Ультразвукова екстракція часнику без розчинника

Часник (Allium sativum) багатий на органічні сполуки сірки (наприклад, алліцин, глутатіон), які сприяють багатьом перевагам для здоров’я. Ультразвукова екстракція є надійною та ефективною технікою для отримання висококонцентрованих екстрактів часнику. Ультразвукова обробка забезпечує високі виходи якісних повноспектрових екстрактів за дуже короткий час екстракції.

Превосхідні екстракти часнику за допомогою ультразвукової екстракції

Використання ультразвукового гомогенізатора зондового типу для екстракції алліцину та органічних сполук сірки з часнику пропонує кілька переваг, включаючи високі виходи та високу якість екстракту часнику, швидку обробку, а також підхід без розчинника, екологічно чистий. Ці фактори в сукупності сприяють виробництву високоякісних екстрактів часнику з підвищеною біоактивністю та стабільним складом, роблячи його переважним методом для дослідників та промисловості, які шукають преміальні продукти на основі часнику.
Нижче ми детально обговорюємо корисні ефекти ультразвукової екстракції часнику:

• По-перше, ультразвуковий гомогенізатор зондового типу використовує ультразвукові хвилі, які передаються через титановий зонд, так званий сонотрод, у середовище екстракції. Механічна енергія ультразвукових хвиль генерує кавітаційні бульбашки в рідині, змушуючи їх швидко колапсувати. Під час цього процесу виникають інтенсивні локальні мікротурбулентності, а також зміни тиску та температури. Ці сили сприяють руйнуванню клітинних стінок часнику. Це руйнування полегшує вивільнення алліцину та інших органічних сполук сірки, захоплених всередині клітин, що призводить до ефективної екстракції.
• По-друге, контрольований і точний характер ультразвукової обробки зондового типу дозволяє налаштувати процес екстракції. Виробники екстрактів, а також дослідники можуть регулювати такі параметри, як час ультразвукової обробки, амплітуда та температура, щоб оптимізувати умови екстракції, тим самим максимізуючи вихід алліцину та органічних сполук сірки, мінімізуючи при цьому деградацію чутливих сполук. Такий рівень контролю є критично важливим для отримання високоякісних екстрактів зі стабільним складом та потенцією.
• Додатково, процес ультразвукової обробки є відносно швидким порівняно з традиційними методами екстракції, такими як мацерація або екстракція за Сокслетом. Ця ефективність не лише економить час, але й допомагає зберегти свіжість та біоактивність екстрагованих сполук. Коротший час екстракції зменшує вплив тепла та кисню на екстракт часнику, що може деградувати чутливі органічні сполуки сірки.
• Крім того, ультразвукова екстракція сумісна з будь-яким розчинником, включаючи такі м’які та екологічно чисті розчинники, як вода, водний етанол або спирт. Це особливо важливо, коли екстракт часнику виробляється для використання як харчова добавка, ароматизатор, дієтична добавка, нутрицевтик або фармацевтичний препарат, де ризик забруднення розчинниками або іншими хімічними речовинами повинен бути уникнений, щоб забезпечити чистоту та безпеку кінцевого продукту.

Ультразвукова екстракція алліцину на водній основі

Алліцин є найбільш поширеною молекулою тіосульфініату, знайденою в екстракті часнику. Алліцин має антибактеріальні, противірусні, антигрибкові, антипротозойні, протиракові та гіпоглікемічні ефекти, а також відомий тим, що підтримує здоров’я серцево-судинної системи та імунну систему. Фармакологічні активності часнику переважно пов’язані з реакціями обміну тіол-дисульфід з білками, що містять тіол.
Для виробництва висококонцентрованих екстрактів часнику з високим вмістом органічних сполук сірки ультразвукова екстракція є надійною та ефективною технікою для ізоляції тіолів та інших біоактивних речовин з часнику. Ультразвукова обробка вивільняє тіоли зсередини клітин часнику та дозволяє приготувати повноспектровий екстракт біомолекул часнику. Для ультразвукової екстракції часнику можна використовувати воду як розчинник, який є нетоксичним, недорогим та екологічно чистим.

Поперечний зріз часточки часнику до та після ультразвукової обробки
дослідження та фотографії Bose et al. 2014

Протоколи ультразвукової екстракції алліцину

Для ультразвукової екстракції часнику було розроблено кілька протоколів. У наукових дослідженнях кілька дослідницьких груп продемонстрували, що ультразвукова обробка забезпечує високі виходи алліцину, алліїну, органічних сполук сірки та інших фітохімічних речовин із часнику.
Arzanlou et al. (2010) повідомляють про ультразвукову екстракцію алліцину з часточок часнику з використанням води як розчинника. Вони використали 20г вручну подрібнених часточок часнику. Вони піддавали мацерований часник ультразвуковій обробці в 600mL дистильованої води протягом 5 хв, використовуючи Hielscher UP200S (200 ват) при амплітуді 100 %. Для відведення тепла використовували крижану ванну. Після ультразвукової екстракції часникову кашу віджали через п’ятишарову марлю. Суспензію перенесли в пробірку на 50mL і центрифугували при 1258g та 4ºC протягом 20 хв для відділення залишкового осаду від рідини. Надосадову рідину перенесли в стерильну пробірку на 50mL і запечатали для зберігання.

Bose et al. (2014) порівняли ультразвукову екстракцію зондового типу з традиційною мацерацією, ванною ультразвуковою обробкою та мікрохвильовою екстракцією. Результати показали, що ультразвукова екстракція зондового типу забезпечила найвищі виходи алліцину.

Ismail et al. (2014) повідомляють про ефективну ультразвукову екстракцію сірковмісних біомолекул цистеїну та глутатіону з цибулин часнику. Вони застосували водну ультразвукову екстракцію для виділення тіолів із цибулин часнику, використовуючи UP100H при налаштуванні амплітуди 100%. Вони виявили, що оптимальна концентрація часнику становила 10% (w/v) при екстракції у відкритій хімічній склянці. Кількісне визначення тіолів проводили методом реагенту Еллмана. Вони отримали вихід екстракту 0,170mM тіолів. Дослідники дійшли висновку, що ультразвукова водна екстракція є простим, безпечним та економічно ефективним методом ізоляції тіолів із часнику.

Високопродуктивні ультразвукові гомогенізатори для екстракції часнику

Системи екстракції Hielscher Ultrasonics використовуються у всьому світі в харчовій та фармацевтичній промисловості для комерційного виробництва рослинних екстрактів високої якості, які використовуються як харчові добавки, дієтичні добавки та терапевтичні засоби. Незалежно від того, чи ваша мета – виробляти менші партії екстрактів часнику чи переробляти великі кількості ботанічних екстрактів високої якості, Hielscher Ultrasonics має ідеальний ультразвуковий екстрактор для вас.

Конкурентні переваги ультразвукової екстракції

Основними перевагами ультразвукової екстракції біоактивних сполук з ботанічних матеріалів, таких як часник, є значно скорочений час екстракції та обробки, екологічність завдяки екстракції на водній основі або зменшеному використанню розчинників і незначним викидам CO₂, низька кількість використаної енергії, а також проста та безпечна експлуатація ультразвукових систем.

Стандартизація процесу з Hielscher Ultrasonics

Екстракти, які використовуються у харчовій промисловості або фармацевтиці, слід виробляти відповідно до Настанов щодо належної виробничої практики (GMP) та за стандартизованих специфікацій обробки. Цифрові ультразвукові обробники Hielscher Ultrasonics постачаються з інтелектуальним програмним забезпеченням, яке полегшує точне встановлення та контроль процесу ультразвукової обробки. Автоматичний запис даних фіксує всі параметри ультразвукового процесу, такі як ультразвукова енергія (загальна та чиста енергія), амплітуда, температура, тиск (коли встановлені датчики температури та тиску) з позначкою дати та часу на вбудованій SD-карті. Це дозволяє переглянути кожну партію, оброблену ультразвуком. Водночас забезпечується відтворюваність та постійно висока якість продукції. Надійність усіх ультразвукових обробників Hielscher дозволяє працювати цілодобово (24/7) в режимі важких навантажень та у складних середовищах.
Наведена нижче таблиця дає уявлення про приблизну продуктивність обробки наших ультразвукових апаратів: