Sonikácia prekonáva ostatné extrakčné metódy rýchlosťou
Rýchly priebeh ultrazvukovej extrakcie a z neho vyplývajúca úspora času pri výrobe extraktov sú jednou z mnohých výhod ultrazvukovej extrakcie bioaktívnych zlúčenín z rastlín. Ultrazvuková extrakcia sa vedecky porovnávala s alternatívnymi extrakčnými technikami, ako sú extrakcia superkritickým CO2, macerácia, extrakcia za tepla pod spätným chladičom, Soxhletova extrakcia či mikrovlnná extrakcia, a výsledky výskumu dokazujú významnú výhodu sonikácie z hľadiska rýchlosti a výťažnosti extrakcie.
Sonikácia ako rýchly extrakčný postup
Ultrazvuková extrakcia bioaktívnych zlúčenín je dobre známa svojou vysokou výťažnosťou, vysokou kvalitou extraktov, krátkym časom extrakcie, nízkou spotrebou energie a možnosťou pracovať s veľmi šetrnými rozpúšťadlami. Všetky tieto faktory prispievajú k mimoriadnej celkovej účinnosti ultrazvukovej extrakcie bioaktívnych zložiek z rastlinných materiálov.
Nižšie nájdete výber vedeckých výskumných správ, v ktorých sa ultrazvuková extrakcia (tiež extrakcia podporovaná ultrazvukom / UAE) porovnávala s inými extrakčnými technikami, ako sú macerácia, Soxhletova extrakcia, extrakcia za tepla pod spätným chladičom, extrakcia superkritickým CO2 a mikrovlnná extrakcia.
Ultrazvukový prístroj UP400St na vysokorýchlostnú extrakciu rastlinných surovín v dávkovom režime
| Extrakčná aplikácia | Čas ultrazvukovej extrakcie | Čas alternatívnej extrakčnej metódy | Ďalšie informácie | Zdroj |
|---|---|---|---|---|
| Extrakcia antokyánov z bobúľ myrty | 5 min | 15 min mikrovlnná extrakcia |
ultrazvukový prístroj UP200S | Gonzalez et al., 2019 |
| Extrakcia listov bolda | 5–30 min | 15–90 min macerácia |
ultrazvukový prístroj UIP1000hdT „Vidíme, že pri sonikácii trvajúcej 5 až 30 min je výťažnosť ekvivalentná výťažnosti konvenčnej macerácie trvajúcej 15 až 90 min: UAE vyžaduje na extrakciu rozpustného materiálu z listov tretinu času potrebného pri konvenčnej macerácii.“ |
Petigny et al., 2013 |
| Extrakcia celkových fenolov a flavonoidov zo šalvie | 11 min | 30 min konvenčná extrakcia v trepacom vodnom kúpeli pri 60ºC |
ultrazvukové extraktory UP100H, UP400S |
Dent et al., 2015 |
| Extrakcia polyfenolov z olivových listov | 21 min | 60min konvenčná extrakcia za tepla pod spätným chladičom |
ultrazvukový prístroj UP400S | Dobrinčić et al., 2020 |
| Extrakcia bioaktívnych fenolových zlúčenín z listov Malva sylvestris | 49 min 48°C pri 110W |
5 h extrakcia v miešanom lôžku pri 150 rpm |
Ultrazvukový prístroj UP200S Analýza HPLC odhalila, že koncentrácia bioaktívnych fenolových zlúčenín sa významne zvýšila (p≺0,05) za optimálnych UAE podmienok. |
Bimakr et al., 2017 |
| Extrakcia lipidov zo semien beninkazy srienistej (Benincasa hispida) | ∼36 min | Extrakcia superkritickým oxidom uhličitým kombinovaná s technikou striedania tlaku (SCE-PST) (∼50 min), extrakcia superkritickým CO2 (∼97 min) a konvenčná Soxhletova extrakcia (∼360 min) | Porovnanie extrakcie superkritickým oxidom uhličitým (sCO2), extrakcie podporovanej ultrazvukom (UAE), extrakcie superkritickým oxidom uhličitým kombinovanej s technikou striedania tlaku (SCE-PST) a Soxhletovej extrakcie ukazuje, že UAE je najúčinnejšia a najrýchlejšia extrakčná technika. | Bimakr et al. (2015) |
Porovnanie extrakcie superkritickým oxidom uhličitým (sCO2), extrakcie podporovanej ultrazvukom (UAE), extrakcie superkritickým oxidom uhličitým kombinovanej s technikou striedania tlaku (SCE-PST) a Soxhletovej extrakcie ukazuje, že UAE je najúčinnejšia a najrýchlejšia extrakčná technika.
- Vysoká účinnosť extrakcie
- Vynikajúca výťažnosť extrakcie
- Rýchly proces
- Nízke teploty
- Vhodná na extrakciu termolabilných zlúčenín
- Kompatibilná s akýmkoľvek rozpúšťadlom
- Nízka spotreba energie
- Ekologická extrakčná technika
- Jednoduchá a bezpečná obsluha
- Nízke investičné a prevádzkové náklady
- Prevádzka 24/7 pri vysokom zaťažení
Vysokovýkonné ultrazvukové extraktory na expresnú izoláciu zlúčenín
Najmodernejšie ultrazvukové zariadenia Hielscher umožňujú rýchlu extrakciu vysokokvalitných biomolekúl z rastlín. Úplná kontrola procesných parametrov, ako sú amplitúda, teplota, tlak a prívod energie, umožňuje dosiahnuť najúčinnejšie a najšetrnejšie extrakčné podmienky, pri ktorých vznikajú nepoškodené, vysoko bioaktívne extrakty. Parametre ultrazvukovej extrakcie, ako sú veľkosť častíc suroviny, typ rozpúšťadla, pomer tuhej látky k rozpúšťadlu a čas extrakcie, možno optimalizovať na dosiahnutie najvyššej účinnosti a najlepších celkových výsledkov. Keďže ultrazvuková extrakcia je netepelná extrakčná metóda, možno zabrániť tepelnej degradácii bioaktívnych zložiek, čo vedie k vynikajúcej kvalite extraktu.
Celkovo výhody, ako sú vysoká výťažnosť, krátky čas extrakcie, nízka extrakčná teplota a znížená potreba rozpúšťadla, robia zo sonikácie preferovanú extrakčnú metódu.
Sonikácia prekonáva mikrovlnnú extrakciu pri extrakcii antokyánov z bobúľ myrty. Sonikácia je trikrát rýchlejšia ako mikrovlnná extrakcia.
Porovnanie ultrazvukovej extrakcie s konvenčnou extrakciou v trepacom vodnom kúpeli ukazuje, že pri použití ultrazvukovej extrakcie sa čas extrakcie celkových fenolov a flavonoidov zo šalvie výrazne skracuje. Ultrazvuková extrakcia vyžaduje iba tretinu času extrakcie v trepacom vodnom kúpeli.
Ultrazvuková extrakcia: etablovaná v laboratóriu aj priemysle
Ultrazvuková extrakcia sa široko využíva na extrakciu akéhokoľvek druhu bioaktívnej zlúčeniny z rastlinných surovín, húb, rias, baktérií a buniek cicavcov. Ultrazvuková extrakcia sa etablovala ako jednoduchá, nákladovo efektívna a vysoko účinná metóda, ktorá prekonáva ostatné tradičné extrakčné techniky vyššou výťažnosťou extrakcie a kratším časom spracovania.
Vďaka ľahko dostupným laboratórnym, stolovým a plne priemyselným ultrazvukovým systémom je dnes ultrazvuková extrakcia dobre zavedenou a dôveryhodnou technológiou. Ultrazvukové extraktory Hielscher sú nainštalované v priemyselných spracovateľských prevádzkach po celom svete na výrobu bioaktívnych zlúčenín v potravinárskej a farmaceutickej kvalite.
Nasledujúca tabuľka poskytuje predstavu o približnej spracovateľskej kapacite našich ultrazvukových prístrojov:
| Objem dávky | Prietok | Odporúčané zariadenia |
|---|---|---|
| 1 až 500mL | 10 až 200mL/min | UP100H |
| 10 až 2000mL | 20 až 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 až 20L | 0,2 až 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 až 100L | 2 až 10L/min | UIP4000hdT |
| neuplatňuje sa | 10 až 100L/min | UIP16000 |
| neuplatňuje sa | vyšší | zostava prístrojov UIP16000 |
Kontaktujte nás! / Opýtajte sa nás!
Hielscher Ultrasonics vyrába vysokovýkonné ultrazvukové homogenizátory na miešanie, dispergovanie, emulgovanie a extrakciu v laboratórnom, poloprevádzkovom a priemyselnom meradle.
Literatúra / Referencie
- Bimakr, Mandana; Ganjloo, Ali; Zarringhalami, Soheila; Ansarian, Elham (2017): Ultrasound-assisted extraction of bioactive compounds from Malva sylvestris leaves and its comparison with agitated bed extraction technique. Food Science and Biotechnology 26(6); 2017.
- Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). International Journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.
- Bimakr, Mandana; Abdul Rahman, Russly; Ganjloo, Ali; Taip, Farah; Mohd Adzahan, Noranizan; Sarker, Md Zaidul (2016): Characterization of Valuable Compounds from Winter Melon (Benincasa hispida (Thunb.) Cogn.) Seeds Using Supercritical Carbon Dioxide Extraction Combined with Pressure Swing Technique. Food and Bioprocess Technology 9, 2016. 396-406.
- Bimakr, Mandana, Russly Abdul Rahman, Farah Saleena Taip, Noranizan Mohd Adzahan, Md. Zaidul Islam Sarker, Ali Ganjloo (2012): Optimization of Ultrasound-Assisted Extraction of Crude Oil from Winter Melon (Benincasa hispida) Seed Using Response Surface Methodology and Evaluation of Its Antioxidant Activity, Total Phenolic Content and Fatty Acid Composition. Molecules 17, No. 10, 2012 11748-11762.
- González de Peredo; Ana V., Vázquez-Espinosa, Mercedes; Espada-Bellido, Estrella; Ferreiro-González, Marta; Amores-Arrocha, Antonio; Palma, Miguel; Barbero, Gerardo; Jiménez-Cantizano, Ana (2019): Alternative Ultrasound-Assisted Method for the Extraction of the Bioactive Compounds Present in Myrtle (Myrtus communis L.). Molecules. 2019 Mar 2;24(5):882.
- Dent, Maja; Verica, Dragović-Uzelac; Garofulić, Ivona; Bosiljkov, Tomislav; Ježek, Damir; Brncic, Mladen (2015): Comparison of Conventional and Ultrasound Assisted Extraction Techniques on Mass Fraction of Phenolic Compounds from sage (Salvia officinalis L.). Chemical and Biochemical Engineering Quarterly 29 (3), 2015.
- Dobrinčić, Ana; Maja Repajić, Ivona E. Garofulić, Lucija Tuđen, Verica Dragović-Uzelac; Branka Levaj (2020): Comparison of Different Extraction Methods for the Recovery of Olive Leaves Polyphenols. Processes 8, no. 9, 2020.
Užitočné informácie
Princíp fungovania ultrazvukovej extrakcie
Ultrazvuková extrakcia je široko používaná metóda na izoláciu a separáciu bioaktívnych zložiek z rastlinných materiálov. Keďže sonikácia je kompatibilná s akýmkoľvek druhom rozpúšťadla, postup ultrazvukovej extrakcie možno optimálne navrhnúť s ohľadom na bioaktívne zlúčeniny (t. j. cieľové zlúčeniny), ich polaritu, rozpustnosť, citlivosť na teplo a ďalšie faktory. Prispôsobením procesu sonikácie konkrétnej zlúčenine alebo viacerým zlúčeninám možno zvoliť najideálnejšie usporiadanie na získanie extraktu mimoriadne vysokej kvality.
Ultrazvukové vlny prenášané do kvapaliny alebo suspenzie vytvárajú intenzívne vibrácie a akustickú kavitáciu. Akustická, čiže ultrazvuková kavitácia sa vyznačuje lokálne sa vyskytujúcimi extrémne vysokými rozdielmi tlaku, šmykovými silami a prúdmi kvapaliny. Tieto sily narúšajú bunkové steny, rozrušujú rastlinné bunky a zintenzívňujú prenos hmoty medzi vnútrom bunky a rozpúšťadlom. Bioaktívne zložky sa tak účinne uvoľňujú do okolitého rozpúšťadla, z ktorého možno cieľové molekuly ľahko izolovať a čistiť (napr. rotačným odparovaním, destiláciou vodnou parou alebo HPLC).
Ultrazvuková extrakcia z rastlinných buniek: mikroskopický priečny rez (TS) ukazuje mechanizmus pôsobenia pri ultrazvukovej extrakcii z buniek (zväčšenie 2000x)
[zdroj: Vilkhu et al. 2011]
Hielscher Ultrasonics vyrába vysokovýkonné ultrazvukové homogenizátory od laboratórnej až po priemyselnú veľkosť.