Εκχύλιση δραστικών ενώσεων από υποπροϊόντα σταφυλιών και οίνου με υπερήχους

Τα σταφύλια (Vitis vinifera), τα υποπροϊόντα της αμπέλου και τα υποπροϊόντα του οίνου είναι πλούσια σε πολυφαινόλες και άλλες βιοδραστικές ουσίες, οι οποίες αποτελούν πολύτιμες ενώσεις για την παραγωγή φαρμακευτικών και διατροφικών συμπληρωμάτων. Η εκχύλιση με υπερήχους επιτρέπει την απλή και εξαιρετικά αποδοτική απομόνωση ενώσεων που προέρχονται από τα σταφύλια και την άμπελο (π.χ., στέμφυλα, γίγαρτα, φύλλα, μίσχοι, οινολάσπη). Η εκχύλιση με τη βοήθεια υπερήχων είναι γρήγορη, αξιόπιστη και υπερέχει έναντι άλλων μεθόδων εκχύλισης χάρη στις υψηλότερες αποδόσεις, τις ηπιότερες συνθήκες εκχύλισης, τον μικρότερο χρόνο εκχύλισης και το χαμηλότερο κόστος.

Εκχύλιση φυτοχημικών ενώσεων από τα σταφύλια και την άμπελο με υπερήχους

Τα υποπροϊόντα των αμπελώνων και της διαδικασίας οινοποίησης περιλαμβάνουν τη σάρκα των σταφυλιών, τα στέμφυλα (φλοιοί και γίγαρτα), τις οινολάσπες, τα αμπελόφυλλα, τους μίσχους και τις κληματίδες, τα οποία αποτελούν έως και 30−40% w/w στερεών και απορρίπτονται ως επί το πλείστον αναξιοποίητα ως απόβλητα. Καθώς ανακαλύπτει τον πλούτο των πολυφαινολών και άλλων βιοδραστικών ενώσεων σε αυτά τα υποπροϊόντα σταφυλιών και οίνου, η βιομηχανία χρησιμοποιεί όλο και περισσότερο αυτά τα φυτικά υλικά για την παραγωγή πολύτιμων εκχυλισμάτων. Η ρεσβερατρόλη, οι ανθοκυανιδίνες, η προανθοκυανιδίνη, η quercitin και άλλες ουσίες που βρίσκονται στα σταφύλια και στην άμπελο (Vitis vinifera) καταναλώνονται ήδη ευρέως ως φαρμακευτικά και διατροφικά συμπληρώματα. Ως πηγή ενώσεων που προάγουν την υγεία, τα εκχυλίσματα από υποπροϊόντα της Vitis vinifera χρησιμοποιούνται στη φαρμακευτική βιομηχανία και στη βιομηχανία τροφίμων, υποστηρίζοντας παράλληλα τη βιώσιμη γεωργία. Η εκχύλιση με υπερήχους διευκολύνει την απελευθέρωση των βιοδραστικών ενώσεων από τα σταφύλια και τα υποπροϊόντα τους. Η εκχύλιση με τη βοήθεια υπερήχων είναι μια από καιρό καθιερωμένη τεχνική εκχύλισης που χρησιμοποιείται για ενώσεις φαρμακευτικών προϊόντων και τροφίμων. Παρέχει πολύ υψηλές αποδόσεις εκχυλίσματος με μια σύντομη διαδικασία εκχύλισης και λειτουργεί με οποιονδήποτε διαλύτη (π.χ., νερό, αιθανόλη, ισοπροπανόλη, εξάνιο κ.λπ.)

Εκχύλιση πολυφαινολών από γίγαρτα σταφυλιών με υπερήχους

Τα γίγαρτα των σταφυλιών είναι πλούσια σε προανθοκυανιδίνες και, επομένως, αποτελούν εξαιρετική πηγή για την παραγωγή εκχυλισμάτων προανθοκυανιδινών για φαρμακευτικά και διατροφικά συμπληρώματα. Οι Thilakarathna και Rupasinghe (2022) κατόρθωσαν να καταδείξουν την ανώτερη αποδοτικότητα της κατεργασίας με υπερήχους σε ελεγχόμενες αυξημένες θερμοκρασίες, η οποία οδήγησε σε υψηλότερες αποδόσεις προανθοκυανιδινών και σημαντικά μικρότερο χρόνο εκχύλισης (υπέρηχοι 53 min. έναντι συμβατικής εκχύλισης με διαλύτη 150 h!).
Η εφαρμογή θερμότητας και κατεργασίας με υπερήχους μείωσε σημαντικά τον χρόνο εκχύλισης (χρόνος κατεργασίας με υπερήχους 53 min) και την απαιτούμενη ποσότητα υδατικής αιθανόλης (10,14:1 v:w), αυξάνοντας παράλληλα αισθητά την απόδοση PAC (16,1 mg CE/g FW έναντι προβλεπόμενης τιμής 26,6 mg CE/g FW). Οι τελικές βέλτιστες συνθήκες ήταν αιθανόλη 47%, αναλογία s:s 10:1 (v:w), χρόνος κατεργασίας με υπερήχους 53 min και θερμοκρασία εκχύλισης 60◦C.

Αποδοτική παραγωγή εκχυλίσματος αμπελόφυλλων με κατεργασία με υπερήχους

Τα φύλλα της κοινής αμπέλου (Vitis vinifera) είναι πλούσια σε ρεσβερατρόλη, ανθοκυανιδίνες, κερκετίνη, ισοκερκετίνη, καθώς και σε πολλές άλλες βιοδραστικές ενώσεις, οι οποίες χορηγούνται συχνά σε μορφή εκχυλίσματος για φαρμακευτικούς σκοπούς και σκοπούς υγείας.
Έχει αποδειχθεί ότι η εκχύλιση με υπερήχους παρέχει υψηλές αποδόσεις εκχυλίσματος πλήρους φάσματος από αμπελόφυλλα, καθιστώντας έτσι τη διαδικασία εκχύλισης πολύ αποδοτική. Η υδατική αιθανόλη έχει αποδειχθεί προτιμητέος διαλύτης για τα εκχυλίσματα αμπέλου, καθώς έχει εξαιρετική ικανότητα διάλυσης των μορίων-στόχων και δεν παρουσιάζει τοξικότητα. Η διαδικασία εκχύλισης με υπερήχους διαρκεί μόνο λίγα λεπτά και μπορεί να πραγματοποιηθεί τόσο κατά παρτίδες όσο και σε λειτουργία συνεχούς ροής.
Για παράδειγμα, η ρεσβερατρόλη που εκχυλίζεται από αμπελόφυλλα με υπερήχους μπορεί να καθαριστεί με τη χρήση στήλης μεσοπορώδους άνθρακα, η οποία αυξάνει την καθαρότητα της ρεσβερατρόλης από 2,1 σε 20,6%. (βλ. Sun et al., 2018)

Εκχύλιση στιλβενοειδών από μίσχους σταφυλιών με υπερήχους

Το πρωτόκολλο εκχύλισης με υπερήχους των Piñeiro et al. (2013) επιτυγχάνει υψηλή ανάκτηση στιλβενίων όπως η trans-ρεσβερατρόλη, η ε-βινιφερίνη, η πικεαταννόλη και η βιτισίνη B, τα οποία απαντώνται κυρίως στις κληματίδες της αμπέλου και στους μίσχους των σταφυλιών.

Γραφική περίληψη της μελέτης για την εκχύλιση στιλβενοειδών από μίσχους σταφυλιών με υπερήχους.
(Μελέτη και εικόνα: Piñeiro et al., 2013)

Με τη συσκευή υπερήχων UP200S (200W, 24kHz), τα κύρια στιλβενοειδή που βρίσκονται στους μίσχους των σταφυλιών μπορούν να εκχυλιστούν σε 15 min, με θερμοκρασία εκχύλισης 75°C και αιθανόλη 80% ως διαλύτη εκχύλισης, χωρίς να απαιτείται στάδιο καθαρισμού με οργανικό διαλύτη. Η βελτιστοποιημένη μέθοδος επέτρεψε την απλή και αποτελεσματική ανάλυση της περιεκτικότητας σε στιλβενοειδή 22 δειγμάτων μίσχων σταφυλιών.

Διάγραμμα κύριων επιδράσεων στη μέση ανάκτηση (εμβαδόν 10.000−1) με εκχύλιση με υπερήχους χρησιμοποιώντας το UP200S και εφαρμόζοντας διάφορες παραμέτρους: πικεαταννόλη (a), trans-ρεσβερατρόλη (b), ε-βινιφερίνη (c) και βιτισίνη-B (d).
(Μελέτη και γραφήματα: Piñeiro et al., 2013)

Χρωματογράφημα HPLC-DAD που αντιστοιχεί στο εκχύλισμα αναφοράς εμπλουτισμένο σε στιλβενοειδή.
(Μελέτη και γραφήματα: Piñeiro et al., 2013)

Επεξεργαστές υπερήχων υψηλών επιδόσεων για εκχύλιση από σταφύλια και άμπελο

Οι εκχυλιστές της Hielscher Ultrasonics είναι ευρέως καθιερωμένοι στον τομέα της εκχύλισης από φυτικά υλικά, ανεξάρτητα από το φυτικό υλικό ή τον διαλύτη που χρησιμοποιείται. Οι παραγωγοί εκχυλισμάτων – τόσο οι εξειδικευμένοι κατασκευαστές αποκλειστικών εκχυλισμάτων μικρής κλίμακας όσο και οι παραγωγοί μαζικής παραγωγής μεγάλης κλίμακας – βρίσκουν στην ευρεία γκάμα εξοπλισμού της Hielscher τον ιδανικό εξοπλισμό εκχύλισης με υπερήχους για τις απαιτήσεις της παραγωγής τους. Διατάξεις επεξεργασίας τόσο κατά παρτίδες όσο και συνεχούς λειτουργίας εντός γραμμής είναι άμεσα διαθέσιμες και μπορούν να αποσταλούν την ίδια ημέρα.

Εκχύλιση υψηλής αποδοτικότητας με συσκευές υπερήχων Hielscher

Οι εκχυλιστές υπερήχων Hielscher διαρρηγνύουν αποτελεσματικά τα φυτικά κύτταρα, αυξάνουν την επιφάνεια του φυτικού υλικού για τη διείσδυση του διαλύτη και βελτιώνουν τη μεταφορά μάζας, με αποτέλεσμα τη γρήγορη και πλήρη απελευθέρωση των φυτοχημικών ενώσεων (δευτερογενών μεταβολιτών). Σχεδιασμένοι με γνώμονα την ευχρηστία, οι εκχυλιστές Hielscher εγκαθίστανται γρήγορα και μπορούν να λειτουργούν με ασφάλεια και διαισθητικό χειρισμό.
 
Ο παρακάτω πίνακας παρέχει μια ένδειξη της κατά προσέγγιση δυναμικότητας επεξεργασίας των συσκευών υπερήχων μας: