Najúčinnejšia metóda extrakcie rastlín

Hľadáte výkonné a spoľahlivé zariadenie na extrakciu na výrobu vysokokvalitných rastlinných extraktov? Tu nájdete porovnanie bežných extrakčných techník vrátane ultrazvukovej extrakcie, superkritickej extrakcie CO2, extrakcie etanolom, macerácie a ich výhod a nevýhod.

Botanická extrakcia pomocou ultrazvuku vs. alternatívne techniky

Extrakciu rastlinných látok je možné vykonať rôznymi technikami. Účinnosť, výťažok a kvalita extraktu sú však výrazne ovplyvnené použitou metódou extrakcie a protokolom. Macerácia, superkritická extrakcia CO2, perkolácia a Soxhletova extrakcia sú bežné extrakčné metódy, ktoré často neposkytujú dostatočné výsledky extrakcie.
Extrakcia na báze ultrazvuku je sofistikovaná izolačná technika, ktorá vo viacerých bodoch vyniká tradičnými extrakčnými metódami.
Extrakcia na báze ultrazvuku pomocou ultrazvukovej sondy je vysoko účinná metóda extrakcie zlúčenín z rastlín a iných materiálov. V porovnaní s inými metódami, ako je macerácia, extrakcia CO2, perkolácia a mikrovlnná extrakcia, ultrazvuková extrakcia typu sondy vyniká niekoľkými výhodami:

• Rýchlejšia extrakcia: Extrakcia ultrazvukovou sondou dokáže extrahovať zlúčeniny oveľa rýchlejšie ako macerácia a perkolácia. Je to preto, že ultrazvukové vlny vytvárajú v rozpúšťadle kavitačné bubliny, ktoré vytvárajú mikrošoky, ktoré pomáhajú rozkladať bunkové steny a rýchlejšie uvoľňovať zlúčeniny.
• Vyšší výnos: Extrakcia ultrazvukovou sondou môže extrahovať vyšší výťažok zlúčenín ako macerácia, extrakcia CO2 a perkolácia. Je to preto, že ultrazvukové vlny pomáhajú uvoľňovať viac cieľových zlúčenín z extrahovaného materiálu.
• Efektívnejšie: Extrakcia ultrazvukovou sondou je účinnejšia ako macerácia, extrakcia CO2, perkolácia a Soxhletove extraktory, pretože na extrakciu rovnakého množstva zlúčenín vyžaduje menej rozpúšťadla. Ultrazvukové vlny totiž pomáhajú zvyšovať rozpustnosť cieľových zlúčenín v rozpúšťadle.
• Univerzálnosť: Extrakciu ultrazvukovej sondy možno použiť na extrakciu širokej škály zlúčenín z rôznych materiálov, vrátane hydrofilných aj hydrofóbnych zlúčenín. To znamená, že ultrazvuk je vynikajúci aj na výrobu plnospektrálnych extraktov.
• Nízke náklady: Extrakcia ultrazvukovou sondou je vo všeobecnosti lacnejšia ako extrakcia CO2, perkolácia, macerácia a Soxhletova extrakcia, pretože nevyžaduje vysokotlakové zariadenie ani časovo náročnú prácu.
• Šetrné k životnému prostrediu: Ultrazvukové sondy umožňujú extrakciu šetrnú k životnému prostrediu, pretože v porovnaní s inými metódami vyžaduje menej rozpúšťadla a energie a produkuje menej odpadu. Aj keď je sonikácia kompatibilná s akýmikoľvek rozpúšťadlami, vďaka vysokej účinnosti ultrazvukových procesorov sa toxickým rozpúšťadlám dá väčšinou vyhnúť. Etanol, vodný etanol a voda sú vynikajúcimi rozpúšťadlami pre ultrazvukovú botanickú extrakciu.

V porovnaní s tradičnými botanickými extrakčnými technikami ponúka extrakcia ultrazvukovou sondou významné výhody, čo vysvetľuje široké využitie ultrazvukovej extrakcie pre množstvo bioaktívnych zlúčenín z rastlín.

Extrakcia vysokokvalitných extraktov z rastlín

Pre vysokokvalitné rastlinné extrakty je nevyhnutné nielen zo suroviny (rastlinného materiálu), ale rozhodujúca je aj použitá technika extrakcie. Rastlinné extrakty sú citlivé na teplotu, čo znamená, že sa rozkladajú teplom. Preto je dôležité zvoliť netepelnú metódu extrakcie.
Výber extrakčného rozpúšťadla je ďalším dôležitým faktorom, ktorý ovplyvňuje kvalitu extraktu. Rozpúšťadlá ako hexán, metanol, bután a iné agresívne chemikálie môžu extrakt kontaminovať. 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, netoxické rozpúšťadlá a schválené FDA na konzumáciu.

Podrobný protokol o botanickej extrakcii pomocou ultrazvukovej sondy

Ako sa bioaktívne zlúčeniny extrahujú z rastlín pomocou ultrazvuku typu sondy? Nižšie nájdete podrobný návod na extrakciu fytochemikálií a bioaktívnych zlúčenín z rastlinného materiálu, ako sú listy, okvetné lístky, plodnice, stonky, korene alebo oddenky!

1. Najskôr sa rastlinný materiál rozomelie alebo naseká na malé kúsky, aby sa zväčšila plocha na extrakciu.
2. Rastlinný materiál sa potom zmieša s rozpúšťadlom (ako je etanol alebo voda), aby sa extrahovali polyfenoly.
3. Ultrazvuk sondového typu sa potom používa na pomoc pri procese extrakcie aplikáciou vysokointenzívnych, nízkofrekvenčných ultrazvukových vĺn pri cca. 20 kHz na zmes. To spôsobuje akustickú kavitáciu a rýchle vibrácie 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 oddelil pevný rastlinný materiál od kvapaliny obsahujúcej extrahované bioaktívne zlúčeniny.
5. Kvapalina sa potom odparí alebo podrobí ďalšiemu spracovaniu, aby sa odstránilo rozpúšťadlo a koncentrovali sa bioaktívne molekuly.
6. Konečným produktom je extrakt bohatý na bioaktívne látky, ktorý možno použiť v rôznych aplikáciách, ako sú doplnky stravy, funkčné potraviny a kozmetika.

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

Ako funguje ultrazvuková extrakcia?

Ultrazvuková extrakcia je založená na princípe činnosti ultrazvukovej akustickej kavitácie a je čisto mechanickou úpravou. Podobne ako mixér s vysokým strihom, ultrazvuk vytvára iba mechanické šmykové sily v procesnom médiu. Samotná ultrazvuková extrakcia je netepelná extrakčná technika bez chemikálií.
Čo je akustická kavitácia? – Akustická alebo ultrazvuková kavitácia nastáva, keď sa vysokovýkonné nízkofrekvenčné ultrazvukové vlny spoja do suspenzie pozostávajúcej z botanického materiálu v kvapaline (rozpúšťadle). Vysokovýkonné ultrazvukové vlny sú spojené pomocou ultrazvukového procesora typu sondy do botanickej suspenzie. Vysokoenergetické ultrazvukové vlny prechádzajú 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 rozdiely a vysoké šmykové sily. Keď kavitačné bubliny implodujú na povrchu pevných látok (ako sú častice, rastlinné bunky, tkanivá atď.), mikroprúdy a medzipartikulárna kolízia vytvárajú účinky, ako je rozpad častíc, sonoporácia (perforácia bunkových stien a bunkových membrán) a narušenie buniek. Okrem toho implózia kavitačných bublín v kvapalnom médiu vytvára turbulencie a miešanie, ktoré podporuje prenos hmoty medzi vnútrom bunky a okolitým rozpúšťadlom. Ultrazvukové ožarovanie je vysoko účinný spôsob, ako zlepšiť procesy prenosu hmoty, pretože sonikácia má za následok kavitáciu a s ňou súvisiace mechanizmy, ako je mikropohyb prúdmi kvapaliny, kompresia a dekompresia v materiáli s následným narušením bunkových stien.
V závislosti od suroviny môže proces ultrazvukovej extrakcie vyžadovať vysokú intenzitu, napr. na rozbitie tuhých rastlinných buniek alebo materiálu s vysokým množstvom celulózy. Ultrazvukové sondy môžu generovať veľmi vysoké amplitúdy, ktoré sú potrebné na vytvorenie pôsobivej kavitácie. Hielscher Ultrasonic vyrába vysokovýkonné ultrazvukové extraktory, ktoré dokážu ľahko vytvárať amplitúdy 200 μm v nepretržitej prevádzke 24 hodín denne, 7 dní v týždni. Pre ešte vyššie amplitúdy ponúka spoločnosť Hielscher špecifikované sonotródy (sondy) s vysokou amplitúdou.
Na zintenzívnenie kavitácie sa používajú tlakové ultrazvukové reaktory a prietokové články. So zvyšujúcimi sa tlakmi sa kavitačné a kavitačné šmykové sily stávajú deštruktívnejšími a tým zlepšujú účinky ultrazvukovej extrakcie.

Extrahujte fytochemikálie a bioaktívne zlúčeniny sonikáciou

Ultrazvuková extrakcia sa používa na uvoľňovanie a izoláciu širokej škály bioaktívnych zlúčenín (tzv. fytochemikálií) z rastlinných látok.
Nižšie uvedený zoznam vám poskytuje malý prehľad o ultrazvukom extrahovaných fytochemikáliách:

• CBD a ďalšie kanabinoidy z konope a konope
• Terpény
• zázvor
• rozmarín
• Kapsaicín z chilli papričky
• Kofeín z kávových zŕn
• Astaxantín z rias
• Allicín z cesnaku
• Katechíny (EGEC) z čaju
• Ellagitaníny z granátového jablka
• Ajurvédske bylinné extrakty
• Nikotín z tabaku
• esenciálne oleje
• Fytochemikálie zo žihľavy
• Pektíny zo šupiek citrusových plodov
• Polyfenoly z mangovej kôry
• Taraxacín a taraxasterol z púpavy

Rozpúšťadlá na ultrazvukovú extrakciu

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

Výhody ultrazvukovej extrakcie etanolu

Etanol je jedným z najčastejšie používaných rozpúšťadiel s ultrazvukovou extrakciou vďaka svojej bezpečnosti (schválené FDA na spotrebu), účinnosti a širokej solventnosti. Ultrazvuková extrakcia etanolom zatieňuje iné rozpúšťadlá a iné extrakčné technológie 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 etanolu rozpúšťať a extrahovať veľmi široké spektrum látok, z polyfenolov, flavonoidov, terpénov, kanabinoidov a lipidov (olejov).
Napríklad ultrazvuková extrakcia kanabinoidov etanolom nevyžaduje zazimovanie (odparafínovanie), 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. Zahrievaný etanol sa často používa na výrobu plnospektrálnych extraktov, ktoré sú cenené pre svoj sprievodný efekt. Na druhej strane sa ľadovo studený etanol prednostne používa na výrobu bylinných alebo kanabisových destilátov. Extrakcia v ľadovo studenom etanole nevyžaduje následnú filtráciu. Keďže ultrazvuková extrakcia je netepelné ošetrenie, môže sa použiť s horúcim/teplým alebo chladeným/ľadovo studeným etanolom. Plášťové ultrazvukové reaktory pomáhajú udržiavať požadovanú teplotu spracovania počas ošetrenia. Digitálne ovládanie a inteligentný softvér ultrazvuku monitoruje teplotu spracovania pomocou zásuvných teplotných senzorov a možno ho naprogramovať tak, aby zastavil alebo pozastavil extrakčnú úpravu, keď teplota média prekročí určitý rozsah.

Kúpte si najefektívnejšie ultrazvukové extrakčné zariadenie!

Vysokovýkonné extrakčné systémy spoločnosti Hielscher Ultrasonics sú k dispozícii v akomkoľvek meradle od malých laboratórií, stredne veľkých pilotných až po plne priemyselnú výrobu niekoľkých ton za hodinu. V závislosti od výkonu je možné ultrazvukové odsávače Hielscher používať v dávkovom alebo kontinuálnom inline režime. Výber rozpúšťadla je len na vás, pretože ultrazvukové prístroje Hielscher je možné použiť v kombinácii s akýmkoľvek rozpúšťadlom. Všetky ultrazvukové extrakčné zariadenia sú jednoduché a bezpečné na obsluhu. V súlade s vašimi surovinami, procesnými kapacitami a výstupným cieľom vám spoločnosť Hielscher ponúka najvhodnejší ultrazvuk.
Ultrazvukové extrakčné procesy sú ovplyvnené surovinou, rozpúšťadlom a priepustnosťou. K dispozícii je rôzne príslušenstvo, ako sú sonotródy (sondy) rôznych veľkostí a tvarov, posilňovacie rohy, prietokové bunky s rôznymi objemami a geometriami, zásuvné snímače teploty a tlaku a mnoho ďalších pomôcok na zostavenie ideálneho ultrazvukového nastavenia pre váš extrakčný proces.
Riadenie procesu je rozhodujúce pre dosiahnutie reprodukovateľného výsledku. Preto sú všetky digitálne modely vybavené inteligentným softvérom, ktorý umožňuje nastavovať, monitorovať a revidovať parametre extrakcie. Vďaka presnej kontrole amplitúdy, času sonikácie a pracovných cyklov je možné dosiahnuť optimálne výsledky procesu, ako je vynikajúca výťažnosť a najvyššia kvalita extraktu. Automatické zaznamenávanie údajov o procese sonikácie je základom pre štandardizáciu procesov a reprodukovateľnosť / opakovateľnosť, ktoré sú potrebné pre správnu výrobnú prax (GMP).

Nasledujúca tabuľka vám poskytuje približnú kapacitu spracovania našich ultrazvukových prístrojov:

Literatúra / Referencie