מיצוי אולטרסוני של תרכובות פעילות מתוצרי לוואי של ענבים ויין

ענבים (Vitis vinifera) ותוצרי לוואי של הגפן ושל ייצור יין עשירים בפוליפנולים ובחומרים פעילים ביולוגית אחרים, שהם תרכובות בעלות ערך לייצור תוספים רפואיים ותוספי תזונה. מיצוי אולטרסוני מאפשר בידוד פשוט ויעיל ביותר של תרכובות שמקורן בענבים ובגפן (למשל, גפת ענבים, זרעים, עלים, גבעולים ומשקעי יין). מיצוי בסיוע אולטרסאונד הוא מהיר ואמין, ועולה על שיטות מיצוי אחרות בזכות תפוקות גבוהות יותר, תנאי מיצוי מתונים יותר, זמן מיצוי קצר יותר ועלות נמוכה יותר.

מיצוי אולטרסוני של פיטוכימיקלים מענבים ומהגפן

תוצרי לוואי מכרמים ומתהליך ייצור היין כוללים ציפת ענבים, גפת (קליפות וזרעים), משקעי יין, עלי גפן, גבעולים וזמורות, המהווים עד 30−40% w/w מוצקים, שרובם מושלכים כפסולת ללא שימוש. בעקבות גילוי העושר של פוליפנולים ותרכובות פעילות ביולוגית אחרות בתוצרי לוואי אלה של ענבים ויין, התעשייה משתמשת יותר ויותר בחומרים צמחיים אלה לייצור תמציות בעלות ערך. רסברטרול, אנתוציאנידינים, פרואנתוציאנידין, quercitin וחומרים אחרים המצויים בענבים ובגפן (Vitis vinifera) כבר נצרכים בהיקף נרחב כתוספים רפואיים וכתוספי תזונה. כמקור לתרכובות המקדמות בריאות, תמציות מתוצרי לוואי של Vitis vinifera משמשות בתעשיות התרופות והמזון, ובה בעת תומכות בחקלאות בת קיימא. מיצוי אולטרסוני מקל על שחרור התרכובות הפעילות ביולוגית מענבים ומתוצרי הלוואי שלהם. מיצוי בסיוע אולטרסאונד הוא טכניקת מיצוי מבוססת זה שנים רבות, המשמשת למיצוי תרכובות לתרופות ולמזון. הוא מספק תפוקות תמצית גבוהות מאוד בהליך מיצוי קצר ופועל עם כל ממס (למשל, מים, אתנול, איזופרופנול, הקסאן וכו׳)

מיצוי אולטרסוני של פוליפנולים מזרעי ענבים

זרעי ענבים עשירים בפרואנתוציאנידינים ולכן הם מקור מצוין לייצור תמציות פרואנתוציאנידין לתוספים רפואיים ולתוספי תזונה. Thilakarathna ו-Rupasinghe (2022) הצליחו להדגים את היעילות העדיפה של סוניקציה בטמפרטורות גבוהות מבוקרות, שהביאה לתפוקות פרואנתוציאנידין גבוהות יותר ולזמן מיצוי קצר יותר באופן משמעותי (אולטרסאונד 53 min. לעומת מיצוי קונבנציונלי בממס 150 h!).
שילוב חום וסוניקציה הפחית באופן משמעותי את זמן המיצוי (זמן סוניקציה של 53 min) ואת כמות האתנול המימי הנדרשת (10.14:1 v:w), תוך הגדלה ניכרת של תפוקת ה-PAC (16.1 mg CE/g FW לעומת ערך חזוי של 26.6 mg CE/g FW). התנאים המיטביים הסופיים היו 47% אתנול, יחס s:s של 10:1 (v:w), זמן סוניקציה של 53 min וטמפרטורת מיצוי של 60◦C.

ייצור יעיל של תמצית עלי גפן באמצעות סוניקציה

עלי הגפן המצויה (Vitis vinifera) עשירים ברסברטרול, באנתוציאנידינים, בקוורצטין, באיזוקוורצטין ובתרכובות פעילות ביולוגית רבות אחרות, הניתנות לעיתים קרובות בצורת תמצית למטרות רפואיות ובריאותיות.
הוכח כי מיצוי אולטרסוני מניב תפוקות גבוהות של תמצית בעלת ספקטרום מלא מעלי גפן, ובכך הופך את תהליך המיצוי ליעיל מאוד. אתנול מימי הוכח כממס מועדף לתמציות גפן, שכן יש לו כושר המסה מצוין של מולקולות המטרה ואין לו רעילות. תהליך המיצוי באמצעות אולטרסאונד נמשך דקות ספורות בלבד וניתן לבצעו בתהליך מנתי וכן במצב של זרימה רציפה.
לדוגמה, ניתן לטהר רסברטרול שמוצה מעלי גפן באמצעות אולטרסאונד בעזרת עמודת פחמן מזופורי, המשפרת את טוהר הרסברטרול מ-2.1 ל-20.6%. (ראו Sun et al., 2018)

מיצוי אולטרסוני של סטילבנואידים מגבעולי ענבים

פרוטוקול המיצוי האולטרסוני של Piñeiro et al. (2013) מניב שיעורי השבה גבוהים של סטילבנים כגון trans-resveratrol, ε-viniferin, piceatannol ו-vitisin B, המצויים בעיקר בזמורות גפן ובגבעולי ענבים.

תקציר גרפי של המחקר על מיצוי אולטרסוני של סטילבנואידים מגבעולי ענבים.
(מחקר ותמונה: Piñeiro et al., 2013)

באמצעות מכשיר האולטרסאונד UP200S (200W, 24kHz), ניתן למצות את הסטילבנואידים העיקריים המצויים בגבעולי ענבים בתוך 15 min, בטמפרטורת מיצוי של 75°C ועם 80% אתנול כממס המיצוי, ואין צורך בשלב ניקוי בממס אורגני. השיטה הממוטבת אפשרה ניתוח פשוט ויעיל של תכולת הסטילבנואידים ב-22 דגימות של גבעולי ענבים.

תרשים ההשפעות העיקריות על ההשבה הממוצעת (שטח 10.000−1) במיצוי אולטרסוני באמצעות UP200S תוך יישום פרמטרים שונים: piceatannol (a), trans-resveratrol (b), ε-viniferin (c) ו-vitisin-B (d).
(מחקר וגרפים: Piñeiro et al., 2013)

כרומטוגרמת HPLC-DAD המתאימה לתמצית הייחוס המועשרת בסטילבנואידים.
(מחקר וגרפים: Piñeiro et al., 2013)

מעבדים אולטרסוניים בעלי ביצועים גבוהים למיצוי מענבים ומהגפן

מכשירי המיצוי של Hielscher Ultrasonics מבוססים היטב בתחום המיצוי הצמחי, ללא תלות בחומר הצמחי או בממס המשמשים בתהליך. יצרני תמציות – הן יצרני בוטיק של תמציות ייחודיות והן יצרנים המייצרים בכמויות גדולות – מוצאים במגוון הציוד הרחב של Hielscher את ציוד המיצוי האולטרסוני האידיאלי לדרישות הייצור שלהם. מערכות לתהליכים מנתיים וכן לתהליכים רציפים בקו זמינות לאספקה וניתן לשלוח אותן באותו יום.

מיצוי ביעילות גבוהה באמצעות מכשירי האולטרסאונד של Hielscher

מכשירי המיצוי האולטרסוניים של Hielscher מפרקים ביעילות תאים צמחיים, מגדילים את שטח הפנים של החומר הצמחי לחדירת הממס ומשפרים את מעבר המסה, וכך מביאים לשחרור מהיר ומלא של פיטוכימיקלים (מטבוליטים שניוניים). מכשירי המיצוי של Hielscher תוכננו לנוחות המשתמש, מותקנים במהירות וניתנים להפעלה בטוחה ואינטואיטיבית.
 
הטבלה שלהלן מספקת הערכה של כושר העיבוד המשוער של מכשירי האולטרסאונד שלנו: