Extraktion av silymarin ur mariatistel – effektivast med ultraljudsbehandling

Silymarin är ett standardiserat extrakt från mariatistelfrön och innehåller huvudsakligen flera flavonolignaner såsom silibin. Silymarin är välkänt för sina olika medicinska effekter och används därför i läkemedel och kosttillskott. Ultraljudsextraktion har visat sig vara den effektivaste tekniken för att isolera flavonolignaner ur mariatistel. Ultraljudsextraktorer ger höga utbyten av överlägsen kvalitet med kort bearbetningstid.

Ultraljudsextraktion av silymarin ur mariatistelfrön

Silymarin är ett standardiserat extrakt från mariatistelfrön och innehåller en blandning av flavonolignaner som finns i fröna hos mariatistel (Silybum marianum L. Gaertner, Asteraceae). De huvudsakliga bioaktiva föreningarna i denna isomera blandning av polyfenoliska flavonolignaner är polyfenolerna taxifolin, silykristin, silydianin, silybin A, silybin B, isosilybin A och isosilybin B.


 

Utmaningen vid extraktion av silymarin:

Den största mängden silymarin i frön från Silybum marianum finns i cellväggarna, som huvudsakligen består av cellulosa som bildar en styv matris. Denna styva cellmatris är svår att bryta sönder. Konventionell lösningsmedelsextraktion (t.ex. med etanol, metanol eller hexan) kan inte bryta sönder cellväggarna fullständigt, vilket innebär att en stor mängd silymarin förblir instängd i cellmatrisen och inte frigörs till lösningsmedlet. Detta innebär att stora mängder värdefulla bioaktiva föreningar går till spillo på grund av ineffektiva extraktionstekniker.

Lösningen för effektiv extraktion av silymarin:

Ultraljudsextraktion överträffar andra extraktionsmetoder, särskilt genom höga utbyten, kort bearbetningstid och sin icke-termiska behandling, dvs. låg extraktionstemperatur. Ultraljudsbehandlingens funktionsprincip bygger på akustisk kavitation. Akustisk kavitation, även kallad ultraljudskavitation, skapar bubbelimplosioner, intensiva skjuvkrafter, stora tryckskillnader och vätskestrålar. Dessa rent mekaniska krafter bryter sönder även mycket styva cellväggar och frigör instängda bioaktiva föreningar såsom silymarin till det omgivande lösningsmedlet. Läs mer om funktionsprincipen för ultraljudskavitation vid extraktionsprocesser!
Den låga extraktionstemperaturen vid ultraljudsextraktion förhindrar termisk nedbrytning av bioaktiva föreningar, så att deras verkan bibehålls fullt ut.

Protokoll för extraktion av Silybum mariannum

Cirka 500 g finpulveriserade frön extraherades med n-hexan i 15 min. En ultraljudssond med en spetsdiameter på 20 mm användes för direkt ultraljudsbehandling (sonotrodspetsen var placerad 1 cm under lösningsmedelsnivån i extraktionskärlet). Extraktionen utfördes med en ultraljudsprocessor UP400S (400 watt, 24 kHz). Extraktionen genomfördes i 15 min vid rumstemperatur (temperaturen övervakades med ett termoelement i extraktionsblandningen och hölls konstant vid 25°C ±5°C med hjälp av ett iskylt bad runt extraktionskärlet). Efter extraktionen centrifugerades extraktet vid 4000rpm.
(jfr Sherif et al., 2017)
Alternativt fungerar vattenhaltig etanol utmärkt som lösningsmedel. Försök bekräftade att 70% etanol som lösningsmedel ger mycket högt återvinningsutbyte av silymarin.

HPLC-kromatogram av frön från Silybum marianum som extraherats med en ultraljudsapparat av sondtyp under olika tidsintervall på 15, 30 och 60min. Detekterade föreningar: taxifolin, silykristin, silydianin, silybin A, silybin B, isosilybin A och isosilybin B.
(diagram och studie: © Saleh et al., 2015)

Efterföljande inkapsling: framställning av silymarinnanogel med ultraljud

Protokoll för framställning av gel med nanostrukturerade lipidbärare för silymarin
Silymarinladdade nanostrukturerade lipidbärare (NLC) framställdes med lösningsmedelsdiffusion följt av ultraljudsbehandling. Lösningsmedelsdiffusion är den mest effektiva metoden för framställning av nanopartiklarna eftersom den ger liten partikelstorlek med låg polydispersitet, medan ultraljudsbehandling minskar skjuvspänningen. Lipiderna Sefsol® 218 (0,5% w/w) och Geleol® (1,4% w/w) smältes och löstes i 2ml etanol vid 60ºC (organisk fas). Silymarin motsvarande cirka 2% w/w av den binära lipidblandningen löstes i den organiska fasen. Cremophor® RH40 (2,7% w/w) och gallsalt (1,3% w/w), som ytaktivt ämne respektive hjälptensid, löstes i 19ml destillerat vatten uppvärmt till 70ºC, och den organiska fasen tillsattes under konstant omrörning vid 70ºC för att avdunsta det organiska lösningsmedlet. Den resulterande emulsionen ultraljudsbehandlades i 5 min med en ultraljudsapparat av sondtyp. För att skapa en reologiskt acceptabel formulering för topikal applicering införlivades dispersionen av optimerade, frystorkade silymarinladdade NLC i Carbopol-gel. (jfr Iqbal et al., 2019)

Högpresterande ultraljudsprocessorer för silymarinextraktion

Extraktorer från Hielscher Ultrasonics är väletablerade inom växtextraktion, oavsett vilket växtmaterial eller lösningsmedel som används. Extraktproducenter – såväl exklusiva tillverkare av småskaliga specialextrakt som storskaliga massproducenter – hittar i Hielschers breda utrustningssortiment den idealiska ultraljudsextraktionsutrustningen för sina produktionskrav. Utrustningskonfigurationer för såväl satsvis bearbetning som kontinuerliga inlineprocesser finns tillgängliga för omgående leverans och kan skickas samma dag.

Högeffektiv extraktionsutrustning

Hielschers ultraljudsextraktorer sönderdelar effektivt växtceller, ökar växtmaterialets yta för lösningsmedlets inträngning och förbättrar massöverföringen, vilket resulterar i snabb och fullständig frisättning av fytokemikalier (sekundära metaboliter). Hielschers extraktorer är utformade med användarvänlighet i åtanke, installeras snabbt och kan användas säkert och intuitivt.

Automatisk dataloggning

För att uppfylla produktionsstandarderna för livsmedel, kosttillskott och terapeutiska produkter måste produktionsprocesserna övervakas och dokumenteras i detalj. De digitala ultraljudsapparaterna från Hielscher Ultrasonics har automatisk dataloggning. Tack vare denna smarta funktion lagras alla viktiga processparametrar, såsom ultraljudsenergi (total energi och nettoenergi), temperatur, tryck och tid, automatiskt på ett inbyggt SD-kort så snart apparaten slås på. Processövervakning och dataregistrering är viktiga för kontinuerlig processtandardisering och produktkvalitet. Genom att öppna de automatiskt registrerade processdata kan du granska tidigare ultraljudsbehandlingar och utvärdera resultatet.
En annan användarvänlig funktion är fjärrstyrning av våra digitala ultraljudssystem via webbläsare. Med fjärrstyrning via webbläsare kan du starta, stoppa, justera och övervaka din ultraljudsprocessor på distans, var du än befinner dig.
Vill du veta mer om fördelarna med ultraljudsextraktion? Kontakta oss nu för att diskutera din tillverkningsprocess för växtextrakt! Vår erfarna personal delar gärna med sig av mer information om ultraljudsextraktion, våra ultraljudssystem och priser!

Uppfyller de högsta kvalitetsstandarderna – konstruerade och tillverkade i Tyskland

Den avancerade hårdvaran och smarta programvaran i Hielschers ultraljudsapparater är utformade för att garantera tillförlitliga resultat vid ultraljudsextraktion av din växtbaserade råvara, med reproducerbara resultat och användarvänlig, säker drift. Robusthet, tillförlitlighet, drift dygnet runt under full belastning och enkel användning ur operatörens perspektiv är ytterligare kvalitetsfaktorer som gör Hielschers ultraljudsapparater fördelaktiga.
Extraktorer från Hielscher Ultrasonics används över hela världen för högkvalitativ extraktion av fytokemikalier. Hielschers ultraljudsextraktorer har visat sig ge högkvalitativa växtämnen och används inte bara av mindre hantverksproducenter av specialextrakt och exklusiva extrakt, utan främst inom industriell produktion av extrakt, kosttillskott och läkemedel som är allmänt tillgängliga på marknaden. Tack vare sin robusta hårdvara och smarta programvara är Hielschers ultraljudsprocessorer enkla att använda och övervaka.
Certifierad kvalitet: Hielscher Ultrasonics i Teltow i Tyskland är ett ägarlett familjeföretag. Hielscher Ultrasonics är ISO-certifierat. Självklart är alla Hielschers standardmodeller av ultraljudsapparater CE-kompatibla och uppfyller kraven i UL, CSA och RoHs.

Tabellen nedan ger en indikation på våra ultraljudsapparaters ungefärliga bearbetningskapacitet: