פוליפנולים מקליפות מנגו – לשיטת המיצוי יש חשיבות

בחתירה לחיים בריאים יותר, מדענים בוחנים ללא הרף מקורות חדשים וידידותיים לסביבה ושיטות יעילות למיצוי תרכובות מועילות ממקורות טבעיים. פסולת מזון, כגון תוצרי לוואי של פירות ובהם קליפות מנגו, עשירה בפוליפנולים ויכולה לשמש מקור להפקת תרכובות פנוליות באיכות גבוהה. אחת הטכניקות הללו, שצוברת תאוצה בשנים האחרונות, היא מיצוי אולטרסוני – תהליך המפעיל גלי קול בתדר גבוה כדי למצות ביעילות תרכובות פעילות ביולוגית מחומרים צמחיים. מבין התרכובות הללו, הפוליפנולים זכו למעמד בולט בזכות יתרונותיהם הבריאותיים הרבים, ובהם תכונות נוגדות חמצון ונוגדות דלקת. הצטרפו אלינו להעמקה במיצוי פוליפנולים מקליפות מנגו ולמדו כיצד סוגים שונים של ציוד אולטרסוני משפיעים במידה ניכרת על יעילות המיצוי ועל תפוקת הפוליפנולים.

מהם פוליפנולים?

פוליפנולים הם קבוצה מגוונת של תרכובות המצויות בטבע ונמצאות בפירות, בירקות, בתה, בקפה, ביין ובמזונות אחרים מן הצומח. הם ידועים בתכונותיהם נוגדות החמצון, המסייעות להילחם בעקה חמצונית בגוף ומפחיתות את הסיכון למחלות כרוניות כגון מחלות לב וכלי דם, סרטן ומחלות ניווניות של מערכת העצבים. בנוסף, פוליפנולים מפגינים השפעות נוגדות דלקת, נוגדות מיקרואורגניזמים ונוגדות סרטן, שהופכות אותם לרכיבים בעלי ערך בתזונה בריאה. תרכובות פנוליות מתוצרי לוואי של מזון מן הצומח הן מקור בעלות נמוכה שניתן להשתמש בו כתוספי מזון או כתוספי תזונה התורמים לתזונה בריאה יותר.
קליפות מנגו הן מקור מצוין לתרכובות פנוליות (14.85–127.6 mg/gDW). בנוסף, הן מספקות כמויות גבוהות של סיבים (36–78 g/100 g של חומר יבש); ויטמינים (C ו-E); וקרוטנואידים (0.1–51 mg/gDW).

המחקר המדעי של Aznar-Ramos ועמיתיו מספק תובנות משכנעות על העולם המרתק של מיצוי תרכובות פנוליות מתוצרי לוואי של קליפות מנגו ועל חשיבותו של ציוד המיצוי המתאים. תוצאות המחקר מבהירות את הביצועים העדיפים של סוניקציה באמצעות גשושית במיצוי תרכובות פנוליות בהשוואה לאמבטיות אולטרסוניות מסורתיות.

תוצאות משכנעות: סיפור של יעילות ודיוק

ככל שנחשפו הנתונים, התברר שסוניקציה באמצעות גשושית היא המפתח להפקת השפע הטמון בטבע ביעילות ובדיוק שאין להם מתחרים. הערכים שהתקבלו עבור התכולה הפנולית הכוללת (TPC) הצביעו על הבדל בולט בין שתי שיטות המיצוי. בעוד שהאמבטיה האולטרסונית הניבה ערכי TPC בטווח שבין 1.6 ל-8.7 mg GAE/g dw, המיצוי באמצעות סונוטרודה הניב ערכים גבוהים יותר בטווח שבין 3.9 ל-9.4 mg GAE/g dw. תוצאות אלה הדגישו את עוצמתם של מכשירי סוניקציה בעלי גשושית במיצוי מרבי של תרכובות פנוליות מתוצרי לוואי של קליפות מנגו.

אך היתרונות של סוניקציה באמצעות גשושית לא הסתיימו בכך. בניתוח מעמיק יותר גילו החוקרים מגמה מרתקת – סוניקציה באמצעות גשושית מיצתה מגוון גדול יותר של תרכובות בהשוואה לאמבטיה האולטרסונית. עם סך של 22 תרכובות שנקבעה כמותן בתמציות שהופקו באמצעות סונוטרודה, לעומת 15 בדגימות מהאמבטיה האולטרסונית, הודגשה עוד יותר עליונותה של הסוניקציה באמצעות גשושית.

שחרור תרכובות פנוליות מפסולת פירות: ניצחון לסוניקציה באמצעות גשושית

מבין שלל התרכובות שנחשפו, הפלבונואידים בלטו ככוכבי המחקר. בתמצית שהופקה בסוניקציה באמצעות גשושית דווחו הכמויות הגבוהות ביותר של פלבונואידים, עדות ליכולתה שאין לה מתחרים לחשוף את אוצר התרופות של הטבע במלוא הדרו. בפרט, בתמציות שהופקו באמצעות סונוטרודה זוהתה תכולה גבוהה יותר של מתיל גלאט – יותר מפי שמונה מאשר בתמציות שהופקו באמבטיה אולטרסונית – ואילו הכמות הכוללת של איזומרי גאלוילגלוקוז ומתיל גלאט הייתה גבוהה יותר במידה מובהקת בדגימות שהופקו באמצעות סונוטרודה.

הגדלת קנה המידה לייצור מסחרי: מהמעבדה לתעשייה

חשוב לציין שהיתרונות של סוניקציה באמצעות גשושית משתרעים מעבר לכותלי המעבדה. בזכות האפשרות להגדיל את קנה המידה שלה הן לרמת הפיילוט והן לרמה התעשייתית, סוניקציה באמצעות גשושית פותחת דלת לעולם של אפשרויות. מניסויים בקנה מידה קטן ועד לייצור בקנה מידה גדול, היעילות והאמינות של מכשירי סוניקציה בעלי גשושית סוללות את הדרך לחידושים מחוללי שינוי בתעשיית המיצוי.

בתחום מדע המיצוי, שבו לכל טיפה יש חשיבות, מכשירי סוניקציה בעלי גשושית משמשים מגדלורים של יעילות ודיוק. בזכות ביצועיהם המרשימים במיצוי תרכובות פנוליות מתוצרי לוואי של קליפות מנגו, פלאי טכנולוגיית הקול הללו עיצבו מחדש את הבנתנו לגבי שיטות מיצוי. במבט לעתיד, מהפכת הקול שחוללה הסוניקציה באמצעות גשושית מבטיחה לפתוח אופקים חדשים של גילוי מדעי, גל קול אחד בכל פעם.

שיטות מיצוי מסורתיות לעומת מיצוי אולטרסוני

באופן מסורתי, פוליפנולים מוצו בשיטות כגון השריה, מיצוי סוקסלט וזיקוק בקיטור. אף שהן יעילות, טכניקות אלה דורשות לעיתים קרובות זמני מיצוי ממושכים, טמפרטורות גבוהות ושימוש בממסים אורגניים, שעלולים לפרק תרכובות רגישות ולפגוע באיכות התמצית.

כאן נכנס לתמונה המיצוי האולטרסוני – חלופה לא תרמית, ידידותית לסביבה ויעילה ביותר. שיטה זו רותמת את עוצמתם של גלים אולטרסוניים, בדרך כלל בטווח שבין 20 kHz ל-100 kHz, כדי לפרק דפנות תאים ולשחרר תרכובות פעילות ביולוגית ממטריצות צמחיות. התהליך כולל טבילת החומר הצמחי בממס (בדרך כלל מים או תערובת מים ואתנול) וחשיפתו לגלים אולטרסוניים, היוצרים בועות קוויטציה. בועות אלה קורסות פנימה בקרבת תאי הצמח ויוצרות כוחות גזירה עזים ומיקרו-סילונים המסייעים לתהליך המיצוי. כתוצאה מכך, מיצוי אולטרסוני מציע כמה יתרונות על פני שיטות מסורתיות, ובהם זמני מיצוי קצרים יותר, צריכת ממסים נמוכה יותר ותפוקות מיצוי גבוהות יותר.

היתרונות של מיצוי פוליפנולים אולטרסוני:

השימוש במיצוי אולטרסוני לבידוד פוליפנולים מציע יתרונות רבים:

1. יעילות מיצוי משופרת: גלים אולטרסוניים חודרים לרקמות צמחיות ביעילות רבה יותר משיטות מכניות, ומובילים ליעילות מיצוי גבוהה יותר ולתפוקות גדולות יותר של פוליפנולים.
2. קיצור זמן העיבוד: בהשוואה לטכניקות מסורתיות, מיצוי אולטרסוני מקצר במידה ניכרת את זמני המיצוי, ומאפשר ייצור מהיר יותר ותפוקה מוגברת.
3. שימור הפעילות הביולוגית: אופיו העדין של המיצוי האולטרסוני ממזער פירוק תרמי וחמצון של פוליפנולים, משמר את תכונותיהם הפעילות ביולוגית ומשפר את איכות התמצית.
4. ידידותיות לסביבה: בניגוד לשיטות הצורכות כמויות גדולות של ממסים, מיצוי אולטרסוני דורש שימוש מזערי בממסים ומבטל את הצורך בממסים אורגניים רעילים, ולכן הוא בר קיימא מבחינה סביבתית וכדאי מבחינה כלכלית.

יישומים של מיצוי פוליפנולים אולטרסוני:

הרבגוניות של המיצוי האולטרסוני הובילה לאימוצו הנרחב בתעשיות שונות, ובהן תרופות, תוספי תזונה בעלי תועלת בריאותית, מזון ומשקאות, קוסמטיקה ורפואת צמחים. כמה מהיישומים הנפוצים כוללים:

• ייצור תמציות עשירות בפוליפנולים עבור תוספי תזונה ומזונות פונקציונליים
• פיתוח נוגדי חמצון טבעיים לשימוש בשימור מזון ובקוסמטיקה
• מיצוי תרכובות פעילות ביולוגית מצמחי מרפא עבור תכשירים תרופתיים
• מיטוב תהליכי מיצוי עבור תתי-קבוצות מסוימות של פוליפנולים, כגון פלבונואידים, חומצות פנוליות וטאנינים

 
מקורות:

• Aznar-Ramos, M.J.; Razola-Díaz, M.d.C.; Verardo, V.; Gómez-Caravaca, A.M. (2022): השוואה בין מיצוי באמבטיה אולטרסונית למיצוי באמצעות סונוטרודה של תרכובות פנוליות מתוצרי לוואי של קליפות מנגו. Horticulturae 2022, 8, 1014.
• Sara Marçal, Manuela Pintado (2021): קליפות מנגו כרכיב מזון / כתוסף מזון: ערך תזונתי, עיבוד, בטיחות ויישומים. Trends in Food Science & Technology, Volume 114, 2021. 472-489.