Najúčinnejšia metóda extrakcie pre botanické extrakty

Hľadáte výkonné a spoľahlivé nastavenie extrakcie na výrobu vysoko kvalitných botanických extraktov? Tu nájdete porovnanie bežných extrakčných techník vrátane ultrazvukovej extrakcie, superkritického CO₂ extrakcia, extrakcia etanolom, macerácia okrem iného a ich výhody, ako aj nevýhody.

Čo sú botanické extrakty?

Rastlinných látok, ako sú listy, okvetné lístky, kvety, stonky, korene a kôra obsahujú silné bioaktívne zlúčeniny (fytomikálie), ktoré sa používajú v potravinách a nápojoch, potravinových doplnkoch, liečebných prípravkoch a liečivách, ako aj v kozmetických výrobkoch. Významnými príkladmi botanických extraktov sú antioxidanty, vitamíny (napr. vitamín A, C, E, K; vitamíny B), bielkoviny (napr. konope, sója), polyfenoly, flavonoidy, terpény, kanabinoidy (napr. CBD, CBG, THC), oligosacharidy a lipidy (napr. omega-3 z ľanových semien alebo konopných semienok).
Antioxidanty pôsobia ako silný obranný mechanizmus, ktorý zabraňuje telu bunky proti poškodeniu zo starnutia, stresu, zápalu a choroby. Výskum tiež ukazuje, že antioxidanty môžu prispieť ako imun systém enhancer a vykazujú protirakovinové vlastnosti. Antioxidanty navyše zabraňujú oxidácii výrobkov a tým rozširujú ich stabilitu a trvanlivosť. Preto sa antioxidanty pridávajú do mnohých potravín a nápojov, výživových doplnkov, liečebných a kozmetických výrobkov. Veľmi významnými príkladmi antioxidantov sú vitamín E (α-tokoferol), vitamín C (kyselina askorbová), beta-karotén a glutatión.
Antioxidanty a iné bioaktívne zlúčeniny sa môžu buď extrahovať z prírodných materiálov, ako sú rastlinných látok alebo riasy, alebo umelo syntetizované. Bioaktívne zlúčeniny, ktoré sa získavajú z prírodného zdroja, vykazujú vyššiu biologickú dostupnosť, biologickú dostupnosť a tým zvýšenú účinnosť. Preto sa vo vysoko kvalitných doplnkoch prirodzene extrahované fytomiemiky používajú.

Extrakcia vysoko kvalitných výťažkov z rastlinných látok

Pre vysoko kvalitné botanické extrakty nielen zo suroviny (rastlinný materiál) je nevyhnutná, ale aj použitá extrakčná technika je rozhodujúca. Rastlinné extrakty sú citlivé na teplotu, čo znamená, že sú degradované teplom. Preto je veľmi dôležité zvoliť metódu netechnálna extrakcia.
Výber extrakčného rozpúšťadla je ďalším dôležitým faktorom, ktorý ovplyvňuje kvalitu extraktu. Rozpúšťadlá ako hexán, metanol, bután a iné chemikálie môžu kontaminovať extrakt. Aj keď sa rozpúšťadlá po extrakcii odstránia, v konečnom extrakte možno nájsť stopové množstvá toxických rozpúšťadiel. Voda, alkohol, etanol, glycerín alebo rastlinné oleje sú bezpečné, non-toxické rozpúšťadlá a schválené FDA pre spotrebu.

Ako sa Ultrazvukový extrakcie práce?

Ultrazvuková extrakcia je založená na pracovnom princípe ultrazvukovej / akustickej kavitácie a je čisto mechanickou úpravou. Podobne ako high-šmyku mixer, ultrazvukom vytvára len mechanické šmykové sily v procesnom médiu. Samotná ultrazvuková extrakcia je netelačná, chemicky beznásiená extrakčná technika.
Čo je to akustická Kavitácia? – Akustická alebo ultrazvuková kavitácia nastane, keď high-power, nízkofrekvenčné ultrazvukové vlny sú spojené do suspenzie pozostávajúcej z botanického materiálu v kvapaline (rozpúšťadlo). Vysokovýkonné ultrazvukové vlny sú spojené cez ultrazvukový procesor sondy typu do botanickej suspenzie. Vysoko energetické ultrazvukové vlny cestujú kvapalinou a vytvárajú striedavé vysokotlakové / nízkotlakové cykly, čo má za následok fenomén akustickej kavitácie. Akustická alebo ultrazvuková kavitácia vedie lokálne k extrémnym podmienkam, ako sú veľmi vysoké tlakové diferenciály a vysoké šmykové sily. Keď kavitačné bubliny implodujú na povrchu tuhých látok (ako sú častice, rastlinné bunky, tkanivá atď.), mikrostoje a inter-particlulárna kolízia vytvárajú účinky, ako je rozpad častíc, sonoporácia (perforácia bunkových stien a bunkových membrán) a narušenie buniek. Okrem toho implózia kavitačných bublín v tekutých médiách vytvára turbulencie a nepokoje, čo podporuje prenos hmoty medzi interiérom buniek a okolitým rozpúšťadlom. Ultrazvukové ožarovanie je vysoko účinný spôsob, ako zlepšiť procesy prenosu hmoty, pretože ultrazvukom výsledkom je kavitácia a súvisiace mechanizmy, ako je pohyb mikrošetcov kvapalnými tryskami, kompresia a dekompresia v materiáli s následným narušením bunkových stien.
V závislosti od suroviny môže ultrazvukový proces extrakcie vyžadovať vysokú intenzitu, napr. Ultrazvukovéátory sondy môžu generovať veľmi vysoké amplitúdy, ktoré sú potrebné na vytvorenie nárazovej kavitácie. Hielscher Ultrazvukový vyrába vysoko výkonné ultrazvukové extraktory, ktoré možno ľahko vytvoriť amplitúdy 200 μm v nepretržitej prevádzke 24/7. Pre ešte vyššie amplitúdy, Hielscher ponúka špecifikované high-amplitúda sonotród (sondy).
Tlakovateľné ultrazvukové reaktory a prietokové bunky sa používajú na zintenzívnenie kavitácie. So zvyšujúcou sa tlakom, Kavitácia a kavytačné šmykové sily stávajú deštruktívnejšie a zlepšujú tak ultrazvukové extrakčné účinky.

Extrahujte fytominiká a bioaktívne zlúčeniny so ultrazvukom

Ultrazvuková extrakcia sa používa na uvoľňovanie a izoláciu širokej škály bioaktívnych zlúčenín (tzv. fytomibolov) z rastlinných látok.
Nižšie uvedený zoznam vám dáva malý prehľad o ultrazvukom extrahované fytomiem:

• CBD a iné kanabinoidy z konope a konope
• terpény
• Zázvor
• Kapsaicín z chilli
• Kofeín z kávových zŕn
• Astaxantín z rias
• Allicín z cesnaku
• Katechíny (EGEC) z čaju
• Ellagitannins z granátového jablka
• Ayurvedic bylinné extrakty
• Nikotín z tabaku
• Esenciálne oleje
• Pektíny z citrusových ovocných peelingov

Rozpúšťadlá, ktoré sa majú použiť na extrakciu ultrazvukom

Ultrazvuková extrakcia je kompatibilná s takmer akýmkoľvek rozpúšťadlom. Najčastejšie sa na extrakciu bioaktívnych zlúčenín z rastlinných látok používajú etanol, voda, zmes etanolu/vody, glycerín a rastlinné oleje, pretože tieto rozpúšťadlá sa považujú za bezpečné pre konzumáciu a sú ľahko použiteľné.
Prečítajte si viac o rozpúšťadlách používaných na ultrazvukovú extrakciu!

Výhody ultrazvukové etanol extrakcie

Etanol je jedným z najčastejšie používaných rozpúšťadiel s ultrazvukovou extrakciou kvôli svojej bezpečnosti (FDA-schválený pre spotrebu), jeho účinnosť, a jeho široké spektrum solventnosti. Ultrazvuková extrakcia etanolu zatiene iné rozpúšťadlá a iné extrakčné technológie s nákladovou efektívnosťou, lineárnou škálovateľnosťou, jednoduchosťou a bezpečnosťou.
Vynikajúca účinnosť etanolu ako rozpúšťadla je spojená s jeho chemickým zložením uhľovodíkového chvosta a jednej hydroxylovej skupiny. Toto chemické zloženie umožňuje etanol rozpustiť a extrahovať veľmi široké spektrum látok, z polyfenolov, flavonoidov, terpénov, kanabinoidov a lipidov (olejov).
Napríklad ultrazvuková extrakcia kanabinoidov etanolom nevyžaduje zimovanie (odparafínovanie), krok potrebný s inými metódami extrakcie, ako je CO₂ extrakcie na odstránenie voskov.

Extrakcia etanolu vykazuje rôzne účinky v závislosti od teploty etanolu. Vyhrievaný etanol sa často používa na výrobu extraktov celého spektra, ktoré sú ocenené pre ich entourage efekt. Na druhej strane sa etanol za studena z ľadu prednostne používa na výrobu destilátov z trávy alebo kanabisu. Extrakcia v etanole za studena si nevyžaduje následnú filtráciu. Keďže ultrazvuková extrakcia je neteeliálna liečba, môže sa používať s teplým/teplým alebo chladeným/ľadovým studeným etanolom. Oplášťované ultrazvukové reaktory pomáhajú udržiavať požadovanú teplotu spracovania počas liečby. Digitálne ovládanie a inteligentný softvér ultrasonicator monitoruje teplotu spracovania pomocou pripojiteľných teplotných snímačov a môže byť naprogramovaný tak, aby zastavil alebo pozastavil odsávacie ošetrenie, keď sa teplota média dostane mimo určitého rozsahu.

Kúpiť najúčinnejšie ultrazvukové extrakčné zariadenia

Hielscher Ultrazvukom 'high-výkon extrakčné systémy sú k dispozícii v každom meradle od malej veľkosti laboratória, strednej veľkosti pilotnej stupnice na plne-priemyselnej výroby niekoľkých ton za hodinu. V závislosti na priepustnosti, Hielscher ultrazvukové extraktory môžu byť použité v dávkovom alebo kontinuálnom inline režime. Výber rozpúšťadla je na vás, ako Hielscher ultrasonicators môžu byť použité v kombinácii s akýmkoľvek rozpúšťadlom. Všetky ultrazvukové extrakčné zariadenia sú jednoduché a bezpečné pre prevádzku. V súlade s vašou surovinou, procesné kapacity a výstupný cieľ, Hielscher vám ponúka najvhodnejšie ultrasonicator.
Ultrazvukové extrakčné procesy sú ovplyvnené surovinou, rozpúšťadlom a priepustnosťou. Rôzne príslušenstvo, ako sú sonotródy (sondy) rôznych veľkostí a tvarov, booster rohy, prietokové bunky s rôznymi objemami a geometriami, pripojiteľné snímače teploty a tlaku a mnoho ďalších gadgets sú k dispozícii na zostavenie ideálne ultrazvukové nastavenie pre váš proces extrakcie.
Kontrola procesov je rozhodujúca pre dosiahnutie reprodukovateľného výsledku. Preto sú všetky digitálne modely vybavené inteligentným softvérom, ktorý umožňuje upraviť, monitorovať a revidovať parametre extrakcie. Vďaka presnej kontrole amplitúdy, času sonikácie a pracovných cyklov je možné dosiahnuť optimálne výsledky procesu, ako je vynikajúci výnos a najvyššia kvalita extraktu. Automatické zaznamenávanie údajov zo sonikácie sú základy pre štandardizáciu procesu a reprodukovateľnosť / opakovateľnosť, ktoré sú potrebné pre osvedčené výrobné postupy (GMP).

Nasledujúca tabuľka vám uvádza približnú spracovateľskú kapacitu našich ultrazvukov:

Literatúra/referencie

• Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). International journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.
• Fooladi, Hamed; Mortazavi, Seyyed Ali; Rajaei, Ahmad; Elhami Rad, Amir Hossein; Salar Bashi, Davoud; Savabi Sani Kargar, Samira (2013): Optimize the extraction of phenolic compounds of jujube (Ziziphus Jujube) using ultrasound-assisted extraction method.
• Dogan Kubra, P.K. Akman, F. Tornuk (2019): Improvement of Bioavailability of Sage and Mint by Ultrasonic Extraction. International Journal of Life Sciences and Biotechnology, 2019. 2(2): p.122- 135.
• Sitthiya, K.; Devkota, L.; Sadiq, M.B.; Anal A.K. (2018): Extraction and characterization of proteins from banana (Musa Sapientum L) flower and evaluation of antimicrobial activities. J Food Sci Technol (February 2018) 55(2):658–666.
• Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Us, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): Optimizing the extraction parameters of epigallocatechin gallate using conventional hot water and ultrasound assisted methods from green tea. Food and Bioproducts Processing 111 (2018). 37–44.
• V. Lobo, A. Patil,A. Phatak, N. Chandra (2010): Free radicals, antioxidants and functional foods: Impact on human health. Pharmacognosy Reviews 2010 Jul-Dec; 4(8): 118–126.

---

---