Glicerin kot topilo za ultrazvočno ekstrakcijo

Glicerin ali glicerol se lahko za ekstrakcijo iz rastlin uporablja v čisti obliki (100%) ali kot mešanica glicerina z vodo ali etanolom. Spoznajte prednosti uporabe glicerina kot ekstrakcijskega topila pri postopkih sonikacije.

Ekstrakcija iz rastlin v glicerinu s sonikacijo

Ekstrakcija iz rastlin je temeljni postopek v analizni kemiji, biokemiji in raziskovanju naravnih produktov, namenjen izolaciji določenih sestavin iz kompleksnih mešanic. Tradicionalne ekstrakcijske metode, kot sta maceracija ali Soxhletova ekstrakcija, pogosto zahtevajo dolge čase obdelave in uporabo organskih topil, ki lahko predstavljajo tveganja za okolje in zdravje. V zadnjem desetletju je ultrazvočna ekstrakcija nadomestila tradicionalne ekstrakcijske tehnike, kot so maceracija, Soxhletova ekstrakcija in ekstrakcija s topili, saj je sonikacija učinkovitejša, hitrejša, uspešnejša in okolju prijaznejša. Poleg teh prednosti ultrazvočne ekstrakcije ta tehnika omogoča uporabo topila po izbiri. Ultrazvočni ekstraktorji lahko kot topilo obdelujejo celo čisti rastlinski glicerin.

Kako delujejo ultrazvočne naprave s sondo za ekstrakcijo?

Sonikatorji za ekstrakcijo iz rastlin izkoriščajo moč intenzivnega ultrazvoka. Prek ultrazvočne sonde se ultrazvok visoke intenzivnosti prenaša v topilo, kjer nastajajo številni kavitacijski mehurčki. Hitro nastajanje in sesedanje mikroskopskih kavitacijskih mehurčkov ustvarjata strižne sile in intenzivno mešanje ter lokalno visoke temperature in tlake. Te sonomehanske sile učinkovito razgrajujejo celične stene in olajšujejo sproščanje znotrajceličnih spojin. Ta ekstrakcijska tehnika, intenzivirana z ultrazvokom, ponuja več prednosti, med drugim krajše čase ekstrakcije, večji izplen in možnost obdelave termolabilnih snovi brez znatne razgradnje.

Rastlinski glicerin kot ekstrakcijsko topilo

Rastlinski glicerin, brezbarvna viskozna tekočina brez vonja, pridobljena iz rastlinskih olj, je splošno znan po svojih lastnostih topila. Je nestrupen, biološko razgradljiv in odlično raztaplja širok nabor organskih spojin. Rastlinski glicerin kot topilo ponuja več prednosti pred tradicionalnimi organskimi topili:

• Varnost in vpliv na okolje: Glicerin je nestrupen in okolju neškodljiv, zato je primernejša izbira za uporabo v zeleni kemiji.
• Živilska in farmacevtska kakovost: Rastlinski glicerin je na voljo v živilski in farmacevtski kakovosti. Ker ne vsebuje alkohola, je užiten in sladkega okusa, je glicerin cenjeno topilo za ekstrakte, namenjene živilom in farmacevtskim izdelkom. V kozmetiki je glicerin cenjen kot topilo zaradi svojih emolientnih lastnosti.
• Topnost: Raztaplja lahko hidrofilne in hidrofobne snovi ter tako širi nabor spojin, ki jih je mogoče ekstrahirati.
• Stabilnost: Glicerin je kemijsko stabilen, kar pomaga ohranjati celovitost občutljivih spojin med ekstrakcijo.

Protokol: ultrazvočna ekstrakcija iz listov zelišč v glicerin

V tem protokolu vas vodimo skozi korake ultrazvočne ekstrakcije bioaktivnih spojin iz listov zelišč v čisti glicerin. Za vizualno predstavo o postopku ultrazvočne ekstrakcije si lahko ogledate dopolnilni videoposnetek zgoraj.
 
Potrebujete:

• sveža ali posušena zelišča
• 100% rastlinski glicerin
• sonikator s sondo, npr. UP400St s sonotrodo S24d22L2D
• stekleno čašo
• steklenico iz temnega stekla za shranjevanje

 
 
Navodila po korakih

• Liste zelišč nasekljajte na majhne koščke (pribl. 5x5mm).
• Liste zelišč dajte v stekleno čašo.
• Dodajte glicerin. Zelišča lahko pustite namakati nekaj minut.
• Sondo sonikatorja vstavite v čašo. Sondo postavite na sredino čaše in poskrbite, da se sonotroda ne dotika sten posode.
• Amplitudo nastavite na 100% in začnite sonikacijo.
• Temperaturo spremljajte s temperaturnim tipalom, priloženim napravi UP400St.
• Ko temperatura preseže mejo, ki je ne želite prekoračiti, lahko začasno ustavite sonikator, da se suspenzija v glicerinu ohladi. Temperaturno mejo lahko nastavite v meniju naprave UP400St. Poleg tega lahko stekleno čašo postavite v ledeno kopel.
• Sonikacijo izvajajte do skupnega vnosa energije pribl. 200–250 Ws/g. (Ciljni vnos energije lahko nastavite v meniju naprave UP400ST in vseh digitalnih sonikatorjev Hielscher.)
• Po sonikaciji s filtracijo odstranite izluženi rastlinski material iz glicerina. Uporabite lahko cedilo, filtrirni papir ali sirarsko platno. Za lažjo filtracijo viskoznega glicerina uporabite vakuumsko filtracijo.

 
Odpravljanje težav in nasveti:
Čim hladnejši je glicerin, tem večja je njegova viskoznost. Zelo viskozne tekočine zahtevajo zmogljivejši sonikator. Sonikator UP400St z močjo 400 vatov pri sobni temperaturi suvereno obdeluje 100% glicerin. Če uporabljate sonikator z manjšo močjo, lahko uporabite mešanico glicerina in vode (npr. 50:50 %v/v).
Za hladni glicerin je za obdelavo zelo viskoznih topil idealen industrijski sonikator, kot je ultrazvočni procesor UIP1000hdT z močjo 1000 vatov.
 

Protokol: ekstrakcija fitokemikalij iz korenine svišča

Praktična uporaba mešanic glicerina in vode pri ultrazvočni ekstrakciji iz rastlin je prikazana z izolacijo fitokemikalij, kot je amarogentin, iz korenine svišča v 50% glicerinu s sonikatorjem Hielscher UP200Ht. Korenina svišča vsebuje grenčilne aromatične spojine, ki so zanimive za živilsko industrijo in industrijo pijač ter za tradicionalno medicino.
Amarogentin ima grenčilno vrednost 58.000.000 in je v korenini svišča prisoten v koncentraciji 0,15%. Za grenkobo svišča je značilen čist okus. Grenčilne spojine korenine svišča so zaradi svoje velike intenzivnosti cenjene kot močne aromatične spojine.

 
 
Navodila po korakih za ultrazvočno ekstrakcijo iz korenine svišča z uporabo glicerina kot topila
 

 
Uporaba mešanice glicerina in vode v kombinaciji z visokozmogljivim sonikatorjem UP200Ht daje velik izplen ekstrahiranih fitokemikalij. Blagi pogoji v glicerinu zagotavljajo, da občutljive spojine ostanejo stabilne med celotnim postopkom.

Glicerin in njegove mešanice z vodo ali etanolom ponujajo vsestranske možnosti izbire topila za ultrazvočno ekstrakcijo iz rastlin. Kljub izzivom, ki jih predstavlja velika viskoznost glicerina, lahko napredna oprema za sonikacijo, kot je Hielscher UP200Ht, učinkovito obdeluje ta topila in zagotavlja učinkovito ekstrakcijo dragocenih fitokemikalij. Zaradi možnosti prilagajanja sestave topila in izkoriščanja moči ultrazvočnih valov je ekstrakcija s pomočjo ultrazvoka zmogljiva tehnika za izolacijo bioaktivnih spojin iz rastlinskih materialov.

Ekstrakcija v glicerinu s pomočjo ultrazvoka

Kombinacija ultrazvočnih naprav s sondo in rastlinskega glicerina kot topila predstavlja zmogljiv pristop k ekstrakciji. Mehanski učinki ultrazvočne obdelave povečujejo prenos snovi in s tem izboljšujejo učinkovitost glicerina pri raztapljanju ciljnih spojin. Ta kombinacija je posebej učinkovita za ekstrakcijo bioaktivnih spojin iz rastlinskih materialov, kot so polifenoli, alkaloidi in eterična olja.

Uporaba ultrazvočne ekstrakcije iz rastlin v glicerinu

Ta ekstrakcijska tehnika ponuja obetavne možnosti uporabe na različnih področjih:

1. Farmacevtski izdelki: Izolacija farmacevtskih učinkovin iz zdravilnih rastlin.
2. Živilska industrija: Ekstrakcija naravnih arom, barvil in antioksidantov.
3. Kozmetika: Proizvodnja bioaktivnih spojin za izdelke za nego kože in lepotne izdelke.
4. Globoko evtektična topila Zaradi nizke cene, velike dostopnosti, nestrupenosti, nevnetljivosti in nehlapnosti so glicerol in globoko evtektična topila na osnovi glicerola idealni za ultrazvočno ekstrakcijo polifenolov ter ponujajo zelo trajnostno rešitev.

Načrtovanje, proizvodnja in svetovanje – kakovost iz Nemčije

Ultrazvočne naprave Hielscher so znane po najvišjih standardih kakovosti in zasnove. Robustnost in preprosto upravljanje omogočata nemoteno vključitev naših ultrazvočnih naprav v industrijske obrate. Ultrazvočne naprave Hielscher zlahka obvladujejo težke pogoje in zahtevna okolja.

Hielscher Ultrasonics je podjetje s certifikatom ISO in daje poseben poudarek visokozmogljivim ultrazvočnim napravam z najsodobnejšo tehnologijo in uporabniku prijaznim upravljanjem. Ultrazvočne naprave Hielscher so seveda skladne z zahtevami CE in izpolnjujejo zahteve UL, CSA in RoHs.

Spodnja tabela prikazuje približno zmogljivost obdelave naših ultrazvočnih naprav: