Ultralydsekstraktion af olivenblade til polyfenolekstrakter med højt udbytte
Fremstil potente olivenbladekstrakter, der er rige på oleuropein, hydroxytyrosol, verbascosid, flavonoider og andre bioaktive polyfenoler, med Hielscher sonikatorer af probetypen. Ultralydsekstraktion fremskynder celledisruption og masseoverførsel og hjælper producenter med at opnå høje udbytter, korte behandlingstider og reproducerbar ekstraktkvalitet ved brug af vand, ethanol-vand-blandinger eller andre egnede opløsningsmidler.
Ultralydsekstraktion af bioaktive forbindelser fra olivenblade
Fra gennemførlighedstests i laboratoriet til pilotbatcher og industriel inlineproduktion giver Hielscher ultralydsapparater dig præcis kontrol over amplitude, temperatur, energitilførsel og behandlingstid. Dette gør ultralydsekstraktion til en effektiv løsning til nutraceutiske produkter, planteekstrakter, funktionelle fødevarer, kosmetik og udvikling af farmaceutiske ingredienser.
Fordelene ved ultralydsekstraktion af olivenblade i detaljer:
- Højere ekstraktionsudbytte: Frigør effektivt intracellulære fenolforbindelser fra olivenblade ved hjælp af akustisk kavitation.
- Kortere behandlingstid: Reducer ekstraktionstiden sammenlignet med konventionel maceration og opløsningsmiddelekstraktion.
- Skånsom proces med fleksibelt valg af opløsningsmiddel: Brug vand, vandig ethanol, glycerol, olier eller andre opløsningsmidler, der er kompatible med processen.
- Skalerbart udstyr: Udvikl din proces med laboratoriesonikatorer, og skaler lineært til industrielle gennemstrømningssystemer.
- Reproducerbar kvalitet: Digital styring og datalogning understøtter ensartet ekstraktproduktion.
- Alsidig: Udviklet til producenter af nutraceutiske produkter, producenter af planteekstrakter, olivenmøller, farmaceutiske forsknings- og udviklingslaboratorier, leverandører af kosmetiske ingredienser og fødevareteknologiske virksomheder.
Fortæl os om dine olivenblade som råmateriale og din polyfenolproduktion. Vi anbefaler dig den bedste sonikatorkonfiguration til øget polyfenoludbytte.
UIP4000hdT, en kraftig industriel sonikator på 4kW til planteekstraktion
Hvad gør olivenbladekstrakt så gavnligt?
Olivenblade (Olea europaea), der er et affaldsprodukt eller biprodukt fra landbruget, er en fremragende 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. Ud over polyfenoler er oliventræets blade rige på antioxidanter, såsom ligstrosid-isomerer, hydroxytyrosol, tyrosol og koffeinsyre.
Olivenbladekstrakt er et koncentrat af fytokemikalierne i olivenblade og indeholder dermed en stor mængde kraftige antioxidanter. Olivenbladekstrakt bruges traditionelt til at styrke immunforsvaret. Det gives for eksempel for at lindre symptomer på forkølelse, hoste og ondt i halsen.
Desuden tyder forskning på, at polyfenolerne i olivenbladekstrakt muligvis kan reducere risikoen for hjerte-kar-sygdomme, sænke kolesterolniveauet, hjælpe med vægttab, udvise antimikrobielle virkninger og virke som et middel mod kræft.
Af denne grund anvendes ekstrakter fra olivenblade (Olea europaea L. folium) som en aktiv ingrediens i formuleringer af lægemidler og kosttilskud. Desuden bruges olivenbladekstrakter i kosttilskud, terapeutiske produkter, kosmetik samt fødevarer og drikkevarer.
Olivenbladekstrakt er rigt på polyfenoler såsom oleuropein, koffeinsyre, hydroxytyrosol, verbascosid, rutin, quercitin osv.
Olivenolie tilsat olivenbladekstrakt: Olivenbladekstrakt bruges også til at berige olivenolier såsom ekstra jomfruolivenolie. Når olivenolien beriges med olivenbladekstrakt, får den en rigere smagsprofil, og dens ORAC-værdi øges. Olivenolier tilsat olivenblade har forbedret holdbarhed og højere varmestabilitet, da antioxidanter opfanger frie radikaler og forhindrer harskning.
Læs mere om ultralydsassisteret maceration af oliven til fremstilling af ekstra jomfruolivenolie!
De vigtigste fytokemikalier i olivenblade
Sammensætningen af fenolforbindelser i olivenblade omfatter oleurosider (oleuropein, verbascosid), flavoner (luteolin, diosmetin, apigenin-7-glucose, luteolin-7-glucose, diosmetin-7-glucose), flavonoler (rutin), flavan-3-oler (catechin) og fenolderivater (tyrosol, hydroxytyrosol, vanillin, vanillinsyre, koffeinsyre). Oleuropein og hydroxytyrosol er de vigtigste fenolforbindelser i olivenblade.
Oleuropein
Oleuropein, et ugiftigt iridoid fra oliven (en type monoterpenoid), er en type fenolisk bitterstof. Selvom oleuropein findes i grønne oliveners skal, frugtkød, frø og blade, findes det i størst mængde i olivenbladene. Med et indhold på 6–14% af tørvægten er det det mest fremtrædende bioaktive molekyle i olivenblade. Afhængigt af olivensort, jordbund og høsttidspunkt kan oleuropeinindholdet endda stige til op til 17–23% af tørvægten.
Hydroxytyrosol
Hydroxytyrosol er en metabolit af oleuropein. Begge molekyler er kendt for deres kraftige antioxidantaktivitet, som bidrager til nogle af olivenoliens antioxidative, antiinflammatoriske og sygdomsbekæmpende virkninger. Hydroxytyrosol har en af de højeste kendte ORAC-værdier (kapacitet til at absorbere iltradikaler), der er observeret i naturlige antioxidanter.
Et fuldspektret olivenbladekstrakt indeholder talrige polyfenoler, antioxidanter og andre fytokemikalier, som har synergistiske virkninger. Ultralydsekstraktion er en pålidelig ekstraktionsteknik, som frigør alle fytokemikalier fra olivenbladene og dermed producerer et meget potent bredspektret ekstrakt.
Ultralydsekstraktor UIP2000hdT (2kW) med batchreaktor
Olivenbladekstrakter fremstillet ved sonikering
De ekstreme lokale forhold i ultralydskavitationens “hot spot”-zone har forskellige virkninger på plantematerialet og dets ekstraherbarhed. Disse omfatter overvindelse af cellemembranens selektive permeabilitet, øget udveksling af stoffer mellem cellens indre og opløsningsmidlet, mekanisk celledisruption og frigørelse af intracellulære stoffer (dvs. fytokemikalier såsom oleuropein, hydroxytyrosol, gallussyre osv.). Disse virkninger resulterer i et højt udbytte af ekstrakter af høj kvalitet inden for en meget kort sonikeringstid. Et ultralydsapparat på 400 watt såsom 
Hielschers UP400St kan behandle en batch på 10 liter plantesuspension inden for 5–8 minutter. De industrielle ultralydsapparater behandler suspensionen, der består af plantemateriale og opløsningsmiddel, i kontinuerlig gennemstrømning. Mediet pumpes gennem en ultralydsreaktor og sonikeres dér. I industriel skala kan en UIP4000hdT (4kW) opnå ca. 3L/min.
På grund af det høje ekstraktudbytte og den høje proceshastighed er ultralydsekstraktion særligt effektiv. Derfor er sonikering hurtigt blevet taget i brug af flere ekstraktproducenter, som fremstiller ekstrakter af høj kvalitet, f.eks. CBD, cannabinoider, vanilje, alger, ingefær og talrige andre planteekstrakter. Ultralydskavitation kan opnå et ekstraktudbytte på 95–99% af den aktive forbindelse, der findes i plantematerialet. For eksempel viste forskning en ekstraktionseffektivitet på 99,27% for frigørelse af det samlede indhold af fenolforbindelser fra olivenblade. (Luo, 2011) Ultralydsprocessen kan tilpasses optimalt til råmaterialet og den ønskede ekstraktkvalitet ved at justere procesparametrene (ultralydsamplitude, temperatur, tryk, viskositet).
Figuren viser et kromatogram af fenolforbindelser fra olivenblade ekstraheret med ultralyd, optaget ved ultrahøjtydende væskekromatografi med en diodearraydetektor (UHPLC-DAD). Top 1 og 2 blev detekteret ved 325nm (røde linjer), mens top 3 (blå linje) blev detekteret ved 280nm.
billede og undersøgelse: Giocometti, J. et al. (2018)
Ultralydsekstraktion er kompatibel med næsten enhver type opløsningsmiddel. Til ultralydsassisteret ekstraktion af olivenblade har 80% vandig ethanol vist sig at være mest effektiv. Ekstraktionsudbyttet for specifikke fytokemiske forbindelser kan dog ændres ved at vælge et andet opløsningsmiddel med en anden polaritet (f.eks. methanol).
Er du interesseret i at øge udbyttet af ekstra jomfruolivenolie under malaxering? Klik her for at læse mere om ultralydsmalaxering af EVOO!
Fordele ved ultralydsekstraktionssystemer
Fordelene ved ultralydsekstraktion er det høje ekstraktionsudbytte, det frie valg af opløsningsmiddel (f.eks. vand, ethanol, vand-ethanol-blanding, olivenolie osv.) samt den enkle og sikre betjening. På grund af sonikeringens kraftige mekaniske kræfter er miljøvenlige og skånsomme opløsningsmidler såsom vand, ethanol osv. normalt tilstrækkelige til at opnå en usædvanligt høj ekstraktionshastighed og et usædvanligt højt udbytte. Som følge heraf forkorter ultralydsekstraktion ekstraktionstiden og muliggør et reduceret forbrug af opløsningsmidler eller brug af mildere, mere skånsomme opløsningsmidler. Dette betyder, at ultralydsekstraktion muliggør både højere ekstraktionshastigheder og sundere ekstrakter (f.eks. koldtvandsekstrakter). Da procestemperaturen kan styres præcist under sonikeringen, undgås termisk nedbrydning af ekstrakterne som følge af for høje temperaturer samt fordampning af stofferne.
Sammenlignet med en superkritisk CO₂-ekstraktor er anskaffelsesomkostningerne for en ultralydsekstraktor lave. Ultralydsapparaterne har også fordele med hensyn til driftsomkostninger, enkel og brugervenlig betjening samt arbejdssikkerhed.
- Mere fuldstændig ekstraktion
- Højere udbytter
- Hurtig proces
- Kompatibel med ethvert opløsningsmiddel
- Ikke-termisk proces
- Nem og sikker at betjene
- Begrænset vedligeholdelse
Ultralydsekstraktion fra mindre mængder til industriel produktion
Et særligt kendetegn ved ultralydsbehandling er ekstraktionsprocessens lineære skalerbarhed. Gennemførlighedsundersøgelser og produktion af mindre batcher kan nemt udføres med et handy ultralydsapparat i en åben beholder. Dette gør det nemt at teste ultralydsekstraktionsprocessens effektivitet og kvalitet. Alle resultater opnået 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 reproducerbarhed af konstante kvalitetsstandarder. Hielscher Ultrasonics’ produktportefølje tilbyder ultralydsekstraktorer til enhver skala – fra håndholdte apparater på 50 watt til industriel ultralyd på 16.000 watt til inlineproduktion. Takket være Hielscher Ultrasonics’ årtiers erfaring med ultralydsekstraktion og installationen af flere hundrede ultralydsekstraktionssystemer verden over er kompetent og omfattende rådgivning garanteret.
Tabellen nedenfor giver dig en indikation af vores ultralydsapparaters omtrentlige behandlingskapacitet:
| Batchvolumen | Volumenstrøm | Anbefalede apparater |
|---|---|---|
| 1 til 500mL | 10 til 200mL/min | UP100H |
| 10 til 2000mL | 20 til 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 til 20L | 0,2 til 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 til 100L | 2 til 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 til 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | højere | klynge af UIP16000 |
Kontakt os! / Spørg os!
Hvad er ultralyd og ultralydsekstraktion?
Ultralyd defineres som lydsvingninger med en frekvens på mere end 20kHz, dvs. mere end 20.000 svingninger pr. sekund. Dette er det område, der ligger over menneskets høreområde. Ultralyd dækker således et meget stort område af akustiske svingninger, hvilket betyder, at talrige forskellige anvendelser hører under ultralydsområdet. De bedst kendte eksempler på anvendelse omfatter billeddiagnostik hos lægen, parkeringshjælp i biler og ikke-destruktiv materialeprøvning. 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 (fortynding) i væsker. Under en lavtrykscyklus skaber de energirige ultralydsbølger små vakuumbobler eller hulrum i væsken. Når disse bobler når et volumen, hvor de ikke kan absorbere mere energi, kollapser de under en højtrykscyklus. Dette fænomen, hvor bobler imploderer, er kendt som kavitation.
Kavitation skaber lokale varme punkter i væsken eller suspensionen, som kan nå temperaturer på op til 5000K og tryk på op til 2000atm. Desuden skaber kavitationsboblernes implosion væskestråler med hastigheder på op til 280 m/s. Disse lokalt forekommende ekstreme forhold får planteceller til at briste, så bioaktive stoffer, der er indesluttet i plantecellens indre, frigøres. Det betyder, at akustisk kavitation bryder planteceller op og fører til øget diffusion af intracellulære molekyler til ekstraktionsopløsningen (opløsningsmidlet), hvorved masseoverførslen øges. Øget masseoverførsel betyder højere ekstraktionshastighed. Derfor er ultralydsprober blandt de mest anvendte værktøjer til fremstilling af ekstrakter af høj kvalitet fra plantematerialer såsom urter, blade, frugter og andre plantematerialer.
Ultralydsekstraktion tilbyder forskellige fordele såsom fuldstændig ekstraktion / meget høje udbytter, reduceret ekstraktionstid, forbedret effektivitet, kompatibilitet med ethvert opløsningsmiddel og en ikke-termisk ekstraktionsmetode.
UIP4000hdT sonikator til inlinebehandling af olivenblade for at fremstille ekstrakter af høj kvalitet
Ultralydshomogenisatorer med høj effekt fra laboratorieskala til pilotskala og industriel skala.
Ofte stillede spørgsmål om ultralydsekstraktion af olivenblade
Hvad er ultralydsekstraktion af olivenblade?
Ultralydsekstraktion af olivenblade er en proces, der bruger ultralyd med høj effekt til at frigøre bioaktive forbindelser fra olivenblade til et opløsningsmiddel. Sonikatorer af probetypen genererer akustisk kavitation, som bryder planteceller op og forbedrer masseoverførslen. Dette hjælper med at ekstrahere værdifulde forbindelser såsom oleuropein, hydroxytyrosol, verbascosid, luteolin, rutin og andre polyfenoler fra olivenblade.
Hvorfor bruge ultralyd til at ekstrahere oleuropein fra olivenblade?
Ultralyd forbedrer frigørelsen af oleuropein ved mekanisk at nedbryde bladstrukturen og øge kontakten mellem plantematerialet og opløsningsmidlet. Sammenlignet med konventionel maceration kan ultralydsekstraktion reducere behandlingstiden, forbedre ekstraktionseffektiviteten og understøtte højere udbytter under kontrollerede, skånsomme temperaturforhold.
Hvordan ekstraheres hydroxytyrosol?
Hydroxytyrosol ekstraheres fra olivenblade, olivenfrugter eller biprodukter fra olivenmøller ved at blande plantematerialet med et egnet opløsningsmiddel, almindeligvis vand eller vandig ethanol, og frigøre fenolforbindelserne fra plantecellerne. Ultralydsekstraktion forbedrer denne proces ved at bruge akustisk kavitation til at bryde cellerne op, øge masseoverførslen og ekstrahere hydroxytyrosol under skånsomme, temperaturkontrollerede forhold. Læs succeshistorien om en spansk virksomhed, der er specialiseret i produktion af biostimulanter og bruger Hielscher sonikatorer til ekstraktion af polyfenoler, herunder hydroxytyrosol, fra olivenpresserester!
Hvilke opløsningsmidler kan bruges til ultralydsekstraktion af olivenblade?
Ultralydsekstraktion er kompatibel med mange opløsningsmidler, herunder vand, ethanol, vandig ethanol, glycerol og olier. Til polyfenoler fra olivenblade anvendes almindeligvis vand-ethanol-blandinger, fordi de kan opløse et bredt udvalg af fenolforbindelser. Det bedste opløsningsmiddel afhænger af målforbindelserne, myndighedskravene, den efterfølgende behandling og den endelige produktformulering.
Kan olivenbladekstrakt fremstilles uden høje temperaturer?
Ja. Ultralydsekstraktion er en ikke-termisk ekstraktionsmetode, når temperaturen styres under behandlingen. Da ekstraktionseffekten hovedsageligt skyldes akustisk kavitation og mekanisk forskydning, kan bioaktive forbindelser frigøres effektivt uden overdreven opvarmning. Dette er nyttigt til at bevare varmefølsomme antioxidanter og fytokemikalier.
Er ultralydsekstraktion egnet til industriel produktion af olivenbladekstrakt?
Ja. Ultralydsapparater af probetypen kan bruges til laboratorietests, pilotforsøg, batchproduktion og kontinuerlig inlineekstraktion. Hielschers ultralydssystemer er skalerbare, så procesparametre udviklet på en mindre enhed kan overføres til større industrielle ultralydsreaktorer til kontinuerlig produktion.
Hvilken Hielscher sonikator er egnet til ekstraktion af olivenblade?
Den rette sonikator afhænger af batchstørrelse, tørstofindhold, opløsningsmiddel, ønsket behandlingskapacitet og af, om processen foregår i batcher eller inline. Mindre systemer såsom UP200Ht eller UP400St er egnede til ekstraktion i laboratorie- og pilotskala. Større systemer såsom UIP2000hdT, UIP4000hdT og UIP16000 er udviklet til ekstraktion i pilotskala, i produktion og i industrielle inlineprocesser.
Hvilke forbindelser kan ekstraheres fra olivenblade med ultralyd?
Ultralydsekstraktion kan frigøre et bredt spektrum af fytokemikalier fra olivenblade, herunder oleuropein, hydroxytyrosol, tyrosol, verbascosid, luteolin, rutin, koffeinsyre, flavoner, flavonoler og andre fenolforbindelser. Den endelige ekstraktsammensætning afhænger af olivensorten, bladkvaliteten, opløsningsmidlet, temperaturen, sonikeringsintensiteten og ekstraktionstiden.
Hvordan klarer ultralydsekstraktion sig sammenlignet med konventionel maceration?
Konventionel maceration kræver ofte lange ekstraktionstider og større mængder opløsningsmiddel. Ultralydsekstraktion intensiverer processen ved at bryde planteceller op og øge masseoverførslen. Dette kan forkorte ekstraktionstiden, reducere behovet for opløsningsmiddel og forbedre ekstraktionsudbyttet, samtidig med at processen forbliver nem at skalere.
Kan ultralydsekstraktion bruges til olivenolie tilsat olivenblade?
Ja. Ultralydsbehandling kan bruges til at understøtte tilførsel af forbindelser fra olivenblade til olivenolie. Dette kan berige olivenolien med antioxidanter og polyfenoler, forbedre den oxidative stabilitet og skabe olivenolieprodukter med øget værdi og en stærkere funktionel profil.
Hvordan skalerer jeg en proces til ultralydsekstraktion af olivenblade?
Opskalering starter med laboratorieforsøg for at fastlægge opløsningsmiddel, faststofforhold, amplitude, temperatur og ekstraktionstid. Når den ønskede ekstraktkvalitet og det ønskede udbytte er bekræftet, kan processen overføres til ultralydssystemer i pilot- eller industriel skala. Hielscher ultralydsapparater understøtter lineær opskalering fra små batcher til inlineproduktion med høj behandlingskapacitet.
Litteratur / Referencer
- Sari, Hafize Ayla; Ekinci, Raci (2017): The effect of ultrasound application and addition of leaves in the malaxation of olive oil extraction on the olive oil yield, oxidative stability and organoleptic quality. Food Sci. Technol, Campinas, 37(3): 493-499, July-Sept. 2017.
- Domenico Cifá, Mihaela Skrt, Paola Pittia, Carla Di Mattia, Nataša Poklar Ulrih (2018): Enhanced yield of oleuropein from olive leaves using ultrasound‐assisted extraction. Food Science and Nutrition Vol. 6, Issue 4. June 2018.
- Pu-jun Xie, Li-xin Huang, Cai-hong Zhang, Feng You, Cheng-zhang Wang, Hao Zho (2015): Reduced-Pressure Boiling Extraction of Oleuropein Coupled with Ultrasonication from Olive Leaves (Olea europaea L.). Advances in Materials Science and Engineering 2015.
- Omar, Syed Haris (2010): Oleuropein in olive and its pharmacological effects. Sci Pharm. 2010;78(2):133-54.
- Omar, Syed Haris; Kerr, Philip G.; Scott, Christopher J.; Hamlin, Adam S.; Obied, Hassan K. (2017): Olive (Olea europaea L.) Biophenols: A Nutriceutical against Oxidative Stress in SH-SY5Y Cells. Molecules 2017, 22(11), 1858.