Extracția cu ultrasunete a plantelor ayurvedice

Plantele și condimentele conțin numeroși compuși bioactivi, care sunt utilizați ca remedii și agenți terapeutici în practicile ayurvedice. Ultrasonicarea este o tehnică de extracție superioară pentru obținerea de extracte de înaltă calitate. Avantajele extracției cu ultrasunete sunt randamentele foarte ridicate, extracția rapidă și un tratament blând, non-termic, care are ca rezultat compuși bioactivi nedeteriorați.

De ce extracția cu ultrasunete?

Extracția cu ultrasunete este o tehnică blândă, non-termică, bazată pe cavitație. Sonicatoarele Hielscher permit controlul precis al tuturor parametrilor de sonicare (precum amplitudinea, temperatura, presiunea, intensitatea). Acest lucru asigură că compușii extrași nu sunt degradați în timpul procesului de extracție, ceea ce este esențial pentru extracția și prepararea tincturilor medicinale.
Substanțele biochimice eliberate cu ultrasunete sunt de înaltă calitate și prezintă o biodisponibilitate extraordinară. Extracția asistată de ultrasunete crește randamentul și reduce durata extracției. Alte avantaje importante sunt temperaturile scăzute de proces (și anume 20℃, semnificativ mai scăzută decât în cazul extracției tradiționale) și utilizarea solvenților ecologici (și anume apă, etanol).

În această prezentare vă introducem în producția de extracte vegetale. Explicăm provocările obținerii unor extracte vegetale de înaltă calitate și modul în care un sonicator vă poate ajuta să le depășiți. Această prezentare vă arată cum funcționează extracția cu ultrasunete. Veți afla ce beneficii puteți obține utilizând un sonicator pentru extracție și cum puteți integra un extractor cu ultrasunete în procesul de producție a extractelor.

Compuși fitochimici nanoformulați în produsele ayurvedice

Pentru o biodisponibilitate optimă, fitocompușii din plante trebuie să fie prezenți la dimensiune moleculară pentru a putea fi transportați în celulele umane. Fitozomii (farmacozomii) sunt complexe farmacologice cu fosfolipide în care sunt încorporate substanțele bioactive ale plantei. Fitozomii pot fi formulați sub formă de suspensii, lipozomi, emulsii, micro-/nanodispersii apoase, creme, loțiuni, geluri, pilule, capsule, pulberi, granule sau tablete. Cu ajutorul tehnologiei de extracție și formulare cu ultrasunete, prepararea ideală a substanțelor cu biodisponibilitate ridicată poate fi implementată cu ușurință în producție.
Pentru plante precum armurariul, ginkgo biloba, semințele de struguri, ceaiul verde, păducelul și ginsengul, s-a demonstrat deja științific că dozarea nano sub formă de nanoparticule polimerice, lipozomi, micele, nanosfere, nanocapsule, nanoparticule lipidice solide și nanoemulsii este semnificativ mai eficientă.

Avantaje:

Calitate ridicată
Randament ridicat
Extracție rapidă
Blând, non-termic
Stabilitate crescută
Proces standardizat
Sigur
Ușor de utilizat
CIP / SIP

Prepararea cu ultrasunete a tonicelor ayurvedice

În Ayurveda și în medicina asiatică, plantele sunt utilizate în mare parte în combinații de multiple preparate vegetale, care sunt formule standardizate, dar individualizabile. Astfel de formulări de plante și condimente ayurvedice sunt adesea combinate într-un tonic concentrat sau într-un ulei aromatic pentru a obține un medicament foarte eficient. (O formulare foarte cunoscută este Triphala, care este compusă din Amalaki, Haritaki și Bibhitaki).
Pe lângă tonice, plantele și condimentele sunt preparate sub formă de paste de condimente ayurvedice, care sunt folosite la gătit. Aceste paste de condimente și sosuri (de ex. pastă de condimente ayurvedică, sos masala, chutney-uri etc.) conferă mâncărurilor o aromă minunată și acționează în același timp ca remediu.

Urmăriți în videoclipul de mai jos o comparație între extracția cu ultrasunete și macerarea convențională a frunzelor proaspete de pătlagină îngustă în apă. Sonicarea nu numai că produce un extract puternic de pătlagină îngustă în câteva secunde, dar și culoarea extractului indică o diferență de calitate. În timp ce extractul obținut cu ultrasunete are o culoare verde intensă, extractul macerat timp de 20 de zile are o culoare maronie, care indică o degradare oxidativă a compușilor bioactivi.

În acest scurt videoclip, comparăm extracția cu ultrasunete în apă rece folosind sonicatorul cu sondă Hielscher UP200Ht cu macerarea tradițională timp de 20 zile. În timp ce macerarea convențională necesită săptămâni pentru a extrage compușii bioactivi din frunzele proaspete de pătlagină îngustă, extracția cu ultrasunete cu sondă îi eliberează în doar câteva secunde. Comparând extractul obținut prin macerare tradițională cu extractul obținut cu ultrasunete, se observă că extractul sonicat are o culoare verde intens, în timp ce extractul macerat prezintă o nuanță maronie, ceea ce sugerează degradarea oxidativă a compușilor bioactivi. Culoarea verde intens a extractului de pătlagină îngustă obținut cu ultrasunete evidențiază eficiența superioară a tehnologiei ultrasonice în producerea unui extract cu spectru complet. Extracția cu ultrasunete din materiale vegetale este mai rapidă, are o eficacitate mai mare și este mai eficientă. Extracția cu ultrasunete de înaltă eficiență cu UP200Ht produce un extract de pătlagină îngustă cu spectru complet.

Ultrasunete de putere pentru extracția din plante

Ultrasunetele de mare intensitate reprezintă o tehnică de procesare uzuală în industria alimentară, chimică și farmaceutică. Omogenizarea, emulsionarea, conservarea, precum și extracția sunt procese tipice care beneficiază în mare măsură de sonicare. Ultrasonicarea este utilizată pentru amestecarea sucurilor, sosurilor și pastelor în vederea îmbunătățirii stabilității, pentru extracția compușilor de gust și aromă, precum și a substanțelor bioactive, cum ar fi polifenolii, polizaharidele, antioxidanții, vitaminele și alți compuși nutriționali sau farmacologici.
Ultrasunetele de putere sunt o tehnologie de intensificare a proceselor, care depășește metodele tradiționale de extracție, precum macerarea, hidrodistilarea sau Soxhlet, prin randament mai mare, viteză de extracție mai mare, condiții de proces blânde și calitate ridicată a extractului. Prin controlul și reglarea intensității ultrasunetelor, medicamentele din plante pot fi preparate sub formă de compuși submicronici și nanometrici – asigurând cea mai ridicată biodisponibilitate.
Prin urmare, sonicarea este tehnica preferată pentru prepararea medicamentelor ayurvedice moderne pe bază de plante.

Standardizarea extracției

Cu sonicatoarele Hielscher puteți controla cu precizie toți parametrii importanți de extracție și factorii de influență. Acest lucru ajută la stabilirea unui proces de extracție standardizat, care permite producerea de extracte fiabile și de înaltă calitate constantă.

Echipamente de extracție cu ultrasunete

Hielscher Ultrasonics este producătorul lider de sisteme de extracție cu ultrasunete. Cu mii de echipamente de extracție cu ultrasunete instalate la nivel mondial, Hielscher nu este doar partenerul dumneavoastră de încredere pentru hardware, ci și pentru consultanță și dezvoltarea proiectelor.
Gama noastră de produse include sisteme cu ultrasunete pentru volume de proces de la mici la foarte mari. Accesoriile precum diferite sonotrode (sonde ultrasonice / sonotrode cu ultrasunete), boostere și celule de flux permit o configurare optimă a procesului. Personalul nostru experimentat, format din tehnicieni, ingineri de proces și biochimiști, vă oferă consultanță și vă îndrumă de la studiul de fezabilitate până la scalare și instalare.

Contactați-ne acum! Ne bucurăm să colaborăm cu dumneavoastră la procesul dumneavoastră specific de extracție!

Subiecte conexe

Literatură / Referințe

Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Us, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): Optimizing the extraction parameters of epigallocatechin gallate using conventional hot water and ultrasound assisted methods from green tea. Food and Bioproducts Processing 111 (2018). 37–44.
Sánchez-Hernández E., Balduque-Gil J., González-García V., Barriuso-Vargas J.J., Casanova-Gascón J., Martín-Gil J., Martín-Ramos P. (2023): Phytochemical Profiling of Sambucus nigra L. Flower and Leaf Extracts and Their Antimicrobial Potential against Almond Tree Pathogens. International Journal of Molecular Sciences, 2023.
Turrini, Federica; Donno, Dario; Beccaro, Gabriele; Zunin, Paola; Pittaluga, Anna; Boggia, Raffaella (2019): Pulsed Ultrasound-Assisted Extraction as an Alternative Method to Conventional Maceration for the Extraction of the Polyphenolic Fraction of Ribes nigrum Buds: A New Category of Food Supplements Proposed by The FINNOVER Project. Foods. 8. 466; 2019
Cares, M.G. et al. (2010): Ultrasonically assisted Extraction of bioactive principles from Quillaja Saponaria Molina. Physics Procedia 3, 2010. 169–178.
Liu, D. et al. (2011): Extraction of polyphenols from grape seeds by unconventional methods and extract concentration through polymeric membrane. ICEF 2011.
Mason, Th.; Chemat, F.; Vinatoru, M. (2011): The Extraction of Natural Products using Ultrasound or Microwave. Current Organic Chemistry Vol. 15, No. 2, 2011. 237-247.

Informații utile

Cavitația ultrasonică și efectele sale asupra extracției

Atunci când undele ultrasonice de intensitate ridicată și frecvență joasă sunt cuplate în lichide sau paste, apare cavitația. Cavitația ultrasonică sau acustică este
Cavitația ultrasonică perforează și distruge pereții celulari și membranele, crescând astfel permeabilitatea membranei celulare și dezintegrarea acesteia. În plus, solventul poate pătrunde în celulă, transportând uleiurile esențiale și compușii bioactivi din interiorul celulei în solventul înconjurător. Astfel, substanțele biochimice captive în celulă sunt eliberate în solventul înconjurător și pot fi separate ulterior. Transferul de masă îmbunătățit dintre celula vegetală și solvent (de ex. apă, alcool, etanol) permite producerea de extracte cu potență ridicată.
Extracția cu ultrasunete este o formă de extracție solid-lichid și poate fi combinată cu alte tehnici de extracție, cum ar fi hidrodistilarea, Soxhlet, extracția cu fluide supercritice (SFE), microundele etc., pentru a crește capacitatea echipamentelor de extracție existente și pentru a beneficia de efectele sinergice ale ultrasunetelor. Datorită performanței remarcabile în ceea ce privește recuperarea / randamentul extracției, viteza de extracție și calitatea extractului, sonicarea este tehnica modernă pentru fabricarea medicamentelor ayurvedice din plante. Extracția cu ultrasunete eliberează constituenți fitochimici cu biodisponibilitate ridicată și activitate antioxidantă. În comparație cu metodele de producție alternative, sonicarea conduce la cele mai mari conținuturi de fenoli, flavonoide, non-flavonoide, clorofile totale, carotenoide totale, terpenoide, fitosteroli și la cea mai mare capacitate de neutralizare a radicalilor.

„Utilizarea ultrasunetelor poate îmbunătăți procesul de extracție prin creșterea transferului de masă între solvent și materialul vegetal. În plus, colapsul bulelor de cavitație conduce la o dezintegrare mai bună a celulelor prin formarea de microjeturi, ca urmare a colapsului asimetric al bulelor în apropierea unei suprafețe solide. Aceasta permite o pătrundere îmbunătățită a solventului în corpul plantei propriu-zis și poate, de asemenea, să distrugă pereții celulari. În consecință, utilizarea ultrasunetelor în extracția din plante aduce beneficii precum transfer de masă crescut, pătrundere mai bună a solventului, dependență mai mică de solventul utilizat, extracție la temperaturi mai scăzute, viteze de extracție mai mari și randamente mai mari de produs. Aceste caracteristici fac din sonicare o opțiune atractivă pentru multe extracții, iar pentru scalare ar trebui utilizată chiar în unitatea de extracție, unde materialul vegetal este în contact direct cu solventul, de ex. la extracția antioxidanților din rozmarin.” [Mason et al. 2011]

Efectele extracției cu ultrasunete

Difuzie îmbunătățită
Transfer de masă îmbunătățit
Ruperea celulelor vegetale
Pătrundere îmbunătățită a solventului
Efectul sonocapilar

Extracția cu ultrasunete este utilizată și pentru prepararea tincturilor spagirice! Aflați mai multe despre prepararea asistată de ultrasunete a tincturilor spagirice, inclusiv protocoale și recomandări!

Ayurveda

Ayurveda este abordarea holistică a sănătății și a stării de bine. Bazată pe cunoștințe străvechi despre interacțiunea dintre plante și sănătate, practica ayurvedică folosește remedii naturale. Ayurveda și fitoterapia sunt strâns legate: proprietățile medicinale și vindecătoare ale a sute de plante, condimente și materii vegetale fac parte din sistemul ayurvedic de vindecare pe bază de plante. Tonicele, uleiurile și amestecurile ayurvedice pot fi administrate intern ca medicament, supliment sau aliment, precum și aplicate extern prin piele (de ex. uleiuri, loțiuni, unguente) sau, sub formă de aromaterapie, chiar prin mucoasa căilor respiratorii.

Plante ayurvedice

În medicina tradițională, remediile pe bază de plante preparate din ierburi, condimente, rădăcini și flori sunt utilizate pe scară largă.
Fiecare plantă este cunoscută pentru efectele sale specifice, de ex. îmbunătățirea digestiei, acțiunea ca substanță antiinflamatoare sau antibacteriană, ameliorarea durerii, atenuarea problemelor respiratorii, îmbunătățirea stării generale de sănătate etc.

Turmericul (Curcuma longa), chimionul, ajwain, coriandrul, feniculul, saunf, menta, semințele de muștar, cuișoarele, asafetida (hing), schinduful, piperul negru, ghimbirul, cardamomul, frunzele de dafin, scorțișoara, nucșoara, triphala și ardeiul cayenne sunt plante populare utilizate pentru îmbunătățirea digestiei și a metabolismului. Acestea sunt administrate pentru curățarea organismului prin eliminarea ama (produsul secundar al unei digestii deficitare) și pentru prevenirea sau vindecarea problemelor digestive.

Compușii fitochimici prezenți în ashwagandha (Withania somnifera), busuioc sfânt, lemn dulce și cireașă de iarnă sunt bine cunoscuți pentru îmbunătățirea performanței, a stării generale de sănătate și a longevității prin creșterea energiei, a forței și a stării de bine. Cunoscuți ca adaptogeni, acești compuși fitochimici întăresc rezistența organismului la stres.
Turmericul este una dintre cele mai importante plante ayurvedice. Acesta conține curcuminoide și curcumină. Acești compuși sunt cunoscuți pentru multiplele beneficii pentru sănătatea umană, cum ar fi îmbunătățirea funcției cerebrale, activitatea antioxidantă ridicată, ameliorarea inflamațiilor (de ex. artrita reumatoidă) și prevenirea cancerului. Curcumina a atras multă atenție în medicina și farmacologia occidentală tradițională datorită efectului său anticancerigen. Deoarece atât curcuminoidele, cât și curcumina sunt slab solubile în apă, acestea ar trebui încapsulate în lipozomi. Faceți clic aici pentru a afla mai multe despre încapsularea cu ultrasunete și prepararea lipozomilor!
Moringa (cunoscută și ca shigru sau arborele drumstick) este utilizată pentru proprietățile sale antifungice, antivirale și detoxifiante. Bogată în antioxidanți și vitamina A, moringa este numită un superaliment.

Manjistha și neem conțin substanțe detoxifiante, care curăță și purifică organismul.
Pepenele amar (Momordica charantia) și nuca de betel sunt utilizate cu succes pentru tratarea rezistenței la insulină și a diabetului.
Busuiocul sfânt (cunoscut și ca Tulsi; Ocimum sanctum) este utilizat pentru efectele sale inflamatorii, antipiretice și analgezice.
Semințele de kalonji, arborele siris și sunt cunoscute pentru efectele lor benefice asupra sistemului respirator.

Plante ayurvedice pentru anumite tipuri de dosha

În Ayurveda, fiecare persoană este clasificată în funcție de tipul său de dosha. Există trei tipuri de dosha – Vata, Pitta și Kapha. Pentru fiecare tip de dosha există plante extraordinar de benefice. Mai jos găsiți cele mai importante plante și condimente pentru fiecare tip de dosha:
VATA: Ashwagandha, Triphala, Ghimbir, Scorțișoară, Chimion
PITTA: Amalaki, Triphala, Yashtimadhu, Guduchi, Shatavari
KAPHA: Turmeric, Haritaki, Triphala, Ghimbir, Cuișoare

Efectul sonocapilar

Efectul sonocapilar / efectul capilar ultrasonic reprezintă o creștere anormală a unui lichid într-un tub capilar sub acțiunea ultrasunetelor. Deoarece unele componente, precum uleiurile esențiale, se află în sistemul capilar al materialului vegetal, ar fi de așteptat ca ultrasunetele să poată contribui la expulzarea acestora prin efectul sonocapilar. Este posibil ca și unele fenomene electrice care însoțesc efectul sonocapilar să aibă o influență. Acest fenomen ar putea îmbunătăți extracția compușilor polari sau ionici, în mod similar electroforezei.