Глицерин као растварач за ултразвучну екстракцију

Глицерин или глицерол може се користити за екстракцију из биљака у чистом облику (100%) или као смеша глицерина и воде или етанола. Сазнајте више о предностима употребе глицерина као растварача за екстракцију у процесима соникације.

Екстракција из биљака у глицерину помоћу соникације

Екстракција из биљака је основни процес у аналитичкој хемији, биохемији и истраживању природних производа, усмерен на издвајање одређених компонената из сложених смеша. Традиционалне методе екстракције, попут мацерације или Сокслетове екстракције, често захтевају дуго време обраде и употребу органских растварача, који могу представљати ризик за животну средину и здравље. У последњој деценији, ултразвучна екстракција заменила је традиционалне технике екстракције, попут мацерације, Сокслетове екстракције и екстракције растварачем, јер је соникација ефикаснија, бржа, делотворнија и повољнија за животну средину. Поред ових предности ултразвучне екстракције, ова техника омогућава употребу растварача по избору. Ултразвучни екстрактори могу да обрађују чак и чист биљни глицерин као растварач.

Ултразвучни хомогенизатор UP400ST за екстракцију из биља. UP400St са лакоћом обрађује раствараче веће вискозности, попут 100% глицерина.

Ултразвучни хомогенизатор UP400ST за екстракцију из биља уз употребу глицерина као растварача.

У овом видеу приказујемо предности екстракције снажно делујућих биоактивних једињења из листова биљака у глицерину помоћу соникатора са сондом. Изазов представља висока вискозност биљног глицерина, приближно 1400cP на собној температури, са којом многи соникатори можда не могу да раде. Међутим, соникатор UP400St са сондом, снаге 400 вати, без потешкоћа обрађује овај вискозни растварач и обезбеђује темељно мешање и ефикасну екстракцију чак и у чистом биљном глицерину. Биљни глицерин је идеалан растварач за екстракцију јер није токсичан, не изазива иритацију и може да очува стабилност и делотворност осетљивих биоактивних једињења. И чист глицерин и смеше глицерина и воде корисни су растварачи за производњу екстраката за додатке исхрани и нутрацеутике, ароматичних екстраката, прехрамбених адитива и козметике.

Како раде ултразвучни уређаји са сондом за екстракцију?

Соникатори који се користе за екстракцију из биљака користе снагу интензивног ултразвука. Преко ултразвучне сонде, ултразвук високог интензитета преноси се у растварач, где настају бројни кавитациони мехурићи. Брзо формирање и колапс микроскопских кавитационих мехурића стварају силе смицања и интензивно мешање, као и локално високе температуре и притиске. Ове сономеханичке силе ефикасно разарају ћелијске зидове и олакшавају ослобађање унутарћелијских једињења. Ова техника екстракције појачане ултразвуком нуди неколико предности, укључујући краће време екстракције, повећан принос и могућност обраде термолабилних супстанци без значајне разградње.

Биљни глицерин као растварач за екстракцију

Биљни глицерин, безбојна, вискозна течност без мириса добијена из биљних уља, широко је познат по својим својствима растварача. Нетоксичан је, биоразградив и одлично раствара широк спектар органских једињења. Као растварач, биљни глицерин нуди неколико предности у односу на традиционалне органске раствараче:

Безбедност и утицај на животну средину: Глицерин је нетоксичан и нешкодљив за животну средину, што га чини пожељним избором за примене у зеленој хемији.
Прехрамбени и фармацеутски квалитет: Биљни глицерин доступан је у прехрамбеном и фармацеутском квалитету. Пошто не садржи алкохол, јестив је и слатког укуса, глицерин је цењен растварач за екстракте намењене храни и фармацеутским производима. У козметици је глицерин цењен као растварач због својих емолијентних својстава.
Растворљивост: Може да раствара и хидрофилне и хидрофобне супстанце, чиме проширује спектар једињења која се могу екстраховати.
Стабилност: Глицерин је хемијски стабилан, што помаже у очувању интегритета осетљивих једињења током екстракције.

Ултрасоникатор UIP1000hdT за екстракцију фитохемикалија у шаржном режиму. Ултразвучна екстракција је компатибилна са сваким стандардним растварачем за екстракцију, што пружа велике могућности за оптимизацију ефикасности екстракције и квалитета екстракта.

Ултразвучни уређај UIP1000hdT за екстракцију из биљака.

Протокол: Ултразвучна екстракција из листова биља у глицерин

У овом протоколу водимо вас кроз кораке ултразвучне екстракције биоактивних једињења из листова биља у чист глицерин. Можете погледати пратећи видео изнад да бисте стекли визуелну представу о процесу ултразвучне екстракције.

Потребно вам је:

свеже или сушено биље
100% биљни глицерин
соникатор са сондом, нпр. UP400St са сонотродом S24d22L2D
стаклена лабораторијска чаша
боца од тамног стакла за чување

Упутство корак по корак

Исецкајте листове биља на мале комаде (прибл. 5x5mm).
Ставите листове биља у стаклену лабораторијску чашу.
Додајте глицерин. Можете оставити биље да се натапа неколико минута.
Уроните сонду соникатора у чашу. Поставите сонду у средину чаше и уверите се да сонотрода не додирује зидове посуде.
Подесите амплитуду на 100% и започните соникацију.
Пратите температуру помоћу температурног сензора који се испоручује уз UP400St.
Када температура порасте изнад температуре коју не желите да прекорачите, можете привремено зауставити соникатор како би се суспензија у глицерину охладила. У менију уређаја UP400St можете подесити граничну температуру. Поред тога, стаклену чашу можете ставити у ледено купатило.
Соницирајте до укупног уноса енергије од приближно 200–250 Ws/g. (Циљни унос енергије можете подесити у менију уређаја UP400ST и свих дигиталних соникатора Hielscher.)
Након соникације, филтрацијом уклоните исцрпљени биљни материјал из глицерина. Можете користити цедиљку, филтер-папир или газу. Да бисте олакшали филтрацију вискозног глицерина, користите вакуумску филтрацију.

Решавање проблема и савети:
Што је глицерин хладнији, то је његова вискозност већа. Веома вискозне течности захтевају снажнији соникатор. Соникатор UP400St снаге 400 вати без потешкоћа обрађује 100% глицерин на собној температури. Ако користите соникатор мање снаге, могли бисте користити мешавину глицерина и воде (нпр. 50:50 %v/v).
За хладан глицерин, индустријски соникатор као што је ултразвучни процесор UIP1000hdT снаге 1000 вати идеалан је за обраду веома вискозних растварача.

Ултразвучна екстракција корена линцуре уз глицерин као растварач – соникатор UP200Ht

Протокол: Екстракција фитохемикалија из корена линцуре

Практична примена мешавина глицерина и воде у ултразвучној екстракцији биљних материјала приказана је на примеру издвајања фитохемикалија као што је амарогентин из корена линцуре у 50% глицерину помоћу соникатора Hielscher UP200Ht. Корен линцуре садржи горка једињења која дају укус и која су од значаја за индустрију хране и пића, као и за традиционалну медицину.
Амарогентин има вредност горчине од 58.000.000 и присутан је у корену линцуре у концентрацији од 0,15%. Горчину линцуре карактерише чист укус. Захваљујући свом снажном дејству, горка једињења корена линцуре цењена су као снажне супстанце за давање укуса.

Упутства корак по корак за ултразвучну екстракцију корена линцуре уз употребу глицерина као растварача

Припрема: Корен линцуре се фино меље како би се повећала површина доступна за екстракцију.

Мешавина растварача: Припремите 50% раствор глицерина у води мешањем једнаких запремина глицерина и воде. Ултразвучно мешање за неколико секунди спаја обе течне фазе у хомоген растварач.

Ултразвучна екстракција: Додајте честице корена линцуре у растварач и мешајте како би се све честице наквасиле. Затим се мешавина подвргава соникацији помоћу соникатора UP200Ht. Употреба соникатора са сондом обезбеђује дубоко продирање ултразвучних таласа у раствор, стварајући интензивну кавитацију. Честице корена се интензивно соницирају, што доводи до потпуног ослобађања свих биоактивних једињења. Да бисте осигурали да све честице корена линцуре буду изложене соникацији, померајте сонотроду (ултразвучни рог) кроз суспензију. Силе акустичне кавитације које ствара ултразвук велике снаге разарају зидове биљних ћелија, олакшавајући ослобађање фитохемикалија у растварач од глицерина и воде.

Филтрација: Након ултразвучне екстракције, филтрацијом уклоните исцрпљени корен линцуре из мешавине глицерина и воде. Можете користити цедиљку, филтер-папир или газу. За бољу филтрацију користите вакуумску филтрацију.

Употреба мешавине глицерина и воде у комбинацији са соникатором UP200Ht високих перформанси даје висок принос екстрахованих фитохемикалија. Благи услови које пружа глицерин обезбеђују да осетљива једињења остану стабилна током целог процеса.

Глицерин и његове мешавине са водом или етанолом пружају разноврсне могућности избора растварача за ултразвучну екстракцију биљних материјала. Упркос изазовима које представља висока вискозност глицерина, напредна опрема за соникацију као што је Hielscher UP200Ht може ефикасно да обрађује ове раствараче, обезбеђујући ефикасну екстракцију вредних фитохемикалија. Могућност прилагођавања састава растварача и искоришћавања снаге ултразвучних таласа чини екстракцију потпомогнуту ултразвуком моћном техником за издвајање биоактивних једињења из биљних материјала.

Ултразвучно потпомогнута екстракција у глицерину

Комбиновање ултразвучних уређаја са сондом и биљног глицерина као растварача представља моћан приступ екстракцији. Механички ефекти ултразвучне обраде побољшавају пренос масе, чиме повећавају ефикасност глицерина у растварању циљних једињења. Ова комбинација је нарочито ефикасна за екстракцију биоактивних једињења из биљног материјала, као што су полифеноли, алкалоиди и етарска уља.

Примене ултразвучне екстракције биљног материјала у глицерину

Ова техника екстракције има обећавајуће примене у различитим областима:

Фармација: Изоловање активних фармацеутских састојака из лековитих биљака.
Прехрамбена индустрија: Екстракција природних арома, боја и антиоксиданаса.
Козметика: Производња биоактивних једињења за производе за негу коже и улепшавање.
Дубоки еутектички растварачи Због ниске цене, велике доступности, нетоксичности, незапаљивости и неиспарљивости, глицерол и дубоки еутектички растварачи на бази глицерола идеални су за ултразвучну екстракцију полифенола и представљају високоодрживо решење.

Зашто Hielscher Ultrasonics?

висока ефикасност
најсавременија технологија
поузданост и робусност
подесива, прецизна контрола процеса
шаржна и проточна обрада
за било коју запремину
интелигентни софтвер
паметне функције (нпр. могућност програмирања, евидентирање података, даљинско управљање)
једноставно и безбедно руковање
мали захтеви за одржавањем
CIP (чишћење на месту)

Пројектовање, производња и саветовање – квалитет произведен у Немачкој

Hielscher ултразвучни уређаји добро су познати по највишим стандардима квалитета и дизајна. Робусност и једноставно руковање омогућавају несметану интеграцију наших ултразвучних уређаја у индустријска постројења. Hielscher ултразвучни уређаји лако се носе са тешким условима и захтевним окружењима.

Hielscher Ultrasonics је компанија са ISO сертификатом која посебан нагласак ставља на ултразвучне уређаје високих перформанси, са најсавременијом технологијом и једноставном употребом. Наравно, Hielscher ултразвучни уређаји су усаглашени са CE захтевима и испуњавају захтеве UL, CSA и RoHs.

Табела у наставку даје оријентациони приказ приближног капацитета обраде наших ултразвучних уређаја:

Запремина шарже	Проток	Препоручени уређаји
0,5 до 1,5mL	n.a.	VialTweeter
1 до 500mL	10 до 200mL/min	UP100H
10 до 2000mL	20 до 400mL/min	UP200Ht, UP400St
0,1 до 20L	0,2 до 4L/min	UIP2000hdT
10 до 100L	2 до 10L/min	UIP4000hdT
15 до 150L	3 до 15L/min	UIP6000hdT
n.a.	10 до 100L/min	UIP16000
n.a.	већи	група уређаја UIP16000

Контактирајте нас! / Питајте нас!

Индустријски ултразвучни екстрактор са сондом за проточну обраду биљног материјала ради изоловања биоактивних једињења попут полифенола. Ови снажни ултразвучни хомогенизатори лако обрађују раствараче високе вискозности, попут глицерина.

Соникатор MSR-4 са 4x 4kW ултразвучним сондама (укупна ултразвучна снага 16kW) за индустријску екстракцију биоактивних једињења.

Повезане теме

Литература / Референце

Sumbal Jamshaid, Dildar Ahmed (2022): Optimization of ultrasound-assisted extraction of valuable compounds from fruit of Melia azedarach with glycerol-choline chloride deep eutectic solvent. Sustainable Chemistry and Pharmacy, Volume 29, 2022.
Jamshaid, S., Ahmed, D. & Aydar, A. Y. (2022): Ultrasound-assisted extraction optimization of polyphenols, flavonoids, and antioxidant compounds from fruit of Melia azedarach using a glycerol-based green deep eutectic solvent. Journal of Food Processing and Preservation, 46, e16657.
Turrini, Federica; Donno, Dario; Beccaro, Gabriele; Zunin, Paola; Pittaluga, Anna; Boggia, Raffaella (2019): Pulsed Ultrasound-Assisted Extraction as an Alternative Method to Conventional Maceration for the Extraction of the Polyphenolic Fraction of Ribes nigrum Buds: A New Category of Food Supplements Proposed by The FINNOVER Project. Foods. 8. 466; 2019
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.

Корисне чињенице о глицерину

Шта је глицерин? Глицерин, познат и као глицерол, јесте трохидроксилни алкохол високе растворљивости у води и хигроскопности. То га чини свестраним растварачем за различите примене. Вискозност биљног глицерина износи приближно 1400 центипоаза на 20ºC. Глицерин је нетоксичан, биоразградив и може се рециклирати. Производи се из обновљивих извора, што га чини еколошки прихватљивим растварачем. Пошто је глицерин јефтин и широко доступан, има широку примену у различитим индустријама. Незапаљивост и неиспарљивост чине глицерин безбедним за руковање и складиштење.
Глицерин је растворљив у води, етанолу и метанолу, што проширује његову применљивост као растварача у различитим хемијским процесима.

За које примене се глицерин користи као растварач?

Глицерин је цењен због разноврсне примене у прехрамбеној и козметичкој индустрији. Употреба глицерина као растварача једна је од његових значајних примена због његових хемијских својстава и велике свестраности као растварача.

У козметици и медицини: У козметици и медицини, глицерин се обично користи као емолијенс у кремама и гел формулацијама. Делује као растварач за многе слабо растворљиве супстанце, побољшавајући њихову биорасположивост. Ефикасност глицерина у овим применама потиче од његове хемијске природе трохидроксилног алкохола, која му даје високу растворљивост у води и хигроскопност.

У храни и пићима: Глицерин има више улога у индустрији хране и пића. Делује као средство за задржавање влаге, растварач и заслађивач, доприносећи очувању хране. Користи се и као пунило у индустријски припремљеној храни са ниским садржајем масти, попут кекса, и као средство за згушњавање у ликерима.

Својства полиола: Глицерин, полиол (шећерни алкохол), познат је по томе што је нетоксичан, биоразградив и погодан за рециклажу. Производи се из обновљивих извора и делује као поларни протични растварач захваљујући својој структури трохидроксилног алкохола. Због тога је изразито хидрофилан и растворљив у води, етанолу и метанолу.

Корастварач за екстракцију водом: Глицерин је ефикасан корастварач у поступцима екстракције водом, посебно цењен због своје ефикасности у добијању полифенолних екстраката.

Која је улога глицерина у ултразвучној екстракцији?

Глицерин, познат и као глицерол, јесте безбојна, вискозна течност без мириса која се широко користи као растварач при екстракцији из биљака. Његова јединствена својства чине га посебно погодним за екстракцију осетљивих фитохемикалија које би се могле разградити у оштријим условима. Ова способност глицерина да очува интегритет биоактивних једињења, заједно са његовом нетоксичношћу и биоразградивошћу, чини га привлачним растварачем за фармацеутску, козметичку и прехрамбену индустрију. Иако се чист глицерин често користи као растварач за екстракцију, он се такође меша са водом или етанолом у различитим односима.

Смеше глицерина и воде: Мешање глицерина са водом смањује вискозност раствора, повећавајући његову кавитациону ефикасност током ултразвучне екстракције. Типична смеша могла би да се састоји од 50% глицерина и 50% воде, чиме се постиже равнотежа између вискозности и ефикасности растварача. Ова комбинација је посебно ефикасна за екстракцију једињења попут горких материја из корена линцуре, као што је показано у поступцима ултразвучне обраде.

Смеше глицерина и етанола: Додавањем етанола глицерину добија се смеша растварача са нижом вискозношћу и побољшаним растварачким својствима. Етанол, као добар растварач за многе фитохемикалије, помаже ефикаснијој екстракцији једињења, док глицеринска компонента обезбеђује стабилност и биокомпатибилност коначног екстракта.

Ултразвук високих перформанси! Асортиман производа Hielscher обухвата цео спектар, од компактног лабораторијског ултрасоникатора, преко стоних уређаја, до потпуно индустријских ултразвучних система.

Hielscher Ultrasonics производи ултразвучне хомогенизаторе високих перформанси од лабораторијских до индустријских размера.