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.

Let’s explore the benefits of ultrasonic olive leaf extraction in detail:

• 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.

Caution: Video "duration" is missing

Hvad er ultralyd og ultralydsekstraktion?

Ultrasound is defined as sound vibrations with more than 20kHz, i.e. more than 20,000 oscillations per second. This is the area that is above the human hearing spectrum. Ultrasound thus covers a very large range of acoustic vibrations, which means that numerous different applications fall into the field of ultrasound. The best-known examples of use include imaging procedures at the doctor’s, parking assistance in cars and the non-destructive testing of materials. For the examples mentioned high-frequency, non-destructive ultrasound is used.
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

The extreme environmental conditions in the “Hotspot” zone of the ultrasonic cavitation have various effects on the plant material and its extractability. This includes overcoming the selective permeability of the cell membrane, the increased exchange of substances between the cell interior and the solvent, the mechanical cell disruption and the release of intracellular substances (i.e. phyto-chemicals such as oleuropwin, hydroxytyrosol, gallic acid etc.). These effects result in a high yield of high quality extracts within a very short sonication time. A 400 watt ultrasonic processor such asHielscher’s UP400St can process a 10 litre batch of botanical slurry within 5-8 minutes. The industrial ultrasonicators process the slurry consisting of plant material and solvent in continuous flow. The medium is pumped through an ultrasonic reactor and sonicated there. On an industrial scale, a UIP4000hdT (4kW) can achieve approx. 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

A special feature of ultrasonic processing is the linear scalability of the extraction process. Feasibility studies and the production of smaller batches can easily be carried out with a handy ultrasonic device in an open vessel. This makes it easy to test the efficiency and quality of the ultrasonic extraction process. Any results obtained on a small scale can be fully reproduced and up-scaled. The digital control of the ultrasonic extractor and the automatic data logging of the ultrasonic parameters on an internal SD card allow precise monitoring of the process and the reproducibility of constant quality standards. Hielscher Ultrasonics’ product portfolio offers ultrasonic extractors for every scale – from 50 watts handheld devices to 16,000 watts industrial ultrasound for inline production. Thanks to Hielscher Ultrasonics’ decades of experience in ultrasonic extraction and the installation of several hundred ultrasonic extraction systems worldwide, competent and comprehensive advice is guaranteed.

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