Ultrazvuková extrakce účinných látek z vedlejších produktů hroznů a vína

Hrozny (Vitis vinifera), vedlejší produkty vinné révy a vína jsou bohaté na polyfenoly a další bioaktivní látky, které jsou cennými sloučeninami pro výrobu léčivých a nutričních doplňků. Ultrazvuková extrakce umožňuje jednoduchou a vysoce účinnou izolaci sloučenin získaných z hroznů a vinné révy (např. hroznové matoliny, semena, listy, třapiny, kaly). Extrakce za pomoci ultrazvuku je rychlá, spolehlivá a předčí jiné extrakční metody vyššími výtěžky, šetrnějšími podmínkami extrakce, kratší dobou extrakce a nižšími náklady.

Ultrazvuková extrakce fytochemikálií z hroznů a vinné révy

Vedlejší produkty z vinic a z procesu výroby vína zahrnují hroznovou dužninu, matoliny (slupky a semena), kaly, listy vinné révy, třapiny a réví, které tvoří až 30–40% w/w pevných látek a které jsou většinou bez využití vyhazovány jako odpad. Díky objevu bohatého obsahu polyfenolů a dalších bioaktivních sloučenin v těchto vedlejších produktech hroznů a vína průmysl stále častěji využívá tyto rostlinné materiály k výrobě cenných extraktů. Resveratrol, antokyanidiny, proantokyanidin, quercitin a další látky obsažené v hroznech a vinné révě (Vitis vinifera) jsou již široce konzumovány jako léčivé a nutriční doplňky. Jako zdroj zdraví prospěšných sloučenin se extrakty z vedlejších produktů Vitis vinifera používají ve farmaceutickém a potravinářském průmyslu a zároveň podporují udržitelné zemědělství. Ultrazvuková extrakce usnadňuje uvolňování bioaktivních sloučenin z hroznů a vedlejších produktů hroznů. Extrakce za pomoci ultrazvuku je dlouhodobě zavedená extrakční technika používaná pro farmaceutické a potravinářské sloučeniny. Poskytuje velmi vysoké výtěžky extraktu během krátkého extrakčního postupu a funguje s jakýmkoli rozpouštědlem (např. voda, ethanol, isopropanol, hexan atd.)

Ultrazvuková extrakce polyfenolů z hroznových semen

Hroznová semena jsou bohatá na proantokyanidiny, a jsou proto skvělým zdrojem pro výrobu proantokyanidinových extraktů pro léčivé a nutriční doplňky. Thilakarathna a Rupasinghe (2022) prokázali vynikající účinnost sonikace za řízených zvýšených teplot, která vedla k vyšším výtěžkům proantokyanidinů a výrazně kratší době extrakce (ultrazvuk 53 min. vs. konvenční extrakce rozpouštědlem 150 h!).
Zavedení tepla a sonikace výrazně zkrátilo dobu extrakce (doba sonikace 53 min) a snížilo potřebu vodného ethanolu (10,14:1 v:w) při současném značném zvýšení výtěžku PAC (16,1 mg CE/g FW vs. 26,6 předpovídaných mg CE/g FW). Konečné optimální podmínky byly 47% ethanol, poměr 10:1 s:s (v:w), doba sonikace 53 min a extrakční teplota 60◦C.

Efektivní výroba extraktu z hroznových listů pomocí sonikace

Listy běžné vinné révy (Vitis vinifera) jsou bohaté na resveratrol, antokyanidiny, kvercetin, isokvercetin a mnoho dalších bioaktivních sloučenin, které se často podávají ve formě extraktu pro léčebné a zdravotní účely.
Bylo prokázáno, že ultrazvuková extrakce poskytuje vysoké výtěžky plnospektrálního extraktu z hroznových listů, čímž je proces extrakce velmi efektivní. Vodný ethanol se ukázal jako preferované rozpouštědlo pro extrakty z vinné révy, protože má vynikající schopnost rozpouštět cílové molekuly a nemá žádnou toxicitu. Proces extrakce pomocí ultrazvuku trvá jen několik minut a lze jej provádět ve vsádkovém procesu i v kontinuálním průtokovém režimu.
Například ultrazvukově extrahovaný resveratrol z hroznových listů lze čistit pomocí kolony s mezoporézním uhlíkem, což zvyšuje čistotu resveratrolu z 2,1 na 20,6%. (srov. Sun et al., 2018)

Ultrazvuková extrakce stilbenoidů z hroznových třapin

Protokol ultrazvukové extrakce podle Piñeiro et al. (2013) vede k vysoké výtěžnosti stilbenů, jako jsou trans-resveratrol, ε-viniferin, piceatannol a vitisin B, které se vyskytují převážně v réví a v hroznových třapinách.

Grafický abstrakt studie o ultrazvukové extrakci stilbenoidů z hroznových třapin.
(Studie a obrázek: Piñeiro et al., 2013)

Se sonikátorem UP200S (200W, 24kHz) lze hlavní stilbenoidy obsažené v hroznových třapinách extrahovat za 15 min při extrakční teplotě 75°C a s 80% ethanolem jako extrakčním rozpouštědlem, přičemž není nutný žádný čisticí krok s organickým rozpouštědlem. Optimalizovaná metoda umožnila jednoduchou a účinnou analýzu obsahu stilbenoidů ve 22 vzorcích hroznových třapin.

Graf hlavních efektů na průměrnou výtěžnost (plocha 10.000−1) při ultrazvukové extrakci pomocí UP200S s použitím různých parametrů: piceatannol (a), trans-resveratrol (b), ε-viniferin (c) a vitisin-B (d).
(Studie a grafy: Piñeiro et al., 2013)

Chromatogram HPLC-DAD odpovídající referenčnímu extraktu obohacenému o stilbenoidy.
(Studie a grafy: Piñeiro et al., 2013)

Vysoce výkonné ultrazvukové procesory pro extrakci z hroznů a vinné révy

Extraktory Hielscher Ultrasonics jsou dobře zavedené v oblasti extrakce z rostlin bez ohledu na to, jaké rostlinné materiály nebo rozpouštědlo se používají. Výrobci extraktů – jak exkluzivní butikoví výrobci extraktů, tak velkovýrobci – najdou v širokém sortimentu zařízení Hielscher ideální ultrazvukové extrakční zařízení pro své výrobní požadavky. Vsádkové i kontinuální inline procesní sestavy jsou snadno dostupné a mohou být odeslány ještě tentýž den.

Vysoce účinná extrakce se sonikátory Hielscher

Ultrazvukové extraktory Hielscher účinně narušují rostlinné buňky, zvětšují povrch rostlinného materiálu pro průnik rozpouštědla a zlepšují přenos hmoty, což vede k rychlému a úplnému uvolnění fytochemikálií (sekundárních metabolitů). Extraktory Hielscher, navržené s ohledem na uživatelskou přívětivost, se rychle instalují a lze je bezpečně a intuitivně obsluhovat.

Níže uvedená tabulka vám poskytne přehled o přibližné zpracovatelské kapacitě našich sonikátorů: