Extrakcia terpénov ultrazvukom
Ultrazvuková extrakcia terpénov preukázateľne poskytuje vysoké výnosy terpénu karyofylénového oxidu, napr. z kanabisu a chmeľu. Oxid karyofylénoxid je terpén nachádzajúci sa v kanabise, chmeľi, korení, bazalke a rozmaríne. Ako aktívna zlúčenina sa extrahovaný terpénový karyofylénový oxid používa ako aromatická prísada a zdravotný doplnok.
Použitie extrahovaného oxidu karyofylénu
Oxid karyofylénu sa vyznačuje aromatickou vôňou a chuťou (t. j. bylinkami). Vďaka svojej intenzívnej aromatickej vôni a chuti sa často používa ako aromatická prísada v potravinách, ako aj ako vonná zložka. Okrem toho má tiež schopnosť viazať sa na endokrinné receptory CB2 v ľudskom tele, čo z neho robí zaujímavú farmaceutickú zložku.
Ultrazvuková extrakcia oxidu karyofylénu
Ultrazvuková extrakcia oxidu terpénu karyofylénu je vynikajúcou technikou na dosiahnutie vysokých výnosov, napr. z marihuana a chmeľ. Prečítajte si viac o akustickej kavitácii, aktívny princíp ultrazvukovej extrakcie!
Napríklad oxid β-karyofylénu bol ultrazvukovo extrahovaný ultrazvukovým zariadením UP100H (100 W, 30 kHz) zo sušených chmeľových púčikov.
Údaje z analýzy GC ukazujú výťažok extrakčného oxidu β-karyofylénu extrahovaného Hielscherovou UP100H z chmeľu.

UP400St – 400W výkonný ultrazvukový procesor na extrakciu terpénov pomocou miešadla

Plynová chromatografická analýza ultrazvukového extraktu chmeľu: β-karyofylénoxid, α-karyofylén, α-pinén, mykrén, limonén, α-karyofylén a karyofylénoxid a ďalšie.
Okrem oxidu β-karyofylénu boli úspešne extrahované aj ďalšie terpény, ako napríklad α-karyofylén, α-pinén, mykrén, limonén a α-karyofylén.
Ako sa terpény extrahujú z rastlín pomocou ultrazvuku typu sondy? Návod krok za krokom!
- Najskôr sa rastlinný materiál rozomelie alebo naseká na malé kúsky, aby sa zväčšila plocha na extrakciu.
- Rastlinný materiál sa potom zmieša s rozpúšťadlom (ako je etanol alebo voda), aby sa extrahovali terpény.
- Ultrazvuk sondového typu sa potom používa na podporu procesu extrakcie aplikáciou vysokointenzívnych, nízkofrekvenčných ultrazvukových vĺn pri cca. 20 kHz na kašu. To spôsobuje akustickú kavitáciu a rýchle vibrácie rozpúšťadla, čo podporuje rozpad a narušenie rastlinných buniek a uvoľňovanie terpénov.
- Zmes sa potom prefiltruje, aby sa oddelil pevný rastlinný materiál od kvapaliny obsahujúcej extrahované terpény.
- Kvapalina sa potom odparí alebo podrobí ďalšiemu spracovaniu, aby sa odstránilo rozpúšťadlo a koncentrovali terpény.
- Konečným produktom je extrakt bohatý na terpény, ktorý možno použiť v rôznych aplikáciách, ako sú doplnky stravy, funkčné potraviny a kozmetika.
Protokol ultrazvukovej extrakcie terpénov
Chmeľ bol mletý bežným mlynčekom na kávu, aby sa získala homogénnejšia veľkosť častíc vzorky chmeľu.
Do injekčnej liekovky sa dalo 4,5 mg chmeľu a potom sa pridalo 5 ml etanolu. Injekčná liekovka bola vložená do kadičky s ľadovou vodou na odvod tepla. Potom bola vzorka sonikovaná pomocou UP100H, vybavený sonotródou MS7, pri nastavení amplitúdy 50 % na 90 sekúnd.

Analýza ultrazvukového chmeľového extraktu plynovou chromatografiou:
Sonikácia zaisťuje vysoký prenos hmoty medzi bunkovou matricou a rozpúšťadlom, čím sa následne dosiahne veľmi vysoký výťažok vysoko kvalitného extraktu.
- vysoko kvalitné terpénové extrakty (bez tepelnej degradácie)
- vysoké výnosy
- rýchly postup
- Rýchla návratnosť investícií
- miernejšie rozpúšťadlá
- menšie používanie rozpúšťadiel
- Bezpečné a ľahko ovládateľné
- nízka údržba
- zelená, ekologická extrakcia terpénov
Ultrazvuková extrakcia terpénov vyniká ako zelená extrakčná metóda, ktorá umožňuje výrazne urýchliť proces extrakcie terpénov pri potrebe menej energie ako iné konvenčné extrakčné metódy (t. j. superkritický CO2, Soxhletov atď.). Ďalšími výhodami spojenými s použitím ultrazvukovej extrakcie terpénov sú jednoduchá manipulácia s ultrazvukovým extraktorom, rýchly proces, žiadny chemický odpad, vysoký výťažok, ekologický, zvýšená kvalita vďaka miernym podmienkam spracovania a prevencia tepelnej degradácie.
Ultrazvukové extraktory pre terpény
Nasledujúca tabuľka vám naznači, ktoré ultrazvukové zariadenie by mohlo byť najvhodnejšie pre vaše požiadavky na extrakciu terpénov.
Objem dávky | Prietok | Odporúčané zariadenia |
---|---|---|
10 až 2000 ml | 20 až 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
0.1 až 20 l | 00,2 až 4 l/min | UIP2000hdT |
10 až 100 l | 2 až 10 l/min | UIP4000 |
N.A. | 10 až 100 l/min | UIP16000 |
N.A. | väčší | Zhluk UIP16000 |

Vysokovýkonné ultrazvukové homogenizátory od laboratórneho až po priemyselné meradlo.
Literatúra/Referencie
- Selvamuthukumaran, M.; Shi, J. (2017): Recent advances in extraction of antioxidants from plant by-products processing industries. Food Quality and Safety, 2017, 1, 61–81.
- Suslick, K.S. (1990): Sonochemistry. Science 23 Mar 1990: Vol. 247, Issue 4949, pp. 1439-1445
Fakty, ktoré stoja za to vedieť
karyofylén
Karyofylén alebo (−)-β-karyofylén je prírodný bicyklický seskviterpén, ktorý sa nachádza v mnohých éterických olejoch. Nasledujúce bylinky sú známe ako dobrý zdroj karyofylénu: marihuana, konope (Cannabis sativa), rasca čierna (Carum nigrum), klinčeky (Syzygium aromaticum), chmeľ (Humulus lupulus), bazalka (Ocimum spp.), oregano (Origanum vulgare), čierne korenie (Piper nigrum), levanduľa (Lavandula angustifolia), rozmarín (Rosmarinus officinali) a olej z kopaiby (Copaifera spp.). β-karyofylén je fytokanabinoid so silnou afinitou ku kanabinoidným receptorom typu 2 (CB 2), ale nie kanabinoidným receptorom typu 1 (CB 1).
karyofylénový oxid
Oxid karyofylénoxid (tiež β-karyofylénoxid) je oxidačný derivát β-karyofylénu a je to biely kryštalický pevný prášok s teplotou topenia cca. 62 °C.
Je cenený pre svoje protizápalové, lokálne anestetické a antioxidačné účinky. Prvý výskum naznačuje, že oxid karyofylénu by mohol byť tiež potenciálnym liekom na liečbu rakoviny. Oxid karyofylénoxid je súčasťou cyklobutánového kruhu, ktorý sa už používa v lekárskom výskume na syntézu široko používaného chemoterapeutického lieku karboplatiny.
Karyofylénoxid, v ktorom sa olefín karyofylénu stal epoxidom, je schválenou zložkou pre potravinárske arómy.
β-karyofylén aj oxid β-karyofylénu vykazujú nízku rozpustnosť vo vode, čo bráni ich absorpcii do bunky. Ak chcete použiť tieto seskviterpény ako liečivé lieky alebo doplnky výživy, zapuzdrenie do lipozómy Prekonajte slabú rozpustnosť týchto seskviterpénov vo vodných tekutinách a zabezpečte biologickú dostupnosť a bioaktivitu. Kliknite sem a dozviete sa viac o ultrazvukovej enkapsulácii bioaktívnych zlúčenín!
Oxid karyofylénu v kanabise
V rastline cannabis sativa sa karyofylénoxid nachádza ako seskviterpén, ktorý sa skladá z troch izoprénových jednotiek. Oxid karyofylénu je jedným z najväčších a najrozšírenejších terpénov v rastline konope a je zodpovedný za výraznú arómu a vôňu kanabisu. Ultrazvuková extrakcia sa úspešne používa na výrobu plnospektrálne kanabidiolové oleje, takže je daný sprievodný efekt zlúčenín rozdeľovačov.
Ultrazvuková kavitácia na extrakciu
Keď sa do kvapaliny zavedú vysokovýkonné ultrazvukové vlny, v tekutine dochádza k cyklom kompresie a expanzie (zriedenia). Pri riedení sa v kvapaline vytvárajú dutiny alebo takzvané kavitačné bubliny. Tieto kavitačné bubliny, čo sú malé vákuové bubliny, vznikajú pri pôsobení podtlaku, takže sa prekoná lokálna pevnosť kvapaliny v ťahu. Vákuové bubliny rastú počas niekoľkých cyklov kompresie / zriedenia, kým nedokážu absorbovať viac energie a kavitačná bublina podlieha implozivnému kolapsu. Tento jav je známy ako kavitácia. Podľa výskumu prof. Suslicka (1990) prevládajú v kavitačných bublinách extrémne podmienky s teplotami do 5000 K, tlakmi 1000 atmosféry, rýchlosťou ohrevu a chladenia nad 1010 K/s a kvapalnými prúdmi s rýchlosťou až 280 m/s, ktoré sa javia ako veľmi vysoká šmyková sila a turbulencie vo vitačnej zóne. Kombinácia týchto faktorov (tlak, teplo, šmyk a turbulencia) sa používa na urýchlenie prenosu hmoty v procese extrakcie. Okrem toho sa tieto lokálne sa vyskytujúce podmienky používajú aj v ultrazvukových procesoch, ako je homogenizácia, emulgácia alebo dispergácia.

Ultrazvuková extrakcia je založená na akustickej kavitácii a jej hydrodynamických šmykových silách
Ultrazvuková extrakcia terpénov
Princíp ultrazvukovej extrakcie je založený na dvoch účinkoch, ktoré vznikajú, keď sa vysokovýkonné ultrazvukové vlny spájajú do kvapaliny alebo kaše:
Najprv sa rozpúšťadlo (okolité kvapalné médium) vtlačí do bunkovej matrice. V závislosti od amplitúdy a sily kavitácie je bunková stena perforovaná alebo narušená tlakom kvapaliny.
Po druhé, počas cyklu zriedenia sa obsah bunky (t. j. intracelulárny materiál) vyplaví z vnútornej bunky. Po ultrazvukovej extrakcii sú cieľové zlúčeniny v rozpúšťadle a môžu sa oddeliť od rozpúšťadla (napr. odparením rozpúšťadla), takže sa nakoniec získa čistý extrakt.
Zloženie suroviny (ako je obsah vlhkosti, stupeň macerácie / mletia a veľkosť častíc a zvolené rozpúšťadlo sú veľmi dôležité faktory na získanie efektívneho a efektívneho procesu ultrazvukovej extrakcie. Dôležité sú aj parametre ultrazvukového procesu: amplitúda, tlak, teplota a čas sonikácie musia byť stanovené a optimalizované pre najlepšie výsledky.