Екстракција терпена ултразвуком
Доказано је да ултразвучна екстракција терпена даје високе приносе терпен кариофилен оксида, нпр. из канабиса и хмеља. Кариофилен оксид је терпен који се налази у канабису, хмељу, биберу, босиљку и рузмарину. Као активно једињење, екстраховани терпен кариофилен оксид се користи као адитив за укус и здравствени додатак.
Употреба екстрахованог кариофилен оксида
Кариофилен оксид се одликује ароматичним мирисом и укусом (тј. зачинским биљем). Због свог интензивног ароматичног мириса и укуса, често се користи као адитив у храни, као и као компонента мириса. Штавише, такође има способност везивања са ендокриним ЦБ2 рецепторима у људском телу, што га чини занимљивом фармацеутском компонентом.
Ултразвучна екстракција кариофилен оксида
Ултразвучна екстракција терпен кариофилен оксида је одлична техника за производњу високих приноса, нпр. канабис и хмељ. Прочитајте више о акустичној кавитацији, активни принцип ултразвучне екстракције!
На пример, β-кариофилен оксид је ултразвучно екстрахован ултразвучним уређајем УП100Х (100В, 30кХз) од осушених пупољака хмеља.
Подаци ГЦ анализе показују принос екстракције β-кариофилен оксида, екстрахованог Хиелсцхеровим УП100Х од хмеља.
УП400Ст – 400В снажан ултразвучни процесор за екстракцију терпена са мешалицом
Анализа гасном хроматографијом ултразвучног екстракта хмеља: β-кариофилен оксид, α-кариофилен, α-пинен, микрен, лимонен, α-кариофилен и кариофилен оксид и др.
Поред β-кариофилен оксида, успешно су екстраховани и други терпени као што су α-кариофилен, α-пинен, микрен, лимонен и α-кариофилен.
Како се терпени екстрахују из биљака помоћу ултразвучне сонде? Упутство корак по корак!
- Прво, биљни материјал се меље или сецка на мале комаде како би се повећала површина за екстракцију.
- Биљни материјал се затим меша са растварачем (као што је етанол или вода) да би се екстраховали терпени.
- Ултразвук типа сонде се затим користи да би се подржао процес екстракције применом ултразвучних таласа високог интензитета, ниске фреквенције на прибл. 20 кХз до каше. Ово изазива акустичну кавитацију и брзу вибрацију растварача, што промовише дезинтеграцију и ометање биљних ћелија и ослобађање терпена.
- Смеша се затим филтрира да се одвоји чврсти биљни материјал од течности која садржи екстраховане терпене.
- Течност се затим испарава или се подвргава даљој обради да би се уклонио растварач и концентровали терпени.
- Коначни производ је екстракт богат терпенима који се може користити у различитим апликацијама као што су дијететски суплементи, функционална храна и козметика.
Протокол ултразвучне екстракције терпена
Хмељ је млевен конвенционалним млином за кафу да би се добила хомогенија величина честица узорка хмеља.
4,5 мг хмеља је стављено у бочицу, а затим додато 5 мЛ етанола. Бочица је стављена у чашу са леденом водом ради одвођења топлоте. Затим је узорак соникиран са а УП100Х, опремљен сонотродом МС7, са поставком амплитуде од 50% током 90 секунди.
Анализа ултразвучног екстракта хмеља гасном хроматографијом:
Соникација обезбеђује висок пренос масе између ћелијске матрице и растварача, тако да се последично постиже веома висок принос висококвалитетног екстракта.
- висококвалитетни екстракти терпена (без термичке деградације)
- високи приноси
- брза процедура
- Брзи РОИ
- блажи растварачи
- мање употребе растварача
- Безбедан и лак за руковање
- минимално одржавање
- зелена, еколошки прихватљива екстракција терпена
Ултразвучна екстракција терпена се издваја као метода зелене екстракције, која омогућава значајно убрзање поступка екстракције терпена, а истовремено захтева мање енергије од других конвенционалних метода екстракције (тј. суперкритични ЦО2, Сокхлет итд.). Друге предности повезане са употребом ултразвучне екстракције терпена су једноставно руковање ултразвучним екстрактором, брз процес, без хемијског отпада, висок принос, еколошки прихватљив, побољшан квалитет због благих услова обраде и спречавање термичке деградације.
Ултразвучни екстрактори за терпене
Табела испод даје вам индикацију који ултразвучни уређај би могао бити најпогоднији за ваше потребе екстракције терпена.
| Батцх Волуме | Проток | Препоручени уређаји |
|---|---|---|
| 10 до 2000 мл | 20 до 400 мл/мин | УП200Хт, УП400Ст |
| 0.1 до 20Л | 0.2 до 4Л/мин | УИП2000хдТ |
| 10 до 100 л | 2 до 10 л/мин | УИП4000 |
| на | 10 до 100 л/мин | УИП16000 |
| на | већи | кластер оф УИП16000 |
Ултразвучни хомогенизатори велике снаге од лабораторијских до индустријских размера.
Литература/Референце
- Selvamuthukumaran, M.; Shi, J. (2017): Recent advances in extraction of antioxidants from plant by-products processing industries. Food Quality and Safety, 2017, 1, 61–81.
- Suslick, K.S. (1990): Sonochemistry. Science 23 Mar 1990: Vol. 247, Issue 4949, pp. 1439-1445
Чињенице које вреди знати
кариофилен
Кариофилен или (-)-β-кариофилен је природни бициклични сесквитерпен који се може наћи у многим есенцијалним уљима. Следеће биљке су познате као добар извор кариофилена: канабис, конопља (Цаннабис сатива), црни ким (Царум нигрум), каранфилић (Сизигиум ароматицум), хмељ (Хумулус лупулус), босиљак (Оцимум спп.), оригано (Ориганум вулгаре), црни бибер (Пипер нигрум), лаванда (Лавандула ангустифолиа), рузмарин (Росмаринус оффицинали и уље копаиба (Цопаифера спп.). β-кариофилен је фитоканабиноид са јаким афинитетом према канабиноидним рецепторима типа 2 (ЦБ 2), али не и канабиноидним рецепторима типа 1 (ЦБ 1 рецептор) .
кариофилен оксид
Кариофилен оксид (такође β-кариофилен оксид) је оксидациони дериват β-кариофилена и представља бели кристални чврсти прах са тачком топљења од прибл. Ночьу 62°Ц.
Цењен је због својих антиинфламаторних, локалних анестетичких и антиоксидативних ефеката. Прва истраживања сугеришу да би кариофилен оксид могао бити и потенцијални лек за лечење рака. Кариофилен оксид је део циклобутанског прстена, који се већ користи у медицинским истраживањима како би се синтетизовао широко коришћени лек за хемотерапију карбоплатин.
Кариофилен оксид, у коме је олефин кариофилена постао епоксид, је одобрена компонента за арому хране.
И β-кариофилен и β-кариофилен оксид показују ниску растворљивост у води, што отежава њихову апсорпцију у ћелији. За употребу ових сесквитерпена као медицинских лекова или додатака исхрани, инкапсулација у липозоми превазићи лошу растворљивост ових сесквитерпена у воденим течностима и обезбедити биорасположивост и биоактивност. Кликните овде да сазнате више о ултразвучној инкапсулацији биоактивних једињења!
Кариофилен оксид у канабису
У биљци цаннабис сатива, кариофилен оксид се налази као сесквитерпен, који се састоји од три јединице изопрена. Кариофилен оксид је један од највећих и најзаступљенијих терпена у биљци канабиса и одговоран је за карактеристичну арому и мирис канабиса. Ултразвучна екстракција се успешно примењује у производњи канабидиолна уља пуног спектра, тако да је дат ефекат окружења многоструких једињења.
Ултразвучна кавитација за екстракцију
Када се ултразвучни таласи велике снаге уводе у течност, у течности се јављају циклуси компресије и експанзије (разређивања). Током разређивања у течности се стварају шупљине или такозвани кавитациони мехурићи. Ови кавитациони мехурићи, који су сићушни вакуумски мехурићи, настају када делује негативни притисак, тако да се превазилази локална затезна чврстоћа течности. Вакумски мехурићи расту током неколико циклуса компресије/разређивања све док не могу да апсорбују више енергије и кавитациони мехур не доживи имплозивни колапс. Овај феномен је познат као кавитација. Према истраживању проф. Суслицк-а (1990), у кавитационим мехурима преовлађују екстремни услови са температурама до 5000 К, притисцима од 1000 атмосфере, брзином грејања-хлађења изнад 1010 К/с и млазовима течности са брзином до 280 м/с, што појављују се као веома велика сила смицања и турбуленције у зони кавитације. Комбинација ових фактора (притисак, топлота, смицање и турбуленција) се користи за убрзање преноса масе у процесу екстракције. Штавише, ови локални услови се такође користе у ултразвучним процесима, као што су хомогенизација, емулзификација или дисперговање.
Ултразвучна екстракција се заснива на акустичној кавитацији и њеним хидродинамичким смичним силама
Ултразвучна екстракција терпена
Принцип ултразвучне екстракције заснива се на два ефекта, који се производе када се ултразвучни таласи велике снаге упарују у течност или кашу:
Прво, растварач (око течни медијум) се гура у ћелијски матрикс. У зависности од амплитуде и јачине кавитације, ћелијски зид је перфориран или поремећен притиском течности.
Друго, током циклуса разређивања садржај ћелије (тј. интрацелуларни материјал) се испире из унутрашње ћелије. Након ултразвучне екстракције, циљана једињења су у растварачу и могу се одвојити од растварача (нпр. испаравањем растварача) тако да се коначно добије чист екстракт.
Састав сировине (као што је садржај влаге, степен мацерације/мљевења и величина честица, као и одабрани растварач су веома важни фактори за постизање ефикасног и ефективног процеса ултразвучне екстракције. Параметри ултразвучног процеса су такође битни: амплитуда , притисак, температура и време соникације морају бити успостављени и оптимизовани за најбоље резултате.