آیا به دنبال یک سامانه استخراج قدرتمند و قابل اعتماد برای تولید عصارههای گیاهی با کیفیت بالا هستید؟ در اینجا شما میتوانید یک مقایسه از روشهای متداول استخراج و مزایا و معایب آنها از جمله استخراج التراسونیک، استخراج CO2 فوق بحرانی، استخراج اتانول، خیساندن و سایر روشها را پیدا کنید.
عصارهگیری گیاهان دارویی با التراسونیک هموژنایزر و دیگر روشها
عصارهگیری گیاهان میتواند از طریق روشهای مختلف انجام شود. با این حال، کارایی، بهرهوری استخراج و کیفیت به شدت تحت تأثیر روش استخراج و پروتکل مورد استفاده، قرار میگیرند. خیساندن، استخراج CO2 فوق بحرانی، پرکولیشن و استخراج با سوکسوله(Soxhlet) از جمله روشهای معمول استخراج هستند که اغلب نتایج استخراج کافی را ارائه نمیدهند.
عصاره گیری التراسونیک یک تکنیک سطح بالای جداسازی است که در چندین نکته نسبت به روشهای سنتی استخراج برتری دارد.
استخراج بر اساس اولتراسونیک با استفاده از یک پراب اولتراسونیک، یک روش بسیار کارآمد برای استخراج ترکیبات از گیاهان و سایر مواد است. در مقایسه با روشهای دیگر مانند خیساندن (maceration)، استخراج CO2، پرکولیشن و استخراج مایکروویو، استخراج با پراب التراسونیک به دلایل مختلف مزایای بیشتری خواهد داشت:
- عصارهگیری سریعتر: استخراج با پراب اولتراسونیک قادر به استخراج ترکیبات سریعتر از خیساندن و عصاره گیری نفوذی(percolation) است. امواج التراسونیک حبابهای کاویتیشن در حلال ایجاد میکنند که شوکهای میکرونی ایجاد میکنند و به تخریب دیوارههای سلولی کمک میکنند و ترکیبات را به سرعت آزاد میکنند.
- بازدهی بیشتر: استخراج با پراب اولتراسونیک قادر به استخراج با بازدهی بیشتری از ترکیبات نسبت به خیساندن، عصارهگیری CO2 و عصاره گیری نفوذی است به این دلیل که امواج اولتراسونیک به آزاد سازی بیشتر ترکیبات هدف از مواد استخراج شده کمک میکنند.
- کارآمدتر: استخراج با پراب التراسونیک کارآمدتر از خیساندن، استخراج CO2، عصارهگیری نفوذ و استخراج سوکسله (Soxhlet) است، زیرا نیاز به حلال کمتری دارد تا همان مقدار ترکیبات استخراج شودو علت آن است که امواج اولتراسونیک به افزایش حلالیت ترکیبات هدف در حلال کمک میکنند.
- تطبیقپذیری: استخراج با پراب اولتراسونیک میتواند برای استخراج یک طیف وسیع از ترکیبات از مواد مختلف، شامل ترکیبات آبدوست و آب گریز استفاده شود. این به این معناست که اولتراسونیک برای تولید عصارههای تام بسیار مناسب است.
- هزینه کم: استخراج با پراب التراسونیک به طور کلی ارزانتر از استخراج CO2، پرکولیشن، ماسریشن و استخراج سوکسوله (Soxhlet) است، زیرا نیاز به تجهیزات با فشار یا نفرساعت بالا ندارد.
- سازگاری با محیط زیست: پرابهای اولتراسونیک امکان استخراجی سازگار با محیط زیست را فراهم میکنند، زیرا نسبت به روشهای دیگر کمتر حلال و انرژی نیاز دارند و کمتر پسماند تولید میکنند. با اینکه سونیکیشن با هر نوع حلال سازگار است، اما به دلیل کارآیی بالای اولتراسونیک، بیشتر از حلالهای سمی میتوانند اجتناب شوند. اتانول، اتانول آبی و آب از حلالهای عالی برای استخراج گیاهان با استفاده از اولتراسونیک هستند.
در مقایسه با روشهای سنتی عصارهگیری گیاهان، استخراج با پراب اولتراسونیک مزایای قابل توجهی ایجاد می کند، که توسعه استفاده گسترده از اولتراسونیک برای استخراج ترکیبات بیواکتیو(زیست فعال) متعدد از گیاهان را شرح میدهد.
برای عصارههای گیاهی با کیفیت بالا، اساساً نه تنها مواد خام (مواد گیاهی) ضروری است، بلکه تکنیک استخراج نیز حیاتی است. عصارههای گیاهی حساس به دما هستند، به این معنا که تحت تأثیر حرارت تجزیه میشوند. بنابراین، انتخاب یک روش استخراج بدون حرارت حیاتی است. همچنین استخراج بدون حلال استویا با استفاده از التراسونیک را نیز مطالعه نمایید.
انتخاب حلال استخراج نیز یک عامل مهم دیگر است که بر کیفیت عصاره تأثیر میگذارد. حلالهایی مانند هگزان، متانول، بوتان و سایر مواد شیمیایی خشن، میتوانند عصاره را آلوده کنند. حتی اگر حلالها پس از استخراج حذف شوند، مقادیر کمی از حلالهای سمی ممکن است در عصاره نهایی باقی بماند. آب، الکل، اتانول، گلیسرین یا روغنهای گیاهی از جمله حلالهای ایمن و بدون سم هستند و توسط اداره غذا و دارو (FDA) برای مصرف تأیید شدهاند.
مزایای عصاره گیری با اولتراسونیک هموژنایزر به طور خلاصه:
- بازدهی بالا
- کیفیت برتر عصاره
- عصارهتام با کیفیت
- فرآیند سریع
- سازگار با هر نوع حلال
- فرآیند آسان و ایمن
- قابلیت مقیاسپذیری خطی
- دوست دار محیطزیست
- بازگشت سریع سرمایه
استخراج مواد زیست فعال با التراسونیک پرابی
در ادامه میتوانید یک دستورالعمل گامبهگام برای استخراج مواد فیتوشیمیایی و ترکیبات زیستفعال از مواد گیاهی مانند برگ، گلبرگ، هاگ دان، ساقه، ریشه یا ریزومها پیدا کنید!
- در ابتدا، مواد گیاهی خرد میشود تا سطح مواد برای استخراج افزایش یابد.
- سپس، مواد گیاهی با یک حلال (مانند اتانول یا آب) مخلوط میشود تا پلیفنلها استخراج شوند.
- سپس از اولتراسونیک پرابی برای کمک به فرآیند استخراج استفاده میشود. در اینجا، امواج اولتراسونیک با شدت بالا و فرکانس پایین حدود 20 کیلوهرتز به مخلوط اعمال میشود. این باعث ایجاد کاویتاسیون صوتی و ارتعاش سریع حلال میشود، که منجر به تجزیه و تفکیک سلولهای گیاهی میشود و به آزاد شدن مواد زیستفعال مانند پلیفنلها، فلاوونوئیدها و ویتامینها کمک میکند.
- پس از آن مخلوط فیلتر میشود تا مواد جامد گیاهی از مایع حاوی ترکیبات زیستفعال استخراج شده جدا شود.
- بعد از آن مایع تبخیر میشود یا به فرآوری بیشتری میشود تا حلال حذف شده و مولکولهای زیستفعال ترکیب شده را تغلیظ کند.
- محصول نهایی یک عصاره غنی از ترکیبات بایواکتیو است که میتواند در کاربردهای مختلف مانند مکملهای غذایی، غذاهای فرآوری شده و محصولات آرایشی مورد استفاده قرار گیرد.
توجه: این یک مرور اجمالی از فرآیند است و شرایط خاص (حلال، نسبت مواد گیاهی به حلال، زمان استخراج، قدرت اولتراسونیک و غیره) ممکن است بسته به منبع گیاه و محتوای مطلوب ترکیبات زیستفعال متغیر باشد.
التراسونیک هموژنایزر چگونه عصارهگیری می کند؟
استخراج اولتراسونیک بر اساس کاویتاسیون صوتی است و یک روش کاملا مکانیکی است. مشابه یک هموژنایزر رتور-استاتوری، هموژنایزر التراسونیک تنها نیروهای برشی مکانیکی را در محیط فرآیند ایجاد میکند. استخراج اولتراسونیک به تنهایی یک تکنیک استخراج بدون گرما و بدون مواد شیمیایی است.
کاویتاسیون صوتی چیست؟
کاویتاسیون صوتی یا اولتراسونیک هنگامی که امواج اولتراسونیک با توان بالا و فرکانس پایین به یک مخلوط مواد گیاهی حلال منتقل میشوند، رخ میدهد. امواج اولتراسونیک با توان بالا از طریق یک پردازنده التراسونیک پرابی به مخلوط گیاهی منتقل میشود. امواج اولتراسونیک بسیار پرانرژی از طریق مایع حرکت کرده و چرخههای متناوب فشار بالا / فشار پایین را ایجاد میکند که به پدیده کاویتاسیون صوتی منجر میشود. کاویتاسیون صوتی یا التراسونیک به صورت محلی به شرایط بسیار بحرانی نظیر اختلاف فشار بسیار بالا و نیروهای برشی بالا منجر میشود. هنگامی که حبابهای کاویتاسیون بر روی سطوح جامد(مانند ذرات، سلولهای گیاهی، بافتها و غیره) دچار فروپاشی میشوند، میکرو-جتها و برخوردهای میانذرهای اثراتی نظیر خردایش ذرات، تخلخلسازی صوتی (تخلخل در دیواره و غشای سلولی) و تخریب سلولی را ایجاد میکنند.
علاوه بر این، فروپاشی حبابهای کاویتاسیون در محیط مایع آشوب و تلاطم ایجاد میکند که انتقال جرم بین محتویات سلول و حلال احاطه کننده را افزایش می دهد. تابش التراسونیک یک راه بسیار کارآمد برای فرآیندهای انتقال جرم است، زیرا سونیکیشن منجر به کاویتاسیون و مکانیسمهای مرتبط مانند حرکت میکروسکوپی توسط جتهای مایع، فشار و خلاء در مواد تخریب دیوارههای سلولی به دنبال دارد.
بسته به مواد اولیه، فرآیند استخراج اولتراسونیک ممکن است نیاز به توانهای بالا داشته باشد، به عنوان مثال برای شکستن سلولهای سخت گیاهی یا مواد با مقدار زیادی سلولز. هموژنایزرهای التراسونیک پرابی میتوانند دامنه نوسانهای بسیار بالا ایجاد کنند که برای تولید کاویتاسیون موثر ضروری است. آواپرداز دستگاههای استخراج اولتراسونیک با عملکرد بالا تولید میکند که به راحتی دامنههای 200 میکرومتر را در عملیات مداوم 24/7 میتوانند ایجاد کنند. راکتورهای اولتراسونیک قابل فشار برای افزایش شدت کاویتاسیون استفاده میشوند. با افزایش فشارها، کاویتاسیون و نیروهای برشی کاویتاسیونی افزایش مییابند و در نتیجه تأثیرات استخراج اولتراسونیک بهبود مییابند.
استخراج مواد فیتوشمیایی و ترکیبات زیست فعال با سونیکیشن
عصارهگیری التراسونیک برای آزادسازی و جداسازی طیف گستردهای از ترکیبات زیستفعال (یا همان مواد فیتوشیمیایی) از گیاهان استفاده میشود. لیست زیر یک دید کلی از مواد فیتوشیمیایی استخراجشده با اولتراسونیک را ارائه میدهد:
- کانابیدیول (CBD) و سایر کانابینوئیدها از گیاهان شاهدانه و ماری جوانا
- ترپنها
-سافرانال از زعفران
زنجبیل
- رزماری
- کپسایسین از فلفلها
- کافئین از دانههای قهوه
- استازانتین از جلبکها
- آلیسین از سیر
- کتچینها (EGEC) از چای
- الاگیتانینها از انار
- عصارههای گیاهی آیورودا(علم زندگی در هندوستان)
- نیکوتین از تنباکو
- اسانسهای روغنی
- پکتینها از پوست میوهها
عصاره گیری التراسونیک با انواع حلال
استخراج اولتراسونیک با تقریباً هر نوع حلالی سازگار است. به طور معمول، اتانول، آب، مخلوط اتانول/آب، گلیسرین و روغنهای گیاهی برای استخراج ترکیبات زیستفعال از گیاهان استفاده میشوند زیرا این حلالها ایمن برای مصرف محسوب میشوند و استفاده از آنها آسان است.
برای اطلاعات بیشتر درباره حلالهای استفاده شده برای استخراج اولتراسونیک کلیک کنید.
مزیت های عصارهگیری التراسونیک با اتانول
اتانول به عنوان یکی از محبوبترین حلالها برای استفاده در استخراج اولتراسونیک به دلیل ایمنی آن (تأیید شده توسط FDA برای مصرف)، کارایی آن و توانایی حلالی وسیع آن محسوب میشود. استخراج التراسونیک با استفاده از اتانول از سایر حلالها و فناوریهای استخراج دیگر با کارآیی برتر، مقرون به صرفه بودن، مقیاسپذیری خطی، سادگی و ایمنی برخوردار است. کارایی برتر اتانول به عنوان حلال به علت وجود زنجیره هیدروکربنی و گروه هیدروکسیل است. این ترکیب شیمیایی اتانول را قادر به حل و استخراج طیف بسیار وسیعی از مواد، از جمله پلیفنلها، فلاوونوئیدها، ترپنها، کانابینوئیدها و لیپیدها (روغنها) میکند.
به عنوان مثال، استخراج اولتراسونیک با اتانول از کانابینوئیدها نیازی به مومزدایی ندارد، مرحله ای که در روشهای استخراج دیگر مانند استخراج CO2 برای حذف مومها الزامی است.
استخراج اتانول تأثیرات مختلفی دارد که به دمای اتانول بستگی دارد. اتانول گرم معمولاً برای تولید عصارههای تام (full-spectrum) استفاده میشود که به دلیل هم افزایی (entourage effect) آنها ارزشمند هستند. از سوی دیگر، اتانول(ice cold ethanol) دما پایین به طور ترجیحی برای تولید عرقیات گیاهی یا شاهدانه استفاده میشود. استخراج با اتانول یخزده نیازی به فیلتراسیون پس از آن ندارد. از آنجا که استخراج التراسونیک یک فرآوری غیر حرارتی است، میتوان از اتانول داغ/گرم یا خنک/سرد استفاده کرد. راکتورهای اولتراسونیک ژاکتدار به حفظ دمای پردازش مطلوب در طول فرآیند کمک میکنند.
کنترل دیجیتال و نرمافزار هوشمند هموژنایزر التراسونیک از طریق حسگرهای دمای قابل برنامهریزی، نظارت بر دمای پردازش را انجام میدهد و میتواند به طور برنامهریزی شود تا در صورت خارج شدن دمای ماده از یک محدوده خاص، عملیات استخراج را متوقف یا به وقفه بیندازد.
خرید بهترین دستگاه عصارهگیری
سیستمهای استخراج با عملکرد بالای آواپرداز در اندازههای مختلف از اندازه کوچک آزمایشگاهی، متوسط تا مقیاس کارگاهی و تا تولید صنعتی موجود هستند. بسته به ظرفیت تولید، استخراج کنندههای اولتراسونیک آواپرداز میتوانند در حالت بچ یا در خط استفاده شوند. انتخاب حلال بر عهده شماست، زیرا هموژنایزر التراسونیک آواپرداز میتواند با هر حلالی به کار گرفته شود. تمامی دستگاههای استخراج اولتراسونیک به راحتی و با ایمنی قابل اجرا هستند. با توجه به مواد اولیه، ظرفیتهای پردازش و هدف خروجی شما، آواپرداز برای شما مناسبترین سونیکاتور را ارائه میدهد.
فرآیندهای استخراج اولتراسونیک تحت تأثیر مواد اولیه، حلال و ظرفیت تولید قرار دارند. انواع لوازم جانبی مانند سونوترودها (پرابها) با اندازهها و اشکال مختلف، راکتورهای التراسونیک با حجم و هندسههای مختلف، حسگرهای دما و فشار قابل برنامهریزی و بسیاری از ابزارهای دیگر برای یکپارچهسازی عصاره گیری اولتراسونیک شما موجود هستند.
برای رسیدن به نتایج تکرارپذیر کنترل فرآیند از اهمیت زیادی برخوردار است. بنابراین، تمام دستگاهها با نرمافزار هوشمند تجهیز شدهاند که به شما امکان تنظیم، نظارت و بازنگری پارامترهای استخراج را میدهد. به دلیل کنترل دقیق بر دامنه، زمان سونیکیشن و ضریب کارکرد(duty cycle)، نتایج فرآیند بهینه مانند بهرهوری بالا و بالاترین کیفیت استخراج قابل دستیابی هستند. ضبط دادههای خودکار فرآیند سونیکیشن اساس استانداردسازی فرآیند و تکرارپذیری را فراهم میکند که برای عملیات تولید خوب (GMP) ضروری است.
بیشتر بدانید
عصاره های گیاهی
گیاهان مانند برگ، گلها، ساقهها، ریشهها و پوستهها شامل ترکیبات زیستفعال قوی (فیتوشیمیاییها) هستند که در غذا و نوشیدنیها، مکملهای غذایی، درمانی و دارویی، و همچنین محصولات زیبایی استفاده میشوند. نمونههای برجسته از عصارههای گیاهی شامل آنتیاکسیدانها، ویتامینها (مانند ویتامین A، C، E، K؛ ویتامینهای گروه B)، پروتئینها (مانند همپ، سویا)، پلیفنلها، فلاوونوئیدها، ترپنها، کانابینوئیدها (مانند CBD، CBG، THC)، الیگوساکاریدها، و لیپیدها (مانند امگا-۳ از دانههای کتان یا شاهدانه) هستند.
آنتی اکسیدانها به عنوان یک مکانیسم دفاعی قوی که سلولهای بدن را در برابر آسیب ناشی از پیری، استرس، التهاب و بیماری محافظت میکنند، عمل مینمایند. تحقیقات نشان میدهد که آنتی اکسیدانها میتوانند به عنوان یاریدهنده سیستم ایمنی عمل کنند و ویژگیهای ضدسرطانی از خود نشان دهند. علاوه بر این، آنتی اکسیدانها از اکسید شدن محصولات جلوگیری کرده و به این ترتیب پایداری و مدت زمان انبارداری محصولات را افزایش میدهند. به همین دلیل، آنتی اکسیدانها به بسیاری از مواد غذایی و نوشیدنیها، مکملهای غذایی، درمانی و محصولات زیبایی افزوده میشوند. نمونههای بسیار برجسته از آنتی اکسیدانها شامل ویتامین E (آلفا-توکوفرول)، ویتامین C (اسکوربیک اسید)، بتا-کاروتن و گلوتاتیون هستند.
آنتی اکسیدانها و سایر ترکیبات زیستفعال میتوانند یا از مواد طبیعی مانند گیاهان یا جلبکها استخراج شوند یا به صورت مصنوعی سنتز شوند. ترکیبات زیستفعالی که از منبع طبیعی استخراج میشوند، دارای زیست فراهمی و زیست دسترسی بالایی هستند در نتیجه پتانسیل موثرتر هستند. بنابراین، در مکملهای با کیفیت بالا، ترکیبات فیتوشیمیاییای کهبه صورت طبیعی استخراج شدهاند، استفاده میشود.
چگونه CO2 به عنوان حلال عمل می کند؟
CO2 که به دمای بالاتر از 90 درجه فارنهایت (حدود 32.2 درجه سلسیوس) و با فشار 1000 psi(حدود 68.95 بار) برسد، به فوق بحرانی (Supercritical) محسوب میشود. دی اکسید کربن فوق بحرانی به عنوان یک حلال برای روغن ها عمل میکند.
فرآیند زمستانگذری عصاره کانابیس چیست؟
برای انجام فرآیند زمستانگذری (Winterization) بر روی یک عصاره خام، عصاره خام کانابیس با اتانول مخلوط میشود. سپس، محلول در یک فریزر قرار داده میشود تا خنک شود. این خنکی امکان جدایش ترکیبات با توجه به تفاوت نقاط ذوب و رسوب را فراهم میکند. در فرآیند خنکشدن، چربیها و مومها با نقاط ذوب بالاتر خود رسوب میکنند و سپس میتوانند با فیلتراسیون، سانتریفیوژ، سرریزکردن یا سایر فرآیندهای جداسازی حذف شوند. در نهایت، اتانول باید از محلول حذف شود. این کار با جوشاندن صورت میگیرد. اتانول در فشار جوی در دمای 78.5 درجه سلسیوس جوش میآید. در نهایت، روغن کانابیس خالص به دست میآید.
مزایای غذایی آنتیاکسیدانها
آنتی اکسیدانها به عنوان یک مکانیسم دفاعی قوی عمل میکنند که سلولهای بدن را در برابر آسیب ناشی از پیری، استرس، التهاب و بیماری محافظت میکنند. تحقیقات همچنین نشان میدهد که آنتی اکسیدانها میتوانند به عنوان یار سیستم ایمنی عمل کرده و ویژگیهای ضدسرطانی از خود نشان دهند. آنتی اکسیدانها مولکولهایی هستند که رادیکالهای آزاد را گرفتار میکنند. رادیکالهای آزاد و سایر گونههای اکسیژن انفعالی (ROS) به دو صورت، یا از فرآیندهای متابولیک معمول و ضروری در بدن انسان یا از منابع خارجی نظیر در معرض اشعه ایکس بودن، اوزون، کشیدن سیگار، آلودگی هوا و مواد شیمیایی سمی به وجود میآیند. رادیکالهای آزاد در اثر متابولیسم هوازی در بدن در زنجیرههای شیمیایی بسیاری تولید میشوند. تشکیل و تماس با رادیکالهای آزاد بخشی از بسیاری از فرآیندهای متابولیک است و قابل اجتناب نیست.
یک بدن سالم میتواند با تشکیل طبیعی رادیکالهای آزاد مقابله کند، آنها را جذب کند و آنها را به مولکولهای بیخطر تبدیل کند. با این حال، در شرایط پراسترس یا در شرایط زیستمحیطی مضر، بار رادیکالهای آزاد افزایش مییابد و به التهاب و پیری منجر میشود. تغذیه مناسب و سالم، آنتی اکسیدانها را فراهم میکند که رادیکالهای آزاد اکسایشی را غیرفعال می کند. دو دسته آنتی اکسیدان را میتوان تشخیص داد: آنزیمهای آنتی اکسیدان (مانند سوپراکسید دیسموتاز، کاتالاز، گلوتاتیون پراکسیداز) و مواد مغذی آنتی اکسیدان، که شامل ویتامینها، مواد معدنی و انواع مواد فیتوشیمیایی هستند.
چند دسته از مواد مغذی آنتی اکسیدانی به شرح زیر هستند:
- ویتامین E (آلفا-توکوفرول)، ویتامین C (اسکوربیک اسید)، بتا-کاروتن
- گلوتاتیون، یوبیکوئینولو اسید اوریک
- سلنیوم
- فلاوونوئیدها (پیگمنتهای پلیفنولی)
ویتامین C، اسید اوریک، بیلیروبین، آلبومین و تیولها آنتی اکسیدانهای آبدوست، جمعآوریکنندههای رادیکالها هستند، در حالی که ویتامین E و یوبیکوئینول آنتی اکسیدانهای جمعآوریکنندههای رادیکالها هستند که محلول در چربی هستند.
مقدار ORAC در مواد غذایی مختلف
قدرت آنتی اکسیدانی در مواد غذایی به عنوان مقدار ORAC (ظرفیت جذب رادیکال اکسیژن) اندازهگیری میشود. طبق دستورالعمل USDA، مواد غذایی زیر بالاترین مقادیر ORAC را دارند و از این رو دارای بالاترین قدرت آنتی اکسیدانی هستند:
- آلو بخارا: 5770
- کشمش: 2830
- بلوبری: 2400
- بلک بری: 2036
- کلم برگ(kale): 1770
- توت فرنگی: 1540
- اسفناج: 1260
- تمشک: 1220
- کلم غنچهای (Brussels Sprouts): 980
- آلو: 949
- جوانه یونجه: 930
- گلهای بروکلی: 890
- چغندر: 840
- پرتقال: 750
- انگور قرمز: 739
- فلفل دلمه قرمز: 710
- گیلاس: 670
- کیوی: 602
- گریپفروت: 483
- پیاز: 450