Ekstrakcja terpenów metodą ultradźwiękową
Udowodniono, że ekstrakcja ultradźwiękowa terpenów daje wysokie plony tlenku terpenowo-kariofillenu, np. z konopi indyjskich i chmielu. Tlenek caryophyllenu jest terpenem występującym w konopiach, chmielu, pieprzu, bazylii i rozmarynie. Jako związek aktywny, wyekstrahowany tlenek terpenu caryophyllenu jest stosowany jako dodatek smakowy i suplement zdrowotny.
Stosowanie wyekstrahowanego tlenku caryophyllenu
Tlenek caryophyllenu wyróżnia się aromatycznym zapachem i smakiem (np. zioła). Ze względu na intensywny aromatyczny zapach i smak jest często stosowany jako dodatek smakowy w produktach spożywczych, a także jako składnik zapachowy. Ponadto posiada zdolność wiązania się z receptorami endokrynologicznymi CB2 w organizmie człowieka, co czyni go interesującym składnikiem farmaceutycznym.
Ekstrakcja ultradźwiękowa tlenku caryophyllenu
Ultradźwiękowa ekstrakcja tlenku terpenu caryophyllenu jest doskonałą techniką pozwalającą na uzyskanie wysokich plonów, np. z konopie indyjskie i chmielu. Dowiedz się więcej o kawitacji akustycznej.Aktywna zasada ekstrakcji ultradźwiękowej!
Na przykład tlenek β-ariofilenu został wyekstrahowany ultradźwiękowo za pomocą urządzenia ultradźwiękowego. UP100H (100W, 30kHz) z suszonych pąków chmielu.
Dane z analizy GC wskazują na wydajność ekstrakcji tlenku β-ariofilenu, ekstrahowanego przy użyciu technologii Hielschera. UP100H od chmielu.
UP400St – Wydajny procesor ultradźwiękowy o mocy 400W do ekstrakcji terpenów z mieszadłem.
Analiza metodą chromatografii gazowej ekstraktu chmielu ultradźwiękowego: tlenek β-karnofyllenu, α-karnofyllenu, α-pinenu, mykrenu, limonenu, α-karnofylenu, tlenku kariofilenu i innych.
Oprócz tlenku β-ariofilenu skutecznie wyekstrahowano również inne terpeny, takie jak α-ariofilen, α-pinen, mykren, limonen i α-kariofilen.
Jak ekstrahuje się terpeny z roślin za pomocą ultradźwięków z sondą? Instrukcja krok po kroku!
- Najpierw materiał roślinny jest mielony lub siekany na małe kawałki, aby zwiększyć powierzchnię do ekstrakcji.
- Materiał roślinny jest następnie mieszany z rozpuszczalnikiem (takim jak etanol lub woda) w celu ekstrakcji terpenów.
- Ultradźwięki sondowe są następnie stosowane w celu wsparcia procesu ekstrakcji poprzez zastosowanie fal ultradźwiękowych o wysokiej intensywności i niskiej częstotliwości ok. 20kHz do zawiesiny. Powoduje to kawitację akustyczną i szybkie drgania rozpuszczalnika, co sprzyja dezintegracji i rozpadowi komórek roślinnych oraz uwalnianiu terpenów.
- Następnie mieszanina jest filtrowana w celu oddzielenia stałego materiału roślinnego od cieczy zawierającej wyekstrahowane terpeny.
- Ciecz jest następnie odparowywana lub poddawana dalszej obróbce w celu usunięcia rozpuszczalnika i skoncentrowania terpenów.
- Produktem końcowym jest bogaty w terpeny ekstrakt, który może być wykorzystywany w różnych zastosowaniach, takich jak suplementy diety, żywność funkcjonalna i kosmetyki.
Protokół ekstrakcji terpenów ultradźwiękowych
Chmiel mielono konwencjonalnym młynkiem do kawy w celu uzyskania bardziej jednorodnej wielkości cząstek próbki chmielu.
4,5 mg chmielu umieszczono w fiolce, a następnie dodano 5 ml etanolu. Fiolka została umieszczona w zlewce z wodą lodową w celu rozproszenia ciepła. Następnie próbka została zsynchronizowana za pomocą telefonu komórkowego. UP100Hwyposażony w sonotrodowy MS7, przy ustawieniu amplitudy 50% na 90sec.
Analiza chromatografii gazowej ultradźwiękowego wyciągu z chmielu:
Sonizacja zapewnia wysoki transfer masy pomiędzy matrycą komórkową a rozpuszczalnikiem, dzięki czemu uzyskuje się bardzo wysoką wydajność wysokiej jakości ekstraktu.
- wysokiej jakości ekstrakty terpenowe (bez degradacji termicznej)
- wysokie wydajności
- szybka procedura
- szybki RoI
- łagodniejsze rozpuszczalniki
- mniejsze zużycie rozpuszczalników
- bezpieczne i łatwe w obsłudze
- Niskie koszty utrzymania
- ekologiczne, przyjazne dla środowiska wydobycie terpenu
Ekstrakcja ultradźwiękowa terpenów wyróżnia się jako zielona metoda ekstrakcji, która pozwala znacznie przyspieszyć proces ekstrakcji terpenów, a jednocześnie wymaga mniej energii niż inne konwencjonalne metody ekstrakcji (np. nadkrytyczny CO2), Soxhleta itp.). Inne zalety związane z zastosowaniem ekstrakcji ultradźwiękowej terpenów to: łatwa obsługa ekstraktora ultradźwiękowego, szybki proces, brak odpadów chemicznych, wysoka wydajność, przyjazny dla środowiska, podwyższona jakość dzięki łagodnym warunkom przetwarzania i zapobieganie degradacji termicznej.
Ekstraktory ultradźwiękowe do terpenów
Poniższa tabela zawiera informacje o tym, które urządzenie ultradźwiękowe może być najbardziej odpowiednie dla Twoich potrzeb w zakresie ekstrakcji terpenów.
| Wielkość partii | natężenie przepływu | Polecane urządzenia |
|---|---|---|
| 10 do 2000mL | 20-400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 do 20L | 0.2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10-100L | 2 do 10L/min | UIP4000 |
| b.d. | 10-100L/min | UIP16000 |
| b.d. | większe | klaster UIP16000 |
Wysokowydajne homogenizatory ultradźwiękowe w skali laboratoryjnej i przemysłowej.
Literatura / Referencje
- Selvamuthukumaran, M.; Shi, J. (2017): Recent advances in extraction of antioxidants from plant by-products processing industries. Food Quality and Safety, 2017, 1, 61–81.
- Suslick, K.S. (1990): Sonochemistry. Science 23 Mar 1990: Vol. 247, Issue 4949, pp. 1439-1445
Fakty Warto wiedzieć
Caryophyllene
Caryophyllene lub (-)-β-caryophyllene, jest naturalnym, cyklicznym sesquiterpenem, który można znaleźć w wielu olejach eterycznych. Następujące zioła są znane jako dobre źródło caryophyllenu: konopie indyjskiekonopie (Cannabis sativa), kminek czarny (Carum nigrum), goździki (Syzygium aromaticum), chmiel (Humulus lupulus), bazylia (Ocimum spp.), oregano (Origanum vulgare), pieprz czarny (Piper nigrum)β-kofilen jest fitocannabinoidem o silnym powinowactwie do receptora kannabinoidowego typu 2 (CB 2), ale nie do receptora kannabinoidowego typu 1 (CB 1).
Tlenek caryophyllenu
Tlenek caryophyllenu (również tlenek β-caryophyllenu) jest pochodną utleniania β-caryophyllenu i jest białym krystalicznym proszkiem o temperaturze topnienia około 62°C.
Jest ceniony za działanie przeciwzapalne, znieczulające i przeciwutleniające. Pierwsze badania sugerują, że tlenek caryophyllenu może być również potencjalnym lekiem w leczeniu nowotworów. Tlenek caryophyllenu jest częścią pierścienia cyklobutanowego, który jest już wykorzystywany w badaniach medycznych w celu syntezy szeroko stosowanego leku do chemioterapii - karboplatyny.
Tlenek caryophyllenu, w którym olefina caryophyllenu stała się epoksydem, jest zatwierdzonym składnikiem środków aromatyzujących do żywności.
Zarówno tlenek β-ariofilenu, jak i β-ariofilenu wykazują niską rozpuszczalność w wodzie, co utrudnia ich wchłanianie do komórki. Aby wykorzystać te seskwiterpeny jako leki lecznicze lub suplementy żywieniowe, zamknięcie w liposomy przezwyciężenie słabej rozpuszczalności tych sezkwiterpenów w płynach wodnych i zapewnienie biodostępności i bioaktywności. Kliknij tutaj, aby dowiedzieć się więcej o ultradźwiękowej enkapsulacji związków bioaktywnych!
Tlenek caryophyllenu w konopiach indyjskich
W roślinie konopi sativa tlenek caryophyllenu występuje jako seskwiterpen, który składa się z trzech jednostek izoprenowych. Tlenek caryophyllenu jest jednym z największych i najobfitszych terpenów w roślinie konopi indyjskich i odpowiada za charakterystyczny zapach i aromat konopi indyjskich. Ekstrakcja ultradźwiękowa jest z powodzeniem stosowana do produkcji oleje kannabidiolowe o pełnym spektrum działaniatak, aby dać efekt entourage'u wielorakich związków.
Kawitacja ultradźwiękowa do ekstrakcji
Kiedy fale ultradźwiękowe o dużej mocy są wprowadzane do płynu, w płynie występują cykle kompresji i ekspansji (rzadkie działanie). Podczas rzadkiej eksploatacji w cieczy powstają puste przestrzenie lub tzw. pęcherzyki kawitacyjne. Te pęcherzyki kawitacyjne, które są malutkimi pęcherzykami próżniowymi, pojawiają się, gdy występuje podciśnienie, tak że lokalna wytrzymałość na rozciąganie cieczy jest przezwyciężona. Pęcherzyki podciśnienia rosną przez kilka cykli kompresji / rzadkiej reakcji, aż nie są w stanie wchłonąć więcej energii, a bańka kawitacyjna ulega implozyjnemu załamaniu. Zjawisko to znane jest jako kawitacja. Według badań prof. Suslicka (1990), w bańkach kawitacyjnych przeważają ekstremalne warunki z temperaturami do 5000 K, ciśnieniami 1000 atmosfer, szybkością nagrzewania-chłodzenia powyżej 1010 K/s oraz dyszami cieczy o prędkości do 280m/s, które występują jako bardzo duża siła ścinająca i turbulencje w strefie kawitacji. Połączenie tych czynników (ciśnienie, ciepło, ścinanie i turbulencja) jest wykorzystywane do przyspieszenia transferu masy w procesie ekstrakcji. Ponadto te lokalnie występujące warunki są również wykorzystywane w procesach ultradźwiękowych, takich jak homogenizacja, emulsyfikacja lub dyspergowanie.
Ekstrakcja ultradźwiękowa opiera się na kawitacji akustycznej i jej hydrodynamicznych siłach ścinających.
Ekstrakcja ultradźwiękowa terpenów
Zasada ekstrakcji ultradźwiękowej opiera się na dwóch efektach, które powstają, gdy fale ultradźwiękowe o dużej mocy są parami w cieczy lub gnojowicy:
Po pierwsze, rozpuszczalnik (otaczające płynne medium) jest wpychany do matrycy komórkowej. W zależności od amplitudy i wytrzymałości kawitacji, ściana komórkowa jest perforowana lub zaburzona ciśnieniem cieczy.
Po drugie, podczas cyklu rzadkiej akcji zawartość komórki (tj. materiał wewnątrzkomórkowy) jest wypłukiwana z komórki wewnętrznej. Po ekstrakcji ultradźwiękowej docelowe związki znajdują się w rozpuszczalniku i mogą być oddzielone od rozpuszczalnika (np. poprzez odparowanie rozpuszczalnika) tak, aby ostatecznie otrzymać czysty ekstrakt.
Skład surowca (np. zawartość wilgoci, stopień maceracji / mielenia i wielkość cząstek oraz wybrany rozpuszczalnik są bardzo ważnymi czynnikami w celu uzyskania wydajnego i efektywnego procesu ekstrakcji ultradźwiękowej. Istotne są również parametry procesu ultradźwiękowego: amplituda, ciśnienie, temperatura i czas sonikowania muszą być ustalone i zoptymalizowane dla uzyskania najlepszych wyników.