Ultrazvuková extrakcia bunkovej hmoty

Ultrazvuková extrakcia alebo sono-extrakcia je technológia zintenzívňujúca proces, ktorá funguje spojením vysokovýkonných ultrazvukov do suspenzie rastlinného alebo bunkového tkaniva. Spoločnosť Hielscher Ultrasonics dodáva spoľahlivé ultrazvukové prístroje na narušenie buniek a extrakciu z malých Laboratórne vzorky až do veľkých objemov v priemyselné spracovanie. Príťažlivosť ultrazvukom asistovanej extrakcie spočíva v netepelnom spracovaní materiálu, jeho jednoduchej aplikácii a škálovateľnosti od testu až po výrobné meradlo.

Ultrazvukové prístroje spoločnosti Hielscher generujú vysoko intenzívny ultrazvuk, ktorý je možné presne riadiť podľa požiadaviek vášho procesu.

Nižšie uvedený zoznam vám poskytuje rôzne protokoly ultrazvukového spracovania, ktoré demonštrujú širokú oblasť použitia výkonových ultrazvukov v biológii, spracovaní potravín a farmaceutickej výrobe.
Či už máte na mysli konkrétnu botanickú extrakciu alebo chcete získať všeobecnejšie informácie o našich vysokovýkonných ultrazvukových extraktoroch, použite kontaktný formulár nižšie! Radi vám pomôžeme!

Ultrazvuková extrakcia Boldine z listov Boldo (Peumus boldus Molina)

Ultrazvuková aplikácia:
Dôležitou účinnou látkou v bolde je boldín ((S)-2,9-dihydroxy-1,10-dimetoxiaporfín), ktorý je okrem katechínu ((2S,3R)-2-(3,4-dihydroxy-fenyl)-3,4-dihydro-1(2H)-benzopyran-3,5,7-triol) hlavnými zložkami alkaloidnej a flavonoidovej frakcie v listoch bolda. Boldine je silné antioxidačné činidlo, ktoré podlieha peroxidačnému poškodeniu voľnými radikálmi a pôsobí ako účinný zachytávač hydroxylových radikálov.
Postup extrakcie: Pre typický extrakčný postup sa vzorky listov bolda extrahovali 1 l destilovanej vody pri atmosférickom tlaku pomocou ultrazvuku UIP1000hd v dávkovom a prietokovom režime. Čas extrakcie sa pohybuje medzi 10 a 40 min., s ultrazvukovou intenzitou 10 až 23 W/cm²a teplotný rozsah 10 až 70 °C. Najlepšie výsledky boli dosiahnuté za nasledujúcich podmienok: ultrazvuková intenzita 23 W/cm² 40 min. pri teplote 36°C
Výsledky: Výsledky analýzy ukazujú, že vysokovýkonná sonikácia zvyšuje uvoľňovanie analyzovaného materiálu rastlinnej matrice Boldo výrazne lepšou rýchlosťou v porovnaní s konvenčnou metódou: rovnaký výťažok sa uvoľnil sonikáciou za 30 minút, zatiaľ čo konvenčný čas extrakcie bol 2 hodiny.
Chemat (2013) a spolupracovníci ukázali, že ultrazvukom asistovaná extrakcia zlepšuje účinnosť extrakcie rastlín a zároveň skracuje čas extrakcie pri zvýšenej koncentrácii extraktov (rovnaké množstvo rozpúšťadla a rastlinného materiálu). Analýza odhalila, že optimalizované podmienky boli: sonikácia 23 W/cm² s UIP1000hd po dobu 40 min. a teplotu 36°C. Optimalizované parametre ultrazvukovej extrakcie poskytujú lepšiu extrakciu v porovnaní s konvenčnou maceráciou z hľadiska doby procesu (30 min. namiesto 120 min.), vyššej výťažnosti, vyššej energetickej účinnosti, lepšej čistoty, vyššej bezpečnosti a lepšej kvality produktu.
Odporúčanie zariadenia:
UIP1000hdT so sonotródou BS2d34 a prietokovou bunkou
Referenčná/výskumná práca:
Petigny, L.; Périno-Issartier, S.; Wajsman, J.; Chemat, F. (2013): Dávková a kontinuálna ultrazvuková extrakcia listov Boldo (Peumus boldus mol.). Medzinárodný časopis molekulárnych vied 14, 2013. 5750-5764.

Ultrazvuková extrakcia kyseliny chlorogénovej z tabakových listov

Ultrazvuková aplikácia:
Pre extrakciu experimentov boli tabakové listy z Nicotiana tabacum rozomleté na menšie veľkosti častíc asi >4 x ≧2 mm. Pri ultrazvukových extrakčných pokusoch sa 20 g vzoriek sušených tabakových listov extrahovalo destilovanou vodou pri teplotách od 5 °C do 30 °C. Extrakčné experimenty sa uskutočnili pre časové intervaly extrakčného cyklu v rozmedzí od 5 minút do 30 minút na cyklus. Asi 10 až 15 kvapiek etanolu sa pridalo k vypočítanému 256 ml optimálneho objemu destilovanej vody potrebnej na extrakciu všetkej rozpustnej kyseliny chlorogénovej z 20 g vzoriek sušených tabakových listov. Optimálny objem 256 ml destilovanej vody sa potom rozdelil na zlomkové objemy extrakčného rozpúšťadla na použitie v každom ultrazvukovom extrakčnom cykle.
Na ultrazvukové ožarovanie ultrazvukový procesor UP400S (400 wattov, 24 kHz) so sonotródou H7 vyrobenou z titánu, ktorá mala priemer hrotu 7 mm. Sonotróda H7 bola vložená do polovičnej výšky extrakčnej zmesi.
protokol: Ako optimálne podmienky pre ultrazvukovú extrakciu kyseliny chlorogénovej z tabakových listov boli zistené: 20 g sušených tabakových listov v destilovanej vode (optimálny pomer kvapaliny a pevnej látky: 12,8 ml/g) pri teplote spracovania 20 °C, ultrazvukové zariadenie UP400S (400 W, 24 kHz) pre 3 sonikačné cykly každých 15 minút (celková dĺžka sonikácie: 45 min).
Odporúčanie zariadenia:
UP400S so sonotrode H7
Referenčná/výskumná práca:
Mazvimba, Martin Tongai; Yu, Ying; Zhang, Ying (2011): Optimalizácia a ortogonálny návrh ultrazvukom asistovaného procesu vodnej extrakcie na extrakciu kyseliny chlorogénovej zo suchých tabakových listov. Čínsky časopis prírodných liekov 2011.
Prečítajte si viac o ultrazvukovej extrakcii z tabaku!

Ultrazvuková extrakcia mangiferínu

Ultrazvuková aplikácia:
Mangiferín (1,3,6,7-tetrahydroxy-2-[3,4,5-trihydroxy-6-(hydroxymetyl)oxan-2-yl]xantén-9-ón; vzorec: C₁₉H₁₈O₁₁) je polyfenol štruktúry C-glykozylxantónu, ktorý sa nachádza v mnohých druhoch rastlín. Mangiferín vykazuje rôzne farmakologické aktivity. Regioselektívna acylácia mangiferínu môže byť veľmi účinne katalyzovaná lipázou pri ultrazvuku. V porovnaní s konvenčnými metódami vyniká ultrazvukom asistovaná katalýza výhodami kratšieho reakčného času a vyšších výťažkov. Optimálne podmienky pre ultrazvukovú acyláciu mangiferínu boli zistené nasledovne:
lipáza: PCL, darca acylu: vinylacetát; reakčné rozpúšťadlo: DMSO, reakčná teplota: 45 ° C, ultrazvukový výkon: 200 W; Pomer substrátu: darca acylu/mangiferínu 6/1, enzýmová záťaž: 6 mg/ml
Regioselektívny acylační výťažok bol až 84%.
Odporúčanie zariadenia:
UP200St alebo UP200Ht
Referenčná/výskumná práca:
cp.: Wang, Z.; Wang, R.; Tian, J.; Zhao, B; Wei, X.F.; Su, Y.L.; Li, C.Y.; Cao, S.G.; Wang, L. (2010): Účinok ultrazvuku na lipázou katalyzovanú regioselektívnu acyláciu mangiferínu v nevodných rozpúšťadlách. J. Asian Nat Prod. Rez. 12/1, 2010. 56-63.

Ultrazvuková extrakcia kapsaicinoidov

Ultrazvuková aplikácia:
Extrakcia kapsaicinoidov (kapsaicín, nordihydrokapsaicín) z chilli papričiek: kapsaicinoidy z Capsicum frutescens Paprika bola získaná ultrazvukovou extrakciou za nasledujúcich podmienok: rozpúšťadlo: 95% (V/V) etanol, pomer rozpúšťadlo/hmotnosť 10 ml/g, 40 min. doba extrakcie sonikáciou, teplota extrakcie 45 °C. Výťažok extrakčného činidla: 85 % kapsaicinoidov
Odporúčanie zariadenia:
UP400St
Prečítajte si viac o ultrazvukom asistovanej extrakcii kapsaicinoidov z chilli papričiek!

Ultrazvuková extrakcia silymarínu zo semien pestreca mariánskeho

Ultrazvuková aplikácia:
Ultrazvukom asistovaná extrakcia sa uskutočnila pomocou ultrazvukového prístroja UP400S. V tejto štúdii bola použitá ultrazvuková sonda rohového typu s priemerom 1,5 cm. 10 g odtučneného prášku z ostropestreca mariánskeho sa presne odvážilo a rozpustilo v 100 ml metanolu. Kadička sa uchovávala vo vodnom kúpeli a udržiavala sa pri teplote 25 °C. Prášok z ostropestreca mariánskeho rozpustený v rozpúšťadle bol sonikovaný v rôznych časových intervaloch (30, 60, 90, 120 a 150 min.) Po každom časovom intervale sa roztok prefiltroval cez Whatmanov filtračný papier a každý filtrát (asi 80 ml) sa odparil pomocou rotačného výparníka, kým sa nedosiahol roztok 30 ml a absorbancia fenolových zlúčenín sa merala UV-viditeľným spektrofotometrom pri vlnovej dĺžke 517 nm podľa metódy DPPH. Ako sa očakávalo, predĺženie času extrakcie viedlo k zvýšeniu obsahu silymarínu.
Autori štúdie zistili, že ultrazvuková extrakcia na získanie alkoholových extraktov je jednou z najlepších techník na nahradenie konvenčných techník. Ultrazvuková extrakcia preukázateľne získava lepšiu kvalitu extraktu. Ďalšími výhodami sú úspora času, efektívnosť atď.
Odporúčanie zariadenia:
UP400St
Referenčná/výskumná práca:
Çağdaş, E.; Kumcuoğlu, S.; Güventürk, S.; Tavman, S. (2011): Ultrazvukom asistovaná extrakcia silymarínových zložiek zo semien pestreca mariánskeho (Silybum Marianum L.). GIDA 36/6, 2011. 311-318.
Prečítajte si viac o ultrazvukovej extrakcii silymarínu zo semien pestreca mariánskeho!

Ultrazvuková extrakcia steviozidu

Ultrazvuková aplikácia:
Vzorky 10 g suchých a mletých listov stévie boli extrahované v 100 ml vody za stáleho miešania (magnetickým miešadlom). Hodnota pH bola kontrolovaná 0,01 M pH 7 fosforečnanom sodným. Vzorka bola vložená do sklenenej kadičky s objemom 150 ml a sonikovaná ultrazvukom typu sondy UIP500hT (20 kHz, 500 W). Hrot sonotrodu bol ponorený asi 1,5 cm do kaše listov stévie. Ultrazvukové zariadenie bolo nastavené na výstupný výkon 350W. Mierna sonikácia 350 W počas 5-10 minút pri konštantnej procesnej teplote 30 °C poskytla výťažok rebaudiozidu A 30-34 g na 100 g vzorky. Po sonikácii sa extrakčný roztok odstredil a odfiltroval cez 0.45 μm mikroporéznu membránu; filtrát bol odobratý na totálnu analýzu obsahu rebaudiozidu A. Extrakcia celkového obsahu rebaudiozidu A bola analyzovaná pomocou HPLC.
Ultrazvukom asistovanou extrakciou bez rozpúšťadiel sa dosiahol vysoký výťažok rebaudiozidu A v porovnaní s tradičnými extrakčnými metódami, ako je tepelná extrakcia alebo macerácia.
Odporúčanie zariadenia:
UIP500hdT
Prečítajte si viac o ultrazvukovej extrakcii stévie!

Ultrazvuková extrakcia terpénov

Ultrazvuková aplikácia:
Extrakciu prchavých zlúčenín, ako sú terpény, z kvetenstva kultivaru vlákniny typu Cannabis sativa L. je možné ultrazvukovo zvýšiť. Štúdie ukázali, že po krátkej sonikácii sa cieľové terpény už uvoľňujú z rastlinného materiálu.
Výsledky ukazujú, že ultrazvukové ošetrenie nie dlhšie ako 5 minút umožňuje získať zvýšenú koncentráciu terpénov v porovnaní s maceráciou. Namiesto toho ultrazvukové ošetrenie dlhšie ako 5 minút zvýšilo koncentráciu δ-9-tetraidrokanabinolu (THC).
Protokol sonikácie:
Ultrazvukom asistovaná extrakcia terpénov sa uskutočnila pomocou 200W ultrazvukový prístroj sondového typu. Ultrazvukové zariadenie bolo nastavené na 25% amplitúdu. Pridali sa tri alikvoty po 50 g sušených kvetenstiev, každý s 250 ml 70% etanolu v/v, ktorý bol použitý na extrakciu rozpúšťadla. Každá kadička a jej obsah boli ponorené do ľadového kúpeľa. Sonikácia prebiehala 5, 10 a 15 minút. Počas ultrazvuková extrakcia bol zabezpečený nepretržitý rýchly odvod tepla, aby sa teplota procesu udržala pod 30 °C. Po extrakcii sa zmesi filtrovali vo vákuu cez papier Whatman č. 3 a rozpúšťadlo sa odstránilo rotačným vákuovým odparovaním. Každá extrakčná skúška bola vykonaná v troch vyhotoveniach s použitím troch rôznych vzoriek.
Zistilo sa, že ultrazvuk je zaujímavou alternatívou k macerácii na extrakciu prchavých zlúčenín z kvetenstva konope, ale tiež ukazuje, že ultrazvukové ošetrenie nesmie byť dlhšie ako 5 minút, aby sa dosiahla zvýšená regenerácia terpénov. Namiesto toho ultrazvukové ošetrenie dlhšie ako 5 minút zvýšilo koncentráciu δ-9-tetraidrokanabinolu (THC). Extrakt z kvetenstva Cannabis sativa získaný ultrazvukovou extrakciou uskutočnenou 5 minút by sa mohol použiť ako prísada do parfumov alebo aróma do nápojov. Môže sa použiť ako alternatíva pre priemyselné konope, kde sa stonky používajú pre vláknitý priemysel a výťažky z kvetenstva pre kozmetický a potravinársky priemysel.
Odporúčanie zariadenia:
UP200St alebo UP200Ht so sonotrodou/ sondou S26d14
Referenčná/výskumná práca:
Da Porto, C.; Decorti, D.; Natolino, A. (2014): “Ultrazvukom asistovaná extrakcia prchavých zlúčenín z priemyselných kvetenstiev Cannabis sativa L.”. IJARNP 2014, 7/ 1. 8-14.
Prečítajte si viac o ultrazvukom asistovanej extrakcii terpénov!

Nastavenie extrakcie pre botanickú izoláciu: Ultrazvukový UP400ST sondy, vákuový filter Büchi a rotorový výparník na extrakciu fytochemikálií.

Ultrazvuková extrakcia vanilínu z konzervovaných vanilkových bôbov

Ultrazvuková aplikácia:
Extrakcia vanilínu bola optimalizovaná pri sonikácii. Preto bolo 100 wattové ultrazvukové zariadenie prevádzkované v pulznom režime (cykly: 5 sekúnd zapnutých a 5 sekúnd vypnutých).
Najlepšie výsledky sa dosiahli pri ultrazvukovej extrakcii so 40% etanolom počas 1 hodiny pri 30 °C. Na porovnanie výsledkov s konvenčnými extrakčnými metódami sa uskutočnili aj extrakcie vo vodnom kúpeli a ultrazvukovom kúpeli. Výsledky ukázali, že optimalizácia extrakcie vanilínu ultrazvukovým rohom so 40% etanolom počas 1 hodiny pri 30 °C bola porovnateľná s extrakciou vo vodnom kúpeli so 40 % etanolom pri 56 °C počas 15 hodín.
Odporúčanie zariadenia:
UP100H
Referenčná/výskumná práca:
Rasoamandrary, N.; Fernandes, A. M.; Bashari, M.; Masamba, K.; Xueming, X. (2013): Vylepšená extrakcia vanilínového 4-hydroxy-3-metoxybenzaldehydu z vytvrdených vanilkových bôbov pomocou ultrazvukom asistovanej extrakcie: Porovnanie extrakcie s ultrazvukom a extrakcie v horúcom vodnom kúpeli. Akademik Gıda 11/1, 2013. 6-12.
Prečítajte si viac o výhodách ultrazvukovej extrakcie vanilínu!

Ultrazvuková extrakcia fenolových zlúčenín zo Ziziphus jujube

Ultrazvuková aplikácia:
Na ultrazvukom asistovanú extrakciu fenolových zlúčenín jujuby (Ziziphus Jujube), ultrazvukový prístroj s vysokou intenzitou sondy UP200H s výkonom 200 W a frekvenciou 24 kHz. Ultrazvukový prístroj bol vybavený mikrohrotovou sonotródou S2 (priemer hrotu 2 mm), ktorá bola ponorená do vodného kúpeľa, do ktorého sa umiestnilo zrazeninové sklo so vzorkou (vnútorné rozmery: 280:195:135 mm). Amplitúda ultrazvukových vibrácií bola 100 % nominálneho výkonu (maximálna amplitúda 260 μm) a akustického výkonu 0,171402 W a intenzity 21,8346 W/cm2 . Ultrazvuková intenzita bola stanovená kalorimetricky meraním časovo-teplotného nárastu suspenzie za adiabatických podmienok. Ultrazvukový extrakčný postup bol použitý na extrakciu celkových fenolov zo vzoriek podľa experimentálneho návrhu (pre optimalizáciu).
Odporúčanie zariadenia:
UP200H so sonotrodom S2
Referenčná/výskumná práca:
Fooladi, H.; Mortazavi, S. A.; Rajaei, A.; Elhami Rad, A.H.; Salar Bashi, D.; Savabi Sani Kargar, S. (2013): Optimalizujte extrakciu fenolových zlúčenín jujuby (Ziziphus Jujube) pomocou metódy extrakcie pomocou ultrazvuku. IECFP 2013.

Kliknite sem a nájdite ďalšie protokoly sonikácie pre ultrazvukové ošetrenie biologickej hmoty!