Ультразвукова екстракція сапонінів Quillaja
- Екстракти сапонінів із дерева Quillaja saponaria Molina є основним джерелом сапонінів для промислового застосування.
- Ультразвукова екстракція сапонінів Quillaja забезпечує отримання сапонінів високої якості.
- Ультразвукова екстракція є високоефективним методом отримання високих виходів екстракту сапонінів Quillaja за короткий час.
Екстракт сапонінів Quillaja
Екстракт сапонінів Quillaja (синоніми: екстракти quillaia, bois de Panama, екстракти кори Panama, екстракти quillai, екстракти кори Quillay, екстракти мильної кори) – це речовина, екстрагована з дерева Quillaja Saponaria Molina (Q. saponaria). Екстракт Quillaja складається з понад 100 тритерпеноїдних сапонінів. Основними присутніми сапонінами є глікозиди квілаїнової кислоти. Іншими основними компонентами є поліфеноли та таніни, а також невеликі кількості солей і цукрів. Екстракт Quillaja отримують шляхом водної екстракції подрібненої внутрішньої кори або деревини обрізаних стебел і гілок дерева Quillaja saponaria. Оскільки екстракти сапонінів Quillaja містять як поверхнево-активні речовини, так і фенольні сполуки, вони є надзвичайно цікавими для формулювання чутливих функціональних інгредієнтів харчових продуктів та їхнього захисту від окиснення.
Використання сапонінів як натуральних емульгаторів значно зростає завдяки зростаючому попиту на здорові, натуральні продукти без синтетичних добавок. Сапоніни Quillaja є чудовими емульгаторами для емульсій типу «олія у воді» (O/W) та наноемульсій і показали дуже добрі ефекти у різних формуляціях, таких як напої та олійні суміші. Поширеним застосуванням екстракту сапонінів Quillaja є емульгація CBD-олій, прозорих напоїв і спінених харчових продуктів. Сапоніни Quillaja можна використовувати окремо або в комбінації з іншими емульгуючими агентами.
Q-Naturale® – це харчова добавка на основі сапонінів кори Quillaja, яка схвалена FDA як ефективний емульгатор для харчових продуктів і напоїв. Крім того, що є емульгуючим агентом, сапоніни Quillaja використовуються у фармацевтичних формуляціях завдяки своїм антибактеріальним, противірусним, протигрибковим, антипаразитарним, протипухлинним, гепатопротекторним та імуноад’ювантним властивостям.
- Вищий вихід
- Швидкісна екстракція – за лічені хвилини
- Екстракти високої якості – м’які, нетермічні
- Зелений розчинник (наприклад, вода)
- Економічно ефективний
- Проста та безпечна експлуатація
- Низькі інвестиційні та експлуатаційні витрати
- 24/7 operation under heavy-duty
- Зелений, екологічно чистий метод
120L ультразвукова партійна екстракція рослинної сировини з UIP2000hdT та мішалкою
Кейс-стаді ультразвукової екстракції сапонінів із Quillaja
Щоб підготувати екстракт Quillaja високої якості, який забезпечує бажані функціональні властивості як харчова та фармацевтична добавка, необхідно ізолювати активні фітохімічні речовини, а саме сапоніни. Сапонін Quillaja – це тритерпеновий сапонін, ізольований з кори мильного дерева. Ультразвукова кавітація сприяє екстракції, покращуючи контакт між твердими речовинами та рідиною та збільшуючи масоперенесення.
Cares et al. у своєму дослідженні чітко демонструють, що ультразвукова екстракція (UAE) може посилити процес екстракції біоактивних принципів із Quillaja Saponaria Molina. Вони використовували тріски деревини та кори Quillaja і екстрагували сапоніни у воді за допомогою ультразвукової обробки, так що кінцевий продукт містить лише натуральні інгредієнти та сировину і може використовуватися у процесах виробництва харчових продуктів. Як нетермічний метод екстракції, температура екстракції під час ультразвукової обробки постійно підтримувалася на рівні 20ºC (68ºF). Виходи екстракції значно зросли зі збільшенням тривалості ультразвукової обробки від 10 до 30 хвилин. Виходи за 20 хвилин при 20ºC в ультразвуковій екстракції були порівнянними з тими, які досягаються за допомогою конвенційного методу екстракції протягом 3 годин при 60ºC.
Ультразвукові пристрої використовуються для підготовки довгостійко стабільних емульсій типу «олія у воді» (o/w) з використанням екстракту сапонінів Quillaja для фізичної та хімічної стабілізації емульсії. Натисніть тут, щоб дізнатися більше про ультразвукову емульгацію!
Високопродуктивні ультразвукові екстрактори
Hielscher Ultrasonics спеціалізується на виробництві високопродуктивних ультразвукових процесорів для отримання екстрактів високої якості з рослинної сировини.
Широкий продуктовий портфель Hielscher охоплює малі, потужні лабораторні ультразвукові гомогенізатори, а також надійні настільні та повністю промислові системи, які забезпечують високоефективний ультразвук для ефективного екстрагування та ізоляції біоактивних компонентів (наприклад, кверцетин, кофеїн, куркумін, терпени тощо). Усі ультразвукові пристрої від 200W до 16 000W мають кольоровий дисплей для цифрового керування, вбудовану SD-карту для автоматичного запису даних, дистанційне керування через браузер та багато інших зручних функцій. Сонотроди та проточні комірки (частини, які контактують із середовищем) можна автоклавізувати, і їх легко чистити. Усі наші ультразвукові гомогенізатори розроблені для роботи 24/7, потребують низького обслуговування та є простими й безпечними в експлуатації.
Цифровий кольоровий дисплей забезпечує зручне керування ультразвуковим обладнанням. Наші системи здатні забезпечувати амплітуди від низьких до дуже високих. Для екстракції хімічних сполук, таких як астаксантин, ми пропонуємо спеціальні ультразвукові сонотроди (також відомі як ультразвукові зонди або рупори), оптимізовані для делікатної ізоляції високоякісних активних речовин. Надійність ультразвукового обладнання Hielscher дозволяє працювати 24/7 у режимі високого навантаження та в складних умовах.
Точне керування параметрами ультразвукового процесу забезпечує відтворюваність та стандартизацію процесу. Промислові автоматизовані системи ультразвукової екстракції Hielscher розроблені для високих виробничих потужностей екстрактів вищої якості, водночас зменшуючи витрати праці, коштів та енергії.
Наведена нижче таблиця дає уявлення про приблизну продуктивність обробки наших ультразвукових гомогенізаторів:
| Об’єм партії | Об’ємна витрата | Рекомендовані пристрої |
|---|---|---|
| 1–500mL | 10–200mL/min | UP100H |
| 10–2000mL | 20–400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1–20L | 0,2–4L/min | UIP2000hdT |
| 10–100L | 2–10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10–100L/min | UIP16000 |
| n.a. | більша | група UIP16000 |
Зв’яжіться з нами! / Запитайте нас!
Література / Посилання
- M. G. Cares, Y. Vargas, L. Gaete, J. Sainz, J. Alarcón (2009): Ultrasonically assisted Extraction of bioactive principles from Quillaja Saponaria Molina. International Congress on Ultrasonics, Universidad de Santiago de Chile, January 2009.
- J. Deise Fleck, A. Heemann Betti, F. Pereira da Silva, E. A. Troian, C. Olivaro, F. Ferreira, S. Gasparin Verza (2019): Saponins from Quillaja saponaria and Quillaja brasiliensis: Particular Chemical Characteristics and Biological Activities. Molecules. 2019 Jan; 24(1): 171.
- K. Kaur, R. Kumar, S.K. Mehta (2015): Formulation of saponin stabilized nanoemulsion by ultrasonic method and its role to protect the degradation of quercitin from UV light. Ultrasonics Sonochemistry 31, 2015.
- R.R.T. Majinda (2012): Extraction and Isolation of Saponins. In: Satyajit D. Sarker and Lutfun Nahar (eds.), Natural Products Isolation, Methods in Molecular Biology, Vol. 864, 2012.
- N. Riquelme, R.N. Zúñiga, C. Arancibia (2019): Physical stability of nanoemulsions with emulsifier mixtures: Replacement of tween 80 with quillaja saponin. LWT – Food Science and Technology 111, 2019. 760-766.
Факти, які варто знати
Про дерево Квілай та його сапоніни
Дерево Quillaja Saponaria Molina, також відоме як південноамериканське мильне дерево, природно та широко зростає в Чилі. Дерево Quillaja Saponaria (родина Rosaceae) є великою вічнозеленою рослиною з товстою корою, що походить із кількох південноамериканських країн, зокрема Болівії, Чилі та Перу.
Екстракт сапонінів Quillaja містить переважно сапоніни, а також поліфеноли, таніни, а також солі та цукри в невеликих кількостях. Сапоніни Quillaja є молекулами, побудованими з тритерпенового ядра з двома цукровими ланцюгами. Ці цукрові ланцюги надають сапонінам гідрофільної властивості (= розчинність у воді), тоді як тритерпенове ядро є гідрофобним (= водовідштовхувальним). Для цих властивостей це «amphotic tenside», що робить сапоніни неіонним тензоактивом, що дозволяє зменшувати поверхневий натяг, розчиняти гідрофобні продукти у водних розчинах, а також утворювати мікро-/нано-емульсії.
У дереві Quillaja кора містить приблизно 5% сапонінів, що є найбільшою кількістю, тоді як деревина має вміст приблизно 2% сапонінів.
Оскільки сапоніни є природними речовинами з гарними піноутворюючими та емульгуючими властивостями, їх часто використовують як піноутворювачі в харчовій, напоїв та пивоварній промисловості, як поверхнево-активні речовини в косметиці, як добавки в агрохімікатах та кормах для тварин, а також як ад’юванти у вакцинах.
Виробництво екстрактів quillaja здійснюється за допомогою водної екстракції; інші розчинники не використовуються у виробництві. Кінцевий продукт, чи то грубий, чи очищений екстракт, у рідкій або порошковій формі, включає лише натуральні інгредієнти та сировину, допущені до використання у процесах виробництва харчових продуктів. (Cares et al. 2009)
Що таке сапоніни?
Слово сапонін походить від латинського слова sapo, що означає мило. Сапоніни є фітохімічними речовинами, які зустрічаються переважно, але не виключно, у рослинах, мають піноутворюючі характеристики та складаються з поліциклічних агліконів, приєднаних до однієї або більше бічних цукрових ланцюгів. Частина аглікону, яка також називається сапогеніном, є або стероїдом (C27), або тритерпеном (C30). Піноутворююча здатність сапонінів зумовлена поєднанням гідрофобного (жиророзчинного) сапогеніну та гідрофільної (водорозчинної) цукрової частини. [Majinda, 2012: p. 515] Рослинні матеріали з високим вмістом сапонінів традиційно використовувалися як емульгатори. Видатними прикладами рослин, багатих на сапоніни, є мильне дерево (Quillaja saponaria; Rosaceae), мильнянка (Saponaria officinalis; Caryophyllaceae) та порошок шікакай (Gleditsia sinensis; Leguminosae). Сапоніни є амфіпатичними глікозидами з високою молекулярною масою, які структурно мають одну або більше гідрофільних глікозидних груп, поєднаних з ліпофільним тритерпеновим похідним. Особливо у фармацевтичній промисловості сапоніни привернули велику увагу завдяки своєму діапазону біологічних властивостей, включаючи їхню здатність стимулювати імунну відповідь, що робить їх основними кандидатами для ад’ювантів.
Все, що потрібно знати про ультразвукову екстракцію
Ультразвукова екстракція (UAE), також соно-екстракція, є високоефективним, екологічно чистим методом екстракції для ізоляції біоактивних речовин, таких як білки, вітаміни, поліфеноли, натуральні пігменти, ліпіди тощо, з рослинних матриць. Ультразвукова екстракція базується на робочому принципі акустичної кавітації.
Коли інтенсивні ультразвукові хвилі прикладаються до рідких систем, виникає акустична кавітація, яка є явищем утворення, росту та остаточного колапсу вакуумних бульбашок (див. зображення нижче). Під час поширення ультразвукових хвиль вакуумні бульбашки коливаються та зростають, доки не досягнуть точки, коли вони не можуть поглинати подальшу енергію. На піку росту бульбашки вони різко колапсують, що спричиняє локальні термічні, механічні та хімічні ефекти. Механічні ефекти включають високі тиски до 1000atm, турбулентність та інтенсивні зсувні сили. Ці сили руйнують клітинні стінки та сприяють масопереносу між внутрішнім середовищем клітини та розчинником, вивільняючи біоактивні сполуки в навколишню рідину (тобто розчинник).
Ультразвукова екстракція базується на акустичній кавітації та її гідродинамічних зсувних силах
Ультразвукова екстракція твердих речовин із рідин для виділення сполук із ботанічних матеріалів та клітинної тканини добре досліджена. Застосування високотужних ультразвукових хвиль значно сприяє процесам екстракції. Окрім інтенсифікації процесу – що призводить до вищих виходів та коротшого часу екстракції – термічна деградація та втрата термочутливих компонентів запобігаються, оскільки ультразвукова обробка є нетермічним методом. Крім того, ультразвукова екстракція має низькі інвестиційні та експлуатаційні витрати, зменшує використання розчинників та/або дозволяє використовувати більш екологічні розчинники, що робить її економічним та екологічно чистим методом екстракції. Перевищуючи традиційні методи екстракції, ультразвукова екстракція (UAE) була запозичена з харчової промисловості для виробництва біоактивних речовин з економічною вигодою.
Ультразвукова екстракція з рослинних клітин: мікроскопічний поперечний зріз (TS) демонструє механізм дії під час ультразвукової екстракції з клітин (збільшення 2000x) [джерело: Vilkhu et al. 2011]
Високотужні ультразвукові процесори від лабораторного до пілотного та промислового масштабу.