Phương pháp khai thác hiệu quả nhất cho thực vật

Bạn đang tìm kiếm một thiết lập khai thác mạnh mẽ và đáng tin cậy để sản xuất chiết xuất thực vật chất lượng cao? Ở đây bạn có thể tìm thấy một so sánh các kỹ thuật khai thác phổ biến bao gồm khai thác siêu âm, khai thác CO2 siêu tới hạn, khai thác ethanol, maceration trong số những người khác và những lợi thế cũng như bất lợi của họ.

Khai thác thực vật bằng siêu âm so với kỹ thuật thay thế

Khai thác thực vật có thể được thực hiện thông qua các kỹ thuật khác nhau. Tuy nhiên, hiệu quả, năng suất và chất lượng chiết xuất bị ảnh hưởng nặng nề bởi phương pháp chiết xuất và giao thức được sử dụng. Maceration, chiết xuất CO2 siêu tới hạn, thẩm thấu và chiết xuất Soxhlet là những phương pháp chiết xuất phổ biến, mang lại kết quả chiết xuất thường không đủ.
Khai thác dựa trên siêu âm là một kỹ thuật cách ly tinh vi, vượt trội so với các phương pháp khai thác truyền thống ở một số điểm.
Khai thác dựa trên siêu âm bằng cách sử dụng đầu dò siêu âm là một phương pháp hiệu quả cao để chiết xuất các hợp chất từ thực vật và các vật liệu khác. So với các phương pháp khác như maceration, chiết xuất CO2, thẩm thấu và khai thác vi sóng, khai thác loại đầu dò siêu âm vượt trội do một số ưu điểm:

• Khai thác nhanh hơn: Khai thác loại đầu dò siêu âm có thể chiết xuất các hợp chất nhanh hơn nhiều so với maceration và thấm. Điều này là do sóng siêu âm tạo ra bong bóng xâm thực trong dung môi, tạo ra những cú sốc vi mô giúp phá vỡ thành tế bào và giải phóng các hợp chất nhanh hơn.
• Năng suất cao hơn: Khai thác loại đầu dò siêu âm có thể trích xuất năng suất cao hơn của các hợp chất so với maceration, khai thác CO2 và thấm. Điều này là do sóng siêu âm giúp giải phóng nhiều hợp chất mục tiêu hơn từ vật liệu được chiết xuất.
• Hiệu quả hơn: Khai thác loại đầu dò siêu âm hiệu quả hơn so với maceration, khai thác CO2, thẩm thấu và chiết xuất Soxhlet, vì nó đòi hỏi ít dung môi hơn để chiết xuất cùng một lượng hợp chất. Điều này là do sóng siêu âm giúp tăng độ hòa tan của các hợp chất đích trong dung môi.
• Linh hoạt: Khai thác loại đầu dò siêu âm có thể được sử dụng để chiết xuất một loạt các hợp chất từ các vật liệu khác nhau, bao gồm cả hợp chất ưa nước và kỵ nước. Điều này có nghĩa là siêu âm cũng là tuyệt vời để sản xuất chiết xuất toàn phổ.
• Chi phí thấp: Khai thác kiểu đầu dò siêu âm thường ít tốn kém hơn so với khai thác CO2, thấm, maceration và khai thác Soxhlet, vì nó không đòi hỏi thiết bị áp suất cao hoặc lao động tốn nhiều thời gian.
• Thân thiện với môi trường: Đầu dò siêu âm cho phép khai thác thân thiện với môi trường, vì nó đòi hỏi ít dung môi và năng lượng hơn so với các phương pháp khác, và tạo ra ít chất thải hơn. Mặc dù sonication tương thích với bất kỳ dung môi nào, do hiệu quả cao của ultrasonicators, dung môi độc hại có thể tránh được. Ethanol, ethanol nước và nước là dung môi tuyệt vời để khai thác thực vật siêu âm.

Khi so sánh với các kỹ thuật khai thác thực vật truyền thống, khai thác loại đầu dò siêu âm mang lại những lợi thế đáng kể, điều này giải thích việc sử dụng rộng rãi khai thác siêu âm cho nhiều hợp chất hoạt tính sinh học từ thực vật.

Khai thác chiết xuất chất lượng cao từ thực vật

Đối với chiết xuất thực vật chất lượng cao không chỉ từ nguyên liệu thô (nguyên liệu thực vật) là điều cần thiết, mà cả kỹ thuật chiết xuất được áp dụng là rất quan trọng. Chiết xuất thực vật nhạy cảm với nhiệt độ, có nghĩa là chúng bị phân hủy bởi nhiệt. Do đó, điều quan trọng là chọn phương pháp chiết xuất không nhiệt.
Việc lựa chọn dung môi chiết xuất là một yếu tố quan trọng khác, ảnh hưởng đến chất lượng chiết xuất. Các dung môi như hexane, metanol, butan và các hóa chất khắc nghiệt khác có thể làm ô nhiễm chiết xuất. Mặc dù dung môi được loại bỏ sau khi chiết xuất, một lượng nhỏ dung môi độc hại có thể được tìm thấy trong chiết xuất cuối cùng. Nước, rượu, ethanol, glycerine hoặc dầu thực vật là dung môi an toàn, không độc hại và được FDA chấp thuận để tiêu thụ.

Giao thức từng bước khai thác thực vật bằng cách sử dụng đầu dò siêu âm

Làm thế nào là các hợp chất hoạt tính sinh học chiết xuất từ thực vật bằng cách sử dụng ultrasonication loại thăm dò? Dưới đây bạn có thể tìm thấy hướng dẫn từng bước để chiết xuất chất phytochemical và các hợp chất hoạt tính sinh học từ nguyên liệu thực vật như lá, cánh hoa, thân quả, thân, rễ hoặc thân rễ!

1. Đầu tiên, nguyên liệu thực vật được nghiền hoặc cắt thành miếng nhỏ để tăng diện tích bề mặt để khai thác.
2. Nguyên liệu thực vật sau đó được trộn với dung môi (như ethanol hoặc nước) để chiết xuất polyphenol.
3. Ultrasonication loại thăm dò sau đó được sử dụng để hỗ trợ trong quá trình khai thác bằng cách áp dụng cường độ cao, sóng siêu âm tần số thấp ở khoảng 20kHz vào hỗn hợp. Điều này gây ra sự xâm thực âm thanh và rung động nhanh chóng của dung môi, thúc đẩy sự tan rã và phá vỡ của các tế bào thực vật và giải phóng các chất hoạt tính sinh học như polyphenol, flavonoid và vitamin.
4. Hỗn hợp sau đó được lọc để tách nguyên liệu thực vật rắn khỏi chất lỏng có chứa các hợp chất hoạt tính sinh học được chiết xuất.
5. Chất lỏng sau đó được bay hơi hoặc được xử lý thêm để loại bỏ dung môi và cô đặc các phân tử hoạt tính sinh học.
6. Sản phẩm cuối cùng là một chiết xuất giàu hoạt tính sinh học có thể được sử dụng trong các ứng dụng khác nhau như bổ sung chế độ ăn uống, thực phẩm chức năng và mỹ phẩm.

Lưu ý: Đây là tổng quan về quá trình và các điều kiện cụ thể (dung môi, tỷ lệ nguyên liệu thực vật so với dung môi, thời gian khai thác, công suất siêu âm, v.v.) có thể thay đổi tùy thuộc vào nguồn thực vật và hàm lượng hoạt chất sinh học mong muốn.

Khai thác siêu âm làm việc như thế nào?

Khai thác siêu âm dựa trên nguyên tắc làm việc của cavitation âm thanh siêu âm và là một điều trị hoàn toàn cơ học. Tương tự như một máy trộn cắt cao, một ultrasonicator chỉ tạo ra lực cắt cơ học trong môi trường quá trình. Khai thác siêu âm chính nó là kỹ thuật khai thác không nhiệt, không có hóa chất.
Acoustic Cavitation là gì? – Cavitation âm thanh hoặc siêu âm xảy ra khi sóng siêu âm tần số thấp, công suất cao được kết hợp thành bùn bao gồm vật liệu thực vật trong chất lỏng (dung môi). Sóng siêu âm công suất cao được kết hợp thông qua bộ xử lý siêu âm loại đầu dò vào bùn thực vật. Sóng siêu âm năng lượng cao truyền qua chất lỏng tạo ra các chu kỳ áp suất cao / áp suất thấp xen kẽ, dẫn đến hiện tượng xâm thực âm thanh. Xâm thực âm thanh hoặc siêu âm dẫn cục bộ đến các điều kiện khắc nghiệt như chênh lệch áp suất rất cao và lực cắt cao. Khi bong bóng xâm thực nổ tung trên bề mặt chất rắn (như hạt, tế bào thực vật, mô, v.v.), các tia vi mô và va chạm giữa các hạt tạo ra các hiệu ứng như phân hủy hạt, sonoporation (thủng thành tế bào và màng tế bào) và phá vỡ tế bào. Ngoài ra, sự nổ tung của bong bóng xâm thực trong môi trường lỏng tạo ra sự hỗn loạn và khuấy động, thúc đẩy sự chuyển khối lượng giữa bên trong tế bào và dung môi xung quanh. Chiếu xạ siêu âm là một cách hiệu quả cao để tăng cường quá trình chuyển khối lượng, vì sonication dẫn đến xâm thực và các cơ chế liên quan của nó như chuyển động vi mô bằng máy bay phản lực lỏng, nén và giải nén trong vật liệu với sự gián đoạn tiếp theo của thành tế bào.
Tùy thuộc vào nguyên liệu thô, quá trình khai thác siêu âm có thể đòi hỏi cường độ cao, ví dụ như để phá vỡ các tế bào thực vật cứng hoặc vật liệu với một lượng cellulose cao. Ultrasonicators loại thăm dò có thể tạo ra biên độ rất cao, đó là cần thiết để tạo ra cavitation có tác động. Hielscher Ultrasonic sản xuất máy vắt siêu âm hiệu suất cao, có thể dễ dàng tạo biên độ 200μm trong hoạt động liên tục 24/7. Đối với biên độ cao hơn nữa, Hielscher cung cấp các sonotrodes biên độ cao được chỉ định (đầu dò).
Lò phản ứng siêu âm có áp suất và tế bào dòng chảy được sử dụng để tăng cường sự xâm thực. Với áp suất ngày càng tăng, lực cắt xâm thực và xâm thực trở nên phá hủy nhiều hơn và do đó cải thiện hiệu quả chiết xuất siêu âm.

Chiết xuất hóa chất phyto và các hợp chất hoạt tính sinh học với Sonication

Khai thác siêu âm được sử dụng để phát hành và cô lập một loạt các hợp chất hoạt tính sinh học (cái gọi là hóa chất phyto) từ thực vật.
Danh sách dưới đây cung cấp cho bạn một cái nhìn tổng quan nhỏ về hóa chất phyto chiết xuất siêu âm:

• CBD và các Cannabinoids khác từ Cần sa và Cây gai dầu
• Terpen
• Gừng
• Rosemary
• Capsaicin từ ớt
• Caffeine từ hạt cà phê
• Astaxanthin từ tảo
• Allicin từ tỏi
• Catechin (EGEC) từ trà
• keo ong
• Ellagitannin từ lựu
• Chiết xuất thảo dược Ayurvedic
• Nicotine từ thuốc lá
• Tinh dầu
• Hóa chất thực vật từ cây tầm ma Stinging
• Pectin từ vỏ trái cây họ cam quýt
• Polyphenol từ Mango Peel
• Taraxacin và Taraxasterol từ Bồ công anh

Dung môi để khai thác siêu âm

Khai thác siêu âm tương thích với hầu hết các dung môi. Phổ biến nhất, ethanol, nước, ethanol / hỗn hợp nước, glycerine và dầu thực vật được sử dụng để chiết xuất các hợp chất hoạt tính sinh học từ thực vật vì những dung môi này được coi là an toàn để tiêu thụ và dễ sử dụng.
Đọc thêm về dung môi được sử dụng để khai thác siêu âm!

Ưu điểm của khai thác ethanol siêu âm

Ethanol là một trong những dung môi được sử dụng phổ biến nhất với khai thác siêu âm do tính an toàn của nó (được FDA chấp thuận cho tiêu thụ), hiệu quả của nó, và khả năng thanh toán rộng rãi của nó. Khai thác ethanol siêu âm vượt trội hơn các dung môi khác và các công nghệ khai thác khác với hiệu quả chi phí, khả năng mở rộng tuyến tính, đơn giản và an toàn.
Hiệu quả vượt trội của ethanol làm dung môi có liên quan đến thành phần hóa học của đuôi hydrocarbon và một nhóm hydroxyl duy nhất. Thành phần hóa học này cho phép ethanol hòa tan và chiết xuất một phổ rất rộng các chất, từ polyphenol, flavonoid, terpen, cannabinoids và lipid (dầu).
Ví dụ, khai thác ethanol siêu âm của cannabinoids không yêu cầu đông lạnh (dewaxing), một bước cần thiết với các phương pháp khai thác khác như chiết xuất CO2 để loại bỏ các sáp.

Chiết xuất ethanol thể hiện các hiệu ứng khác nhau tùy thuộc vào nhiệt độ ethanol. Ethanol nóng thường được sử dụng để sản xuất chiết xuất toàn phổ, được đánh giá cao cho hiệu ứng tùy tùng của chúng. Mặt khác, ethanol lạnh tốt nhất là được sử dụng để sản xuất các sản phẩm chưng cất thảo dược hoặc cần sa. Việc chiết xuất trong ethanol lạnh không cần lọc tiếp theo. Kể từ khi khai thác siêu âm là một điều trị không nhiệt, nó có thể được sử dụng với ethanol nóng / ấm hoặc làm mát / lạnh. Lò phản ứng siêu âm jacketed giúp duy trì nhiệt độ xử lý mong muốn trong quá trình điều trị. Điều khiển kỹ thuật số và phần mềm thông minh của ultrasonicator theo dõi nhiệt độ xử lý thông qua cảm biến nhiệt độ có thể cắm được và có thể được lập trình để dừng hoặc tạm dừng xử lý khai thác khi nhiệt độ của môi trường vượt ra khỏi một phạm vi nhất định.

Mua thiết bị khai thác siêu âm hiệu quả nhất!

Hệ thống khai thác hiệu suất cao của Hielscher Ultrasonics có sẵn ở bất kỳ quy mô nào từ kích thước phòng thí nghiệm nhỏ, quy mô thí điểm cỡ trung bình đến sản xuất công nghiệp hoàn toàn vài tấn mỗi giờ. Tùy thuộc vào thông lượng, máy vắt siêu âm Hielscher có thể được sử dụng ở chế độ nội tuyến hàng loạt hoặc liên tục. Việc lựa chọn dung môi là tùy thuộc vào bạn, vì Hielscher ultrasonicators có thể được sử dụng kết hợp với bất kỳ dung môi. Tất cả các thiết bị khai thác siêu âm đều đơn giản và an toàn để hoạt động. Phù hợp với nguyên liệu thô của bạn, năng lực quá trình và mục tiêu đầu ra, Hielscher cung cấp cho bạn ultrasonicator phù hợp nhất.
Quá trình khai thác siêu âm bị ảnh hưởng bởi nguyên liệu thô, dung môi và thông lượng. Các phụ kiện khác nhau như sonotrodes (đầu dò) với nhiều kích cỡ và hình dạng khác nhau, sừng tăng cường, tế bào dòng chảy với khối lượng và hình học khác nhau, cảm biến nhiệt độ và áp suất có thể cắm được và nhiều tiện ích khác có sẵn để lắp ráp thiết lập siêu âm lý tưởng cho quá trình khai thác của bạn.
Kiểm soát quá trình là rất quan trọng để có được kết quả tái tạo. Do đó, tất cả các mô hình kỹ thuật số đều được trang bị phần mềm thông minh, cho phép bạn điều chỉnh, giám sát và sửa đổi các thông số trích xuất. Do kiểm soát chính xác biên độ, thời gian sonication và chu kỳ nhiệm vụ, kết quả quá trình tối ưu như năng suất vượt trội và chất lượng chiết xuất cao nhất có thể đạt được. Việc ghi dữ liệu tự động của quá trình sonication là cơ sở để tiêu chuẩn hóa quy trình và khả năng tái tạo / lặp lại, được yêu cầu cho Thực hành sản xuất tốt (GMP).

Bảng dưới đây cung cấp cho bạn một dấu hiệu về khả năng xử lý gần đúng của ultrasonicators của chúng tôi:

Văn học / Tài liệu tham khảo