Chiết xuất vật chất tế bào bằng siêu âm

Chiết xuất bằng siêu âm là một công nghệ tăng cường quá trình, hoạt động bằng cách truyền năng lượng siêu âm công suất cao vào huyền phù mô thực vật hoặc mô tế bào. Hielscher Ultrasonics cung cấp các thiết bị siêu âm đáng tin cậy để phá vỡ tế bào và chiết xuất từ các mẫu nhỏ trong phòng thí nghiệm cho đến thể tích lớn trong quá trình xử lý công nghiệp. Sức hấp dẫn của phương pháp chiết xuất có hỗ trợ siêu âm nằm ở khả năng xử lý vật liệu không dùng nhiệt, tính dễ ứng dụng và khả năng mở rộng từ quy mô thử nghiệm đến quy mô sản xuất.

Các thiết bị siêu âm của Hielscher tạo ra siêu âm cường độ cao có thể được điều khiển chính xác theo yêu cầu quy trình của bạn.

Danh sách dưới đây cung cấp nhiều quy trình xử lý bằng siêu âm, minh họa phạm vi ứng dụng rộng rãi của siêu âm công suất cao trong sinh học, chế biến thực phẩm và sản xuất dược phẩm.
Dù bạn đang có một ứng dụng chiết xuất thực vật cụ thể hay muốn tìm hiểu thông tin tổng quát hơn về các thiết bị chiết xuất siêu âm hiệu suất cao của chúng tôi, vui lòng sử dụng biểu mẫu liên hệ bên dưới! Chúng tôi rất sẵn lòng hỗ trợ bạn!

Chiết xuất boldine từ lá boldo bằng siêu âm (Peumus boldus Molina)

Ứng dụng siêu âm:
Một hợp chất hoạt tính quan trọng trong boldo là boldine ((S)-2,9-dihydroxy-1,10-dimethoxiaporphine), cùng với catechin ((2S,3R)-2-(3,4-dihydroxy-phenyl)-3,4-dihydro-1(2H)-benzopyran-3,5,7-triol), là các thành phần chính của phân đoạn alkaloid và flavonoid trong lá boldo. Boldine là một chất chống oxy hóa mạnh, chịu tổn thương do quá trình peroxy hóa qua trung gian gốc tự do và hoạt động như một chất bắt giữ gốc hydroxyl hiệu quả.
Quy trình chiết xuất: Trong một quy trình chiết xuất điển hình, các mẫu lá boldo được chiết xuất với 1L nước cất ở áp suất khí quyển bằng thiết bị siêu âm UIP1000hd ở chế độ theo mẻ và chế độ dòng chảy xuyên qua. Thời gian chiết xuất dao động từ 10 đến 40 phút, với cường độ siêu âm từ 10 đến 23 W/cm², và khoảng nhiệt độ từ 10 đến 70°C. Kết quả tốt nhất đạt được trong các điều kiện sau: cường độ siêu âm 23 W/cm² trong 40 phút ở nhiệt độ 36°C
Kết quả: Kết quả phân tích cho thấy xử lý siêu âm công suất cao tăng cường sự giải phóng chất phân tích từ nền vật liệu thực vật boldo với tốc độ cao hơn đáng kể so với phương pháp thông thường: cùng một lượng chiết thu được sau 30 phút xử lý siêu âm, trong khi thời gian chiết xuất thông thường là 2h.
Chemat (2013) và cộng sự đã cho thấy chiết xuất có hỗ trợ siêu âm cải thiện hiệu quả chiết xuất thực vật, đồng thời rút ngắn thời gian chiết xuất và tăng nồng độ dịch chiết (với cùng lượng dung môi và nguyên liệu thực vật). Phân tích cho thấy các điều kiện tối ưu là: công suất siêu âm 23 W/cm² với UIP1000hd trong 40 phút và ở nhiệt độ 36°C. Các thông số tối ưu của quá trình chiết xuất bằng siêu âm mang lại hiệu quả chiết xuất tốt hơn so với phương pháp ngâm chiết thông thường về thời gian xử lý (30 phút thay vì 120 phút), lượng chiết thu được cao hơn, hiệu quả năng lượng cao hơn, độ sạch được cải thiện, độ an toàn cao hơn và chất lượng sản phẩm tốt hơn.
Thiết bị được khuyến nghị:
UIP1000hdT với đầu dò siêu âm BS2d34 và buồng dòng chảy
Tài liệu tham khảo/ Bài báo nghiên cứu:
Petigny, L.; Périno-Issartier, S.; Wajsman, J.; Chemat, F. (2013): Chiết xuất lá boldo (Peumus boldus Mol.) có hỗ trợ siêu âm theo mẻ và liên tục. International Journal of Molecular Science 14, 2013. 5750–5764.

Chiết xuất axit chlorogenic từ lá thuốc lá bằng siêu âm

Ứng dụng siêu âm:
Trong các thí nghiệm chiết xuất, lá thuốc lá Nicotiana tabacum được nghiền thành các hạt nhỏ hơn có kích thước khoảng >4 x ≧2 mm. Trong các thử nghiệm chiết xuất bằng siêu âm, các mẫu nguyên liệu lá thuốc lá khô 20g được chiết bằng nước cất ở nhiệt độ từ 5°C đến 30°C. Các thí nghiệm chiết xuất được tiến hành với thời gian mỗi chu kỳ chiết thay đổi từ 5 phút đến 30 phút. Khoảng 10 đến 15 giọt ethanol được thêm vào thể tích nước cất tối ưu đã tính toán là 256 ml, cần thiết để chiết toàn bộ axit chlorogenic hòa tan từ các mẫu lá thuốc lá khô 20 g. Sau đó, thể tích nước cất tối ưu 256 ml được chia thành các phần dung môi chiết để sử dụng trong từng chu kỳ chiết xuất bằng siêu âm.
Để chiếu siêu âm, thiết bị xử lý siêu âm UP400S (400 oát, 24 kHz) với đầu dò siêu âm H7 làm bằng titan, có đường kính đầu mút 7mm, đã được sử dụng. Đầu dò siêu âm H7 được đưa vào đến vị trí giữa chiều cao của hỗn hợp chiết.
Quy trình: Các điều kiện tối ưu để chiết xuất axit chlorogenic từ lá thuốc lá bằng siêu âm được xác định như sau: 20g lá thuốc lá khô trong nước cất (tỷ lệ lỏng/rắn tối ưu: 12,8mL/g) ở nhiệt độ xử lý 20 degC, thiết bị siêu âm UP400S (400W, 24kHz) trong 3 chu kỳ xử lý siêu âm, mỗi chu kỳ 15min (tổng thời gian xử lý siêu âm: 45 min).
Thiết bị được khuyến nghị:
UP400S với đầu dò siêu âm H7
Tài liệu tham khảo/ Bài báo nghiên cứu:
Mazvimba, Martin Tongai; Yu, Ying; Zhang, Ying (2011): Tối ưu hóa và thiết kế trực giao quy trình chiết bằng nước có hỗ trợ siêu âm để chiết axit chlorogenic từ lá thuốc lá khô. Chinese Journal of Natural Medicines 2011.
Đọc thêm về chiết xuất bằng siêu âm từ thuốc lá!

Chiết xuất mangiferin bằng siêu âm

Ứng dụng siêu âm:
Mangiferin (1,3,6,7-Tetrahydroxy-2-[3,4,5-trihydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-2-yl]xanthen-9-one; công thức: C₁₉H₁₈O₁₁) là một polyphenol có cấu trúc C-glycosylxanthone, có thể được tìm thấy trong nhiều loài thực vật. Mangiferin thể hiện nhiều hoạt tính dược lý khác nhau. Phản ứng acyl hóa chọn lọc vị trí của mangiferin có thể được lipase xúc tác rất hiệu quả dưới tác động của siêu âm. So với các phương pháp thông thường, xúc tác có hỗ trợ siêu âm vượt trội nhờ các ưu điểm về thời gian phản ứng ngắn hơn và hiệu suất cao hơn. Các điều kiện tối ưu cho phản ứng acyl hóa mangiferin bằng siêu âm được xác định như sau:
lipase: PCL, chất cho nhóm acyl: vinyl acetate; dung môi phản ứng: DMSO, nhiệt độ phản ứng: 45 degC, công suất siêu âm: 200W; tỷ lệ cơ chất: chất cho nhóm acyl/mangiferin 6/1, lượng enzyme sử dụng: 6 mg/ml
Hiệu suất acyl hóa chọn lọc vị trí đạt tới 84%.
Thiết bị được khuyến nghị:
UP200St hoặc UP200Ht
Tài liệu tham khảo/ Bài báo nghiên cứu:
Đối chiếu: Wang, Z.; Wang, R.; Tian, J.; Zhao, B; Wei, X.F.; Su, Y.L.; Li, C.Y.; Cao, S.G.; Wang, L. (2010): Ảnh hưởng của siêu âm đến phản ứng acyl hóa chọn lọc vị trí của mangiferin được lipase xúc tác trong dung môi không chứa nước. J. Asian Nat Prod. Res. 12/1, 2010. 56-63.

Chiết xuất capsaicinoid bằng siêu âm

Ứng dụng siêu âm:
Chiết xuất capsaicinoid (capsaicin, nordihydrocapsaicin) từ ớt: Capsaicinoid từ ớt Capsicum frutescens được thu nhận bằng chiết xuất siêu âm trong các điều kiện sau: dung môi: ethanol 95% (v/v), tỷ lệ dung môi/khối lượng 10 ml/g, thời gian chiết xuất bằng siêu âm 40 min., nhiệt độ chiết 45°C. Hiệu suất chiết: 85% lượng capsaicinoid
Thiết bị được khuyến nghị:
UP400St
Đọc thêm về chiết xuất capsaicinoid từ ớt có hỗ trợ siêu âm!

Chiết xuất silymarin từ hạt kế sữa bằng siêu âm

Ứng dụng siêu âm:
Quá trình chiết xuất có hỗ trợ siêu âm được thực hiện bằng máy siêu âm UP400S. Trong nghiên cứu này, một đầu dò siêu âm dạng sừng có đường kính 1,5 cm đã được sử dụng. 10 g bột kế sữa đã loại chất béo được cân chính xác và hòa tan trong 100 mL metanol. Cốc được đặt trong bể cách thủy và duy trì ở nhiệt độ 25°C. Bột kế sữa hòa tan trong dung môi được xử lý bằng siêu âm trong các khoảng thời gian khác nhau (30, 60, 90, 120 và 150 phút). Sau mỗi khoảng thời gian, dung dịch được lọc qua giấy lọc Whatman và từng phần dịch lọc (khoảng 80mL) được cô bằng máy cô quay đến khi còn 30 mL dung dịch; độ hấp thụ của các hợp chất phenolic được đo bằng máy quang phổ UV–Vis ở bước sóng 517 nm theo phương pháp DPPH. Đúng như dự kiến, thời gian chiết xuất tăng dẫn đến hàm lượng silymarin tăng.
Các tác giả của nghiên cứu nhận thấy rằng chiết xuất bằng siêu âm để thu được dịch chiết cồn là một trong những kỹ thuật tốt nhất để thay thế các kỹ thuật thông thường. Chiết xuất bằng siêu âm đã được chứng minh là cho chất lượng dịch chiết tốt hơn. Các lợi ích khác bao gồm tiết kiệm thời gian, hiệu quả cao hơn, v.v.
Thiết bị được khuyến nghị:
UP400St
Tài liệu tham khảo/ Bài báo nghiên cứu:
Çağdaş, E.; Kumcuoğlu, S.; Güventürk, S.; Tavman, S. (2011): Chiết xuất các thành phần silymarin từ hạt kế sữa (Silybum Marianum L.) có hỗ trợ siêu âm. GIDA 36/6, 2011. 311–318.
Đọc thêm về chiết xuất silymarin từ hạt kế sữa bằng siêu âm!

Chiết xuất stevioside bằng siêu âm

Ứng dụng siêu âm:
Các mẫu gồm 10g lá cỏ ngọt khô đã nghiền được chiết xuất trong 100mL nước trong điều kiện khuấy liên tục (bằng máy khuấy từ). Giá trị pH được kiểm soát bằng natri phosphat 0,01 M có pH 7. Mẫu được cho vào cốc thủy tinh 150 mL và xử lý bằng máy siêu âm dạng đầu dò UIP500hT (20kHz, 500W). Đầu của đầu phát siêu âm được nhúng sâu khoảng 1,5 cm vào hỗn dịch lá cỏ ngọt. Thiết bị siêu âm được đặt ở công suất đầu ra 350W. Quá trình xử lý siêu âm nhẹ ở 350 W trong 5–10 phút, với nhiệt độ xử lý không đổi ở 30°C, cho lượng rebaudioside A thu được là 30–34g trên mỗi 100g mẫu. Sau khi xử lý siêu âm, dung dịch chiết được ly tâm và lọc qua màng vi xốp 0,45 μm; dịch lọc được lấy để phân tích tổng hàm lượng rebaudioside A. Hiệu suất chiết xuất tổng hàm lượng rebaudioside A được phân tích bằng HPLC.
Phương pháp chiết xuất có hỗ trợ siêu âm không dùng dung môi cho hiệu suất thu hồi rebaudioside A cao so với các phương pháp chiết xuất truyền thống như chiết xuất bằng nhiệt hoặc ngâm chiết.
Thiết bị được khuyến nghị:
UIP500hdT
Đọc thêm về chiết xuất cỏ ngọt bằng siêu âm!

Chiết xuất terpene bằng siêu âm

Ứng dụng siêu âm:
Quá trình chiết xuất các hợp chất dễ bay hơi, chẳng hạn như terpene, từ cụm hoa của một giống Cannabis sativa L. lấy sợi có thể được tăng cường bằng siêu âm. Các nghiên cứu đã cho thấy chỉ sau một thời gian xử lý siêu âm ngắn, các terpene mục tiêu đã được giải phóng khỏi nguyên liệu thực vật.
Kết quả cho thấy xử lý siêu âm không quá 5 phút cho phép thu được nồng độ terpene cao hơn so với ngâm chiết. Trong khi đó, xử lý siêu âm lâu hơn 5 phút làm tăng nồng độ δ-9-tetraidrocannabinol (THC).
Quy trình xử lý siêu âm:
Quá trình chiết xuất terpene có hỗ trợ siêu âm được thực hiện bằng một máy siêu âm dạng đầu dò 200W. Thiết bị siêu âm được đặt ở biên độ 25%. Ba phần mẫu, mỗi phần gồm 50g cụm hoa khô, được bổ sung 250mL etanol 70% v/v cho từng phần để làm dung môi chiết xuất. Mỗi cốc cùng với lượng chứa bên trong được nhúng vào bể nước đá. Quá trình xử lý siêu âm được thực hiện trong 5, 10 và 15 phút. Trong quá trình chiết xuất bằng siêu âm này, sự tản nhiệt nhanh và liên tục được bảo đảm để duy trì nhiệt độ quá trình dưới 30°C. Sau khi chiết xuất, các hỗn hợp được lọc chân không qua giấy Whatman số 3 và dung môi được loại bỏ bằng phương pháp cô quay chân không. Mỗi thử nghiệm chiết xuất được thực hiện ba lần với ba mẫu khác nhau.
Xử lý bằng siêu âm được xác định là một phương án thay thế đáng chú ý cho phương pháp ngâm chiết để chiết xuất các hợp chất dễ bay hơi từ cụm hoa cần sa, nhưng kết quả cũng cho thấy thời gian xử lý bằng siêu âm không được dài hơn 5 phút để tăng khả năng thu hồi terpen. Ngược lại, xử lý bằng siêu âm lâu hơn 5 phút làm tăng nồng độ δ-9-tetraidrocannabinol (THC). Dịch chiết cụm hoa Cannabis sativa thu được bằng cách chiết xuất bằng siêu âm trong 5 phút có thể được dùng làm thành phần nước hoa hoặc hương liệu cho đồ uống. Phương pháp này có thể được sử dụng như một phương án thay thế đối với cây gai dầu công nghiệp, trong đó thân cây được dùng cho ngành công nghiệp sợi và dịch chiết cụm hoa được dùng cho ngành mỹ phẩm và thực phẩm.
Thiết bị được khuyến nghị:
UP200St hoặc UP200Ht với đầu dò siêu âm S26d14
Tài liệu tham khảo/ Bài báo nghiên cứu:
Da Porto, C.; Decorti, D.; Natolino, A. (2014): “Chiết xuất các hợp chất dễ bay hơi từ cụm hoa Cannabis sativa L. công nghiệp với sự hỗ trợ của siêu âm”. IJARNP 2014, 7/ 1. 8-14.
Đọc thêm về chiết xuất terpen với sự hỗ trợ của siêu âm!

Hệ thống chiết xuất để phân lập các chất từ thực vật: Máy siêu âm dạng đầu dò UP400ST, bộ lọc chân không Büchi và máy cô quay để chiết xuất các hợp chất hóa thực vật.

Chiết xuất vanillin từ quả vani đã qua xử lý bằng siêu âm

Ứng dụng siêu âm:
Quá trình chiết xuất vanillin được tối ưu hóa bằng xử lý siêu âm. Vì vậy, thiết bị siêu âm 100 oát được vận hành ở chế độ xung (chu kỳ: bật 5 giây, sau đó tắt 5 giây).
Kết quả tốt nhất đạt được khi chiết xuất bằng siêu âm với ethanol 40% trong 1h ở 30°C. Để so sánh kết quả với các phương pháp chiết xuất thông thường, quá trình chiết xuất bằng bể cách thủy và bể siêu âm cũng được thực hiện. Kết quả cho thấy việc tối ưu hóa quá trình chiết xuất vanillin bằng đầu dò siêu âm với ethanol 40% trong 1h ở 30°C cho kết quả tương đương với chiết xuất bằng bể cách thủy với ethanol 40% ở 56°C trong 15h.
Thiết bị được khuyến nghị:
UP100H
Tài liệu tham khảo/ Bài báo nghiên cứu:
Rasoamandrary, N.; Fernandes, A. M.; Bashari, M.; Masamba, K.; Xueming, X. (2013): Cải thiện khả năng chiết xuất vanillin 4-Hydroxy-3-methoxybenzaldehyde từ quả vani đã qua xử lý bằng phương pháp chiết xuất có hỗ trợ siêu âm: So sánh phương pháp chiết xuất có hỗ trợ siêu âm và chiết xuất bằng bể nước nóng. Akademik Gıda 11/1, 2013. 6-12.
Đọc thêm về lợi ích của việc chiết xuất vanillin bằng siêu âm!

Chiết xuất các hợp chất phenolic từ Ziziphus Jujube bằng siêu âm

Ứng dụng siêu âm:
Để chiết xuất các hợp chất phenolic từ táo tàu (Ziziphus Jujube) với sự hỗ trợ của siêu âm, máy siêu âm dạng đầu dò cường độ cao UP200H có công suất 200W và tần số 24kHz đã được sử dụng. Thiết bị siêu âm được trang bị đầu dò siêu âm đầu nhỏ S2 (đường kính đầu dò 2 mm), được nhúng vào bể cách thủy chứa cốc thủy tinh đựng mẫu (kích thước bên trong: 280:195:135 mm). Biên độ dao động siêu âm bằng 100% công suất danh định (biên độ tối đa 260 μm), công suất âm là 0,171402 W và cường độ là 21,8346 W/cm2. Cường độ siêu âm được xác định bằng phép đo nhiệt lượng thông qua việc đo mức tăng nhiệt độ theo thời gian của huyền phù trong điều kiện đoạn nhiệt. Quy trình chiết xuất bằng siêu âm được sử dụng để chiết xuất tổng lượng hợp chất phenolic từ các mẫu theo thiết kế thí nghiệm (nhằm tối ưu hóa).
Thiết bị được khuyến nghị:
UP200H với đầu dò siêu âm S2
Tài liệu tham khảo/ Bài báo nghiên cứu:
Fooladi, H.; Mortazavi, S. A.; Rajaei, A.; Elhami Rad, A.H.; Salar Bashi, D.; Savabi Sani Kargar, S. (2013): Tối ưu hóa quá trình chiết xuất các hợp chất phenolic từ táo tàu (Ziziphus Jujube) bằng phương pháp chiết xuất có hỗ trợ siêu âm. IECFP 2013.

Nhấp vào đây để tìm thêm các quy trình xử lý bằng siêu âm dành cho vật chất sinh học!