Ултразвукова екстракция на активни съединения от грозде и странични продукти от винопроизводството

Гроздето (Vitis vinifera), лозата и страничните продукти от винопроизводството са богати на полифеноли и други биоактивни вещества, които са ценни съединения за производството на лечебни и хранителни добавки. Ултразвуковата екстракция позволява лесно и високоефективно изолиране на съединения, получени от грозде и лоза (напр. от гроздови джибри, семки, листа, дръжки, винена утайка). Екстракцията с помощта на ултразвук е бърза, надеждна и превъзхожда другите методи за екстракция с по-високи добиви, по-меки условия на екстракция, по-кратко време за екстракция и по-ниски разходи.

Ултразвукова екстракция на фитохимични вещества от грозде и лоза

Страничните продукти от лозята и процеса на винопроизводство включват гроздова пулпа, джибри (люспи и семки), винени утайки, гроздови листа, дръжки и лозови пръчки, които съставляват до 30–40% w/w твърди вещества и в повечето случаи се изхвърлят неизползвани като отпадък. След като открива богатото съдържание на полифеноли и други биоактивни съединения в тези странични продукти от гроздето и винопроизводството, промишлеността все по-често използва тези растителни материали за производство на ценни екстракти. Ресвератролът, антоцианидините, проантоцианидинът, quercitin и други вещества, съдържащи се в гроздето и лозата (Vitis vinifera), вече се приемат широко като лечебни и хранителни добавки. Като източник на съединения, които подпомагат здравето, екстрактите от странични продукти от Vitis vinifera се използват във фармацевтичната и хранителната промишленост, като същевременно подпомагат устойчивото земеделие. Ултразвуковата екстракция улеснява освобождаването на биоактивните съединения от гроздето и страничните продукти от него. Екстракцията с помощта на ултразвук е отдавна утвърдена техника за екстракция на съединения за фармацевтични и хранителни продукти. Тя осигурява много високи добиви на екстракт при кратка процедура на екстракция и работи с всякакъв разтворител (напр. вода, етанол, изопропанол, хексан и др.)

Ултразвукова екстракция на полифеноли от гроздови семки

Гроздовите семки са богати на проантоцианидини и затова са отличен източник за производство на проантоцианидинови екстракти за лечебни и хранителни добавки. Thilakarathna и Rupasinghe (2022) успяват да докажат превъзходната ефективност на ултразвуковата обработка при контролирани повишени температури, която води до по-високи добиви на проантоцианидини и значително по-кратко време за екстракция (ултразвук 53 min. спрямо конвенционална екстракция с разтворител 150 h!).
Прилагането на топлина и ултразвукова обработка значително намалява времето за екстракция (време за ултразвукова обработка 53 min) и необходимото количество воден етанол (10,14:1 v:w), като същевременно значително увеличава добива на PAC (16,1 mg CE/g FW спрямо прогнозирани 26,6 mg CE/g FW). Окончателните оптимални условия са 47% етанол, съотношение 10:1 s:s (v:w), време за ултразвукова обработка 53 min и температура на екстракция 60◦C.

Ефективно производство на екстракт от гроздови листа чрез ултразвукова обработка

Листата на обикновената лоза (Vitis vinifera) са богати на ресвератрол, антоцианидини, кверцетин, изокверцетин, както и на много други биоактивни съединения, които често се прилагат под формата на екстракти за лечебни и здравни цели.
Доказано е, че ултразвуковата екстракция осигурява високи добиви на екстракт с пълен спектър от съединения от гроздови листа, което прави процеса на екстракция много ефективен. Водният етанол е доказан като предпочитан разтворител за екстракти от лоза, тъй като има отлична способност да разтваря целевите молекули и няма токсичност. Процесът на екстракция с ултразвук отнема само няколко минути и може да се извършва както партидно, така и в непрекъснат проточен режим.
Например ресвератролът, извлечен от гроздови листа чрез ултразвук, може да бъде пречистен с колона с мезопорест въглерод, което повишава чистотата на ресвератрола от 2,1 до 20,6%. (вж. Sun et al., 2018)

Ултразвукова екстракция на стилбеноиди от гроздови дръжки

Протоколът за ултразвукова екстракция на Piñeiro et al. (2013) осигурява висока степен на извличане на стилбени като транс-ресвератрол, ε-виниферин, пицеатанол и витизин B, които се срещат предимно в лозовите пръчки и гроздовите дръжки.

Графично резюме на изследването за ултразвукова екстракция на стилбеноиди от гроздови дръжки.
(Изследване и изображение: Piñeiro et al., 2013)

С ултразвуковия апарат UP200S (200W, 24kHz) основните стилбеноиди, съдържащи се в гроздовите дръжки, могат да бъдат извлечени за 15 min при температура на екстракция 75°C и с 80% етанол като разтворител за екстракция, без да е необходим етап на пречистване с органичен разтворител. Оптимизираният метод позволява лесен и ефективен анализ на съдържанието на стилбеноиди в 22 проби от гроздови дръжки.

Графика на основните ефекти върху средната степен на извличане (площ 10.000−1) чрез ултразвукова екстракция с UP200S при прилагане на различни параметри: пицеатанол (a), транс-ресвератрол (b), ε-виниферин (c) и витизин-B (d).
(Изследване и графики: Piñeiro et al., 2013)

HPLC-DAD хроматограма, съответстваща на референтния екстракт, обогатен със стилбеноиди.
(Изследване и графики: Piñeiro et al., 2013)

Високопроизводителни ултразвукови процесори за екстракция от грозде и лоза

Екстракторите на Hielscher Ultrasonics са добре утвърдени в областта на екстракцията от растения, независимо от използваните растителни материали или разтворител. Производителите на екстракти – както ексклузивните бутикови производители на екстракти, така и мащабните масови производители – намират в широката гама от оборудване на Hielscher идеалното оборудване за ултразвукова екстракция, което отговаря на производствените им изисквания. Системите както за партидни, така и за непрекъснати процеси в линия са налични и могат да бъдат изпратени още същия ден.

Високоефективна екстракция с ултразвуковите апарати на Hielscher

Ултразвуковите екстрактори на Hielscher ефективно разрушават растителните клетки, увеличават повърхностната площ на растителния материал за проникване на разтворителя и подобряват масообмена, което води до бързо и пълно освобождаване на фитохимичните вещества (вторични метаболити). Проектирани с оглед на удобството за потребителя, екстракторите на Hielscher се инсталират бързо и могат да се използват безопасно и интуитивно.
 
Таблицата по-долу дава представа за приблизителния капацитет за обработка на нашите ултразвукови апарати: