Ултразвукова екстракция на полифеноли от маслинови листа

Екстрактите от маслинови листа са мощна хранителна добавка и терапевтична, тъй като съдържат силни антиоксиданти като полифенолите олеуропеин, хидрокситирозол и вербаскозид. Ултразвуковата екстракция е високоефективна техника за освобождаване и изолиране на биоактивни съединения като полифеноли, флавони и терпеноиди от маслинови листа.

Ултразвукова екстракция на биоактивни съединения от маслинови листа

Ултразвуковата екстракция на маслинови листа с помощта на сонден тип ултразвук предлага предимства като ефективност, повишен добив, запазване на биоактивността, устойчивост, лекота на работа и рентабилност в сравнение с конвенционалните методи за екстракция. Тези предимства го правят привлекателна опция за изследователи и индустрии, които искат да извличат биоактивни съединения от маслинови листа за различни приложения, включително фармацевтични продукти, хранителни добавки и функционални храни.

Нека разгледаме подробно ползите от ултразвуковата екстракция на маслинови листа:

• Ефективност: Сондовите ултразвукови вълни доставят ултразвукови вълни с висок интензитет директно към пробата, насърчавайки бързото и ефективно извличане. Това позволява по-кратко време за извличане в сравнение с конвенционалните методи, намалявайки консумацията на енергия и увеличавайки производителността.
• Повишен добив:Ултразвуковите вълни нарушават клетъчните стени и подобряват освобождаването на вътреклетъчни съединения, което води до по-високи добиви при екстракция. Проучванията показват, че ултразвуковата екстракция може значително да увеличи ефективността на извличане на биоактивни съединения от растителни материали в сравнение с конвенционалните методи.
• Запазване на биоактивността: Ултразвуковата екстракция работи при по-ниски температури в сравнение с други техники за екстракция, намалявайки риска от термично разграждане на чувствителните към топлина съединения. Това помага да се запази биоактивността и хранителните качества на извлечените съединения, като антиоксиданти, ензими и витамини, присъстващи в маслиновите листа.
• Зелени и устойчиви: Ултразвуковата екстракция се счита за екологичен и устойчив метод за екстракция, тъй като обикновено изисква по-малко разтворител и енергия в сравнение с конвенционалните техники за екстракция. Освен това произвежда минимални отпадъци и може лесно да се увеличи за промишлени приложения.
  Лекота на работа: Сондите са сравнително лесни за работа и изискват минимална поддръжка в сравнение с друго оборудване за извличане. Това ги прави подходящи както за лабораторни изследвания, така и за промишлено производство.
• Рентабилност: Въпреки че първоначалната инвестиция в ултразвуково оборудване може да бъде по-висока от конвенционалните методи за екстракция, повишената ефективност и производителност често водят до спестяване на разходи с течение на времето. Освен това по-краткото време за извличане намалява разходите за труд и увеличава производителността.

Какво прави екстракта от маслинови листа толкова полезен?

Маслиновите листа (Olea europaea), селскостопански отпадъци или страничен продукт, са чудесен източник на естествени антиоксиданти. Маслиновите листа съдържат различни полифеноли (известни също като биофеноли), като олеуропеин и олеацеин. Полифенолите се срещат естествено в растенията и допринасят за ползите за здравето от екстракта от маслинови листа. Освен полифеноли, листата на маслиновото дърво са богати на антиоксиданти, като лигстрозидни изомери, хидрокситирозол, тирозол и кофеинова киселина.
Екстрактът от маслинови листа е концентрат на фитохимикали в маслиновите листа и по този начин съдържа голямо количество мощни антиоксиданти. Екстрактът от маслинови листа традиционно се използва за укрепване на имунната система. Например, прилага се за облекчаване на симптомите на обикновена настинка, кашлица и възпалено гърло.
Освен това изследванията показват, че полифенолите в екстракта от маслинови листа могат да намалят риска от сърдечно-съдови заболявания, да понижат нивата на холестерола, да помогнат за загуба на тегло, да проявят антимикробни ефекти и да действат като противораково средство.
Поради тази причина екстрактите от маслинови листа (Olea europaea L. folium) се използват като активна съставка в продуктовите формулировки на фармацевтични продукти и хранителни добавки. Освен това екстрактите от маслинови листа се използват в хранителни добавки, терапии, козметика, както и храни и напитки.

Инфузиран зехтин: Екстрактът от маслинови листа се използва и за обогатяване на зехтин като екстра върджин зехтин. Обогатено с екстракт от маслинови листа, зехтинът има по-богат вкусов профил и стойността на ORAC на зехтина е повишена. Със зехтин, напоен със зехтин, зехтинът показва подобрен срок на годност и по-висока топлинна стабилност, тъй като антиоксидантите изчистват свободните радикали и предотвратяват гранясването.
Научете повече за ултразвуковата мацерация на маслини за производството на екстра върджин зехтин!

Най-важните фитохимикали в маслиновите листа

Съставът на фенолните съединения в маслиновите листа включва олеурозиди (олеуропеин, вербаскозид), флавони (лутеолин, диосметин, апигенин-7-глюкоза, лутеолин-7-глюкоза, диосметин-7-глюкоза), флавоноли (рутин), флаван-3-оли (катехин) и фенолни производни (тирозол, хидрокситирозол, ванилин, ванилова киселина, кофеена киселина). Олеуропеин и хидрокситирозол са най-важните фенолни съединения в маслиновите листа.

Олеуропеин

Олеуропеинът, нетоксичен маслинов иридоид (вид монотерпеноид), е вид фенолно горчиво съединение. Въпреки че присъства в зелената маслинова кожа, месо, семена и листа, олеуропеинът се намира най-изобилно в маслиновите листа. Със съдържание на 6–14% сухо тегло това е най-изявената биоактивна молекула в маслиновите лави. В зависимост от сорта маслина, почвата и времето за прибиране на реколтата, съдържанието на олеуропеин може дори да се повиши до 17–23% сухо тегло.

хидрокситирозол

Хидрокситирозолът е метаболит на олеуропеина. И двете молекули са известни със своята мощна антиоксидантна активност, която допринася за някои от антиоксидантните, противовъзпалителни и борещи се с болестите дейности на зехтина. Хидрокситирозолът има една от най-високите известни стойности на ORAC (капацитет за абсорбиране на кислородни радикали), наблюдавани в естествените антиоксиданти.

Екстрактът от маслинови листа с пълен спектър съдържа множество полифеноли, антиоксиданти и други фитохимикали, които имат синергични ефекти. Ултразвуковата екстракция е надеждна техника за екстракция, която освобождава всички фитохимикали от маслиновите листа и по този начин произвежда силно мощен широколентов екстракт.

Какво е ултразвук и ултразвукова екстракция?

Ултразвукът се определя като звукови вибрации с повече от 20kHz, т.е. повече от 20 000 трептения в секунда. Това е областта, която е над спектъра на човешкия слух. По този начин ултразвукът обхваща много широк спектър от акустични вибрации, което означава, че множество различни приложения попадат в областта на ултразвука. Най-известните примери за употреба включват процедури за образна диагностика при лекаря, помощ при паркиране в автомобили и безразрушителен контрол на материали. За споменатите примери се използва високочестотен, безразрушителен ултразвук.
Ултразвукът с висока мощност се определя като високоинтензивни, нискочестотни звукови вълни с честота приблизително 20-60kHz. Тези енергийно плътни звукови вълни генерират редуващи се цикли на високо налягане (компресия) и цикли на ниско налягане (разреждане) в течности. По време на цикъл с ниско налягане високоенергийните ултразвукови вълни създават малки вакуумни мехурчета или кухини в течността. Когато тези мехурчета достигнат обем, при който не могат да абсорбират допълнителна енергия, те се спукват по време на цикъл на високо налягане. Този феномен на имплозия на мехурчета е известен като кавитация.
Кавитацията създава локални горещи точки в течността или суспензията, които могат да достигнат температури до 5000K и налягане до 2000 атм. В допълнение, имплозията на кавитационните мехурчета създава струи течност със скорост до 280 m/s. Тези локално възникващи екстремни условия карат растителните клетки да се спукват, така че биоактивните вещества, които са уловени във вътрешността на растителната клетка, се освобождават. Това означава, че акустичната кавитация разрушава растителните клетки и води до по-висока дифузия на вътреклетъчните молекули в екстракционния разтвор (разтворител), като по този начин подобрява преноса на маса. По-високият пренос на маса означава по-висока скорост на екстракция. Следователно ултразвуковите сонди са един от най-широко използваните инструменти за производство на висококачествени екстракти от растителни продукти като билки, листа, плодове и други растителни материали.
Ултразвуковата екстракция предлага различни предимства като пълна екстракция / много високи добиви, намалено време за екстракция, подобрена ефективност, съвместимост с всеки разтворител и нетермичен метод за екстракция.

Фигурата показва ултрависокоефективната течна хроматография с детектор с диодни матрици (UHPLC-DAD) хроматограма на ултразвуково извлечени феноли от маслинови листа. Пикове 1 и 2 са открити при 325 nm (червени линии), докато пик 3 (синя линия) е открит при 280 nm.
снимка и проучване: Giocometti, J. et al. (2018)

Екстракти от маслинови листа, произведени чрез уникиране

Екстремните условия на околната среда в зоната на "горещата точка" на ултразвуковата кавитация имат различни ефекти върху растителния материал и неговата екстракция. Това включва преодоляване на селективната пропускливост на клетъчната мембрана, повишен обмен на вещества между вътрешността на клетката и разтворителя, механично разрушаване на клетките и освобождаване на вътреклетъчни вещества (т.е. фитохимикали като олевропвин, хидрокситирозол, галова киселина и др.). Тези ефекти водят до висок добив на висококачествени екстракти за много кратко време на ултразвук. 400-ватов ултразвуков процесор катоUP400St на Hielscher може да обработи 10-литрова партида ботаническа суспензия в рамките на 5-8 минути. Индустриалните ултразвукови апарати обработват суспензията, състояща се от растителен материал и разтворител, в непрекъснат поток. Средата се изпомпва през ултразвуков реактор и се озвукова там. В индустриален мащаб UIP4000hdT (4kW) може да постигне приблизително 3 л/мин.
Поради високия добив на екстракт и скоростта на процеса, ултразвуковата екстракция е особено ефективна. Следователно ултразвукът е бързо адаптиран от множество производители на екстракти, които произвеждат висококачествени екстракти, например CBD, канабиноиди, ванилия, водорасли, джинджифил и много други ботанически екстракти. Ултразвуковата кавитация може да постигне добив на екстракт от 95-99% от активното съединение, съдържащо се в растенията. Например, изследванията показват 99,27% ефективност на екстракция за освобождаване на общи феноли от маслинови листа. (Луо, 2011) Ултразвуковият процес може да бъде оптимално адаптиран към суровината и желаното качество на екстракта чрез регулиране на параметрите на процеса (ултразвукова амплитуда, температура, налягане, вискозитет).
Ултразвуковата екстракция е съвместима с почти всеки вид разтворител. За ултразвукова екстракция на маслинови листа е установено, че 80% воден етанол е най-ефективен. Но добивът на екстракция за специфични фитохимични съединения може да бъде променен чрез избор на друг разтворител с различна полярност (напр. метанол).
Интересувате ли се от увеличаване на добива на екстра върджин зехтин по време на малаксация? Тогава щракнете тук, за да научите повече за ултразвуковата малаксация на EVOO!
 

Предимства на системите за ултразвукова екстракция

Предимствата на ултразвуковата екстракция са високият добив на екстракция, свободният избор на разтворител (напр. вода, етанол, водно-етанолова смес, зехтин и др.), както и лесната и безопасна работа. Поради интензивните механични сили на ултразвука, екологичните и меки разтворители като вода, етанол и др. обикновено са достатъчни за постигане на изключителна скорост на екстракция и добив. В резултат на това ултразвуковата екстракция съкращава времето за екстракция и позволява намалено използване на разтворители или използване на по-меки, по-нежни разтворители. Това означава, че ултразвуковата екстракция позволява както по-високи скорости на екстракция, така и по-здравословни екстракти (напр. екстракти от студена вода). Тъй като температурата на процеса може да се контролира прецизно по време на ултразвука, се избягва термичното разлагане на екстрактите поради прекалено високи температури, както и изпаряването на веществата.
В сравнение със свръхкритичен CO₂ екстрактор, разходите за придобиване на ултразвуков екстрактор са ниски. Ултразвуковите процесори могат също така да печелят точки по отношение на експлоатационните разходи, лесната и лесна работа и безопасността на труда.

ултразвук – за по-малки количества до промишлено производство

Особеност на ултразвуковата обработка е линейната мащабируемост на процеса на екстракция. Предпроектните проучвания и производството на по-малки партиди могат лесно да се извършат с удобно ултразвуково устройство в открит съд. Това улеснява тестването на ефективността и качеството на процеса на ултразвукова екстракция. Всички резултати, получени в малък мащаб, могат да бъдат напълно възпроизведени и мащабирани. Цифровото управление на ултразвуковия екстрактор и автоматичното регистриране на ултразвуковите параметри на вътрешна SD карта позволяват прецизно наблюдение на процеса и възпроизводимост на постоянни стандарти за качество. Продуктовото портфолио на Hielscher Ultrasonics предлага ултразвукови екстрактори за всяка скала – от 50 вата ръчни устройства до 16 000 вата индустриален ултразвук за поточно производство. Благодарение на десетилетния опит на Hielscher Ultrasonics в ултразвуковата екстракция и инсталирането на няколкостотин системи за ултразвукова екстракция по целия свят, компетентните и изчерпателни съвети са гарантирани.

Таблицата по-долу ви дава представа за приблизителния капацитет на обработка на нашите ултразвукови апарати:

UIP4000hdT соникатор за поточна обработка на маслинови листа за производство на висококачествени екстракти