Aktiivisten yhdisteiden ultraääniuutto rypäleiden ja viinin sivutuotteista

Rypäleet (Vitis vinifera) sekä viiniköynnöksen ja viinin sivutuotteet sisältävät runsaasti polyfenoleja ja muita bioaktiivisia aineita, jotka ovat arvokkaita yhdisteitä lääkinnällisten valmisteiden ja ravintolisien valmistuksessa. Ultraääniuutto mahdollistaa rypäleistä ja viiniköynnöksestä peräisin olevien yhdisteiden yksinkertaisen ja erittäin tehokkaan eristämisen (esim. rypäleiden puristusjäännöksestä, siemenistä, lehdistä, kannoista ja viinisakasta). Ultraääniavusteinen uutto on nopeaa ja luotettavaa ja ylittää muut uuttomenetelmät suuremmilla saannoillaan, miedommilla uutto-olosuhteillaan, lyhyemmällä uuttoajallaan ja pienemmillä kustannuksillaan.

Fytokemikaalien ultraääniuutto rypäleistä ja viiniköynnöksestä

Viinitarhojen ja viininvalmistuksen sivutuotteisiin kuuluvat rypäleiden hedelmäliha, puristusjäännös (kuoret ja siemenet), viinisakka, rypäleiden lehdet, kannat ja viiniköynnöksen versot. Näiden osuus kiinteästä aineksesta on jopa 30–40% w/w, ja ne hävitetään enimmäkseen käyttämättöminä jätteinä. Kun teollisuudessa on havaittu näiden rypäleiden ja viinin sivutuotteiden sisältävän runsaasti polyfenoleja ja muita bioaktiivisia yhdisteitä, näitä kasvipohjaisia materiaaleja käytetään yhä enemmän arvokkaiden uutteiden valmistukseen. Rypäleissä ja viiniköynnöksessä (Vitis vinifera) esiintyviä resveratrolia, antosyanidiineja, proantosyanidiinia, quercitin-ainetta ja muita aineita käytetään jo laajalti lääkinnällisinä valmisteina ja ravintolisinä. Terveyttä edistävien yhdisteiden lähteenä Vitis vinifera -sivutuotteista valmistettuja uutteita käytetään lääke- ja elintarviketeollisuudessa, ja samalla ne tukevat kestävää maataloutta. Ultraääniuutto helpottaa bioaktiivisten yhdisteiden vapautumista rypäleistä ja rypäleiden sivutuotteista. Ultraääniavusteinen uutto on pitkään vakiintunut uuttotekniikka, jota käytetään lääke- ja elintarvikeyhdisteiden uuttamiseen. Se tuottaa erittäin suuria uut saantoja lyhyessä uuttomenettelyssä ja toimii minkä tahansa liuottimen kanssa (esim. vesi, etanoli, isopropanoli, heksaani jne.).

Polyfenolien ultraääniuutto rypäleiden siemenistä

Rypäleiden siemenet sisältävät runsaasti proantosyanidiineja ja ovat siksi erinomainen lähde proantosyanidiiniuutteiden valmistukseen lääkinnällisiä valmisteita ja ravintolisiä varten. Thilakarathna ja Rupasinghe (2022) pystyivät osoittamaan ultraäänikäsittelyn ylivoimaisen tehokkuuden hallituissa korotetuissa lämpötiloissa. Tuloksena olivat suuremmat proantosyanidiinisaannot ja huomattavasti lyhyempi uuttoaika (ultraääni 53 min verrattuna tavanomaisen liuotinuuton 150 h:iin!).
Lämmön ja ultraäänikäsittelyn käyttöönotto lyhensi merkittävästi uuttoaikaa (ultraäänikäsittelyaika 53 min) ja vähensi etanolin vesiliuoksen tarvetta (10,14:1 v:w) samalla kun PAC-saanto kasvoi huomattavasti (16,1 mg CE/g FW verrattuna ennustettuun arvoon 26,6 mg CE/g FW). Lopulliset optimaaliset olosuhteet olivat 47% etanoli, suhde 10:1 s:s (v:w), ultraäänikäsittelyaika 53 min ja uuttolämpötila 60◦C.

Rypäleenlehtiuutteen tehokas tuotanto ultraäänikäsittelyllä

Aitoviiniköynnöksen (Vitis vinifera) lehdet sisältävät runsaasti resveratrolia, antosyanidiineja, kversetiiniä, isokversetiiniä ja monia muita bioaktiivisia yhdisteitä, joita annetaan usein uutemuodossa lääkinnällisiin ja terveyttä edistäviin tarkoituksiin.
Ultraääniuuton on osoitettu tuottavan rypäleiden lehdistä suuria saantoja koko yhdistekirjon sisältävää uutetta, mikä tekee uuttoprosessista erittäin tehokkaan. Etanolin vesiliuos on osoittautunut suositeltavaksi liuottimeksi viiniköynnösuutteille, sillä se liuottaa kohdemolekyylejä erinomaisesti eikä ole myrkyllistä. Ultraääntä käyttävä uuttoprosessi kestää vain muutaman minuutin, ja se voidaan toteuttaa sekä eräprosessina että jatkuvana läpivirtausprosessina.
Esimerkiksi rypäleiden lehdistä ultraäänellä uutettu resveratroli voidaan puhdistaa mesohuokoista hiiltä sisältävällä kolonnilla, mikä parantaa resveratrolin puhtautta 2,1:stä 20,6%:iin. (vrt. Sun ym., 2018)

Stilbenoidien ultraääniuutto rypäleiden kannoista

Piñeiron ym. (2013) ultraääniuuttomenettelyllä saadaan talteen suuri osuus stilbeeneistä, kuten trans-resveratrolista, ε-viniferiinistä, piceatannolista ja vitisiini B:stä, joita esiintyy pääasiassa viiniköynnöksen versoissa ja rypäleiden kannoissa.

Graafinen tiivistelmä tutkimuksesta, joka käsittelee stilbenoidien ultraääniuuttoa rypäleiden kannoista.
(Tutkimus ja kuva: Piñeiro ym., 2013)

Ultraäänilaitteella UP200S (200W, 24kHz) rypäleiden kannoissa esiintyvät tärkeimmät stilbenoidit voidaan uuttaa 15 minuutissa käyttämällä uuttolämpötilana 75°C ja uuttoliuottimena 80% etanolia, eikä puhdistusvaihetta orgaanisella liuottimella tarvita. Optimoitu menetelmä mahdollisti stilbenoidipitoisuuden yksinkertaisen ja tehokkaan analysoinnin 22 rypäleen kantanäytteestä.

Päävaikutusten kuvaaja keskimääräisestä talteenotosta (pinta-ala 10.000−1) ultraääniuutossa laitteella UP200S eri parametreja käyttäen: piceatannoli (a), trans-resveratroli (b), ε-viniferiini (c) ja vitisiini-B (d).
(Tutkimus ja kuvaajat: Piñeiro ym., 2013)

Stilbenoideilla rikastettua vertailuuutetta vastaava HPLC-DAD-kromatogrammi.
(Tutkimus ja kuvaajat: Piñeiro ym., 2013)

Tehokkaat ultraääniprosessorit rypäleiden ja viiniköynnöksen uuttamiseen

Hielscher Ultrasonics -uuttimet ovat vakiintuneita kasviuuton alalla riippumatta käytettävästä kasvimateriaalista tai liuottimesta. Uutteiden tuottajat – sekä eksklusiiviset pienvalmistajat että suuren mittakaavan massatuottajat – löytävät Hielscherin laajasta laitevalikoimasta ihanteellisen ultraääniuuttolaitteiston tuotantonsa tarpeisiin. Sekä eräprosesseihin että jatkuviin linjaprosesseihin tarkoitettuja kokoonpanoja on helposti saatavilla, ja ne voidaan lähettää samana päivänä.

Tehokas uutto ultraäänilaitteilla (Hielscher)

Ultraääniuuttimet (Hielscher) hajottavat tehokkaasti kasvisoluja, lisäävät kasvimateriaalin pinta-alaa liuottimen tunkeutumista varten ja parantavat aineensiirtoa, mikä johtaa fytokemikaalien (sekundaaristen aineenvaihduntatuotteiden) nopeaan ja täydelliseen vapautumiseen. Käyttäjäystävällisiksi suunnitellut uuttimet (Hielscher) voidaan asentaa nopeasti, ja niitä voidaan käyttää turvallisesti ja intuitiivisesti.
 
Alla oleva taulukko antaa suuntaa ultraäänilaitteidemme likimääräisestä käsittelykapasiteetista: