Ultrazvočna ekstrakcija antocianin
Antocianini se pogosto uporabljajo kot naravno barvilo in prehranski dodatek v živilskih izdelkih. Ultrazvočna ekstrakcija je zelo učinkovita in preprosta tehnika za pridobivanje visokokakovostnih antocianinov. Uporaba sondnih zvočnikov spodbuja sproščanje visokokakovostnih antocianov iz rastlin, kar ima za posledico višje donose in hiter proces. Hkrati je ultrazvočna razbijanje blaga, zelena in učinkovita tehnika za industrijsko proizvodnjo antocianov za živila in farmacevtske izdelke.
antocianini – Kako ekstrahirati visokokakovostne antocianine z uporabo Sonicatorja
Antocianini se pogosto uporabljajo kot naravna barvila v živilski industriji. Imajo širok spekter barvnih tonov, od oranžne preko rdeče, do vijolične in modre, odvisno od molekularne strukture in pH vrednosti. Zanimanje za antocianine ne temelji le na njihovem barvnem učinku, temveč tudi zaradi njihovih zdravju koristnih lastnosti. Zaradi naraščajoče okoljske in zdravstvene skrbi v zvezi s sintetičnimi barvili so naravna barvila odlična alternativa kot okolju prijazno barvilo za živilsko in zdravilno industrijo.
Ultrazvočno izboljšana ekstrakcija antocianin
- Višji donos
- Hiter postopek ekstrakcije – v nekaj minutah
- Visokokakovostni izvlečki – blaga, netermična ekstrakcija
- Zelena topila (voda, etanol, glicerin, veget. olja itd.)
- Enostavno in varno upravljanje
- Nizki investicijski in operativni stroški
- Robustnost in nizko vzdrževanje
- Zelena, okolju prijazna metoda

Ultrazvočni aparat UP400St za hitro ekstrakcijo rastlinskih snovi v serijah.
Kako ekstrahirati antocijanine z ultrazvokom? – Študije primerov
Ultrazvočna ekstrakcija antocianin iz vijoličnega riža Oryza Sativa L.
Vijolični riž seva Oryza Sativa (znan tudi kot vijolični Nori ali vijolični riž) je izjemno bogat s fenoli, kot je favonoidna skupina antocianinov. (2018) je uporabil ultrazvočno ekstrakcijo za izolacijo polifenolov, kot so antocianini in antioksidanti, iz kariopse (v celoti, rjavi in predkuhani obliki) in listov vijoličnega riža. Ultrazvočna ekstrakcija je bila izvedena z uporabo Hielscherja UP200St (200W, 26kHz, Pic. levo) in etanol 60% kot topilo.
Da bi ohranili celovitost antocianina, so bili ultrazvočni izvlečki shranjeni pri -20 ° C, kar je omogočilo shranjevanje vsaj do tri mesece.
Cianidin-3 glukozid (znan tudi kot krizantemin) je bil daleč glavni odkriti antocianin v sortah "Violet Nori", "Artemide" in "Nerone", ki so jih raziskali v študiji Turrini et al., medtem ko so bili peonidin-3-glukozid in cianidin-3-rutinozid (tudi antirrhinin) najdeni v manjših količinah.
Vijolični listi Oryza Sativa so odličen vir antocianov in skupne vsebnosti fenolov (TPC). S količino, ki je približno 2–3-krat višja od tistih v rižu in moki, so listi Oryza poceni surovina za ekstrakcijo antocianinov. Ocenjeni pridelek približno 4 kg antocianina/t svežih listov je bistveno višji od izdelka 1 kg antocianina/t riža, izračunanega na podlagi srednjih količin antocianina, odkritih v rižu "Violet Nori" (1300 μg/g riža, v obliki cianidin-3-glukozida) za donos približno 68 kg riža iz 100 kg riža.

Nastavitev ultrazvočnega razbijanja z UIP1000hdT za ekstrakcijo bioaktivnih spojin iz rastlin v seriji. [Petigny et al. 2013]
Ultrazvočna ekstrakcija antocianin iz rdečega zelja
Ravanfar et al. (2015) so raziskali učinkovitost ultrazvočne ekstrakcije antocianov iz rdečega zelja. Ultrazvočni ekstrakcijski poskusi so bili izvedeni z ultrazvočnim sistemom UP100H (Hielscherjev ultrazvok, 30 kHz, 100 W). Sonotroda MS10 (premer konice 10 mm) je bila vstavljena v središče steklene čaše z nadzorovano temperaturo.
Za poskus so bili uporabljeni sveže narezani koščki rdečega zelja dimenzij 5 mm (kubična oblika) in 92,11 ± 0,45 % vsebnosti vlage. Steklena čaša v plašču (prostornina: 200 ml) je bila napolnjena s 100 ml destilirane vode in 2 g kosov rdečega zelja. Čaša je bila prekrita z aluminijasto folijo, da se prepreči izguba topila (vode) zaradi izhlapevanja med postopkom. V vseh poskusih je bila temperatura v čaši vzdrževana s termostatskim krmilnikom. Vzorci so bili končno zbrani, filtrirani in centrifugirani pri 4000 vrtljajih na minuto, supernatanti pa so bili uporabljeni za določanje donosa antocianina. Ekstrakcija v vodni kopeli je bila izvedena kot kontrolni poskus.
Optimalni donos antocianin iz rdečega zelja je bil določen pri moči 100 W, času 30 minut in temperaturi 15 °C, kar je povzročilo donos antocianin približno 21 mg/L.
Zaradi barvnih sprememb pH vrednosti in intenzivne barve se barvilo rdečega zelja uporablja kot indikator pH v farmacevtskih formulacijah ali kot antioksidanti in barvila v prehranskih sistemih.
Druge študije kažejo uspešno ultrazvočno ekstrakcijo antocianov iz borovnic, robid, grozdja, češenj, jagod in vijoličnega sladkega krompirja.
Visoko zmogljivi ultrazvočni ekstraktorji
Hielscher Ultrasonics je specializiran za proizvodnjo visoko zmogljivih ultrazvočnih procesorjev za proizvodnjo visokokakovostnih izvlečkov iz rastlin.
Širok portfelj Hielscher sonicatorjev sega od majhnih, zmogljivih laboratorijskih ultrazvočnih aparatov do robustnih namiznih in popolnoma industrijskih sistemov, ki zagotavljajo ultrazvok visoke intenzivnosti za učinkovito ekstrakcijo in izolacijo bioaktivnih snovi (npr. antocianinov, Gingerol, Piperine, Kurkumin itd.).
Vsi ultrazvočni aparati iz 200W k 16.000W imajo barvni zaslon na dotik za digitalno upravljanje, integrirano kartico SD za samodejno beleženje podatkov, daljinski upravljalnik brskalnika in številne druge uporabniku prijazne funkcije. Sonotrode in pretočne celice (deli, ki so v stiku z medijem) se lahko avtoklavirajo in se enostavno čistijo.
Hielscher sonicatorji so zelo robustni in izdelani za 24/7 delovanje pri polni obremenitvi, hkrati pa zahtevajo malo vzdrževanja ter so enostavni in varni za uporabo. Digitalni barvni zaslon omogoča uporabniku prijazen nadzor ultrazvočnega aparata.
Naši sistemi so sposobni zagotavljati od nizkih do zelo visokih amplitud. Za ekstrakcijo kanabinoidov in terpenov ponujamo posebne ultrazvočne sonotrode (znane tudi kot ultrazvočne sonde ali rogovi), ki so optimizirane za smiselno izolacijo visokokakovostnih aktivnih snovi. Vsi naši sistemi se lahko uporabljajo za ekstrakcijo in nato emulgiranje kanabinoidov. Robustnost Hielscher sonicatorjev omogoča neprekinjeno delovanje (24/7) pri težkih obremenitvah in v zahtevnih okoljih.
Natančna kontrola ultrazvočnih procesnih parametrov zagotavlja ponovljivost in standardizacijo procesa.
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!
Literatura / Reference
- Chemat, Farid; Rombaut, Natacha; Sicaire, Anne-Gaëlle; Meullemiestre, Alice; Fabiano-Tixier, Anne-Sylvie; Abert-Vian, Maryline (2017): Ultrasound assisted extraction of food and natural products. Mechanisms, techniques, combinations, protocols and applications. A review. Ultrasonics Sonochemistry 34 (2017) 540–560.
- Ravanfar, Raheleh; Tamadon, Ali Mohammad, Niakousari, Mehrdad (2015): Optimization of ultrasound assisted extraction of anthocyanins from red cabbage using Taguchi design method. J Food Sci Technol. 2015 Dec; 52(12): 8140–8147.
- Turrini, Federica; Boggia, Raffaella; Leardi, Riccardo; Borriello, Matilde; Zunin, Paola (2018): Optimization of the Ultrasonic-Assisted Extraction of Phenolic Compounds from Oryza Sativa L. ‘Violet Nori’ and Determination of the Antioxidant Properties of its Caryopses and Leaves. Molecules 2018, 23, 844.
Dejstva, ki jih je vredno vedeti
Kako deluje ekstrakcija z ultrazvokom?
Uporaba intenzivnih ultrazvočnih valov na tekočem mediju povzroči kavitacijo. Pojav Kavitacija lokalno vodi do ekstremnih temperatur, tlakov, hitrosti ogrevanja / hlajenja, razlik v tlaku in visokih strižnih sil v mediju. Ko kavitacijski mehurčki implodirajo na površini trdnih snovi (kot so delci, rastlinske celice, tkiva itd.), mikro-curki in interpartikularni trki ustvarjajo učinke, kot so luščenje površine, erozija in razgradnja delcev. Poleg tega implozija kavitacijskih mehurčkov v tekočih medijih ustvarja makroturbulence in mikro-mešanje.
Ultrazvočna iraditacija rastlinskega materiala fragmentira matrico rastlinskih celic in poveča njihovo hidracijo. Chemat et al (2015) ugotavljajo, da je ultrazvočna ekstrakcija bioaktivnih spojin iz rastlin posledica različnih neodvisnih ali kombiniranih mehanizmov, vključno z fragmentacijo, erozijo, kapilarnostjo, deteksturacijo in sonoporacijo. Ti učinki motijo celično steno, izboljšajo prenos mase s potiskanjem topila v celico in sesanjem topila s fitospojino ter zagotavljajo gibanje tekočine z mikromešanjem.
Ultrazvočna iraditacija rastlinskega materiala fragmentira matrico rastlinskih celic in poveča njihovo hidracijo. (2015) ugotavljajo, da je ultrazvočna ekstrakcija bioaktivnih spojin iz rastlin posledica različnih neodvisnih ali kombiniranih mehanizmov, vključno z fragmentacijo, erozijo, kapilarnostjo, deteksturacijo in sonoporacijo. Ti učinki motijo celično steno, izboljšajo prenos mase s potiskanjem topila v celico in sesanjem topila s fitospojino ter zagotavljajo gibanje tekočine z mikromešanjem.
Ultrazvočna ekstrakcija doseže zelo hitro izolacijo spojin - presega konvencionalne metode ekstrakcije v krajšem času procesa, večjem donosu in pri nižjih temperaturah. Kot blaga mehanska obdelava ultrazvočno podprta ekstrakcija preprečuje toplotno razgradnjo bioaktivnih sestavin in se odlikuje v primerjavi z drugimi tehnikami, kot so običajna ekstrakcija s topilom, hidrodestilacija ali Soxhletova ekstrakcija, za katere je znano, da uničujejo toplotno občutljive molekule. Zaradi teh prednosti je ultrazvočna ekstrakcija najprimernejša tehnika za sproščanje temperaturno občutljivih bioaktivnih spojin iz rastlin.

Ultrazvočna ekstrakcija iz rastlinskih celic: mikroskopski prečni prerez (TS) prikazuje mehanizem delovanja med ultrazvočno ekstrakcijo iz celic (povečava 2000x) [vir: Vilkhu et al. 2011]
Antocijanska – Dragocen rastlinski pigment
Antocianini so vakuolarni rastlinski pigmenti, ki se lahko pojavijo rdeče, vijolične, modre ali črne. Izražanje barve vodotopnih antocianskih pigmentov je odvisno od njihove pH vrednosti. Antocianini se nahajajo v celični vakuoli, večinoma v cvetovih in plodovih, pa tudi v listih, steblih in koreninah, kjer jih najdemo predvsem v zunanjih celičnih plasteh, kot so povrhnjica in periferne mezofilne celice.
Najpogosteje se pojavljajo v naravi glikozidi cianidina, delfinidina, malvidina, pelargonidina, peonidina in petunidina.
Pomembni primeri rastlin, bogatih z antocianini, vključujejo vrste vaccinium, kot so borovnice, brusnice in borovnice; Rubusove jagode, vključno s črno malino, rdečo malino in robido; črni ribez, češnja, jajčevci, črni riž, ube, okinavski sladki krompir, grozdje Concord, grozdje muscadine, rdeče zelje in vijolični cvetni listi. Breskve in jabolka z rdečim mesom vsebujejo antocijane. Antocianini so manj bogati v bananah, špargljih, grahu, komarčku, hruškah in krompirju in so lahko popolnoma odsotni v nekaterih sortah zelene kosmulje.
Antocianini so odlična alternativa za zamenjavo sintetičnih barvil v živilskih izdelkih. Antocianini so odobreni za uporabo kot barvila za živila v Evropski uniji, Avstraliji in Novi Zelandiji, ki imajo oznako barvila E163. Antocianini se nahajajo v sadju in zelenjavi in jih lahko opišemo kot vrsto vodotopnih rastlinskih pigmentov. Kemično so antocianini glikozidi antocianidinov, ki temeljijo na strukturi 2-fenilbenzofirija (flavylium). Obstaja več kot 200 različnih fitokemikalij, ki spadajo v kategorijo antocianinov. Kot glavni barvni pigment v divjem sadju in jagodičju obstaja veliko virov, iz katerih se lahko ekstrahirajo antocianini. Pomemben vir antocianov je lupina grozdja. Antocianinski pigmenti v grozdni koži so sestavljeni predvsem iz di-glukozidov, monoglukozida, aciliranih monoglukozidov in aciliranih di-glukozidov peonidina, malvidina, cianidina, petunidina in delfinidina. Vsebnost antocianin v grozdju se giblje od 30-750 mg / 100 g.
Najpomembnejši antocianini so cianidin, delfinidin, pelargonidin, peonidin, malvidin in petunidin.
Na primer, antocianini peonidin-3-kofeinoil-p-hidroksibenzoil soforozid-5-glukozid, peonidin-3- (6"-kofein-6'''-feruloil soforozid)-5-glukozid in cianidin-3-kofein-p-hidroksibenzoil soforozid-5-glukozid najdemo v vijoličnem sladkem krompirju.
antocianini – Koristi za zdravje
Poleg svoje velike sposobnosti, da delujejo kot naravno barvilo za živila, so antocianini zelo cenjeni zaradi svojih antioksidativnih učinkov. Zato antocianini kažejo številne pozitivne učinke na zdravje. Raziskave so pokazale, da lahko antocianini zavirajo poškodbe DNA v rakavih celicah, zavirajo prebavne encime, povzročajo proizvodnjo inzulina v izoliranih celicah trebušne slinavke, zmanjšujejo vnetne odzive, ščitijo pred starostnim upadom delovanja možganov, izboljšajo tesnost kapilarnih krvnih žil in preprečujejo agregacijo trombocitov.

Ultrazvočni procesorji visoke moči iz laboratorij za pilotiranje in industrijski obseg.