplitudy 100%. Stwierdzili, że optymalne stężenie czosnku podczas ekstrakcji w otwartej zlewce wynosiło 10% (w/v). Ilościowe oznaczanie tioli przeprowadzono metodą z użyciem odczynnika Ellmana. Uzyskali wydajność ekstrakcji wynoszącą 0,170mM tioli. Badacze stwierdzają, że ekstrakcja ultradźwiękowa z użyciem wody jest prostą, bezpieczną i opłacalną metodą izolowania tioli z czosnku.
 
 

Sonikatory o wysokiej wydajności do ekstrakcji czosnku

Systemy ekstrakcyjne Hielscher Ultrasonics są stosowane na całym świecie w przemyśle spożywczym i farmaceutycznym do komercyjnej produkcji wysokiej jakości ekstraktów roślinnych wykorzystywanych jako dodatki do żywności, suplementy diety i środki lecznicze. Niezależnie od tego, czy Twoim celem jest wytwarzanie mniejszych partii ekstraktów z czosnku, czy przetwarzanie dużych ilości wysokiej jakości ekstraktów roślinnych, Hielscher Ultrasonics ma dla Ciebie idealny ekstraktor ultradźwiękowy.

Przewaga konkurencyjna dzięki ekstrakcji ultradźwiękowej

Główne korzyści ekstrakcji ultradźwiękowej związków bioaktywnych z materiałów roślinnych, takich jak czosnek, obejmują znacznie skrócony czas ekstrakcji i przetwarzania, przyjazność dla środowiska wynikającą z ekstrakcji z użyciem wody lub ograniczonego zużycia rozpuszczalników oraz znikomo małej emisji CO₂, niewielkie zużycie energii, a także prostą i bezpieczną obsługę systemów ultradźwiękowych.

Standaryzacja procesu z Hielscher Ultrasonics

Ekstrakty stosowane w żywności lub produktach farmaceutycznych powinny być wytwarzane zgodnie z zasadami Dobrej Praktyki Wytwarzania (GMP) i według znormalizowanych specyfikacji przetwarzania. Cyfrowe sonikatory Hielscher Ultrasonics są wyposażone w inteligentne oprogramowanie, które ułatwia precyzyjne ustawianie i kontrolowanie procesu sonikacji. Automatyczna rejestracja danych zapisuje na wbudowanej karcie SD wszystkie parametry procesu ultradźwiękowego, takie jak energia ultradźwięków (energia całkowita i netto), amplituda, temperatura i ciśnienie (gdy zamontowane są czujniki temperatury i ciśnienia), wraz ze znacznikiem daty i czasu. Pozwala to zweryfikować każdą partię poddaną obróbce ultradźwiękowej. Jednocześnie zapewnione są powtarzalność i stale wysoka jakość produktu. Solidność wszystkich sonikatorów Hielscher umożliwia pracę 24/7 przy dużym obciążeniu i w wymagających warunkach.
Poniższa tabela przedstawia przybliżoną wydajność przetwarzania naszych sonikatorów: