Bitkilerden Ultrasonik Ekstraksiyon için Çözücüler
- Ultrasonik ekstraksiyon, yüksek verim, hızlı ekstraksiyon oranları, çevre dostu olma ve düşük enerji tüketimi gibi birçok avantaja sahiptir.
- En güçlü faydalardan biri, suyun ekstraksiyon ortamı olarak kullanılmasıdır. Bununla birlikte, sonikasyon, hedeflenen ekstrakt için üstün sonuçlar elde etmek için manifold çözücü sistemleriyle birlikte kullanılabilir.
- Bitkisel biyoaktiflerin ultrasonik ekstraksiyonu için en uygun çözücü, hammadde ile ilgili olarak seçilir.
ultrasonik ekstraksiyon
Ultrasonun hücre yapılarını bozduğu ve kütle transferini iyileştirdiği, böylece biyobileşiklerin (örneğin fenolikler, karotenoidler) ekstrakte edilebilirliğini arttırdığı iyi bilinmektedir.
Sonikasyonun mekanik etkileri, büyük ölçüde geliştirilmiş kütle transferi nedeniyle ekstraksiyon işlemini geliştirdiğinden, organik çözücülerin kullanımı genellikle gereksizdir. Bu, ultrasonik ekstraksiyon için, suyun genellikle ucuz, tehlikeli olmayan, kolay temin edilebilir ve çevre dostu gibi birçok faydası olan yeterli bir ekstraksiyon ortamı olduğu anlamına gelir.
Bununla birlikte, spesifik biyoaktif bileşikler için en iyi sonuçlar, uçucu bir çözücü ile kombinasyon halinde ultrasonik ekstraksiyon ile elde edilebilir.
Doğru çözücüyü seçmek için ham madde (örneğin taze veya kurutulmuş, yumuşatılmış/öğütülmüş veya toz haline getirilmiş bitki materyali) ve hedeflenen maddeler (örneğin lipofilik, hidrofilik) dikkate alınmalıdır.
Bitkisel gliserin, toksik olmayan, tahriş edici olmayan özellikleri ve hassas biyoaktif bileşiklerin stabilitesini ve gücünü koruma kabiliyeti nedeniyle ideal bir ekstraksiyon çözücüsüdür. Hem saf gliserin hem de gliserin-su karışımları, takviyeler ve nutrasötikler, aroma özleri, gıda katkı maddeleri ve kozmetikler için ekstraktların üretimi için yararlı çözücülerdir.
UIP2000hdT sonikatör büyük partiler halinde botanik ekstraksiyon veya hat içi çalışma için
Aşağıdaki tabloda, iyi kurulmuş ekstraksiyon solventleri olan ve bitki materyalinden ultrasonik ekstraksiyon için kullanılan birkaç çözücü listelenmektedir.
| etanol | Botanik ekstraksiyon için en yaygın çözücülerden biri. Polar bir çözücü olarak etanol, alkaloidler ve flavonoidler gibi polar bileşikleri çözer. |
| Su | Genellikle polisakkaritler, proteinler ve bazı glikozitler gibi hidrofilik bileşikleri çıkarmak için kullanılan evrensel çözücü. |
| sulu etanol | Etanol ve suyun bir karışımı olan bu çözücü, etanolün çözücü gücü ile suyun hidrofilik bileşikleri ekstrakte etme yeteneği arasında bir denge sağlayarak çok çeşitli polar ve orta derecede polar bileşikleri çıkarabilir. Sulu etanol, çözünme kapasitesini hedef bileşiklere göre ayarlayarak farklı oranlarda hazırlanabilir. |
| gliserin | Polar bileşiklerin ekstrakte edilmesi için yararlı olan ve genellikle iç tüketime yönelik tentürlerde ve ekstraktlarda kullanılan diğer polar çözücülere daha güvenli bir alternatif olabilen oldukça polar bir çözücü. Sonikasyon kullanarak gliserin fitokimyasalların çıkarılması hakkında daha fazla bilgi edinin! |
| metanol | Fenolikler, flavonoidler ve bazı alkaloidler dahil olmak üzere çok çeşitli bitki bileşiklerinin ekstrakte edilmesinde etkili olan oldukça polar bir çözücü. |
| hekzan | Esas olarak lipitler, mumlar ve uçucu yağlar gibi polar olmayan bileşikleri çıkarmak için kullanılan polar olmayan bir çözücü. |
| aseton | Polar aprotik bir çözücü olan aseton, özellikle su veya metanol ile ekstrakte edilenlerden daha az polar olanlar olmak üzere çok çeşitli botanik bileşiklerin ekstrakte edilmesi için etkilidir. |
| izopropanol | Esansiyel yağları, reçineleri ve bazı alkaloidleri çıkarmak için yaygın olarak kullanılan etanole benzer polar bir çözücü. |
| Kloroform | Alkaloidlerin, terpenoidlerin ve bazı glikozitlerin çıkarılmasında etkili olan polar olmayan bir çözücü. Toksisitesi nedeniyle daha az yaygın olarak kullanılır. |
| Etil Asetat | Flavonoidler, alkaloidler ve fenolikler dahil olmak üzere bir dizi bileşiğin ekstraksiyonu için kullanılan orta derecede polar bir çözücü. |
| Toluen | Uçucu yağlar, terpenler ve mumlar gibi polar olmayan bileşikleri çıkarmak için kullanılan polar olmayan bir çözücü. |
| Bütanol | Bazı glikozitler ve saponinler dahil olmak üzere orta polariteli bileşiklerin ekstrakte edilmesinde etkili olan orta derecede polar bir çözücü. |
| Petrol Eteri | Öncelikle bitki materyallerinden katı yağları, sıvı yağları ve diğer polar olmayan bileşikleri çıkarmak için kullanılan polar olmayan bir çözücü. |
Güçlü ultrason dalgaları biyolojik yapıların hücre matrisini bozar ve biyoaktif bileşikleri serbest bırakır. Bitki materyali ile çözücü arasındaki kütle transferi yoğunlaştırılır. Bu mekanizmalar nedeniyle, ultrasonik ekstraksiyon botanik ekstraksiyon için oldukça verimlidir.
UP400ST ultrasonik homojenizatör Bitkisel ekstraksiyon için seçtiğiniz çözücüyü kullanmanıza izin verir.
Ekstraksiyon için ultrasonikatörler
Laboratuvar ve tezgah üstü ultrasonik cihazlardan tam endüstriyel ultrasonik ekstraksiyon sistemlerine kadar – Hielscher Ultrasonics, başarılı ekstraksiyon işlemleri için güçlü ve güvenilir ultrasonik cihazlar söz konusu olduğunda, uzun süredir deneyimli bir ortaktır.
Ultrasonik sistemlerimiz biyokimyasal laboratuvarlarda ve ilaç üretim tesislerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Ultrasonik sonotrodlar ve reaktörler otoklavlanabilir ve farmasötik üretim standartlarını karşılar.
Hielscher endüstriyel sonikatörler, hücre matrislerini bozmak ve hedeflenen maddeleri serbest bırakmak için çok yüksek genlikler sağlayabilir. 200μm'ye kadar genlikler, 7/24 çalışmada kolayca sürekli olarak çalıştırılabilir. Hielscher ultrasonicators gücü ve sağlamlığı, yüksek verim, hızlı ekstraksiyon oranları ve daha tam ekstraksiyon sağlar – konvansiyonel ekstraksiyon işlemlerinde mükemmel.
Ultrasonik işlemcilerimiz, aşağıdakiler gibi geleneksel ekstraksiyon yöntemleriyle birleştirilebilir: Soxhlet çıkarma veya süperkritik CO2 ekstraksiyonu. Mevcut üretim hatlarına güçlendirme kolayca gerçekleştirilebilir.
Literatür / Referanslar
- Dent M., Dragović-Uzelac V., Elez Garofulić I., Bosiljkov T., Ježek D., Brnčić M. (2015): Comparison of Conventional and Ultrasound Assisted Extraction Techniques on Mass Fraction of Phenolic Compounds from sage (Salvia officinalis L.). Chem. Biochem. Eng. Q. 29(3), 2015. 475–484.
- Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). International Journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.
- Dogan Kubra, P.K. Akman, F. Tornuk(2019): Improvement of Bioavailability of Sage and Mint by Ultrasonic Extraction. International Journal of Life Sciences and Biotechnology, 2019. 2(2): p.122- 135.
Bilmeye Değer Gerçekler
Kavitasyon ile Ultrasonik Ekstraksiyon
Yoğun ultrason dalgaları oluşturur Sıvılarda akustik kavitasyon. Kavitasyonel kesme kuvvetleri, hücre duvarını ve zarları kırar, böylece hücre içi materyal serbest kalır. Ultrasonik ekstraksiyon, çözücünün bitkisel bir dokuya daha fazla nüfuz etmesini sağlar ve kütle transferini iyileştirir. Böylece, ultrasonik ekstraksiyon ekstraksiyon işlemini önemli ölçüde yoğunlaştırır, bu da daha yüksek verim, daha hızlı ekstraksiyon oranları ve daha eksiksiz bir ekstraksiyon ile sonuçlanır.
Solvent Sistemleri
Bitkisel materyalden biyoaktif bileşiklerin ekstraksiyonu için çeşitli çözücü sistemleri mevcuttur. Hidrofilik bileşiklerin ekstraksiyonu için çoğunlukla metanol, etanol veya etil-asetat gibi polar çözücüler seçilirken, lipofilik bileşiklerin (örneğin lipitler) ekstraksiyonu için diklorometan veya diklorometan/metanol (v/v 1:1) gibi çözücü sistemleri tercih edilir. Hekzan genellikle klorofil ekstraksiyonu için çözücü olarak kullanılır.
Biyoaktif Bileşikler Nelerdir?
Biyoaktif bileşikler veya fitokimyasallar, canlı organizmalar, dokular veya hücreler üzerinde etkisi olan maddeler olarak tanımlanır. Biyolojik olarak aktif maddeler arasında antibiyotikler, enzimler ve vitaminler bulunur. Karotenoidler ve polifenoller gibi biyoaktif maddeler, örneğin meyvelerden, yapraklardan ve sebzelerden elde edilebilirken, fitosteroller bitkisel yağlarda bulunur.
Bitki kaynaklı biyoaktif bileşikler arasında flavonoidler, kafein, karotenoidler, kolin, ditioltionlar, fitosteroller, polisakkaritler, fitoöstrojenler, glukozinolatlar, polifenoller ve antosiyaninler bulunur. Birçok biyoaktif madde, antioksidan görevi gördüğü için değerlidir ve bu nedenle sağlığa faydalı olarak kabul edilir.
En iyi Ekstraksiyon Solventini nasıl seçerim?
Aşağıdaki yönergeler, ultrasonik botanik ekstraksiyon için uygun bir çözücü seçmenize yardımcı olur. Sonikasyon herhangi bir standart çözücü ile uyumlu olduğundan, bitki hammaddeniz, hedeflenen fitokimyasallar ve maliyet verimliliği için en ideal çözücüyü seçebilirsiniz.
- Seçicilik: İstenmeyen bileşenleri geride bırakırken istenen bileşikleri özel olarak çözen bir çözücü seçin. Örneğin, alkaloidler ve flavonoidler gibi polar bileşikler için etanol kullanın.
- Çözünürlük: İlkeye dayalı olarak “gibi çözülür,” Çözünen maddeninkine benzer bir polariteye sahip bir çözücü seçin. Polar çözücüler (örneğin su, etanol) polar bileşikleri çözerken, polar olmayan çözücüler (örneğin heksan) lipitler ve yağlar gibi polar olmayan bileşikleri çözer.
- Masraf: Çözücünün maliyet etkinliğini göz önünde bulundurun. Bazı çözücüler daha pahalı olabilir, ancak genel ekstraksiyon maliyetini dengeleyerek daha yüksek verim veya daha iyi seçicilik sunar.
- Emniyet: Çözücünün kullanım ve kullanım için güvenli olduğundan emin olun. Faktörler arasında toksisite, yanıcılık ve çevresel etki yer alır. Örneğin, su ve etanol, kloroform veya toluen ile karşılaştırıldığında daha güvenli seçimlerdir.
Polarite ve Solvent Seçimi
Benzerlik ve karışabilirlik yasasına göre, çözünen maddenin polaritesine yakın bir polarite değerine sahip çözücülerin daha iyi performans göstermesi muhtemeldir. İşte bazı örnekler:
- Polar Çözücüler: Su, Etanol, Metanol – Alkaloidler, flavonoidler, glikozitler ve proteinler gibi polar bileşikleri çıkarmak için kullanılır.
- Orta Derecede Polar Çözücüler: Aseton, Etil Asetat, İzopropanol – Fenolikler ve bazı alkaloidler dahil olmak üzere çok çeşitli bileşiklerin ekstrakte edilmesi için uygundur.
- Polar Olmayan Çözücüler: Hekzan, Toluen, Petrol Eteri – Lipitler, mumlar, terpenler ve uçucu yağlar gibi polar olmayan bileşiklerin çıkarılması için idealdir.
Solvent Kullanım Örnekleri
- Etanol: Botanik ekstraksiyon için en yaygın çözücülerden biri. Polar bir çözücü olarak etanol, alkaloidler ve flavonoidler gibi polar bileşikleri çözer.
- Su: Genellikle polisakkaritler, proteinler ve bazı glikozitler gibi hidrofilik bileşikleri çıkarmak için kullanılan evrensel çözücü.
- Metanol: Fenolikler, flavonoidler ve bazı alkaloidler dahil olmak üzere çok çeşitli bitki bileşiklerinin ekstrakte edilmesinde etkili olan oldukça polar bir çözücü.
- Hekzan: Esas olarak lipitler, mumlar ve uçucu yağlar gibi polar olmayan bileşikleri çıkarmak için kullanılan polar olmayan bir çözücü.
- Aseton: Polar aprotik bir çözücü olan aseton, özellikle su veya metanol ile ekstrakte edilenlerden daha az polar olanlar olmak üzere çok çeşitli botanik bileşiklerin ekstrakte edilmesi için etkilidir.
- İzopropanol: Esansiyel yağları, reçineleri ve bazı alkaloidleri çıkarmak için yaygın olarak kullanılan etanole benzer polar bir çözücü.
- Kloroform: Alkaloidlerin, terpenoidlerin ve bazı glikozitlerin çıkarılmasında etkili olan polar olmayan bir çözücü. Toksisitesi nedeniyle daha az yaygın olarak kullanılır.
- Etil Asetat: Flavonoidler, alkaloidler ve fenolikler dahil olmak üzere bir dizi bileşiğin ekstraksiyonu için kullanılan orta derecede polar bir çözücü.
- Toluen: Uçucu yağlar, terpenler ve mumlar gibi polar olmayan bileşikleri çıkarmak için kullanılan polar olmayan bir çözücü.
- Bütanol: Bazı glikozitler ve saponinler dahil olmak üzere orta polariteli bileşiklerin ekstrakte edilmesinde etkili olan orta derecede polar bir çözücü.
- Petrol Eteri: Öncelikle bitki materyallerinden katı yağları, sıvı yağları ve diğer polar olmayan bileşikleri çıkarmak için kullanılan polar olmayan bir çözücü.
Aşağıdaki çözücüler, belirli bitki materyallerinin ve fitokimyasalların ultrasonik ekstraksiyonunu araştıran araştırma çalışmalarında test edilmiştir.
| Çözücü | Bitki | Doku türü |
|---|---|---|
| Asetik asit / üre / setiltrim-etilamonyum bromür | pirinç | kepek |
| sulu etanol | Damıtıcı tahıl | tane |
| Sulu izopropanol | soya fasulyesi, kolza tohumu | Tohum |
| etanol | Saccharina japonica | – |
| Buzul aktik asit | Sorgum | – |
| Fenol | Domates / Patates / Aloe Vera / Soya Fasulyesi | Polen / yumru / yaprak / tohum |
| Fenol / amonyum asetat | Arpa / muz | Kök / Yaprak |
| Fenol / amonyum asetat | Avokado / Domates / Portakal / Muz / Armut / Üzüm / Elma / Çilek | Meyve |
| Fenol/metanol-amonyum asetat | iğne yapraklı / muz / elma / patates | Tohum / Meyveler |
| Sodyum dodesil sülfat/aseton | İğne yapraklı / patates | Tohum / yumru |
| Sodyum dodesil sülfat / TCA / aseton | Elma / muz | doku |
| TCA | Fasulye | başçık |
| TCA/aseton | Narenciye / Soya Fasulyesi / Aloe Vera | Leafs |
| TCA/aseton | Soya fasulyesi / İğne yapraklı | Tohum |
| TCA/aseton | domates | polen tanesi |
| TCA/aseton/fenol | zeytin / bambu / üzüm / limon | Leafs |
| TCA/aseton/fenol | Elma / Portakal / Domates | Meyve |
| Tiyoüre/üre | soya | tohum |
| Tiyoüre/üre | Elma / muz | Doku |
| Tris-HCL tamponu | domates | polen tanesi |
Organik Çözücüler Nelerdir?
Organik bir çözücü, bir tür uçucu organik bileşiktir (VOC). VOC'ler oda sıcaklığında buharlaşan organik kimyasallardır.
Çözücü olarak kullanılan organik bileşikler şunları içerir:
- aromatik bileşikler, örneğin benzen ve toluen
- alkoller, örneğin metanol
- esterler ve eterler
- ketonlar, örneğin aseton
- aminler
- Nitratlı ve Halojenli Hidrokarbonlar
Birçok organik çözücü toksik veya kanserojen olarak sınıflandırılır. Yanlış kullanım durumunda insanlar için tehlikeli olabilirler ve havayı, suyu ve toprağı kirletebilirler. Ultrasonik ekstraksiyonun güçlü mekanizması nedeniyle, organik çözücülerin kullanımı daha hafif, toksik olmayan çözücülerle değiştirilerek önlenebilir.
