Estrazione a ultrasuoni di composti attivi da sottoprodotti dell'uva e del vino

L'uva (Vitis vinifera), la vite e i sottoprodotti del vino sono ricchi di polifenoli e altre sostanze bioattive, che sono composti preziosi per la produzione di integratori medicinali e nutrizionali. L'estrazione a ultrasuoni consente di isolare in modo semplice e altamente efficiente i composti derivati dall'uva e dalla vite (ad esempio, vinacce, semi, foglie, raspi, fecce). L'estrazione assistita da ultrasuoni è veloce, affidabile e supera altri metodi di estrazione grazie a rese più elevate, condizioni di estrazione più blande, tempi di estrazione più brevi e costi inferiori.

Estrazione a ultrasuoni di sostanze fitochimiche da uva e vite

Estrazione a ultrasuoni di polifenoli da vinacce, semi d'uva, foglie e raspi.I sottoprodotti dei vigneti e del processo di vinificazione comprendono polpa d'uva, vinacce (bucce e semi), fecce, foglie d'uva, raspi e canne, che costituiscono fino al 30-40% di solidi in peso/peso e che vengono per lo più scartati come rifiuti. Scoprendo la ricchezza di polifenoli e altri composti bioattivi in questi sottoprodotti dell'uva e del vino, l'industria sta utilizzando sempre più spesso questi materiali di origine vegetale per produrre preziosi estratti. Il resveratrolo, le antocianidine, le proantocianidine, la quercitina e altre sostanze presenti nell'uva e nella vite (Vitis vinifera) sono già ampiamente consumate come integratori medicinali e nutrizionali. Come fonte di composti salutari, gli estratti dei sottoprodotti della Vitis vinifera sono utilizzati nell'industria farmaceutica e alimentare, sostenendo allo stesso tempo un'agricoltura sostenibile. L'estrazione a ultrasuoni facilita il rilascio dei composti bioattivi dall'uva e dai sottoprodotti dell'uva. L'estrazione assistita da ultrasuoni è una tecnica di estrazione da tempo utilizzata per i composti farmaceutici e alimentari. Offre rese di estrazione molto elevate in una procedura di estrazione breve e funziona con qualsiasi solvente (ad esempio, acqua, etanolo, isopropanolo, esano ecc.).

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L'estrazione a ultrasuoni è una strategia semplice ed efficace per produrre rendimenti più elevati di estratti premium da prodotti botanici.

Installazione industriale del estrattore a ultrasuoni UIP4000hdT per la produzione di estratti botanici.

Vantaggi dell'estrazione a ultrasuoni di sostanze fitochimiche

  • alto rendimento di estrazione
  • Estratto di alta qualità
  • processo rapido
  • Trattamento non termico
  • Compatibile con qualsiasi solvente
  • sicuro e facile da usare
  • Efficienza energetica

Estrazione a ultrasuoni di polifenoli dai semi d'uva

I semi d'uva sono ricchi di proantocianidine e sono quindi un'ottima fonte per produrre estratti di proantocianidine per integratori medicinali e nutrizionali. Thilakarathna e Rupasinghe (2022) hanno potuto dimostrare l'efficienza superiore dell'ultrasuono in condizioni di temperature elevate controllate, che ha portato a rese più elevate di proantocianidine e a tempi di estrazione significativamente più brevi (ultrasuoni 53 min. contro estrazione convenzionale con solvente 150 h!).
L'introduzione del calore e degli ultrasuoni ha ridotto significativamente il tempo di estrazione (tempo di sonicazione di 53 minuti) e il fabbisogno di etanolo acquoso (10,14:1 v:w), aumentando al contempo in modo considerevole la resa di PAC (16,1 mg CE/g FW contro 26,6 mg CE/g FW previsti). Le condizioni ottimali finali sono state: etanolo al 47%, rapporto 10:1 s:s (v:w), tempo di sonicazione di 53 minuti e temperatura di estrazione di 60◦C.

Produzione efficiente di estratto di foglie d'uva con la sonificazione

Le foglie della vite comune (Vitis vinifera) sono ricche di reseveratrolo, antocianidine, quercetina, isoquercetina e molti altri composti bioattivi, che vengono spesso somministrati sotto forma di estratto per scopi medicinali e salutistici.
È stato dimostrato che l'estrazione a ultrasuoni fornisce elevate rese di estratto a spettro completo dalle foglie d'uva, rendendo così il processo di estrazione molto efficiente. È stato dimostrato che l'etanolo acquoso è il solvente preferibile per gli estratti di vite, in quanto ha un'eccellente capacità di dissolvere le molecole target e non ha alcuna tossicità. Il processo di estrazione a ultrasuoni richiede solo pochi minuti e può essere eseguito sia in batch che in modalità a flusso continuo.
Ad esempio, il resveratrolo estratto a ultrasuoni dalle foglie d'uva può essere purificato utilizzando una colonna di carbonio mesoporoso, che migliora la purezza del resveratrolo dal 2,1 al 20,6%. (cfr. Sun et al., 2018)

Ultrasuonatore UIP4000hdT per la vinificazione commerciale con elevato flusso di passaggio

Installazione dell'ultrasuonatore UIP4000hdT per la lavorazione industriale del vino con elevate velocità di passaggio.

Estrazione a ultrasuoni di stilbenoidi dai raspi d'uva

Il protocollo di estrazione a ultrasuoni di Piñeiro et al. (2013) consente un elevato recupero di stilbeni come il trans-resveratrolo, l'ε-viniferina, il piceatannolo e la vitisina B, presenti soprattutto nelle canne e nei raspi d'uva.

L'abstract grafico fornisce una panoramica sullo studio per l'estrazione ultrasonica di stilbenoidi dai raspi d'uva utilizzando l'estrattore a ultrasuoni Hielscher UP200S.

Riassunto grafico dello studio per l'estrazione ultrasonica di stilbenoidi dai raspi d'uva.
(Studio e immagine: Piñeiro et al., 2013)

Con l'ultrasuonatore UP200S (200W, 24kHz), i principali stilbenoidi presenti nei raspi d'uva possono essere estratti in 15 minuti, utilizzando 75°C come temperatura di estrazione e l'etanolo all'80% come solvente di estrazione, e non è necessaria alcuna fase di pulizia con solvente organico. Il metodo ottimizzato ha permesso di analizzare in modo semplice ed efficace il contenuto di stilbenoidi in 22 campioni di raspi d'uva.

L'ultrasuonatore UP200S di Hielscher è stato utilizzato con successo per l'estrazione di stilbenoidi dai raspi d'uva.

Grafico degli effetti principali sul recupero medio (area 10.000-1) mediante estrazione a ultrasuoni con UP200S applicando vari parametri: piceatannolo (a), trans-resveratrolo (b), ε-viniferina (c) e vitisina-B (d).
(Studio e grafici: Piñeiro et al., 2013)

Gli ultrasuoni come metodo di estrazione altamente efficace per gli stilbenoidi da uva e vite.

Cromatogramma HPLC-DAD corrispondente all'estratto di riferimento arricchito in stilbenoidi.
(Studio e grafici: Piñeiro et al., 2013)

Estrattore a ultrasuoni di tipo sonda per un efficiente rilascio di sostanze fitochimiche e botaniche dalle piante.

Estrattore ad ultrasuoni UP400St per la preparazione di estratti di uva e vite (ad esempio, vinaccia, semi, foglie, steli, foglie).

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Processori a ultrasuoni ad alte prestazioni per l'estrazione dell'uva e della vite

Gli estrattori Hielscher Ultrasonics sono ben consolidati nel campo dell'estrazione botanica, indipendentemente dal materiale vegetale o dal solvente utilizzato. Produttori di estratti – sia produttori di estratti esclusivi che produttori di massa su larga scala. – nell'ampia gamma di apparecchiature Hielscher trovano l'impianto di estrazione a ultrasuoni ideale per le loro esigenze di produzione. Le configurazioni di processo in linea, sia in batch che in continuo, sono prontamente disponibili e possono essere spedite in giornata.

Estrazione ad alta efficienza con gli ultrasuoni Hielscher

Gli estrattori a ultrasuoni Hielscher disgregano efficacemente le cellule vegetali, aumentano la superficie del materiale vegetale per la penetrazione del solvente e migliorano il trasferimento di massa, con conseguente rilascio rapido e completo di sostanze fitochimiche (metaboliti secondari). Progettati con un occhio di riguardo alla facilità d'uso, gli estrattori Hielscher si installano rapidamente e possono essere utilizzati in modo sicuro e intuitivo.
 
La tabella seguente fornisce un'indicazione della capacità di lavorazione approssimativa dei nostri ultrasuoni:

Volume di batch Portata Dispositivi raccomandati
1 - 500mL 10 - 200mL/min UP100H
10 - 2000mL 20 - 400mL/min UP200Ht, UP400St
0,1 - 20L 0,2 - 4L/min UIP2000hdT
10 - 100L 2 - 10L/min UIP4000hdT
n.a. 10 - 100L/min UIP16000
n.a. più grande cluster di UIP16000

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Gli omogeneizzatori a ultrasuoni ad alto potere di taglio sono utilizzati in laboratorio, su banco, in processi pilota e industriali.

Hielscher Ultrasonics produce omogeneizzatori ad ultrasuoni ad alte prestazioni per applicazioni di miscelazione, dispersione, emulsificazione ed estrazione in laboratorio, pilota e su scala industriale.



Letteratura / Referenze

L'estrazione a ultrasuoni è un metodo efficace per liberare gli stilbenoidi dai raspi d'uva.

Strutture chimiche di piceatannolo (a), trans-resveratrolo (b), isorapontigenina (c), ε-viniferina (d) e vitisina-B (e).
(Studio e grafici: Piñeiro et al., 2013)

Particolarità / Cose da sapere

Principio di funzionamento dell'estrazione a ultrasuoni

Gli ultrasuoni ad alta potenza e bassa frequenza creano oscillazioni e cavitazione acustica in un mezzo liquido, con conseguenti turbolenze intense, miscelazione, rottura delle cellule ed elevato trasferimento di massa. Questi effetti ultrasonici vengono applicati ai materiali vegetali per rompere le strutture cellulari come le pareti cellulari e le vescicole. A causa dell'elevato trasferimento di massa, i composti intracellulari come le sostanze fitochimiche (polifenoli, flavanoli, antiossidanti ecc.) vengono rilasciati nel solvente circostante. Questa intensità di sonicazione rende l'estrazione a ultrasuoni un metodo di isolamento superiore per la produzione di componenti di prodotti naturali. L'estrazione a ultrasuoni è una tecnica di estrazione consolidata, utilizzata da decenni nella produzione alimentare e farmaceutica.

L'estrazione a ultrasuoni agisce interrompendo le strutture cellulari e favorendo il trasferimento di massa.

Le onde ultrasoniche di potenza distruggono la struttura cellulare dei prodotti botanici, rilasciano i composti bioattivi e promuovono il trasferimento di massa tra il materiale vegetale e il solvente (ad esempio, l'etanolo).


Ultrasuoni ad alte prestazioni! La gamma di prodotti Hielscher copre l'intero spettro, dagli ultrasuoni da laboratorio compatti alle unità da banco fino ai sistemi a ultrasuoni industriali completi.

Hielscher Ultrasonics produce omogeneizzatori a ultrasuoni ad alte prestazioni da laboratorio a dimensione industriale.