ポリフェノール抽出物を高収量で得るためのオリーブ葉の超音波抽出

Hielscherのプローブ型超音波処理装置を使用して、オレウロペイン、ヒドロキシチロソール、ベルバスコシド、フラボノイド、その他の生理活性ポリフェノールを豊富に含む強力なオリーブ葉抽出物を製造できます。超音波抽出は細胞破砕と物質移動を促進し、水、エタノールと水の混合物、またはその他の適切な溶媒を使用して、メーカーが高収量、短い処理時間、再現性のある抽出物品質を実現するのに役立ちます。

オリーブ葉からの生理活性化合物の超音波抽出

実験室での実現可能性試験からパイロット規模のバッチ処理、工業規模のインライン生産まで、Hielscherの超音波処理装置は、振幅、温度、エネルギー投入量、処理時間を精密に制御できます。このため、超音波抽出は、ニュートラシューティカル、植物抽出物、機能性食品、化粧品、医薬品原料の開発に効率的なソリューションとなります。

オリーブ葉の超音波抽出の利点の詳細：

• 抽出収量の向上： 音響キャビテーションを利用して、オリーブ葉の細胞内フェノール類を効率よく放出させます。
• 処理時間の短縮： 従来の浸漬抽出や溶媒抽出と比べて、抽出時間を短縮します。
• 温和で溶媒選択の自由度が高いプロセス： 水、エタノール水溶液、グリセロール、油、またはその他のプロセスに適合する溶媒を使用できます。
• スケールアップ可能な装置： 実験室用超音波処理装置でプロセスを開発し、工業用フロー式システムへ線形にスケールアップできます。
• 再現性のある品質： デジタル制御とデータ記録が、安定した抽出物の生産を支えます。
• 幅広い用途： ニュートラシューティカルメーカー、植物抽出物メーカー、オリーブ搾油所、医薬品の研究開発機関、化粧品原料サプライヤー、フードテック企業向けに設計されています。

オリーブ葉抽出物がこれほど有益なのはなぜでしょうか？

農業廃棄物または副産物であるオリーブ（Olea europaea）の葉は、天然の抗酸化物質の優れた供給源です。オリーブ葉には、オレウロペインやオレアセインなど、さまざまなポリフェノール（バイオフェノールとも呼ばれます）が含まれています。ポリフェノールは植物に自然に存在し、オリーブ葉抽出物の健康上の利点に寄与します。オリーブの木の葉には、ポリフェノールのほかにも、リグストロシド異性体、ヒドロキシチロソール、チロソール、カフェ酸などの抗酸化物質が豊富に含まれています。
オリーブ葉抽出物は、オリーブ葉に含まれる植物化学成分を濃縮したものであり、強力な抗酸化物質を多量に含んでいます。オリーブ葉抽出物は、伝統的に免疫系を強化するために使用されています。例えば、風邪、咳、喉の痛みの症状を改善するために投与されます。
さらに研究では、オリーブ葉抽出物のポリフェノールが、心血管疾患のリスクを低減し、コレステロール値を下げ、減量を助け、抗菌作用を示し、抗がん剤として作用する可能性が示唆されています。
このため、オリーブ葉（Olea europaea L. folium）の抽出物は、医薬品や栄養補助食品の製品処方で有効成分として使用されています。さらに、オリーブ葉抽出物は、栄養補助食品、治療薬、化粧品、食品および飲料にも使用されています。

オリーブ葉抽出物には、オレウロペイン、カフェ酸、ヒドロキシチロソール、ベルバスコシド、ルチン、quercitinなどのポリフェノールが豊富に含まれています。

オリーブ葉成分を浸出させたオリーブ油： オリーブ葉抽出物は、エキストラバージンオリーブ油などのオリーブ油を強化するためにも使用されています。オリーブ葉抽出物を添加したオリーブ油は、より豊かな風味特性を持ち、ORAC値も上昇します。オリーブ葉成分を浸出させたオリーブ油では、抗酸化物質がフリーラジカルを捕捉して酸敗を防ぐため、保存期間が延び、熱安定性が高まります。
エキストラバージンオリーブ油の製造に用いる、超音波支援によるオリーブの浸漬処理について詳しくご覧ください！

オリーブ葉に含まれる最も重要な植物化学成分

オリーブ葉のフェノール化合物の組成には、オレウロシド類（オレウロペイン、ベルバスコシド）、フラボン類（ルテオリン、ジオスメチン、apigenin-7-glucose、luteolin-7-glucose、diosmetin-7-glucose）、フラボノール類（ルチン）、flavan-3-ols（カテキン）、フェノール誘導体（チロソール、ヒドロキシチロソール、バニリン、バニリン酸、カフェ酸）が含まれます。オレウロペインとヒドロキシチロソールは、オリーブ葉に含まれる最も重要なフェノール化合物です。

オレウロペイン

オレウロペインは、無毒のオリーブ由来イリドイド（モノテルペノイドの一種）であり、フェノール性苦味化合物の一種です。緑色のオリーブの果皮、果肉、種子、葉に存在しますが、オレウロペインが最も豊富に含まれるのはオリーブ葉です。乾燥重量の6–14%を占め、オリーブ葉で最も主要な生理活性分子です。オリーブの品種、土壌、収穫時期によっては、オレウロペイン含有量が乾燥重量の17–23%にまで上昇することもあります。

ヒドロキシチロソール

ヒドロキシチロソールは、オレウロペインの代謝物です。両分子は強力な抗酸化活性で知られ、オリーブ油の抗酸化作用、抗炎症作用、疾病に対抗する作用の一部に寄与します。ヒドロキシチロソールは、天然の抗酸化物質で観測されている既知のORAC（酸素ラジカル吸収能）値の中でも、最も高い値の一つを持っています。

フルスペクトラムのオリーブ葉抽出物には、相乗効果を示す多数のポリフェノール、抗酸化物質、その他の植物化学成分が含まれています。超音波抽出は、オリーブ葉からすべての植物化学成分を放出させ、それによって幅広い成分を含む非常に強力な抽出物を製造する、信頼性の高い抽出技術です。

超音波処理で製造するオリーブ葉抽出物

超音波キャビテーションの「ホットスポット」領域における極端な環境条件は、植物原料とその抽出性にさまざまな影響を与えます。これには、細胞膜の選択的透過性の克服、細胞内部と溶媒間の物質交換の増加、機械的な細胞破砕、細胞内物質（オレウロペイン、ヒドロキシチロソール、没食子酸などの植物化学成分）の放出が含まれます。これらの効果により、非常に短い超音波処理時間で、高品質の抽出物が高収量で得られます。400ワットの超音波処理装置の一例であるHielscherのUP400Stは、10リットルの植物スラリーのバッチを5–8分以内に処理できます。工業用超音波処理装置は、植物原料と溶媒からなるスラリーを連続流で処理します。処理媒体は超音波反応器にポンプで送られ、そこで超音波処理されます。工業規模では、UIP4000hdT（4kW）は約3L/minを達成できます。
抽出収量と処理速度が高いため、超音波抽出は特に効率的です。そのため、CBD、カンナビノイド、バニラ、藻類、ショウガ、その他多数の植物抽出物など、高品質の抽出物を製造する複数のメーカーが、超音波処理を急速に導入しています。超音波キャビテーションは、植物原料に含まれる活性化合物の95–99%という抽出収量を達成できます。例えば、研究では、オリーブ葉からの総フェノール類の放出について99.27%の抽出効率が示されました。（Luo, 2011）プロセスパラメーター（超音波振幅、温度、圧力、粘度）を調整することで、超音波プロセスを原料と求める抽出物品質に最適に適合させることができます。

図は、超音波抽出したオリーブ葉のフェノール類について、ダイオードアレイ検出器を備えた超高速液体クロマトグラフィー（UHPLC-DAD）のクロマトグラムを示しています。ピーク1と2は325nm（赤線）で検出され、ピーク3（青線）は280nmで検出されました。
画像および研究：Giocometti, J. et al. (2018)

超音波抽出は、ほぼあらゆる種類の溶媒に適合します。超音波支援によるオリーブ葉の抽出では、80%エタノール水溶液が最も効果的であることが確認されています。ただし、極性の異なる別の溶媒（例えばメタノール）を選択することで、特定の植物化学成分の抽出収量を変えることができます。
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超音波抽出システムの利点

超音波抽出の利点は、高い抽出収量、溶媒を自由に選べること（例えば、水、エタノール、水とエタノールの混合物、オリーブ油など）、そして簡単で安全な操作です。超音波処理による強力な機械的作用のため、通常は水やエタノールなど、環境に配慮した温和な溶媒で、卓越した抽出速度と収量を達成するのに十分です。その結果、超音波抽出は抽出時間を短縮し、溶媒使用量の削減や、より温和で穏やかな溶媒の使用を可能にします。つまり、超音波抽出によって、より高い抽出速度と、より健康的な抽出物（例えば冷水抽出物）の両方を実現できます。超音波処理中のプロセス温度を精密に制御できるため、過度に高い温度による抽出物の熱分解と、物質の蒸発が回避されます。
超臨界CO₂抽出装置と比べて、超音波抽出装置の導入費用は低くなります。超音波処理装置は、運転費用、簡単で使いやすい操作、労働安全の面でも優れています。

少量処理から工業生産までの超音波抽出

超音波処理の特長は、抽出プロセスを線形にスケールアップできることです。実現可能性試験や小規模バッチの製造は、扱いやすい超音波装置を使用して、開放容器内で簡単に実施できます。これにより、超音波抽出プロセスの効率と品質を容易に試験できます。小規模で得られた結果はすべて、完全に再現し、スケールアップできます。超音波抽出装置のデジタル制御と、内蔵SDカードへの超音波パラメーターの自動データ記録により、プロセスの精密な監視と、一定の品質基準の再現が可能になります。Hielscher Ultrasonicsの製品ラインアップは、50ワットのハンドヘルド装置から、インライン生産用の16,000ワットの工業用超音波装置まで、あらゆる規模に対応する超音波抽出装置を提供しています。Hielscher Ultrasonicsは、超音波抽出における数十年の経験と、世界各地で数百の超音波抽出システムを導入した実績に基づき、専門的で包括的な助言を確実に提供します。

以下の表は、当社の超音波処理装置のおおよその処理能力の目安を示しています：

超音波と超音波抽出とは何ですか？

超音波は、20kHzを超える音の振動、すなわち毎秒20,000回を超える振動と定義されます。これは、人間の可聴周波数範囲より上の領域です。このように、超音波は非常に広い範囲の音響振動を含むため、超音波の分野には数多くの異なる用途があります。最もよく知られた使用例には、医療機関での画像診断、自動車の駐車支援、材料の非破壊検査があります。これらの例では、高周波の非破壊超音波が使用されます。
高出力超音波は、周波数が約20–60kHzの、高強度かつ低周波の音波と定義されます。これらのエネルギー密度の高い音波は、液体内で高圧周期（圧縮）と低圧周期（希薄化）を交互に発生させます。低圧周期中に、高エネルギーの超音波は、液体内に小さな真空気泡または空洞を生成します。これらの気泡が、それ以上エネルギーを吸収できない体積に達すると、高圧周期中に破裂します。この気泡の爆縮現象は、キャビテーションと呼ばれます。
キャビテーションは、液体またはスラリー内に局所的なホットスポットを生み出し、その温度は最大5000K、圧力は最大2000atmに達することがあります。さらに、キャビテーション気泡の爆縮によって、最大280 m/sの速度の液体ジェットが生成されます。これらの局所的に発生する極端な条件により植物細胞が破裂し、植物細胞内部に閉じ込められていた生理活性物質が放出されます。つまり、音響キャビテーションは植物細胞を破砕し、細胞内分子の抽出液（溶媒）への拡散を増加させ、それによって物質移動を促進します。物質移動の増加は、抽出速度の向上を意味します。そのため、超音波プローブは、ハーブ、葉、果実、その他の植物原料から高品質の抽出物を製造するために、最も広く使用されているツールの一つです。
超音波抽出には、完全な抽出 / 非常に高い収量、抽出時間の短縮、効率の向上、あらゆる溶媒との適合性、非熱的な抽出法であることなど、さまざまな利点があります。
 

超音波処理装置UIP4000hdT （高品質の抽出物を製造するためのオリーブ葉のインライン処理用）