Hlboké eutektické rozpúšťadlá pre vysoko účinnú extrakciu
Hĺbkové eutektické rozpúšťadlá (DES) a prírodné hlboké eutektické rozpúšťadlá (NADES) ponúkajú výhody ako extrakčné rozpúšťadlá na mnohých úrovniach, a preto sú sľubnou alternatívou ku konvenčným organickým rozpúšťadlám. Hĺbkové eutektické rozpúšťadlo funguje vynikajúco v kombinácii s ultrazvukovou extrakciou a poskytuje vysoké výťažky extraktov prémiovej kvality. Zistite viac o ultrazvukovej extrakcii pomocou prírodných hlbokých eutektických rozpúšťadiel.
Ako ultrazvuk zlepšuje extrakciu pomocou hlbokých eutektických rozpúšťadiel?
Extrakcia ultrazvukovou sondou pomocou hlbokých eutektických rozpúšťadiel a prírodných hlbokých eutektických rozpúšťadiel môže ponúknuť niekoľko výhod pri extrakcii bioaktívnych zlúčenín. Jednou z hlavných výhod je zvýšená účinnosť extrakcie fenolových zlúčenín a iných fytochemikálií z prírodných zdrojov. Hĺbkové eutektické rozpúšťadlá sú známe vysokou účinnosťou extrakcie, ktorú je možné dokonca zvýšiť ultrazvukom asistovanou extrakciou. Vďaka svojej netoxicite sú skvelou voľbou rozpúšťadiel pre farmaceutické a potravinárske výrobky. Vďaka tomu je ultrazvuková extrakcia pomocou hlbokých eutektických rozpúšťadiel zelenou a udržateľnou metódou na regeneráciu bioaktívnych zlúčenín. Bolo vedecky dokázané, že synergické použitie ultrazvuku s hlbokými eutektickými rozpúšťadlami vedie k vyšším výťažkom rôznych bioaktívnych zlúčenín. Celkovo ultrazvuková extrakcia typu sondy pomocou hlbokých eutektických rozpúšťadiel a prírodných hlbokých eutektických rozpúšťadiel poskytuje efektívnejší a ekologickejší prístup k extrakcii bioaktívnych zlúčenín.
Ultrazvuková extrakcia (prírodnými) hlbokými eutektickými rozpúšťadlami je vysoko účinná metóda pre vynikajúce botanické extrakty. Na obrázku je ultrazvukový procesor UP400St (400W) s 8 l dávkou na botanickú extrakciu.
Rastlinný glycerín je ideálnym extrakčným rozpúšťadlom vďaka svojim netoxickým, nedráždivým vlastnostiam a schopnosti zachovať stabilitu a účinnosť citlivých bioaktívnych zlúčenín. Čistý glycerín aj zmesi glycerínu a vody sú užitočnými rozpúšťadlami na výrobu extraktov pre doplnky a nutraceutiká, aromatických extraktov, potravinárskych prídavných látok a kozmetiky.
- Vysoko efektívny
- rýchly proces
- Netoxický
- Presne nastaviteľné na konkrétnu botaniku
- Mierne podmienky spracovania
- Dávkový a prietokový režim
- Jednoduché a bezpečné
- Šetrné k životnému prostrediu / biologicky odbúrateľné
- Recyklovateľný
- Nehorľavý
- Lacný
- Ľahko dostupný
Čo sú hlboké eutektické rozpúšťadlá (DES)?
Hlboké eutektické rozpúšťadlá (DES) sú zmesi najmenej jedného akceptora vodíkových väzieb (HBA) a jedného donora vodíkových väzieb (HBD) vrátane karboxylových kyselín a iných obnoviteľných zlúčenín. Podľa Cai et al. (2019) "interakcia silnej vodíkovej väzby medzi HBA a HBD je najdôležitejším faktorom pre tvorbu DES". [Cai a kol. 2019]
Pre donory vodíkových väzieb sa často používajú zlúčeniny ako cukry, aminokyseliny, karboxylové kyseliny (napr. kyselina benzoová, kyselina citrónová, kyselina jantárová) alebo amíny (napr. močovina, benzamid). Chemický interakčný potenciál donorov vodíkových väzieb je hlavným faktorom prispievajúcim k tvorbe a účinnosti hlbokých eutektických rozpúšťadiel. Halogenidové soli, ako je cholínchlorid alebo chlorid zinočnatý, sa môžu použiť aj v spojení s donormi vodíkových väzieb. Ďalšie hlboké eutektické rozpúšťadlá na báze cholínchloridu sú tvorené kyselinou malónovou, fenolom alebo glycerínom. V dôsledku silných interakcií vodíkových väzieb sa teplota topenia hlbokých eutektických rozpúšťadiel výrazne znižuje v porovnaní s ich jednotlivými zložkami. Na rozdiel od bežných rozpúšťadiel (napr. etanol, metanol, hexán, bután atď.) sú hlboké eutektické rozpúšťadlá neprchavé, čo znamená, že majú veľmi nízky tlak pár, a preto sú ťažko horľavé. Toxicita hlbokých eutektických rozpúšťadiel je nízka, ich biologická odbúrateľnosť je vysoká a potrebné prekurzory sú lacné, ľahko a hojne dostupné, ako aj obnoviteľné.
Prírodné hĺbkové eutektické rozpúšťadlá (NADES) sú ešte ekologickejšie, pretože všetky prekurzory pochádzajú z prírodných zdrojov. Hlboké eutektické rozpúšťadlá tiež ponúkajú laditeľnú solventnosť na základe chémie rozpustenej látky a druhov použitých na vytvorenie hlbokých eutektických rozpúšťadiel. Niektoré prírodné hlboké eutektické rozpúšťadlá vykazujú vysokú viskozitu, a preto nie sú veľmi vhodné na dávkovú extrakciu. Prírodné hlboké eutektické rozpúšťadlá s vyššou viskozitou sa však dajú úspešne aplikovať ako rozpúšťadlá pri ultrazvukovej prietokovej extrakcii.
Nasledujúca tabuľka ukazuje niekoľko príkladných zložení prírodných hlbokých eutektických rozpúšťadiel (NADES) na extrakciu fytochemikálií:
| Zloženie NADES | Molárny pomer |
|---|---|
| Cholín chlorid: kyselina mliečna | 1:2 |
| Cholín chlorid: Kyselina citrónová: Voda | 1:1:2 |
| Cholín chlorid: Kyselina jablčná: Voda | 1:1:2 |
| Cholín chlorid: kyselina vínna | 1:2 |
| Cholínchlorid: Glycerol | 1:2 |
| Cholínchlorid: 1,2-propándiol | 1:3 |
| Cholín chlorid: Sorbitol | 1:1 |
| Cholín chlorid: glukóza: voda | 2:1:1 |
| Cholín chlorid: fruktóza: voda | 2:1:1 |
| Cholín chlorid: močovina | 1:2 |
Ako funguje ultrazvuková extrakcia hlbokými eutektickými rozpúšťadlami?
Ultrazvuková extrakcia je založená na sonomechanických účinkoch vysokointenzívneho, nízkofrekvenčného ultrazvuku. Na podporu a zintenzívnenie extrakcie botanických zlúčenín (t. j. bioaktívnych látok) prostredníctvom ultrazvuku sa vysokovýkonné ultrazvukové vlny spájajú pomocou ultrazvukovej sondy (nazývanej aj ultrazvukový roh alebo sonotroda) do kvapalného média, t. j. suspenzie pozostávajúcej z botanickej suroviny a (prírodného) hlbokého eutektického rozpúšťadla. Ultrazvukové vlny prechádzajú kvapalinou a vytvárajú striedavé nízkotlakové / vysokotlakové cykly. Počas nízkotlakových cyklov vznikajú nepatrné vákuové bubliny (tzv. kavitačné bubliny), ktoré rastú počas niekoľkých tlakových cyklov. Počas týchto cyklov rastu bublín sa rozpustené plyny v kvapaline dostanú do vákuovej bubliny, takže vákuová bublina sa premení na rastúce bubliny plynu. Po raste počas niekoľkých cyklov dosiahnu vákuové bubliny určitú veľkosť, pri ktorej nemôžu absorbovať viac energie, takže počas vysokotlakového cyklu prudko implodujú. Implózia bublín je charakterizovaná intenzívnymi kavitačnými silami, vrátane veľmi vysokej teploty a tlaku dosahujúceho až 4000 K a 1000 atm; ako aj zodpovedajúce vysoké teplotné a tlakové rozdiely. Tieto ultrazvukom generované turbulencie a šmykové sily rozbíjajú rastlinné bunky a uvoľňujú intracelulárne bioaktívne zlúčeniny do (prírodného) hlbokého eutektického rozpúšťadla. Ultrazvuková extrakcia otvára bunkovú štruktúru rastlín a zintenzívňuje prenos hmoty medzi rastlinným materiálom a rozpúšťadlom. Sonikácia tým podporuje účinnosť prírodných hlbokých eutektických rozpúšťadiel. Ultrazvuková extrakcia (prírodnými) hlbokými eutektickými rozpúšťadlami vedie k mimoriadne vysokým výťažkom vo veľmi krátkom čase spracovania.
Výkonové ultrazvukové vlny narúšajú bunkovú štruktúru rastlín, uvoľňujú bioaktívne zlúčeniny a podporujú prenos hmoty medzi rastlinným materiálom a rozpúšťadlom (napr. hlboké eutektické rozpúšťadlá).
Kombinácia ultrazvukovej extrakcie s (prírodnými) hlbokými eutektickými rozpúšťadlami vám dáva možnosť skombinovať proces zintenzívňujúcu silu ultrazvuku s pozoruhodnými solubilizačnými účinkami a vynikajúcou dizajnovateľnosťou hlbokých eutektických rozpúšťadiel. Vďaka vynikajúcej účinnosti ultrazvukovej extrakcie, Ultrazvukové prístroje sa úspešne používajú aj na extrakciu vody.
Kontaktujte nás teraz a dozviete sa viac o výkonnej aplikácii ultrazvukovej extrakcie pomocou hlbokých eutektických rozpúšťadiel!
ultrazvukový extraktor UIP2000hdT (2kW) na výrobu botanických extraktov
Vysokovýkonné ultrazvukové extraktory na použitie hlbokých eutektických rozpúšťadiel
Ultrazvuková extrakcia je spoľahlivá technológia spracovania, ktorá uľahčuje a urýchľuje výrobu vysokokvalitných extraktov z rôznych botanických a akýchkoľvek rozpúšťadiel. Ultrazvuková extrakcia je vysoko kompatibilná s (prírodnými) hlbokými eutektickými rozpúšťadlami, ktoré sú priaznivé vďaka svojej vynikajúcej rozpustnej schopnosti, dizajnovateľnosti extraktu, udržateľnosti, biologickej odbúrateľnosti a šetrnosti k životnému prostrediu. Kombinácia procesnej intenzifikácie výkonového ultrazvuku s výhodami (prírodných) hlbokých eutektických rozpúšťadiel dáva tejto procesnej technológii nadradenosť na mnohých úrovniach. Portfólio spoločnosti Hielscher Ultrasonics pokrýva celý rad od kompaktných laboratórnych ultrazvukov až po priemyselné extrakčné systémy. Všetky sú samozrejme vhodné na extrakciu hlbokými eutektickými rozpúšťadlami.
Náš dlhoročný skúsený personál vám pomôže od testov uskutočniteľnosti a optimalizácie procesov až po inštaláciu vášho ultrazvukového systému na úrovni finálnej výroby.
- vysoko účinný výkonový ultrazvuk
- vysoká spoľahlivosť
- veľmi vysoké amplitúdy
- Prevádzka v dávkovom a prietokovom režime
- opakovateľné/reprodukovateľné výsledky
- Prevádzka 24/7/365
- odolnosť
- Inteligentný softvér
- Diaľkové ovládanie prehliadača
- užívateľská prívetivosť
- nízke nároky na údržbu
- Bezpečnosť
Nasledujúca tabuľka vám poskytuje približnú kapacitu spracovania našich ultrazvukových prístrojov:
| Objem dávky | Prietok | Odporúčané zariadenia |
|---|---|---|
| 1 až 500 ml | 10 až 200 ml/min | UP100H |
| 10 až 2000 ml | 20 až 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 až 20 l | 00,2 až 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 až 100 l | 2 až 10 l/min | UIP4000hdT |
| N.A. | 10 až 100 l/min | UIP16000 |
| N.A. | väčší | Zhluk UIP16000 |
Kontaktujte nás! / Opýtajte sa nás!
Využite ultrazvukovú extrakciu a použite Hielscher sonikátor na botanickú extrakciu s bezkonkurenčnou účinnosťou a udržateľnosťou!
Spoločnosť Hielscher Ultrasonics vyrába vysokovýkonné ultrazvukové homogenizátory na miešanie, disperziu, emulgáciu a extrakciu v laboratórnom, pilotnom a priemyselnom meradle.
Literatúra / Referencie
- Türker, D.A., Doğan, M. (2021): Application of deep eutectic solvents as a green and biodegradable media for extraction of anthocyanin from black carrots. LWT – Food Science and Technology, Volume 138, March 2021.
- Duygu Aslan Türker, Mahmut Doğan (2022): Ultrasound-assisted natural deep eutectic solvent extraction of anthocyanin from black carrots: Optimization, cytotoxicity, in-vitro bioavailability and stability. Food and Bioproducts Processing, Volume 132, 2022. 99-113.
- Sumbal Jamshaid, Dildar Ahmed (2022): Optimization of ultrasound-assisted extraction of valuable compounds from fruit of Melia azedarach with glycerol-choline chloride deep eutectic solvent. Sustainable Chemistry and Pharmacy, Volume 29, 2022.
- Křížek, et al. (2018): Menthol-based Hydrophobic Deep Eutectic Solvents: Towards Greener and Efficient Extraction of Phytocannabinoids. Journal of Cleaner Production, 193, 2018. 391-396.
- Chemat F, et al. (2019): Review of Alternative Solvents for Green Extraction of Food and Natural Products: Panorama, Principles, Applications and Prospects. Molecules, vol.24, no.16, 2019. 3007.
- Lores, H.; Romero, Vanesa; Costas Mora, Isabel; Bendicho, Carlos; Lavilla, Isela (2016): Natural deep eutectic solvents in combination with ultrasonic energy as a green approach for solubilisation of proteins: application to gluten determination by immunoassay. Talanta 2017. 453-459.
- Cai, et al. (2019): Green Extraction of Cannabidiol from Industrial Hemp (Cannabis sativa L.) Using Deep Eutectic Solvents Coupled with Further Enrichment and Recovery by Macroporous Resin. Journal of Molecular Liquids, 2019.
Vysoko výkonné ultrazvuky! Sortiment produktov spoločnosti Hielscher pokrýva celé spektrum od kompaktného laboratórneho ultrazvuku cez stolové jednotky až po plne priemyselné ultrazvukové systémy.