Ultrazvučna ekstrakcija aktivnih spojeva iz grožđa i nusproizvoda vinarstva

Grožđe (Vitis vinifera), vinova loza i nusproizvodi vina bogati su polifenolima i drugim bioaktivnim tvarima, koje su vrijedni spojevi za proizvodnju ljekovitih dodataka i dodataka prehrani. Ultrazvučna ekstrakcija omogućava jednostavnu i vrlo efikasnu izolaciju spojeva dobivenih iz grožđa i vinove loze (npr. komine grožđa, sjemenki, listova, peteljki, vinskog taloga). Ekstrakcija potpomognuta ultrazvukom je brza i pouzdana te nadmašuje druge metode ekstrakcije većim prinosima, blažim uvjetima ekstrakcije, kraćim vremenom ekstrakcije i nižim troškovima.

Ultrazvučna ekstrakcija fitokemikalija iz grožđa i vinove loze

Nusproizvodi vinograda i procesa proizvodnje vina uključuju pulpu grožđa, kominu (kožice i sjemenke), talog, listove grožđa, peteljke i rozgvu, koji čine do 30−40% w/w čvrstih tvari, a većinom se odbacuju neiskorišteni kao otpad. Otkrivši bogatstvo polifenola i drugih bioaktivnih spojeva u ovim nusproizvodima grožđa i vina, industrija sve više koristi ove biljne materijale za proizvodnju vrijednih ekstrakata. Resveratrol, antocijanidini, proantocijanidin, quercitin i druge tvari koje se nalaze u grožđu i vinovoj lozi (Vitis vinifera) već se naširoko konzumiraju kao ljekoviti dodaci i dodaci prehrani. Kao izvor spojeva koji potiču zdravlje, ekstrakti iz nusproizvoda vrste Vitis vinifera koriste se u farmaceutskoj i prehrambenoj industriji, a istovremeno podržavaju održivu poljoprivredu. Ultrazvučna ekstrakcija olakšava oslobađanje bioaktivnih spojeva iz grožđa i nusproizvoda grožđa. Ekstrakcija potpomognuta ultrazvukom je odavno uspostavljena tehnika ekstrakcije koja se koristi za farmaceutske i prehrambene spojeve. Daje vrlo visoke prinose ekstrakta u kratkom postupku ekstrakcije i radi s bilo kojim otapalom (npr. vodom, etanolom, izopropanolom, heksanom itd.)

Ultrazvučna ekstrakcija polifenola iz sjemenki grožđa

Sjemenke grožđa bogate su proantocijanidinima te su stoga odličan izvor za proizvodnju ekstrakata proantocijanidina za ljekovite dodatke i dodatke prehrani. Thilakarathna i Rupasinghe (2022) mogli su pokazati superiornu efikasnost ultrazvučne obrade pri kontroliranim povišenim temperaturama, što je rezultiralo većim prinosima proantocijanidina i znatno kraćim vremenom ekstrakcije (ultrazvuk 53 min. naspram konvencionalne ekstrakcije otapalom 150 h!).
Uvođenje topline i ultrazvučne obrade značajno je smanjilo vrijeme ekstrakcije (vrijeme ultrazvučne obrade od 53 min) i potrebu za vodenim etanolom (10,14:1 v:w), a istovremeno znatno povećalo prinos PAC-a (16,1 mg CE/g FW naspram 26,6 predviđenih mg CE/g FW). Konačni optimalni uvjeti bili su 47% etanola, omjer 10:1 s:s (v:w), 53 min ultrazvučne obrade i temperatura ekstrakcije 60◦C.

Efikasna proizvodnja ekstrakta lista grožđa pomoću sonikacije

Listovi obične vinove loze (Vitis vinifera) bogati su resveratrolom, antocijanidinima, kvercetinom, izokvercetinom te mnogim drugim bioaktivnim spojevima, koji se često primjenjuju u obliku ekstrakta u ljekovite svrhe i za očuvanje zdravlja.
Pokazalo se da ultrazvučna ekstrakcija daje visoke prinose ekstrakta punog spektra iz listova grožđa, čime proces ekstrakcije postaje vrlo efikasan. Vodeni etanol se pokazao kao poželjno otapalo za ekstrakte vinove loze jer ima odličan kapacitet otapanja ciljnih molekula i nije toksičan. Proces ekstrakcije pomoću ultrazvuka traje samo nekoliko minuta i može se provoditi u šaržnom procesu kao i u kontinuiranom protočnom režimu.
Na primjer, resveratrol ekstrahiran ultrazvukom iz listova grožđa može se pročistiti pomoću kolone s mezoporoznim ugljikom, čime se čistoća resveratrola povećava s 2,1 na 20,6%. (usp. Sun et al., 2018)

Ultrazvučna ekstrakcija stilbenoida iz peteljki grožđa

Protokol ultrazvučne ekstrakcije autora Piñeiro et al. (2013) rezultira visokim iskorištenjem stilbena kao što su trans-resveratrol, ε-viniferin, piceatannol i vitisin B, koji su većinom prisutni u rozgvi i peteljkama grožđa.

Grafički sažetak studije o ultrazvučnoj ekstrakciji stilbenoida iz peteljki grožđa.
(Studija i slika: Piñeiro et al., 2013)

Ultrazvučnim uređajem UP200S (200W, 24kHz) glavni stilbenoidi koji se nalaze u peteljkama grožđa mogu se ekstrahirati za 15 min, uz temperaturu ekstrakcije od 75°C i 80% etanola kao otapalo za ekstrakciju, bez potrebe za korakom čišćenja organskim otapalom. Optimizirana metoda omogućila je jednostavnu i efikasnu analizu sadržaja stilbenoida u 22 uzorka peteljki grožđa.

Grafikon glavnih efekata na srednje iskorištenje (area 10.000−1) pri ultrazvučnoj ekstrakciji uređajem UP200S uz primjenu različitih parametara: piceatannol (a), trans-resveratrol (b), ε-viniferin (c) i vitisin-B (d).
(Studija i grafikoni: Piñeiro et al., 2013)

HPLC-DAD kromatogram koji odgovara referentnom ekstraktu obogaćenom stilbenoidima.
(Studija i grafikoni: Piñeiro et al., 2013)

Visokoučinkoviti ultrazvučni procesori za ekstrakciju iz grožđa i vinove loze

Ekstraktori Hielscher Ultrasonics dobro su uspostavljeni u području botaničke ekstrakcije, bez obzira na to koji se biljni materijali ili otapalo koriste. Proizvođači ekstrakata – kako ekskluzivni butik proizvođači ekstrakata, tako i veliki masovni proizvođači – u širokom rasponu opreme tvrtke Hielscher pronalaze idealnu opremu za ultrazvučnu ekstrakciju za svoje proizvodne zahtjeve. Šaržne kao i kontinuirane inline postavke procesa odmah su dostupne i mogu se isporučiti istog dana.

Ekstrakcija visoke efikasnosti ultrazvučnim uređajima Hielscher

Ultrazvučni ekstraktori Hielscher efikasno razgrađuju biljne ćelije, povećavaju površinu biljnog materijala za prodiranje otapala, kao i poboljšavaju prijenos mase, što rezultira brzim i potpunim oslobađanjem fitokemikalija (sekundarnih metabolita). Dizajnirani s obzirom na jednostavnost korištenja, ekstraktori Hielscher se brzo instaliraju i njima se može sigurno i intuitivno rukovati.
 
Tabela u nastavku daje vam orijentacijski prikaz približnog procesnog kapaciteta naših ultrazvučnih uređaja: