Ультразвукова екстракція аюрведичних трав

Трави та спеції містять багато біоактивних сполук, які використовують як лікувальні й терапевтичні засоби в аюрведичній практиці. Ультразвукова обробка є передовим методом екстракції для отримання високоякісних екстрактів. Перевагами ультразвукової екстракції є дуже високий вихід, швидка екстракція та м’яка нетермічна обробка, завдяки якій біоактивні сполуки залишаються неушкодженими.

Чому варто обрати ультразвукову екстракцію?

Ультразвукова екстракція – це м’який нетермічний метод, що ґрунтується на кавітації. Ультразвукові апарати Hielscher дають змогу точно контролювати всі параметри ультразвукової обробки (як-от амплітуду, температуру, тиск, інтенсивність). Це гарантує, що екстраговані сполуки не руйнуються під час екстракції, що має вирішальне значення для екстракції та приготування лікарських настоянок.
Біохімічні речовини, вивільнені за допомогою ультразвуку, мають високу якість і виняткову біодоступність. Екстракція за допомогою ультразвуку підвищує вихід і скорочує час екстракції. Іншими важливими перевагами є низькі температури процесу (тобто 20℃, що значно нижче, ніж за традиційної екстракції) та використання екологічних розчинників (тобто води, етанолу).

У цій презентації ми ознайомимо вас із виробництвом рослинних екстрактів. Ми пояснимо, які труднощі виникають під час виробництва високоякісних рослинних екстрактів і як сонікатор допомагає їх подолати. Ця презентація покаже, як працює ультразвукова екстракція. Ви дізнаєтеся, які переваги дає використання сонікатора для екстракції та як інтегрувати ультразвуковий екстрактор у виробництво екстрактів.

Фітохімічні речовини в наноформах в аюрведичних продуктах

Для найкращої біодоступності рослинні фітосполуки мають бути молекулярного розміру, щоб надходити в клітини людини. Фітосоми (фармакосоми) – це фармакологічні фосфоліпідні комплекси, до складу яких включено біоактивні речовини рослини. Фітосоми можна виготовляти у вигляді суспензій, ліпосом, емульсій, водних мікро-/нанодисперсій, кремів, лосьйонів, гелів, пілюль, капсул, порошків, гранул або таблеток. Завдяки технології ультразвукової екстракції та створення препаративних форм оптимальне приготування речовин із високою біодоступністю можна легко впровадити у виробництво.
Для таких рослин і рослинної сировини, як розторопша плямиста, гінкго білоба, виноградні кісточки, зелений чай, глід і женьшень, уже науково доведено значно вищу ефективність нанорозмірних лікарських форм у вигляді полімерних наночастинок, ліпосом, міцел, наносфер, нанокапсул, твердих ліпідних наночастинок і наноемульсій.

Переваги:

Висока якість
Високий вихід
Швидка екстракція
М’яка нетермічна обробка
Підвищена стабільність
Стандартизований процес
Безпечність
Простота експлуатації
CIP / SIP

Ультразвукове приготування аюрведичних тоніків

В аюрведі та азійській медицині трави переважно використовують у складі багатокомпонентних рослинних сумішей зі стандартизованими рецептурами, які можна адаптувати до індивідуальних потреб. Такі композиції аюрведичних трав і спецій часто поєднують у концентрований тонік або ароматичну олію, щоб отримати високоефективний лікарський засіб. (Дуже відомою композицією є Triphala, до складу якої входять Amalaki, Haritaki та Bibhitaki).
Окрім тоніків, із трав і спецій готують аюрведичні пряні пасти, які використовують у кулінарії. Ці пряні пасти та соуси (наприклад, аюрведична пряна паста, соус масала, чатні тощо) надають стравам чудового аромату й водночас діють як лікувальні засоби.

Перегляньте у відео нижче порівняння ультразвукової екстракції зі звичайною мацерацією свіжого листя подорожника ланцетолистого у воді. Ультразвукова обробка не лише дає змогу отримати сильнодіючий екстракт подорожника ланцетолистого за лічені секунди, а й колір екстракту свідчить про різницю в якості. Тоді як ультразвуковий екстракт має насичений зелений колір, екстракт, отриманий мацерацією протягом 20 днів, має коричнюватий колір, що вказує на окиснювальне руйнування біоактивних сполук.

У цьому короткому відео ми порівнюємо ультразвукову екстракцію холодною водою за допомогою зондового ультразвукового апарата Hielscher UP200Ht із традиційною мацерацією протягом 20 днів. Тоді як звичайна мацерація потребує тижнів для екстракції біоактивних сполук зі свіжого листя подорожника ланцетолистого, ультразвукова зондова екстракція вивільняє їх за лічені секунди. Порівняння екстракту, отриманого традиційною мацерацією, з ультразвуковим екстрактом показує, що екстракт після ультразвукової обробки має насичений зелений колір, тоді як мацерований екстракт має коричнюватий відтінок, що свідчить про можливе окисне руйнування біоактивних сполук. Насичений зелений колір ультразвукового екстракту подорожника підкреслює вищу ефективність ультразвукової технології в отриманні екстракту повного спектра. Ультразвукова екстракція рослинної сировини відбувається швидше, забезпечує вищу активність екстракту та є ефективнішою. Високоефективна ультразвукова екстракція за допомогою UP200Ht дає змогу отримати екстракт подорожника ланцетолистого повного спектра.

Потужний ультразвук для екстракції рослинної сировини

Ультразвук високої інтенсивності є поширеним методом обробки в харчовій, хімічній та фармацевтичній промисловості. Гомогенізація, емульгування, консервування, а також екстракція – типові процеси, ефективність яких значно підвищується завдяки ультразвуковій обробці. Ультразвукову обробку застосовують для змішування соків, соусів і паст із метою підвищення їхньої стабільності, для екстракції смакових та ароматичних сполук, а також біоактивних речовин, таких як поліфеноли, полісахариди, антиоксиданти, вітаміни та інші сполуки з поживними або фармакологічними властивостями.
Потужний ультразвук – це технологія інтенсифікації процесів, яка перевершує традиційні методи екстракції, такі як мацерація, гідродистиляція або екстракція за Сокслетом, завдяки вищому виходу, швидшій екстракції, м’яким умовам процесу та високій якості екстракту. Контролюючи та регулюючи інтенсивність ультразвуку, можна отримувати рослинні лікарські засоби у вигляді сполук субмікронного та нанорозміру – забезпечуючи найвищу біодоступність.
Тому ультразвукова обробка є пріоритетним методом виготовлення сучасних аюрведичних рослинних лікарських засобів.

Стандартизація екстракції

За допомогою ультразвукових апаратів Hielscher ви можете точно контролювати всі важливі параметри екстракції та чинники впливу. Це допомагає налагодити стандартизований процес екстракції, який дає змогу отримувати екстракти з надійними характеристиками та стабільно високою якістю.

Обладнання для ультразвукової екстракції

Hielscher Ultrasonics – провідний виробник систем ультразвукової екстракції. Завдяки тисячам установлених у всьому світі ультразвукових екстракційних установок Hielscher є вашим надійним партнером не лише з постачання обладнання, а й із консультування та розроблення проєктів.
Наш асортимент охоплює ультразвукові системи для обробки від малих до дуже великих об’ємів. Додаткове оснащення, зокрема різні сонотроди (ультразвукові зонди / рупори), бустери та проточні комірки, дає змогу оптимально налаштувати процес. Наші досвідчені техніки, інженери-технологи та біохіміки консультують і супроводжують вас від оцінки здійсненності до масштабування та встановлення.

Зв’яжіться з нами зараз! Ми раді співпрацювати з вами над вашим конкретним процесом екстракції!

Пов’язані теми

Література / Джерела

Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Us, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): Optimizing the extraction parameters of epigallocatechin gallate using conventional hot water and ultrasound assisted methods from green tea. Food and Bioproducts Processing 111 (2018). 37–44.
Sánchez-Hernández E., Balduque-Gil J., González-García V., Barriuso-Vargas J.J., Casanova-Gascón J., Martín-Gil J., Martín-Ramos P. (2023): Phytochemical Profiling of Sambucus nigra L. Flower and Leaf Extracts and Their Antimicrobial Potential against Almond Tree Pathogens. International Journal of Molecular Sciences, 2023.
Turrini, Federica; Donno, Dario; Beccaro, Gabriele; Zunin, Paola; Pittaluga, Anna; Boggia, Raffaella (2019): Pulsed Ultrasound-Assisted Extraction as an Alternative Method to Conventional Maceration for the Extraction of the Polyphenolic Fraction of Ribes nigrum Buds: A New Category of Food Supplements Proposed by The FINNOVER Project. Foods. 8. 466; 2019
Cares, M.G. et al. (2010): Ultrasonically assisted Extraction of bioactive principles from Quillaja Saponaria Molina. Physics Procedia 3, 2010. 169–178.
Liu, D. et al. (2011): Extraction of polyphenols from grape seeds by unconventional methods and extract concentration through polymeric membrane. ICEF 2011.
Mason, Th.; Chemat, F.; Vinatoru, M. (2011): The Extraction of Natural Products using Ultrasound or Microwave. Current Organic Chemistry Vol. 15, No. 2, 2011. 237-247.

Факти, які варто знати

Ультразвукова кавітація та її вплив на екстракцію

Коли ультразвукові хвилі високої інтенсивності та низької частоти вводяться в рідини або пасти, виникає кавітація. Ультразвукова, або акустична, кавітація – це
Ультразвукова кавітація перфорує та руйнує клітинні стінки й мембрани, тим самим підвищуючи проникність клітинних мембран і посилюючи їх руйнування. Крім того, розчинник може проникати в клітину, переносячи ефірні олії та біоактивні сполуки з її внутрішнього середовища в навколишній розчинник. Таким чином біохімічні речовини, замкнені всередині клітини, вивільняються в навколишній розчинник і згодом можуть бути відокремлені. Покращений масообмін між рослинною клітиною та розчинником (наприклад, водою, спиртом, етанолом) дає змогу отримувати екстракти з високою біологічною активністю.
Ультразвукова екстракція є різновидом екстракції в системі тверде тіло–рідина й може поєднуватися з іншими методами екстракції, такими як гідродистиляція, екстракція за Сокслетом, надкритична флюїдна екстракція (SFE), мікрохвильова екстракція тощо, щоб підвищити продуктивність наявного екстракційного обладнання та скористатися синергетичними ефектами ультразвуку. Завдяки видатним показникам ступеня вилучення / виходу, швидкості екстракції та якості екстракту ультразвукова обробка є сучасним методом виробництва аюрведичних рослинних лікарських засобів. Ультразвукова екстракція вивільняє фітохімічні компоненти з високою біодоступністю та антиоксидантною активністю. Порівняно з альтернативними методами виробництва ультразвукова обробка забезпечує найвищий вміст фенолів, флавоноїдів, нефлавоноїдних сполук, загальних хлорофілів, загальних каротиноїдів, терпеноїдів, фітостеролів і найвищу здатність до нейтралізації вільних радикалів.

«Використання ультразвуку може покращити процес екстракції завдяки посиленню масоперенесення між розчинником і рослинним матеріалом. Крім того, схлопування кавітаційних бульбашок сприяє кращому руйнуванню клітин завдяки утворенню мікроструменів унаслідок асиметричного схлопування бульбашок поблизу твердої поверхні. Це забезпечує краще проникнення розчинника всередину самої рослини, а також може руйнувати клітинні стінки. Отже, застосування ультразвуку для екстракції рослинної сировини має такі переваги: посилення масоперенесення, краще проникнення розчинника, менша залежність від використовуваного розчинника, екстракція за нижчих температур, вища швидкість екстракції та більший вихід продукту. Ці особливості роблять ультразвукову обробку привабливим варіантом для багатьох процесів екстракції, а під час масштабування її слід застосовувати безпосередньо в екстракційній установці, де рослинний матеріал перебуває в прямому контакті з розчинником, наприклад під час екстракції антиоксидантів із розмарину». [Mason et al. 2011]

Ефекти ультразвукової екстракції

Покращення дифузії
Покращення масоперенесення
Руйнування рослинних клітин
Покращення проникнення розчинника
Сонокапілярний ефект

Ультразвукову екстракцію також використовують для приготування спагіричних настоянок! Дізнайтеся більше про приготування спагіричних настоянок за допомогою ультразвуку, зокрема про протоколи та рекомендації!

Аюрведа

Аюрведа – це цілісний підхід до здоров’я та добробуту. Спираючись на давні знання про взаємозв’язок між травами та здоров’ям, аюрведична практика використовує природні лікувальні засоби. Аюрведа та травознавство тісно пов’язані: лікарські й цілющі властивості сотень трав, прянощів та інших рослин є частиною аюрведичної системи лікування травами. Аюрведичні тоніки, олії та суміші можна приймати всередину як ліки, добавки або їжу, а також застосовувати зовнішньо через шкіру (наприклад, олії, лосьйони, мазі) або навіть через слизову оболонку дихальних шляхів у межах ароматерапії.

Аюрведичні трави

У традиційній медицині широко застосовують рослинні лікувальні засоби, виготовлені з трав, прянощів, коренів і квітів.
Кожна рослина відома своїми специфічними ефектами, наприклад здатністю покращувати травлення, діяти як протизапальний або антибактеріальний засіб, полегшувати біль, зменшувати проблеми з диханням, покращувати загальний стан здоров’я тощо.

Куркума (Curcuma longa), кумин, аджван, коріандр, фенхель, саунф, м’ята, насіння гірчиці, гвоздика, асафетида (хінг), пажитник, чорний перець, імбир, кардамон, лаврове листя, кориця, мускатний горіх, трифала та каєнський перець – популярна рослинна сировина, яку використовують для покращення травлення й обміну речовин. Їх застосовують для очищення організму шляхом виведення ами (побічного продукту поганого травлення), а також для запобігання порушенням травлення або їх лікування.

Фітохімічні сполуки, що містяться в ашваганді (Withania somnifera), базиліку священному, солодці та зимовій вишні, добре відомі своєю здатністю покращувати працездатність, загальний стан здоров’я та сприяти довголіттю завдяки підвищенню енергії, сили й покращенню самопочуття. Ці фітохімічні сполуки, відомі як адаптогени, підвищують стійкість організму до стресу.
Куркума – одна з найважливіших аюрведичних рослин. Вона містить куркуміноїди та куркумін. Ці сполуки відомі різноманітними корисними для здоров’я людини властивостями, зокрема покращенням роботи мозку, високою антиоксидантною активністю, полегшенням запалень (наприклад, ревматоїдного артриту) та профілактикою раку. Куркумін привернув значну увагу в традиційній західній медицині та фармакології завдяки своїй протираковій дії. Оскільки і куркуміноїди, і куркумін погано розчиняються у воді, їх слід інкапсулювати в ліпосоми. Натисніть тут, щоб дізнатися більше про ультразвукову інкапсуляцію та приготування ліпосом!
Морингу (також відому як шигру або барабанне дерево) використовують завдяки її протигрибковим, противірусним і детоксикаційним властивостям. Морингу, багату на антиоксиданти та вітамін А, називають суперфудом.

Манджишта та нім містять детоксикаційні речовини, які очищують організм.
Гірку диню (Momordica charantia) та бетельний горіх успішно використовують для лікування інсулінорезистентності та діабету.
Базилік священний (також відомий як тулсі; Ocimum sanctum) використовують завдяки його запальній, жарознижувальній та знеболювальній дії.
Насіння калонджі, дерево сиріс та відомі своїм сприятливим впливом на дихальну систему.

Аюрведичні трави для окремих дош

В аюрведі кожну людину класифікують за типом її доші. Існують три типи дош – вата, пітта та капха. Для кожного типу доші є трави, які приносять надзвичайну користь. Нижче наведено найважливіші трави та спеції для кожного типу доші:
ВАТА: Ашваганда, трифала, імбир, кориця, кумин
ПІТТА: Амалакі, трифала, яштимадху, гудучі, шатаварі
КАПХА: Куркума, харітакі, трифала, імбир, гвоздика

Сонокапілярний ефект

Сонокапілярний ефект / ультразвуковий капілярний ефект – це аномальне підняття рідини в капілярній трубці під дією ультразвуку. Оскільки деякі компоненти, як-от ефірні олії, містяться в капілярній системі рослинної сировини, можна очікувати, що ультразвук міг би сприяти їх виведенню завдяки сонокапілярному ефекту. Можливо, певні електричні явища, що супроводжують сонокапілярний ефект, також можуть впливати на цей процес. Це явище могло б покращити екстракцію полярних або іонних сполук, подібно до електрофорезу.