Ультразвукова екстракція клітинного матеріалу

Ультразвукова екстракція, або соноекстракція, – це технологія інтенсифікації процесу, яка ґрунтується на введенні потужного ультразвуку в суспензію рослинної або клітинної тканини. Hielscher Ultrasonics постачає надійні ультразвукові апарати для руйнування клітин та екстракції – від невеликих лабораторних зразків до великих обсягів під час промислової переробки. Привабливість екстракції за допомогою ультразвуку полягає в нетермічній обробці матеріалу, простоті застосування та можливості масштабування від випробувань до виробництва.

Ультразвукові пристрої Hielscher генерують ультразвук високої інтенсивності, який можна точно регулювати відповідно до вимог вашого процесу.

Наведений нижче перелік містить різні протоколи ультразвукової обробки, які демонструють широку сферу застосування потужного ультразвуку в біології, харчовій переробці та фармацевтичному виробництві.
Незалежно від того, чи плануєте ви конкретну екстракцію рослинної сировини, чи хочете отримати загальнішу інформацію про наші високопродуктивні ультразвукові екстрактори, скористайтеся контактною формою нижче! Ми будемо раді вам допомогти!

Ультразвукова екстракція болдину з листя больдо (Peumus boldus Molina)

Застосування ультразвуку:
Важливою активною сполукою больдо є болдин ((S)-2,9-дигідрокси-1,10-диметоксіапорфін), який разом із катехіном ((2S,3R)-2-(3,4-дигідроксифеніл)-3,4-дигідро-1(2H)-бензопіран-3,5,7-тріолом) є основними компонентами алкалоїдної та флавоноїдної фракцій листя больдо. Болдин – сильний антиоксидант, який зазнає пероксидативного пошкодження, опосередкованого вільними радикалами, та діє як ефективний поглинач гідроксильних радикалів.
Процедура екстракції: У типовій процедурі екстракції зразки листя больдо екстрагували за допомогою 1L дистильованої води за атмосферного тиску з використанням ультразвукового апарата UIP1000hd у періодичному та проточному режимах. Тривалість екстракції становить від 10 до 40 min. за інтенсивності ультразвуку від 10 до 23 W/cm² та в діапазоні температур від 10 до 70°C. Найкращих результатів досягнуто за таких умов: інтенсивність ультразвуку 23 W/cm² протягом 40 min. за температури 36°C
Результати: Результати аналізу показують, що ультразвукова обробка високої потужності посилює вивільнення аналіту з рослинної матриці больдо, забезпечуючи значно вищу швидкість порівняно з традиційним методом: однакового виходу досягали за 30 min. ультразвукової обробки, тоді як тривалість традиційної екстракції становила 2h.
Chemat (2013) зі співавторами показали, що екстракція за допомогою ультразвуку підвищує ефективність екстракції рослинної сировини, водночас скорочуючи тривалість екстракції та підвищуючи концентрацію екстрактів (за однакової кількості розчинника й рослинного матеріалу). Аналіз виявив такі оптимізовані умови: потужність ультразвукової обробки 23 W/cm² з використанням UIP1000hd протягом 40 min. за температури 36°C. Оптимізовані параметри ультразвукової екстракції забезпечують кращу екстракцію порівняно з традиційною мацерацією за такими показниками: тривалість процесу (30 min. замість 120 min.), вищий вихід, вища енергоефективність, краща чистота, вища безпека та краща якість продукту.
Рекомендований пристрій:
UIP1000hdT із сонотродом BS2d34 і проточною коміркою
Джерело / Наукова публікація:
Petigny, L.; Périno-Issartier, S.; Wajsman, J.; Chemat, F. (2013): Періодична та безперервна екстракція листя больдо (Peumus boldus Mol.) за допомогою ультразвуку. International Journal of Molecular Science 14, 2013. 5750–5764.

Ультразвукова екстракція хлорогенової кислоти з листя тютюну

Застосування ультразвуку:
Для експериментів з екстракції листя тютюну Nicotiana tabacum подрібнювали до менших частинок розміром приблизно >4 x ≧2 mm. Для дослідів з ультразвукової екстракції зразки висушеного тютюнового листя масою 20g екстрагували дистильованою водою за температур від 5°C до 30°C. Експерименти з екстракції проводили з тривалістю кожного циклу від 5 до 30 хвилин. До розрахованого оптимального об’єму дистильованої води 256 ml, необхідного для екстракції всієї розчинної хлорогенової кислоти зі зразків висушеного тютюнового листя масою 20 g, додавали приблизно від 10 до 15 крапель етанолу. Потім оптимальний об’єм дистильованої води 256 ml розділяли на порції екстракційного розчинника для використання в кожному циклі ультразвукової екстракції.
Для ультразвукового опромінення використовували ультразвуковий процесор UP400S (400 ват, 24 kHz) із титановим сонотродом H7, діаметр наконечника якого становив 7mm. Сонотрод H7 занурювали до середини висоти екстракційної суміші.
Протокол: Було встановлено такі оптимальні умови ультразвукової екстракції хлорогенової кислоти з тютюнового листя: 20g висушеного тютюнового листя в дистильованій воді (оптимальне співвідношення рідини до твердої речовини: 12,8mL/g) за температури обробки 20 degC, ультразвуковий пристрій UP400S (400W, 24kHz) протягом 3 циклів ультразвукової обробки по 15min кожен (загальна тривалість ультразвукової обробки: 45 min).
Рекомендований пристрій:
UP400S із сонотродом H7
Джерело / наукова публікація:
Mazvimba, Martin Tongai; Yu, Ying; Zhang, Ying (2011): Оптимізація та ортогональне планування процесу водної екстракції за допомогою ультразвуку для вилучення хлорогенової кислоти із сухого тютюнового листя. Chinese Journal of Natural Medicines 2011.
Дізнайтеся більше про ультразвукову екстракцію з тютюну!

Ультразвукова екстракція мангіферину

Застосування ультразвуку:
Мангіферин (1,3,6,7-тетрагідрокси-2-[3,4,5-тригідрокси-6-(гідроксиметил)оксан-2-іл]ксантен-9-он; формула: C₁₉H₁₈O₁₁) – це поліфенол зі структурою C-глікозилксантону, який трапляється в багатьох видах рослин. Мангіферин виявляє різні види фармакологічної активності. Регіоселективне ацилювання мангіферину може дуже ефективно каталізуватися ліпазою за ультразвукової обробки. Порівняно з традиційними методами каталіз за допомогою ультразвуку вирізняється такими перевагами, як коротший час реакції та вищий вихід. Було встановлено такі оптимальні умови ультразвукового ацилювання мангіферину:
ліпаза: PCL, донор ацильної групи: вінілацетат; розчинник реакції: DMSO, температура реакції: 45 degC, потужність ультразвуку: 200W; співвідношення субстратів: донор ацильної групи/мангіферин 6/1, завантаження ферменту: 6 mg/ml
Вихід регіоселективного ацилювання становив до 84%.
Рекомендований пристрій:
UP200St або UP200Ht
Джерело / наукова публікація:
пор.: Wang, Z.; Wang, R.; Tian, J.; Zhao, B; Wei, X.F.; Su, Y.L.; Li, C.Y.; Cao, S.G.; Wang, L. (2010): Вплив ультразвуку на каталізоване ліпазою регіоселективне ацилювання мангіферину в неводних розчинниках. J. Asian Nat Prod. Res. 12/1, 2010. 56–63.

Ультразвукова екстракція капсаїциноїдів

Застосування ультразвуку:
Екстракція капсаїциноїдів (капсаїцину, нордигідрокапсаїцину) з перцю чилі: капсаїциноїди з перцю Capsicum frutescens отримували шляхом ультразвукової екстракції за таких умов: розчинник: 95% (v/v) етанол, співвідношення об’єму розчинника до маси сировини: 10 ml/g, тривалість ультразвукової екстракції: 40 min., температура екстракції: 45°C. Вихід екстрагованих речовин: 85% капсаїциноїдів
Рекомендований пристрій:
UP400St
Дізнайтеся більше про екстракцію капсаїциноїдів із перцю чилі за допомогою ультразвуку!

Ультразвукова екстракція силімарину з насіння розторопші плямистої

Застосування ультразвуку:
Екстракцію за допомогою ультразвуку проводили з використанням ультразвукового гомогенізатора UP400S. У цьому дослідженні використовували ультразвуковий зонд рупорного типу діаметром 1,5 cm. Точно зважували 10 g знежиреного порошку розторопші та розчиняли у 100 mL метанолу. Хімічний стакан тримали у водяній бані за температури 25°C. Порошок розторопші, розчинений у розчиннику, піддавали ультразвуковій обробці протягом різних проміжків часу (30, 60, 90, 120 і 150 min.). Після кожного проміжку часу розчин фільтрували через фільтрувальний папір Whatman, а кожен фільтрат (близько 80mL) випарювали за допомогою ротаційного випарника до отримання 30 mL розчину та вимірювали оптичну густину фенольних сполук за допомогою спектрофотометра ультрафіолетового й видимого діапазонів за довжини хвилі 517 nm відповідно до методу DPPH. Як і очікувалося, збільшення тривалості екстракції призводило до підвищення вмісту силімарину.
Автори дослідження встановили, що ультразвукова екстракція для отримання спиртових екстрактів є одним із найкращих методів заміни традиційних методів. Було доведено, що ультразвукова екстракція забезпечує кращу якість екстракту. Додатковими перевагами є економія часу, вища ефективність тощо.
Рекомендований пристрій:
UP400St
Джерело / Наукова публікація:
Çağdaş, E.; Kumcuoğlu, S.; Güventürk, S.; Tavman, S. (2011): Екстракція компонентів силімарину з насіння розторопші (Silybum Marianum L.) за допомогою ультразвуку. GIDA 36/6, 2011. 311–318.
Дізнайтеся більше про ультразвукову екстракцію силімарину з насіння розторопші!

Ультразвукова екстракція стевіозиду

Застосування ультразвуку:
Зразки сухого подрібненого листя стевії масою 10g екстрагували у 100mL води за безперервного перемішування (магнітною мішалкою). Значення pH контролювали за допомогою 0,01 M фосфату натрію з pH 7. Зразок поміщали у скляний хімічний стакан об’ємом 150 mL і піддавали ультразвуковій обробці за допомогою ультразвукового гомогенізатора зондового типу UIP500hT (20kHz, 500W). Кінець сонотрода занурювали приблизно на 1,5 cm у суспензію листя стевії. На ультразвуковому пристрої встановлювали вихідну потужність 350W. М’яка ультразвукова обробка потужністю 350 W протягом 5–10 min. за сталої температури процесу 30°C забезпечувала вихід ребаудіозиду A 30–34g на 100g зразка. Після ультразвукової обробки розчин екстракту центрифугували та фільтрували через мікропористу мембрану 0,45 μm; фільтрат відбирали для аналізу загального вмісту ребаудіозиду A. Вихід екстракції за загальним вмістом ребаудіозиду A аналізували методом високоефективної рідинної хроматографії (HPLC).
Завдяки ультразвуковій екстракції без розчинників було отримано високий вихід ребаудіозиду A порівняно з традиційними методами екстракції, такими як теплова екстракція або мацерація.
Рекомендований пристрій:
UIP500hdT
Дізнайтеся більше про ультразвукову екстракцію стевії!

Ультразвукова екстракція терпенів

Застосування ультразвуку:
Екстракцію летких сполук, таких як терпени, із суцвіть сорту Cannabis sativa L. волокнистого типу можна інтенсифікувати за допомогою ультразвуку. Дослідження показали, що вже після короткочасної ультразвукової обробки цільові терпени вивільняються з рослинного матеріалу.
Результати показують, що ультразвукова обробка тривалістю не більше 5 min дає змогу отримати підвищену концентрацію терпенів порівняно з мацерацією. Натомість ультразвукова обробка тривалістю понад 5 min підвищувала концентрацію речовини δ-9-tetraidrocannabinol (THC).
Протокол ультразвукової обробки:
Екстракцію терпенів за допомогою ультразвуку проводили з використанням ультразвукового гомогенізатора зондового типу потужністю 200W. На ультразвуковому пристрої встановлювали амплітуду 25%. До кожної з трьох аліквот висушених суцвіть масою 50g додавали по 250mL 70% етанолу v/v, який використовували як розчинник для екстракції. Кожен хімічний стакан із його вмістом занурювали в льодяну баню. Ультразвукову обробку проводили протягом 5, 10 і 15 min. Під час ультразвукової екстракції за цією процедурою забезпечували безперервне швидке відведення тепла, щоб підтримувати температуру процесу нижче 30°C. Після екстракції суміші фільтрували під вакуумом через папір Whatman № 3, а розчинник видаляли ротаційним вакуумним випарюванням. Кожен дослід з екстракції проводили у трьох повторностях із використанням трьох різних зразків.
Ультразвукова обробка виявилася цікавою альтернативою мацерації для екстракції летких сполук із суцвіть конопель, проте результати також показують, що для підвищення вилучення терпенів тривалість ультразвукової обробки не повинна перевищувати 5 хвилин. Натомість ультразвукова обробка тривалістю понад 5 хвилин підвищувала концентрацію сполуки δ-9-tetraidrocannabinol (THC). Екстракт суцвіть Cannabis sativa, отриманий ультразвуковою екстракцією протягом 5 min, міг би використовуватися як інгредієнт парфумів або ароматизатор для напоїв. Можливе використання як альтернативи промисловим коноплям, стебла яких використовують у виробництві волокна, а екстракти суцвіть – у косметичній та харчовій промисловості.
Рекомендований пристрій:
UP200St або UP200Ht із сонотродом/зондом S26d14
Джерело / наукова публікація:
Da Porto, C.; Decorti, D.; Natolino, A. (2014): «Екстракція летких сполук із суцвіть промислових конопель Cannabis sativa L. за допомогою ультразвуку». IJARNP 2014, 7/ 1. 8–14.
Дізнайтеся більше про екстракцію терпенів за допомогою ультразвуку!

Екстракційна установка для виділення речовин із рослинної сировини: зондовий ультразвуковий пристрій UP400ST, вакуумний фільтр Büchi та ротаційний випарник для екстракції фітохімічних сполук.

Ультразвукова екстракція ваніліну з ферментованих стручків ванілі

Застосування ультразвуку:
Екстракцію ваніліну оптимізували за допомогою ультразвукової обробки. Для цього ультразвуковий пристрій потужністю 100 ват працював в імпульсному режимі (цикли: 5 секунд роботи, потім 5 секунд паузи).
Найкращі результати ультразвукової екстракції було отримано з 40% етанолом протягом 1h за температури 30°C. Для порівняння результатів із традиційними методами екстракції також проводили екстракцію у водяній та ультразвуковій ваннах. Результати показали, що оптимізована екстракція ваніліну за допомогою ультразвукового сонотрода з 40% етанолом протягом 1h за температури 30°C була порівнянною з екстракцією у водяній ванні з 40% етанолом за температури 56°C протягом 15h.
Рекомендований пристрій:
UP100H
Джерело / наукова публікація:
Rasoamandrary, N.; Fernandes, A. M.; Bashari, M.; Masamba, K.; Xueming, X. (2013): Поліпшена екстракція ваніліну, 4-гідрокси-3-метоксибензальдегіду, з ферментованих стручків ванілі за допомогою ультразвуку: порівняння екстракції за допомогою ультразвуку та екстракції в гарячій водяній ванні. Akademik Gıda 11/1, 2013. 6–12.
Дізнайтеся більше про переваги ультразвукової екстракції ваніліну!

Ультразвукова екстракція фенольних сполук із Ziziphus Jujube

Застосування ультразвуку:
Для екстракції фенольних сполук з унабі (Ziziphus Jujube) за допомогою ультразвуку використовували високоінтенсивний зондовий ультразвуковий пристрій UP200H потужністю 200W і частотою 24kHz. Ультразвуковий пристрій був оснащений сонотродом S2 з мікронаконечником (діаметр наконечника 2 mm), який занурювали у водяну ванну, де було розміщено скляну посудину для осадження зі зразком (внутрішні розміри: 280:195:135 mm). Амплітуда ультразвукових коливань становила 100% номінальної потужності (максимальна амплітуда 260 μm), акустична потужність – 0,171402 W, а інтенсивність – 21,8346 W/cm2. Інтенсивність ультразвуку визначали калориметрично, вимірюючи підвищення температури суспензії з часом в адіабатичних умовах. Процедуру ультразвукової екстракції застосовували для вилучення загальної кількості фенольних сполук зі зразків відповідно до плану експерименту (для оптимізації).
Рекомендований пристрій:
UP200H із сонотродом S2
Джерело / наукова публікація:
Fooladi, H.; Mortazavi, S. A.; Rajaei, A.; Elhami Rad, A.H.; Salar Bashi, D.; Savabi Sani Kargar, S. (2013): Оптимізація екстракції фенольних сполук з унабі (Ziziphus Jujube) методом екстракції за допомогою ультразвуку. IECFP 2013.

Натисніть тут, щоб знайти більше протоколів ультразвукової обробки біологічного матеріалу!