Ультразвуковая экстракция чеснока без растворителей

Чеснок (Allium sativum) богат сероорганическими соединениями (например, аллицином и глутатионом), которые оказывают разнообразное благотворное воздействие на здоровье. Ультразвуковая экстракция – надёжный и эффективный метод получения высококонцентрированных экстрактов чеснока. Обработка ультразвуком обеспечивает высокий выход высококачественных экстрактов полного спектра за очень короткое время экстракции.

Экстракты чеснока превосходного качества благодаря ультразвуковой экстракции

Использование ультразвукового аппарата зондового типа для экстракции аллицина и сероорганических соединений из чеснока даёт ряд преимуществ, включая высокий выход и высокое качество экстракта чеснока, быструю обработку и экологически безопасный подход без растворителей. В совокупности эти факторы способствуют получению высококачественных экстрактов чеснока с повышенной биологической активностью и стабильным составом, делая этот метод предпочтительным для исследователей и промышленных предприятий, стремящихся получать продукцию премиального качества из чеснока.
Ниже мы подробно рассмотрим положительные эффекты экстракции чеснока с помощью ультразвука:

• Во-первых, ультразвуковой аппарат зондового типа использует ультразвуковые волны, которые передаются через титановый зонд, так называемый сонотрод, в экстракционную среду. Механическая энергия ультразвуковых волн создаёт в жидкости кавитационные пузырьки, вызывая их быстрое схлопывание. Во время этого процесса возникают интенсивная локальная микротурбулентность, а также изменения давления и температуры. Эти силы способствуют разрушению клеточных стенок чеснока. Такое разрушение облегчает высвобождение аллицина и других сероорганических соединений, находящихся внутри клеток, обеспечивая эффективную экстракцию.
• Во-вторых, управляемость и точность обработки ультразвуком с помощью зонда позволяют адаптировать процесс экстракции к конкретным требованиям. Производители экстрактов и исследователи могут регулировать такие параметры, как время обработки ультразвуком, амплитуда и температура, чтобы оптимизировать условия экстракции, тем самым максимально увеличивая выход аллицина и сероорганических соединений и сводя к минимуму разложение чувствительных соединений. Такой уровень контроля имеет решающее значение для получения высококачественных экстрактов со стабильным составом и активностью.
• Кроме того, обработка ультразвуком проходит относительно быстро по сравнению с традиционными методами экстракции, такими как мацерация или экстракция в аппарате Сокслета. Такая эффективность не только экономит время, но и помогает сохранить свежесть и биологическую активность извлечённых соединений. Более короткая продолжительность экстракции сокращает воздействие тепла и кислорода на экстракт чеснока, которые могут вызывать разложение чувствительных сероорганических соединений.
• Кроме того, ультразвуковая экстракция совместима с любым растворителем, включая такие мягкие и экологически безопасные растворители, как вода, водный раствор этанола или спирт. Это особенно важно, когда экстракт чеснока производится для использования в качестве пищевой добавки, ароматизатора, биологически активной добавки к пище, нутрицевтика или фармацевтического средства, поскольку для обеспечения чистоты и безопасности конечного продукта необходимо исключить риск загрязнения растворителями или другими химическими веществами.

Ультразвуковая экстракция аллицина с использованием воды

Аллицин – наиболее распространённая молекула тиосульфината в экстракте чеснока. Аллицин оказывает антибактериальное, противовирусное, противогрибковое, противопротозойное, противораковое и гипогликемическое действие; также известно, что он поддерживает здоровье сердечно-сосудистой системы и иммунную систему. Фармакологическая активность чеснока в основном связана с реакциями тиол-дисульфидного обмена с тиолсодержащими белками.
Для получения высококонцентрированных экстрактов чеснока с высоким содержанием сероорганических соединений ультразвуковая экстракция является надёжным и эффективным методом выделения тиолов и других биологически активных веществ из чеснока. Обработка ультразвуком высвобождает тиолы из клеток чеснока и позволяет получить экстракт полного спектра биомолекул чеснока. Для ультразвуковой экстракции чеснока в качестве растворителя можно использовать воду, которая нетоксична, недорога и экологически безопасна.
 

Поперечный срез зубчика чеснока до и после обработки ультразвуком
исследование и изображения: Bose et al. 2014

Протоколы ультразвуковой экстракции аллицина

Для ультразвуковой экстракции чеснока разработано несколько протоколов. В научных исследованиях несколько исследовательских групп показали, что обработка ультразвуком обеспечивает высокий выход аллицина, аллиина, сероорганических соединений и других фитохимических веществ из чеснока.
Arzanlou et al. (2010) сообщают об ультразвуковой экстракции аллицина из зубчиков чеснока с использованием воды в качестве растворителя. Они использовали 20g зубчиков чеснока, измельчённых вручную. Мацерированный чеснок обрабатывали ультразвуком в 600mL дистиллированной воды в течение 5 min с помощью Hielscher UP200S (200watts) при амплитуде 100 %. Для отвода тепла использовали ледяную баню. После ультразвуковой экстракции чесночную массу отжимали через пять слоёв марли. Суспензию переносили в пробирку объёмом 50mL и центрифугировали при 1258g и 4ºC в течение 20 min, чтобы отделить оставшиеся частицы от жидкости. Надосадочную жидкость переносили в стерильную пробирку объёмом 50mL и герметично закрывали для хранения.

Bose et al. (2014) сравнили ультразвуковую экстракцию с помощью зонда с традиционной мацерацией, обработкой в ультразвуковой ванне и микроволновой экстракцией. Результаты показали, что ультразвуковая экстракция с помощью зонда обеспечивала самый высокий выход аллицина.

Ismail et al. (2014) сообщают об эффективной ультразвуковой экстракции серосодержащих биомолекул цистеина и глутатиона из луковиц чеснока. Они применяли ультразвуковую экстракцию с использованием воды для извлечения тиолов из луковиц чеснока с помощью UP100H при амплитуде 100%. Они установили, что оптимальная концентрация чеснока при экстракции в открытом химическом стакане составляла 10% (w/v). Количественное определение тиолов проводили методом с использованием реактива Эллмана. Они получили выход экстракта 0,170mM тиолов. Исследователи заключают, что ультразвуковая экстракция с использованием воды – простой, безопасный и экономически эффективный метод выделения тиолов из чеснока.
 
 

Высокопроизводительные ультразвуковые аппараты для экстракции чеснока

Экстракционные системы Hielscher Ultrasonics используются во всём мире в пищевой и фармацевтической промышленности для коммерческого производства высококачественных растительных экстрактов, применяемых в качестве пищевых добавок, биологически активных добавок к пище и терапевтических средств. Независимо от того, хотите ли вы производить небольшие партии экстрактов чеснока или перерабатывать большие объёмы высококачественных растительных экстрактов, у Hielscher Ultrasonics есть идеальный ультразвуковой экстрактор для вас.

Конкурентные преимущества ультразвуковой экстракции

Основные преимущества ультразвуковой экстракции биологически активных соединений из растительного сырья, такого как чеснок, включают значительно сокращённое время экстракции и обработки, экологичность благодаря экстракции с использованием воды или сокращённому расходу растворителей и ничтожно малым выбросам CO₂, низкое энергопотребление, а также простую и безопасную эксплуатацию ультразвуковых систем.

Стандартизация процессов с Hielscher Ultrasonics

Экстракты, используемые в пищевых продуктах или фармацевтических препаратах, следует производить в соответствии с надлежащей производственной практикой (GMP) и стандартизированными технологическими требованиями. Цифровые ультразвуковые аппараты Hielscher Ultrasonics оснащены интеллектуальным программным обеспечением, которое позволяет легко и точно настраивать и контролировать процесс обработки ультразвуком. Автоматическая регистрация данных записывает все параметры ультразвукового процесса, такие как ультразвуковая энергия (общая и полезная энергия), амплитуда, температура и давление (при установленных датчиках температуры и давления), с отметкой даты и времени на встроенную SD-карту. Это позволяет проверять каждую партию, обработанную ультразвуком. Одновременно обеспечиваются воспроизводимость и стабильно высокое качество продукции. Прочность конструкции всех ультразвуковых аппаратов Hielscher позволяет работать в режиме 24/7 при высоких нагрузках и в сложных условиях.
Приведённая ниже таблица даёт представление о приблизительной производительности наших ультразвуковых аппаратов: