Ultralydsekstraktion af aktive forbindelser fra drue- og vinbiprodukter

Druer (Vitis vinifera) samt biprodukter fra vinplanter og vin er rige på polyfenoler og andre bioaktive stoffer, som er værdifulde forbindelser til fremstilling af medicinske tilskud og kosttilskud. Ultralydsekstraktion muliggør enkel og meget effektiv isolering af forbindelser fra druer og vinplanter (f.eks. druekvas, kerner, blade, stilke og vinbundfald). Ultralydsassisteret ekstraktion er hurtig og pålidelig og overgår andre ekstraktionsmetoder med højere udbytter, mildere ekstraktionsbetingelser, kortere ekstraktionstid og lavere omkostninger.

Ultralydsekstraktion af fytokemikalier fra druer og vinplanter

Biprodukter fra vinmarker og vinfremstillingsprocessen omfatter druefrugtkød, druekvas (skaller og kerner), vinbundfald, drueblade, stilke og vinskud, som udgør op til 30−40% w/w faste stoffer, og som for størstedelens vedkommende kasseres som affald uden at blive udnyttet. Efterhånden som industrien opdager rigdommen af polyfenoler og andre bioaktive forbindelser i disse drue- og vinbiprodukter, anvender den i stigende grad disse plantebaserede materialer til at fremstille værdifulde ekstrakter. Resveratrol, anthocyanidiner, proanthocyanidin, quercitin og andre stoffer, der findes i druer og vinplanter (Vitis vinifera), indtages allerede i vid udstrækning som medicinske tilskud og kosttilskud. Som kilde til sundhedsfremmende forbindelser anvendes ekstrakter fra biprodukter af Vitis vinifera i lægemiddel- og fødevareindustrien, samtidig med at de understøtter bæredygtigt landbrug. Ultralydsekstraktion letter frigivelsen af de bioaktive forbindelser fra druer og druebiprodukter. Ultralydsassisteret ekstraktion er en veletableret ekstraktionsteknik, der længe har været anvendt til forbindelser til lægemidler og fødevarer. Den giver meget høje ekstraktudbytter ved en kort ekstraktionsprocedure og fungerer med ethvert opløsningsmiddel (f.eks. vand, ethanol, isopropanol, hexan osv.)

Ultralydsekstraktion af polyfenoler fra druekerner

Druekerner er rige på proanthocyanidiner og er derfor en fremragende kilde til fremstilling af proanthocyanidinekstrakter til medicinske tilskud og kosttilskud. Thilakarathna og Rupasinghe (2022) kunne påvise sonikeringens overlegne effektivitet ved kontrollerede, forhøjede temperaturer, hvilket resulterede i højere proanthocyanidinudbytter og betydeligt kortere ekstraktionstid (ultralyd 53 min. mod konventionel ekstraktion med opløsningsmiddel 150 h!).
Tilførsel af varme og anvendelse af sonikering reducerede ekstraktionstiden (sonikeringstid på 53 min) og behovet for vandig ethanol (10,14:1 v:w) betydeligt, samtidig med at PAC-udbyttet blev øget væsentligt (16,1 mg CE/g FW mod et forventet udbytte på 26,6 mg CE/g FW). De endelige optimale betingelser var 47% ethanol, et s:s-forhold på 10:1 (v:w), en sonikeringstid på 53 min og en ekstraktionstemperatur på 60◦C.

Effektiv fremstilling af druebladsekstrakt ved hjælp af sonikering

Bladene fra den almindelige vinplante (Vitis vinifera) er rige på resveratrol, anthocyanidiner, quercetin, isoquercetin samt mange andre bioaktive forbindelser, som ofte indgives i ekstraktform til medicinske og sundhedsmæssige formål.
Ultralydsekstraktion har vist sig at give høje udbytter af fuldspektrumekstrakt fra drueblade og gør dermed ekstraktionsprocessen meget effektiv. Vandig ethanol har vist sig at være et foretrukket opløsningsmiddel til ekstrakter fra vinplanter, da det har en fremragende opløsningsevne for målmolekylerne og ikke har nogen toksicitet. Ekstraktionsprocessen med ultralyd tager kun få minutter og kan udføres både som en batchproces og med kontinuerlig gennemstrømning.
For eksempel kan resveratrol, der er ekstraheret fra drueblade ved hjælp af ultralyd, oprenses ved hjælp af en søjle med mesoporøst kulstof, hvilket øger resveratrols renhed fra 2,1 til 20,6%. (jf. Sun et al., 2018)

Ultralydsekstraktion af stilbenoider fra druestilke

Ultralydsekstraktionsprotokollen fra Piñeiro et al. (2013) giver en høj genvinding af stilbener såsom trans-resveratrol, ε-viniferin, piceatannol og vitisin B, som hovedsageligt forekommer i vinskud og druestilke.

Grafisk resumé af studiet af ultralydsekstraktion af stilbenoider fra druestilke.
(Studie og billede: Piñeiro et al., 2013)

Med ultralydsapparatet UP200S (200W, 24kHz) kan de vigtigste stilbenoider, der findes i druestilke, ekstraheres på 15 min ved en ekstraktionstemperatur på 75°C og med 80% ethanol som ekstraktionsmiddel, og der er ikke behov for et oprensningstrin med organisk opløsningsmiddel. Den optimerede metode muliggjorde en enkel og effektiv analyse af stilbenoidindholdet i 22 prøver af druestilke.

Diagram over hovedeffekterne på den gennemsnitlige genvinding (areal 10.000−1) ved ultralydsekstraktion med UP200S under anvendelse af forskellige parametre: piceatannol (a), trans-resveratrol (b), ε-viniferin (c) og vitisin-B (d).
(Studie og grafer: Piñeiro et al., 2013)

HPLC-DAD-kromatogram svarende til referenceekstraktet beriget med stilbenoider.
(Studie og grafer: Piñeiro et al., 2013)

Højtydende ultralydsprocessorer til ekstraktion fra druer og vinplanter

Ekstraktorer fra Hielscher Ultrasonics er veletablerede inden for planteekstraktion, uanset hvilket plantemateriale eller opløsningsmiddel der anvendes. Ekstraktproducenter – både eksklusive producenter af ekstrakter i små serier og masseproducenter i stor skala – finder i Hielschers brede udvalg af udstyr det ideelle ultralydsekstraktionsudstyr til deres produktionskrav. Anlæg til både batchprocesser og kontinuerlige inlineprocesser er umiddelbart tilgængelige og kan afsendes samme dag.

Højeffektiv ekstraktion med ultralydsapparater fra Hielscher

Hielschers ultralydsekstraktorer nedbryder effektivt planteceller, øger plantematerialets overfladeareal, så opløsningsmidlet kan trænge ind, og forbedrer masseoverførslen, hvilket resulterer i hurtig og fuldstændig frigivelse af fytokemikalier (sekundære metabolitter). Hielschers ekstraktorer er designet med fokus på brugervenlighed, installeres hurtigt og kan betjenes sikkert og intuitivt.
 
Tabellen nedenfor giver dig en indikation af vores ultralydsapparaters omtrentlige behandlingskapacitet: