Extracția cu ultrasunete a materiei celulare

Extracția cu ultrasunete sau sono-extracția este o tehnologie de intensificare a proceselor, care funcționează prin cuplarea ultrasunetelor de mare putere într-o suspensie de țesut vegetal sau celular. Hielscher Ultrasonics furnizează sonicatoare fiabile pentru dezintegrarea celulelor și extracție, de la probe mici de laborator până la volume mari în procesarea industrială. Atractivitatea extracției asistate de ultrasunete constă în tratamentul non-termic al materialului, aplicarea sa ușoară și scalabilitatea de la scara de test la scara de producție.

Dispozitivele ultrasonice Hielscher generează ultrasunete de intensitate ridicată, care pot fi controlate exact în funcție de cerințele procesului dumneavoastră.

Lista de mai jos vă prezintă diverse protocoale de procesare cu ultrasunete, care demonstrează vastul domeniu de aplicare al ultrasunetelor de putere în biologie, procesarea alimentelor și producția farmaceutică.
Indiferent dacă aveți în vedere o anumită extracție botanică sau doriți să obțineți informații mai generale despre extractoarele noastre cu ultrasunete de înaltă performanță, vă rugăm să utilizați formularul de contact de mai jos! Vom fi bucuroși să vă ajutăm!

Extracția cu ultrasunete a boldinei din frunze de boldo (Peumus boldus Molina)

Aplicație cu ultrasunete:
Un compus activ important din boldo este boldina ((S)-2,9-dihydroxy-1,10-dimethoxiaporphine), care, alături de catechină ((2S,3R)-2-(3,4-dihydroxy-phenyl)-3,4-dihydro-1(2H)-benzopyran-3,5,7-triol), reprezintă principalele componente ale fracțiunii de alcaloizi și flavonoizi din frunzele de boldo. Boldina este un agent antioxidant puternic care suferă daune peroxidative mediate de radicali liberi și acționează ca un captator eficient de radicali hidroxil.
Procedura de extracție: Pentru o procedură tipică de extracție, probele de frunze de boldo au fost extrase cu 1L de apă distilată la presiune atmosferică, folosind sonicatorul UIP1000hd în regim de șarjă și în flux continuu. Timpul de extracție a variat între 10 și 40 min., cu o intensitate ultrasonică de 10 până la 23 W/cm², precum și un interval de temperatură de 10 până la 70°C. Cele mai bune rezultate au fost obținute în următoarele condiții: intensitate ultrasonică de 23 W/cm² timp de 40 min. la o temperatură de 36°C
Rezultate: Rezultatele analizei arată că sonicarea de mare putere intensifică eliberarea analiților din materialul matricei vegetale de boldo la rate semnificativ mai bune comparativ cu metoda convențională: același randament a fost eliberat prin sonicare în 30 min., în timp ce timpul de extracție convențională a fost de 2h.
Chemat (2013) și colaboratorii au arătat că extracția asistată de ultrasunete îmbunătățește eficiența extracției din plante, reducând în același timp durata extracției, la o concentrație crescută a extractelor (aceeași cantitate de solvent și de material vegetal). Analiza a relevat că condițiile optimizate au fost: puterea de sonicare 23 W/cm² cu UIP1000hd timp de 40 min. și o temperatură de 36°C. Parametrii optimizați ai extracției cu ultrasunete asigură o extracție mai bună comparativ cu macerarea convențională în ceea ce privește durata procesului (30 min. în loc de 120 min.), un randament mai mare, o eficiență energetică mai ridicată, o curățenie îmbunătățită, o siguranță mai mare și o calitate superioară a produsului.
Recomandare de dispozitiv:
UIP1000hdT cu sonotrodă BS2d34 și celulă de flux
Referință/ Lucrare de cercetare:
Petigny, L.; Périno-Issartier, S.; Wajsman, J .; Chemat, F. (2013): Extracția asistată cu ultrasunete în lot și continuă a frunzelor de boldo (Peumus boldus Mol.). Jurnalul Internațional de Științe Moleculare 14, 2013. 5750-5764.

Extracția cu ultrasunete a acidului clorogenic din frunze de tutun

Aplicație cu ultrasunete:
Pentru experimentele de extracție, frunzele de tutun de Nicotiana tabacum au fost măcinate la dimensiuni mai mici ale particulelor, de aproximativ >4 x ≧2 mm. Pentru încercările de extracție cu ultrasunete, probe de 20g de material din frunze de tutun uscate au fost extrase cu apă distilată la temperaturi cuprinse între 5°C și 30°C. Experimentele de extracție au fost efectuate pentru intervale de timp ale ciclului de extracție variind între 5 minute și 30 de minute per ciclu. Aproximativ 10 până la 15 picături de etanol au fost adăugate la volumul optim calculat de 256 ml de apă distilată, necesar pentru extragerea întregului acid clorogenic solubil din probele de 20 g de frunze de tutun uscate. Volumul optim de 256 ml de apă distilată a fost apoi împărțit în volume fracționate de solvent de extracție, pentru utilizare în fiecare ciclu de extracție cu ultrasunete.
Pentru iradierea ultrasonică a fost utilizat un procesor ultrasonic UP400S (400 wați, 24 kHz) cu o sonotrodă H7 din titan, cu diametrul vârfului de 7mm. Sonotroda H7 a fost introdusă la jumătatea înălțimii amestecului de extracție.
Protocol: Drept condiții optime pentru extracția cu ultrasunete a acidului clorogenic din frunze de tutun s-au constatat următoarele: 20g de frunze de tutun uscate în apă distilată (raport optim lichid/solid: 12,8mL/g) la o temperatură de procesare de 20 degC, dispozitivul ultrasonic UP400S (400W, 24kHz), timp de 3 cicluri de sonicare de câte 15min (durata totală a sonicării: 45 min).
Recomandare de dispozitiv:
UP400S cu sonotrodă H7
Referință/ Lucrare de cercetare:
Mazvimba, Martin Tongai; Yu, Ying; Zhang, Ying (2011): Optimizarea și proiectarea ortogonală a unui proces de extracție apoasă asistată cu ultrasunete pentru extragerea acidului clorogenic din frunzele de tutun uscate. Jurnalul chinez de medicamente naturale 2011.
Citiți mai multe despre extracția cu ultrasunete din tutun!

Extracția cu ultrasunete a mangiferinei

Aplicație cu ultrasunete:
Mangiferina (1,3,6,7-Tetrahydroxy-2-[3,4,5-trihydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-2-yl]xanthen-9-one; formulă: C₁₉H₁₈O₁₁) este un polifenol cu structură de C-glicozilxantonă, care poate fi găsit în numeroase specii de plante. Mangiferina prezintă diverse activități farmacologice. Acilarea regioselectivă a mangiferinei poate fi catalizată foarte eficient de lipază sub ultrasonicare. Comparativ cu metodele convenționale, cataliza asistată de ultrasunete se remarcă prin avantajele unui timp de reacție mai scurt și ale unor randamente mai mari. Condițiile optime pentru acilarea ultrasonică a mangiferinei au fost următoarele:
lipază: PCL, donor de acil: acetat de vinil; solvent de reacție: DMSO, temperatura de reacție: 45 degC, putere ultrasonică: 200W; raportul substraturilor: donor de acil/mangiferină 6/1, încărcare enzimatică: 6 mg/ml
Randamentul acilării regioselective a fost de până la 84%.
Recomandare de dispozitiv:
UP200St sau UP200Ht
Referință/ Lucrare de cercetare:
cf.: Wang, Z.; Wang, R.; Tian, J.; Zhao, B; Wei, X.F.; Su, Y.L.; Li, C.Y.; Cao, S.G.; Wang, L. (2010): The effect of ultrasound on lipase-catalyzed regioselective acylation of mangiferin in non-aqueous solvents. J. Asian Nat Prod. Res. 12/1, 2010. 56-63.

Extracția cu ultrasunete a capsaicinoidelor

Aplicație cu ultrasunete:
Extracția capsaicinoidelor (capsaicină, nordihidrocapsaicină) din ardei iuți: capsaicinoidele din ardeii Capsicum frutescens au fost obținute prin extracție cu ultrasunete în următoarele condiții: solvent: etanol 95% (v/v), raport solvent/ masă de 10 ml/g, timp de extracție prin sonicare de 40 min., temperatură de extracție de 45°C. Randamentul extracției: 85% din capsaicinoide
Recomandare de dispozitiv:
UP400St
Citiți mai multe despre extracția asistată de ultrasunete a capsaicinoidelor din ardei iuți!

Extracția cu ultrasunete a silimarinei din semințe de armurariu

Aplicație cu ultrasunete:
Extracția asistată de ultrasunete a fost realizată utilizând un sonicator UP400S. În acest studiu a fost folosită o sondă ultrasonică de tip sonotrodă cu diametrul de 1,5 cm. 10 g de pulbere degresată de armurariu au fost cântărite cu precizie și dizolvate în 100 mL de metanol. Paharul a fost ținut într-o baie de apă și menținut la o temperatură de 25°C. Pulberea de armurariu dizolvată în solvent a fost sonicată pentru diferite intervale de timp (30, 60, 90, 120 și 150 min.) După fiecare interval de timp, soluția a fost filtrată printr-o hârtie de filtru Whatman, iar fiecare filtrat (aproximativ 80mL) a fost evaporat cu ajutorul unui evaporator rotativ până la obținerea a 30 mL de soluție, iar absorbanța compușilor fenolici a fost măsurată cu un spectrofotometru UV-Vizibil la lungimea de undă de 517 nm conform metodei DPPH. Așa cum era de așteptat, creșterea timpilor de extracție a dus la creșterea conținutului de silimarină.
Autorii studiului au constatat că extracția cu ultrasunete pentru obținerea extractelor alcoolice este una dintre cele mai bune tehnici pentru înlocuirea tehnicilor convenționale. S-a demonstrat că extracția cu ultrasunete permite obținerea unei calități mai bune a extractului. Alte beneficii sunt economia de timp, eficiența mai mare etc.
Recomandare de dispozitiv:
UP400St
Referință/ Lucrare de cercetare:
Çağdaș, E.; Kumcuoğlu, S.; Güventürk, S.; Tavman, S. (2011): Extracția asistată cu ultrasunete a componentelor silimarinei din semințele de ciulin de lapte (Silybum Marianum L.). GIDA 36/6, 2011. 311-318.
Citiți mai multe despre extracția cu ultrasunete a silimarinei din semințele de armurariu!

Extracția cu ultrasunete a steviozidei

Aplicație cu ultrasunete:
Probe de 10g de frunze de stevia uscate și măcinate au fost extrase în 100mL de apă sub agitare continuă (cu un agitator magnetic). Valoarea pH-ului a fost controlată cu fosfat de sodiu 0,01 M pH 7. Proba a fost pusă într-un pahar de sticlă de 150 mL și sonicată cu un sonicator cu sondă UIP500hT (20kHz, 500W). Vârful sonotrodei a fost imersat aproximativ 1,5 cm în suspensia de frunze de stevia. Dispozitivul ultrasonic a fost setat la o putere de ieșire de 350W. Un tratament de sonicare blând de 350 W timp de 5–10 min. la o temperatură constantă de proces de 30°C a dat un randament de rebaudiozidă A de 30–34g la 100g de probă. După sonicare, soluția de extract a fost centrifugată și filtrată printr-o membrană microporoasă de 0,45 μm; filtratul a fost preluat pentru analiza conținutului total de rebaudiozidă A. Randamentul de extracție al conținutului total de rebaudiozidă A a fost analizat prin HPLC.
Prin extracția fără solvent asistată de ultrasunete s-a obținut un randament ridicat de rebaudiozidă A comparativ cu metodele tradiționale de extracție, cum ar fi extracția la cald sau macerarea.
Recomandare de dispozitiv:
UIP500hdT
Citiți mai multe despre extracția cu ultrasunete din stevia!

Extracția cu ultrasunete a terpenelor

Aplicație cu ultrasunete:
Extracția compușilor volatili, cum ar fi terpenele, din inflorescențele unui cultivar de Cannabis sativa L. de tip fibros poate fi intensificată cu ultrasunete. Studiile au arătat că, după o sonicare scurtă, terpenele vizate sunt deja eliberate din materialul vegetal.
Rezultatele arată că un tratament cu ultrasunete care nu depășește 5 min permite obținerea unei concentrații crescute de terpene comparativ cu macerarea. În schimb, un tratament cu ultrasunete mai lung de 5 min a crescut concentrația de δ-9-tetraidrocannabinol (THC).
Protocol de sonicare:
Extracția asistată de ultrasunete a terpenelor a fost realizată folosind un sonicator cu sondă de 200W. Dispozitivul ultrasonic a fost setat la o amplitudine de 25%. Trei alicote de 50g de inflorescențe uscate au fost amestecate fiecare cu 250mL de etanol 70% v/v, utilizat ca solvent de extracție. Fiecare pahar și conținutul său au fost imersate într-o baie de gheață. Sonicarea a fost efectuată timp de 5, 10 și 15 min. În timpul procedurii de extracție cu ultrasunete s-a asigurat o disipare continuă și rapidă a căldurii, pentru a menține temperatura procesului sub 30°C. După extracție, amestecurile au fost filtrate sub vid prin hârtie Whatman No. 3, iar solventul a fost îndepărtat prin evaporare rotativă sub vid. Fiecare încercare de extracție a fost efectuată în triplicat, folosind trei probe diferite.
Ultrasonicarea s-a dovedit a fi o alternativă interesantă la macerare pentru extragerea compușilor volatili din inflorescențele de cannabis, dar arată și că tratamentul cu ultrasunete nu trebuie să depășească 5 minute pentru a obține o recuperare îmbunătățită a terpenelor. În schimb, un tratament cu ultrasunete mai lung de 5 minute a crescut concentrația de δ-9-tetraidrocannabinol (THC). Extractul de inflorescențe de Cannabis sativa obținut prin extracție cu ultrasunete efectuată timp de 5 min ar putea fi utilizat ca ingredient pentru parfumuri sau ca aromă pentru băuturi. Se poate utiliza ca alternativă pentru cânepa industrială, unde tulpinile sunt folosite în industria fibrelor, iar extractele din inflorescențe în industria cosmetică și alimentară.
Recomandare de dispozitiv:
UP200St sau UP200Ht cu sonotrodă/ sondă S26d14
Referință/ Lucrare de cercetare:
Da Porto, C.; Decorti, D.; Natolino, A. (2014): „Extracția asistată de ultrasunete a compușilor volatili din inflorescențele de Cannabis sativa L. industrială”. IJARNP 2014, 7/ 1. 8-14.
Citiți mai multe despre extracția terpenelor asistată de ultrasunete!

Configurație de extracție pentru izolarea compușilor botanici: sonicator cu sondă UP400St, filtru de vid Büchi și rotaevaporator pentru extracția compușilor fitochimici.

Extracția cu ultrasunete a vanilinei din păstăi de vanilie maturate

Aplicație cu ultrasunete:
Extracția vanilinei a fost optimizată prin sonicare. În acest scop, dispozitivul ultrasonic de 100 de wați a funcționat în regim pulsat (cicluri: 5 sec. pornit, urmat de 5 sec. oprit).
Cele mai bune rezultate au fost obținute pentru extracția cu ultrasunete cu etanol 40% timp de 1h la 30°C. Pentru a compara rezultatele cu metode de extracție convenționale, au fost efectuate și extracții în baie de apă și în baie cu ultrasunete. Rezultatele au arătat că optimizarea extracției vanilinei cu sonotroda ultrasonică, cu etanol 40% timp de 1h la 30°C, a fost comparabilă cu extracția în baie de apă cu etanol 40% la 56°C timp de 15h.
Recomandare de dispozitiv:
UP100H
Referință/ Lucrare de cercetare:
Rasoamandrary, N.; Fernandes, A. M.; Bashari, M.; Masamba, K .; Xueming, X. (2013): Extracția îmbunătățită a vanilinei 4-hidroxi-3-metoxibenzaldehidă din boabele de vanilie vindecate folosind extracția asistată de ultrasunete: o comparație a extracției asistate cu ultrasunete și a băii de apă caldă. Akademik Gıda 11/1, 2013. 6-12.
Citiți mai multe despre beneficiile extracției vanilinei cu ultrasunete!

Extracția cu ultrasunete a compușilor fenolici din Ziziphus Jujube

Aplicație cu ultrasunete:
Pentru extracția asistată de ultrasunete a compușilor fenolici din jujube (Ziziphus Jujube) a fost utilizat un sonicator cu sondă de intensitate ridicată UP200H cu o putere de 200W și o frecvență de 24kHz. Dispozitivul ultrasonic a fost echipat cu micro-sonotroda S2 (diametrul vârfului 2 mm), care a fost imersată într-o baie de apă în care a fost plasat un vas de sticlă pentru precipitare cu proba (dimensiuni interne: 280:195:135 mm). Amplitudinea vibrațiilor ultrasonice a fost de 100% din puterea nominală (amplitudine maximă de 260 μm), iar puterea acustică a fost de 0,171402 W și intensitatea de 21,8346 W/cm2. Intensitatea ultrasonică a fost determinată calorimetric, prin măsurarea creșterii temperatură–timp a suspensiei în condiții adiabatice. Procedura de extracție cu ultrasunete a fost utilizată pentru extracția fenolilor totali din probe conform designului experimental (pentru optimizare).
Recomandare de dispozitiv:
UP200H cu sonotrodă S2
Referință/ Lucrare de cercetare:
Fooladi, H.; Mortazavi, S. A.; Rajaei, A.; Elhami Rad, A.H.; Salar Bashi, D.; Savabi Sani Kargar, S. (2013): Optimizarea extracției compușilor fenolici ai jujube (Ziziphus Jujube) folosind metoda de extracție asistată cu ultrasunete. IECFP 2013.

Faceți clic aici pentru a găsi mai multe protocoale de sonicare pentru tratamentul cu ultrasunete al materiei biologice!