Tretës për ekstraktimin me ultratinguj nga bimët

• Ekstraktimi me ultratinguj ofron shumë përparësi, si rendimente të larta, shpejtësi të larta ekstraktimi, ndikim të ulët në mjedis dhe konsum të ulët energjie.
• Një nga përfitimet më të mëdha është përdorimi i ujit si mjedis ekstraktimi. Megjithatë, trajtimi me ultratinguj mund të përdoret me sisteme të shumëllojshme tretësish për të dhënë rezultate më të mira për ekstraktin e synuar.
• Tretësi optimal për ekstraktimin me ultratinguj të substancave bioaktive bimore zgjidhet në varësi të lëndës së parë.

Ekstraktimi me ultratinguj

Ultratingujt njihen mirë për aftësinë e tyre për të shpërbërë strukturat qelizore dhe për të përmirësuar transferimin e masës, duke rritur kështu ekstraktueshmërinë e përbërjeve biologjike (p.sh. përbërjeve fenolike, karotenoideve).
Meqë efektet mekanike të trajtimit me ultratinguj e përmirësojnë ndjeshëm procesin e ekstraktimit nëpërmjet përmirësimit të transferimit të masës, përdorimi i tretësve organikë shpesh është i panevojshëm. Kjo do të thotë se, për ekstraktimin me ultratinguj, uji shpesh është një mjedis i mjaftueshëm ekstraktimi, i cili ka shumë përfitime, si kostoja e ulët, mungesa e rrezikshmërisë, disponueshmëria e lehtë dhe ndikimi i ulët në mjedis.
Megjithatë, për përbërje bioaktive specifike, rezultatet më të mira mund të arrihen nëpërmjet ekstraktimit me ultratinguj në kombinim me një tretës të avullueshëm.
Për të zgjedhur tretësin e duhur, duhet të merren parasysh lënda e parë (p.sh. material bimor i freskët ose i tharë, i maceruar/bluar ose i pluhurosur) dhe substancat e synuara (p.sh. lipofile, hidrofile).
 

Tabela e mëposhtme rendit disa tretës të njohur e të përdorur gjerësisht për ekstraktim, të cilët përdoren për ekstraktimin me ultratinguj nga materiali bimor.

Valët e fuqishme të ultratingujve shpërbëjnë matricën qelizore të strukturave biologjike dhe çlirojnë përbërjet bioaktive. Transferimi i masës midis materialit bimor dhe tretësit intensifikohet. Falë këtyre mekanizmave, ekstraktimi me ultratinguj është shumë efikas për ekstraktimin nga bimët.

Pajisje ultrasonike për ekstraktim

Nga pajisjet ultrasonike laboratorike dhe të tavolinës deri te sistemet plotësisht industriale të ekstraktimit ultrasonik – Hielscher Ultrasonics është partneri juaj me përvojë shumëvjeçare për pajisje ultrasonike të fuqishme dhe të besueshme për procese të suksesshme ekstraktimi.
Sistemet tona ultrasonike përdoren gjerësisht në laboratorë biokimikë dhe në impiante të prodhimit farmaceutik. Sonotrodat dhe reaktorët ultrasonikë mund të sterilizohen në autoklavë dhe përmbushin standardet e prodhimit farmaceutik.

Pajisjet industriale ultrasonike Hielscher mund të ofrojnë amplituda shumë të larta për të shpërbërë matricat qelizore dhe për të çliruar substancat e synuara. Amplituda deri në 200µm mund të mbahen lehtësisht në mënyrë të vazhdueshme gjatë funksionimit 24/7. Fuqia dhe qëndrueshmëria e pajisjeve ultrasonike Hielscher sigurojnë rendimente të larta, ritme të shpejta ekstraktimi dhe ekstraktim më të plotë – duke tejkaluar proceset konvencionale të ekstraktimit.
Procesorët tanë ultrasonikë mund të kombinohen me metoda konvencionale të ekstraktimit si ekstraktimi Soxhlet ose ekstraktimi me CO2 superkritik. Integrimi në linjat ekzistuese të prodhimit mund të kryhet lehtësisht.

Literatura / Referenca

• Dent M., Dragović-Uzelac V., Elez Garofulić I., Bosiljkov T., Ježek D., Brnčić M. (2015): Comparison of Conventional and Ultrasound Assisted Extraction Techniques on Mass Fraction of Phenolic Compounds from sage (Salvia officinalis L.). Chem. Biochem. Eng. Q. 29(3), 2015. 475–484.
• 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.
• 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.

Fakte që ia vlen të dini

Ekstraktimi ultrasonik përmes kavitacionit

Valët ultrasonike intensive gjenerojnë kavitacion akustik në lëngje. Forcat prerëse të shkaktuara nga kavitacioni çajnë murin qelizor dhe membranat, duke çliruar materialin brendaqelizor. Ekstraktimi ultrasonik mundëson depërtim më të madh të tretësit në indin bimor dhe përmirëson transferimin e masës. Në këtë mënyrë, ekstraktimi ultrasonik e intensifikon ndjeshëm procesin e ekstraktimit, duke sjellë rendimente më të larta, ritme më të shpejta ekstraktimi dhe ekstraktim më të plotë.

Sistemet e tretësve

Për ekstraktimin e përbërjeve bioaktive nga materiali bimor janë të disponueshme sisteme të ndryshme tretësish. Për ekstraktimin e përbërjeve hidrofile zgjidhen kryesisht tretës polarë si metanoli, etanoli ose acetati i etilit, ndërsa për ekstraktimin e përbërjeve lipofile (p.sh. lipideve) parapëlqehen sisteme tretësish si diklorometani ose diklorometani/metanoli (v/v 1:1). Heksani përdoret shpesh si tretës për ekstraktimin e klorofilit.

Çfarë janë përbërjet bioaktive?

Përbërjet bioaktive ose fitokimikatet përkufizohen si substanca që ndikojnë te organizmat e gjallë, indet ose qelizat. Substancat biologjikisht aktive përfshijnë antibiotikët, enzimat dhe vitaminat. Substancat bioaktive si karotenoidet dhe polifenolet mund të ekstraktohen, p.sh., nga frutat, gjethet dhe perimet, ndërsa fitosterolet gjenden në vajrat bimorë.
Përbërjet bioaktive me prejardhje bimore përfshijnë flavonoidet, kafeinën, karotenoidet, kolinën, ditioltionet, fitosterolet, polisakaridet, fitoestrogjenet, glukozinolatet, polifenolet dhe antocianinat. Shumë substanca bioaktive vlerësohen për veprimin e tyre si antioksidantë dhe për këtë arsye konsiderohen të dobishme për shëndetin.

Si ta zgjedh tretësin më të mirë për ekstraktim?

Udhëzimet më poshtë ju ndihmojnë të zgjidhni një tretës të përshtatshëm për ekstraktimin ultrasonik të bimëve. Meqenëse sonikimi është i pajtueshëm me çdo tretës standard, mund të zgjidhni tretësin më ideal për lëndën tuaj të parë bimore, fitokimikatet e synuara dhe efikasitetin e kostos.

• Selektiviteti: Zgjidhni një tretës që tret në mënyrë specifike përbërjet e dëshiruara, duke i lënë përbërësit e padëshiruar të patretur. Për shembull, përdorni etanol për përbërje polare si alkaloidet dhe flavonoidet.
• Tretshmëria: Bazuar në parimin “i ngjashmi tret të ngjashmin”, zgjidhni një tretës me polaritet të ngjashëm me atë të substancës që do të tretet. Tretësit polarë (p.sh., uji, etanoli) tresin përbërjet polare, ndërsa tretësit jopolarë (p.sh., heksani) tresin përbërjet jopolare si lipidet dhe vajrat.
• Kostoja: Merrni parasysh efektivitetin e kostos së tretësit. Disa tretës mund të jenë më të shtrenjtë, por të ofrojnë rendimente më të larta ose selektivitet më të mirë, duke ekuilibruar koston e përgjithshme të ekstraktimit.
• Siguria: Sigurohuni që tretësi të jetë i sigurt për përdorim dhe trajtim. Faktorët përfshijnë toksicitetin, ndezshmërinë dhe ndikimin në mjedis. Për shembull, uji dhe etanoli janë zgjedhje më të sigurta krahasuar me kloroformin ose toluenin.

Polariteti dhe përzgjedhja e tretësit
Sipas ligjit të ngjashmërisë dhe përzieshmërisë së ndërsjellë, tretësit me një vlerë polariteti të afërt me polaritetin e lëndës së tretur ka të ngjarë të japin rezultate më të mira. Ja disa shembuj:

• Tretësit polarë: Uji, etanoli, metanoli – Përdoren për nxjerrjen e përbërjeve polare si alkaloidet, flavonoidet, glikozidet dhe proteinat.
• Tretësit mesatarisht polarë: Acetoni, acetati i etilit, izopropanoli – Të përshtatshëm për nxjerrjen e një game të gjerë përbërjesh, përfshirë përbërjet fenolike dhe disa alkaloide.
• Tretësit jopolarë: Heksani, tolueni, eteri i naftës – Idealë për nxjerrjen e përbërjeve jopolare si lipidet, dyllërat, terpenet dhe vajrat esenciale.

Shembuj të përdorimit të tretësve

• Etanoli: Një nga tretësit më të zakonshëm për ekstraktimin nga bimët. Si tretës polar, etanoli tret përbërje polare si alkaloidet dhe flavonoidet.
• Uji: Tretësi universal, që përdoret shpesh për nxjerrjen e përbërjeve hidrofile si polisakaridet, proteinat dhe disa glikozide.
• Metanoli: Një tretës me polaritet të lartë, efikas në nxjerrjen e një game të gjerë përbërjesh bimore, përfshirë përbërjet fenolike, flavonoidet dhe disa alkaloide.
• Heksani: Një tretës jopolar që përdoret kryesisht për nxjerrjen e përbërjeve jopolare si lipidet, dyllërat dhe vajrat esenciale.
• Acetoni: Si tretës polar aprotik, acetoni është efikas për nxjerrjen e një game të gjerë përbërjesh bimore, veçanërisht atyre që janë më pak polare se ato që nxirren me ujë ose metanol.
• Izopropanoli: Një tretës polar i ngjashëm me etanolin, që përdoret zakonisht për nxjerrjen e vajrave esenciale, rrëshirave dhe disa alkaloideve.
• Kloroformi: Një tretës jopolar, efikas në nxjerrjen e alkaloideve, terpenoideve dhe disa glikozideve. Përdoret më rrallë për shkak të toksicitetit të tij.
• Acetati i etilit: Një tretës mesatarisht polar që përdoret për nxjerrjen e një game përbërjesh, përfshirë flavonoidet, alkaloidet dhe përbërjet fenolike.
• Tolueni: Një tretës jopolar që përdoret për nxjerrjen e përbërjeve jopolare si vajrat esenciale, terpenet dhe dyllërat.
• Butanoli: Një tretës mesatarisht polar, efikas në nxjerrjen e përbërjeve me polaritet mesatar, përfshirë disa glikozide dhe saponina.
• Eteri i naftës: Një tretës jopolar që përdoret kryesisht për nxjerrjen e yndyrave, vajrave dhe përbërjeve të tjera jopolare nga materialet bimore.

Tretësit e mëposhtëm u testuan në studime kërkimore që shqyrtonin ekstraktimin me ultratinguj të materialeve bimore dhe fitokimikateve të caktuara.

Çfarë janë tretësit organikë?

Një tretës organik është një lloj përbërjeje organike të avullueshme (VOC). VOC-të janë lëndë kimike organike që avullojnë në temperaturën e dhomës.
Përbërjet organike që përdoren si tretës përfshijnë:

• përbërje aromatike, p.sh. benzenin dhe toluenin
• alkoole, p.sh. metanolin
• estere dhe etere
• ketone, p.sh. acetonin
• amina
• hidrokarbure të nitruara dhe të halogjenuara

Shumë tretës organikë klasifikohen si toksikë ose kancerogjenë. Në rast trajtimi të pasaktë, ata mund të jenë të rrezikshëm për njerëzit dhe mund të ndotin ajrin, ujin dhe tokën. Falë mekanizmit të fuqishëm të ekstraktimit me ultratinguj, përdorimi i tretësve organikë mund të shmanget duke i zëvendësuar me tretës më të butë, jotoksikë.