Растварачи за ултразвучну екстракцију из биљака
- Ултразвучна екстракција има многе предности као што су високи приноси, брзе стопе екстракције, еколошка прихватљивост и ниска потрошња енергије.
- Једна од најјачих предности је употреба воде као медијума за екстракцију. Међутим, соникација се може користити са вишеструким системима растварача да би се постигли врхунски резултати за циљани екстракт.
- Оптимални растварач за ултразвучну екстракцију биљних биоактива се бира у односу на сировину.
ултразвучна екстракција
Познато је да ултразвук нарушава ћелијске структуре и побољшава пренос масе, чиме се повећава могућност екстракције биоједињења (нпр. феноли, каротеноиди).
Пошто механички ефекти соникације у великој мери побољшавају процес екстракције због побољшаног преноса масе, употреба органских растварача је често сувишна. То значи да је за ултразвучну екстракцију вода често довољан медијум за екстракцију који има многе предности као што је јефтин, неопасан, лако доступан и еколошки прихватљив.
Међутим, за специфична биоактивна једињења најбољи резултати се могу постићи ултразвучном екстракцијом у комбинацији са испарљивим растварачем.
Да бисте изабрали прави растварач, потребно је узети у обзир сировину (нпр. свеж или сушен, мацериран/млевен или прашкасти биљни материјал) и циљане супстанце (нпр. липофилне, хидрофилне).
Биљни глицерин је идеалан растварач за екстракцију због својих нетоксичних, неиритирајућих својстава и способности да очува стабилност и снагу осетљивих биоактивних једињења. И чисти глицерин и мешавине глицерин-вода, корисни су растварачи за производњу екстраката за суплементе и нутрацеутике, екстраката укуса, адитива за храну и козметике.
УИП2000хдТ соницатор за ботаничку екстракцију у великим серијама или инлине рад
Следећа табела наводи неколико растварача, који су добро познати растварачи за екстракцију и који се користе за ултразвучну екстракцију из биљног материјала.
| етанол | Један од најчешћих растварача за ботаничку екстракцију. Као поларни растварач, етанол раствара поларна једињења као што су алкалоиди и флавоноиди. |
| воде | Универзални растварач, који се често користи за екстракцију хидрофилних једињења као што су полисахариди, протеини и неки гликозиди. |
| водени етанол | Мешавина етанола и воде, овај растварач може да екстрахује широк спектар поларних и умерено поларних једињења, обезбеђујући равнотежу између снаге растварача етанола и способности воде да екстрахује хидрофилна једињења. Водени етанол се може припремити у различитим односима прилагођавајући капацитет растварања циљним једињењима. |
| глицерин | Веома поларни растварач који је користан за екстракцију поларних једињења и може бити сигурнија алтернатива другим поларним растварачима, који се често користи у тинктурама и екстрактима намењеним за интерну потрошњу. Прочитајте више о екстракцији фитокемикалија у глицерину помоћу соникације! |
| метанол | Веома поларни растварач ефикасан у екстракцији широког спектра биљних једињења укључујући феноле, флавоноиде и неке алкалоиде. |
| хексан | Неполарни растварач који се првенствено користи за екстракцију неполарних једињења као што су липиди, воскови и етерична уља. |
| ацетон | Поларни апротични растварач, ацетон је ефикасан за екстракцију широког спектра ботаничких једињења, посебно оних која су мање поларна од оних екстрахованих водом или метанолом. |
| изопропанол | Поларни растварач сличан етанолу, који се обично користи за екстракцију етеричних уља, смола и неких алкалоида. |
| Хлороформ | Неполарни растварач ефикасан у екстракцији алкалоида, терпеноида и неких гликозида. Ређе се користи због своје токсичности. |
| етил ацетат | Умерено поларни растварач који се користи за екстракцију низа једињења укључујући флавоноиде, алкалоиде и феноле. |
| толуен | Неполарни растварач који се користи за екстракцију неполарних једињења као што су етерична уља, терпени и воскови. |
| Бутанол | Умерено поларни растварач ефикасан у екстракцији једињења средњег поларитета укључујући неке гликозиде и сапонине. |
| Петролеум етар | Неполарни растварач који се првенствено користи за екстракцију масти, уља и других неполарних једињења из биљних материјала. |
Снажни ултразвучни таласи ометају ћелијски матрикс биолошких структура и ослобађају биоактивна једињења. Пренос масе између биљног материјала и растварача је интензиван. Због ових механизама, ултразвучна екстракција је веома ефикасна за ботаничку екстракцију.
УП400СТ ултразвучни хомогенизатор за биљну екстракцију омогућава коришћење растварача по вашем избору.
Ултрасоникатори за екстракцију
Од лабораторијских и стоних ултразвучних уређаја до потпуно индустријских ултразвучних система за екстракцију – Хиелсцхер Ултрасоницс је ваш дугогодишњи искусан партнер, када су у питању моћни и поуздани ултразвучни уређаји за успешне процесе екстракције.
Наши ултразвучни системи се широко користе у биохемијским лабораторијама и фармацеутским производним погонима. Ултразвучне сонотроде и реактори се могу аутоклавирати и испуњавају стандарде фармацеутске производње.
Хиелсцхер индустријски соникатори могу да испоруче веома велике амплитуде како би пореметили ћелијске матрице и ослободили циљане супстанце. Амплитуде до 200 µм могу се лако радити у континуитету у раду 24/7. Снага и робусност Хиелсцхер ултрасоникатора осигуравају високе приносе, брзе стопе екстракције и потпунију екстракцију – изврсност конвенционалних процеса екстракције.
Наши ултразвучни процесори се могу комбиновати са конвенционалним методама екстракције као што су Сокхлет екстракција или суперкритична екстракција ЦО2. Надоградња у постојеће производне линије може се лако извршити.
Литература / Референце
- 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.
Чињенице које вреди знати
Ултразвучна екстракција кавитацијом
Интензивни ултразвучни таласи се стварају акустична кавитација у течностима. Кавитационе силе смицања разбијају ћелијски зид и мембране тако да се интрацелуларни материјал ослобађа. Ултразвучном екстракцијом постиже се већи продор растварача у биљно ткиво и побољшава пренос масе. На тај начин, ултразвучна екстракција значајно интензивира процес екстракције што резултира већим приносима, бржим брзинама екстракције и потпунијом екстракцијом.
системи растварача
За екстракцију биоактивних једињења из биљног материјала на располагању су различити системи растварача. За екстракцију хидрофилних једињења бирају се углавном поларни растварачи као што су метанол, етанол или етил-ацетат, док се за екстракцију липофилних једињења (нпр. липида) бирају системи растварача као што су дихлорометан или дихлорометан/метанол (в/в 1:1 ) су пожељни. Хексан се често користи као растварач за екстракцију хлорофила.
Шта су биоактивна једињења?
Биоактивна једињења или фитокемикалије се дефинишу као супстанце које утичу на живе организме, ткива или ћелије. Биолошки активне супстанце укључују антибиотике, ензиме и витамине. Биоактивне супстанце као што су каротеноиди и полифеноли могу се екстраховати нпр. из воћа, лишћа и поврћа, док се фитостероли налазе у биљним уљима.
Биоактивна једињења биљног порекла укључују флавоноиде, кофеин, каротеноиде, холин, дитиолтионе, фитостероле, полисахариде, фитоестрогене, глукозинолате, полифеноле и антоцијанине. Многе биоактивне супстанце су цењене јер делују као антиоксиданси и стога се сматрају корисним за здравље.
Како да изаберем најбољи растварач за екстракцију?
Смернице у наставку вам помажу да изаберете одговарајући растварач за ултразвучну ботаничку екстракцију. Пошто је соникација компатибилна са било којим стандардним растварачем, можете одабрати растварач који је најидеалнији за вашу биљну сировину, циљане фитокемикалије и економичност.
- Селективност: Изаберите растварач који посебно раствара жељена једињења остављајући нежељене компоненте иза себе. На пример, користите етанол за поларна једињења као што су алкалоиди и флавоноиди.
- растворљивост: На основу принципа “као раствара се као,” изабрати растварач са поларитетом сличним поларитету растворене супстанце. Поларни растварачи (нпр. вода, етанол) растварају поларна једињења, док неполарни растварачи (нпр. хексан) растварају неполарна једињења попут липида и уља.
- Цена: Размотрите исплативост растварача. Неки растварачи могу бити скупљи, али нуде веће приносе или бољу селективност, балансирајући укупне трошкове екстракције.
- безбедност: Уверите се да је растварач безбедан за употребу и руковање. Фактори укључују токсичност, запаљивост и утицај на животну средину. На пример, вода и етанол су сигурнији избор у поређењу са хлороформом или толуеном.
Поларитет и избор растварача
Према закону сличности и међусобног мешања, растварачи са вредношћу поларитета близу поларитета растворене супстанце ће вероватно имати бољи учинак. Ево неколико примера:
- Поларни растварачи: Вода, етанол, метанол – Користи се за екстракцију поларних једињења као што су алкалоиди, флавоноиди, гликозиди и протеини.
- Умерено поларни растварачи: Ацетон, етил ацетат, изопропанол – Погодно за екстракцију широког спектра једињења, укључујући феноле и неке алкалоиде.
- Неполарни растварачи: Хексан, толуен, петролеум етар – Идеално за екстракцију неполарних једињења као што су липиди, воскови, терпени и етерична уља.
Примери употребе растварача
- етанол: Један од најчешћих растварача за ботаничку екстракцију. Као поларни растварач, етанол раствара поларна једињења као што су алкалоиди и флавоноиди.
- вода: Универзални растварач, који се често користи за екстракцију хидрофилних једињења као што су полисахариди, протеини и неки гликозиди.
- метанол: Веома поларни растварач ефикасан у екстракцији широког спектра биљних једињења укључујући феноле, флавоноиде и неке алкалоиде.
- хексан: Неполарни растварач који се првенствено користи за екстракцију неполарних једињења као што су липиди, воскови и етерична уља.
- ацетон: Поларни апротични растварач, ацетон је ефикасан за екстракцију широког спектра ботаничких једињења, посебно оних која су мање поларна од оних екстрахованих водом или метанолом.
- изопропанол: Поларни растварач сличан етанолу, који се обично користи за екстракцију етеричних уља, смола и неких алкалоида.
- хлороформ: Неполарни растварач ефикасан у екстракцији алкалоида, терпеноида и неких гликозида. Ређе се користи због своје токсичности.
- Етил ацетат: Умерено поларни растварач који се користи за екстракцију низа једињења укључујући флавоноиде, алкалоиде и феноле.
- толуен: Неполарни растварач који се користи за екстракцију неполарних једињења као што су етерична уља, терпени и воскови.
- бутанол: Умерено поларни растварач ефикасан у екстракцији једињења средњег поларитета укључујући неке гликозиде и сапонине.
- Петролеум етар: Неполарни растварач који се првенствено користи за екстракцију масти, уља и других неполарних једињења из биљних материјала.
Следећи растварачи су тестирани у истраживачким студијама које су истраживале ултразвучну екстракцију специфичних биљних материјала и фитокемикалија.
| растварач | Плант | Врста ткива |
|---|---|---|
| Сирћетна киселина / уреа / цетилтрим-етиламонијум бромид | пиринач | мекиње |
| водени етанол | зрно дестилатора | жито |
| Водени изопропанол | соја, уљана репица | семена |
| етанол | Саццхарина јапоница | – |
| Глацијална актичка киселина | сирак | – |
| фенол | парадајз / кромпир / алое вера / соја | полен / кртола / лист / семе |
| Фенол/амонијум ацетат | јечам / банана | корен / лист |
| Фенол/амонијум ацетат | авокадо / парадајз / наранџа / банана / крушка / грожђе / јабука / јагода | воће |
| Фенол/метанол-амонијум ацетат | четинари / банана / јабука / кромпир | семе / плодови |
| Натријум додецил сулфат/ацетон | четинари / кромпир | семе / кртола |
| Натријум додецил сулфат/ТЦА/ацетон | јабука / банана | ткива |
| ТЦА | пасуљ | антхер |
| ТЦА/ацетон | цитруси / соја / алое вера | лишће |
| ТЦА/ацетон | соја / четинари | семена |
| ТЦА/ацетон | парадајз | полен пшеница |
| ТЦА/ацетон/фенол | маслина / бамбус / грожђе / лимун | лишће |
| ТЦА/ацетон/фенол | јабука / поморанџа / парадајз | воће |
| Тиоуреа/уреа | соја | семе |
| Тиоуреа/уреа | јабука / банана | марамице |
| Трис-ХЦЛ пуфер | парадајз | полен пшеница |
Шта су органски растварачи?
Органски растварач је врста испарљивог органског једињења (ВОЦ). ВОЦ су органске хемикалије које испаравају на собној температури.
Органска једињења која се користе као растварачи укључују:
- ароматична једињења, нпр. бензол и толуен
- алкохоли, нпр. метанол
- естри и етри
- кетони, нпр. ацетон
- амини
- нитровани и халогенизовани угљоводоници
Многи органски растварачи су класификовани као токсични или канцерогени. У случају неправилног руковања, могу бити опасни по људе и могу контаминирати ваздух, воду и земљиште. Због моћног механизма ултразвучне екстракције, употреба органских растварача може се избећи заменом блажих, нетоксичних растварача.
