Glycerín ako rozpúšťadlo na ultrazvukovú extrakciu

Glycerín alebo glycerol možno na extrakciu z rastlín použiť v čistej forme (100%) alebo ako zmes glycerínu s vodou alebo etanolom. Zistite, aké výhody prináša použitie glycerínu ako extrakčného rozpúšťadla pri sonikácii.

Extrakcia z rastlín v glyceríne pomocou sonikácie

Extrakcia z rastlín je základný proces v analytickej chémii, biochémii a výskume prírodných látok, ktorého cieľom je izolovať konkrétne zložky z komplexných zmesí. Tradičné extrakčné metódy, ako je macerácia alebo Soxhletova extrakcia, si často vyžadujú dlhý čas spracovania a použitie organických rozpúšťadiel, ktoré môžu predstavovať riziká pre životné prostredie a zdravie. V poslednom desaťročí ultrazvuková extrakcia nahradila tradičné extrakčné techniky, ako sú macerácia, Soxhletova extrakcia a extrakcia rozpúšťadlom, pretože sonikácia je efektívnejšia, rýchlejšia, účinnejšia a šetrnejšia k životnému prostrediu. Okrem týchto výhod ultrazvukovej extrakcie umožňuje táto technika použiť rozpúšťadlo podľa vlastného výberu. Ultrazvukové extraktory si dokonca poradia aj s čistým rastlinným glycerínom ako rozpúšťadlom.

Ako fungujú sondové ultrazvukové zariadenia na extrakciu?

Sonikátory používané na extrakciu z rastlín využívajú silu intenzívneho ultrazvuku. Prostredníctvom ultrazvukovej sondy sa ultrazvuk s vysokou intenzitou prenáša do rozpúšťadla, v ktorom vzniká množstvo kavitačných bublín. Rýchly vznik a kolaps mikroskopických kavitačných bublín vytvárajú šmykové sily a intenzívne premiešavanie, ako aj lokálne vysoké teploty a tlaky. Tieto sonomechanické sily účinne narúšajú bunkové steny a uľahčujú uvoľňovanie vnútrobunkových zlúčenín. Táto extrakčná technika zintenzívnená ultrazvukom ponúka niekoľko výhod vrátane kratšieho času extrakcie, vyššej výťažnosti a možnosti spracúvať termolabilné látky bez výraznej degradácie.

Rastlinný glycerín ako extrakčné rozpúšťadlo

Rastlinný glycerín, bezfarebná viskózna kvapalina bez zápachu získavaná z rastlinných olejov, je všeobecne známy svojimi rozpúšťacími vlastnosťami. Je netoxický, biologicky odbúrateľný a výborne rozpúšťa širokú škálu organických zlúčenín. Ako rozpúšťadlo ponúka rastlinný glycerín oproti tradičným organickým rozpúšťadlám niekoľko výhod:

• Bezpečnosť a vplyv na životné prostredie: Glycerín je netoxický a neškodný pre životné prostredie, vďaka čomu je vhodnejšou voľbou pre aplikácie zelenej chémie.
• Potravinárska a farmaceutická kvalita: Rastlinný glycerín je dostupný v potravinárskej a farmaceutickej kvalite. Keďže glycerín neobsahuje alkohol, je jedlý a má sladkú chuť, je ceneným rozpúšťadlom na extrakty určené pre potraviny a liečivá. V kozmetike je glycerín uznávaným rozpúšťadlom vďaka svojim zvláčňujúcim vlastnostiam.
• Rozpustnosť: Dokáže rozpúšťať hydrofilné aj hydrofóbne látky, čím rozširuje spektrum extrahovateľných zlúčenín.
• Stabilita: Glycerín je chemicky stabilný, čo pomáha zachovať integritu citlivých zlúčenín počas extrakcie.

Protokol: Ultrazvuková extrakcia z listov bylín do glycerínu

V tomto protokole vás prevedieme krokmi ultrazvukovej extrakcie bioaktívnych zlúčenín z listov bylín do čistého glycerínu. Na získanie názorného obrazu o procese ultrazvukovej extrakcie si môžete pozrieť doplnkové video uvedené vyššie.
 
Potrebujete:

• čerstvé alebo sušené byliny
• 100% rastlinný glycerín
• sondový sonikátor, napr. UP400St so sonotródou S24d22L2D
• sklenenú kadičku
• fľašu z tmavého skla na skladovanie

 
 
Pokyny krok za krokom

• Nakrájajte listy bylín na malé kúsky (približne 5x5mm).
• Vložte listy bylín do sklenenej kadičky.
• Pridajte glycerín. Byliny môžete nechať niekoľko minút namáčať.
• Vložte sondu sonikátora do kadičky. Umiestnite sondu do stredu kadičky a uistite sa, že sa sonotróda nedotýka stien nádoby.
• Nastavte amplitúdu na 100% a spustite sonikáciu.
• Sledujte teplotu pomocou snímača teploty dodávaného so zariadením UP400St.
• Keď teplota stúpne nad hranicu, ktorú nechcete prekročiť, môžete sonikátor pozastaviť a nechať glycerínovú suspenziu vychladnúť. V ponuke zariadenia UP400St môžete nastaviť teplotný limit. Sklenenú kadičku môžete navyše umiestniť do ľadového kúpeľa.
• Sonikujte, kým celkový prívod energie nedosiahne približne 200–250 Ws/g. (Cieľový prívod energie môžete nastaviť v ponuke zariadenia UP400ST a všetkých digitálnych sonikátorov Hielscher.)
• Po sonikácii odstráňte z glycerínu vyextrahovaný rastlinný materiál filtráciou. Môžete použiť sitko, filtračný papier alebo syrársku tkaninu. Na uľahčenie filtrácie viskózneho glycerínu použite vákuovú filtráciu.

 
Riešenie problémov a tipy:
Čím je glycerín chladnejší, tým vyššia je jeho viskozita. Vysoko viskózne kvapaliny vyžadujú výkonnejší sonikátor. Sonikátor UP400St s výkonom 400 wattov bez problémov zvláda 100% glycerín pri izbovej teplote. Ak používate sonikátor s nižším výkonom, môžete použiť zmes glycerínu a vody (napr. 50:50 %v/v).
Pokiaľ ide o studený glycerín, na spracovanie vysoko viskóznych rozpúšťadiel je ideálny priemyselný sonikátor, napríklad ultrazvukový procesor UIP1000hdT s výkonom 1000 wattov.
 

Protokol: Extrakcia fytochemických látok z koreňa horca

Praktické využitie zmesí glycerínu a vody pri ultrazvukovej extrakcii rastlinných látok sa demonštruje izoláciou fytochemických látok, ako je amarogentín, z koreňa horca v 50% glyceríne pomocou sonikátora Hielscher UP200Ht. Koreň horca obsahuje horké chuťové látky, o ktoré je záujem v potravinárskom a nápojovom priemysle, ako aj v tradičnej medicíne.
Amarogentín má hodnotu horkosti 58 000 000 a v koreni horca sa nachádza v koncentrácii 0,15%. Horkosť horca sa vyznačuje čistou chuťou. Vďaka svojmu silnému účinku sú horké látky z koreňa horca cenené ako výrazné chuťové látky.

 
 
Podrobné pokyny na ultrazvukovú extrakciu koreňa horca s použitím glycerínu ako rozpúšťadla
 

 
Použitie zmesi glycerínu a vody v kombinácii s vysokovýkonným sonikátorom UP200Ht vedie k vysokému výťažku extrahovaných fytochemických látok. Šetrné podmienky v glyceríne zabezpečujú, že citlivé zlúčeniny zostávajú stabilné počas celého procesu.

Glycerín a jeho zmesi s vodou alebo etanolom poskytujú všestranné možnosti výberu rozpúšťadla na ultrazvukovú extrakciu rastlinných látok. Napriek náročnosti vyplývajúcej z vysokej viskozity glycerínu dokážu pokročilé sonikačné zariadenia, ako je Hielscher UP200Ht, tieto rozpúšťadlá účinne spracovať a zabezpečiť efektívnu extrakciu cenných fytochemických látok. Možnosť prispôsobiť zloženie rozpúšťadla a využiť silu ultrazvukových vĺn robí z ultrazvukom asistovanej extrakcie účinnú techniku izolácie bioaktívnych zlúčenín z rastlinných materiálov.

Ultrazvukom asistovaná extrakcia v glyceríne

Kombinácia sondových ultrazvukových prístrojov s rastlinným glycerínom ako rozpúšťadlom predstavuje účinný prístup k extrakcii. Mechanické účinky ultrazvuku zintenzívňujú prenos hmoty, čím zlepšujú účinnosť glycerínu pri rozpúšťaní cieľových zlúčenín. Táto kombinácia je obzvlášť účinná pri extrakcii bioaktívnych zlúčenín z rastlinných materiálov, ako sú polyfenoly, alkaloidy a éterické oleje.

Využitie ultrazvukovej extrakcie rastlinných látok v glyceríne

Táto extrakčná technika má sľubné využitie v rôznych oblastiach:

1. Farmaceutický priemysel: Izolácia účinných farmaceutických látok z liečivých rastlín.
2. Potravinársky priemysel: Extrakcia prírodných aróm, farbív a antioxidantov.
3. Kozmetika: Výroba bioaktívnych zlúčenín pre výrobky na starostlivosť o pokožku a skrášľovacie prípravky.
4. Hlboké eutektické rozpúšťadlá Vďaka nízkej cene, vysokej dostupnosti, netoxickosti, nehorľavosti a neprchavosti sú glycerol a hlboké eutektické rozpúšťadlá na báze glycerolu ideálne na ultrazvukovú extrakciu polyfenolov a ponúkajú vysoko udržateľné riešenie.

Návrh, výroba a poradenstvo – kvalita vyrobená v Nemecku

Ultrazvukové prístroje Hielscher sú známe svojou najvyššou kvalitou a najvyššími štandardmi konštrukčného vyhotovenia. Robustnosť a jednoduchá obsluha umožňujú bezproblémovú integráciu našich ultrazvukových prístrojov do priemyselných prevádzok. Ultrazvukové prístroje Hielscher ľahko zvládajú drsné podmienky a náročné prostredia.

Hielscher Ultrasonics je spoločnosť certifikovaná podľa ISO a kladie osobitný dôraz na vysokovýkonné ultrazvukové prístroje s najmodernejšou technológiou a jednoduchou obsluhou. Ultrazvukové prístroje Hielscher sú samozrejme v zhode s CE a spĺňajú požiadavky UL, CSA a RoHs.

Nasledujúca tabuľka vám poskytne predstavu o približnej spracovateľskej kapacite našich ultrazvukových prístrojov: