Extracția cu ultrasunete fără solvenți a usturoiului

Usturoiul (Allium sativum) este bogat în compuși organosulfurați (de ex. alicină, glutation), care favorizează numeroase beneficii pentru sănătate. Extracția cu ultrasunete este o tehnică fiabilă și eficientă pentru producerea de extracte de usturoi înalt concentrate. Sonicarea conduce la randamente ridicate de extracte de înaltă calitate, cu spectru complet, într-un timp de extracție foarte scurt.

Extracte superioare de usturoi prin extracție cu ultrasunete

Utilizarea unui sonicator cu sondă pentru extracția alicinei și a compușilor organosulfurați din usturoi oferă mai multe avantaje, inclusiv randamente ridicate și calitate înaltă a extractului de usturoi, procesare rapidă și o abordare fără solvenți, ecologică. Acești factori contribuie împreună la producerea de extracte de usturoi de înaltă calitate, cu bioactivitate sporită și compoziție constantă, făcând din aceasta metoda preferată pentru cercetătorii și industriile care caută produse premium derivate din usturoi.
Mai jos, discutăm în detaliu efectele benefice ale unei extracții a usturoiului asistate de ultrasunete:

• În primul rând, un sonicator cu sondă utilizează unde ultrasonice, care sunt transmise printr-o sondă din titan, așa-numita sonotrodă, în mediul de extracție. Energia mecanică a undelor ultrasonice generează bule de cavitație în lichid, determinând colapsul lor rapid. În timpul acestui proces apar microturbulențe locale intense, precum și variații de presiune și temperatură. Aceste forțe favorizează ruperea pereților celulari ai usturoiului. Această rupere facilitează eliberarea alicinei și a altor compuși organosulfurați captivi în interiorul celulelor, conducând la o extracție eficientă.
• În al doilea rând, natura controlată și precisă a sonicării cu sondă permite personalizarea procesului de extracție. Producătorii de extracte, precum și cercetătorii, pot ajusta parametri precum durata sonicării, amplitudinea și temperatura pentru a optimiza condițiile de extracție, maximizând astfel randamentul de alicină și compuși organosulfurați și minimizând totodată degradarea compușilor sensibili. Acest nivel de control este esențial pentru obținerea de extracte de înaltă calitate, cu compoziție și potență constante.
• În plus, procesul de sonicare este relativ rapid în comparație cu metodele tradiționale de extracție, precum macerarea sau extracția Soxhlet. Această eficiență nu numai că economisește timp, dar contribuie și la păstrarea prospețimii și a bioactivității compușilor extrași. Durata mai scurtă de extracție reduce expunerea extractului de usturoi la căldură și oxigen, care pot degrada compușii organosulfurați sensibili.
• Mai mult, extracția cu ultrasunete este compatibilă cu orice solvent, inclusiv cu solvenți blânzi și ecologici precum apa, etanolul apos sau alcoolul. Acest lucru este deosebit de important atunci când extractul de usturoi este produs pentru utilizare ca aditiv alimentar, aromă, supliment alimentar, nutraceutic sau produs farmaceutic, unde riscul de contaminare cu solvenți sau alte substanțe chimice trebuie evitat, pentru a asigura puritatea și siguranța produsului final.

Extracția alicinei pe bază de apă cu ultrasunete

Alicina este cea mai abundentă moleculă de tiosulfinat din extractul de usturoi. Alicina are efecte antibacteriene, antivirale, antifungice, antiprotozoare, anticancerigene și hipoglicemiante și este, de asemenea, cunoscută pentru susținerea sănătății cardiovasculare și a sistemului imunitar. Activitățile farmacologice ale usturoiului sunt legate în principal de reacțiile de schimb tiol-disulfură cu proteinele care conțin grupări tiol.
Pentru producerea de extracte de usturoi înalt concentrate, cu cantități mari de compuși organosulfurați, extracția cu ultrasunete este o tehnică fiabilă și eficientă pentru izolarea tiolilor și a altor substanțe bioactive din usturoi. Sonicarea eliberează tiolii din interiorul celulelor de usturoi și permite prepararea unui extract cu spectru complet al biomoleculelor din usturoi. Pentru extracția cu ultrasunete a usturoiului, ca solvent se poate utiliza apa, care este netoxică, ieftină și ecologică.

Secțiune transversală printr-un cățel de usturoi înainte și după sonicare
studiu și imagini de Bose et al. 2014

Protocoale de extracție a alicinei cu ultrasunete

Pentru extracția cu ultrasunete a usturoiului au fost stabilite mai multe protocoale. În studii științifice, mai multe echipe de cercetare au demonstrat că sonicarea conduce la randamente ridicate de alicină, aliină, compuși organosulfurați și alți compuși fitochimici din usturoi.
Arzanlou et al. (2010) raportează extracția cu ultrasunete a alicinei din căței de usturoi folosind apa ca solvent. Aceștia au utilizat 20g de căței de usturoi zdrobiți manual. Au sonicat usturoiul macerat în 600mL de apă distilată timp de 5 min, folosind Hielscher UP200S (200 wați) la 100 % amplitudine. Pentru disiparea căldurii s-a utilizat o baie de gheață. După extracția cu ultrasunete, pasta de usturoi a fost presată printr-un tifon cu cinci straturi. Suspensia a fost transferată într-un tub de 50mL și centrifugată la 1258g la 4ºC timp de 20 min pentru a separa resturile rămase de lichid. Supernatantul a fost transferat într-un tub steril de 50mL și sigilat pentru depozitare.

Bose et al. (2014) au comparat extracția cu ultrasunete cu sondă cu macerarea tradițională, sonicarea în baie și extracția cu microunde. Rezultatele au arătat că extracția cu ultrasunete cu sondă a oferit cele mai mari randamente de alicină.

Ismail et al. (2014) raportează extracția eficientă cu ultrasunete a biomoleculelor care conțin sulf, cisteina și glutationul, din bulbi de usturoi. Aceștia au aplicat extracția cu ultrasunete pe bază de apă pentru a extrage tioli din bulbii de usturoi folosind un UP100H la o setare de amplitudine de 100%. Au constatat că concentrația optimă de usturoi a fost de 10% (w/v) într-o extracție în pahar Berzelius deschis. Cuantificarea tiolilor s-a realizat prin metoda cu reactiv Ellman. Au obținut un randament al extractului de 0,170mM tioli. Cercetătorii concluzionează că extracția cu ultrasunete pe bază de apă este o metodă simplă, sigură și rentabilă pentru izolarea tiolilor din usturoi.

Sonicatoare de înaltă performanță pentru extracția usturoiului

Sistemele de extracție Hielscher Ultrasonics sunt utilizate la nivel mondial în industria alimentară și farmaceutică pentru producția comercială de extracte vegetale de înaltă calitate, utilizate ca aditivi alimentari, suplimente alimentare și produse terapeutice. Fie că obiectivul dumneavoastră este să produceți loturi mai mici de extracte de usturoi sau să procesați cantități mari de extracte botanice de înaltă calitate, Hielscher Ultrasonics are extractorul cu ultrasunete ideal pentru dumneavoastră.

Avantaje competitive prin extracția cu ultrasunete

Principalele beneficii ale extracției cu ultrasunete a compușilor bioactivi din materiale botanice precum usturoiul includ timpul de extracție și procesare semnificativ redus, caracterul ecologic datorat extracției pe bază de apă sau utilizării reduse de solvenți și emisiilor neglijabil de mici de CO₂, cantitatea redusă de energie utilizată, precum și operarea simplă și sigură a sistemelor cu ultrasunete.

Standardizarea proceselor cu Hielscher Ultrasonics

Extractele utilizate în alimente sau produse farmaceutice ar trebui produse în conformitate cu Bunele Practici de Fabricație (GMP) și conform unor specificații de procesare standardizate. Sonicatoarele digitale Hielscher Ultrasonics sunt dotate cu software inteligent, care face ușoară setarea și controlul precis al procesului de sonicare. Înregistrarea automată a datelor scrie toți parametrii procesului cu ultrasunete, precum energia ultrasonică (energie totală și netă), amplitudinea, temperatura, presiunea (atunci când sunt montați senzori de temperatură și presiune), cu marcaj de dată și oră, pe cardul SD încorporat. Acest lucru vă permite să revizuiți fiecare lot procesat cu ultrasunete. În același timp, sunt asigurate reproductibilitatea și o calitate constant ridicată a produsului. Robustețea tuturor sonicatoarelor Hielscher permite funcționarea 24/7 în regim intensiv și în medii solicitante.
Tabelul de mai jos vă oferă o indicație privind capacitatea aproximativă de procesare a ultrasonicatoarelor noastre: