Ekstrakcija terpenov z ultrazvokom
Ultrazvočna ekstrakcija terpenov dokazano daje visoke donose terpenskega kariofilen oksida, npr. iz konoplje in hmelja. Kariofilen oksid je terpen, ki ga najdemo v konoplji, hmelju, popru, baziliki in rožmarinu. Kot aktivna spojina se ekstrahirani terpen kariofilen oksid uporablja kot aromatični dodatek in dodatek za zdravje.
Uporaba ekstrahiranega kariofilen oksida
Kariofilen oksid odlikuje aromatičen vonj in okus (tj. zelišča). Zaradi intenzivnega aromatičnega vonja in okusa se pogosto uporablja kot aromatični dodatek v živilih in kot dišavna sestavina. Poleg tega ima tudi sposobnost vezave z endokrinimi receptorji CB2 v človeškem telesu, zaradi česar je zanimiva farmacevtska komponenta.
Ultrazvočna ekstrakcija kariofilen oksida
Ultrazvočna ekstrakcija terpenskega kariofilen oksida je odlična tehnika za doseganje visokih donosov, npr. marihuana in hmelj. Preberite več o akustični kavitaciji, aktivni princip ultrazvočne ekstrakcije!
Na primer, β-kariofilen oksid je bil ultrazvočno ekstrahiran z ultrazvočno napravo UP100H (100 W, 30 kHz) iz posušenih hmeljnih brstov.
Podatki GC analize kažejo ekstrakcijski donos β-kariofilen oksida, ekstrahiranega s Hielscherjevim UP100H iz hmelja.
UP400St – 400W zmogljiv ultrazvočni procesor za ekstrakcijo terpenov z mešalom
Plinska kromatografska analiza ultrazvočnega ekstrakta hmelja: β-kariofilen oksid, α-kariofilen, α-pinen, mikreen, limonen, α-kariofilen in kariofilen oksid in drugi.
Poleg β-kariofilen oksida so bili med drugim uspešno ekstrahirani tudi drugi terpeni, kot so α-kariofilen, α-pinen, mikren, limonen in α-kariofilen.
Kako se terpeni ekstrahirajo iz rastlin z ultrazvočno sondo? Navodila po korakih!
- Najprej se rastlinski material zmelje ali naseklja na majhne koščke, da se poveča površina za ekstrakcijo.
- Rastlinski material se nato zmeša s topilom (kot je etanol ali voda), da se ekstrahirajo terpeni.
- Nato se uporabi ultrazvok tipa sonde, da se podpre proces ekstrakcije z uporabo visokointenzivnih, nizkofrekvenčnih ultrazvočnih valov pri približno 20 kHz na gnojevko. To povzroča akustično kavitacijo in hitro vibracijo topila, kar spodbuja razpad in motnje rastlinskih celic ter sproščanje terpenov.
- Zmes se nato filtrira, da se trdni rastlinski material loči od tekočine, ki vsebuje ekstrahirane terpene.
- Tekočina se nato izhlapi ali podvrže nadaljnji obdelavi, da se odstrani topilo in koncentrirajo terpeni.
- Končni izdelek je izvleček, bogat s terpeni, ki se lahko uporablja v različnih aplikacijah, kot so prehranska dopolnila, funkcionalna živila in kozmetika.
Protokol ultrazvočne ekstrakcije terpenov
Hmelj je bil zmlet s konvencionalnim mlinom za kavo, da se dobi bolj homogena velikost delcev vzorca hmelja.
4,5 mg hmelja so dali v vialo, nato pa dodali 5 ml etanola. Vialo so dali v čašo z ledeno vodo za odvajanje toplote. Nato je bil vzorec sonikiran z UP100H, opremljen s sonotrodo MS7, pri nastavitvi amplitude 50% za 90 sekund.
Plinska kromatografska analiza ultrazvočnega ekstrakta hmelja:
Sonication zagotavlja visok prenos mase med celičnim matriksom in topilom, tako da se posledično doseže zelo visok donos visokokakovostnega ekstrakta.
- visokokakovostni terpenski izvlečki (brez toplotne razgradnje)
- Visoki donosi
- Hiter postopek
- Hitra donosnost naložbe
- blažja topila
- manjša poraba topila
- Varno in enostavno za uporabo
- nizko vzdrževanje
- zelena, okolju prijazna ekstrakcija terpenov
Ultrazvočna ekstrakcija terpenov izstopa kot zelena metoda ekstrakcije, ki omogoča znatno pospešitev postopka ekstrakcije terpenov, medtem ko zahteva manj energije kot druge konvencionalne metode ekstrakcije (tj. Superkritični CO2, Soxhlet itd.). Druge prednosti, povezane z uporabo ultrazvočne ekstrakcije terpenov, so enostavno ravnanje z ultrazvočnim ekstraktorjem, hiter postopek, brez kemičnih odpadkov, visok donos, okolju prijazen, izboljšana kakovost zaradi blagih pogojev obdelave in preprečevanje toplotne razgradnje.
Ultrazvočni ekstraktorji za terpene
Spodnja tabela vam kaže, katera ultrazvočna naprava je lahko najprimernejša za vaše zahteve za ekstrakcijo terpenov.
| Obseg serije | Pretok | Priporočene naprave |
|---|---|---|
| 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 | UIP4000 |
| n.a. | 10 do 100 l/min | UIP16000 |
| n.a. | Večji | Grozd UIP16000 |
Ultrazvočni homogenizatorji visoke moči od laboratorija do industrijskega obsega.
Literatura/Reference
- Selvamuthukumaran, M.; Shi, J. (2017): Recent advances in extraction of antioxidants from plant by-products processing industries. Food Quality and Safety, 2017, 1, 61–81.
- Suslick, K.S. (1990): Sonochemistry. Science 23 Mar 1990: Vol. 247, Issue 4949, pp. 1439-1445
Dejstva, ki jih je vredno vedeti
Kariofilen
Kariofilen ali (−)-β-kariofilen je naravni biciklični seskviterpen, ki ga lahko najdemo v številnih eteričnih oljih. Naslednja zelišča so znana kot dober vir kariofilena: marihuana, konoplja (Cannabis sativa), črna kumina (Carum nigrum), klinčki (Syzygium aromaticum), hmelj (Humulus lupulus), bazilika (Ocimum spp.), origano (Origanum vulgare), črni poper (Piper nigrum), sivka (Lavandula angustifolia), rožmarin (Rosmarinus officinali) in olje copaiba (Copaifera spp.). β-kariofilen je fitokanabinoid z močno afiniteto do kanabinoidnih receptorjev tipa 2 (CB 2), ne pa tudi kanabinoidnih receptorjev tipa 1 (CB 1).
kariofilen oksid
Kariofilen oksid (tudi β-kariofilen oksid) je oksidacijski derivat β-kariofilena in je bel kristalinični trdni prah s tališčem približno 62 °C.
Cenjen je zaradi svojih protivnetnih, lokalnih anestetičnih in antioksidativnih učinkov. Prva raziskava kaže, da je kariofilen oksid lahko tudi potencialno zdravilo za zdravljenje raka. Kariofilen oksid je del ciklobutanskega obroča, ki se že uporablja v medicinskih raziskavah za sintezo široko uporabljenega kemoterapevtskega zdravila karboplatina.
Kariofilen oksid, v katerem je olefin kariofilena postal epoksid, je odobrena sestavina za aromo hrane.
Tako β-kariofilen kot β-kariofilen oksid kažeta nizko topnost v vodi, kar ovira njihovo absorpcijo v celico. Za uporabo teh seskviterpenov kot zdravil ali prehranskih dopolnil, je treba kapsulirati v liposomi premagati slabo topnost teh seskviterpenov v vodnih tekočinah in zagotoviti biološko uporabnost in bioaktivnost. Kliknite tukaj, če želite izvedeti več o ultrazvočni inkapsulaciji bioaktivnih spojin!
Kariofilen oksid v konoplji
V rastlini cannabis sativa se kariofilen oksid nahaja kot seskviterpen, ki je sestavljen iz treh izoprenskih enot. Kariofilen oksid je eden največjih in najbolj razširjenih terpenov v rastlini konoplje in je odgovoren za značilno aromo in vonj konoplje. Ultrazvočna ekstrakcija se uspešno uporablja za proizvodnjo Olja kanabidiola s polnim spektrom, tako da je podan učinek spremstva mnogoterih spojin.
Ultrazvočna kavitacija za ekstrakcijo
Ko se v tekočino vnesejo ultrazvočni valovi visoke moči, se v tekočini pojavijo cikli stiskanja in raztezanja (redčenja). Med redčenjem se v tekočini tvorijo praznine ali tako imenovani kavitacijski mehurčki. Ti kavitacijski mehurčki, ki so majhni vakuumski mehurčki, se pojavijo, ko deluje negativni tlak, tako da se premaga lokalna natezna trdnost tekočine. Vakuumski mehurčki rastejo v več ciklih stiskanja / redčenja, dokler ne morejo absorbirati več energije in kavitacijski mehurček podvrže implozivnemu kolapsu. Ta pojav je znan kot kavitacija. Po raziskavi prof. Suslicka (1990) v kavitacijskih mehurčkih prevladujejo ekstremni pogoji s temperaturami do 5000 K, tlaki 1000 atmosfere, hitrostjo ogrevanja in hlajenja nad 1010 K/s in tekočinski curki s hitrostjo do 280 m/s, ki se pojavljajo kot zelo visoka strižna sila in turbulence v kavitacijskem območju. Kombinacija teh dejavnikov (tlak, toplota, strižnost in turbulenca) se uporablja za pospešitev prenosa mase v procesu ekstrakcije. Poleg tega se ti lokalni pogoji uporabljajo tudi v ultrazvočnih procesih, kot so homogenizacija, emulgiranje ali disperzija.
Ultrazvočna ekstrakcija temelji na akustični kavitaciji in njenih hidrodinamičnih strižnih silah
Ultrazvočna ekstrakcija terpenov
Načelo ultrazvočne ekstrakcije temelji na dveh učinkih, ki nastanejo, ko so ultrazvočni valovi visoke moči pari v tekočino ali gnojevko:
Najprej se topilo (okoliški tekoči medij) potisne v celični matriks. Glede na amplitudo in moč kavitacije je celična stena perforirana ali motena zaradi tlaka tekočine.
Drugič, med ciklom redčenja se vsebina celice (tj. Znotrajcelični material) izpere iz notranje celice. Po ultrazvočni ekstrakciji so ciljne spojine v topilu in jih je mogoče ločiti od topila (npr. z izhlapevanjem topila), tako da se končno dobi čisti ekstrakt.
Sestava surovine (kot so vsebnost vlage, stopnja maceracije / mletja in velikost delcev ter izbrano topilo so zelo pomembni dejavniki za pridobitev učinkovitega in uspešnega postopka ultrazvočne ekstrakcije. Bistvenega pomena so tudi ultrazvočni procesni parametri: za najboljše rezultate je treba določiti in optimizirati amplitudo, tlak, temperaturo in čas ultrazvočnega razbijanja.