Hücresel Maddenin Ultrasonik Ekstraksiyonu

Ultrasonik ekstraksiyon veya sono-ekstraksiyon, bitki ya da hücre dokusu bulamacına yüksek güçlü ultrasonik enerji aktarımı yoluyla çalışan bir proses yoğunlaştırma teknolojisidir. Hielscher Ultrasonics, küçük laboratuvar numunelerinden başlayarak yüksek hacimli endüstriyel işlemlere kadar hücre parçalama ve ekstraksiyon için güvenilir sonikatörler sunar. Ultrasonik destekli ekstraksiyonun çekiciliği, malzemenin termal olmayan bir işleme tabi tutulmasında, uygulama kolaylığında ve deneme ölçeğinden üretim ölçeğine ölçeklenebilirliğinde yatar.

Hielscher ultrasonik cihazları, proses gereksinimlerinize göre hassas biçimde kontrol edilebilen yüksek yoğunluklu ultrason üretir.

Aşağıdaki liste, yüksek güçlü ultrasonun biyoloji, gıda işleme ve ilaç üretimindeki geniş uygulama alanını gösteren çeşitli ultrasonik işlem protokolleri sunar.
İster belirli bir bitkisel ekstraksiyonu düşünüyor olun ister yüksek performanslı ultrasonik ekstraktörlerimiz hakkında daha genel bilgi almak isteyin, lütfen aşağıdaki iletişim formunu kullanın! Size yardımcı olmaktan memnuniyet duyarız!

Boldo Yapraklarından Boldinin Ultrasonik Ekstraksiyonu (Peumus boldus Molina)

Ultrasonik uygulama:
Boldodaki önemli bir aktif bileşik olan boldin ((S)-2,9-dihidroksi-1,10-dimetoksiaporfin), kateşin ((2S,3R)-2-(3,4-dihidroksi-fenil)-3,4-dihidro-1(2H)-benzopiran-3,5,7-triol) ile birlikte boldo yapraklarındaki alkaloid ve flavonoid fraksiyonunun ana bileşenlerindendir. Boldin, serbest radikallerin aracılık ettiği peroksidatif hasara uğrayan ve etkili bir hidroksil radikali süpürücüsü olarak işlev gören güçlü bir antioksidan ajandır.
Ekstraksiyon Prosedürü: Tipik bir ekstraksiyon prosedüründe, boldo yaprağı numuneleri atmosfer basıncında 1L damıtılmış su ile UIP1000hd sonikatörü kullanılarak kesikli ve sürekli akış modunda ekstrakte edildi. Ekstraksiyon süresi 10 ile 40 min. arasında, ultrasonik yoğunluk 10 ile 23 W/cm² arasında ve sıcaklık 10 ile 70°C arasında değişir. En iyi sonuçlar şu koşullarda elde edildi: 23 W/cm² ultrasonik yoğunlukta, 36°C sıcaklıkta 40 min. boyunca işlem
Sonuçlar: Analiz sonuçları, yüksek güçlü sonikasyonun Boldo bitkisel matris malzemesinden analit salınımını geleneksel yönteme kıyasla önemli ölçüde daha iyi oranlarda artırdığını göstermektedir: sonikasyonla 30 min. içinde aynı verim elde edilirken geleneksel ekstraksiyon süresi 2h idi.
Chemat (2013) ve çalışma arkadaşları, ultrasonik destekli ekstraksiyonun bitkisel ekstraksiyonun verimliliğini artırdığını ve ekstraksiyon süresini azaltırken daha yüksek ekstrakt konsantrasyonları sağladığını göstermiştir (aynı miktarda çözücü ve bitki materyali). Analiz, optimize edilmiş koşulların şu şekilde olduğunu ortaya koymuştur: 23 W/cm² sonikasyon gücünde UIP1000hd sonikatörü ile 36°C sıcaklıkta 40 min. boyunca işlem. Ultrason ekstraksiyonunun optimize edilmiş parametreleri, işlem süresi (120 min. yerine 30 min.), daha yüksek verim, daha yüksek enerji verimliliği, daha iyi temizlik, daha yüksek güvenlik ve daha iyi ürün kalitesi açısından geleneksel maserasyona kıyasla daha iyi bir ekstraksiyon sağlar.
Cihaz Önerisi:
UIP1000hdT sonikatörü, BS2d34 sonotrodu ve akış hücresi ile
Referans/ Araştırma Makalesi:
Petigny, L.; Périno-Issartier, S.; Wajsman, J.; Chemat, F. (2013): Boldo Yapraklarının (Peumus boldus Mol.) Kesikli ve Sürekli Ultrason Destekli Ekstraksiyonu. International Journal of Molecular Science 14, 2013. 5750–5764.

Tütün Yapraklarından Klorojenik Asidin Ultrasonik Ekstraksiyonu

Ultrasonik uygulama:
Ekstraksiyon deneyleri için Nicotiana tabacum tütün yaprakları, yaklaşık >4 x ≧2 mm olan daha küçük parçacık boyutlarına öğütüldü. Ultrasonik ekstraksiyon denemelerinde, kurutulmuş tütün yaprağı materyallerinden alınan 20g numuneler, 5°C ile 30°C arasındaki sıcaklıklarda damıtılmış su ile ekstrakte edildi. Ekstraksiyon deneyleri, döngü başına 5 dakika ile 30 dakika arasında değişen ekstraksiyon döngüsü sürelerinde gerçekleştirildi. Kurutulmuş tütün yapraklarından alınan 20 g numunelerdeki çözünür klorojenik asidin tamamını ekstrakte etmek için gereken ve 256 ml olarak hesaplanan optimum damıtılmış su hacmine yaklaşık 10 ile 15 damla etanol eklendi. Ardından 256 ml optimum damıtılmış su hacmi, her ultrasonik ekstraksiyon döngüsünde kullanılmak üzere ekstraksiyon çözücüsünün kısmi hacimlerine bölündü.
Ultrasonik ışınlama için UP400S (400 watt, 24 kHz) ultrasonik işlemcisi, titanyumdan yapılmış ve uç çapı 7mm olan bir H7 sonotrodu ile kullanıldı. H7 sonotrodu, ekstraksiyon karışımının yarı yüksekliğine yerleştirildi.
Protokol: Tütün yapraklarından klorojenik asidin ultrasonik ekstraksiyonu için optimum koşullar şu şekilde belirlendi: damıtılmış suda 20g kurutulmuş tütün yaprağı (optimum sıvı/katı oranı: 12,8mL/g), 20 degC işlem sıcaklığı ve UP400S ultrasonik cihazı (400W, 24kHz) ile her biri 15min süren 3 sonikasyon döngüsü (toplam sonikasyon süresi: 45 min).
Cihaz Önerisi:
UP400S sonikatörü, H7 sonotrodu ile
Referans/ Araştırma Makalesi:
Mazvimba, Martin Tongai; Yu, Ying; Zhang, Ying (2011): Kuru Tütün Yapraklarından Klorojenik Asit Ekstraksiyonu İçin Ultrason Destekli Sulu Ekstraksiyon Prosesinin Optimizasyonu ve Ortogonal Tasarımı. Chinese Journal of Natural Medicines 2011.
Tütünden ultrasonik ekstraksiyon hakkında daha fazla bilgi edinin!

Mangiferinin Ultrasonik Ekstraksiyonu

Ultrasonik uygulama:
Mangiferin (1,3,6,7-Tetrahidroksi-2-[3,4,5-trihidroksi-6-(hidroksimetil)oksan-2-il]ksanten-9-on; formül: C₁₉H₁₈O₁₁) birçok bitki türünde bulunabilen, C-glikozilksanton yapısında bir polifenoldür. Mangiferin çeşitli farmakolojik aktiviteler gösterir. Mangiferinin regioselektif açilasyonu, ultrasonikasyon altında lipaz tarafından çok verimli bir şekilde katalizlenebilir. Geleneksel yöntemlerle karşılaştırıldığında, ultrasonik destekli kataliz daha kısa reaksiyon süresi ve daha yüksek verim avantajlarıyla üstünlük gösterir. Ultrasonik mangiferin açilasyonu için optimum koşullar şu şekilde belirlenmiştir:
lipaz: PCL, açil donörü: vinil asetat; reaksiyon çözücüsü: DMSO, reaksiyon sıcaklığı: 45 degC, ultrasonik güç: 200W; substrat oranı: açil donörü/mangiferin 6/1, enzim yüklemesi: 6 mg/ml
Regioselektif açilasyon verimi %84’e kadar çıkmıştır.
Cihaz Önerisi:
UP200St veya UP200Ht
Referans/ Araştırma Makalesi:
krş.: Wang, Z.; Wang, R.; Tian, J.; Zhao, B; Wei, X.F.; Su, Y.L.; Li, C.Y.; Cao, S.G.; Wang, L. (2010): Sulu olmayan çözücülerde mangiferinin lipazla katalizlenen regioselektif açilasyonu üzerinde ultrasonun etkisi. J. Asian Nat Prod. Res. 12/1, 2010. 56–63.

Kapsaisinoidlerin Ultrasonik Ekstraksiyonu

Ultrasonik uygulama:
Acı biberlerden kapsaisinoidlerin (kapsaisin, nordihidrokapsaisin) ekstraksiyonu: Capsicum frutescens biberlerinden kapsaisinoidler, şu koşullarda ultrasonik ekstraksiyon yoluyla elde edildi: çözücü: %95 (v/v) etanol, çözücü/kütle oranı: 10 ml/g, sonikasyonla ekstraksiyon süresi: 40 min., ekstraksiyon sıcaklığı: 45°C. Ekstrakte edilen madde verimi: kapsaisinoidlerin %85’i
Cihaz Önerisi:
UP400St
Acı biberlerden kapsaisinoidlerin ultrasonik destekli ekstraksiyonu hakkında daha fazla bilgi edinin!

Devedikeni Tohumlarından Silimarinin Ultrasonik Ekstraksiyonu

Ultrasonik uygulama:
Ultrason destekli ekstraksiyon, UP400S sonikatörü kullanılarak gerçekleştirildi. Bu çalışmada 1,5 cm çapında, horn tipi bir ultrasonik prob kullanıldı. 10 g yağsız devedikeni tozu hassas şekilde tartıldı ve 100 mL metanolde çözüldü. Beher bir su banyosunda tutuldu ve 25°C sıcaklıkta muhafaza edildi. Çözücüde çözünmüş devedikeni tozu farklı süreler boyunca (30, 60, 90, 120 ve 150 min.) sonikasyona tabi tutuldu. Her sürenin sonunda çözelti bir Whatman filtre kâğıdından süzüldü ve her filtrat (yaklaşık 80mL), 30 mL çözelti kalıncaya kadar döner buharlaştırıcı kullanılarak buharlaştırıldı; fenolik bileşiklerin absorbansı, DPPH yöntemine göre 517 nm dalga boyunda UV-Görünür Spektrofotometre ile ölçüldü. Beklendiği gibi, ekstraksiyon sürelerinin artması silimarin içeriğinin artmasına yol açtı.
Çalışmanın yazarları, alkollü ekstraktları elde etmek için ultrasonik ekstraksiyonun geleneksel tekniklerin yerini alabilecek en iyi tekniklerden biri olduğunu belirledi. Ultrasonik ekstraksiyonun daha iyi ekstrakt kalitesi sağladığı kanıtlandı. Diğer faydaları arasında zaman tasarrufu, daha yüksek verimlilik vb. yer alır.
Cihaz Önerisi:
UP400St
Referans/ Araştırma Makalesi:
Çağdaş, E.; Kumcuoğlu, S.; Güventürk, S.; Tavman, S. (2011): Devedikeni Tohumlarından (Silybum Marianum L.) Silimarin Bileşenlerinin Ultrason Destekli Ekstraksiyonu. GIDA 36/6, 2011. 311–318.
Devedikeni tohumlarından ultrasonik silimarin ekstraksiyonu hakkında daha fazla bilgi edinin!

Steviosidin Ultrasonik Ekstraksiyonu

Ultrasonik uygulama:
10g kuru ve öğütülmüş stevia yaprağı numuneleri, sürekli karıştırma altında (manyetik karıştırıcı ile) 100mL suda ekstrakte edildi. pH değeri, 0,01 M pH 7 sodyum fosfat ile kontrol edildi. Numune 150 mL cam behere konuldu ve prob tipi UIP500hT (20kHz, 500W) sonikatörü ile sonikasyona tabi tutuldu. Sonotrodun ucu, stevia yaprağı bulamacına yaklaşık 1,5 cm daldırıldı. Ultrasonik cihaz 350W güç çıkışına ayarlandı. 30°C sabit proses sıcaklığında 5–10 min. boyunca uygulanan 350 W gücündeki hafif sonikasyon işlemi, 100g numune başına 30–34g rebaudiosid A verimi sağladı. Sonikasyondan sonra ekstrakt çözeltisi santrifüjlendi ve 0,45 μm mikro gözenekli membrandan süzüldü; filtrat, toplam rebaudiosid A içeriği analizi için alındı. Toplam rebaudiosid A içeriğinin ekstraksiyon verimi HPLC ile analiz edildi.
Çözücüsüz ultrasonik destekli ekstraksiyonla, ısı ile ekstraksiyon veya maserasyon gibi geleneksel ekstraksiyon yöntemlerine kıyasla yüksek rebaudiosid A verimi elde edildi.
Cihaz Önerisi:
UIP500hdT
Ultrasonik stevia ekstraksiyonu hakkında daha fazla bilgi edinin!

Terpenlerin Ultrasonik Ekstraksiyonu

Ultrasonik uygulama:
Lif tipi bir Cannabis sativa L. kültivarının çiçek durumlarından terpenler gibi uçucu bileşiklerin ekstraksiyonu ultrasonik olarak geliştirilebilir. Çalışmalar, kısa bir sonikasyonun ardından hedeflenen terpenlerin bitki materyalinden zaten salınmış olduğunu göstermiştir.
Sonuçlar, 5 min. süresini aşmayan ultrasonik işlemin, maserasyona kıyasla daha yüksek terpen konsantrasyonu elde edilmesini sağladığını göstermektedir. Buna karşılık, 5 min. süresinden uzun ultrasonik işlem δ-9-tetraidrocannabinol (THC) konsantrasyonunu artırmıştır.
Sonikasyon Protokolü:
Terpenlerin ultrason destekli ekstraksiyonu, 200W gücünde prob tipi bir sonikatör kullanılarak gerçekleştirildi. Ultrasonik cihaz %25 genliğe ayarlandı. Kurutulmuş çiçek durumlarından alınan üç adet 50g’lık alikotun her birine, ekstraksiyon çözücüsü olarak kullanılan 250mL %70 etanol v/v eklendi. Her beher ve içeriği bir buz banyosuna daldırıldı. Sonikasyon 5, 10 ve 15 min. boyunca gerçekleştirildi. Ultrasonik ekstraksiyon prosedürü sırasında, proses sıcaklığını 30°C’nin altında tutmak için sürekli ve hızlı ısı uzaklaştırma sağlandı. Ekstraksiyondan sonra karışımlar, vakum altında Whatman No. 3 kâğıdından süzüldü ve çözücü, vakum altında döner buharlaştırma yoluyla uzaklaştırıldı. Her ekstraksiyon denemesi, üç farklı numune kullanılarak üç tekrarlı olarak gerçekleştirildi.
Ultrasonikasyonun, kenevir çiçek durumlarından uçucu bileşikleri ekstrakte etmek için maserasyona ilgi çekici bir alternatif olduğu belirlendi; ancak sonuçlar, terpenlerin geri kazanımını artırmak için ultrasonik işlemin 5 dakikadan uzun olmaması gerektiğini de göstermektedir. Buna karşılık, 5 dakikadan uzun ultrasonik işlem δ-9-tetraidrocannabinol (THC) konsantrasyonunu artırmıştır. 5 min. boyunca gerçekleştirilen ultrasonik ekstraksiyonla elde edilen Cannabis sativa çiçek durumu ekstraktı, parfümlerde bileşen veya içeceklerde aroma verici olarak kullanılabilir. Sapları lif endüstrisinde, çiçek durumu ekstraktları ise kozmetik ve gıda endüstrisinde kullanılan endüstriyel kenevire alternatif olarak kullanılabilir.
Cihaz Önerisi:
UP200St veya UP200Ht sonikatörü, S26d14 sonotrodu/ probu ile
Referans/ Araştırma Makalesi:
Da Porto, C.; Decorti, D.; Natolino, A. (2014): “Endüstriyel Cannabis sativa L. çiçek durumlarından uçucu bileşiklerin ultrason destekli ekstraksiyonu”. IJARNP 2014, 7/ 1. 8–14.
Ultrasonik destekli terpen ekstraksiyonu hakkında daha fazla bilgi edinin!

Bitkisel izolasyon için ekstraksiyon düzeneği: Fitokimyasalların ekstraksiyonu için prob tipi UP400ST sonikatörü, Büchi vakum filtresi ve döner buharlaştırıcı.

Kürlenmiş Vanilya Çubuklarından Vanilinin Ultrasonik Ekstraksiyonu

Ultrasonik uygulama:
Vanilin ekstraksiyonu sonikasyon altında optimize edildi. Bu nedenle, 100 watt gücündeki ultrasonik cihaz darbeli modda çalıştırıldı (döngüler: 5 saniye açık, ardından 5 saniye kapalı).
Ultrasonik ekstraksiyonda en iyi sonuçlar, 30°C’de 1h boyunca %40 etanol ile elde edildi. Sonuçları geleneksel ekstraksiyon yöntemleriyle karşılaştırmak için su banyosu ve ultrason banyosu ekstraksiyonları da gerçekleştirildi. Sonuçlar, ultrasonik horn ile 30°C’de 1h boyunca %40 etanol kullanılarak optimize edilen vanilin ekstraksiyonunun, 56°C’de 15h boyunca %40 etanol ile gerçekleştirilen su banyosu ekstraksiyonu ile karşılaştırılabilir olduğunu gösterdi.
Cihaz Önerisi:
UP100H
Referans/ Araştırma Makalesi:
Rasoamandrary, N.; Fernandes, A. M.; Bashari, M.; Masamba, K.; Xueming, X. (2013): Ultrason Destekli Ekstraksiyon Kullanılarak Kürlenmiş Vanilya Çubuklarından Vanilin 4-Hidroksi-3-metoksibenzaldehit Ekstraksiyonunun İyileştirilmesi: Ultrason Destekli Ekstraksiyon ile Sıcak Su Banyosu Ekstraksiyonunun Karşılaştırılması. Akademik Gıda 11/1, 2013. 6–12.
Ultrasonik vanilin ekstraksiyonunun faydaları hakkında daha fazla bilgi edinin!

Ziziphus Jujube’den Fenolik Bileşiklerin Ultrasonik Ekstraksiyonu

Ultrasonik uygulama:
Hünnabın (Ziziphus Jujube) fenolik bileşiklerinin ultrasonik destekli ekstraksiyonu için yüksek yoğunluklu, prob tipi UP200H sonikatörü, 200W güç ve 24kHz frekansta kullanıldı. Ultrasonik cihaz, içinde numune bulunan bir çöktürme cam kabının yerleştirildiği su banyosuna daldırılan mikro uçlu S2 sonotrodu (uç çapı 2 mm) ile donatıldı (iç boyutlar: 280:195:135 mm). Ultrasonik titreşimlerin genliği nominal gücün %100’ü (maksimum genlik 260 μm), akustik güç 0,171402 W ve yoğunluk 21,8346 W/cm2 idi. Ultrasonik yoğunluk, adyabatik koşullar altında süspansiyonun zaman–sıcaklık artışı ölçülerek kalorimetrik olarak belirlendi. Ultrasonik ekstraksiyon prosedürü, deney tasarımına göre numunelerden toplam fenoliklerin ekstraksiyonu için kullanıldı (optimizasyon amacıyla).
Cihaz Önerisi:
UP200H sonikatörü, S2 sonotrodu ile
Referans/ Araştırma Makalesi:
Fooladi, H.; Mortazavi, S. A.; Rajaei, A.; Elhami Rad, A.H.; Salar Bashi, D.; Savabi Sani Kargar, S. (2013): Ultrason destekli ekstraksiyon yöntemi kullanılarak hünnabın (Ziziphus Jujube) fenolik bileşiklerinin ekstraksiyonunun optimize edilmesi. IECFP 2013.

Biyolojik maddelerin ultrasonik işlemi için daha fazla sonikasyon protokolü bulmak üzere buraya tıklayın!