Ultrazvučna ekstrakcija lista masline za dobivanje polifenolnih ekstrakata s visokim prinosom

Proizvodite snažne ekstrakte lista masline bogate oleuropeinom, hidroksitirozolom, verbaskozidom, flavonoidima i drugim bioaktivnim polifenolima pomoću Hielscher sonikatora sa sondom. Ultrazvučna ekstrakcija ubrzava razaranje stanica i prijenos tvari, pomažući proizvođačima postići visoke prinose, kratko vrijeme obrade i ponovljivu kvalitetu ekstrakta uz upotrebu vode, smjesa etanola i vode ili drugih prikladnih otapala.

Ultrazvučna ekstrakcija bioaktivnih spojeva iz listova masline

Od laboratorijskih ispitivanja izvedivosti do pilotnih šarži i industrijske proizvodnje u liniji, Hielscher ultrazvučni uređaji omogućuju vam preciznu kontrolu amplitude, temperature, unosa energije i vremena obrade. To ultrazvučnu ekstrakciju čini učinkovitim rješenjem za nutraceutike, biljne ekstrakte, funkcionalnu hranu, kozmetiku i razvoj farmaceutskih sastojaka.

Detaljan pregled prednosti ultrazvučne ekstrakcije lista masline:

• Veći prinos ekstrakcije: Učinkovito oslobodite unutarstanične fenolne spojeve iz listova masline pomoću akustične kavitacije.
• Kraće vrijeme obrade: Skratite vrijeme ekstrakcije u usporedbi s konvencionalnom maceracijom i ekstrakcijom otapalima.
• Blag postupak s fleksibilnim izborom otapala: Upotrebljavajte vodu, vodeni etanol, glicerol, ulja ili druga otapala kompatibilna s postupkom.
• Oprema za povećanje mjerila: Razvijte svoj postupak pomoću laboratorijskih sonikatora i linearno povećajte mjerilo do industrijskih protočnih sustava.
• Ponovljiva kvaliteta: Digitalno upravljanje i bilježenje podataka podržavaju ujednačenu proizvodnju ekstrakta.
• Svestranost: Namijenjeno proizvođačima nutraceutika, proizvođačima biljnih ekstrakata, uljarama, farmaceutskim laboratorijima za istraživanje i razvoj, dobavljačima kozmetičkih sastojaka i prehrambeno-tehnološkim tvrtkama.

Što ekstrakt lista masline čini toliko korisnim?

Listovi masline (Olea europaea), poljoprivredni otpad ili nusproizvod, izvrstan su izvor prirodnih antioksidansa. Listovi masline sadrže različite polifenole (poznate i kao biofenoli), poput oleuropeina i oleaceina. Polifenoli se prirodno pojavljuju u biljkama i doprinose blagotvornim učincima ekstrakta lista masline na zdravlje. Osim polifenolima, listovi masline bogati su antioksidansima poput izomera ligstrozida, hidroksitirozola, tirozola i kavene kiseline.
Ekstrakt lista masline koncentrat je fitokemikalija iz listova masline te stoga sadrži veliku količinu snažnih antioksidansa. Ekstrakt lista masline tradicionalno se upotrebljava za jačanje imunosnog sustava. Primjerice, primjenjuje se za ublažavanje simptoma obične prehlade, kašlja i grlobolje.
Nadalje, istraživanja upućuju na to da bi polifenoli u ekstraktu lista masline mogli smanjiti rizik od kardiovaskularnih bolesti, sniziti razinu kolesterola, pomoći pri mršavljenju, pokazivati antimikrobne učinke i djelovati kao sredstvo protiv raka.
Zbog toga se ekstrakti listova masline (Olea europaea L. folium) upotrebljavaju kao aktivni sastojak u formulacijama farmaceutskih proizvoda i dodataka prehrani. Osim toga, ekstrakti lista masline upotrebljavaju se u prehrambenim dodacima, terapijskim pripravcima, kozmetici te hrani i pićima.

Ekstrakt lista masline bogat je polifenolima poput oleuropeina, kavene kiseline, hidroksitirozola, verbaskozida, rutina, spoja quercitin itd.

Maslinovo ulje obogaćeno infuzijom: Ekstrakt lista masline upotrebljava se i za obogaćivanje maslinovih ulja poput ekstra djevičanskog maslinova ulja. Obogaćeno ekstraktom lista masline, maslinovo ulje ima bogatiji profil okusa i povećanu ORAC vrijednost. Maslinova ulja obogaćena infuzijom lista masline imaju dulji rok trajanja i veću toplinsku stabilnost jer antioksidansi hvataju slobodne radikale i sprječavaju užeglost.
Saznajte više o ultrazvučno potpomognutoj maceraciji maslina za proizvodnju ekstra djevičanskog maslinova ulja!

Najvažnije fitokemikalije u listovima masline

Sastav fenolnih spojeva u listovima masline obuhvaća oleurozide (oleuropein, verbaskozid), flavone (luteolin, diosmetin, apigenin-7-glukoza, luteolin-7-glukoza, diosmetin-7-glukoza), flavonole (rutin), flavan-3-ole (katehin) i fenolne derivate (tirozol, hidroksitirozol, vanilin, vanilinska kiselina, kavena kiselina). Oleuropein i hidroksitirozol najvažniji su fenolni spojevi u listovima masline.

Oleuropein

Oleuropein, netoksični iridoid masline (vrsta monoterpenoida), vrsta je gorkog fenolnog spoja. Iako je prisutan u kožici i mesu zelenih maslina te u sjemenkama i listovima, oleuropein je najzastupljeniji u listovima masline. S udjelom od 6–14% suhe mase najzastupljenija je bioaktivna molekula u listovima masline. Ovisno o sorti masline, tlu i vremenu berbe, udio oleuropeina može dosegnuti čak 17–23% suhe mase.

Hidroksitirozol

Hidroksitirozol je metabolit oleuropeina. Obje su molekule poznate po snažnom antioksidacijskom djelovanju, koje doprinosi dijelu antioksidacijskog i protuupalnog djelovanja maslinova ulja te njegova djelovanja protiv bolesti. Hidroksitirozol ima jednu od najviših poznatih vrijednosti ORAC-a (kapaciteta apsorpcije kisikovih radikala) zabilježenih među prirodnim antioksidansima.

Ekstrakt lista masline punog spektra sadrži brojne polifenole, antioksidanse i druge fitokemikalije koje djeluju sinergijski. Ultrazvučna ekstrakcija pouzdana je tehnika ekstrakcije koja oslobađa sve fitokemikalije iz listova masline i time daje vrlo snažan ekstrakt širokog spektra.

Ekstrakti lista masline proizvedeni sonikacijom

Ekstremni uvjeti u zoni „vruće točke” ultrazvučne kavitacije imaju različite učinke na biljni materijal i mogućnost njegove ekstrakcije. To uključuje prevladavanje selektivne propusnosti stanične membrane, povećanu izmjenu tvari između unutrašnjosti stanice i otapala, mehaničko razaranje stanica i oslobađanje unutarstaničnih tvari (tj. fitokemikalija poput oleuropeina, hidroksitirozola, galne kiseline itd.). Ti učinci omogućuju visok prinos visokokvalitetnih ekstrakata uz vrlo kratko vrijeme sonikacije. Ultrazvučni procesor snage 400 vata poput uređaja UP400St tvrtke Hielscher može obraditi šaržu biljne suspenzije od 10 litara u roku od 5–8 minuta. Industrijski ultrazvučni uređaji obrađuju suspenziju sastavljenu od biljnog materijala i otapala u kontinuiranom protoku. Medij se pumpa kroz ultrazvučni reaktor i ondje se podvrgava sonikaciji. U industrijskom mjerilu UIP4000hdT (4kW) može postići približno 3L/min.
Zbog visokog prinosa ekstrakta i brzine procesa ultrazvučna ekstrakcija osobito je učinkovita. Stoga su sonikaciju brzo prihvatili brojni proizvođači ekstrakata koji proizvode visokokvalitetne ekstrakte, primjerice CBD-a, kanabinoida, vanilije, algi, đumbira i brojnih drugih biljnih materijala. Ultrazvučnom kavitacijom može se postići ekstrakcijski prinos od 95–99% aktivnog spoja sadržanog u biljnom materijalu. Primjerice, istraživanje je pokazalo učinkovitost ekstrakcije od 99,27% za oslobađanje ukupnih fenolnih spojeva iz listova masline. (Luo, 2011) Ultrazvučni proces može se optimalno prilagoditi sirovini i željenoj kvaliteti ekstrakta podešavanjem procesnih parametara (ultrazvučne amplitude, temperature, tlaka, viskoznosti).

Na slici je prikazan kromatogram fenolnih spojeva iz listova masline ekstrahiranih ultrazvukom, dobiven tekućinskom kromatografijom ultravisoke djelotvornosti s detektorom s nizom dioda (UHPLC-DAD). Vrhovi 1 i 2 detektirani su pri 325nm (crvene linije), dok je vrh 3 (plava linija) detektiran pri 280nm.
slika i istraživanje: Giocometti, J. et al. (2018)

Ultrazvučna ekstrakcija kompatibilna je s gotovo svakom vrstom otapala. Za ultrazvučno potpomognutu ekstrakciju listova masline najučinkovitijim se pokazao 80% vodeni etanol. Međutim, ekstrakcijski prinos pojedinih fitokemijskih spojeva može se promijeniti odabirom drugog otapala različite polarnosti (npr. metanola).
Želite li povećati prinos ekstra djevičanskog maslinova ulja tijekom malaksacije? Kliknite ovdje i saznajte više o ultrazvučnoj malaksaciji ekstra djevičanskog maslinova ulja (EVOO)!
 

Prednosti sustava za ultrazvučnu ekstrakciju

Prednosti ultrazvučne ekstrakcije su visok prinos ekstrakcije, slobodan izbor otapala (npr. voda, etanol, smjesa vode i etanola, maslinovo ulje itd.) te jednostavan i siguran rad. Zbog intenzivnih mehaničkih sila sonikacije, ekološka i blaga otapala poput vode, etanola itd. obično su dovoljna za postizanje iznimne brzine i prinosa ekstrakcije. Stoga ultrazvučna ekstrakcija skraćuje vrijeme ekstrakcije i omogućuje smanjenu potrošnju otapala ili upotrebu blažih, nježnijih otapala. To znači da ultrazvučna ekstrakcija omogućuje i veće brzine ekstrakcije i zdravije ekstrakte (npr. ekstrakte dobivene hladnom vodom). Budući da se procesna temperatura može precizno kontrolirati tijekom sonikacije, izbjegavaju se toplinska razgradnja ekstrakata zbog previsokih temperatura i isparavanje tvari.
U usporedbi s ekstraktorom koji upotrebljava superkritični CO₂, troškovi nabave ultrazvučnog ekstraktora su niski. Ultrazvučni procesori također se ističu u pogledu operativnih troškova, jednostavnog rada prilagođenog korisniku i sigurnosti na radu.

Ultrazvučna ekstrakcija za manje količine pa sve do industrijske proizvodnje

Posebna značajka ultrazvučne obrade jest linearna skalabilnost procesa ekstrakcije. Studije izvedivosti i proizvodnja manjih šarži mogu se jednostavno provesti praktičnim ultrazvučnim uređajem u otvorenoj posudi. Time se olakšava ispitivanje učinkovitosti i kvalitete procesa ultrazvučne ekstrakcije. Svi rezultati dobiveni u malom mjerilu mogu se u potpunosti reproducirati i prenijeti u veće mjerilo. Digitalno upravljanje ultrazvučnim ekstraktorom i automatsko bilježenje podataka o ultrazvučnim parametrima na unutarnju SD karticu omogućuju precizno praćenje procesa i ponovljivo postizanje stalnih standarda kvalitete. Ponuda proizvoda tvrtke Hielscher Ultrasonics obuhvaća ultrazvučne ekstraktore za svako mjerilo – od ručnih uređaja snage 50 vata do industrijskih ultrazvučnih sustava snage 16.000 vata za proizvodnju u liniji. Zahvaljujući desetljećima iskustva tvrtke Hielscher Ultrasonics u ultrazvučnoj ekstrakciji i ugradnji nekoliko stotina sustava za ultrazvučnu ekstrakciju diljem svijeta, zajamčeno je stručno i sveobuhvatno savjetovanje.

Tablica u nastavku daje okvirni prikaz približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja:

Što su ultrazvuk i ultrazvučna ekstrakcija?

Ultrazvuk se definira kao zvučne vibracije s frekvencijom većom od 20kHz, odnosno više od 20.000 titraja u sekundi. To je područje iznad raspona ljudskog sluha. Ultrazvuk stoga obuhvaća vrlo širok raspon akustičnih vibracija, što znači da u područje ultrazvuka spadaju brojne različite primjene. Najpoznatiji primjeri primjene uključuju medicinske slikovne pretrage, pomoć pri parkiranju automobila i nerazorno ispitivanje materijala. Za navedene primjere koristi se visokofrekventni, nerazorni ultrazvuk.
Ultrazvuk velike snage definira se kao zvučni valovi visokog intenziteta i niske frekvencije, s frekvencijom od približno 20–60kHz. Ti zvučni valovi visoke gustoće energije u tekućinama stvaraju naizmjenične cikluse visokog tlaka (kompresija) i niskog tlaka (razrjeđivanje). Tijekom ciklusa niskog tlaka ultrazvučni valovi visoke energije stvaraju male vakuumske mjehuriće ili šupljine u tekućini. Kada ti mjehurići dosegnu volumen pri kojem više ne mogu apsorbirati energiju, implodiraju tijekom ciklusa visokog tlaka. Ta pojava implozije mjehurića poznata je kao kavitacija.
Kavitacija stvara lokalne vruće točke u tekućini ili suspenziji, koje mogu dosegnuti temperature do 5000K i tlakove do 2000atm. Osim toga, implozija kavitacijskih mjehurića stvara mlazove tekućine brzinama do 280 m/s. Ti lokalno prisutni ekstremni uvjeti uzrokuju pucanje biljnih stanica, čime se oslobađaju bioaktivne tvari zarobljene u njihovoj unutrašnjosti. To znači da akustična kavitacija razara biljne stanice i dovodi do povećane difuzije unutarstaničnih molekula u ekstrakcijsku otopinu (otapalo), čime se poboljšava prijenos mase. Veći prijenos mase znači veću brzinu ekstrakcije. Stoga su ultrazvučne sonde jedan od najčešće korištenih alata za proizvodnju visokokvalitetnih ekstrakata iz biljnih sirovina kao što su bilje, lišće, plodovi i drugi biljni materijali.
Ultrazvučna ekstrakcija nudi različite prednosti, poput potpune ekstrakcije / vrlo visokih prinosa, kraćeg vremena ekstrakcije, poboljšane učinkovitosti, kompatibilnosti s bilo kojim otapalom te činjenice da je riječ o netoplinskoj metodi ekstrakcije.
 

Sonikator UIP4000hdT za obradu lišća masline u proizvodnoj liniji radi dobivanja visokokvalitetnih ekstrakata