Ultrazvučna ekstrakcija ulja i lipida oraha
Ulja i lipidi orašastih plodova: sastav i relevantnost
Orašasti plodovi su bogati nezasićenim masnim kiselinama i bioaktivnim lipidima koji su od značajnog nutritivnog, farmaceutskog i industrijskog interesa. Profil lipida varira od vrste do vrste, ali obično uključuje trigliceride, slobodne masne kiseline, fosfolipide i manje komponente kao što su fitosteroli i tokoferoli (jedinjenja vitamina E). Uobičajene masne kiseline u orašastim uljima uključuju oleinsku kiselinu (C18: 1), linolnu kiselinu (C18: 2), palmitinsku kiselinu (C16: 0) i alfa-linolensku kiselinu (C18: 3).
Ulja i lipidi izvedeni iz oraha koriste se za:
- Hladno prešana jestiva ulja sa visokom oksidativnom stabilnošću i nutritivnom vrednošću
- Farmaceutske pomoćne materije i nosači za lipofilne aktivne supstance
- Kozmetičke formulacije zbog svojih omekšavajućih, antioksidativnih i kožnih svojstava
- Dodaci ishrani bogati esencijalnim masnim kiselinama i biljnim sterolima
Efikasna ekstrakcija je od ključnog značaja za očuvanje ovih osetljivih jedinjenja, posebno u termo-labilnim matricama kao što su bademi, lešnici, orasi i makadamije.
Principi ultrazvučne ekstrakcije rastvarača
Ekstrakcija ulja i lipida zasniva se na difuziji rastvarača i poremećaju matrice. Tradicionalne metode, kao što su Sokhlet ekstrakcije ili mehaničko presovanje, su vremenski i energetski intenzivni. Ultrazvuk uvodi mehaničku prednost pomoću akustične kavitacije. Kada visokofrekventni zvučni talasi prolaze kroz rastvarač, oni stvaraju mikroskopske mehuriće koji se brzo šire i kolabiraju. Ovaj proces stvara intenzivne sile smicanja, mikro-mlazove i lokalizovane visoke pritiske.
U kontekstu ekstrakcije oraha ulja, kavitacija razbija otvorene zidove biljnih ćelija, oslobađajući intracelularne lipide u okolni rastvarač. Rezultat je brža ekstrakcija, veći prinosi i bolje očuvanje nezasićenih lipida u poređenju sa termičkim metodama. Takođe, kavitacija ne samo da može rastvoriti rastvorljiva jedinjenja, već i raspršiti nerastvorljiva jedinjenja.
Ultrazvučna ekstrakcija ulja i lipida oraha
експериментална поставка
Za ovu demonstraciju, Hielscher UIP1000hdT ultrazvučni procesor je korišćen pod sledećim uslovima:
- Ultrazvučna snaga: 1000 vati
- Amplituda: 100% (ekvivalentno 35 μm od vrha do vrha u Cascatrode)
- Sonotrode: 40mm Cascatrode (CS4d40L2)
- Rastvarač: 500mL od 70% etanola (v / v)
- Uzorak: 200g drobljenih mešanih oraha
- Reakcija posuda: 800mL borosilikatno staklo čaša
- Uslovi: otvorena posuda, pritisak okoline, temperatura okoline
UIP1000hdT je radio u batch modu. Etanol je izabran zbog svoje niske toksičnosti, amfifilnih svojstava rastvarača i pogodnosti za hranu i farmaceutsku upotrebu. Tokom ultrazvuka, rastvarač je postao mlečni u roku od nekoliko sekundi zbog disperzije ekstrahiranih lipida i ulja.
Podešavanje ultrazvučne ekstrakcije pomoću UIP1000hdT, 1000 V Sonicator
vakuum filtracija
Nakon ultrazvučne obrade, smeša sadrži i tečni ekstrakt i zaostale čvrste materije. Čvrsto-tečno odvajanje se vrši pomoću Büchner levka i papira ili membranskog filtera pod vakuumom.
Poželjna je filtracija pod smanjenim pritiskom kako bi se izbeglo dugotrajno izlaganje vazduhu i svetlosti, što može promovisati oksidaciju nezasićenih lipida. Uverite se da:
- Čestice oraha su dovoljno male, ali ne previše fine da bi se sprečilo začepljenje.
- Levak je pravilno zapečaćen na bocu da se održi vakuum integritet.
- Filtracija se vrši odmah kako bi se smanjilo isparavanje etanola
Dobijeni filtrat je rastvor etanola bogat lipidima, bez suspendovanih čvrstih materija i spreman za oporavak rastvarača.
Büchner levak vakuum filtracija nakon ultrazvučne ekstrakcije
UV-Vis spektroskopija ekstrakta
Pre uklanjanja rastvarača, UV-vidljiva (UV-Vis) spektroskopija pruža informativni analitički snimak ekstrakta etanola. Ova metoda otkriva prisustvo prirodnih hromofora izvađenih iz oraha, uključujući polinezasićene masne kiseline, tokoferole, fenolne derivate i druge biomolekule rastvorljive u lipidima. Skeniranje se vrši između 200nm i 400nm, opseg najrelevantniji za π→π * i n→π * prelaze konjugovanih sistema i aromatičnih funkcionalnosti.
Koristeći 1cm kvarcnu kivetu ispunjenu razblaženim ekstraktom u 70% etanola, spektri apsorpcije se snimaju pomoću standardnog UV-Vis spektrofotometra. Ekstrakt je obično bledo žute do ćilibara i može pokazati višestruke vrhove apsorpcije u ultraljubičastom regionu, u zavisnosti od vrste oraha i uslova ekstrakcije.
UV-vidljivo (UV-Vis): Ultrazvučna ekstrakcija vs konvencionalna ekstrakcija
Ovaj UV-Vis profil je ponovljiv i karakterističan za ekstrakcije iz oraha na bazi etanola. Iako nije specifičan za jedinjenje, obrazac i intenzitet vrhova mogu se koristiti za praćenje konzistencije ekstrakcije, procenu efikasnosti rastvarača i ekran za prisustvo ciljnih molekula. Dalja kompoziciona analiza može se postići putem HPLC sa detekcijom dioda-niza (HPLC-DAD) ili GC-MS nakon uklanjanja etanola.
Rotari isparavanje za uklanjanje rastvarača
Poslednji korak podrazumeva isparavanje etanola da izoluje koncentrat oraha ulja. Rotaciono isparavanje je idealno za ovu svrhu jer uklanja isparljive rastvarače pod smanjenim pritiskom i blagim temperaturama, čime se štite jedinjenja osetljiva na toplotu.
Buchi Rotari isparivača
Parametri isparavanja
U ovom procesu:
- Rotacioni isparivač radi na temperaturi kupatila od 60 ° C (140 ° F).
- Nivo vakuuma je podešen na 700mbar ispod ambijenta, što je ekvivalentno 313mbar apsolutnom.
- Uzorak se rotira na oko 100rpm u 1L okruglog dna boce.
- Rashladni kalem se održava na 5-10 ° C (41-50 ° F) za kondenzaciju para etanola
Ova postavka omogućava etanol (tačka ključanja spuštena na ~ 60 ° C na 313mbar) da efikasno ispari bez pregrevanja ekstrakta. Prijemna boca sakuplja destilovani etanol, koji se može ponovo koristiti. Plutajući polipropilenske kuglice za kupanje mogu se dodati da izoluju vodeno kupatilo i smanjuju gubitak vode tokom dugih staza.
Pred kraj isparavanja, ulje može početi da se zalepi za staklo. Zaustavljanje procesa malo pre potpunog sušenja može sačuvati fluidnost i sprečiti pregrevanje. Završni korak sušenja može se obaviti pod azotom ili u vakuumskoj pećnici.
Brza, skalabilna i ponovljiva metoda ekstrakcije
Ultrazvučna ekstrakcija sa Hielscher UIP1000hdT obezbeđuje brzu, skalabilnu i ponovljivu metodu za izolaciju ulja i lipida iz oraha. Kada je uparen sa odgovarajućim tehnikama filtracije i rotacionog isparavanja, ovaj metod daje visokokvalitetne ekstrakte ulja oraha pogodne za upotrebu u hranljivim, farmaceutskim ili kozmetičkim aplikacijama.
Ultrazvučna ekstrakcija u kontinuirano mešanoj seriji
Molimo Vas da nas kontaktirate direktno za korišćenje ultrazvučne ekstrakcije. Rado ćemo vam pomoći da optimizirate svaki korak na osnovu vrste materijala, sistema rastvarača i nizvodne primene