Ultrazvuková extrakcia cesnaku bez použitia rozpúšťadiel

Cesnak (Allium sativum) je bohatý na organosírne zlúčeniny (napr. alicín, glutatión), ktoré majú mnohé priaznivé účinky na zdravie. Ultrazvuková extrakcia je spoľahlivá a účinná technika výroby vysoko koncentrovaných cesnakových extraktov. Sonikácia poskytuje vysoké výťažky vysokokvalitných plnospektrálnych extraktov vo veľmi krátkom čase extrakcie.

Špičkové cesnakové extrakty vďaka ultrazvukovej extrakcii

Použitie sondového sonikátora na extrakciu alicínu a organosírnych zlúčenín z cesnaku ponúka niekoľko výhod vrátane vysokých výťažkov a vysokej kvality cesnakového extraktu, rýchleho spracovania a ekologického postupu bez použitia rozpúšťadiel. Tieto faktory spoločne prispievajú k výrobe vysokokvalitných cesnakových extraktov so zvýšenou biologickou aktivitou a konzistentným zložením, vďaka čomu je táto metóda preferovanou voľbou pre výskumníkov a priemyselné odvetvia, ktoré hľadajú prémiové produkty z cesnaku.
Nižšie podrobne rozoberáme priaznivé účinky ultrazvukom podporovanej extrakcie cesnaku:

• Po prvé, sondový sonikátor využíva ultrazvukové vlny, ktoré sa prenášajú cez titánovú sondu, takzvanú sonotródu, do extrakčného média. Mechanická energia ultrazvukových vĺn vytvára v kvapaline kavitačné bubliny a spôsobuje ich rýchly kolaps. Počas tohto procesu vznikajú intenzívne lokálne mikroturbulencie, ako aj zmeny tlaku a teploty. Tieto sily podporujú narúšanie bunkových stien cesnaku. Toto narušenie uľahčuje uvoľňovanie alicínu a ďalších organosírnych zlúčenín zachytených v bunkách, čo vedie k účinnej extrakcii.
• Po druhé, kontrolovaný a presný priebeh sondovej sonikácie umožňuje prispôsobiť proces extrakcie. Výrobcovia extraktov aj výskumníci môžu upravovať parametre, ako sú čas sonikácie, amplitúda a teplota, aby optimalizovali podmienky extrakcie, čím maximalizujú výťažok alicínu a organosírnych zlúčenín a zároveň minimalizujú degradáciu citlivých zlúčenín. Táto úroveň kontroly je kľúčová na získanie vysokokvalitných extraktov s konzistentným zložením a účinnosťou.
• Proces sonikácie je navyše pomerne rýchly v porovnaní s tradičnými extrakčnými metódami, ako sú macerácia alebo Soxhletova extrakcia. Táto efektívnosť nielen šetrí čas, ale pomáha aj zachovať čerstvosť a biologickú aktivitu extrahovaných zlúčenín. Kratšie trvanie extrakcie znižuje vystavenie cesnakového extraktu teplu a kyslíku, ktoré môžu degradovať citlivé organosírne zlúčeniny.
• Ultrazvuková extrakcia je tiež kompatibilná s akýmkoľvek rozpúšťadlom vrátane šetrných a ekologických rozpúšťadiel, ako sú voda, vodný roztok etanolu alebo alkohol. To je obzvlášť dôležité pri výrobe cesnakového extraktu určeného na použitie ako prídavná látka v potravinách, aróma, výživový doplnok, nutraceutikum alebo liečivo, pri ktorej sa musí zabrániť riziku kontaminácie rozpúšťadlami alebo inými chemikáliami, aby sa zaistila čistota a bezpečnosť konečného produktu.

Ultrazvuková extrakcia alicínu s použitím vody

Alicín je najhojnejšie zastúpenou molekulou zo skupiny tiosulfinátov v cesnakovom extrakte. Alicín má antibakteriálne, antivírusové, antimykotické, antiprotozoálne, protirakovinové a hypoglykemické účinky a je tiež známy tým, že podporuje zdravie srdcovo-cievneho systému a imunitný systém. Farmakologické účinky cesnaku súvisia prevažne s tiol-disulfidovými výmennými reakciami s proteínmi obsahujúcimi tiolové skupiny.
Pri výrobe vysoko koncentrovaných cesnakových extraktov s vysokým obsahom organosírnych zlúčenín je ultrazvuková extrakcia spoľahlivou a účinnou technikou na izoláciu tiolov a ďalších bioaktívnych látok z cesnaku. Sonikácia uvoľňuje tioly z vnútra cesnakových buniek a umožňuje pripraviť plnospektrálny extrakt biomolekúl cesnaku. Na ultrazvukovú extrakciu cesnaku možno ako rozpúšťadlo použiť vodu, ktorá je netoxická, lacná a šetrná k životnému prostrediu.
 

Priečny rez strúčikom cesnaku pred sonikáciou a po nej
štúdia a obrázky: Bose et al. 2014

Protokoly ultrazvukovej extrakcie alicínu

Na ultrazvukovú extrakciu cesnaku bolo vypracovaných niekoľko protokolov. Vo vedeckých štúdiách viaceré výskumné tímy preukázali, že sonikácia poskytuje vysoké výťažky alicínu, aliínu, organosírnych zlúčenín a ďalších fytochemikálií z cesnaku.
Arzanlou et al. (2010) opisujú ultrazvukovú extrakciu alicínu zo strúčikov cesnaku s použitím vody ako rozpúšťadla. Použili 20g ručne rozdrvených strúčikov cesnaku. Macerovaný cesnak sonikovali v 600mL destilovanej vody počas 5 min pomocou zariadenia Hielscher UP200S (200 wattov) pri 100 % amplitúde. Na odvádzanie tepla použili ľadový kúpeľ. Po ultrazvukovej extrakcii cesnakovú kašu pretlačili cez päťvrstvovú syrársku gázu. Suspenziu preniesli do 50mL skúmavky a centrifugovali pri 1258g a 4ºC počas 20 min, aby oddelili zvyšné pevné častice od kvapaliny. Supernatant preniesli do sterilnej 50mL skúmavky, ktorú uzavreli na uskladnenie.

Bose et al. (2014) porovnali ultrazvukovú extrakciu pomocou sondy s tradičnou maceráciou, sonikáciou v ultrazvukovom kúpeli a mikrovlnnou extrakciou. Výsledky ukázali, že ultrazvuková extrakcia pomocou sondy poskytla najvyššie výťažky alicínu.

Ismail et al. (2014) opisujú účinnú ultrazvukovú extrakciu biomolekúl obsahujúcich síru, cysteínu a glutatiónu, z cesnakových cibúľ. Na extrakciu tiolov z cesnakových cibúľ použili ultrazvukovú extrakciu na báze vody pomocou zariadenia UP100H pri nastavení amplitúdy na 100%. Zistili, že optimálna koncentrácia cesnaku pri extrakcii v otvorenej kadičke bola 10% (w/v). Tioly kvantifikovali metódou s použitím Ellmanovho činidla. Dosiahli výťažok extraktu 0,170mM tiolov. Výskumníci dospeli k záveru, že ultrazvuková extrakcia na báze vody je jednoduchá, bezpečná a nákladovo efektívna metóda izolácie tiolov z cesnaku.
 
 

Vysokovýkonné sonikátory na extrakciu cesnaku

Extrakčné systémy Hielscher Ultrasonics sa používajú na celom svete v potravinárskom a farmaceutickom priemysle na komerčnú výrobu vysokokvalitných rastlinných extraktov používaných ako prídavné látky v potravinách, výživové doplnky a liečivá. Či už je vaším cieľom vyrábať menšie šarže cesnakových extraktov alebo spracúvať veľké množstvá vysokokvalitných rastlinných extraktov, Hielscher Ultrasonics má pre vás ideálny ultrazvukový extraktor.

Konkurenčné výhody vďaka ultrazvukovej extrakcii

Medzi hlavné výhody ultrazvukovej extrakcie bioaktívnych zlúčenín z rastlinných materiálov, ako je cesnak, patria výrazne skrátený čas extrakcie a spracovania, šetrnosť k životnému prostrediu vďaka extrakcii na báze vody alebo zníženej spotrebe rozpúšťadiel a zanedbateľne nízkym emisiám CO₂, nízka spotreba energie, ako aj jednoduchá a bezpečná obsluha ultrazvukových systémov.

Štandardizácia procesu so zariadeniami Hielscher Ultrasonics

Extrakty používané v potravinách alebo liečivách by sa mali vyrábať v súlade so správnou výrobnou praxou (GMP) a podľa štandardizovaných špecifikácií spracovania. Digitálne sonikátory Hielscher Ultrasonics sú vybavené inteligentným softvérom, ktorý umožňuje jednoducho a presne nastavovať a riadiť proces sonikácie. Automatický záznam údajov ukladá všetky parametre ultrazvukového procesu, ako sú ultrazvuková energia (celková a čistá energia), amplitúda, teplota a tlak (keď sú namontované snímače teploty a tlaku), spolu s dátumovou a časovou pečiatkou na vstavanú SD kartu. To vám umožňuje spätne skontrolovať každú ultrazvukom spracovanú šaržu. Zároveň je zabezpečená reprodukovateľnosť a trvalo vysoká kvalita produktu. Robustnosť všetkých sonikátorov Hielscher umožňuje prevádzku 24/7 pri vysokom zaťažení a v náročných prostrediach.
Nasledujúca tabuľka poskytuje prehľad o približnej spracovateľskej kapacite našich ultrazvukových zariadení: