Ultrazvučna ekstrakcija polifenola maslinovog lista

Ekstrakti maslinovog lista su moćan dodatak prehrani i terapeutski jer sadrže snažne antioksidanse poput polifenola oleuropeina, hidroksitirozola i verbaskozida. Ultrazvučna ekstrakcija je vrlo učinkovita tehnika za oslobađanje i izolaciju bioaktivnih spojeva kao što su polifenoli, flavoni i terpenoidi iz lišća masline.

Ultrazvučna ekstrakcija bioaktivnih spojeva iz lišća masline

Ultrazvučna ekstrakcija lišća masline pomoću sonikatora tipa sonde nudi prednosti kao što su učinkovitost, povećani prinos, očuvanje bioaktivnosti, održivost, jednostavnost rada i isplativost u usporedbi s konvencionalnim metodama ekstrakcije. Ove ga prednosti čine atraktivnom opcijom za istraživače i industrije koji žele ekstrahirati bioaktivne spojeve iz lišća masline za različite primjene, uključujući lijekove, nutraceutike i funkcionalnu hranu.

Istražimo detaljno prednosti ultrazvučne ekstrakcije lista masline:

• Učinkovitost: Sonikatori tipa sonde isporučuju ultrazvučne valove visokog intenziteta izravno na uzorak, potičući brzu i učinkovitu ekstrakciju. To omogućuje kraća vremena ekstrakcije u usporedbi s konvencionalnim metodama, smanjujući potrošnju energije i povećavajući produktivnost.
• Povećani prinos:Ultrazvučni valovi ometaju stanične stijenke i pospješuju otpuštanje unutarstaničnih spojeva, što dovodi do većeg prinosa ekstrakcije. Studije su pokazale da ultrazvučna ekstrakcija može značajno povećati učinkovitost ekstrakcije bioaktivnih spojeva iz biljnih materijala u usporedbi s konvencionalnim metodama.
• Očuvanje bioaktivnosti: Ultrazvučna ekstrakcija radi na nižim temperaturama u usporedbi s drugim tehnikama ekstrakcije, čime se smanjuje rizik od toplinske degradacije spojeva osjetljivih na toplinu. To pomaže u očuvanju bioaktivnosti i nutritivne kvalitete ekstrahiranih spojeva, kao što su antioksidansi, enzimi i vitamini, prisutni u lišću masline.
• Zeleno i održivo: Ultrazvučna ekstrakcija smatra se zelenom i održivom metodom ekstrakcije jer obično zahtijeva manje otapala i energije u usporedbi s konvencionalnim tehnikama ekstrakcije. Osim toga, proizvodi minimalan otpad i može se lako povećati za industrijske primjene.
  Jednostavnost rada: Sonikatorima tipa sonde relativno je jednostavno rukovati i zahtijevaju minimalno održavanje u usporedbi s drugom opremom za ekstrakciju. To ih čini prikladnima za istraživanje u laboratorijskim razmjerima, kao i za industrijsku proizvodnju.
• Isplativost: Iako početno ulaganje u ultrazvučnu opremu može biti veće od konvencionalnih metoda ekstrakcije, povećana učinkovitost i produktivnost često rezultiraju uštedama tijekom vremena. Osim toga, kraća vremena ekstrakcije smanjuju troškove rada i povećavaju propusnost.

Što ekstrakt maslinovog lista čini tako korisnim?

Listovi masline (Olea europaea), poljoprivredni otpad ili nusproizvod, odličan su izvor prirodnih antioksidansa. Listovi masline sadrže različite polifenole (poznate i kao biofenoli), poput oleuropeina i oleaceina. Polifenoli se prirodno nalaze u biljkama i pridonose zdravstvenim dobrobitima ekstrakta maslinova lista. Osim polifenola, listovi masline su bogati antioksidansima, kao što su izomeri ligstrozida, hidroksitirozol, tirozol i kafeinska kiselina.
Ekstrakt lišća masline je koncentrat fitokemikalija u lišću masline i stoga sadrži veliku količinu snažnih antioksidansa. Ekstrakt lista masline tradicionalno se koristi za jačanje imunološkog sustava. Na primjer, primjenjuje se za ublažavanje simptoma prehlade, kašlja i upale grla.
Nadalje, istraživanja pokazuju da bi polifenoli u ekstraktu maslinova lista mogli smanjiti rizik od kardiovaskularnih bolesti, sniziti razinu kolesterola, pomoći pri mršavljenju, pokazati antimikrobne učinke i djelovati kao sredstvo protiv raka.
Zbog toga se ekstrakti lišća masline (Olea europaea L. folium) koriste kao aktivni sastojak u formulacijama farmaceutskih proizvoda i dodataka prehrani. Nadalje, ekstrakti lista masline koriste se u dodacima prehrani, terapiji, kozmetici, te hrani i pićima.

Infuzirano maslinovo ulje: Ekstrakt maslinovog lista također se koristi za obogaćivanje maslinovih ulja kao što je ekstra djevičansko maslinovo ulje. Obogaćeno ekstraktom maslinovog lista, maslinovo ulje ima bogatiji profil okusa i povećana je ORAC vrijednost maslinovog ulja. Maslinova ulja s dodatkom maslinovog lišća pokazuju poboljšani rok trajanja i veću toplinsku stabilnost jer antioksidansi uklanjaju slobodne radikale i sprječavaju užeglost.
Saznajte više o ultrazvučno potpomognutoj maceraciji maslina za proizvodnju ekstra djevičanskog maslinovog ulja!

Najvažnije fitokemikalije u lišću masline

U sastav fenolnih spojeva lišća masline ulaze oleurozidi (oleuropein, verbaskozid), flavoni (luteolin, diosmetin, apigenin-7-glukoza, luteolin-7-glukoza, diosmetin-7-glukoza), flavonoli (rutin), flavan-3- ulja (katehin) i fenolnih derivata (tirozol, hidroksitirozol, vanilin, vanilin kiselina, kafeinska kiselina). Oleuropein i hidroksitirozol su najvažniji fenolni spojevi u lišću masline.

oleuropein

Oleuropein, netoksični iridoid masline (vrsta monoterpenoida), vrsta je fenolnog gorkog spoja. Iako je prisutan u koži, mesu, sjemenkama i lišću zelene masline, oleuropein ga najviše ima u lišću masline. S udjelom od 6-14% suhe mase, to je najistaknutija bioaktivna molekula u maslinovim lavama. Ovisno o sorti masline, tlu i vremenu berbe, sadržaj oleuropeina može porasti čak do 17-23% suhe težine.

hidroksitirozol

Hidroksitirozol je metabolit oleuropeina. Obje su molekule poznate po svom snažnom antioksidativnom djelovanju, koje pridonosi nekim od antioksidativnih, protuupalnih aktivnosti i aktivnosti maslinovog ulja u borbi protiv bolesti. Hidroksitirozol ima jednu od najviših poznatih ORAC (kapacitet apsorbancije kisikovih radikala) zabilježenih u prirodnim antioksidansima.

Ekstrakt lista masline punog spektra sadrži brojne polifenole, antioksidanse i druge fitokemikalije koje imaju sinergističko djelovanje. Ultrazvučna ekstrakcija je pouzdana tehnika ekstrakcije, koja oslobađa sve fitokemikalije iz lišća masline i na taj način proizvodi vrlo snažan širokopojasni ekstrakt.

Što je ultrazvuk i ultrazvučna ekstrakcija?

Ultrazvuk se definira kao zvučne vibracije s više od 20 kHz, odnosno više od 20 000 oscilacija u sekundi. Ovo je područje koje je iznad spektra ljudskog sluha. Ultrazvuk tako pokriva vrlo širok raspon akustičnih vibracija, što znači da brojne različite primjene spadaju u područje ultrazvuka. Najpoznatiji primjeri korištenja uključuju postupke snimanja kod liječnika, pomoć pri parkiranju automobila i nedestruktivno ispitivanje materijala. Za spomenute primjere koristi se visokofrekventni, nedestruktivni ultrazvuk.
Ultrazvuk velike snage definira se kao zvučni valovi visokog intenziteta niske frekvencije s frekvencijom od cca. 20-60kHz. Ovi energetski gusti zvučni valovi generiraju izmjenične cikluse visokog tlaka (kompresija) i cikluse niskog tlaka (razrjeđivanje) u tekućinama. Tijekom ciklusa niskog tlaka, ultrazvučni valovi visoke energije stvaraju male vakuumske mjehuriće ili šupljine u tekućini. Kada ti mjehurići dosegnu volumen u kojem ne mogu apsorbirati dodatnu energiju, pucaju tijekom ciklusa visokog tlaka. Ovaj fenomen implozije mjehurića poznat je kao kavitacija.
Kavitacija stvara lokalne vruće točke u tekućini ili kaši, koje mogu doseći temperature do 5000 K i tlakove do 2000 atm. Osim toga, implozija kavitacijskih mjehurića stvara mlazove tekućine pri brzinama do 280 m/s. Ovi lokalni ekstremni uvjeti uzrokuju pucanje biljnih stanica, pri čemu se oslobađaju bioaktivne tvari koje su zarobljene u unutrašnjosti biljne stanice. To znači da akustična kavitacija ometa biljne stanice i dovodi do veće difuzije unutarstaničnih molekula u ekstrakcijsku otopinu (otapalo), čime se povećava prijenos mase. Veći prijenos mase znači veću brzinu ekstrakcije. Stoga su ultrazvučne sonde jedan od najčešće korištenih alata za proizvodnju visokokvalitetnih ekstrakata iz biljaka kao što su bilje, lišće, voće i drugi biljni materijali.
Ultrazvučna ekstrakcija nudi razne prednosti kao što su potpuna ekstrakcija/vrlo visoki prinosi, smanjeno vrijeme ekstrakcije, poboljšana učinkovitost, kompatibilnost s bilo kojim otapalom i metoda ne-termalne ekstrakcije.

Slika prikazuje tekuću kromatografiju ultravisoke učinkovitosti s detektorom s nizom dioda (UHPLC-DAD) kromatogram ultrazvučno ekstrahiranih fenola maslinovog lista. Vrhovi 1 i 2 detektirani su na 325 nm (crvene linije), dok je vrh 3 (plava linija) detektiran na 280 nm.
slika i studija: Giocometti, J. et al. (2018)

Ekstrakti lišća masline proizvedeni sonikacijom

Ekstremni uvjeti okoliša u zoni "vruće točke" ultrazvučne kavitacije imaju različite učinke na biljni materijal i njegovu sposobnost ekstrakcije. To uključuje prevladavanje selektivne propusnosti stanične membrane, povećanu izmjenu tvari između unutrašnjosti stanice i otapala, mehaničko oštećenje stanice i otpuštanje unutarstaničnih tvari (tj. fitokemikalija kao što su oleuropwin, hidroksitirozol, galna kiselina itd.) . Ovi učinci rezultiraju visokim prinosom visokokvalitetnih ekstrakata u vrlo kratkom vremenu sonikacije. Ultrazvučni procesor od 400 W kao što jeHielscherov UP400St može obraditi šaržu botaničke gnojnice od 10 litara unutar 5-8 minuta. Industrijski ultrasonicators proces kaša koja se sastoji od biljnog materijala i otapala u kontinuiranom protoku. Medij se pumpa kroz ultrazvučni reaktor i tamo sonicira. Na industrijskoj razini, UIP4000hdT (4kW) može postići približno. 3L/min.
Zbog visokog prinosa ekstrakta i brzine procesa, ultrazvučna ekstrakcija je posebno učinkovita. Stoga je sonikaciju brzo prilagodilo više proizvođača ekstrakata koji proizvode visokokvalitetne ekstrakte, npr. CBD, kanabinoide, vaniliju, alge, đumbir i brojne druge botaničke ekstrakte. Ultrazvučna kavitacija može postići prinos ekstrakta od 95-99% aktivnog spoja sadržanog u biljci. Na primjer, istraživanje je pokazalo učinkovitost ekstrakcije od 99,27% za otpuštanje ukupnih fenola iz lišća masline. (Luo, 2011.) Proces ultrazvuka može se optimalno prilagoditi sirovini i željenoj kvaliteti ekstrakta podešavanjem parametara procesa (ultrazvučna amplituda, temperatura, tlak, viskoznost).
Ultrazvučna ekstrakcija je kompatibilna s gotovo svim vrstama otapala. Za ultrazvučno potpomognutu ekstrakciju lista masline, 80% vodeni etanol se pokazao najučinkovitijim. Ali prinos ekstrakcije za određene fitokemijske spojeve može se promijeniti odabirom drugog otapala s drugačijim polaritetom (npr. metanol).
Zanima vas povećanje prinosa vašeg ekstra djevičanskog maslinovog ulja tijekom malaksacije? Zatim kliknite ovdje kako biste saznali više o ultrazvučnoj malaksaciji EVOO-a!
 

Prednosti ultrazvučnih sustava ekstrakcije

Prednosti ultrazvučne ekstrakcije su visok prinos ekstrakcije, slobodan izbor otapala (npr. voda, etanol, mješavina vode i etanola, maslinovo ulje, itd.), kao i jednostavan i siguran rad. Zbog intenzivnih mehaničkih sila sonikacije, ekološka i blaga otapala kao što su voda, etanol itd. obično su dovoljna za postizanje izvanredne stope ekstrakcije i prinosa. Kao rezultat toga, ultrazvučna ekstrakcija skraćuje vrijeme ekstrakcije i omogućuje smanjenu upotrebu otapala ili upotrebu blažih, nježnijih otapala. To znači da ultrazvučna ekstrakcija omogućuje i veće stope ekstrakcije i zdravije ekstrakte (npr. ekstrakte hladne vode). Budući da se temperatura procesa može precizno kontrolirati tijekom sonikacije, izbjegava se toplinska razgradnja ekstrakata zbog previsokih temperatura, kao i isparavanje tvari.
U usporedbi s superkritičnim CO₂ ekstraktora, troškovi nabave ultrazvučnog ekstraktora su niski. Ultrazvučni procesori također mogu osvojiti bodove u pogledu troškova rada, jednostavnog rukovanja prilagođenog korisniku i sigurnosti na radu.

ultrazvuk – za manje količine do industrijske proizvodnje

Posebnost ultrazvučne obrade je linearna skalabilnost procesa ekstrakcije. Studije izvedivosti i proizvodnja manjih serija mogu se jednostavno izvesti praktičnim ultrazvučnim uređajem u otvorenoj posudi. To olakšava testiranje učinkovitosti i kvalitete procesa ultrazvučne ekstrakcije. Svi rezultati dobiveni u maloj mjeri mogu se u potpunosti reproducirati i povećati. Digitalna kontrola ultrazvučnog ekstraktora i automatsko bilježenje ultrazvučnih parametara na unutarnjoj SD kartici omogućuju precizno praćenje procesa i ponovljivost stalnih standarda kvalitete. Portfelj proizvoda Hielscher Ultrasonics nudi ultrazvučne ekstraktore za svaku vagu – od ručnih uređaja od 50 W do industrijskog ultrazvuka od 16.000 W za inline proizvodnju. Zahvaljujući desetljećima iskustva Hielscher Ultrasonicsa u ultrazvučnoj ekstrakciji i instalaciji nekoliko stotina ultrazvučnih sustava ekstrakcije diljem svijeta, kompetentan i sveobuhvatan savjet je zajamčen.

Donja tablica daje vam naznaku približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja:

UIP4000hdT sonikator za inline obradu lišća masline za proizvodnju visokokvalitetnih ekstrakata