Најефикаснија метода екстракције биљног материјала

Тражите ли моћан и поуздан систем за екстракцију ради производње висококвалитетних биљних екстраката? Овде можете пронаћи поређење уобичајених техника екстракције, укључујући ултразвучну екстракцију, екстракцију суперкритичним CO2, екстракцију етанолом, мацерацију и друге, као и њихове предности и недостатке.

Екстракција биљног материјала ултразвуком у поређењу са алтернативним техникама

Екстракција биљног материјала може се обављати различитим техникама. Међутим, примењена метода и протокол екстракције знатно утичу на ефикасност, принос и квалитет екстракта. Мацерација, екстракција суперкритичним CO2, перколација и Сокслетова екстракција уобичајене су методе екстракције које често дају недовољно добре резултате.
Екстракција заснована на ултразвуку је софистицирана техника изоловања која у више аспеката надмашује традиционалне методе екстракције.
Екстракција заснована на ултразвуку уз употребу ултразвучне сонде веома је делотворна метода екстракције једињења из биљака и других материјала. У поређењу са другим методама, као што су мацерација, екстракција CO2, перколација и микроталасна екстракција, ултразвучна екстракција помоћу сонде истиче се захваљујући неколиким предностима:

• Бржа екстракција: Ултразвучном екстракцијом помоћу сонде једињења се могу екстраховати много брже него мацерацијом и перколацијом. То је зато што ултразвучни таласи стварају кавитационе мехуриће у растварачу, који стварају микроударе који помажу разарању ћелијских зидова и бржем ослобађању једињења.
• Већи принос: Ултразвучном екстракцијом помоћу сонде може се постићи већи принос једињења него мацерацијом, екстракцијом CO2 и перколацијом. То је зато што ултразвучни таласи помажу ослобађању веће количине циљних једињења из материјала који се екстрахује.
• Већа ефикасност: Ултразвучна екстракција помоћу сонде ефикаснија је од мацерације, екстракције CO2, перколације и Сокслетових екстрактора, јер захтева мање растварача за екстракцију исте количине једињења. То је зато што ултразвучни таласи помажу повећању растворљивости циљних једињења у растварачу.
• Свестраност: Ултразвучна екстракција помоћу сонде може се користити за екстракцију широког спектра једињења из различитих материјала, укључујући и хидрофилна и хидрофобна једињења. То значи да је ултразвук одличан и за производњу екстраката пуног спектра.
• Ниски трошкови: Ултразвучна екстракција помоћу сонде углавном је јефтинија од екстракције CO2, перколације, мацерације и Сокслетове екстракције, јер не захтева опрему за висок притисак нити дуготрајан рад.
• Еколошка прихватљивост: Ултразвучне сонде омогућавају еколошки прихватљиву екстракцију, јер она захтева мање растварача и енергије у поређењу са другим методама и ствара мање отпада. Иако је соникација компатибилна са свим растварачима, захваљујући високој ефикасности соникације, употреба токсичних растварача може се у највећој мери избећи. Етанол, водени раствор етанола и вода одлични су растварачи за ултразвучну екстракцију биљног материјала.

У поређењу са традиционалним техникама екстракције биљног материјала, ултразвучна екстракција помоћу сонде нуди значајне предности, што објашњава широку примену ултразвучне екстракције за бројна биоактивна једињења из биљака.

Добијање висококвалитетних екстраката из биљног материјала

За висококвалитетне биљне екстракте није неопходна само сировина (биљни материјал), већ је пресудна и примењена техника екстракције. Биљни екстракти су осетљиви на температуру, што значи да се разграђују под дејством топлоте. Зато је пресудно одабрати нетермичку методу екстракције.
Избор растварача за екстракцију је још један важан фактор који утиче на квалитет екстракта. Растварачи као што су хексан, метанол, бутан и друге агресивне хемикалије могу контаминирати екстракт. Иако се растварачи уклањају након екстракције, у коначном екстракту могу се наћи трагови токсичних растварача. Вода, алкохол, етанол, глицерин или биљна уља су безбедни, нетоксични растварачи које је FDA одобрила за конзумирање.

Протокол екстракције биљног материјала помоћу ултразвучне сонде, корак по корак

Како се биоактивна једињења екстрахују из биљака ултразвучном обрадом помоћу сонде? У наставку су дата упутства, корак по корак, за екстракцију фитохемикалија и биоактивних једињења из биљног материјала као што су листови, латице, плодоносно тело, стабљике, корење или ризоми!

1. Најпре се биљни материјал меље или сецка на ситне комаде како би се повећала површина за екстракцију.
2. Биљни материјал се затим меша са растварачем (као што су етанол или вода) ради екстракције полифенола.
3. Затим се примењује ултразвучна обрада помоћу сонде како би се потпомогао процес екстракције деловањем ултразвучних таласа високог интензитета и ниске фреквенције од приближно 20kHz на смешу. То изазива акустичну кавитацију и брзо вибрирање растварача, што подстиче дезинтеграцију и разарање биљних ћелија и ослобађање биоактивних супстанци као што су полифеноли, флавоноиди и витамини.
4. Смеша се затим филтрира како би се чврсти биљни материјал одвојио од течности која садржи екстрахована биоактивна једињења.
5. Течност се затим упарава или подвргава даљој обради ради уклањања растварача и концентрисања биоактивних молекула.
6. Коначни производ је екстракт богат биоактивним једињењима који се може користити у различитим применама, као што су додаци исхрани, функционална храна и козметика.

Напомена: Ово је преглед процеса, а конкретни услови (растварач, однос биљног материјала и растварача, време екстракције, снага ултразвучне обраде итд.) могу се разликовати у зависности од биљног извора и жељеног садржаја биоактивних супстанци.

Како функционише ултразвучна екстракција?

Ултразвучна екстракција заснива се на принципу рада ултразвучне акустичне кавитације и представља искључиво механичку обраду. Слично мешалици са високим смицањем, ултразвучни уређај у процесном медијуму ствара само механичке силе смицања. Сама ултразвучна екстракција је нетермичка техника екстракције без хемикалија.
Шта је акустична кавитација? – Акустична или ултразвучна кавитација настаје када се ултразвучни таласи велике снаге и ниске фреквенције уводе у суспензију која се састоји од биљног материјала у течности (растварачу). Ултразвучни таласи велике снаге уводе се у биљну суспензију преко ултразвучног процесора са сондом. Ултразвучни таласи високе енергије пролазе кроз течност, стварајући наизменичне циклусе високог / ниског притиска, што доводи до појаве акустичне кавитације. Акустична или ултразвучна кавитација локално доводи до екстремних услова, као што су веома велике разлике у притиску и велике силе смицања. Када кавитациони мехурићи имплодирају на површини чврстих материја (као што су честице, биљне ћелије, ткива итд.), микромлазеви и судари између честица изазивају ефекте као што су уситњавање честица, сонопорација (перфорација ћелијских зидова и ћелијских мембрана) и разарање ћелија. Поред тога, имплозија кавитационих мехурића у течним медијумима ствара турбуленцију и мешање, што подстиче пренос масе између унутрашњости ћелије и околног растварача. Ултразвучно озрачивање је веома ефикасан начин за побољшање процеса преноса масе, јер соникација доводи до кавитације и са њом повезаних механизама, као што су микропомерања изазвана млазевима течности, компресија и декомпресија у материјалу са накнадним разарањем ћелијских зидова.
У зависности од сировине, процес ултразвучне екстракције може захтевати високе интензитете, нпр. ради разарања крутих биљних ћелија или материјала са високим садржајем целулозе. Ултразвучни уређаји са сондом могу генерисати веома високе амплитуде, што је неопходно за стварање снажне кавитације. Hielscher Ultrasonic производи ултразвучне екстракторе високих перформанси који лако могу постићи амплитуде од 200µm при непрекидном раду 24/7. За још више амплитуде, Hielscher нуди посебне сонотроде (сонде) за високе амплитуде.
За појачавање кавитације користе се ултразвучни реактори и проточне ћелије који се могу ставити под притисак. Са повећањем притиска, кавитација и кавитационе силе смицања постају разорније и тиме побољшавају ефекте ултразвучне екстракције.

Екстрахујте фитохемикалије и биоактивна једињења соникацијом

Ултразвучна екстракција користи се за ослобађање и изоловање широког спектра биоактивних једињења (такозваних фитохемикалија) из биљног материјала.
Списак у наставку даје кратак преглед фитохемикалија које се екстрахују ултразвуком:

• CBD и други канабиноиди из канабиса и конопље
• Терпени
• Ђумбир
• Рузмарин
• Капсаицин из љутих папричица
• Кофеин из зрна кафе
• Астаксантин из алги
• Алицин из белог лука
• Катехини (EGEC) из чаја
• Прополис
• Елагитанини из нара
• Ајурведски биљни екстракти
• Никотин из дувана
• Етарска уља
• Фитохемикалије из коприве
• Пектини из коре цитрусног воћа
• Полифеноли из коре манга
• Тараксацин и тараксастерол из маслачка

Растварачи за ултразвучну екстракцију

Ултразвучна екстракција је компатибилна са готово сваким растварачем. За екстракцију биоактивних једињења из биљног материјала најчешће се користе етанол, вода, смеша етанола и воде, глицерин и биљна уља, јер се ови растварачи сматрају безбедним за конзумирање и једноставни су за употребу.
Прочитајте више о растварачима који се користе за ултразвучну екстракцију!

Предности ултразвучне екстракције етанолом

Етанол је један од најчешће коришћених растварача за ултразвучну екстракцију због своје безбедности (FDA је одобрила његову употребу за конзумирање), ефикасности и способности растварања широког спектра супстанци. Ултразвучна екстракција етанолом надмашује друге раствараче и друге технологије екстракције у погледу исплативости, линеарне скалабилности, једноставности и безбедности.
Изузетна ефикасност етанола као растварача повезана је са његовим хемијским саставом, који обухвата угљоводонични реп и једну хидроксилну групу. Овакав хемијски састав омогућава етанолу да раствара и екстрахује веома широк спектар супстанци, укључујући полифеноле, флавоноиде, терпене, канабиноиде и липиде (уља).
На пример, ултразвучна екстракција канабиноида етанолом не захтева винтеризацију (уклањање воскова), корак који је потребан код других метода екстракције, као што је екстракција помоћу CO2, ради уклањања воскова.

Екстракција етанолом има различите ефекте у зависности од температуре етанола. Загрејани етанол се често користи за производњу екстраката пуног спектра, који су цењени због синергијског дејства својих састојака. С друге стране, за производњу биљних дестилата или дестилата канабиса предност се даје ледено хладном етанолу. Екстракција у ледено хладном етанолу не захтева накнадну филтрацију. Пошто је ултразвучна екстракција нетермички поступак, може се користити са врућим/топлим или охлађеним/ледено хладним етанолом. Ултразвучни реактори са плаштом помажу у одржавању жељене температуре обраде током поступка. Дигитално управљање и паметни софтвер ултрасоникатора прате температуру обраде преко прикључних температурних сензора и могу се програмирати тако да зауставе или паузирају поступак екстракције када температура медијума изађе из одређеног опсега.

Купите најефикаснију опрему за ултразвучну екстракцију!

Системи за екстракцију високих перформанси компаније Hielscher Ultrasonics доступни су за сваки обим рада, од малих лабораторијских система, преко пилотских система средње величине, до потпуно индустријске производње од неколико тона на сат. У зависности од капацитета обраде, Hielscher ултразвучни екстрактори могу се користити у шаржном или континуалном проточном режиму. Избор растварача је на вама, јер се Hielscher ултрасоникатори могу користити у комбинацији са било којим растварачем. Сви уређаји за ултразвучну екстракцију једноставни су и безбедни за руковање. У складу са вашом сировином, процесним капацитетима и циљаним производним учинком, Hielscher вам нуди најпогоднији ултрасоникатор.
На процесе ултразвучне екстракције утичу сировина, растварач и капацитет обраде. Доступан је различит прибор, као што су сонотроде (сонде) различитих величина и облика, појачивачи амплитуде, проточне ћелије различитих запремина и геометрија, прикључни сензори температуре и притиска и многа друга помагала, како би се саставио идеалан ултразвучни систем за ваш процес екстракције.
Контрола процеса је кључна за добијање репродуктивних резултата. Зато су сви дигитални модели опремљени интелигентним софтвером који вам омогућава да подешавате, пратите и мењате параметре екстракције. Захваљујући прецизној контроли амплитуде, времена соникације и радних циклуса, могу се постићи оптимални резултати процеса, као што су изузетан принос и највиши квалитет екстракта. Аутоматско бележење података о процесу соникације представља основу за стандардизацију процеса и репродуктивност / поновљивост, које су неопходне за добру произвођачку праксу (GMP).

Табела у наставку даје оквирни приказ приближног капацитета обраде наших ултрасоникатора: