Najefektívnejšia metóda extrakcie rastlinných látok

Hľadáte výkonnú a spoľahlivú extrakčnú zostavu na výrobu vysokokvalitných rastlinných extraktov? Tu nájdete porovnanie bežných extrakčných techník vrátane ultrazvukovej extrakcie, extrakcie superkritickým CO2, etanolovej extrakcie, macerácie a ďalších, ako aj ich výhody a nevýhody.

Extrakcia rastlinných látok pomocou ultrazvuku v porovnaní s alternatívnymi technikami

Extrakciu rastlinných látok možno vykonávať rôznymi technikami. Efektívnosť, výťažnosť a kvalitu extraktu však výrazne ovplyvňujú použitá extrakčná metóda a postup. Macerácia, extrakcia superkritickým CO2, perkolácia a Soxhletova extrakcia sú bežné extrakčné metódy, ktoré často poskytujú nedostatočné výsledky extrakcie.
Extrakcia pomocou ultrazvuku je sofistikovaná izolačná technika, ktorá v niekoľkých ohľadoch prekonáva tradičné extrakčné metódy.
Extrakcia pomocou ultrazvukovej sondy je vysoko účinná metóda získavania zlúčenín z rastlín a iných materiálov. V porovnaní s inými metódami, ako sú macerácia, extrakcia pomocou CO2, perkolácia a mikrovlnná extrakcia, vyniká extrakcia pomocou ultrazvukovej sondy viacerými výhodami:

• Rýchlejšia extrakcia: Extrakciou pomocou ultrazvukovej sondy možno získavať zlúčeniny oveľa rýchlejšie než maceráciou a perkoláciou. Je to preto, že ultrazvukové vlny vytvárajú v rozpúšťadle kavitačné bubliny, ktoré vyvolávajú mikrorázy pomáhajúce narúšať bunkové steny a rýchlejšie uvoľňovať zlúčeniny.
• Vyššia výťažnosť: Extrakciou pomocou ultrazvukovej sondy možno dosiahnuť vyššiu výťažnosť zlúčenín než maceráciou, extrakciou pomocou CO2 a perkoláciou. Je to preto, že ultrazvukové vlny pomáhajú uvoľňovať viac cieľových zlúčenín z extrahovaného materiálu.
• Vyššia efektívnosť: Extrakcia pomocou ultrazvukovej sondy je efektívnejšia než macerácia, extrakcia pomocou CO2, perkolácia a extrakcia v Soxhletových extraktoroch, pretože na extrakciu rovnakého množstva zlúčenín vyžaduje menej rozpúšťadla. Je to preto, že ultrazvukové vlny pomáhajú zvyšovať rozpustnosť cieľových zlúčenín v rozpúšťadle.
• Všestrannosť: Extrakciu pomocou ultrazvukovej sondy možno použiť na získavanie širokého spektra zlúčenín z rôznych materiálov vrátane hydrofilných aj hydrofóbnych zlúčenín. To znamená, že ultrazvuk je vynikajúci aj na výrobu plnospektrálnych extraktov.
• Nízke náklady: Extrakcia pomocou ultrazvukovej sondy je vo všeobecnosti menej nákladná než extrakcia pomocou CO2, perkolácia, macerácia a Soxhletova extrakcia, pretože nevyžaduje vysokotlakové zariadenia ani časovo náročnú prácu.
• Šetrnosť k životnému prostrediu: Ultrazvukové sondy umožňujú extrakciu šetrnú k životnému prostrediu, pretože v porovnaní s inými metódami vyžaduje menej rozpúšťadla a energie a vytvára menej odpadu. Hoci je sonikácia kompatibilná s akýmikoľvek rozpúšťadlami, vďaka vysokej účinnosti sonikácie sa možno do veľkej miery vyhnúť používaniu toxických rozpúšťadiel. Etanol, vodný roztok etanolu a voda sú vynikajúcimi rozpúšťadlami na ultrazvukovú extrakciu rastlinných látok.

V porovnaní s tradičnými technikami extrakcie rastlinných látok ponúka extrakcia pomocou ultrazvukovej sondy významné výhody, čo vysvetľuje široké využitie ultrazvukovej extrakcie na získavanie mnohých bioaktívnych zlúčenín z rastlín.

Získavanie vysokokvalitných extraktov z rastlinných materiálov

Pre vysokokvalitné rastlinné extrakty je dôležitá nielen surovina (rastlinný materiál), ale rozhodujúca je aj použitá extrakčná technika. Rastlinné extrakty sú citlivé na teplotu, čo znamená, že sa pôsobením tepla rozkladajú. Preto je nevyhnutné zvoliť netepelnú metódu extrakcie.
Výber extrakčného rozpúšťadla je ďalším dôležitým faktorom, ktorý ovplyvňuje kvalitu extraktu. Rozpúšťadlá ako hexán, metanol, bután a ďalšie agresívne chemikálie môžu extrakt kontaminovať. Hoci sa rozpúšťadlá po extrakcii odstraňujú, v konečnom extrakte sa môžu nachádzať stopové množstvá toxických rozpúšťadiel. Voda, alkohol, etanol, glycerín alebo rastlinné oleje sú bezpečné, netoxické rozpúšťadlá, ktoré FDA schválil na konzumáciu.

Postup extrakcie rastlinných látok pomocou ultrazvukovej sondy krok za krokom

Ako sa bioaktívne zlúčeniny extrahujú z rastlín pomocou sonikácie ultrazvukovou sondou? Nižšie nájdete návod krok za krokom na extrakciu fytochemikálií a bioaktívnych zlúčenín z rastlinného materiálu, ako sú listy, korunné lupienky, plodnice, stonky, korene alebo podzemky!

1. Najprv sa rastlinný materiál pomelie alebo naseká na malé kúsky, aby sa zväčšila plocha povrchu dostupná na extrakciu.
2. Rastlinný materiál sa potom zmieša s rozpúšťadlom (napríklad etanolom alebo vodou) na extrakciu polyfenolov.
3. Na podporu extrakčného procesu sa potom používa sonikácia ultrazvukovou sondou, pri ktorej sa na zmes pôsobí vysokointenzívnymi nízkofrekvenčnými ultrazvukovými vlnami s frekvenciou približne 20kHz. To spôsobuje akustickú kavitáciu a rýchle kmitanie rozpúšťadla, čo podporuje rozpad a narušenie rastlinných buniek a uvoľňovanie bioaktívnych látok, ako sú polyfenoly, flavonoidy a vitamíny.
4. Zmes sa potom prefiltruje, aby sa pevný rastlinný materiál oddelil od kvapaliny obsahujúcej extrahované bioaktívne zlúčeniny.
5. Kvapalina sa potom odparí alebo podrobí ďalšiemu spracovaniu s cieľom odstrániť rozpúšťadlo a skoncentrovať bioaktívne molekuly.
6. Konečným produktom je extrakt bohatý na bioaktívne látky, ktorý možno použiť v rôznych oblastiach, ako sú výživové doplnky, funkčné potraviny a kozmetika.

Poznámka: Toto je prehľad procesu a konkrétne podmienky (rozpúšťadlo, pomer rastlinného materiálu k rozpúšťadlu, čas extrakcie, výkon ultrazvuku atď.) sa môžu líšiť v závislosti od rastlinného zdroja a požadovaného obsahu bioaktívnych látok.

Ako funguje ultrazvuková extrakcia?

Ultrazvuková extrakcia je založená na princípe ultrazvukovej akustickej kavitácie a predstavuje čisto mechanické spracovanie. Podobne ako miešač s vysokým šmykovým namáhaním aj ultrazvukový prístroj vytvára v spracovávanom médiu iba mechanické šmykové sily. Samotná ultrazvuková extrakcia je netepelná extrakčná technika bez použitia chemikálií.
Čo je akustická kavitácia? – Akustická alebo ultrazvuková kavitácia vzniká, keď sa vysokovýkonné nízkofrekvenčné ultrazvukové vlny prenášajú do suspenzie pozostávajúcej z rastlinného materiálu v kvapaline (rozpúšťadle). Vysokovýkonné ultrazvukové vlny sa prostredníctvom ultrazvukového procesora so sondou prenášajú do rastlinnej suspenzie. Ultrazvukové vlny s vysokou energiou sa šíria kvapalinou a vytvárajú striedavé cykly vysokého a nízkeho tlaku, čo vedie k javu akustickej kavitácie. Akustická alebo ultrazvuková kavitácia vedie lokálne k extrémnym podmienkam, ako sú veľmi vysoké tlakové rozdiely a vysoké šmykové sily. Keď kavitačné bubliny implodujú na povrchu pevných látok (ako sú častice, rastlinné bunky, tkanivá atď.), mikroprúdy a zrážky medzi časticami vyvolávajú účinky, ako sú rozpad častíc, sonoporácia (perforácia bunkových stien a bunkových membrán) a rozrušenie buniek. Implózia kavitačných bublín v kvapalných médiách navyše vytvára turbulencie a premiešavanie, čo podporuje prenos hmoty medzi vnútrom bunky a okolitým rozpúšťadlom. Pôsobenie ultrazvuku je vysoko účinný spôsob zintenzívnenia procesov prenosu hmoty, pretože sonikácia vyvoláva kavitáciu a s ňou súvisiace mechanizmy, ako sú mikropohyby spôsobené prúdmi kvapaliny, kompresia a dekompresia v materiáli s následným rozrušením bunkových stien.
V závislosti od suroviny môže proces ultrazvukovej extrakcie vyžadovať vysoké intenzity, napr. na rozrušenie pevných rastlinných buniek alebo materiálu s vysokým obsahom celulózy. Ultrazvukové prístroje so sondou dokážu vytvárať veľmi vysoké amplitúdy, ktoré sú potrebné na vyvolanie účinnej kavitácie. Hielscher Ultrasonic vyrába vysokovýkonné ultrazvukové extraktory, ktoré dokážu ľahko vytvárať amplitúdy 200µm pri nepretržitej prevádzke 24/7. Pre ešte vyššie amplitúdy ponúka Hielscher špeciálne sonotródy (sondy) s vysokou amplitúdou.
Na zintenzívnenie kavitácie sa používajú ultrazvukové reaktory a prietokové cely umožňujúce prevádzku pod tlakom. S rastúcim tlakom sa kavitácia a kavitačné šmykové sily stávajú deštruktívnejšími, a tým zlepšujú účinky ultrazvukovej extrakcie.

Extrahujte fytochemikálie a bioaktívne zlúčeniny pomocou sonikácie

Ultrazvuková extrakcia sa používa na uvoľňovanie a izoláciu širokej škály bioaktívnych zlúčenín (takzvaných fytochemikálií) z rastlinných surovín.
Nasledujúci zoznam poskytuje stručný prehľad fytochemikálií extrahovaných ultrazvukom:

• CBD a ďalšie kanabinoidy z kanabisu a konopy
• Terpény
• Zázvor
• Rozmarín
• Kapsaicín z čili papričiek
• Kofeín z kávových zŕn
• Astaxantín z rias
• Alicín z cesnaku
• Katechíny (EGEC) z čaju
• Propolis
• Elagitaníny z granátového jablka
• Ajurvédske bylinné extrakty
• Nikotín z tabaku
• Éterické oleje
• Fytochemikálie zo žihľavy dvojdomej
• Pektíny zo šupiek citrusových plodov
• Polyfenoly zo šupky manga
• Taraxacín a taraxasterol z púpavy

Rozpúšťadlá na ultrazvukovú extrakciu

Ultrazvuková extrakcia je kompatibilná s takmer akýmkoľvek rozpúšťadlom. Na extrakciu bioaktívnych zlúčenín z rastlinných materiálov sa najčastejšie používajú etanol, voda, zmes etanolu a vody, glycerín a rastlinné oleje, pretože tieto rozpúšťadlá sa považujú za bezpečné na konzumáciu a ľahko sa používajú.
Prečítajte si viac o rozpúšťadlách používaných pri ultrazvukovej extrakcii!

Výhody ultrazvukovej extrakcie etanolom

Etanol je jedným z najčastejšie používaných rozpúšťadiel pri ultrazvukovej extrakcii vďaka svojej bezpečnosti (schválený FDA na konzumáciu), účinnosti a schopnosti rozpúšťať široké spektrum látok. Ultrazvuková extrakcia etanolom vyniká v porovnaní s inými rozpúšťadlami a inými extrakčnými technológiami nákladovou efektívnosťou, lineárnou škálovateľnosťou, jednoduchosťou a bezpečnosťou.
Vynikajúca účinnosť etanolu ako rozpúšťadla súvisí s jeho chemickým zložením, ktoré tvorí uhľovodíkový reťazec a jedna hydroxylová skupina. Toto chemické zloženie umožňuje etanolu rozpúšťať a extrahovať veľmi široké spektrum látok vrátane polyfenolov, flavonoidov, terpénov, kanabinoidov a lipidov (olejov).
Napríklad ultrazvuková extrakcia kanabinoidov etanolom nevyžaduje winterizáciu (odvoskovanie), čo je krok potrebný pri iných extrakčných metódach, ako je extrakcia CO2, na odstránenie voskov.

Extrakcia etanolom vykazuje rôzne účinky v závislosti od teploty etanolu. Zahriaty etanol sa často používa na výrobu plnospektrálnych extraktov, ktoré sú cenené pre svoj sprievodný účinok (entourage effect). Na druhej strane sa na výrobu bylinných alebo konopných destilátov prednostne používa ľadovo studený etanol. Extrakcia v ľadovo studenom etanole nevyžaduje následnú filtráciu. Keďže ultrazvuková extrakcia je netepelný proces, možno pri nej používať horúci/teplý alebo chladený/ľadovo studený etanol. Ultrazvukové reaktory s temperovacím plášťom pomáhajú počas spracovania udržiavať požadovanú procesnú teplotu. Digitálne riadenie a inteligentný softvér ultrazvukového prístroja monitorujú procesnú teplotu prostredníctvom pripojiteľných snímačov teploty a možno ich naprogramovať tak, aby zastavili alebo pozastavili extrakciu, keď teplota média prekročí hranice určitého rozsahu.

Kúpte si najúčinnejšie zariadenie na ultrazvukovú extrakciu!

Vysokovýkonné extrakčné systémy Hielscher Ultrasonics sú dostupné v akejkoľvek mierke, od malých laboratórnych zariadení cez stredne veľké poloprevádzkové zariadenia až po plne priemyselnú výrobu s kapacitou niekoľkých ton za hodinu. V závislosti od priepustnosti možno ultrazvukové extraktory Hielscher používať vo vsádzkovom alebo kontinuálnom prietokovom režime. Výber rozpúšťadla je na vás, pretože ultrazvukové prístroje Hielscher možno používať v kombinácii s akýmkoľvek rozpúšťadlom. Všetky zariadenia na ultrazvukovú extrakciu sa jednoducho a bezpečne obsluhujú. Podľa vašej suroviny, kapacity procesu a cieľového výstupu vám Hielscher ponúka najvhodnejší ultrazvukový prístroj.
Procesy ultrazvukovej extrakcie ovplyvňujú surovina, rozpúšťadlo a priepustnosť. Na zostavenie ideálnej ultrazvukovej zostavy pre váš extrakčný proces je k dispozícii rôzne príslušenstvo, ako sú sonotródy (sondy) rôznych veľkostí a tvarov, zosilňovacie nadstavce, prietokové cely s rôznymi objemami a geometriami, pripojiteľné snímače teploty a tlaku a mnohé ďalšie pomôcky.
Riadenie procesu je kľúčové na dosiahnutie reprodukovateľných výsledkov. Preto sú všetky digitálne modely vybavené inteligentným softvérom, ktorý umožňuje nastavovať, monitorovať a upravovať parametre extrakcie. Vďaka presnému riadeniu amplitúdy, času sonikácie a pracovných cyklov možno dosiahnuť optimálne výsledky procesu, ako sú vynikajúca výťažnosť a najvyššia kvalita extraktu. Automatické zaznamenávanie údajov o procese sonikácie je základom štandardizácie procesu a reprodukovateľnosti / opakovateľnosti, ktoré sa vyžadujú v rámci správnej výrobnej praxe (GMP).

Nasledujúca tabuľka poskytuje predstavu o približnej spracovateľskej kapacite našich ultrazvukových prístrojov: