Εκχύλιση φύλλων ελιάς με υπερήχους για εκχυλίσματα πολυφαινολών υψηλής απόδοσης

Παράγετε ισχυρά εκχυλίσματα φύλλων ελιάς πλούσια σε ελευρωπαΐνη, υδροξυτυροσόλη, βερμπασκοσίδη, φλαβονοειδή και άλλες βιοδραστικές πολυφαινόλες με συσκευές υπερήχων τύπου καθετήρα της Hielscher. Η εκχύλιση με υπερήχους επιταχύνει την κυτταρική διάρρηξη και τη μεταφορά μάζας, βοηθώντας τους παραγωγούς να επιτυγχάνουν υψηλές αποδόσεις, σύντομους χρόνους επεξεργασίας και αναπαραγώγιμη ποιότητα εκχυλισμάτων χρησιμοποιώντας νερό, μείγματα αιθανόλης-νερού ή άλλους κατάλληλους διαλύτες.

Εκχύλιση βιοδραστικών ενώσεων από φύλλα ελιάς με υπερήχους

Από τις εργαστηριακές δοκιμές σκοπιμότητας έως τις πιλοτικές παρτίδες και τη βιομηχανική παραγωγή εντός γραμμής, οι συσκευές υπερήχων της Hielscher σάς προσφέρουν ακριβή έλεγχο του πλάτους ταλάντωσης, της θερμοκρασίας, της εισαγόμενης ενέργειας και του χρόνου επεξεργασίας. Αυτό καθιστά την εκχύλιση με υπερήχους αποδοτική λύση για διατροφοφαρμακευτικά προϊόντα, φυτικά εκχυλίσματα, λειτουργικά τρόφιμα, καλλυντικά και την ανάπτυξη φαρμακευτικών συστατικών.

Τα οφέλη της εκχύλισης φύλλων ελιάς με υπερήχους αναλυτικά:

• Υψηλότερη απόδοση εκχύλισης: Απελευθερώστε αποτελεσματικά τις ενδοκυτταρικές φαινολικές ενώσεις από τα φύλλα ελιάς χρησιμοποιώντας ακουστική σπηλαίωση.
• Συντομότερος χρόνος επεξεργασίας: Μειώστε τον χρόνο εκχύλισης σε σύγκριση με τη συμβατική διαβροχή και την εκχύλιση με διαλύτες.
• Ήπια διεργασία με ευελιξία στην επιλογή διαλύτη: Χρησιμοποιήστε νερό, υδατική αιθανόλη, γλυκερόλη, έλαια ή άλλους διαλύτες συμβατούς με τη διεργασία.
• Εξοπλισμός με δυνατότητα κλιμάκωσης: Αναπτύξτε τη διεργασία σας με εργαστηριακές συσκευές υπερήχων και αυξήστε γραμμικά την κλίμακά της έως τα βιομηχανικά συστήματα συνεχούς ροής.
• Αναπαραγώγιμη ποιότητα: Ο ψηφιακός έλεγχος και η καταγραφή δεδομένων υποστηρίζουν την παραγωγή εκχυλισμάτων σταθερής ποιότητας.
• Ευελιξία χρήσης: Σχεδιασμένος για παραγωγούς διατροφοφαρμακευτικών προϊόντων, παραγωγούς φυτικών εκχυλισμάτων, ελαιοτριβεία, εργαστήρια φαρμακευτικής έρευνας και ανάπτυξης, προμηθευτές συστατικών καλλυντικών και εταιρείες τεχνολογίας τροφίμων.

Τι κάνει το εκχύλισμα φύλλων ελιάς τόσο ωφέλιμο;

Τα φύλλα της ελιάς (Olea europaea), γεωργικό απόβλητο ή υποπροϊόν, αποτελούν εξαιρετική πηγή φυσικών αντιοξειδωτικών. Τα φύλλα ελιάς περιέχουν διάφορες πολυφαινόλες (γνωστές και ως βιοφαινόλες), όπως η ελευρωπαΐνη και η ελαιασίνη. Οι πολυφαινόλες απαντούν φυσικά στα φυτά και συμβάλλουν στα οφέλη του εκχυλίσματος φύλλων ελιάς για την υγεία. Εκτός από τις πολυφαινόλες, τα φύλλα της ελιάς είναι πλούσια σε αντιοξειδωτικά, όπως ισομερή της λιγκστροσίδης, υδροξυτυροσόλη, τυροσόλη και καφεϊκό οξύ.
Το εκχύλισμα φύλλων ελιάς αποτελεί συμπύκνωμα των φυτοχημικών ουσιών των φύλλων ελιάς και επομένως περιέχει μεγάλη ποσότητα ισχυρών αντιοξειδωτικών. Το εκχύλισμα φύλλων ελιάς χρησιμοποιείται παραδοσιακά για την ενίσχυση του ανοσοποιητικού συστήματος. Για παράδειγμα, χορηγείται για την ανακούφιση συμπτωμάτων του κοινού κρυολογήματος, του βήχα και του πονόλαιμου.
Επιπλέον, η έρευνα υποδηλώνει ότι οι πολυφαινόλες του εκχυλίσματος φύλλων ελιάς ενδέχεται να μειώνουν τον κίνδυνο καρδιαγγειακών παθήσεων, να μειώνουν τα επίπεδα χοληστερόλης, να βοηθούν στην απώλεια βάρους, να εμφανίζουν αντιμικροβιακή δράση και να δρουν ως αντικαρκινικός παράγοντας.
Για τον λόγο αυτό, τα εκχυλίσματα φύλλων ελιάς (Olea europaea L. folium) χρησιμοποιούνται ως δραστικό συστατικό σε συνθέσεις φαρμακευτικών προϊόντων και συμπληρωμάτων διατροφής. Επιπλέον, τα εκχυλίσματα φύλλων ελιάς χρησιμοποιούνται σε διατροφικά συμπληρώματα, θεραπευτικά σκευάσματα, καλλυντικά, καθώς και σε τρόφιμα και ποτά.

Το εκχύλισμα φύλλων ελιάς είναι πλούσιο σε πολυφαινόλες όπως ελευρωπαΐνη, καφεϊκό οξύ, υδροξυτυροσόλη, βερμπασκοσίδη, ρουτίνη, κουερσιτίνη κ.λπ.

Ελαιόλαδο εμπλουτισμένο μέσω εκχύλισης: Το εκχύλισμα φύλλων ελιάς χρησιμοποιείται επίσης για τον εμπλουτισμό ελαιολάδων, όπως το εξαιρετικό παρθένο ελαιόλαδο. Όταν εμπλουτίζεται με εκχύλισμα φύλλων ελιάς, το ελαιόλαδο αποκτά πλουσιότερο γευστικό προφίλ και η τιμή ORAC του αυξάνεται. Τα ελαιόλαδα που εμπλουτίζονται μέσω εκχύλισης φύλλων ελιάς παρουσιάζουν μεγαλύτερη διάρκεια ζωής και υψηλότερη θερμική σταθερότητα, καθώς τα αντιοξειδωτικά δεσμεύουν τις ελεύθερες ρίζες και αποτρέπουν την τάγγιση.
Μάθετε περισσότερα για την υποβοηθούμενη με υπερήχους διαβροχή της ελιάς για την παραγωγή εξαιρετικού παρθένου ελαιολάδου!

Οι σημαντικότερες φυτοχημικές ουσίες στα φύλλα ελιάς

Η σύνθεση των φαινολικών ενώσεων στα φύλλα ελιάς περιλαμβάνει ολευροσίδες (ελευρωπαΐνη, βερμπασκοσίδη), φλαβόνες (λουτεολίνη, διοσμετίνη, απιγενίνη-7-γλυκόζη, λουτεολίνη-7-γλυκόζη, διοσμετίνη-7-γλυκόζη), φλαβονόλες (ρουτίνη), φλαβαν-3-όλες (κατεχίνη) και φαινολικά παράγωγα (τυροσόλη, υδροξυτυροσόλη, βανιλίνη, βανιλικό οξύ, καφεϊκό οξύ). Η ελευρωπαΐνη και η υδροξυτυροσόλη είναι οι σημαντικότερες φαινολικές ενώσεις στα φύλλα ελιάς.

Ελευρωπαΐνη

Η ελευρωπαΐνη, ένα μη τοξικό ιριδοειδές της ελιάς (ένας τύπος μονοτερπενοειδούς), είναι ένας τύπος πικρής φαινολικής ένωσης. Παρότι υπάρχει στον φλοιό, στη σάρκα και στους σπόρους των πράσινων ελιών, καθώς και στα φύλλα, η ελευρωπαΐνη απαντά σε μεγαλύτερη αφθονία στα φύλλα ελιάς. Με περιεκτικότητα 6–14% επί ξηρού βάρους, είναι το κυριότερο βιοδραστικό μόριο στα φύλλα ελιάς. Ανάλογα με την ποικιλία της ελιάς, το έδαφος και τον χρόνο συγκομιδής, η περιεκτικότητα σε ελευρωπαΐνη μπορεί να φτάσει ακόμη και το 17–23% επί ξηρού βάρους.

Υδροξυτυροσόλη

Η υδροξυτυροσόλη είναι μεταβολίτης της ελευρωπαΐνης. Και τα δύο μόρια είναι γνωστά για την ισχυρή αντιοξειδωτική τους δράση, η οποία συμβάλλει σε ορισμένες από τις αντιοξειδωτικές, αντιφλεγμονώδεις και νοσοκαταπολεμητικές δράσεις του ελαιολάδου. Η υδροξυτυροσόλη έχει μία από τις υψηλότερες γνωστές τιμές ORAC (ικανότητα απορρόφησης ριζών οξυγόνου) που έχουν παρατηρηθεί σε φυσικά αντιοξειδωτικά.

Ένα εκχύλισμα φύλλων ελιάς πλήρους φάσματος περιέχει πολυάριθμες πολυφαινόλες, αντιοξειδωτικά και άλλες φυτοχημικές ουσίες, που έχουν συνεργιστικές επιδράσεις. Η εκχύλιση με υπερήχους είναι μια αξιόπιστη τεχνική εκχύλισης, η οποία απελευθερώνει όλες τις φυτοχημικές ουσίες από τα φύλλα ελιάς και παράγει έτσι ένα εκχύλισμα ευρέος φάσματος με ιδιαίτερα ισχυρή δράση.

Εκχυλίσματα φύλλων ελιάς που παράγονται με κατεργασία με υπερήχους

Οι ακραίες περιβαλλοντικές συνθήκες στη ζώνη του «θερμού σημείου» της σπηλαίωσης που προκαλείται από τους υπερήχους έχουν διάφορες επιδράσεις στο φυτικό υλικό και στην εκχυλισιμότητά του. Σε αυτές περιλαμβάνονται η υπερνίκηση της επιλεκτικής διαπερατότητας της κυτταρικής μεμβράνης, η αυξημένη ανταλλαγή ουσιών μεταξύ του εσωτερικού του κυττάρου και του διαλύτη, η μηχανική κυτταρική διάρρηξη και η απελευθέρωση ενδοκυτταρικών ουσιών (δηλαδή φυτοχημικών ουσιών όπως η ελευρωπαΐνη, η υδροξυτυροσόλη, το γαλλικό οξύ κ.λπ.). Αυτές οι επιδράσεις οδηγούν σε υψηλή απόδοση εκχυλισμάτων υψηλής ποιότητας μέσα σε πολύ σύντομο χρόνο κατεργασίας με υπερήχους. Ένας επεξεργαστής υπερήχων 400 watt, όπως το UP400St της Hielscher, μπορεί να επεξεργαστεί μια παρτίδα 10 λίτρων φυτικού πολτού μέσα σε 5–8 λεπτά. Οι βιομηχανικές συσκευές υπερήχων επεξεργάζονται τον πολτό που αποτελείται από φυτικό υλικό και διαλύτη σε συνεχή ροή. Το μέσο αντλείται μέσω ενός αντιδραστήρα υπερήχων και υποβάλλεται εκεί σε κατεργασία με υπερήχους. Σε βιομηχανική κλίμακα, ένα UIP4000hdT (4kW) μπορεί να επιτύχει παροχή περίπου 3L/min.
Λόγω της υψηλής απόδοσης εκχυλίσματος και της ταχύτητας της διεργασίας, η εκχύλιση με υπερήχους είναι ιδιαίτερα αποδοτική. Ως εκ τούτου, η κατεργασία με υπερήχους έχει υιοθετηθεί γρήγορα από πολλούς κατασκευαστές εκχυλισμάτων που παράγουν εκχυλίσματα υψηλής ποιότητας, π.χ. CBD, κανναβινοειδή, βανίλια, φύκη, τζίντζερ και πολυάριθμα άλλα φυτικά εκχυλίσματα. Η σπηλαίωση που προκαλείται από τους υπερήχους μπορεί να επιτύχει απόδοση εκχύλισης 95–99% της δραστικής ένωσης που περιέχεται στις φυτικές πρώτες ύλες. Για παράδειγμα, έρευνα έδειξε αποδοτικότητα εκχύλισης 99,27% για την απελευθέρωση των ολικών φαινολικών ουσιών από τα φύλλα ελιάς. (Luo, 2011) Η διεργασία υπερήχων μπορεί να προσαρμοστεί βέλτιστα στην πρώτη ύλη και στην επιθυμητή ποιότητα εκχυλίσματος με τη ρύθμιση των παραμέτρων της διεργασίας (πλάτος ταλάντωσης υπερήχων, θερμοκρασία, πίεση, ιξώδες).

Το σχήμα παρουσιάζει το χρωματογράφημα υγρής χρωματογραφίας υπερυψηλής απόδοσης με ανιχνευτή συστοιχίας διόδων (UHPLC-DAD) των φαινολικών ουσιών φύλλων ελιάς που εκχυλίστηκαν με υπερήχους. Οι κορυφές 1 και 2 ανιχνεύθηκαν στα 325nm (κόκκινες γραμμές), ενώ η κορυφή 3 (μπλε γραμμή) ανιχνεύθηκε στα 280nm.
εικόνα και μελέτη: Giocometti, J. et al. (2018)

Η εκχύλιση με υπερήχους είναι συμβατή με σχεδόν κάθε είδος διαλύτη. Για την υποβοηθούμενη με υπερήχους εκχύλιση φύλλων ελιάς, η υδατική αιθανόλη 80% έχει βρεθεί ότι είναι η αποτελεσματικότερη. Ωστόσο, η απόδοση εκχύλισης συγκεκριμένων φυτοχημικών ενώσεων μπορεί να μεταβληθεί με την επιλογή άλλου διαλύτη με διαφορετική πολικότητα (π.χ. μεθανόλης).
Ενδιαφέρεστε να αυξήσετε την απόδοση σε εξαιρετικό παρθένο ελαιόλαδο κατά τη μάλαξη; Τότε κάντε κλικ εδώ για να μάθετε περισσότερα σχετικά με τη μάλαξη με υπερήχους για την παραγωγή εξαιρετικού παρθένου ελαιολάδου (EVOO)!
 

Πλεονεκτήματα των συστημάτων εκχύλισης με υπερήχους

Τα πλεονεκτήματα της εκχύλισης με υπερήχους είναι η υψηλή απόδοση εκχύλισης, η ελεύθερη επιλογή διαλύτη (π.χ. νερό, αιθανόλη, μείγμα νερού-αιθανόλης, ελαιόλαδο κ.λπ.), καθώς και η απλή και ασφαλής λειτουργία. Χάρη στις έντονες μηχανικές δυνάμεις της κατεργασίας με υπερήχους, οικολογικοί και ήπιοι διαλύτες όπως το νερό, η αιθανόλη κ.λπ. συνήθως επαρκούν για την επίτευξη εξαιρετικού ρυθμού και εξαιρετικής απόδοσης εκχύλισης. Ως αποτέλεσμα, η εκχύλιση με υπερήχους συντομεύει τον χρόνο εκχύλισης και επιτρέπει τη μειωμένη χρήση διαλυτών ή τη χρήση ηπιότερων, λιγότερο δραστικών διαλυτών. Αυτό σημαίνει ότι η εκχύλιση με υπερήχους επιτρέπει τόσο υψηλότερους ρυθμούς εκχύλισης όσο και πιο υγιεινά εκχυλίσματα (π.χ. εκχυλίσματα με κρύο νερό). Καθώς η θερμοκρασία της διεργασίας μπορεί να ελέγχεται με ακρίβεια κατά την κατεργασία με υπερήχους, αποφεύγονται η θερμική αποσύνθεση των εκχυλισμάτων λόγω υπερβολικά υψηλών θερμοκρασιών, καθώς και η εξάτμιση των ουσιών.
Σε σύγκριση με έναν εκχυλιστή υπερκρίσιμου CO₂, το κόστος αγοράς ενός εκχυλιστή υπερήχων είναι χαμηλό. Οι επεξεργαστές υπερήχων παρουσιάζουν επίσης πλεονεκτήματα ως προς το λειτουργικό κόστος, την απλή και φιλική προς τον χρήστη λειτουργία και την ασφάλεια στην εργασία.

Εκχύλιση με υπερήχους για μικρότερες ποσότητες έως και βιομηχανική παραγωγή

Ένα ιδιαίτερο χαρακτηριστικό της επεξεργασίας με υπερήχους είναι η δυνατότητα γραμμικής κλιμάκωσης της διεργασίας εκχύλισης. Οι μελέτες σκοπιμότητας και η παραγωγή μικρότερων παρτίδων μπορούν εύκολα να πραγματοποιηθούν με μια εύχρηστη συσκευή υπερήχων σε ανοιχτό δοχείο. Έτσι διευκολύνεται ο έλεγχος της αποδοτικότητας και της ποιότητας της διεργασίας εκχύλισης με υπερήχους. Οποιαδήποτε αποτελέσματα επιτυγχάνονται σε μικρή κλίμακα μπορούν να αναπαραχθούν πλήρως και σε μεγαλύτερη κλίμακα. Ο ψηφιακός έλεγχος του εκχυλιστή υπερήχων και η αυτόματη καταγραφή δεδομένων των παραμέτρων υπερήχων σε εσωτερική κάρτα SD επιτρέπουν την ακριβή παρακολούθηση της διεργασίας και την αναπαραγωγή σταθερών προτύπων ποιότητας. Η γκάμα προϊόντων της Hielscher Ultrasonics προσφέρει εκχυλιστές υπερήχων για κάθε κλίμακα – από συσκευές χειρός 50 watts έως βιομηχανικά συστήματα υπερήχων 16.000 watts για παραγωγή εντός γραμμής. Χάρη στην εμπειρία δεκαετιών της Hielscher Ultrasonics στην εκχύλιση με υπερήχους και στην εγκατάσταση αρκετών εκατοντάδων συστημάτων εκχύλισης με υπερήχους παγκοσμίως, η παροχή εξειδικευμένων και ολοκληρωμένων συμβουλών είναι εγγυημένη.

Ο παρακάτω πίνακας σας δίνει μια ένδειξη της κατά προσέγγιση δυναμικότητας επεξεργασίας των συσκευών υπερήχων μας:

Τι είναι οι υπέρηχοι και η εκχύλιση με υπερήχους;

Ως υπέρηχοι ορίζονται οι ηχητικές δονήσεις με συχνότητα άνω των 20kHz, δηλαδή περισσότερες από 20.000 ταλαντώσεις ανά δευτερόλεπτο. Πρόκειται για την περιοχή που βρίσκεται πάνω από το φάσμα της ανθρώπινης ακοής. Οι υπέρηχοι καλύπτουν επομένως ένα πολύ μεγάλο εύρος ακουστικών δονήσεων, πράγμα που σημαίνει ότι πολλές διαφορετικές εφαρμογές εμπίπτουν στο πεδίο των υπερήχων. Στα πιο γνωστά παραδείγματα χρήσης περιλαμβάνονται οι απεικονιστικές εξετάσεις στο ιατρείο, η υποβοήθηση στάθμευσης στα αυτοκίνητα και οι μη καταστροφικοί έλεγχοι υλικών. Για τα παραδείγματα που αναφέρθηκαν χρησιμοποιούνται μη καταστροφικοί υπέρηχοι υψηλής συχνότητας.
Ως υπέρηχοι υψηλής ισχύος ορίζονται τα ηχητικά κύματα υψηλής έντασης και χαμηλής συχνότητας, με συχνότητα περίπου 20–60kHz. Αυτά τα ηχητικά κύματα υψηλής ενεργειακής πυκνότητας δημιουργούν εναλλασσόμενους κύκλους υψηλής πίεσης (συμπίεση) και χαμηλής πίεσης (αραίωση) στα υγρά. Κατά τη διάρκεια ενός κύκλου χαμηλής πίεσης, τα υπερηχητικά κύματα υψηλής ενέργειας δημιουργούν μικρές φυσαλίδες κενού ή κοιλότητες μέσα στο υγρό. Όταν αυτές οι φυσαλίδες φτάσουν σε έναν όγκο στον οποίο δεν μπορούν να απορροφήσουν περαιτέρω ενέργεια, καταρρέουν κατά τη διάρκεια ενός κύκλου υψηλής πίεσης. Αυτό το φαινόμενο ενδόρρηξης των φυσαλίδων είναι γνωστό ως σπηλαίωση.
Η σπηλαίωση δημιουργεί τοπικές θερμές εστίες στο υγρό ή στον πολφό, οι οποίες μπορούν να φτάσουν σε θερμοκρασίες έως 5000K και πιέσεις έως 2000atm. Επιπλέον, η ενδόρρηξη των φυσαλίδων σπηλαίωσης δημιουργεί πίδακες υγρού με ταχύτητες έως 280 m/s. Αυτές οι ακραίες συνθήκες που εμφανίζονται τοπικά προκαλούν τη διάρρηξη των φυτικών κυττάρων, με αποτέλεσμα να απελευθερώνονται οι βιοδραστικές ουσίες που είναι εγκλωβισμένες στο εσωτερικό του φυτικού κυττάρου. Αυτό σημαίνει ότι η ακουστική σπηλαίωση διαρρηγνύει τα φυτικά κύτταρα και οδηγεί σε αυξημένη διάχυση των ενδοκυτταρικών μορίων στο διάλυμα εκχύλισης (διαλύτη), ενισχύοντας έτσι τη μεταφορά μάζας. Η αυξημένη μεταφορά μάζας σημαίνει υψηλότερο ρυθμό εκχύλισης. Επομένως, οι καθετήρες υπερήχων συγκαταλέγονται στα πλέον ευρέως χρησιμοποιούμενα εργαλεία για την παραγωγή εκχυλισμάτων υψηλής ποιότητας από φυτικές πρώτες ύλες, όπως βότανα, φύλλα, καρποί και άλλα φυτικά υλικά.
Η εκχύλιση με υπερήχους προσφέρει διάφορα πλεονεκτήματα, όπως πλήρη εκχύλιση / πολύ υψηλές αποδόσεις, μειωμένο χρόνο εκχύλισης, βελτιωμένη αποδοτικότητα, συμβατότητα με οποιονδήποτε διαλύτη, ενώ αποτελεί μη θερμική μέθοδο εκχύλισης.
 

Συσκευή υπερήχων UIP4000hdT για επεξεργασία φύλλων ελιάς εντός γραμμής παραγωγής για την παραγωγή εκχυλισμάτων υψηλής ποιότητας