Globoka evtektična topila za visoko učinkovito ekstrakcijo
Globoka evtektična topila (DES) in naravna globoka evtektična topila (NADES) ponujajo prednosti kot ekstrakcijska topila na več ravneh in so zato obetavna alternativa običajnim organskim topilom. Globoko evtektično topilo deluje odlično v kombinaciji z ultrazvočno ekstrakcijo in daje visoke donose ekstraktov vrhunske kakovosti. Izvedite več o ultrazvočni ekstrakciji z uporabo naravnih globokih evtektičnih topil.
Kako ultrasonication izboljša ekstrakcijo z globokimi evtektičnimi topili?
Ultrazvočna ekstrakcija tipa sonde z uporabo globokih evtektičnih topil in naravnih globokih evtektičnih topil lahko ponudi več prednosti za ekstrakcijo bioaktivnih spojin. Ena glavnih prednosti je povečana učinkovitost ekstrakcije fenolnih spojin in drugih fitokemikalij iz naravnih virov. Globoka evtektična topila so znana po visoki učinkovitosti ekstrakcije, ki jo je mogoče celo izboljšati z ultrazvočno podprto ekstrakcijo. Zaradi svoje netoksičnosti so odlična topila za farmacevtske in živilske izdelke. Zaradi tega je ultrazvočna ekstrakcija z uporabo globokih evtektičnih topil zelena in trajnostna metoda za predelavo bioaktivnih spojin. Znanstveno je bilo dokazano, da sinergijska uporaba ultrasonication z globokimi evtektičnimi topili povzroči višje donose različnih bioaktivnih spojin. Na splošno ultrazvočna ekstrakcija tipa sonde z uporabo globokih evtektičnih topil in naravnih globokih evtektičnih topil zagotavlja učinkovitejši in okolju prijazen pristop k ekstrakciji bioaktivnih spojin.
Ultrazvočna ekstrakcija z (naravnimi) globokimi evtektičnimi topili je zelo učinkovita metoda za vrhunske botanične izvlečke. Na sliki je ultrazvočni procesor UP400St (400W) z 8-litrsko serijo za botanično ekstrakcijo.
Rastlinski glicerin je idealno topilo za ekstrakcijo zaradi svojih nestrupenih, nedražilnih lastnosti in sposobnosti ohranjanja stabilnosti in moči občutljivih bioaktivnih spojin. Tako čisti glicerin kot mešanice glicerina in vode so koristna topila za proizvodnjo izvlečkov za dodatke in nutracevtike, ekstrakte okusov, aditive za živila in kozmetiko.
- Visoko učinkovit
- Hiter postopek
- Netoksičen
- Natančno nastavljivo s specifično botanično
- Blagi pogoji predelave
- Paketni in pretočni način
- Enostavno in varno
- Okolju prijazen / biološko razgradljiv
- Uporaben
- Nevnetljivo
- Poceni
- Enostavna dostopnost
Kaj so globoka evtektična topila (DES)?
Globoka evtektična topila (DES) so mešanice vsaj enega akceptorja vodikovih vezi (HBA) in enega donorja vodikovih vezi (HBD), vključno s karboksilnimi kislinami in drugimi obnovljivimi spojinami. Po Cai et al. (2019) je "močna interakcija vodikovih vezi med HBA in HBD najpomembnejši dejavnik za nastanek DES." [Cai et al. 2019]
Za donorje vodikovih vezi se pogosto uporabljajo spojine, kot so sladkorji, aminokisline, karboksilne kisline (npr. Benzojska kislina, citronska kislina, jantarna kislina) ali amini (npr. sečnina, benzamid). Potencial kemijske interakcije donorjev vodikovih vezi je glavni dejavnik, ki prispeva k tvorbi in učinkovitosti globokih evtektičnih topil. Halogenidne soli, kot sta holin klorid ali cinkov klorid, se lahko uporabljajo tudi v povezavi z donorji vodikovih vezi. Druga globoka evtektična topila na osnovi holin klorida nastanejo z malonsko kislino, fenolom ali glicerinom. Zaradi močnih interakcij vodikovih vezi se tališče globokih evtektičnih topil znatno zmanjša v primerjavi s posameznimi sestavinami. V nasprotju z običajnimi topili (npr. etanol, metanol, heksan, butan itd.) so globoka evtektična topila nehlapna, kar pomeni, da imajo zelo nizek parni tlak in so zato težko vnetljiva. Toksičnost globokih evtektičnih topil je nizka, njihova biorazgradljivost je visoka, potrebne predhodne sestavine pa so poceni, lahko in v izobilju dostopne ter obnovljive.
Naravna globoka evtektična topila (NADES) so še bolj okolju prijazna, saj so vse predhodne sestavine pridobljene iz naravnih virov. Globoka evtektična topila ponujajo tudi nastavljivo solventnost, ki temelji na kemiji topila in vrstah, ki se uporabljajo za ustvarjanje globokih evtektičnih topil. Nekatera naravna globoka evtektična topila kažejo visoko viskoznost in zato niso zelo primerna za šaržno ekstrakcijo. Vendar pa se lahko naravna globoka evtektična topila z višjo viskoznostjo uspešno uporabljajo kot topila pri ultrazvočni pretočni ekstrakciji.
Spodnja tabela prikazuje nekaj primernih sestav naravnih globokih evtektičnih topil (NADES) za ekstrakcijo fitokemikalij:
| Sestava NADES | Molsko razmerje |
|---|---|
| Holin klorid: mlečna kislina | 1:2 |
| Holin klorid: citronska kislina: voda | 1:1:2 |
| Holin klorid: jabolčna kislina: voda | 1:1:2 |
| Holin klorid: vinska kislina | 1:2 |
| Holin klorid: glicerol | 1:2 |
| Holin klorid: 1,2-propandiol | 1:3 |
| Holin klorid: sorbitol | 1:1 |
| Holin klorid: glukoza: voda | 2:1:1 |
| Holin klorid: fruktoza: voda | 2:1:1 |
| Holin klorid: sečnina | 1:2 |
Kako deluje ultrazvočna ekstrakcija z globokimi evtektičnimi topili?
Ultrazvočna ekstrakcija temelji na sonomehanskih učinkih visokointenzivnega, nizkofrekvenčnega ultrazvoka. Za spodbujanje in intenziviranje ekstrakcije botaničnih spojin (tj. Bioaktivnih snovi) z ultrazvokom se ultrazvočni valovi visoke moči povežejo z ultrazvočno sondo (imenovano tudi ultrazvočni rog ali sonotrode) v tekoči medij, tj. gnojevka, ki jo sestavlja botanična surovina in (naravno) globoko evtektično topilo. Ultrazvočni valovi potujejo skozi tekočino in ustvarjajo izmenične nizkotlačne / visokotlačne cikle. Med nizkotlačnimi cikli nastajajo drobni vakuumski mehurčki (tako imenovani kavitacijski mehurčki), ki rastejo v več tlačnih ciklih. Med temi cikli rasti mehurčkov raztopljeni plini v tekočini vstopijo v vakuumski mehurček, tako da se vakuumski mehurček spremeni v rastoče plinske mehurčke. Po večkratni rasi vakuumski mehurčki dosežejo določeno velikost, pri kateri ne morejo absorbirati več energije, tako da med visokotlačnim ciklom silovito implodirajo. Za implozijo mehurčkov so značilne intenzivne kavitacijske sile, vključno z zelo visoko temperaturo in tlakom, ki doseže do 4000 K oziroma 1000 atm; kot tudi ustrezne visoke temperaturne in tlačne razlike. Te ultrazvočno ustvarjene turbulence in strižne sile razbijejo rastlinske celice in sproščajo znotrajcelične bioaktivne spojine v (naravno) globoko evtektično topilo. Ultrazvočna ekstrakcija odpira celično strukturo rastlin in krepi prenos mase med rastlinskim materialom in topilom. Sonication s tem spodbuja učinkovitost naravnih globokih evtektičnih topil. Ultrazvočna ekstrakcija z (naravnimi) globokimi evtektičnimi topili ima za posledico izjemno visoke donose v zelo kratkem času obdelave.
Močni ultrazvočni valovi motijo celično strukturo rastlin, sproščajo bioaktivne spojine in spodbujajo prenos mase med rastlinskim materialom in topilom (npr. globoka evtektična topila).
Kombinacija ultrazvočne ekstrakcije z (naravnimi) globokimi evtektičnimi topili vam daje priložnost, da združite proces intenziviranja moči ultrazvoka z izjemnimi učinki raztapljanja in izjemno sposobnostjo načrtovanja globokih evtektičnih topil. Zaradi vrhunske učinkovitosti ultrazvočne ekstrakcije, ultrazvočni aparati se uspešno uporabljajo tudi za ekstrakcijo vode.
Kontaktirajte nas zdaj, če želite izvedeti več o močni ultrazvočni ekstrakciji z uporabo globokih evtektičnih topil!
Ultrazvočni ekstraktor UIP2000hdT (2kW) za proizvodnjo botaničnih izvlečkov
Visoko zmogljivi ultrazvočni ekstraktorji za uporabo globokih evtektičnih topil
Ultrazvočna ekstrakcija je zanesljiva tehnologija obdelave, ki olajša in pospeši proizvodnjo visokokakovostnih izvlečkov iz različnih botaničnih in vseh topil. Ultrazvočna ekstrakcija je zelo združljiva z (naravnimi) globokimi evtektičnimi topili, ki so ugodna zaradi odlične topne moči, možnosti oblikovanja ekstrakta, trajnosti, biorazgradljivosti in prijaznosti do okolja. Kombinacija procesne intenzifikacije močnega ultrazvoka s prednostmi (naravnih) globokih evtektičnih topil daje tej procesni tehnologiji superiornost na več ravneh. Portfelj Hielscher Ultrasonics zajema celoten razpon od kompaktnih laboratorijskih ultrazvočnih aparatov do industrijskih sistemov za ekstrakcijo. Vsi so seveda primerni za ekstrakcijo z globokimi evtektičnimi topili.
Naše dolgoletno izkušeno osebje vam bo pomagalo od preskusov izvedljivosti in optimizacije procesa do namestitve vašega ultrazvočnega sistema na končni proizvodni ravni.
- Visoko učinkovit ultrazvok
- visoka zanesljivost
- zelo visoke amplitude
- delovanje v paketnem in pretočnem načinu
- ponovljivi / ponovljivi rezultati
- Delovanje 24/7/365
- Robustnosti
- Pametna programska oprema
- Daljinski upravljalnik brskalnika
- prijaznost do uporabnika
- nizke zahteve po vzdrževanju
- Varnost
Spodnja tabela vam prikazuje približno zmogljivost obdelave naših ultrazvočnih aparatov:
| Obseg serije | Pretok | Priporočene naprave |
|---|---|---|
| 1 do 500 ml | 10 do 200 ml / min | UP100H |
| 10 do 2000 ml | 20 do 400 ml / min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 do 20L | 00,2 do 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10 l/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 do 100 l/min | UIP16000 |
| n.a. | Večji | Grozd UIP16000 |
Kontaktirajte nas! / Vprašajte nas!
Izkoristite ultrazvočno ekstrakcijo in uporabite Hielscher sonicator za botanično ekstrakcijo z neprimerljivo učinkovitostjo in trajnostjo!
Hielscher Ultrasonics proizvaja visoko zmogljive ultrazvočne homogenizatorje za mešanje, disperzijo, emulgacijo in ekstrakcijo v laboratorijski, pilotni in industrijski ravni.
Literatura / Reference
- Türker, D.A., Doğan, M. (2021): Application of deep eutectic solvents as a green and biodegradable media for extraction of anthocyanin from black carrots. LWT – Food Science and Technology, Volume 138, March 2021.
- Duygu Aslan Türker, Mahmut Doğan (2022): Ultrasound-assisted natural deep eutectic solvent extraction of anthocyanin from black carrots: Optimization, cytotoxicity, in-vitro bioavailability and stability. Food and Bioproducts Processing, Volume 132, 2022. 99-113.
- Sumbal Jamshaid, Dildar Ahmed (2022): Optimization of ultrasound-assisted extraction of valuable compounds from fruit of Melia azedarach with glycerol-choline chloride deep eutectic solvent. Sustainable Chemistry and Pharmacy, Volume 29, 2022.
- Křížek, et al. (2018): Menthol-based Hydrophobic Deep Eutectic Solvents: Towards Greener and Efficient Extraction of Phytocannabinoids. Journal of Cleaner Production, 193, 2018. 391-396.
- Chemat F, et al. (2019): Review of Alternative Solvents for Green Extraction of Food and Natural Products: Panorama, Principles, Applications and Prospects. Molecules, vol.24, no.16, 2019. 3007.
- Lores, H.; Romero, Vanesa; Costas Mora, Isabel; Bendicho, Carlos; Lavilla, Isela (2016): Natural deep eutectic solvents in combination with ultrasonic energy as a green approach for solubilisation of proteins: application to gluten determination by immunoassay. Talanta 2017. 453-459.
- Cai, et al. (2019): Green Extraction of Cannabidiol from Industrial Hemp (Cannabis sativa L.) Using Deep Eutectic Solvents Coupled with Further Enrichment and Recovery by Macroporous Resin. Journal of Molecular Liquids, 2019.
Visoko zmogljiva ultrazvoka! Hielscherjeva paleta izdelkov zajema celoten spekter od kompaktnega laboratorijskega ultrazvočnega aparata preko namiznih enot do popolnoma industrijskih ultrazvočnih sistemov.