Lösningsmedelsfri ultraljudsextraktion av vitlök

Vitlök (Allium sativum) är rik på organiska svavelföreningar (t.ex. allicin, glutation), som bidrar till många hälsofördelar. Ultraljudsextraktion är en tillförlitlig och effektiv teknik för att framställa högkoncentrerade vitlöksextrakt. Ultraljudsbehandling ger höga utbyten av högkvalitativa fullspektrumextrakt på mycket kort extraktionstid.

Överlägsna vitlöksextrakt genom ultraljudsextraktion

Användningen av en sondbaserad ultraljudsapparat för extraktion av allicin och organiska svavelföreningar ur vitlök erbjuder flera fördelar, bland annat höga utbyten och hög kvalitet på vitlöksextraktet, snabb bearbetning och ett lösningsmedelsfritt, miljövänligt tillvägagångssätt. Tillsammans bidrar dessa faktorer till framställning av högkvalitativa vitlöksextrakt med förbättrad bioaktivitet och enhetlig sammansättning, vilket gör detta till den föredragna metoden för forskare och industrier som söker vitlöksbaserade produkter av högsta kvalitet.
Nedan diskuterar vi de positiva effekterna av ultraljudsassisterad vitlöksextraktion i detalj:

• För det första använder en sondbaserad ultraljudsapparat ultraljudsvågor som överförs genom en titansond, en så kallad sonotrod, till extraktionsmediet. Ultraljudsvågornas mekaniska energi genererar kavitationsbubblor i vätskan och får dem att kollapsa snabbt. Under denna process uppstår intensiv lokal mikroturbulens samt tryck- och temperaturförändringar. Dessa krafter främjar sönderdelningen av vitlökens cellväggar. Denna sönderdelning underlättar frisättningen av allicin och andra organiska svavelföreningar som är inneslutna i cellerna, vilket leder till effektiv extraktion.
• För det andra gör den kontrollerade och precisa ultraljudsbehandlingen med sond det möjligt att anpassa extraktionsprocessen. Extraktproducenter såväl som forskare kan justera parametrar som ultraljudsbehandlingstid, amplitud och temperatur för att optimera extraktionsförhållandena och därigenom maximera utbytet av allicin och organiska svavelföreningar samtidigt som nedbrytningen av känsliga föreningar minimeras. Denna grad av kontroll är avgörande för att erhålla högkvalitativa extrakt med enhetlig sammansättning och verkan.
• Dessutom är ultraljudsbehandlingen relativt snabb jämfört med traditionella extraktionsmetoder som maceration eller Soxhlet-extraktion. Denna effektivitet sparar inte bara tid utan bidrar också till att bevara de extraherade föreningarnas färskhet och bioaktivitet. Den kortare extraktionstiden minskar vitlöksextraktets exponering för värme och syre, som kan bryta ned de känsliga organiska svavelföreningarna.
• Vidare är ultraljudsextraktion kompatibel med alla lösningsmedel, inklusive milda och miljövänliga lösningsmedel som vatten, etanol i vattenlösning eller alkohol. Detta är särskilt viktigt när vitlöksextraktet framställs för användning som livsmedelstillsats, aromämne, kosttillskott, nutraceutika eller läkemedel, där risken för kontaminering med lösningsmedel eller andra kemikalier måste undvikas för att säkerställa slutproduktens renhet och säkerhet.

Vattenbaserad ultraljudsextraktion av allicin

Allicin är den tiosulfinatmolekyl som förekommer i störst mängd i vitlöksextrakt. Allicin har antibakteriella, antivirala, antifungala, antiprotozoiska och hypoglykemiska effekter samt effekter mot cancer och är också känt för att stödja hjärt-kärlhälsan och immunsystemet. Vitlökens farmakologiska effekter är främst kopplade till tiol–disulfidutbytesreaktioner med de tiolhaltiga proteinerna.
För framställning av högkoncentrerade vitlöksextrakt med höga halter av organiska svavelföreningar är ultraljudsextraktion en tillförlitlig och effektiv teknik för att isolera tioler och andra bioaktiva ämnen ur vitlök. Ultraljudsbehandling frigör tiolerna från vitlökscellernas inre och gör det möjligt att framställa ett fullspektrumextrakt av vitlökens biomolekyler. Vid ultraljudsextraktion av vitlök kan vatten användas som lösningsmedel, vilket är giftfritt, billigt och miljövänligt.
 

Tvärsnitt av en vitlöksklyfta före och efter ultraljudsbehandling
studie och bilder av Bose et al. 2014

Protokoll för ultraljudsextraktion av allicin

Flera protokoll har utarbetats för ultraljudsextraktion av vitlök. I vetenskapliga studier har flera forskargrupper visat att ultraljudsbehandling ger höga utbyten av allicin, alliin, organiska svavelföreningar och andra fytokemikalier från vitlök.
Arzanlou et al. (2010) rapporterar om ultraljudsextraktion av allicin från vitlöksklyftor med vatten som lösningsmedel. De använde 20g manuellt krossade vitlöksklyftor. De ultraljudsbehandlade den macererade vitlöken i 600mL destillerat vatten i 5 min med Hielscher UP200S (200 watt) vid 100 % amplitud. Ett isbad användes för värmeavledning. Efter ultraljudsextraktionen pressades vitlöksmassan genom en silduk i fem lager. Suspensionen överfördes till ett 50mL-rör och centrifugerades vid 1258g och 4ºC i 20 min för att separera de återstående resterna från vätskan. Supernatanten överfördes till ett sterilt 50mL-rör som förslöts för förvaring.

Bose et al. (2014) jämförde ultraljudsextraktion med sond med traditionell macerering, behandling i ultraljudsbad och mikrovågsextraktion. Resultaten visade att ultraljudsextraktion med sond gav de högsta utbytena av allicin.

Ismail et al. (2014) rapporterar om effektiv ultraljudsextraktion av de svavelhaltiga biomolekylerna cystein och glutation från vitlökar. De använde vattenbaserad ultraljudsextraktion för att extrahera tioler från vitlökar med en UP100H inställd på 100% amplitud. De fann att den optimala vitlökskoncentrationen var 10% (w/v) vid extraktion i en öppen bägare. Tioler kvantifierades med en metod baserad på Ellmans reagens. De erhöll ett extraktionsutbyte på 0,170mM tioler. Forskarna drar slutsatsen att vattenbaserad ultraljudsextraktion är en enkel, säker och kostnadseffektiv metod för att isolera tioler från vitlök.
 
 

Högpresterande ultraljudsapparater för vitlöksextraktion

Hielscher Ultrasonics extraktionssystem används över hela världen inom livsmedels- och läkemedelsindustrin för kommersiell produktion av växtextrakt av hög kvalitet som används som livsmedelstillsatser, kosttillskott och terapeutiska medel. Oavsett om ditt mål är att producera mindre satser av vitlöksextrakt eller bearbeta stora mängder växtextrakt av hög kvalitet har Hielscher Ultrasonics den idealiska ultraljudsextraktorn för dig.

Konkurrensfördelar genom ultraljudsextraktion

De främsta fördelarna med ultraljudsextraktion av bioaktiva föreningar från växtmaterial som vitlök omfattar avsevärt kortare extraktions- och bearbetningstider, miljövänlighet tack vare vattenbaserad extraktion eller minskad lösningsmedelsanvändning och försumbart små CO₂-utsläpp, låg energiförbrukning samt enkel och säker drift av ultraljudssystemen.

Processtandardisering med Hielscher Ultrasonics

Extrakt som används i livsmedel eller läkemedel bör framställas enligt god tillverkningssed (GMP) och standardiserade processpecifikationer. Hielscher Ultrasonics digitala sonikatorer har intelligent programvara som gör det enkelt att ställa in och styra ultraljudsbehandlingen exakt. Automatisk dataregistrering sparar alla ultraljudsprocessparametrar, såsom ultraljudsenergi (total energi och nettoenergi), amplitud, temperatur och tryck (när temperatur- och trycksensorer är monterade), med datum- och tidsstämpel på det inbyggda SD-kortet. Detta gör att du kan granska varje ultraljudsbehandlat parti. Samtidigt säkerställs reproducerbarhet och en genomgående hög produktkvalitet. Alla Hielscher-sonikatorers robusthet möjliggör drift dygnet runt vid hög belastning och i krävande miljöer.
Tabellen nedan ger en uppfattning om våra ultraljudsapparaters ungefärliga bearbetningskapacitet: