Ultrazvuková extrakcia cesnaku bez rozpúšťadiel

Cesnak (Allium sativum) je bohatý na organické zlúčeniny síry (napr. Alicin, glutatión), ktoré podporujú mnohé zdravotné výhody. Ultrazvuková extrakcia je spoľahlivá a efektívna technika na výrobu vysoko koncentrovaných cesnakových extraktov. Ultrazvuk má za následok vysoké výťažky vysoko kvalitných, plnospektrálnych extraktov vo veľmi krátkom čase extrakcie.

Vynikajúce cesnakové extrakty ultrazvukovou extrakciou

Použitie sondového sonikátora na extrakciu allicínu a organosírových zlúčenín z cesnaku ponúka niekoľko výhod vrátane vysokých výnosov a vysokej kvality cesnakového extraktu, rýchleho spracovania a ekologického prístupu bez rozpúšťadiel. Tieto faktory spoločne prispievajú k výrobe vysokokvalitných cesnakových extraktov so zvýšenou bioaktivitou a konzistentným zložením, čo z neho robí preferovanú metódu pre výskumníkov a priemyselné odvetvia, ktoré hľadajú prémiové produkty získané z cesnaku.
Ďalej podrobne rozoberáme priaznivé účinky extrakcie cesnaku pomocou ultrazvuku:

• Po prvé, sondový sondový sonikátor využíva ultrazvukové vlny, ktoré sa prenášajú cez titánovú sondu, takzvanú sonotrodu, do extrakčného média. Mechanická energia ultrazvukových vĺn vytvára v kvapaline kavitačné bubliny, ktoré spôsobujú ich rýchly kolaps. Počas tohto procesu dochádza k intenzívnym lokálnym mikroturbulenciám, ako aj k zmenám tlaku a teploty. Tieto sily podporujú narušenie bunkových stien cesnaku. Toto narušenie uľahčuje uvoľňovanie alicínu a iných organických zlúčenín síry zachytených v bunkách, čo vedie k účinnej extrakcii.
• Po druhé, kontrolovaná a presná povaha sondy umožňuje prispôsobenie procesu extrakcie. Výrobcovia extraktov, ako aj výskumníci môžu upraviť parametre, ako je čas sonikácie, amplitúda a teplota, aby optimalizovali podmienky extrakcie, čím sa maximalizuje výťažok alicínu a organosírových zlúčenín a zároveň sa minimalizuje degradácia citlivých zlúčenín. Táto úroveň kontroly je rozhodujúca pre získanie vysokokvalitných extraktov s konzistentným zložením a účinnosťou.
• Okrem toho je proces sonikácie relatívne rýchly v porovnaní s tradičnými extrakčnými metódami, ako je macerácia alebo Soxhletova extrakcia. Táto účinnosť nielen šetrí čas, ale tiež pomáha zachovať čerstvosť a bioaktivitu extrahovaných zlúčenín. Kratšia doba extrakcie znižuje vystavenie cesnakového extraktu teplu a kyslíku, čo môže degradovať citlivé organové zlúčeniny síry.
• Okrem toho je ultrazvuková extrakcia kompatibilná s akýmkoľvek rozpúšťadlom, vrátane takých jemných a ekologických rozpúšťadiel, ako je voda, vodný etanol alebo alkohol. Je to obzvlášť dôležité, ak sa cesnakový extrakt vyrába na použitie ako prídavná látka v potravinách, aróma, doplnky stravy, nutraceutiká alebo liečivá, kde sa musí zabrániť riziku kontaminácie rozpúšťadlami alebo inými chemikáliami, aby sa zabezpečila čistota a bezpečnosť konečného výrobku.

Ultrazvuková extrakcia alicínu na vodnej báze

Allicín je najrozšírenejšia molekula tiosulfinátu nachádzajúca sa v cesnakovom extrakte. Allicín má antibakteriálne, antivírusové, protiplesňové, protiprvokové, protirakovinové a hypoglykemické účinky a je tiež známe, že podporuje kardiovaskulárne zdravie a imunitný systém. Farmakologické aktivity cesnaku väčšinou súvisia s výmennými reakciami tiol-disulfidu s proteínmi obsahujúcimi tiol.
Na výrobu vysoko koncentrovaných cesnakových extraktov s vysokým množstvom organických zlúčenín síry je ultrazvuková extrakcia spoľahlivou a účinnou technikou na izoláciu tiolov a iných bioaktívnych látok z cesnaku. Sonikácia uvoľňuje tioly z vnútra buniek cesnaku a umožňuje pripraviť plnospektrálny extrakt z biomolekúl cesnaku. Na ultrazvukovú extrakciu cesnaku je možné ako rozpúšťadlo použiť vodu, ktorá je netoxická, lacná a šetrná k životnému prostrediu.
 

Priečny rez strúčika cesnaku pred a po sonikácii
štúdia a obrázky od Bose et al. 2014

Ultrazvukové protokoly extrakcie alicínu

Pre ultrazvukovú extrakciu cesnaku bolo zavedených niekoľko protokolov. Vo vedeckých štúdiách niekoľko výskumných tímov preukázalo, že sonikácia prináša vysoký obsah alicínu, alliínu, organosírových zlúčenín a ďalších fytochemikálií z cesnaku.
Arzanlou et al. (2010) uvádzajú ultrazvukovú extrakciu alicínu z strúčikov cesnaku pomocou vody ako rozpúšťadla. Použili 20 g ručne prelisovaných strúčikov cesnaku. Macerovaný cesnak sonikovali v 600 ml destilovanej vody po dobu 5 minút pomocou Hielscher UP200S (200 wattov) pri 100 % amplitúde. Na odvod tepla sa používal ľadový kúpeľ. Po ultrazvukovej extrakcii sa cesnaková kaša pretlačila cez päťvrstvovú gázu. Suspenzia sa preniesla do 50 ml skúmavky a odstredila sa pri 1258 g pri 4 °C počas 20 minút, aby sa oddelili zvyšné zvyšky od kvapaliny. Supernatant sa preniesol do sterilnej 50 ml skúmavky a uzavrel sa na uskladnenie.

Bose et al. (2014) porovnávali extrakciu ultrazvukovou sondou s tradičnou maceráciou, sonikáciou v kúpeľi a mikrovlnnou extrakciou. Výsledky ukázali, že extrakcia ultrazvukovou sondou poskytla najvyššie výťažky alicínu.

Ismail et al. (2014) uvádzajú účinnú ultrazvukovú extrakciu biomolekúl obsahujúcich síru cysteínu a glutatiónu z cibúľ cesnaku. Použili ultrazvukovú extrakciu na báze vody na extrakciu tiolov z cibuľoviek cesnaku pomocou nastavenia UP100H pri 100% amplitúde. Zistili, že optimálna koncentrácia cesnaku bola 10 % (w/v) pri extrakcii s otvorenou kadičkou. Kvantifikácia tiolov sa uskutočnila pomocou metódy Ellmanovho činidla. Získali výťažok extraktu 0,170 mM tiolov. Vedci dospeli k záveru, že ultrazvuková extrakcia na báze vody je jednoduchá, bezpečná a nákladovo efektívna metóda na izoláciu 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 vysoko kvalitných rastlinných extraktov používaných ako potravinárske prísady, doplnky stravy a terapeutiká. Či už je vaším cieľom vyrábať menšie dávky cesnakových extraktov alebo spracovávať veľké množstvá vysokokvalitných rastlinných extraktov, Hielscher Ultrasonics má pre vás ideálny ultrazvukový extraktor.

Konkurenčné výhody ultrazvukovej extrakcie

Medzi hlavné výhody ultrazvukovej extrakcie bioaktívnych zlúčenín z botanických materiálov, ako je cesnak, patrí výrazne skrátený čas extrakcie a spracovania, jeho šetrnosť k životnému prostrediu vďaka extrakcii na báze vody alebo zníženému používaniu rozpúšťadiel a zanedbateľný nízky CO₂emisie, nízke množstvo spotrebovanej energie, ako aj jednoduchá a bezpečná prevádzka ultrazvukových systémov.

Štandardizácia procesov pomocou Hielscher Ultrasonics

Extrakty, ktoré sa používajú v potravinách alebo farmaceutických výrobkoch, by sa mali vyrábať v súlade so správnou výrobnou praxou (SVP) a podľa štandardizovaných špecifikácií spracovania. Digitálne ultrazvukové prístroje Hielscher Ultrasonics sa dodávajú s inteligentným softvérom, ktorý uľahčuje presné nastavenie a riadenie procesu sonikácie. Automatické zaznamenávanie údajov zapisuje všetky parametre ultrazvukového procesu, ako je ultrazvuková energia (celková a čistá energia), amplitúda, teplota, tlak (keď sú namontované snímače teploty a tlaku) s dátumovou a časovou pečiatkou na vstavanej SD karte. To vám umožní revidovať každú ultrazvukom spracovanú dávku. Zároveň je zabezpečená reprodukovateľnosť a trvalo vysoká kvalita výrobkov. Robustnosť všetkých sonikátorov Hielscher umožňuje prevádzku 24 hodín denne, 7 dní v týždni pri náročných nákladoch a v náročných prostrediach.
Nasledujúca tabuľka vám poskytuje približnú kapacitu spracovania našich ultrazvukových prístrojov: