Najučinkovitejša metoda ekstrakcije za botanične izvlečke

Iščete zmogljiv in zanesljivo nastavitev ekstrakcije za proizvodnjo visokokakovostnih botaničnih izvlečkov? Tukaj lahko najdete primerjavo skupnih tehnik ekstrakcije, vključno z ultrazvočno ekstrakcijo, superkritičnim CO₂ ekstrakcijo, ekstrakcijo etanola, maceracijo med drugim in njihove prednosti ter slabosti.

Kaj so botanični izvlečki?

Rastline, kot so listi, cvetni listi, cvetje, stebla, korenine in lubje vsebujejo močne bioaktivne spojine (fitokemikalije), ki se uporabljajo v živilih in pijačah, prehranskih dopolnilih, terapevtiki in farmacevtskih izdelkih ter v kozmetičnih izdelkih. Vidni primeri botaničnih izvlečkov so antioksidanti, vitamini (npr. vitamin A, C, E, K; Vitamini B), beljakovine (npr. konoplja, soja), polifenoli, flavonoidi, terpeni, kanabinoidi (npr. CBD, CBG, THC), oligosaharidi in lipidi (npr. omega-3 iz lanenih semen ali semen konoplje).
Antioksidanti delujejo kot močan obrambni mehanizem, ki preprečuje telesne celice pred poškodbami pred staranjem, stresom, vnetjem in boleznimi. Raziskave tudi kažejo, da lahko antioksidanti prispevajo kot imunovosetrošni ojačevalec sistema in kažejo lastnosti proti raku. Poleg tega antioksidanti preprečujejo oksidacijo izdelkov in s tem podaljša njihovo stabilnost in rok uporabnosti. Zato se antioksidanti dodajo številnim živilom in pijačam, prehranskim dopolnilom, terapevtom in kozmetičnim izdelkom. Zelo pomembni primeri antioksidantov so vitamin E (α-tokoferol), vitamin C (askorbinska kislina), beta karoten in glutation.
Antioksidanti in druge bioaktivne spojine se lahko ekstrahirajo iz naravnih materialov, kot so rastline ali alge, ali umetno sintetizirani. Bioaktivne spojine, ki se pridobivajo iz naravnega vira, kažejo večjo biološko uporabnost, biološko sposobnost in s tem povečano moč. Zato se v visokokakovostnih dodatkih uporabljajo naravno ekstrahirani fitokemikalije.

Ekstrakcija visokokakovostnih ekstraktov iz rastlin

Za visokokakovostne botanične izvlečke iz ne le surovine (rastlinskega materiala) je bistvenega pomena, ampak tudi uporabljena tehnika ekstrakcije je ključnega pomena. Rastlinski ekstrakti so temperaturno občutljivi, kar pomeni, da se razgradijo s toploto. Zato je ključnega pomena, da izberemo netehnično metodo ekstrakcije.
Izbira ekstrakcijske topilo je še en pomemben dejavnik, ki vpliva na kakovost ekstrakta. Topila, kot so heksan, metanol, butan in druge kemikalije, lahko kontaminirajo ekstrakt. Čeprav se topila odstranijo po ekstrakciji, se v končnem ekstraktu lahko najdemo sledove strupenih topil. Voda, alkohol, etanol, glicerin ali rastlinska olja so varna, nestrupena topila in jih je FDA odobrila za uživanje.

Kako ultrazvočni ekstrakcija delo?

Ultrazvočna ekstrakcija temelji na delovnem načelu ultrazvočne / akustične kavitacije in je povsem mehanska obdelava. Podobno kot visoko strižni mešalnik, ultrasonicator ustvarja le mehanske strižne sile v procesni medij. Ultrazvočna ekstrakcija sama je netehna, kemično brez ekstrakcijske tehnike.
Kaj je akustična kavitacija? – Akustična ali ultrazvočna kavitacija se pojavi, ko visoke moči, nizkofrekvenčne ultrazvočne valove so vezane v gnojevko, sestavljeno iz botaničnega materiala v tekočini (topilo). Ultrazvočni valovi visoke moči so prek ultrazvočnega procesorja tipa sonde v botanično gnojevko. Visokoeče ultrazvočne valove potujejo skozi tekočino in ustvarjajo izmenične visokotlačne/ nizkotlačne cikle, kar ima za posledico pojav akustične kavitacije. Akustična ali ultrazvočna kavitacija vodi lokalno do ekstremnih pogojev, kot so zelo visokotlačne diferencialne in visoke strižne sile. Ko kavitacijski mehurčki implode na površini trdnih snovi (kot so delci, rastlinske celice, tkiva itd.), mikro curki in meddelnici trčenja ustvarjajo učinke, kot so razpad delcev, sonoporacija (perforacija celičnih sten in celičnih membran) in motnje celic. Poleg tega implozija kavitacijskih mehurčkov v tekočih medijih ustvarja turbulence in vznemirjenost, ki spodbuja masni prenos med notranjostjo celice in okoliškim topilom. Ultrazvočno obsevanje je zelo učinkovit način za izboljšanje procesov prenosa mase, saj ultrazvočno razbijanje povzroči kavitacijo in z njo povezane mehanizme, kot so mikro-gibanje s tekočimi curki, stiskanje in dekompresija v materialu s poznejšimi motnjami celičnih sten.
Odvisno od surovine, ultrazvočni postopek ekstrakcije lahko zahtevajo visoke intenzivnosti, npr za prekinitev trde rastlinske celice ali material z visoko količino celuloze. Sonda tipa ultrasonicators lahko ustvari zelo visoke amplitude, ki je potrebna za ustvarjanje impactful kavitacije. Hielscher Ultrasonic proizvaja visoko zmogljive ultrazvočne ekstraktorje, ki lahko z lahkoto ustvarijo amplitude 200 μm v neprekinjenem 24/7 delovanju. Za še višje amplitude, Hielscher ponuja določene visoke amplitude sonotrodes (sonde).
Pressurizable ultrazvočni reaktorji in pretočne celice se uporabljajo za okrepitev kavitacija. Z naraščajočo pritiski, kavitacijo in kavitične strižne sile postajajo bolj uničujoče in izboljšati s tem ultrazvočni učinki ekstrakcije.

Izvleček fito-kemikalije in bioaktivne spojine z ultrazvočno razbijanje

Ultrazvočna ekstrakcija se uporablja za sprostitev in izolacijo široko paleto bioaktivnih spojin (tako imenovanih fitokemikalije) iz rastlin.
Spodnji seznam vam daje majhen pregled nad ultrazvočno pridobljenimi fito kemikalijami:

• CBD in drugi kanabinoidi iz konoplje in konoplje
• terpeni
• ingver
• Kapsaicin iz čilijev
• Kofein iz kavnih zrn
• Astaksantin iz Alg
• Allicin iz Česen
• Catechins (EGEC) iz čaja
• Ellagitannins iz Granatno jabolko
• Ajurvedski zeliščni ekstrakti
• Nikotin iz tobaka
• Esencialna olja
• Pektini iz lupin agrumov

Topila za uporabo za ultrazvočno ekstrakcijo

Ultrazvočna ekstrakcija je združljiva s skoraj vsako topilo. Najpogosteje se etanol, voda, mešanica etanola/vode, glicerin in rastlinska olja uporabljajo za ekstrakcijo bioaktivnih spojin iz rastlin, saj se ta topila štejejo za varna za uživanje in so enostavna za uporabo.
Preberite več o topilih, ki se uporabljajo za ultrazvočno ekstrakcijo!

Prednosti ultrazvočne ekstrakcije etanola

Etanol je eno od najpogosteje uporabljenih topil z ultrazvočno ekstrakcijo zaradi svoje varnosti (FDA-odobren za porabo), njegovo učinkovitost, in široko solventnost. Ultrazvočna ekstrakcija etanola zasenči druga topila in druge tehnologije ekstrakcije s stroškovno učinkovitostjo, linearno razširljivostjo, preprostostjo in varnostjo.
Vrhunska učinkovitost etanola kot vehikla je povezana z njegovo kemično sestavo ogljikovodikovega repa in ene hidroksile skupine. Ta kemična sestava omogoča etanol, da se raztopi in ekstrakt zelo širok spekter snovi, iz polifenolov, flavonoidov, terpenov, kanabinoidov in lipidov (olja).
Na primer, ultrazvočna ekstrakcija etanola kanabinoidov ne zahteva prezimevanja (dewaxing), korak, potreben z drugimi metodami ekstrakcije, kot je CO₂ ekstrakcijo, da odstranite voske.

Ekstrakcija etanola ima različne učinke, odvisno od temperature etanola. Ogrevan etanol se pogosto uporablja za proizvodnjo izvlečkov s polnim spektrom, ki se vrednotijo za njihov učinek spremstva. Po drugi strani pa se ledeno hladen etanol po možnosti uporablja za proizvodnjo zeliščnih ali konopljenih destilatov. Ekstrakcija v ledeno hladnem etanolu ne zahteva naknadne filtracije. Ker je ultrazvočna ekstrakcija netopna obdelava, se lahko uporablja z vročim/ toplim ali ohlajenim/ledeno hladnim etanolom. Jacketed ultrazvočni reaktorji pomagajo ohranjati želeno temperaturo obdelave med obdelavo. Digitalni nadzor in pametna programska oprema ultrasonicator spremlja temperaturo obdelave preko pluggable temperaturnih senzorjev in se lahko programirana za ustavitev ali začasno ustavitev ekstrakcije zdravljenja, ko temperatura medija pride iz določenega območja.

Kupite najučinkovitejšo ultrazvočno ekstrakcijsko opremo

Hielscher Ultrasonics visoko zmogljivih ekstrakcijskih sistemov so na voljo v vsakem obsegu od majhnih velikosti laboratorija, srednje velikosti pilotne lestvice za popolnoma industrijsko proizvodnjo več ton na uro. Odvisno od prepustnosti, Hielscher ultrazvočni ekstraktorji se lahko uporabljajo v seriji ali neprekinjeno inline način. Izbira topila je odvisno od vas, saj se lahko Hielscher ultrasonicators uporablja v kombinaciji s katero koli topilo. Vse ultrazvočne ekstrakcijske naprave so preproste in varne za delovanje. V skladu z vašo surovino, procesne zmogljivosti in izhodni cilj, Hielscher vam ponuja najbolj primeren ultrasonicator.
Ultrazvočni postopki ekstrakcije vplivajo surovine, topilo in prepustnost. Različni dodatki, kot so sonotrodes (sonde) različnih velikosti in oblik, booster rogovi, pretočne celice z različnimi prostorninami in geometrije, pluggable temperature in tlačnih senzorjev in mnogih drugih pripomočkov so na voljo za sestavljanje idealno ultrazvočno nastavitev za vaš postopek ekstrakcije.
Nadzor procesa je ključnega pomena za dosego ponovljivega izida. Zato so vsi digitalni modeli opremljeni z inteligentno programsko opremo, ki vam omogoča prilagajanje, spremljanje in popravljanje parametrov ekstrakcije. Zaradi natančnega nadzora nad amplitudo, sozvenečostjo in delovnimi cikli je mogoče doseči optimalne rezultate procesa, kot sta vrhunski donos in najvišja kakovost ekstrakta. Samodejno beleženje podatkov procesa ultrazvočnega razbijanja so osnove za standardizacijo procesa in ponovljivost / ponovljivost, ki so potrebne za dobre proizvodne prakse (GMP).

V spodnji tabeli vam daje podatek o približni zmogljivosti obdelave naših ultrasonicators:

Literatura/reference

• 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.
• Fooladi, Hamed; Mortazavi, Seyyed Ali; Rajaei, Ahmad; Elhami Rad, Amir Hossein; Salar Bashi, Davoud; Savabi Sani Kargar, Samira (2013): Optimize the extraction of phenolic compounds of jujube (Ziziphus Jujube) using ultrasound-assisted extraction method.
• Dogan Kubra, P.K. Akman, F. Tornuk (2019): Improvement of Bioavailability of Sage and Mint by Ultrasonic Extraction. International Journal of Life Sciences and Biotechnology, 2019. 2(2): p.122- 135.
• Sitthiya, K.; Devkota, L.; Sadiq, M.B.; Anal A.K. (2018): Extraction and characterization of proteins from banana (Musa Sapientum L) flower and evaluation of antimicrobial activities. J Food Sci Technol (February 2018) 55(2):658–666.
• Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Us, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): Optimizing the extraction parameters of epigallocatechin gallate using conventional hot water and ultrasound assisted methods from green tea. Food and Bioproducts Processing 111 (2018). 37–44.
• V. Lobo, A. Patil,A. Phatak, N. Chandra (2010): Free radicals, antioxidants and functional foods: Impact on human health. Pharmacognosy Reviews 2010 Jul-Dec; 4(8): 118–126.

---

---