Ultrasonication vượt trội hơn các phương pháp khai thác khác theo tốc độ
Các thủ tục nhanh chóng của khai thác siêu âm và từ đó tiết kiệm thời gian trong sản xuất chiết xuất là một trong nhiều lợi thế của khai thác siêu âm các hợp chất hoạt tính sinh học từ thực vật. Khai thác siêu âm đã được so sánh khoa học với các kỹ thuật khai thác thay thế như khai thác CO2 siêu tới hạn, maceration, nhiệt-trào ngược, Soxhlet, hoặc khai thác vi sóng và kết quả nghiên cứu chứng minh lợi thế đáng kể của ultrasonication về tốc độ khai thác và năng suất.
Ultrasonication như thủ tục khai thác nhanh chóng
Khai thác siêu âm các hợp chất hoạt tính sinh học nổi tiếng với năng suất cao, chiết xuất chất lượng cao, thời gian khai thác ngắn, tiêu thụ năng lượng thấp và khả năng làm việc với dung môi rất nhẹ. Tất cả những yếu tố này góp phần vào hiệu quả tổng thể phi thường của việc khai thác siêu âm các thành phần hoạt tính sinh học từ nguyên liệu thực vật.
Dưới đây bạn có thể tìm thấy một lựa chọn các báo cáo nghiên cứu khoa học, trong đó khai thác siêu âm (cũng siêu âm hỗ trợ khai thác / UAE) được so sánh với các kỹ thuật chiết xuất khác như maceration, Soxhlet, nhiệt-trào ngược, CO siêu tới hạn2và chiết xuất bằng lò vi sóng.
UP400ST siêu âm để khai thác thực vật tốc độ cao ở chế độ hàng loạt
| Ứng dụng khai thác | Thời gian khai thác siêu âm | Thời gian phương pháp chiết xuất thay thế | Thông tin bổ sung | Nguồn |
|---|---|---|---|---|
| Anthocyanin chiết xuất từ quả myrtle | 5 phút | 15 phút vi ba |
Siêu âm UP200S | Gonzalez và cộng sự, 2019 |
| Khai thác lá Boldo | 5-30 phút | 15-90 phút Ngâm |
siêu âm UIP1000hdT "Chúng ta có thể thấy rằng từ 5 đến 30 phút sonication, năng suất tương đương với năng suất của maceration thông thường ở 15 đến 90 phút: UAE cần một phần ba thời gian để chiết xuất vật liệu hòa tan của lá trong quá trình ngâm thông thường." |
Petigny và cộng sự, 2013 |
| Chiết xuất tổng phenol và flavonoid từ cây xô thơm | 11 phút | 30 phút chiết xuất thông thường với máy lắc bồn tắm nước ở 60ºC |
Máy vắt siêu âm UP100H, UP400S |
Dent và cộng sự, 2015 |
| Khai thác polyphenol lá ô liu | 21 phút | 60phút Khai thác trào ngược nhiệt thông thường |
Siêu âm UP400S | Dobrinčić và cộng sự, 2020 |
| Chiết xuất phenolics hoạt tính sinh học từ lá Malva sylvestris | 49 phút 48 °C ở 110W |
5 giờ khai thác giường khuấy động ở 150 vòng / phút |
Siêu âm UP200S Phân tích HPLC cho thấy nồng độ phenolics hoạt tính sinh học tăng đáng kể (p ≺ 0,05) dưới mức tối ưu UAE Điều kiện. |
Bimakr và cộng sự, 2017 |
| Khai thác lipid từ hạt dưa mùa đông (Benincasa hispida) | ∼36 phút | Chiết xuất carbon dioxide siêu tới hạn kết hợp với kỹ thuật xoay áp suất (SCE-PST) (∼50 phút), CO siêu tới hạn2 (∼97 phút), và chiết xuất Soxhlet thông thường (∼360 phút) | So sánh carbon dioxide siêu tới hạn (sCO2), siêu âm hỗ trợ nhổ răng (UAE), chiết xuất carbon dioxide siêu tới hạn kết hợp với kỹ thuật xoay áp suất (SCE-PST) và chiết xuất Soxhlet cho thấy UAE là kỹ thuật chiết xuất hiệu quả và nhanh chóng nhất. | Bimakr và cộng sự (2015) |
So sánh carbon dioxide siêu tới hạn (sCO2), siêu âm hỗ trợ nhổ răng (UAE), chiết xuất carbon dioxide siêu tới hạn kết hợp với kỹ thuật xoay áp suất (SCE-PST) và chiết xuất Soxhlet cho thấy rằng UAE là kỹ thuật chiết xuất hiệu quả và nhanh chóng nhất.
- High extraction efficiency
- Superior extraction yields
- Quy trình nhanh chóng
- Low temperatures
- Suitable to extract thermolabile compounds
- Tương thích với mọi dung môi
- Low-energy consumption
- Kỹ thuật chiết xuất xanh
- Easy and safe operation
- Low investment and operational costs
- Hoạt động 24/7 dưới nhiệm vụ hạng nặng
Máy vắt siêu âm hiệu suất cao để cách ly nhanh các hợp chất
Thiết bị siêu âm hiện đại của Hielscher cho phép khai thác nhanh chóng các phân tử sinh học chất lượng cao từ thực vật. Kiểm soát hoàn toàn các thông số quá trình như biên độ, nhiệt độ, áp suất và năng lượng đầu vào cho phép các điều kiện khai thác hiệu quả nhất và nhẹ nhất tạo ra các chiết xuất không bị hư hại, có hoạt tính sinh học cao. Tối ưu hóa các thông số khai thác siêu âm như kích thước hạt nguyên liệu, loại dung môi, tỷ lệ rắn-dung môi và thời gian khai thác có thể được tối ưu hóa cho hiệu quả cao nhất và kết quả tổng thể tốt nhất. Kể từ khi khai thác siêu âm là một phương pháp khai thác không nhiệt, suy thoái nhiệt của các thành phần hoạt tính sinh học có thể tránh được dẫn đến chất lượng chiết xuất vượt trội.
Nhìn chung, các ưu điểm như năng suất cao, thời gian chiết ngắn, nhiệt độ chiết thấp và yêu cầu dung môi giảm làm cho sonication trở thành phương pháp chiết xuất ưa thích.
Ultrasoniction outcompetes lò vi sóng trong khai thác anthocyanin từ quả myrtle. Sonication nhanh hơn ba lần so với khai thác vi sóng.
So sánh siêu âm so với thông thường với máy lắc bồn tắm nước cho thấy thời gian khai thác giảm đáng kể đối với tổng phenol và flavonoid từ cây xô thơm khi sử dụng chiết xuất siêu âm. Khai thác siêu âm chỉ đòi hỏi một phần ba thời gian khai thác với một máy lắc bồn nước.
Ultrasonic Extraction: Established in Lab and Industry
Khai thác siêu âm được áp dụng rộng rãi để khai thác bất kỳ loại hợp chất hoạt tính sinh học nào từ thực vật, nấm, tảo, vi khuẩn và tế bào động vật có vú. Khai thác siêu âm đã được thiết lập như là một đơn giản, hiệu quả chi phí và hiệu quả cao, vượt trội các kỹ thuật khai thác truyền thống khác bởi năng suất khai thác cao hơn và thời gian xử lý ngắn hơn.
Với phòng thí nghiệm, băng ghế dự bị và hệ thống siêu âm công nghiệp đầy đủ có sẵn, khai thác siêu âm ngày nay là một công nghệ được thiết lập tốt và đáng tin cậy. Máy vắt siêu âm Hielscher được lắp đặt trên toàn thế giới trong các cơ sở chế biến công nghiệp để sản xuất các hợp chất hoạt tính sinh học cấp thực phẩm và dược phẩm.
Bảng dưới đây cung cấp cho bạn một dấu hiệu về khả năng xử lý gần đúng của ultrasonicators của chúng tôi:
| Khối lượng hàng loạt | Tốc độ dòng chảy | Thiết bị được đề xuất |
|---|---|---|
| 1 đến 500mL | 10 đến 200ml / phút | UP100H |
| 10 đến 2000mL | 20 đến 400ml / phút | UP200Ht, UP400ST |
| 0.1 đến 20L | 0.2 đến 4L / phút | UIP2000hdT |
| 10 đến 100L | 2 đến 10L / phút | UIP4000hdt |
| N.A. | 10 đến 100L / phút | UIP16000 |
| N.A. | Lớn | Cụm UIP16000 |
Liên hệ với chúng tôi! / Hãy hỏi chúng tôi!
Hielscher Ultrasonics sản xuất homogenizers siêu âm hiệu suất cao cho các ứng dụng trộn, phân tán, nhũ tương hóa và khai thác trên phòng thí nghiệm, thí điểm và quy mô công nghiệp.
Văn học / Tài liệu tham khảo
- Bimakr, Mandana; Ganjloo, Ali; Zarringhalami, Soheila; Ansarian, Elham (2017): Ultrasound-assisted extraction of bioactive compounds from Malva sylvestris leaves and its comparison with agitated bed extraction technique. Food Science and Biotechnology 26(6); 2017.
- Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). International Journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.
- Bimakr, Mandana; Abdul Rahman, Russly; Ganjloo, Ali; Taip, Farah; Mohd Adzahan, Noranizan; Sarker, Md Zaidul (2016): Characterization of Valuable Compounds from Winter Melon (Benincasa hispida (Thunb.) Cogn.) Seeds Using Supercritical Carbon Dioxide Extraction Combined with Pressure Swing Technique. Food and Bioprocess Technology 9, 2016. 396-406.
- Bimakr, Mandana, Russly Abdul Rahman, Farah Saleena Taip, Noranizan Mohd Adzahan, Md. Zaidul Islam Sarker, Ali Ganjloo (2012): Optimization of Ultrasound-Assisted Extraction of Crude Oil from Winter Melon (Benincasa hispida) Seed Using Response Surface Methodology and Evaluation of Its Antioxidant Activity, Total Phenolic Content and Fatty Acid Composition. Molecules 17, No. 10, 2012 11748-11762.
- González de Peredo; Ana V., Vázquez-Espinosa, Mercedes; Espada-Bellido, Estrella; Ferreiro-González, Marta; Amores-Arrocha, Antonio; Palma, Miguel; Barbero, Gerardo; Jiménez-Cantizano, Ana (2019): Alternative Ultrasound-Assisted Method for the Extraction of the Bioactive Compounds Present in Myrtle (Myrtus communis L.). Molecules. 2019 Mar 2;24(5):882.
- Dent, Maja; Verica, Dragović-Uzelac; Garofulić, Ivona; Bosiljkov, Tomislav; Ježek, Damir; Brncic, Mladen (2015): Comparison of Conventional and Ultrasound Assisted Extraction Techniques on Mass Fraction of Phenolic Compounds from sage (Salvia officinalis L.). Chemical and Biochemical Engineering Quarterly 29 (3), 2015.
- Dobrinčić, Ana; Maja Repajić, Ivona E. Garofulić, Lucija Tuđen, Verica Dragović-Uzelac; Branka Levaj (2020): Comparison of Different Extraction Methods for the Recovery of Olive Leaves Polyphenols. Processes 8, no. 9, 2020.
Sự thật đáng biết
Nguyên tắc làm việc của khai thác siêu âm
Khai thác siêu âm là một phương pháp được sử dụng rộng rãi để cô lập và tách các thành phần hoạt tính sinh học khỏi nguyên liệu thực vật. Vì sonication tương thích với bất kỳ loại dung môi nào, quy trình khai thác siêu âm có thể được thiết kế tối ưu liên quan đến các hợp chất hoạt tính sinh học (tức là các hợp chất được nhắm mục tiêu), độ phân cực, độ hòa tan, độ nhạy nhiệt và các yếu tố khác. Điều chỉnh quá trình sonication đặc biệt cho một hợp chất nhất định hoặc các hợp chất khác nhau, thiết lập lý tưởng nhất có thể được chọn để có được một chiết xuất chất lượng cực kỳ cao.
Sóng siêu âm kết hợp thành chất lỏng hoặc bùn tạo ra rung động mạnh và xâm thực âm thanh. Acoustic aka siêu âm cavitation được xác định bởi sự khác biệt áp suất cực cao xảy ra cục bộ, lực cắt và máy bay phản lực lỏng. Những lực này phá vỡ thành tế bào, phá vỡ các tế bào thực vật và tăng cường chuyển khối lượng giữa bên trong tế bào và dung môi. Do đó, các thành phần hoạt tính sinh học được giải phóng hiệu quả vào dung môi xung quanh, từ đó các phân tử đích có thể dễ dàng phân lập và tinh chế (ví dụ: bằng cách bay hơi rôto, chưng cất hơi nước hoặc HPLC).
Khai thác siêu âm từ tế bào thực vật: phần ngang hiển vi (TS) cho thấy cơ chế hoạt động trong quá trình khai thác siêu âm từ các tế bào (độ phóng đại 2000x)
[nguồn: Vilkhu et al. 2011]
Hielscher Ultrasonics sản xuất homogenizers siêu âm hiệu suất cao từ phòng thí nghiệm đến quy mô công nghiệp.