Glycerin som lösningsmedel för ultraljudsextraktion

Glycerin eller glycerol kan användas i ren form (100%) eller som en blandning av glycerin och vatten eller etanol för extraktion av växtmaterial. Läs om fördelarna med att använda glycerin som extraktionsmedel i ultraljudsprocesser.

Extraktion av växtmaterial i glycerin med ultraljud

Extraktion av växtmaterial är en grundläggande process inom analytisk kemi, biokemi och naturproduktstudier som syftar till att isolera specifika komponenter ur komplexa blandningar. Traditionella extraktionsmetoder, såsom maceration eller Soxhlet-extraktion, kräver ofta långa bearbetningstider och användning av organiska lösningsmedel, som kan medföra miljö- och hälsorisker. Under det senaste årtiondet har ultraljudsextraktion ersatt traditionella extraktionstekniker såsom maceration, Soxhlet-extraktion och lösningsmedelsextraktion, eftersom ultraljudsbehandling är effektivare, snabbare, mer verkningsfull och miljövänligare. Utöver dessa fördelar med ultraljudsextraktion gör tekniken det möjligt att använda valfritt lösningsmedel. Ultraljudsextraktorer kan till och med hantera rent vegetabiliskt glycerin som lösningsmedel.

Hur fungerar ultraljudsapparater med sond för extraktion?

Ultraljudsapparater som används för extraktion av växtmaterial utnyttjar kraften hos intensivt ultraljud. Via ultraljudssonden överförs högintensivt ultraljud till lösningsmedlet, där många kavitationsbubblor uppstår. Den snabba bildningen och kollapsen av mikroskopiska kavitationsbubblor genererar skjuvkrafter och intensiv omrörning samt lokalt höga temperaturer och tryck. Dessa sonomekaniska krafter bryter effektivt sönder cellväggar och underlättar frisättningen av intracellulära föreningar. Denna ultraljudsintensifierade extraktionsteknik erbjuder flera fördelar, däribland kortare extraktionstider, ökat utbyte och möjligheten att bearbeta termolabila ämnen utan betydande nedbrytning.

Vegetabiliskt glycerin som extraktionsmedel

Vegetabiliskt glycerin, en färglös, luktfri och viskös vätska som framställs ur vegetabiliska oljor, är allmänt känt för sina egenskaper som lösningsmedel. Det är giftfritt, biologiskt nedbrytbart och har utmärkt förmåga att lösa ett brett spektrum av organiska föreningar. Som lösningsmedel erbjuder vegetabiliskt glycerin flera fördelar jämfört med traditionella organiska lösningsmedel:

• Säkerhet och miljöpåverkan: Glycerin är giftfritt och miljövänligt, vilket gör det till ett fördelaktigt val för tillämpningar inom grön kemi.
• Livsmedels- och läkemedelskvalitet: Vegetabiliskt glycerin finns i livsmedels- och läkemedelskvalitet. Eftersom glycerin är alkoholfritt, ätbart och har söt smak är det ett uppskattat lösningsmedel för extrakt avsedda för livsmedel och läkemedel. Inom kosmetik är glycerin ett uppskattat lösningsmedel tack vare sina mjukgörande egenskaper.
• Löslighet: Det kan lösa både hydrofila och hydrofoba ämnen, vilket breddar spektrumet av föreningar som kan extraheras.
• Stabilitet: Glycerin är kemiskt stabilt, vilket hjälper till att bevara känsliga föreningars integritet under extraktionen.

Protokoll: Ultraljudsextraktion från örtblad till glycerin

I detta protokoll vägleder vi dig genom stegen för ultraljudsextraktion av bioaktiva föreningar från örtblad till rent glycerin. Du kan titta på den kompletterande videon ovan för att få en visuell bild av ultraljudsextraktionsprocessen.
 
Du behöver:

• färska eller torkade örter
• 100% vegetabiliskt glycerin
• ultraljudsapparat med sond, t.ex. UP400St med sonotrod S24d22L2D
• bägare av glas
• mörk glasflaska för förvaring

 
 
Stegvisa instruktioner

• Hacka örtbladen i små bitar (ca 5x5mm).
• Lägg örtbladen i glasbägaren.
• Tillsätt glycerinet. Du kan låta örterna ligga i blöt i några minuter.
• För in ultraljudsapparatens sond i bägaren. Centrera sonden i bägarens mitt och se till att sonotroden inte vidrör kärlets väggar.
• Ställ in amplituden på 100% och starta ultraljudsbehandlingen.
• Övervaka temperaturen med temperaturgivaren som medföljer UP400St.
• När temperaturen stiger över den temperatur som du inte vill överskrida kan du pausa ultraljudsapparaten för att låta glycerinsuspensionen svalna. Du kan ställa in en temperaturgräns i menyn på UP400St. Dessutom kan du placera glasbägaren i ett isbad.
• Ultraljudsbehandla tills den totala energitillförseln är cirka 200–250 Ws/g. (Du kan ställa in önskad energitillförsel i menyn på UP400ST och alla digitala ultraljudsapparater från Hielscher.)
• Efter ultraljudsbehandlingen avlägsnar du det uttömda växtmaterialet från glycerinet genom filtrering. Du kan använda en sil, ett filterpapper eller en silduk. Använd vakuumfiltrering för att underlätta filtreringen av det viskösa glycerinet.

 
Felsökning och tips:
Ju kallare glycerinet är, desto högre är dess viskositet. Vätskor med hög viskositet kräver en kraftfullare ultraljudsapparat. Ultraljudsapparaten UP400St med en effekt på 400 watt hanterar utan problem 100% glycerin vid rumstemperatur. Om du använder en ultraljudsapparat med lägre effekt kan du använda en blandning av glycerin och vatten (t.ex. 50:50 %v/v).
För kallt glycerin är en industriell ultraljudsapparat, såsom ultraljudsprocessorn UIP1000hdT med en effekt på 1000 watt, idealisk för att bearbeta lösningsmedel med hög viskositet.
 

Protokoll: Extraktion av fytokemikalier från gentianarot

En praktisk tillämpning av blandningar av glycerin och vatten vid ultraljudsextraktion av växtmaterial demonstreras genom isolering av fytokemikalier såsom amarogentin från gentianarot i 50% glycerin med ultraljudsapparaten Hielscher UP200Ht. Gentianarot innehåller bittergivande smakämnen som är av intresse inom livsmedels- och dryckesindustrin samt inom traditionell medicin.
Amarogentin har ett bittervärde på 58 000 000 och förekommer i en koncentration på 0,15% i gentianaroten. Gentianans bitterhet kännetecknas av en ren smak. Gentianarotens bitterämnen har hög potens och uppskattas som kraftfulla smakämnen.

 
 
Stegvisa instruktioner för ultraljudsextraktion av gentianarot med glycerin som lösningsmedel
 

 
Användningen av en blandning av glycerin och vatten i kombination med den högpresterande ultraljudsapparaten UP200Ht ger ett högt utbyte av extraherade fytokemikalier. De milda förhållanden som glycerinet ger säkerställer att de känsliga föreningarna förblir stabila under hela processen.

Glycerin och dess blandningar med vatten eller etanol erbjuder mångsidiga lösningsmedelsalternativ för ultraljudsextraktion av växtmaterial. Trots de utmaningar som glycerinets höga viskositet medför kan avancerad ultraljudsutrustning som Hielscher UP200Ht effektivt hantera dessa lösningsmedel och säkerställa effektiv extraktion av värdefulla fytokemikalier. Möjligheten att anpassa lösningsmedlets sammansättning och utnyttja ultraljudsvågornas kraft gör ultraljudsassisterad extraktion till en kraftfull teknik för isolering av bioaktiva föreningar från växtmaterial.

Ultraljudsassisterad extraktion i glycerin

Att kombinera ultraljudsapparater av sondtyp med vegetabiliskt glycerin som lösningsmedel ger en kraftfull metod för extraktion. De mekaniska effekterna av ultraljudsbehandlingen förbättrar massöverföringen, vilket gör glycerinet effektivare på att lösa upp målföreningar. Denna kombination är särskilt effektiv för att extrahera bioaktiva föreningar från växtmaterial, såsom polyfenoler, alkaloider och eteriska oljor.

Tillämpningar för ultraljudsextraktion av växtmaterial i glycerin

Denna extraktionsteknik har lovande tillämpningar inom olika områden:

1. Läkemedel: Isolering av aktiva läkemedelssubstanser från medicinalväxter.
2. Livsmedelsindustrin: Extraktion av naturliga aromer, färgämnen och antioxidanter.
3. Kosmetika: Framställning av bioaktiva föreningar för hudvårds- och skönhetsprodukter.
4. Djupa eutektiska lösningsmedel Tack vare låg kostnad, hög tillgänglighet, giftfrihet, icke-antändlighet och icke-flyktighet är glycerol och glycerolbaserade djupa eutektiska lösningsmedel idealiska för ultraljudsextraktion av polyfenoler och erbjuder en mycket hållbar lösning.

Konstruktion, tillverkning och rådgivning – kvalitet tillverkad i Tyskland

Hielschers ultraljudsapparater är välkända för sina högsta kvalitets- och konstruktionsstandarder. Robusthet och enkel användning gör det möjligt att smidigt integrera våra ultraljudsapparater i industriella anläggningar. Hielschers ultraljudsapparater klarar enkelt tuffa förhållanden och krävande miljöer.

Hielscher Ultrasonics är ett ISO-certifierat företag och lägger särskild vikt vid högpresterande ultraljudsapparater med toppmodern teknik och användarvänlighet. Självklart är Hielschers ultraljudsapparater CE-kompatibla och uppfyller kraven enligt UL, CSA och RoHs.

Tabellen nedan ger en uppfattning om våra ultraljudsapparaters ungefärliga bearbetningskapacitet: