Ултразвукова екстракция на маслинови листа за получаване на полифенолни екстракти с висок добив

Произвеждайте екстракти от маслинови листа с мощно действие, богати на олеуропеин, хидрокситирозол, вербаскозид, флавоноиди и други биоактивни полифеноли, с ултразвуковите апарати със сонда на Hielscher. Ултразвуковата екстракция ускорява разрушаването на клетките и масопреноса, като помага на производителите да постигнат високи добиви, кратко време за обработка и възпроизводимо качество на екстракта с вода, смеси от етанол и вода или други подходящи разтворители.

Ултразвукова екстракция на биоактивни съединения от маслинови листа

От лабораторни изпитвания за осъществимост до пилотни партиди и промишлено производство в поточна линия, ултразвуковите апарати на Hielscher ви осигуряват прецизен контрол върху амплитудата, температурата, вложената енергия и времето за обработка. Това прави ултразвуковата екстракция ефективно решение за нутрацевтици, растителни екстракти, функционални храни, козметика и разработване на фармацевтични съставки.

Подробно за предимствата на ултразвуковата екстракция на маслинови листа:

• По-висок добив при екстракция: Освобождавайте ефективно вътреклетъчните фенолни съединения от маслиновите листа чрез акустична кавитация.
• По-кратко време за обработка: Намалете времето за екстракция в сравнение с конвенционалната мацерация и екстракцията с разтворители.
• Щадящ процес с гъвкав избор на разтворител: Използвайте вода, воден етанол, глицерол, масла или други разтворители, съвместими с процеса.
• Мащабируемо оборудване: Разработете процеса си с лабораторни ултразвукови апарати и го мащабирайте линейно до промишлени проточни системи.
• Възпроизводимо качество: Цифровото управление и записването на данни подпомагат производството на екстракти с постоянно качество.
• Универсално приложение: Предназначено за производители на нутрацевтици, производители на растителни екстракти, маслобойни за маслини, фармацевтични научноизследователски и развойни лаборатории, доставчици на козметични съставки и компании за хранителни технологии.

Какво прави екстракта от маслинови листа толкова полезен?

Листата на маслината (Olea europaea), които са селскостопански отпадък или страничен продукт, са отличен 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 на полифеноли, листата на маслиновото дърво са богати на антиоксиданти като изомери на лигстрозида, хидрокситирозол, тирозол и кафеена киселина.
Екстрактът от маслинови листа представлява концентрат на фитохимичните вещества в маслиновите листа и поради това съдържа голямо количество мощни антиоксиданти. Екстрактът от маслинови листа традиционно се използва за укрепване на имунната система. Например той се прилага за облекчаване на симптомите на обикновена настинка, кашлица и болки в гърлото.
Освен това изследванията показват, че полифенолите в екстракта от маслинови листа биха могли да намалят риска от сърдечносъдови заболявания, да понижат нивата на холестерола, да подпомогнат отслабването, 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 съставите на фармацевтични продукти и хранителни добавки. Освен това екстрактите от маслинови листа се използват в хранителни добавки, терапевтични средства, козметика, както и в храни и напитки.

Екстрактът от маслинови листа е богат на полифеноли като олеуропеин, кафеена киселина, хидрокситирозол, вербаскозид, рутин, кверцитин и др.

Зехтин, обогатен чрез инфузия: Екстрактът от маслинови листа се използва и за обогатяване на зехтини като екстра върджин зехтин. Обогатеният с екстракт от маслинови листа зехтин има по-богат вкусов профил и повишена стойност на ORAC. Зехтините, обогатени чрез инфузия на маслинови листа, имат подобрен срок на годност и по-висока термична стабилност, тъй като антиоксидантите улавят свободните радикали и предотвратяват гранясването.
Научете повече за мацерацията на маслини, подпомагана с ултразвук, за производството на екстра върджин зехтин!

Най-важните фитохимични вещества в маслиновите листа

Съставът на фенолните съединения в маслиновите листа включва олеурозиди (олеуропеин, вербаскозид), флавони (лутеолин, диосметин, apigenin-7-glucose, luteolin-7-glucose, diosmetin-7-glucose), флавоноли (рутин), flavan-3-ols (катехин) и фенолни производни (тирозол, хидрокситирозол, ванилин, ванилова киселина, кафеена киселина). Олеуропеинът и хидрокситирозолът са най-важните фенолни съединения в маслиновите листа.

Олеуропеин

Олеуропеинът, нетоксичен иридоид от маслината (вид монотерпеноид), е вид горчиво фенолно съединение. Въпреки че се съдържа в кожицата, месестата част, семената и листата на зелените маслини, олеуропеинът се среща в най-голямо количество в маслиновите листа. Със съдържание от 6–14% от сухата маса той е най-значимата биоактивна молекула в маслиновите листа. В зависимост от сорта на маслината, почвата и времето на прибиране на реколтата съдържанието на олеуропеин може дори да достигне до 17–23% от сухата маса.

Хидрокситирозол

Хидрокситирозолът е метаболит на олеуропеина. И двете молекули са известни със своята мощна антиоксидантна активност, която допринася за някои от антиоксидантните, противовъзпалителните и противодействащите на заболяванията свойства на зехтина. Хидрокситирозолът има една от най-високите известни стойности на ORAC (капацитет за поглъщане на кислородни радикали), наблюдавани при естествени антиоксиданти.

Пълноспектърният екстракт от маслинови листа съдържа множество полифеноли, антиоксиданти и други фитохимични вещества, които имат синергични ефекти. Ултразвуковата екстракция е надеждна техника за екстракция, която освобождава всички фитохимични вещества от маслиновите листа и така произвежда широкоспектърен екстракт с изключително мощно действие.

Екстракти от маслинови листа, произведени чрез ултразвукова обработка

Екстремните условия на средата в зоната на „горещата точка“ на ултразвуковата кавитация имат различни ефекти върху растителния материал и възможността за извличане на веществата от него. Те включват преодоляване на селективната пропускливост на клетъчната мембрана, засилен обмен на вещества между вътрешността на клетката и разтворителя, механично разрушаване на клетките и освобождаване на вътреклетъчни вещества (т.е. фитохимични вещества като олеуропеин, хидрокситирозол, галова киселина и др.). Тези ефекти водят до висок добив на висококачествени екстракти за много кратко време на ултразвукова обработка. Ултразвуков процесор с мощност 400 вата като UP400St на Hielscher може да обработи 10-литрова партида растителна суспензия за 5–8 минути. Промишлените ултразвукови апарати обработват суспензията, състояща се от растителен материал и разтворител, в непрекъснат поток. Средата се изпомпва през ултразвуков реактор и се подлага на ултразвукова обработка в него. В промишлен мащаб UIP4000hdT (4kW) може да постигне приблизително 3L/min.
Поради високия добив на екстракт и скоростта на процеса ултразвуковата екстракция е особено ефективна. Затова ултразвуковата обработка бързо е възприета от множество производители на екстракти, които произвеждат висококачествени екстракти, например CBD, канабиноиди, ванилия, водорасли, джинджифил и множество други растителни екстракти. Ултразвуковата кавитация може да постигне добив при екстракция от 95–99% от активното съединение, съдържащо се в растителните материали. Например изследване показва ефективност на екстракцията от 99,27% за освобождаването на общите фенолни съединения от маслинови листа. (Luo, 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).

Фигурата показва хроматограмата от ултрависокоефективна течна хроматография с диодноматричен детектор (UHPLC-DAD) на фенолни съединения от маслинови листа, извлечени с ултразвук. Пикове 1 и 2 са регистрирани при 325nm (червени линии), докато пик 3 (синя линия) е регистриран при 280nm.
изображение и изследване: Giocometti, J. et al. (2018)

Ултразвуковата екстракция е съвместима с почти всеки вид разтворител. За екстракцията на маслинови листа, подпомагана с ултразвук, 80% воден етанол е установен като най-ефикасен. Но добивът при екстракция на конкретни фитохимични съединения може да се промени чрез избор на друг разтворител с различна полярност (например 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 при екстракция, свободният избор на разтворител (например вода, етанол, смес от вода и етанол, зехтин и др.), както и лесната и безопасна работа. Благодарение на интензивните механични сили при ултразвуковата обработка екологични и щадящи разтворители като вода, етанол и др. обикновено са достатъчни за постигане на изключителна скорост и добив при екстракция. В резултат ултразвуковата екстракция съкращава времето за екстракция и позволява намалена употреба на разтворители или използване на по-меки, по-щадящи разтворители. Това означава, че ултразвуковата екстракция позволява както по-високи скорости на екстракция, така и по-здравословни екстракти (например екстракти със студена вода). Тъй като температурата на процеса може да се контролира прецизно по време на ултразвуковата обработка, се избягват термичното разлагане на екстрактите поради прекомерно високи температури, както и изпаряването на веществата.
В сравнение с екстрактор със свръхкритичен CO₂ разходите за придобиване на ултразвуков екстрактор са ниски. Ултразвуковите процесори имат предимства и по отношение на експлоатационните разходи, лесната и удобна за потребителя работа и безопасността на труда.

Ултразвукова екстракция от малки количества до промишлено производство

Специална характеристика на ултразвуковата обработка е линейната мащабируемост на процеса на екстракция. Проучванията за осъществимост и производството на по-малки партиди могат лесно да се извършват с удобен ултразвуков апарат в отворен съд. Това улеснява изпитването на ефективността и качеството на процеса на ултразвукова екстракция. Всички резултати, получени в малък мащаб, могат да бъдат напълно възпроизведени и пренесени към по-голям мащаб. Цифровото управление на ултразвуковия екстрактор и автоматичното записване на данните за 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 всеки мащаб – от ръчни устройства с мощност 50 вата до промишлени ултразвукови системи с мощност 16 000 вата за производство в поточна линия. Благодарение на десетилетията опит на Hielscher Ultrasonics в ултразвуковата екстракция и инсталирането на няколкостотин системи за ултразвукова екстракция по света е гарантирана компетентна и изчерпателна консултация.

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

Какво представляват ултразвукът и ултразвуковата екстракция?

Ултразвукът се определя като звукови трептения с честота над 20kHz, т.е. повече от 20 000 трептения в секунда. Това е областта над диапазона на човешкия слух. Така ултразвукът обхваща много широк диапазон от акустични трептения, което означава, че множество различни приложения попадат в областта на ултразвука. Най-известните примери за употреба включват образни изследвания при лекаря, помощ при паркиране на автомобили и безразрушително изпитване на материали. За посочените примери се използва високочестотен, неразрушителен ултразвук.
Ултразвукът с висока мощност се определя като звукови вълни с висок интензитет и ниска честота от приблизително 20–60kHz. Тези звукови вълни с висока енергийна плътност генерират редуващи се цикли на високо налягане (свиване) и ниско налягане (разреждане) в течности. По време на цикъл на ниско налягане високоенергийните ултразвукови вълни създават малки вакуумни мехурчета или кухини в течността. Когато тези мехурчета достигнат обем, при който вече не могат да поглъщат повече енергия, те се сриват по време на цикъл на високо налягане. Това явление на имплозия на мехурчетата е известно като кавитация.
Кавитацията създава локални горещи точки в течността или суспензията, които могат да достигнат температури до 5000K и налягания до 2000atm. Освен това имплозията на кавитационните мехурчета създава струи течност със скорости до 280 m/s. Тези локално възникващи екстремни условия причиняват разкъсване на растителните клетки, така че биоактивните вещества, затворени във вътрешността на растителната клетка, се освобождават. Това означава, че акустичната кавитация разрушава растителните клетки и води до засилена дифузия на вътреклетъчните молекули в екстракционния разтвор (разтворителя), като по този начин усилва масопреноса. По-интензивният масопренос означава по-висока скорост на екстракция. Затова ултразвуковите сонди са едни от най-широко използваните инструменти за производство на висококачествени екстракти от растителни суровини 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 на екстракция.
 

Ултразвуков апарат UIP4000hdT за обработка на маслинови листа в поточна линия за производство на висококачествени екстракти