Ultralydsekstraktion af olivenbladpolyfenoler

Olivenbladekstrakter er et potent kosttilskud og terapeutisk, da det indeholder stærke antioxidanter såsom polyfenolerne oleuropein, hydroxytyrosol og verbascosid. Ultralydsekstraktion er yderst effektiv teknik til frigivelse og isolering af bioaktive forbindelser såsom polyfenoler, flavoner og terpenoider fra olivenblade.

Ultralydsekstraktion af bioaktive forbindelser fra olivenblade

Ultralyd olivenbladekstraktion ved hjælp af en sonde-type soniker giver fordele såsom effektivitet, øget udbytte, bevarelse af bioaktivitet, bæredygtighed, brugervenlighed og omkostningseffektivitet sammenlignet med konventionelle ekstraktionsmetoder. Disse fordele gør det til en attraktiv mulighed for forskere og industrier, der søger at udvinde bioaktive forbindelser fra olivenblade til forskellige anvendelser, herunder lægemidler, nutraceuticals og funktionelle fødevarer.

Lad os undersøge fordelene ved ultralydsekstraktion af olivenblade i detaljer:

• Effektivitet: Sonde-type sondeapparater leverer ultralydsbølger med høj intensitet direkte til prøven, hvilket fremmer hurtig og effektiv ekstraktion. Dette giver mulighed for kortere udvindingstider sammenlignet med konventionelle metoder, hvilket reducerer energiforbruget og øger produktiviteten.
• Øget udbytte:Ultralydsbølger forstyrrer cellevægge og forbedrer frigivelsen af intracellulære forbindelser, hvilket fører til højere ekstraktionsudbytter. Undersøgelser har vist, at ultralydsekstraktion kan øge ekstraktionseffektiviteten af bioaktive forbindelser fra plantematerialer betydeligt sammenlignet med konventionelle metoder.
• Bevarelse af bioaktivitet: Ultralydsekstraktion fungerer ved lavere temperaturer sammenlignet med andre ekstraktionsteknikker, hvilket reducerer risikoen for termisk nedbrydning af varmefølsomme forbindelser. Dette hjælper med at bevare bioaktiviteten og den ernæringsmæssige kvalitet af ekstraherede forbindelser, såsom antioxidanter, enzymer og vitaminer, der findes i olivenblade.
• Grøn og bæredygtig: Ultralydsekstraktion betragtes som en grøn og bæredygtig ekstraktionsmetode, da den typisk kræver mindre opløsningsmiddel og energi sammenlignet med konventionelle ekstraktionsteknikker. Derudover producerer den minimalt affald og kan nemt skaleres op til industrielle applikationer.
  Brugervenlighed: Sonde-type sonikere er relativt enkle at betjene og kræver minimal vedligeholdelse sammenlignet med andet ekstraktionsudstyr. Dette gør dem velegnede til forskning i laboratorieskala såvel som produktion i industriel skala.
• Omkostningseffektivitet: Mens den oprindelige investering i ultralydsudstyr kan være højere end konventionelle ekstraktionsmetoder, resulterer den øgede effektivitet og produktivitet ofte i omkostningsbesparelser over tid. Derudover reducerer de kortere udvindingstider arbejdsomkostningerne og øger gennemløbet.

Hvad gør olivenbladekstrakt så gavnligt?

Olivenblade (Olea europaea), et landbrugsaffald eller biprodukt, er en god kilde til naturlige antioxidanter. Olivenblade indeholder forskellige polyfenoler (også kendt som biofenoler), såsom oleuropein og oleacein. Polyfenoler forekommer naturligt i planter og bidrager til de sundhedsmæssige fordele ved olivenbladekstrakt. Udover polyfenoler er oliventræets blade rige på antioxidanter, såsom ligstrosidisomerer, hydroxytyrosol, tyrosol og koffeinsyre.
Olivenbladsekstrakt er koncentratet af fytokemikalier i olivenblade og indeholder derved en høj mængde kraftige antioxidanter. Olivenbladsekstrakt bruges traditionelt til at styrke immunforsvaret. For eksempel administreres det for at lindre symptomer på forkølelse, hoste og ondt i halsen.
Desuden tyder forskning på, at polyfenolerne i olivenbladekstrakt kan reducere risikoen for hjerte-kar-sygdomme, sænke kolesterolniveauet, hjælpe med vægttab, udvise antimikrobielle virkninger og fungere som anti-kræftmiddel.
Af denne grund anvendes ekstrakter fra olivenblade (Olea europaea L. folium) som en aktiv ingrediens i produktformuleringer af lægemidler og kosttilskud. Desuden bruges olivenbladekstrakter i kosttilskud, terapi, kosmetik samt mad og drikkevarer.

Infunderet olivenolie: Olivenbladsekstrakt bruges også til at berige olivenolier såsom ekstra jomfru olivenolie. Olivenolien er beriget med olivenbladsekstrakt og har en rigere smagsprofil, og olivenoliens ORAC-værdi øges. Med olivenbladsinfunderede olivenolier udviser forbedret holdbarhed og højere varmestabilitet, da antioxidanter fjerner frie radikaler og forhindrer harskning.
Lær mere om ultralydassisteret olivenmaceration til produktion af ekstra jomfru olivenolie!

De vigtigste fytokemikalier i olivenblade

Sammensætningen af phenolforbindelser i olivenblade inkluderer oleurosider (oleuropein, verbascosid), flavoner (luteolin, diosmetin, apigenin-7-glucose, luteolin-7-glucose, diosmetin-7-glucose), flavonoler (rutin), flavan-3-oler (catechin) og phenolsyrderivater (tyrosol, hydroxytyrosol, vanillin, vaniljesyre, koffeinsyre). Oleuropein og hydroxytyrosol er de vigtigste phenolforbindelser i olivenblade.

Oleuropein

Oleuropein, en ikke-giftig oliven-iridoid (en type monoterpenoid), er en type phenolisk bitter forbindelse. Mens det er til stede i grøn olivenhud, kød, frø og blade, er oleuropein det mest rigeligt fundet i olivenblade. Med et indhold på 6-14 % tørvægt er det det mest fremtrædende bioaktive molekyle i olivenlaver. Afhængig af olivensort, jordbund og høsttid kan oleuropeinindholdet endda stige op til 17-23 % tørvægt.

hydroxytyrosol

Hydroxytyrosol er en metabolit af oleuropein. Begge molekyler er kendt for deres kraftige antioxidantaktivitet, som bidrager til nogle af olivenoliens antioxidante, antiinflammatoriske og sygdomsbekæmpende aktiviteter. Hydroxytyrosol har en af de højeste kendte ORAC-værdier (iltradikalabsorbanskapacitet), der er observeret i naturlige antioxidanter.

Et fuldspektret olivenbladekstrakt indeholder adskillige polyfenoler, antioxidanter og andre fytokemikalier, som har synergistiske virkninger. Ultralydsekstraktion er en pålidelig ekstraktionsteknik, der frigiver alle fytokemikalier fra olivenbladene og derved producerer et meget potent bredbåndsekstrakt.

Hvad er ultralyd og ultralydsekstraktion?

Ultralyd defineres som lydvibrationer med mere end 20kHz, dvs. mere end 20.000 svingninger i sekundet. Dette er det område, der er over det menneskelige hørespektrum. Ultralyd dækker således over et meget stort område af akustiske vibrationer, hvilket betyder, at mange forskellige anvendelser falder inden for ultralydsområdet. De mest kendte eksempler på anvendelse omfatter billeddannelsesprocedurer hos lægen, parkeringshjælp i biler og ikke-destruktiv test af materialer. Til de nævnte eksempler anvendes højfrekvent, ikke-destruktiv ultralyd.
Ultralyd med høj effekt defineres som højintensive, lavfrekvente lydbølger med en frekvens på ca. 20-60kHz. Disse energitætte lydbølger genererer skiftevis højtrykscyklusser (kompression) og lavtrykscyklusser (sjældenhed) i væsker. Under en lavtrykscyklus skaber ultralydsbølgerne med høj energi små vakuumbobler eller hulrum i væsken. Når disse bobler når et volumen, hvor de ikke kan absorbere yderligere energi, brister de under en højtrykscyklus. Dette bobleimplosionsfænomen er kendt som kavitation.
Kavitation skaber lokale hot spots i væsken eller gyllen, som kan nå temperaturer på op til 5000K og tryk på op til 2000atm. Derudover skaber implosionen af kavitationsboblerne væskestråler med hastigheder på op til 280 m/s. Disse lokalt forekommende ekstreme forhold får planteceller til at briste, så bioaktive stoffer, der er fanget i det indre af plantecellen, frigives. Dette betyder, at akustisk kavitation forstyrrer planteceller og fører til højere diffusion af intracellulære molekyler ind i ekstraktionsopløsningen (opløsningsmiddel), hvilket forbedrer masseoverførslen. Højere masseoverførsel betyder højere ekstraktionshastighed. Derfor er ultralydssonder et af de mest udbredte værktøjer til at producere ekstrakter af høj kvalitet fra botaniske stoffer som urter, blade, frugter og andre plantematerialer.
Ultralydsekstraktion giver forskellige fordele såsom komplet ekstraktion / meget høje udbytter, reduceret ekstraktionstid, forbedret effektivitet, kompatibilitet med ethvert opløsningsmiddel og at være en ikke-termisk ekstraktionsmetode.

Figuren viser den ultrahøjtydende væskekromatografi med en diode-array-detektor (UHPLC-DAD) kromatogram af ultralydekstraherede olivenbladsphenoler. Toppe 1 og 2 blev detekteret ved 325 nm (røde linjer), mens top 3 (blå linje) blev registreret ved 280 nm.
billede og undersøgelse: Giocometti, J. et al. (2018)

Olivenbladekstrakter produceret ved sonikering

De ekstreme miljøforhold i "hot spot" -zonen i ultralydskavitationen har forskellige virkninger på plantematerialet og dets ekstraktabilitet. Dette omfatter overvindelse af cellemembranens selektive permeabilitet, den øgede udveksling af stoffer mellem cellens indre og opløsningsmidlet, den mekaniske celleforstyrrelse og frigivelse af intracellulære stoffer (dvs. fytokemikalier som oleuropwin, hydroxytyrosol, gallussyre osv.). Disse virkninger resulterer i et højt udbytte af ekstrakter af høj kvalitet inden for en meget kort sonikeringstid. En 400 watt ultralydsprocessor som f.eks.Hielschers UP400St kan behandle et 10 liters parti botanisk gylle inden for 5-8 minutter. De industrielle ultralydapparater behandler opslæmningen bestående af plantemateriale og opløsningsmiddel i kontinuerlig strøm. Mediet pumpes gennem en ultralydsreaktor og sonikeres der. I industriel skala kan en UIP4000hdT (4kW) opnå ca. 3L/min.
På grund af det høje ekstraktudbytte og proceshastighed er ultralydsekstraktion særlig effektiv. Derfor er sonikering hurtigt blevet tilpasset af flere ekstraktproducenter, der producerer ekstrakter af høj kvalitet, f.eks. CBD, cannabinoider, vanilje, alger, ingefær og mange andre botaniske ekstrakter. Ultralydskavitation kan opnå et ekstraktudbytte på 95-99% af den aktive forbindelse indeholdt i de botaniske stoffer. For eksempel viste forskning en ekstraktionseffektivitet på 99,27 % for frigivelse af samlede phenoler fra olivenblade. (Luo, 2011) Ultralydsprocessen kan tilpasses optimalt til råmaterialet og den ønskede ekstraktkvalitet ved at justere procesparametrene (ultralydsamplitude, temperatur, tryk, viskositet).
Ultralydsekstraktion er kompatibel med næsten enhver form for opløsningsmiddel. Til ultralydassisteret olivenbladsekstraktion har 80 % vandig ethanol vist sig at være mest effektiv. Men ekstraktionsudbyttet for specifikke fytokemiske forbindelser kan ændres ved at vælge et andet opløsningsmiddel med forskellig polaritet (f.eks. methanol).
Er du interesseret i at øge dit udbytte af ekstra jomfru olivenolie under malaxation? Så klik her for at lære mere om ultralydsmalaksation af EVOO!
 

Fordele ved ultralydsekstraktionssystemer

Fordelene ved ultralydsekstraktion er det høje ekstraktionsudbytte, det frie valg af opløsningsmiddel (f.eks. Vand, ethanol, vand-ethanolblanding, olivenolie osv.) Samt den enkle og sikre betjening. På grund af de intensive mekaniske kræfter ved sonikering er økologiske og milde opløsningsmidler såsom vand, ethanol osv. Normalt tilstrækkelige til at opnå en ekstraordinær ekstraktionshastighed og udbytte. Som et resultat forkorter ultralydsekstraktion ekstraktionstiden og muliggør en reduceret brug af opløsningsmidler eller brugen af mildere, blidere opløsningsmidler. Dette betyder, at ultralydsekstraktion giver mulighed for både højere ekstraktionshastigheder og sundere ekstrakter (f.eks. Koldtvandsekstrakter). Da procestemperaturen kan kontrolleres nøjagtigt under sonikeringen, undgås termisk nedbrydning af ekstrakterne på grund af for høje temperaturer samt fordampning af stofferne.
Sammenlignet med en superkritisk CO₂ ekstraktor, er anskaffelsesomkostningerne for en ultralydsekstraktor lave. Ultralydsprocessorerne kan også score point med hensyn til driftsomkostninger, enkel, brugervenlig betjening og arbejdssikkerhed.

ultralyd – til mindre mængder op til industriel produktion

Et særligt træk ved ultralydsbehandling er den lineære skalerbarhed af ekstraktionsprocessen. Forundersøgelser og produktion af mindre partier kan let udføres med en praktisk ultralydsenhed i en åben beholder. Dette gør det nemt at teste effektiviteten og kvaliteten af ultralydsekstraktionsprocessen. Alle resultater, der opnås i lille skala, kan reproduceres fuldt ud og opskaleres. Den digitale styring af ultralydsekstraktoren og den automatiske datalogning af ultralydsparametrene på et internt SD-kort muliggør præcis overvågning af processen og reproducerbarheden af konstante kvalitetsstandarder. Hielscher Ultrasonics' produktportefølje tilbyder ultralydsekstraktorer til enhver skala – fra 50 watt håndholdte enheder til 16.000 watt industriel ultralyd til inline-produktion. Takket være Hielscher Ultrasonics' årtiers erfaring med ultralydsekstraktion og installation af flere hundrede ultralydsekstraktionssystemer over hele verden garanteres kompetent og omfattende rådgivning.

Nedenstående tabel giver dig en indikation af den omtrentlige behandlingskapacitet for vores ultralydapparater:

UIP4000hdT soniker til inline-forarbejdning af olivenblade til fremstilling af ekstrakter af høj kvalitet