Polüfenoolid mangokoorest – ekstraheerimismeetod on oluline

Tervislikuma elu poole püüdlemisel otsivad teadlased pidevalt uusi keskkonnasõbralikke allikaid ja tõhusaid meetodeid kasulike ühendite ekstraheerimiseks looduslikest allikatest. Toidujäätmed, näiteks puuviljade kõrvalsaadused, nagu mangokoored, on rikkad polüfenoolide poolest ning neid saab kasutada allikana kvaliteetsete fenoolsete ühendite saamiseks. Üks selline tehnika, mis on viimastel aastatel populaarsust kogunud, on ultraheliekstraktsioon – protsess, mis kasutab kõrgsageduslikke helilaineid bioaktiivsete ühendite tõhusaks ekstraheerimiseks taimsest materjalist. Nende ühendite hulgas on polüfenoolid tõusnud esile tänu oma arvukatele tervisele kasulikele mõjudele, sealhulgas antioksüdantsetele ja põletikuvastastele omadustele. Liituge meiega põhjalikul uurimisretkel mangokoorte polüfenoolide ekstraheerimise juurde ning saage teada, kuidas erinevad ultraheliseadmed mõjutavad oluliselt ekstraheerimise tõhusust ja polüfenoolide saagist.

Mis on polüfenoolid?

Polüfenoolid on mitmekesine rühm looduslikult esinevaid ühendeid, mida leidub puuviljades, köögiviljades, teedes, kohvis, veinis ja teistes taimsetes toiduainetes. Need on tuntud oma antioksüdantsete omaduste poolest, mis aitavad võidelda oksüdatiivse stressiga organismis ning vähendavad krooniliste haiguste, näiteks südame-veresoonkonnahaiguste, vähi ja neurodegeneratiivsete häirete riski. Lisaks avaldavad polüfenoolid põletikuvastast, mikroobidevastast ja vähivastast toimet, mistõttu on need tervisliku toitumise väärtuslikud komponendid. Taimsete toidu kõrvalsaaduste fenoolsed ühendid on odav allikas, mida saab kasutada toidulisanditena või täiendajatena, mis aitavad kaasa tervislikumale toitumisele.
Mangokoored on suurepärane fenoolsete ühendite allikas (14,85–127,6 mg/gDW). Lisaks sisaldavad need palju kiudaineid (36–78 g/100 g DW); vitamiine (C ja E) ning karotenoide (0,1–51 mg/gDW).

Aznar-Ramose ja kolleegide teadusuuring annab veenvaid ülevaateid mangokoore kõrvalsaadustest fenoolsete ühendite ekstraheerimise põnevasse maailma ning õige ekstraheerimisseadme olulisusest. Uuringu tulemused heidavad valgust sondi tüüpi ultraheli töötluse (sonikeerimise) paremale jõudlusele fenoolsete ühendite ekstraheerimisel võrreldes traditsiooniliste ultrahelivannidega.

Veenvad tulemused: lugu tõhususest ja täpsusest

Andmete avanedes sai selgeks, et sondi tüüpi ultraheli töötlus (sonikeerimine) hoidis võtit looduse külluse avamiseks võrratu tõhususe ja täpsusega. Üldfenoolide sisalduse (TPC) jaoks saadud väärtused näitasid kahe ekstraheerimismeetodi vahel märkimisväärset erinevust. Kui ultrahelivann andis TPC väärtusi vahemikus 1,6 kuni 8,7 mg GAE/g dw, siis sonotroodiga ekstraheerimine pakkus kõrgemaid väärtusi vahemikus 3,9 kuni 9,4 mg GAE/g dw. Need tulemused rõhutasid sondi tüüpi sonikaatorite võimekust fenoolsete ühendite ekstraheerimise maksimeerimisel mangokoore kõrvalsaadustest.

Kuid sondi tüüpi ultraheli töötluse eelised ei piirdunud sellega. Analüüsi süvenedes avastasid teadlased huvitava suundumuse – sondi tüüpi ultraheli töötlusega ekstraheeriti suurem hulk erinevaid ühendeid kui ultrahelivannis. Sonotroodiekstraktides oli kokku 22 kvantifitseeritud ühendit versus 15 ultrahelivanni proovides, mis kinnitas veelgi sondi tüüpi ultraheli töötluse paremust.

Fenoolsete ühendite vabastamine puuviljajäätmetest: sondi tüüpi ultraheli töötluse triumf

Lugematute avastatud ühendite seas tõusid flavonoidid esile kui näituse tähed. Sondi tüüpi ultraheli töötluse ekstrakt sisaldas kõige suuremaid flavonoidide koguseid, mis näitab selle võrratut võimet avada looduse apteegivarasid kogu nende hiilguses. Eelkõige tuvastati sonotroodiekstraktides metüülgallaadi kõrgem sisaldus – üle kaheksa korra kõrgem kui vanni-ultrahelekstraktides – samas kui galloüülglükoosi isomeeride ja metüülgallaadi summa oli sonotroodiproovides oluliselt kõrgem.

Skaleerimine kommertstootmisele: laborist tööstusesse

Oluline on märkida, et sondi tüüpi ultraheli töötluse eelised ulatuvad kaugemale laboriseintest. Tänu oma skaleeritavusele nii pilootmastaabis kui ka tööstuslikul tasemel avab sondi tüüpi ultraheli töötlus uksed võimaluste maailma. Väikesemahulistest katsetest suuremahulise tootmiseni sillutavad sondi tüüpi sonikaatorite tõhusus ja töökindlus teed ekstraheerimistööstuse murrangulistele uuendustele.

Ekstraheerimisteaduse maailmas, kus iga tilk loeb, on sondi tüüpi sonikaatorid tõhususe ja täpsuse majakad. Tänu oma tähelepanuväärsele jõudlusele fenoolsete ühendite ekstraheerimisel mangokoore kõrvalsaadustest on need helilised imed muutnud meie arusaama ekstraheerimismetoodikatest. Tulevikku vaadates tõotab sondi tüüpi ultraheli töötlusest tekkinud helirevolutsioon avada teadusliku avastamise uusi silmapiire, üks helilaine korraga.

Traditsioonilised ekstraheerimismeetodid vs. ultraheliekstraktsioon

Traditsiooniliselt on polüfenoole ekstraheeritud selliste meetoditega nagu maseratsioon, Soxhleti ekstraktsioon ja aurudestillatsioon. Kuigi need tehnikad on tõhusad, nõuavad need sageli pikka ekstraheerimisaega, kõrgeid temperatuure ja orgaaniliste lahustite kasutamist, mis võib lagundada tundlikke ühendeid ja halvendada ekstrakti kvaliteeti.

Ultraheliekstraktsioon on mittetermiline, keskkonnasõbralik ja väga tõhus alternatiiv. See meetod kasutab ära ultrahelilainete jõudu, tavaliselt vahemikus 20 kHz kuni 100 kHz, et lõhkuda rakuseinu ja vabastada bioaktiivseid ühendeid taimsetest maatriksitest. Protsess hõlmab taimse materjali asetamist lahustisse (tavaliselt vette või vee-etanooli segusse) ja selle töötlemist ultrahelilainetega, mis tekitavad kavitatsioonimulle. Need mullid implodeerivad taimerakkude lähedal, tekitades intensiivseid nihkejõude ja mikrovoogusid, mis hõlbustavad ekstraheerimisprotsessi. Selle tulemusena pakub ultraheliekstraktsioon traditsiooniliste meetodite ees mitmeid eeliseid, sealhulgas lühemad ekstraheerimisajad, väiksem lahustitarbimine ja suuremad ekstraheerimissaagised.

Ultraheli polüfenoolide ekstraheerimise eelised:

Ultraheliekstraktsiooni kasutamine polüfenoolide isoleerimiseks pakub arvukalt eeliseid:

1. Parem ekstraheerimise tõhusus: ultrahelilained tungivad taimekudedesse tõhusamalt kui mehaanilised meetodid, mis toob kaasa suurema ekstraheerimise tõhususe ja polüfenoolide suuremad saagised.
2. Lühem töötlemisaeg: võrreldes traditsiooniliste tehnikatega lühendab ultraheliekstraktsioon oluliselt ekstraheerimisaegu, võimaldades kiiremat tootmist ja suuremat läbilaskevõimet.
3. Bioaktiivsuse säilimine: ultraheliekstraktsiooni õrn iseloom minimeerib polüfenoolide termilist lagunemist ja oksüdeerumist, säilitades nende bioaktiivsed omadused ja parandades ekstrakti kvaliteeti.
4. Keskkonnasõbralikkus: erinevalt lahustiemahukatest meetoditest nõuab ultraheliekstraktsioon minimaalset lahustikasutust ja välistab vajaduse mürgiste orgaaniliste lahustite järele, muutes selle keskkonnasäästlikuks ja majanduslikult jätkusuutlikuks.

Ultraheli polüfenoolide ekstraheerimise rakendused:

Ultraheliekstraktsiooni mitmekülgsus on viinud selle laialdase kasutuselevõtuni erinevates tööstusharudes, sealhulgas farmaatsias, nutraseutikumides, toidu- ja joogitööstuses, kosmeetikas ja taimeravis. Mõned levinumad rakendused hõlmavad järgmist:

• Polüfenoolirikaste ekstraktide tootmine toidulisandite ja funktsionaalsete toitude jaoks
• Looduslike antioksüdantide väljatöötamine kasutamiseks toidu säilitamisel ja kosmeetikas
• Bioaktiivsete ühendite ekstraheerimine ravimtaimedest farmatseutiliste preparaatide jaoks
• Ekstraheerimisprotsesside optimeerimine konkreetsete polüfenoolide alamklasside, näiteks flavonoidide, fenoolhapete ja tanniinide jaoks

 
Viited:

• Aznar-Ramos, M.J.; Razola-Díaz, M.d.C.; Verardo, V.; Gómez-Caravaca, A.M. (2022): Mangokoorest saadud kõrvalsaaduste fenoolsete ühendite ultraheli- ja sonotroodiekstraktsiooni võrdlus. Horticulturae 2022, 8, 1014.
• Sara Marçal, Manuela Pintado (2021): Mangokoored kui toidu koostisosa/lisand: toiteväärtus, töötlemine, ohutus ja rakendused. Trends in Food Science & Technology, Volume 114, 2021. 472-489.