Oliivinlehtien ultraääniuutto korkean saannon polyfenoliuutteiden valmistukseen

Valmista Hielscherin anturityyppisillä ultraäänilaitteilla voimakkaita oliivinlehtiuutteita, jotka sisältävät runsaasti oleuropeiinia, hydroksityrosolia, verbaskosidia, flavonoideja ja muita bioaktiivisia polyfenoleja. Ultraääniuutto nopeuttaa solujen hajotusta ja aineensiirtoa ja auttaa valmistajia saavuttamaan korkeat saannot, lyhyet käsittelyajat ja toistettavan uutelaadun käyttämällä vettä, etanoli-vesiseoksia tai muita sopivia liuottimia.

Bioaktiivisten yhdisteiden ultraääniuutto oliivinlehdistä

Hielscherin ultraäänilaitteet mahdollistavat amplitudin, lämpötilan, energiansyötön ja käsittelyajan tarkan hallinnan laboratorion toteutettavuustesteistä pilottieriin ja teolliseen jatkuvatoimiseen tuotantoon. Tämän ansiosta ultraääniuutto on tehokas ratkaisu nutraseuttisten tuotteiden, kasviuutteiden, funktionaalisten elintarvikkeiden, kosmetiikan ja lääkeaineiden kehittämiseen.

Oliivinlehtien ultraääniuuton hyödyt yksityiskohtaisesti:

• Korkeampi uuttosaanto: Vapauta oliivinlehtien solunsisäiset fenoliset yhdisteet tehokkaasti akustisen kavitaation avulla.
• Lyhyempi käsittelyaika: Lyhennä uuttoaikaa tavanomaiseen maserointiin ja liuotinuuttoon verrattuna.
• Hellävarainen prosessi, jossa liuotin voidaan valita joustavasti: Käytä vettä, etanolin vesiliuosta, glyserolia, öljyjä tai muita prosessiin soveltuvia liuottimia.
• Skaalautuva laitteisto: Kehitä prosessiasi laboratorion ultraäänilaitteilla ja skaalaa se lineaarisesti teollisiin läpivirtausjärjestelmiin.
• Toistettava laatu: Digitaalinen ohjaus ja tietojen tallennus tukevat tasalaatuista uutetuotantoa.
• Monipuolinen: Suunniteltu nutraseuttisten tuotteiden valmistajille, kasviuutteiden tuottajille, oliiviöljymyllyille, lääkealan tutkimus- ja kehityslaboratorioille, kosmetiikan raaka-ainetoimittajille ja elintarviketeknologiayrityksille.

Mikä tekee oliivinlehtiuutteesta niin hyödyllistä?

Oliivipuun (Olea europaea) lehdet, jotka ovat maatalousjätettä tai sivutuote, ovat erinomainen luonnollisten antioksidanttien lähde. Oliivinlehdet sisältävät erilaisia polyfenoleja (joita kutsutaan myös biofenoleiksi), kuten oleuropeiinia ja oleasiinia. Polyfenoleja esiintyy luonnostaan kasveissa, ja ne edistävät oliivinlehtiuutteen terveyshyötyjä. Polyfenolien lisäksi oliivipuun lehdet sisältävät runsaasti antioksidantteja, kuten ligstrosidin isomeerejä, hydroksityrosolia, tyrosolia ja kahvihappoa.
Oliivinlehtiuute on oliivinlehtien fytokemikaalien tiiviste, ja se sisältää siksi suuren määrän voimakkaita antioksidantteja. Oliivinlehtiuutetta käytetään perinteisesti immuunijärjestelmän vahvistamiseen. Sitä annetaan esimerkiksi flunssan, yskän ja kurkkukivun oireiden lievittämiseen.
Lisäksi tutkimukset viittaavat siihen, että oliivinlehtiuutteen polyfenolit saattavat vähentää sydän- ja verisuonitautien riskiä, alentaa kolesterolitasoja, auttaa painonpudotuksessa, vaikuttaa antimikrobisesti ja toimia syöpää torjuvana aineena.
Tästä syystä oliivinlehtiuutteita (Olea europaea L. folium) käytetään vaikuttavana aineena lääkevalmisteissa ja ravintolisissä. Lisäksi oliivinlehtiuutteita käytetään ravintolisissä, hoitovalmisteissa, kosmetiikassa sekä elintarvikkeissa ja juomissa.

Oliivinlehtiuute sisältää runsaasti polyfenoleja, kuten oleuropeiinia, kahvihappoa, hydroksityrosolia, verbaskosidia, rutiinia, kversitiiniä jne.

Oliivinlehdillä rikastettu oliiviöljy: Oliivinlehtiuutetta käytetään myös oliiviöljyjen, kuten ekstra-neitsytoliiviöljyn, rikastamiseen. Oliivinlehtiuutteella rikastetun oliiviöljyn makuprofiili on täyteläisempi ja sen ORAC-arvo suurempi. Oliivinlehdillä rikastettujen oliiviöljyjen säilyvyys ja lämmönkestävyys paranevat, sillä antioksidantit sitovat vapaita radikaaleja ja ehkäisevät härskiintymistä.
Lue lisää ultraäänellä avustetusta oliivien maseroinnista ekstra-neitsytoliiviöljyn valmistuksessa!

Oliivinlehtien tärkeimmät fytokemikaalit

Oliivinlehtien fenolisten yhdisteiden koostumukseen kuuluvat oleurosidit (oleuropeiini, verbaskosidi), flavonit (luteoliini, diosmetiini, apigeniini-7-glukoosi, luteoliini-7-glukoosi, diosmetiini-7-glukoosi), flavonolit (rutiini), flavan-3-olit (katekiini) ja fenoliset johdannaiset (tyrosoli, hydroksityrosoli, vanilliini, vanilliinihappo, kahvihappo). Oleuropeiini ja hydroksityrosoli ovat oliivinlehtien tärkeimmät fenoliset yhdisteet.

Oleuropeiini

Oleuropeiini, myrkytön oliivin iridoidi (eräs monoterpenoidityyppi), on fenolinen karvasyhdiste. Vaikka oleuropeiinia esiintyy vihreiden oliivien kuoressa, hedelmälihassa, siemenissä ja lehdissä, sitä on runsaimmin oliivinlehdissä. Sen pitoisuus on 6–14 % kuivapainosta, ja se on oliivinlehtien merkittävin bioaktiivinen molekyyli. Oliivilajikkeesta, maaperästä ja sadonkorjuuajankohdasta riippuen oleuropeiinipitoisuus voi nousta jopa 17–23 %:iin kuivapainosta.

Hydroksityrosoli

Hydroksityrosoli on oleuropeiinin metaboliitti. Molemmat molekyylit tunnetaan voimakkaasta antioksidanttisesta aktiivisuudestaan, joka myötävaikuttaa osaan oliiviöljyn antioksidanttisista, tulehdusta hillitsevistä ja sairauksia torjuvista vaikutuksista. Hydroksityrosolilla on yksi korkeimmista tunnetuista luonnollisilla antioksidanteilla havaituista ORAC-arvoista (happiradikaalien sitomiskyky).

Täyden kirjon oliivinlehtiuute sisältää lukuisia polyfenoleja, antioksidantteja ja muita fytokemikaaleja, joilla on synergistisiä vaikutuksia. Ultraääniuutto on luotettava uuttotekniikka, joka vapauttaa oliivinlehdistä kaikki fytokemikaalit ja tuottaa siten erittäin voimakkaan, laajakirjoisen uutteen.

Ultraäänikäsittelyllä valmistetut oliivinlehtiuutteet

Ultraäänikavitaation ”kuumien pisteiden” alueen äärimmäiset olosuhteet vaikuttavat kasvimateriaaliin ja sen uutettavuuteen monin tavoin. Näitä vaikutuksia ovat solukalvon valikoivan läpäisevyyden voittaminen, aineiden vaihdon lisääntyminen solun sisäosan ja liuottimen välillä, solujen mekaaninen hajotus ja solunsisäisten aineiden vapautuminen (eli fytokemikaalien, kuten oleuropeiinin, hydroksityrosolin, gallushapon jne.). Näiden vaikutusten ansiosta saadaan suuri saanto korkealaatuisia uutteita erittäin lyhyellä ultraäänikäsittelyajalla. 400 watin ultraääniprosessori, kutenHielscherin UP400St, voi käsitellä 10 litran erän kasvilietettä 5–8 minuutissa. Teolliset ultraäänilaitteet käsittelevät kasvimateriaalista ja liuottimesta koostuvaa lietettä jatkuvassa virtauksessa. Väliaine pumpataan ultraäänireaktorin läpi, ja sitä käsitellään siellä ultraäänellä. Teollisessa mittakaavassa UIP4000hdT (4 kW) voi saavuttaa noin 3 L/min:n tilavuusvirran.
Korkean uutesaannon ja prosessin nopeuden ansiosta ultraääniuutto on erityisen tehokasta. Siksi monet korkealaatuisia uutteita, kuten CBD:tä, kannabinoideja, vaniljaa, levää, inkivääriä ja lukuisia muita kasviuutteita, valmistavat tuottajat ovat ottaneet ultraäänikäsittelyn nopeasti käyttöön. Ultraäänikavitaatiolla voidaan saavuttaa uuttosaanto, joka vastaa 95–99 %:a kasvimateriaalin sisältämästä aktiivisesta yhdisteestä. Esimerkiksi tutkimuksessa havaittiin 99,27 %:n uuttotehokkuus oliivinlehtien kokonaisfenolien vapauttamisessa. (Luo, 2011) Ultraääniprosessi voidaan mukauttaa optimaalisesti raaka-aineeseen ja haluttuun uutelaatuun säätämällä prosessiparametreja (ultraääniamplitudi, lämpötila, paine, viskositeetti).

Kuvassa esitetään ultraäänellä uutettujen oliivinlehtien fenolisten yhdisteiden kromatogrammi, joka on saatu ultrakorkean erotuskyvyn nestekromatografialla ja diodirividetektorilla (UHPLC-DAD). Piikit 1 ja 2 havaittiin 325 nm:n aallonpituudella (punaiset viivat), kun taas piikki 3 (sininen viiva) havaittiin 280 nm:n aallonpituudella.
kuva ja tutkimus: Giocometti, J. et al. (2018)

Ultraääniuutto soveltuu käytettäväksi lähes minkä tahansa liuottimen kanssa. Ultraäänellä avustetussa oliivinlehtien uutossa 80 %:n etanolin vesiliuos on todettu tehokkaimmaksi. Tiettyjen fytokemiallisten yhdisteiden uuttosaantoa voidaan kuitenkin muuttaa valitsemalla toinen liuotin, jonka polaarisuus on erilainen (esim. metanoli).
Haluatko kasvattaa ekstra-neitsytoliiviöljyn saantoa malaksoinnin aikana? Napsauta tästä ja lue lisää ekstra-neitsytoliiviöljyn (EVOO) ultraäänimalaksoinnista!
 

Ultraääniuuttojärjestelmien edut

Ultraääniuuton etuja ovat korkea uuttosaanto, liuottimen vapaa valinta (esim. vesi, etanoli, vesi-etanoliseos, oliiviöljy jne.) sekä helppo ja turvallinen käyttö. Ultraäänikäsittelyn voimakkaiden mekaanisten voimien ansiosta ekologiset ja hellävaraiset liuottimet, kuten vesi ja etanoli, riittävät yleensä poikkeuksellisen suuren uuttonopeuden ja saannon saavuttamiseen. Tämän seurauksena ultraääniuutto lyhentää uuttoaikaa ja mahdollistaa liuottimien käytön vähentämisen tai miedompien, hellävaraisempien liuottimien käytön. Tämä tarkoittaa, että ultraääniuutto mahdollistaa sekä suuremmat uuttonopeudet että terveellisemmät uutteet (esim. kylmävesiuutteet). Koska prosessilämpötilaa voidaan hallita tarkasti ultraäänikäsittelyn aikana, vältetään liian korkeiden lämpötilojen aiheuttama uutteiden lämpöhajoaminen sekä aineiden haihtuminen.
Ylikriittiseen CO₂-uuttimeen verrattuna ultraääniuutin on hankintakustannuksiltaan edullinen. Ultraääniprosessorit tarjoavat etuja myös käyttökustannusten, helpon ja käyttäjäystävällisen käytön sekä työturvallisuuden osalta.

Ultraääniuutto pienistä määristä teolliseen tuotantoon asti

Ultraäänikäsittelyn erityispiirre on uuttoprosessin lineaarinen skaalautuvuus. Toteutettavuustutkimukset ja pienten erien tuotanto voidaan toteuttaa helposti kätevällä ultraäänilaitteella avoimessa astiassa. Tämä helpottaa ultraääniuuttoprosessin tehokkuuden ja laadun testaamista. Kaikki pienessä mittakaavassa saadut tulokset voidaan toistaa täysin ja siirtää suurempaan mittakaavaan. Ultraääniuuttimen digitaalinen ohjaus ja ultraääniparametrien automaattinen tallennus sisäiselle SD-kortille mahdollistavat prosessin tarkan seurannan ja tasaisen laatutason toistettavuuden. Hielscher Ultrasonicsin tuotevalikoima tarjoaa ultraääniuuttimia kaikkiin mittakaavoihin – 50 watin käsilaitteista 16 000 watin teollisiin ultraäänilaitteisiin jatkuvatoimista tuotantoa varten. Hielscher Ultrasonicsin vuosikymmenten kokemus ultraääniuutosta ja useiden satojen ultraääniuuttojärjestelmien asennus eri puolilla maailmaa takaavat asiantuntevan ja kattavan neuvonnan.

Alla oleva taulukko antaa käsityksen ultraäänilaitteidemme likimääräisestä käsittelykapasiteetista:

Mitä ultraääni ja ultraääniuutto ovat?

Ultraääni määritellään äänivärähtelyksi, jonka taajuus on yli 20 kHz eli yli 20 000 värähdystä sekunnissa. Tämä taajuusalue on ihmisen kuuloalueen yläpuolella. Ultraääni kattaa siis hyvin laajan akustisten värähtelyjen alueen, minkä vuoksi ultraäänen alaan kuuluu lukuisia erilaisia sovelluksia. Tunnetuimpia käyttöesimerkkejä ovat lääkärin kuvantamistutkimukset, autojen pysäköintitutkat ja materiaalien rikkomaton testaus. Näissä esimerkeissä käytetään korkeataajuista, rikkomatonta ultraääntä.
Suurtehoinen ultraääni määritellään voimakkaiksi, matalataajuisiksi ääniaalloiksi, joiden taajuus on noin 20–60 kHz. Nämä energiatiheät ääniaallot synnyttävät nesteissä vuorottelevia korkeapainejaksoja (puristuminen) ja matalapainejaksoja (harventuminen). Matalapainejakson aikana suurienergiaiset ultraääniaallot muodostavat nesteeseen pieniä tyhjiökuplia tai onteloita. Kun näiden kuplien tilavuus kasvaa niin suureksi, etteivät ne voi enää absorboida lisää energiaa, ne luhistuvat korkeapainejakson aikana. Tätä kuplien luhistumisilmiötä kutsutaan kavitaatioksi.
Kavitaatio luo nesteeseen tai lietteeseen paikallisia kuumia pisteitä, joissa lämpötila voi nousta jopa 5 000 K:iin ja paine jopa 2 000 atm:iin. Lisäksi kavitaatiokuplien luhistuminen synnyttää nestesuihkuja, joiden nopeus voi olla jopa 280 m/s. Nämä paikalliset äärimmäiset olosuhteet saavat kasvisolut rikkoutumaan, jolloin kasvisolujen sisään jääneet bioaktiiviset aineet vapautuvat. Akustinen kavitaatio siis hajottaa kasvisoluja ja lisää solunsisäisten molekyylien diffuusiota uuttoliuokseen (liuottimeen), mikä tehostaa aineensiirtoa. Tehokkaampi aineensiirto tarkoittaa suurempaa uuttonopeutta. Siksi ultraäänianturit ovat yksi yleisimmin käytetyistä välineistä korkealaatuisten uutteiden valmistamiseen kasvimateriaaleista, kuten yrteistä, lehdistä, hedelmistä ja muista kasviperäisistä raaka-aineista.
Ultraääniuutto tarjoaa useita etuja, kuten täydellisen uuton / erittäin korkeat saannot, lyhyemmän uuttoajan, paremman tehokkuuden, yhteensopivuuden minkä tahansa liuottimen kanssa sekä ei-termisen uuttomenetelmän.
 

Ultraäänilaite UIP4000hdT oliivinlehtien jatkuvatoimiseen käsittelyyn korkealaatuisten uutteiden valmistamiseksi