Viinamarjaseemnete ekstraheerimine ultraheliga: saagis, kiirus, jätkusuutlikkus
Ultraheliekstraheerimine on väga tõhus ja skaleeritav meetod polüfenoolide eraldamiseks viinamarjaseemnetest – rikkalikust kondenseeritud tanniinide, flavan-3-oolide ja proantotsüanidiinide allikast. Suure võimsusega ultraheli tekitatud akustilise kavitatsiooni mehaanilised mõjud parandavad oluliselt massiülekannet, lõhuvad rakustruktuure ja kiirendavad lahustunud aine difusiooni, võimaldades saavutada suuremaid saagiseid, lühemat ekstraheerimisaega ja väiksemat lahustitarbimist võrreldes tavapäraste meetoditega.
Miks on ultraheli töötlus (sonikeerimine) viinamarjaseemnete ekstraheerimisel nii tõhus?
Hielscheri tööstuslikud sonikaatorid on võimsad ekstraheerimisvahendid, mis sobivad nii partiitöötluseks kui ka jooksvaks (inline) töötluseks. Hielscheri ultraheliekstraktorid, mis on varustatud sonotroodidega ja soovi korral läbivoolukambriga reaktoritega, võimaldavad täpselt reguleerida põhiparameetreid, sealhulgas energiat, amplituudi, temperatuuri ja rõhku. See võimaldab reprodutseeritavat, suure saagisega ekstraheerimist leebetes termilistes tingimustes, säilitades termolabiilsete polüfenoolide struktuurse terviklikkuse. Hiljutised uuringud on näidanud, et Hielscheri süsteeme kasutav ultraheliabil ekstraheerimine mitte ainult ei suurenda fenoolide kogusaagist, vaid tagab ka skaleeritavuse ja järjepidevuse nii väikesemahulistes kui ka tööstuslikes rakendustes. Need eelised muudavad Hielscheri sondtüüpi sonikaatorid usaldusväärseks ja töökindlaks meetodiks viinamarjaseemnete bioaktiivsete ühendite jätkusuutlikuks ja suure läbilaskevõimega ekstraheerimiseks.
Ultraheli töötlus (sonikeerimine) vabastab viinamarjaseemnetest tõhusalt fütokemikaale
Polüfenoolid viinamarjaseemnetest
Viinamarjaseemned, veinitööstuse oluline kõrvalsaadus, on väärtuslik maatriks, mis on rikas polüfenoolide, flavan-3-oolide (nt katehhiinide), oligomeersete protsüanidiinide, gallushappe estrite ja küllastumata rasvhapete poolest. Need koostisosad omavad laiaulatuslikku bioloogilist aktiivsust, mistõttu on viinamarjaseemneekstraktid atraktiivsed funktsionaalsetes toitudes, kosmeetilistes ja farmatseutilistes rakendustes.
Siiski piirab lignotselluloossete seemnemaatriksite struktuurne jäikus tavapärase tahke–vedela ekstraheerimise tõhusust. Siin pakub ultraheliabil ekstraheerimine võimsa alternatiivi.
Polüfenoolide, tanniinide ja protsüanidiinide ekstraheerimine ultraheliga
Viinamarjaseemnete kondenseeritud tanniinid on (+)-katehhiini ja (−)-epikatehhiini oligomeerid/polümeerid, st proantotsüanidiinid/protsüanidiinid. Need ühendid on peamised oenoloogilise tähtsusega fenoolid. Ultraheliekstraheerimine lühendab aega ja vähendab energiat, mida on vaja nende vabastamiseks lignotselluloossetest mikrostruktuuridest. Kuna ultraheli on mittetermiline ekstraheerimismeetod, välditakse nende tundlike ühendite termilist lagunemist. See muudab ultraheli töötluse (sonikeerimise) ideaalseks ekstraheerimismeetodiks kvaliteetsete viinamarjaseemneühendite tootmisel.
Viinamarjaseemnete ekstraheerimismeetodite võrdlus: ultraheli töötlus (sonikeerimine) versus tavapärased meetodid
Allolev tabel võtab kokku viinamarjaseemnete ultraheliekstraheerimise peamised eelised, mille puhul ultraheli töötlus (sonikeerimine) edestab selgelt tavapäraseid ekstraheerimismeetodeid.
| Tegur | Ultraheliekstraheerimise eelised tavapäraste meetodite ees |
|---|---|
| Ekstraheerimissaagis | Polüfenoolide, lipiidide ja tanniinide suurem saagis |
| Ekstraheerimisaeg | Oluliselt lühem (minutid versus tunnid) |
| Lahustid | Väiksemad lahustikogused, sobib kasutamiseks koos roheliste lahustitega (nt etanool, vesi) |
| Mittetermiline | Minimaalne termiline lagunemine tänu ümbritsevale või madalale temperatuurile |
| Skaleeritavus | Saadaval on partii- ja pidevvoolu variandid |
| Energiatõhusus | Väiksem energiavajadus ekstraheeritud grammi kohta |
Ultraheli töötlust (sonikeerimist) kasutatakse ka polüfenoolide ja teiste bioaktiivsete ühendite ekstraheerimiseks viinamarjade kõrvalsaadustest, nagu pressijääk, viinamarjakoored, viinamarjalehed ja varred. Loe lähemalt ultraheliga täiustatud ekstraheerimisest puuviljajäätmetest!
Uuringu graafiline abstrakt stilbenoidide ultraheliekstraheerimisest viinamarjavartest sonikaatoriga UP200S.
(Uuring ja pilt: Piñeiro et al., 2013)
Leidke parim sonikaator ekstraheerimiseks igas mastaabis
50 kuni 400 vati võimsusega ultraheliekstraktorid võimaldavad valmistada käsitööna taimeekstrakte (nt viinamarjaseemnetest). Ideaalsed väikeprodutsentidele, nagu apteegid ja terapeudid.
Sonikaatori mudelid: UP50H, UP100H, 200Ht, UP200St, UP400St
Tööstusliku klassi lauasonikaatorid võimsusega 500 kuni 2000 vatti seadme kohta sobivad ideaalselt ekstraheerimisprotsesside optimeerimiseks ja partiitootmiselt jooksvale (inline) tootmisele ülemineku skaleerimiseks.
Sonikaatori mudelid: UIP500hdT, UIP1000hdT, UIP1500hdT, UIP2000hdT
Jooksvad (inline) sonikaatorid võimsusega 4 kuni 16kW ultraheli sondi kohta sobivad suurepäraselt taimeekstraktide suuremahulise tootmise rakendamiseks automatiseeritud läbivoolurežiimis.
Sonikaatori mudelid: UIP4000hdT, UIP6000hdT, UIP16000hdT
Alljärgnev tabel annab ülevaate Hielscheri ultraheliseadmete ligikaudsest töötlemisvõimsusest:
| Partii maht | Vooluhulk | Soovitatavad seadmed |
|---|---|---|
| 1 kuni 500mL | 10 kuni 200mL/min | UP100H |
| 10 kuni 2000mL | 20 kuni 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 kuni 20L | 0,2 kuni 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 kuni 100L | 2 kuni 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 kuni 150L | 3 kuni 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 kuni 100L/min | UIP16000hdT |
| n.a. | suurem | klaster seadmetest UIP16000hdT |
Disain, tootmine ja konsulteerimine – Saksamaal valmistatud kvaliteet
Hielscheri ultraheliseadmed on tuntud oma kõrgeima kvaliteedi ja disainistandardite poolest. Töökindlus ja lihtne kasutamine võimaldavad meie ultraheliseadmete sujuvat integreerimist tööstusrajatistesse. Hielscheri ultraheliseadmed tulevad hõlpsasti toime karmide tingimuste ja nõudlike keskkondadega.
Hielscher Ultrasonics on ISO sertifitseeritud ettevõte ning paneb erilist rõhku suure jõudlusega ultraheliseadmetele, mis on varustatud tipptehnoloogiaga ja mida on lihtne kasutada. Loomulikult on Hielscheri ultraheliseadmed CE-nõuetele vastavad ning täidavad UL-i, CSA ja RoHs nõudeid.
Kirjandus / viited
- Mazza, Karen; Santiago, Manuela; Nascimento, Luzimar; Godoy, Ronoel; Souza, Erika; Brígida, Ana; Borguini, Renata; Tonon, Renata (2018): Syrah grape skin valorisation using ultrasound‐assisted extraction: Phenolic compounds recovery, antioxidant capacity and phenolic profile. International Journal of Food Science & Technology 2018.
- Piñeiro, Z.; Guerrero, R. F.; Fernández-Marin, M. I.; Cantos-Villar, Emma; Palma, M. (2013): Ultrasound-Assisted Extraction of Stilbenoids from Grape Stems. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 61(51), 2013. 12549–12556.
- Monasterio, A.; Osorio, F.A. (2024): Physicochemical Properties of Nanoliposomes Encapsulating Grape Seed Tannins Formed with Ultrasound Cycles. Foods 2024, 13, 414.
- Ceferino Carrera; Ana Ruiz-Rodríguez; Miguel Palma; Carmelo G. Barroso (2012): Ultrasound assisted extraction of phenolic compounds from grapes. Analytica Chimica Acta 732, 2012. 100–104.
Korduma kippuvad küsimused
Millised fütokemikaalid sisalduvad viinamarjaseemnetes?
Viinamarjaseemned sisaldavad mitmekesist fütokemikaalide komplekti, peamiselt polüfenoole. Peamised rühmad on:
- Proantotsüanidiinid (OPC-d): oligomeersed ja polümeersed flavan-3-oolid (katehhiin, epikatehhiin).
- Flavonoidid: sealhulgas kvertsetiin, kaempferool ja nende glükosiidid.
- Fenoolhapped: nagu gallushape, vanilliinhape ja kohvihape.
- Tokoferoolid ja fütosterooli: rasvlahustuvad minoorsed komponendid.
Need ja teised ühendid annavad viinamarjaseemnetele tugevad antioksüdantsed ja bioaktiivsed omadused.
Mis on OPC viinamarjaseemnetes?
OPC tähistab oligomeerseid proantotsüanidiine. Need on polüfenoolsed ühendid, mis moodustuvad flavan-3-oolide, nagu katehhiin ja epikatehhiin, kondensatsioonil. Need kuuluvad kondenseeritud tanniinide klassi ja on tuntud oma tugeva antioksüdantse toime poolest. Viinamarjaseemnetes esinevad OPC-d märkimisväärses koguses ning aitavad kaasa taime kaitsele ja kõrbe maitseprofiilile.
Mis on OPC viinamarjaseemneekstrakt?
See on viinamarjaseemnetest saadud kontsentreeritud preparaat, mis on standarditud sisaldama kõrgel tasemel oligomeerseid proantotsüanidiine. Selliseid ekstrakte uuritakse laialdaselt nende antioksüdantsete, põletikuvastaste ja veresooni kaitsvate omaduste tõttu ning neid kasutatakse sageli toidulisanditena.
Hielscher Ultrasonics toodab suure jõudlusega ultraheli homogenisaatoreid segamiseks, dispergeerimiseks, emulgeerimiseks ja ekstraheerimiseks labori-, pilootmahu- ja tööstusskaalal.