מיצוי אולטרסוני של עלי זית להפקת תמציות פוליפנולים בתפוקה גבוהה

הפיקו תמציות עלי זית רבות עוצמה, עשירות באולאורופאין, הידרוקסיטירוזול, ורבסקוסיד, פלבונואידים ופוליפנולים ביו־אקטיביים אחרים באמצעות מכשירי סוניקציה בעלי גשושית של Hielscher. מיצוי אולטרסוני מאיץ את פירוק התאים ואת מעבר המסה, ומסייע ליצרנים להשיג תפוקות גבוהות, זמני עיבוד קצרים ואיכות תמצית הניתנת לשחזור, תוך שימוש במים, בתערובות אתנול ומים או בממסים מתאימים אחרים.

מיצוי אולטרסוני של תרכובות ביו־אקטיביות מעלי זית

מבדיקות היתכנות במעבדה ועד לאצוות בקנה מידה ניסיוני ולייצור תעשייתי רציף בקו, המכשירים האולטרסוניים של Hielscher מעניקים לכם שליטה מדויקת במשרעת, בטמפרטורה, באנרגיה המושקעת ובזמן העיבוד. כך הופך המיצוי האולטרסוני לפתרון יעיל עבור מוצרי תזונה בעלי תועלת בריאותית, תמציות צמחיות, מזונות פונקציונליים, תמרוקים ופיתוח מרכיבים לתרופות.

יתרונות המיצוי האולטרסוני של עלי זית בפירוט:

• תפוקת מיצוי גבוהה יותר: שחררו ביעילות תרכובות פנוליות תוך־תאיות מעלי זית באמצעות קוויטציה אקוסטית.
• זמן עיבוד קצר יותר: קצרו את זמן המיצוי בהשוואה להשריה קונבנציונלית ולמיצוי בממסים.
• תהליך מתון עם גמישות בבחירת הממס: השתמשו במים, באתנול מימי, בגליצרול, בשמנים או בממסים אחרים המתאימים לתהליך.
• ציוד הניתן להגדלה בקנה מידה: פתחו את התהליך שלכם באמצעות מכשירי סוניקציה מעבדתיים והגדילו אותו באופן ליניארי למערכות תעשייתיות בזרימה רציפה.
• איכות הניתנת לשחזור: בקרה דיגיטלית ורישום נתונים מסייעים לייצור תמציות באיכות עקבית.
• רב־תכליתי: מיועד ליצרני מוצרי תזונה בעלי תועלת בריאותית, ליצרני תמציות צמחיות, לבתי בד, למעבדות מחקר ופיתוח בתחום התרופות, לספקי מרכיבים לתמרוקים ולחברות טכנולוגיית מזון.

מה הופך את תמצית עלי הזית למועילה כל כך?

עלי זית (Olea europaea), שהם פסולת חקלאית או תוצר לוואי, הם מקור מצוין לנוגדי חמצון טבעיים. עלי זית מכילים פוליפנולים שונים (המכונים גם ביופנולים), כגון אולאורופאין ואולאצאין. פוליפנולים מצויים באופן טבעי בצמחים ותורמים ליתרונות הבריאותיים של תמצית עלי הזית. מלבד פוליפנולים, עלי עץ הזית עשירים בנוגדי חמצון, כגון איזומרים של ליגסטרוסיד, הידרוקסיטירוזול, טירוזול וחומצה קפאית.
תמצית עלי זית היא רכז הפיטוכימיקלים שבעלי הזית, ולכן היא מכילה כמות גדולה של נוגדי חמצון רבי עוצמה. תמצית עלי זית משמשת באופן מסורתי לחיזוק מערכת החיסון. לדוגמה, היא ניתנת להקלה על תסמיני הצטננות, שיעול וכאבי גרון.
נוסף על כך, מחקרים מצביעים על כך שהפוליפנולים שבתמצית עלי הזית עשויים להפחית את הסיכון למחלות לב וכלי דם, להוריד את רמות הכולסטרול, לסייע בירידה במשקל, להפגין השפעות אנטימיקרוביאליות ולפעול כחומר נוגד סרטן.
מסיבה זו, תמציות מעלי זית (Olea europaea L. folium) משמשות כמרכיב פעיל בפורמולציות של תרופות ותוספי תזונה. נוסף על כך, תמציות עלי זית משמשות בתוספי תזונה, בתכשירים טיפוליים, בתמרוקים וכן במזון ובמשקאות.

תמצית עלי זית עשירה בפוליפנולים כגון אולאורופאין, חומצה קפאית, הידרוקסיטירוזול, ורבסקוסיד, רוטין, quercitin ועוד.

שמן זית מועשר: תמצית עלי זית משמשת גם להעשרת שמני זית כגון שמן זית כתית מעולה. כאשר שמן הזית מועשר בתמצית עלי זית, פרופיל הטעם שלו עשיר יותר וערך ה־ORAC שלו עולה. שמני זית המועשרים בעלי זית מתאפיינים בחיי מדף משופרים ובעמידות גבוהה יותר לחום, שכן נוגדי החמצון לוכדים רדיקלים חופשיים ומונעים עיפוש.
למידע נוסף על השריית זיתים בסיוע אולטרסאונד לייצור שמן זית כתית מעולה!

הפיטוכימיקלים החשובים ביותר בעלי זית

הרכב התרכובות הפנוליות בעלי זית כולל אולאורוסידים (אולאורופאין, ורבסקוסיד), פלבונים (לוטאולין, דיוסמטין, apigenin-7-glucose, luteolin-7-glucose, diosmetin-7-glucose), פלבונולים (רוטין), פלבאן-3-אולים (קטכין) ונגזרות פנוליות (טירוזול, הידרוקסיטירוזול, ונילין, חומצה ונילית, חומצה קפאית). אולאורופאין והידרוקסיטירוזול הם התרכובות הפנוליות החשובות ביותר בעלי זית.

אולאורופאין

אולאורופאין, אירידואיד לא רעיל המצוי בזית (סוג של מונוטרפנואיד), הוא סוג של תרכובת פנולית מרה. אף שהוא מצוי בקליפה, בציפה ובזרעים של זיתים ירוקים וכן בעלי זית, אולאורופאין מצוי בשפע הרב ביותר בעלי זית. עם תכולה של 6–14% מהמשקל היבש, הוא המולקולה הביו־אקטיבית הבולטת ביותר בעלי זית. בהתאם לזן הזית, לקרקע ולמועד הקטיף, תכולת האולאורופאין יכולה אף לעלות עד ל־17–23% מהמשקל היבש.

הידרוקסיטירוזול

הידרוקסיטירוזול הוא מטבוליט של אולאורופאין. שתי המולקולות ידועות בפעילותן נוגדת החמצון העוצמתית, התורמת לחלק מהפעילויות נוגדות החמצון, נוגדות הדלקת והמסייעות במאבק במחלות של שמן הזית. להידרוקסיטירוזול אחד מערכי ORAC (יכולת ספיגת רדיקלי חמצן) הידועים הגבוהים ביותר שנצפו בנוגדי חמצון טבעיים.

תמצית עלי זית בעלת ספקטרום מלא מכילה פוליפנולים רבים, נוגדי חמצון ופיטוכימיקלים אחרים, שלהם השפעות סינרגטיות. מיצוי אולטרסוני הוא שיטת מיצוי אמינה, המשחררת את כל הפיטוכימיקלים מעלי הזית ובכך מפיקה תמצית רחבת טווח בעלת עוצמה גבוהה מאוד.

תמציות עלי זית המופקות באמצעות סוניקציה

לתנאי הסביבה הקיצוניים באזור ה״נקודה החמה״ של הקוויטציה האולטרסונית יש השפעות שונות על החומר הצמחי ועל יכולת המיצוי שלו. אלה כוללות התגברות על החדירות הבררנית של קרום התא, הגברת חילוף החומרים בין פנים התא לממס, פירוק תאים מכני ושחרור חומרים תוך־תאיים (כלומר, פיטוכימיקלים כגון אולאורופאין, הידרוקסיטירוזול, חומצה גאלית וכו׳). השפעות אלה מביאות לתפוקה גבוהה של תמציות באיכות גבוהה בתוך זמן סוניקציה קצר מאוד. מעבד אולטרסוני בהספק של 400 ואט, כגון UP400St של Hielscher, יכול לעבד מנה של 10 ליטר תרחיף צמחי בתוך 5–8 דקות. המכשירים האולטרסוניים התעשייתיים מעבדים את התרחיף, המורכב מחומר צמחי ומממס, בזרימה רציפה. התווך נשאב דרך ריאקטור אולטרסוני ועובר בו סוניקציה. בקנה מידה תעשייתי, UIP4000hdT (4kW) יכול להגיע לספיקת זרימה של כ־3L/min.
בזכות תפוקת התמצית הגבוהה ומהירות התהליך, המיצוי האולטרסוני יעיל במיוחד. לכן, יצרני תמציות רבים המפיקים תמציות באיכות גבוהה, כגון CBD, קנבינואידים, וניל, אצות, ג׳ינג׳ר ותמציות צמחיות רבות אחרות, אימצו במהירות את הסוניקציה. קוויטציה אולטרסונית יכולה להשיג תפוקת מיצוי של 95–99% מהתרכובת הפעילה המצויה בחומר הצמחי. למשל, מחקר הראה יעילות מיצוי של 99.27% בשחרור כלל התרכובות הפנוליות מעלי זית. (Luo, 2011) ניתן להתאים את התהליך האולטרסוני באופן מיטבי לחומר הגלם ולאיכות התמצית הרצויה באמצעות התאמת פרמטרי התהליך (משרעת אולטרסונית, טמפרטורה, לחץ, צמיגות).

האיור מציג כרומטוגרמה של התרכובות הפנוליות מעלי זית שמוצו באולטרסאונד, שהתקבלה בכרומטוגרפיה נוזלית בביצועים גבוהים במיוחד עם גלאי מערך דיודות (UHPLC-DAD). שיאים 1 ו־2 זוהו ב־325nm (קווים אדומים), ואילו שיא 3 (קו כחול) זוהה ב־280nm.
תמונה ומחקר: Giocometti, J. et al. (2018)

מיצוי אולטרסוני תואם כמעט לכל סוג של ממס. למיצוי עלי זית בסיוע אולטרסאונד, אתנול מימי בריכוז 80% נמצא היעיל ביותר. עם זאת, ניתן לשנות את תפוקת המיצוי של תרכובות פיטוכימיות מסוימות באמצעות בחירת ממס אחר בעל קוטביות שונה (למשל, מתנול).
מעוניינים להגדיל את תפוקת שמן הזית הכתית המעולה שלכם במהלך המלקסציה? לחצו כאן כדי ללמוד עוד על מלקסציה אולטרסונית של שמן זית כתית מעולה (EVOO)!
 

היתרונות של מערכות מיצוי אולטרסוניות

היתרונות של מיצוי אולטרסוני הם נצולת המיצוי הגבוהה, הבחירה החופשית בממס (למשל מים, אתנול, תערובת מים ואתנול, שמן זית וכו'), וכן ההפעלה הפשוטה והבטוחה. בזכות הכוחות המכניים העזים של הסוניקציה, ממסים ידידותיים לסביבה ועדינים, כגון מים, אתנול וכו', מספיקים בדרך כלל להשגת קצב מיצוי ונצולת מיצוי יוצאי דופן. כתוצאה מכך, מיצוי אולטרסוני מקצר את זמן המיצוי ומאפשר להפחית את השימוש בממסים או להשתמש בממסים מתונים ועדינים יותר. פירוש הדבר הוא שמיצוי אולטרסוני מאפשר גם קצבי מיצוי גבוהים יותר וגם תמציות בריאות יותר (למשל תמציות המופקות במים קרים). מכיוון שניתן לשלוט במדויק בטמפרטורת התהליך במהלך הסוניקציה, נמנעים פירוק תרמי של התמציות עקב טמפרטורות גבוהות מדי וכן התאדות של החומרים.
בהשוואה למכשיר מיצוי באמצעות CO₂ במצב על־קריטי, עלויות הרכישה של מכשיר מיצוי אולטרסוני נמוכות. למעבדים האולטרסוניים יש יתרונות גם מבחינת עלויות התפעול, הפעלה פשוטה וידידותית למשתמש ובטיחות תעסוקתית.

מיצוי אולטרסוני לכמויות קטנות ועד לייצור תעשייתי

מאפיין ייחודי של עיבוד אולטרסוני הוא האפשרות להגדיל באופן ליניארי את קנה המידה של תהליך המיצוי. ניתן לבצע בקלות בדיקות היתכנות וייצור של אצוות קטנות באמצעות מכשיר אולטרסוני נוח לשימוש בכלי פתוח. כך ניתן לבדוק בקלות את היעילות והאיכות של תהליך המיצוי האולטרסוני. כל תוצאה המתקבלת בקנה מידה קטן ניתנת לשחזור מלא ולהעברה לקנה מידה גדול יותר. הבקרה הדיגיטלית של מכשיר המיצוי האולטרסוני והרישום האוטומטי של נתוני הפרמטרים האולטרסוניים בכרטיס SD פנימי מאפשרים ניטור מדויק של התהליך ועמידה חוזרת בתקני איכות קבועים. מגוון המוצרים של Hielscher Ultrasonics מציע מכשירי מיצוי אולטרסוניים לכל קנה מידה – ממכשירים ידניים בהספק של 50 ואט ועד למערכות אולטרסוניות תעשייתיות בהספק של 16,000 ואט לייצור בקו. בזכות עשרות שנות הניסיון של Hielscher Ultrasonics במיצוי אולטרסוני והתקנת כמה מאות מערכות מיצוי אולטרסוניות ברחבי העולם, מובטח ייעוץ מקצועי ומקיף.

הטבלה שלהלן מספקת אינדיקציה לכושר העיבוד המשוער של המכשירים האולטרסוניים שלנו:

מהם אולטרסאונד ומיצוי אולטרסוני?

אולטרסאונד מוגדר כתנודות קול בתדירות של יותר מ־20kHz, כלומר יותר מ־20,000 תנודות בשנייה. זהו התחום שמעל לטווח השמיעה האנושי. לפיכך, אולטרסאונד מקיף טווח רחב מאוד של תנודות אקוסטיות, ולכן יישומים רבים ושונים נכללים בתחום האולטרסאונד. דוגמאות השימוש המוכרות ביותר כוללות הליכי דימות רפואיים, סיוע בחניה במכוניות ובדיקות לא הרסניות של חומרים. בדוגמאות שהוזכרו נעשה שימוש באולטרסאונד בתדר גבוה שאינו הרסני.
אולטרסאונד בהספק גבוה מוגדר כגלי קול בעוצמה גבוהה ובתדר נמוך, בתדירות של כ־20–60kHz. גלי קול אלה, בעלי צפיפות אנרגיה גבוהה, יוצרים בנוזלים מחזורים מתחלפים של לחץ גבוה (דחיסה) ולחץ נמוך (הקלשה). במהלך מחזור של לחץ נמוך, הגלים האולטרסוניים עתירי האנרגיה יוצרים בועות ריק קטנות או חללים בנוזל. כאשר בועות אלה מגיעות לנפח שבו אינן יכולות לספוג אנרגיה נוספת, הן מתפוצצות במהלך מחזור של לחץ גבוה. תופעה זו של קריסת בועות פנימה מכונה קוויטציה.
קוויטציה יוצרת מוקדים חמים מקומיים בנוזל או בתרחיף, שבהם הטמפרטורות עשויות להגיע עד 5000K והלחצים עד 2000atm. בנוסף, קריסת בועות הקוויטציה פנימה יוצרת סילוני נוזל במהירויות של עד 280 m/s. תנאים קיצוניים מקומיים אלה גורמים לתאי הצמח להתפוצץ, וכך משתחררים חומרים פעילים ביולוגית הכלואים בתוך תא הצמח. כלומר, קוויטציה אקוסטית מפרקת תאי צמח ומגבירה את הדיפוזיה של מולקולות תוך־תאיות אל תמיסת המיצוי (הממס), ובכך משפרת את מעבר המסה. מעבר מסה מוגבר משמעו קצב מיצוי גבוה יותר. לכן, גשושיות אולטרסוניות הן מהכלים הנפוצים ביותר להפקת תמציות איכותיות מחומרי גלם צמחיים כגון עשבי תיבול ומרפא, עלים, פירות וחומרים צמחיים אחרים.
מיצוי אולטרסוני מציע יתרונות שונים כגון מיצוי מלא / תפוקות גבוהות מאוד, קיצור זמן המיצוי, שיפור היעילות, תאימות לכל ממס והיותו שיטת מיצוי לא תרמית.
 

מכשיר הסוניקציה UIP4000hdT לעיבוד עלי זית בקו הייצור להפקת תמציות איכותיות