Ультразвуковая экстракция клеточного материала

Ультразвуковая экстракция, или соноэкстракция, – это технология интенсификации процессов, основанная на передаче ультразвука высокой мощности в суспензию растительной или клеточной ткани. Hielscher Ultrasonics поставляет надежные ультразвуковые аппараты для разрушения клеток и экстракции в масштабах от небольших лабораторных образцов до больших объемов при промышленной обработке. Привлекательность экстракции с помощью ультразвука заключается в нетепловой обработке материала, простоте применения и возможности масштабирования от испытаний до промышленного производства.

Ультразвуковые устройства Hielscher генерируют ультразвук высокой интенсивности, который можно точно регулировать в соответствии с требованиями вашего процесса.

В приведенном ниже списке представлены различные протоколы ультразвуковой обработки, демонстрирующие широкую область применения мощного ультразвука в биологии, пищевой промышленности и фармацевтическом производстве.
Планируете ли вы экстракцию конкретного растительного сырья или хотите получить более общую информацию о наших высокопроизводительных ультразвуковых экстракторах, воспользуйтесь контактной формой ниже! Мы будем рады помочь вам!

Ультразвуковая экстракция больдина из листьев больдо (Peumus boldus Molina)

Применение ультразвука:
Важным активным соединением больдо является больдин ((S)-2,9-dihydroxy-1,10-dimethoxiaporphine), который наряду с катехином ((2S,3R)-2-(3,4-dihydroxy-phenyl)-3,4-dihydro-1(2H)-benzopyran-3,5,7-triol) относится к основным компонентам алкалоидной и флавоноидной фракции листьев больдо. Больдин – сильный антиоксидант, который подвергается пероксидативному повреждению, опосредованному свободными радикалами, и действует как эффективный поглотитель гидроксильных радикалов.
Процедура экстракции: При типичной процедуре экстракции образцы листьев больдо экстрагировали с использованием 1L дистиллированной воды при атмосферном давлении с помощью ультразвукового аппарата UIP1000hd в периодическом и проточном режимах. Время экстракции составляет от 10 до 40 min., интенсивность ультразвука – от 10 до 23 W/cm², а диапазон температур – от 10 до 70°C. Наилучшие результаты были получены при следующих условиях: интенсивность ультразвука 23 W/cm² в течение 40 min. при температуре 36°C
Результаты: Результаты анализа показывают, что обработка ультразвуком высокой мощности усиливает высвобождение аналита из растительной матрицы больдо, обеспечивая значительно более высокую скорость по сравнению с традиционным методом: одинаковый выход был получен при обработке ультразвуком за 30 min., тогда как время традиционной экстракции составляло 2h.
Chemat (2013) и соавторы показали, что экстракция с помощью ультразвука повышает эффективность экстракции растительного сырья, одновременно сокращая время экстракции и повышая концентрацию экстрактов (при одинаковом количестве растворителя и растительного материала). Анализ выявил следующие оптимальные условия: мощность обработки ультразвуком 23 W/cm² с помощью UIP1000hd в течение 40 min. при температуре 36°C. Оптимизированные параметры ультразвуковой экстракции обеспечивают лучшие результаты по сравнению с традиционной мацерацией: меньшее время процесса (30 min. вместо 120 min.), более высокий выход, более высокую энергоэффективность, повышенную чистоту, более высокую безопасность и лучшее качество продукта.
Рекомендуемое устройство:
UIP1000hdT с сонотродом BS2d34 и проточной ячейкой
Ссылка / Научная публикация:
Petigny, L.; Périno-Issartier, S.; Wajsman, J.; Chemat, F. (2013): Периодическая и непрерывная экстракция листьев больдо (Peumus boldus Mol.) с помощью ультразвука. International Journal of Molecular Science 14, 2013. 5750–5764.

Ультразвуковая экстракция хлорогеновой кислоты из листьев табака

Применение ультразвука:
Для экспериментов по экстракции листья табака Nicotiana tabacum измельчали до более мелких частиц размером около >4 x ≧2 mm. При испытаниях ультразвуковой экстракции образцы высушенных листьев табака массой 20g экстрагировали дистиллированной водой при температурах от 5°C до 30°C. Эксперименты по экстракции проводили с длительностью каждого цикла от 5 до 30 минут. Около 10–15 капель этанола добавляли к рассчитанному оптимальному объему дистиллированной воды 256 ml, необходимому для экстракции всей растворимой хлорогеновой кислоты из образцов высушенных листьев табака массой 20 g. Затем оптимальный объем дистиллированной воды 256 ml делили на порции экстракционного растворителя для использования в каждом цикле ультразвуковой экстракции.
Для ультразвукового воздействия использовали ультразвуковой процессор UP400S (400 ватт, 24 kHz) с титановым сонотродом H7 с диаметром наконечника 7mm. Сонотрод H7 погружали до половины высоты экстракционной смеси.
Протокол: Оптимальными условиями ультразвуковой экстракции хлорогеновой кислоты из листьев табака были признаны: 20g высушенных листьев табака в дистиллированной воде (оптимальное соотношение жидкости и твердого материала: 12,8mL/g) при температуре обработки 20 degC, ультразвуковое устройство UP400S (400W, 24kHz), 3 цикла обработки ультразвуком по 15min каждый (общая продолжительность обработки ультразвуком: 45 min).
Рекомендуемое устройство:
UP400S с сонотродом H7
Ссылка / Научная публикация:
Mazvimba, Martin Tongai; Yu, Ying; Zhang, Ying (2011): Оптимизация и ортогональное планирование процесса водной экстракции с помощью ультразвука для извлечения хлорогеновой кислоты из сухих листьев табака. Chinese Journal of Natural Medicines 2011.
Узнайте больше об ультразвуковой экстракции из табака!

Ультразвуковая экстракция мангиферина

Применение ультразвука:
Мангиферин (1,3,6,7-Tetrahydroxy-2-[3,4,5-trihydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-2-yl]xanthen-9-one; формула: C₁₉H₁₈O₁₁) – полифенол со структурой C-гликозилксантона, встречающийся у многих видов растений. Мангиферин проявляет различные виды фармакологической активности. Региоселективное ацилирование мангиферина может очень эффективно катализироваться липазой при обработке ультразвуком. По сравнению с традиционными методами катализ с помощью ультразвука отличается такими преимуществами, как меньшее время реакции и более высокий выход. Были установлены следующие оптимальные условия ультразвукового ацилирования мангиферина:
липаза: PCL, донор ацильной группы: винилацетат; растворитель реакции: DMSO, температура реакции: 45 degC, мощность ультразвука: 200W; соотношение субстратов: донор ацильной группы/мангиферин 6/1, загрузка фермента: 6 mg/ml
Выход региоселективного ацилирования составлял до 84%.
Рекомендуемое устройство:
UP200St или UP200Ht
Ссылка / Научная публикация:
Ср.: Wang, Z.; Wang, R.; Tian, J.; Zhao, B; Wei, X.F.; Su, Y.L.; Li, C.Y.; Cao, S.G.; Wang, L. (2010): Влияние ультразвука на катализируемое липазой региоселективное ацилирование мангиферина в неводных растворителях. J. Asian Nat Prod. Res. 12/1, 2010. 56–63.

Ультразвуковая экстракция капсаициноидов

Применение ультразвука:
Экстракция капсаициноидов (капсаицина, нордигидрокапсаицина) из перца чили: капсаициноиды из перца Capsicum frutescens получали путем ультразвуковой экстракции при следующих условиях: растворитель: 95% (v/v) этанол, отношение объема растворителя к массе сырья 10 ml/g, время экстракции с обработкой ультразвуком 40 min., температура экстракции 45°C. Выход экстрагированного вещества: 85% капсаициноидов
Рекомендуемое устройство:
UP400St
Узнайте больше об экстракции капсаициноидов из перца чили с помощью ультразвука!

Ультразвуковая экстракция силимарина из семян расторопши

Применение ультразвука:
Экстракцию с помощью ультразвука проводили с использованием ультразвукового аппарата UP400S. В этом исследовании использовали ультразвуковой зонд рупорного типа диаметром 1,5 cm. Точно отвешивали 10 g обезжиренного порошка расторопши и растворяли в 100 mL метанола. Стакан помещали в водяную баню и поддерживали температуру 25°C. Растворенный в растворителе порошок расторопши обрабатывали ультразвуком в течение различных интервалов времени (30, 60, 90, 120 и 150 min.). После каждого интервала раствор фильтровали через фильтровальную бумагу Whatman, а каждый фильтрат (около 80mL) упаривали с помощью ротационного испарителя до объема раствора 30 mL. Поглощение фенольных соединений измеряли с помощью спектрофотометра УФ и видимого диапазонов при длине волны 517 nm по методу DPPH. Как и ожидалось, увеличение времени экстракции приводило к увеличению содержания силимарина.
Авторы исследования установили, что ультразвуковая экстракция для получения спиртовых экстрактов является одной из лучших технологий для замены традиционных методов. Было доказано, что ультразвуковая экстракция обеспечивает лучшее качество экстракта. Дополнительные преимущества включают экономию времени, более высокую эффективность и т. д.
Рекомендуемое устройство:
UP400St
Ссылка / Научная публикация:
Çağdaş, E.; Kumcuoğlu, S.; Güventürk, S.; Tavman, S. (2011): Экстракция компонентов силимарина из семян расторопши (Silybum Marianum L.) с помощью ультразвука. GIDA 36/6, 2011. 311–318.
Узнайте больше об ультразвуковой экстракции силимарина из семян расторопши!

Ультразвуковая экстракция стевиозида

Применение ультразвука:
Образцы сухих измельченных листьев стевии массой 10g экстрагировали в 100mL воды при непрерывном перемешивании (магнитной мешалкой). Значение pH регулировали с помощью 0,01 M фосфата натрия с pH 7. Образец помещали в стеклянный стакан объемом 150 mL и обрабатывали ультразвуком с помощью ультразвукового аппарата зондового типа UIP500hT (20kHz, 500W). Наконечник сонотрода погружали примерно на 1,5 cm в суспензию листьев стевии. Выходную мощность ультразвукового устройства устанавливали на 350W. Мягкая обработка ультразвуком мощностью 350 W в течение 5–10 min. при постоянной температуре процесса 30°C обеспечивала выход ребаудиозида A 30–34g на 100g образца. После обработки ультразвуком раствор экстракта центрифугировали и фильтровали через микропористую мембрану 0,45 μm; фильтрат отбирали для анализа общего содержания ребаудиозида A. Выход экстракции по общему содержанию ребаудиозида A анализировали методом ВЭЖХ.
Экстракция с помощью ультразвука без растворителей обеспечивала высокий выход ребаудиозида A по сравнению с традиционными методами экстракции, такими как тепловая экстракция или мацерация.
Рекомендуемое устройство:
UIP500hdT
Узнайте больше об ультразвуковой экстракции стевии!

Ультразвуковая экстракция терпенов

Применение ультразвука:
Экстракцию летучих соединений, таких как терпены, из соцветий сорта Cannabis sativa L. волокнистого типа можно усилить с помощью ультразвука. Исследования показали, что целевые терпены высвобождаются из растительного материала уже после кратковременной обработки ультразвуком.
Результаты показывают, что обработка ультразвуком продолжительностью не более 5 min позволяет получить повышенную концентрацию терпенов по сравнению с мацерацией. В то же время обработка ультразвуком продолжительностью более 5 min повышала концентрацию δ-9-tetraidrocannabinol (THC).
Протокол обработки ультразвуком:
Экстракцию терпенов с помощью ультразвука проводили с использованием ультразвукового аппарата зондового типа мощностью 200W. Амплитуду ультразвукового устройства устанавливали на 25%. К каждой из трех порций высушенных соцветий массой 50g добавляли 250mL 70% этанола v/v, который использовали в качестве экстракционного растворителя. Каждый стакан с содержимым погружали в ледяную баню. Обработку ультразвуком проводили в течение 5, 10 и 15 min. Во время ультразвуковой экстракции обеспечивали непрерывный быстрый отвод тепла, чтобы поддерживать температуру процесса ниже 30°C. После экстракции смеси фильтровали под вакуумом через бумагу Whatman № 3, а растворитель удаляли ротационным вакуумным выпариванием. Каждый эксперимент по экстракции выполняли в трех повторностях с использованием трех разных образцов.
Обработка ультразвуком оказалась интересной альтернативой мацерации для экстракции летучих соединений из соцветий конопли, однако результаты также показывают, что для повышения извлечения терпенов обработка ультразвуком должна длиться не более 5 минут. В то же время обработка ультразвуком продолжительностью более 5 минут повышала концентрацию δ-9-tetraidrocannabinol (THC). Экстракт соцветий Cannabis sativa, полученный ультразвуковой экстракцией в течение 5 min, мог бы использоваться как ингредиент парфюмерии или ароматизатор для напитков. Его можно использовать как альтернативу промышленной конопле, стебли которой применяются в производстве волокна, а экстракты соцветий – в косметической и пищевой промышленности.
Рекомендуемое устройство:
UP200St или UP200Ht с сонотродом / зондом S26d14
Ссылка / Научная публикация:
Da Porto, C.; Decorti, D.; Natolino, A. (2014): «Экстракция летучих соединений из соцветий промышленной Cannabis sativa L. с помощью ультразвука». IJARNP 2014, 7/ 1. 8–14.
Узнайте больше об экстракции терпенов с помощью ультразвука!

Установка для экстракционного выделения веществ из растительного сырья: ультразвуковой аппарат зондового типа UP400St, вакуумный фильтр Büchi и ротационный испаритель для экстракции фитохимических соединений.

Ультразвуковая экстракция ванилина из ферментированных стручков ванили

Применение ультразвука:
Экстракцию ванилина оптимизировали с помощью обработки ультразвуком. Для этого ультразвуковое устройство мощностью 100 ватт работало в импульсном режиме (циклы: 5 sec. работы, затем 5 sec. паузы).
Наилучшие результаты ультразвуковой экстракции были получены с 40% этанолом в течение 1h при 30°C. Для сравнения результатов с традиционными методами экстракции также проводили экстракцию в водяной бане и ультразвуковой ванне. Результаты показали, что оптимизированная экстракция ванилина с помощью ультразвукового рупора с 40% этанолом в течение 1h при 30°C была сопоставима с экстракцией в водяной бане с 40% этанолом при 56°C в течение 15h.
Рекомендуемое устройство:
UP100H
Ссылка / Научная публикация:
Rasoamandrary, N.; Fernandes, A. M.; Bashari, M.; Masamba, K.; Xueming, X. (2013): Улучшенная экстракция ванилина, 4-Hydroxy-3-methoxybenzaldehyde, из ферментированных стручков ванили с помощью ультразвука: сравнение экстракции с помощью ультразвука и экстракции в горячей водяной бане. Akademik Gıda 11/1, 2013. 6–12.
Узнайте больше о преимуществах ультразвуковой экстракции ванилина!

Ультразвуковая экстракция фенольных соединений из Ziziphus Jujube

Применение ультразвука:
Для экстракции фенольных соединений зизифуса (Ziziphus Jujube) с помощью ультразвука использовали ультразвуковой аппарат зондового типа высокой интенсивности UP200H мощностью 200W и частотой 24kHz. Ультразвуковое устройство было оснащено сонотродом S2 с микронаконечником (диаметр наконечника 2 mm), который погружали в водяную баню, где находился стеклянный сосуд для осаждения с образцом (внутренние размеры: 280:195:135 mm). Амплитуда ультразвуковых колебаний составляла 100% номинальной мощности (максимальная амплитуда 260 μm), акустическая мощность – 0,171402 W, а интенсивность – 21,8346 W/cm2. Интенсивность ультразвука определяли калориметрически, измеряя повышение температуры суспензии во времени в адиабатических условиях. Процедуру ультразвуковой экстракции использовали для извлечения общего количества фенольных соединений из образцов в соответствии с планом эксперимента (для оптимизации).
Рекомендуемое устройство:
UP200H с сонотродом S2
Ссылка / Научная публикация:
Fooladi, H.; Mortazavi, S. A.; Rajaei, A.; Elhami Rad, A.H.; Salar Bashi, D.; Savabi Sani Kargar, S. (2013): Оптимизация экстракции фенольных соединений зизифуса (Ziziphus Jujube) методом экстракции с помощью ультразвука. IECFP 2013.

Нажмите здесь, чтобы найти дополнительные протоколы обработки ультразвуком для ультразвуковой обработки биологического материала!