Khai thác siêu âm sử dụng cây gai dầu làm nguyên liệu

Sự thật đáng biết

Chiết xuất siêu âm đã trở thành kỹ thuật hiệu quả và thân thiện với người dùng nhất khi nói đến việc chiết xuất các hợp chất hoạt tính sinh học từ thực vật. Ví dụ nổi bật nhất về chiết xuất thành công có thể là sự phân lập CBD và các cannabinoid khác khỏi cần sa.

Phương pháp chiết xuất siêu âm so với thông thường

Ngâm trong ethanol là một phương pháp đơn giản, nhưng nó rất tốn thời gian, công suất xử lý bị hạn chế và chi phí dung môi và năng lượng cao. Dung môi còn sót lại trong sản phẩm cuối cùng cản trở mục tiêu tạo ra chiết xuất chất lượng cao.
Chiết xuất bằng hệ thống hydrocacbon khép kín đòi hỏi phải sử dụng nhiên liệu hóa thạch, để các chất gây ung thư như benzen có thể được tìm thấy trong sản phẩm cuối cùng.
Hệ thống chiết xuất CO2 siêu tới hạn có chi phí đầu tư cũng như tiêu thụ năng lượng cao. Máy chiết CO2 siêu tới hạn yêu cầu nhân viên được đào tạo bài bản để vận hành vì hệ thống CO2 áp suất cao rất nguy hiểm khi vận hành. Khi CO2 rò rỉ, nó có thể gây chết ngạt thở cho những người lao động có mặt.
Khai thác nước quan trọng là một giải pháp thay thế thân thiện với môi trường, chậm và chỉ giải phóng một phần nhỏ các hợp chất hoạt tính sinh học.

khai thác siêu âm

Chiết xuất siêu âm là một kỹ thuật chiết xuất tăng cường có thể được sử dụng kết hợp với nước (không dung môi) cũng như với dung môi chẳng hạn như ethanol, ethanol-nước, glycerin, metanol, dầu thực vật hoặc các dung môi khác được lựa chọn. Chiết xuất siêu âm thúc đẩy quá trình truyền khối lượng để Chiết xuất năng suất 95-99% có thể thu được. Sonication có thể dễ dàng mở rộng quy mô và tạo ra chiết xuất chất lượng cao.
Máy vắt siêu âm quy mô nhỏ như UP400St (400W) có khả năng xử lý một mẻ lên đến 10L trong vòng 5-15 phút (tùy thuộc vào các thông số quy trình như nguyên liệu thô (tươi hoặc khô; chồi, lá, thân), dung môi, nhiệt độ).
Máy vắt siêu âm mạnh mẽ 2kW UIP2000hdT có thể được vận hành như hệ thống nội tuyến. Ở chế độ dòng chảy, UIP2000hdT dễ dàng xử lý 200 đến 800L? giờ (cũng tùy thuộc vào các thông số quy trình).
Chi phí đầu tư cho bộ xử lý siêu âm thấp so với máy chiết CO2. Ngoài ra, chi phí năng lượng cho hoạt động cũng có thể bỏ qua. Máy vắt siêu âm rất an toàn khi vận hành, dễ dàng vệ sinh và yêu cầu bảo trì rất thấp.

cần sa

Các hợp chất hoạt tính sinh học của cây cần sa (cả cây gai dầu và cần sa) đã thu hút được rất nhiều sự chú ý trong quá khứ gần đó. Đặc biệt đối với cannabinoid Cannabidiol (CBD), nhiều lợi ích sức khỏe đã được chứng minh, từ đặc tính chống ung thư và chống viêm đến tác dụng giảm đau và chống trầm cảm. Bên cạnh cannabidiol, cây cần sa còn chứa nhiều loại cannabinoid khác như THC (tetrahydrocannabinol), cannabinol (CBN), cannabigerol (CBG), cannabichromene (CBC) và cannabinodiol (CBND). Cannabinoid đã cho thấy tiềm năng điều trị to lớn và là trọng tâm của nhiều nghiên cứu.
Sự tương tác của các cannabinoid khác nhau và các hợp chất hoạt tính sinh học khác như tecpene, polyphenol, flavonoid và alkaloid dường như mang lại lợi ích sức khỏe tốt hơn. Sự tương tác của các tecpen khác nhau, cannabinoid khác nhau và các hợp chất thực vật khác được gọi là “Hiệu ứng tùy tùng”. Do tác dụng tùy tùng này, chiết xuất toàn phổ, có thể thu được thành công thông qua chiết xuất hỗ trợ siêu âm (UAE), được biết đến với tác dụng điều trị đặc biệt.

Cần sa Terpenes

Terpenoid là thành phần tinh dầu, có thể được tìm thấy trong thực vật. Cây cần sa rất phong phú Terpen. Trong cần sa, tecpen được tạo ra trong trichomes của cây. Trichomes là các tinh thể sáng bóng, dính bám vào lá và chồi. Những trichomes này là cơ chế bảo vệ tự nhiên của cây cần sa, giúp bảo vệ cây chống lại côn trùng và động vật. Do có mùi thơm, tecpen hoạt động như một chất xua đuổi. Đối với con người chúng ta, đặc điểm đáng chú ý nhất của tecpen cần sa là mùi của chúng. Những tecpen này góp phần mang lại nhiều lợi ích sức khỏe của cây cần sa (cây gai dầu và cần sa).
Bên cạnh hương thơm và mùi hương, các phân tử terpene là chất thực vật mạnh mẽ mang lại nhiều lợi ích y tế khác nhau.
Cả cần sa và cây gai dầu thuộc chi Cannabis Sativa đều chứa một lượng terpenoid đặc biệt và chứa hơn 100 loại chất này khác nhau.
Mỗi tecpen có các đặc tính độc đáo từ an thần đến nâng cao. Ví dụ, nerolidol có tác dụng an thần và chống lo lắng, linalool giúp kiểm soát các triệu chứng lo lắng và viêm khớp, trong khi myrcene được biết là làm giảm đau mãn tính. Các tecpen β-Myrcene, Ɣ-pinene và humulene làm giảm viêm và có tác dụng giảm đau.
Các tecpen khác nhau là duy nhất của cần sa, nhưng nhiều tecpen được tìm thấy trong cần sa cũng có trong một số loại cây khác. Caryophyllene được tìm thấy ví dụ trong các loại rau lá xanh, Bước nhảy cũng như hương thảo và lá oregano. Limonene là tecpen chính được tìm thấy trong các loại trái cây họ cam quýt như chanh và cam.

Hiệu ứng tùy tùng

Mỗi tecpen được biết đến với các tác dụng điều trị cụ thể. Tuy nhiên, tecpen và các hợp chất thực vật khác như polyphenol và flavonoid được biết là thể hiện tác dụng hiệp đồng đặc biệt, dẫn đến cải thiện sự cộng sinh giữa các cannabinoid. Sự tương tác của các hợp chất hoạt tính sinh học khác nhau được gọi là “Hiệu ứng tùy tùng“.
Hiệu ứng tùy tùng làm cho tecpen có khả dụng sinh học hơn và giúp cơ thể hấp thụ cannabinoid hiệu quả hơn.

Các loại hợp chất hoạt tính sinh học

Số lượng, nồng độ và sự đa dạng của các hợp chất hoạt tính sinh học chịu trách nhiệm về các đặc tính y học của chiết xuất thực vật. Các hợp chất hoạt tính sinh học này được tổng hợp dưới dạng chất chuyển hóa thứ cấp, không góp phần vào sự phát triển hoặc quang hợp ở thực vật. Tuy nhiên, chúng rất quan trọng đối với cây trồng’ sự sống còn và tương tác với môi trường của nó. Các hợp chất hoạt tính sinh học thực vật có thể được phân loại rộng rãi thành ba loại tecpen và terpenoid, alkaloid và hợp chất phenolic. Các hợp chất phenolic là nhóm chất chuyển hóa thứ cấp phân bố rộng rãi nhất trong vương quốc thực vật và được biết đến và đánh giá cao về tác dụng chống oxy hóa của chúng. Một loại hợp chất phenolic trọng lượng phân tử thấp quan trọng khác là flavonoid, cũng thể hiện tác dụng chống oxy hóa rất mạnh.
Phạm vi các hợp chất phenolic bao gồm axit phenolic như axit benzoic và hydroxycinnamic, flavonoid như flavone và flavonol, lignan và stilbenes. Chiết xuất toàn phổ (ví dụ: thu được bằng cách chiết xuất siêu âm từ cần sa) bao gồm tất cả các hợp chất thực vật khác nhau này, thể hiện những tác động sức khỏe rộng rãi nhất.

Nguyên tắc làm việc của khai thác siêu âm

Chiết xuất siêu âm dựa trên sóng âm (siêu âm) được ghép vào môi trường lỏng. Sóng siêu âm cường độ cao tạo ra chu kỳ áp suất cao? áp suất thấp. Do chênh lệch áp suất trong quá trình truyền sóng siêu âm qua chất lỏng, bong bóng xâm thực xảy ra. Sự nổ tung của các bong bóng xâm thực này dẫn đến các điều kiện dày đặc năng lượng.

Chiết xuất siêu âm các hợp chất hoạt tính và tinh dầu dựa trên nguyên lý làm việc của Xâm thực âm thanh. Hình trên cho thấy ảnh hưởng của sự sụp đổ bong bóng xâm thực và kết quả là giải phóng tinh dầu từ nguyên liệu thực vậtnguồn: Altaf et al. 2018

Các điều kiện gần bong bóng xâm thực nổ có thể cực đoan – tạo ra nhiệt độ lên đến 4500 °C và áp suất lên đến 100 MPa. Sự sụp đổ và kết quả là chênh lệch tái tạo dẫn đến lực cắt và nhiễu loạn rất cao trong điểm nóng xâm thực. Sự kết hợp của các yếu tố chênh lệch áp suất, chênh lệch nhiệt và cắt thúc đẩy quá trình truyền khối lượng và do đó quá trình chiết xuất. Bằng lực xâm thực siêu âm mạnh mẽ, các tế bào (ví dụ như thực vật, vi khuẩn hoặc mô) bị phá vỡ và vật liệu trong lòng (chẳng hạn như dầu, lipid, protein và các hợp chất hoạt tính) được giải phóng vào dung môi xung quanh.
Do đó, chiết xuất siêu âm là phương pháp được ưa chuộng để tăng cường quá trình chiết xuất.

Chiết xuất siêu âm dựa trên xâm thực âm thanh và lực cắt thủy động lực học của nó