高収率のポリフェノール抽出を実現する超音波オリーブ葉抽出法

Hielscherのプローブ型超音波処理装置を使用すれば、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、その他の生物活性ポリフェノールを豊富に含む、高活性のオリーブ葉エキスを製造できます。 超音波抽出は細胞破壊と物質移動を促進し、水、エタノール・水混合液、またはその他の適切な溶媒を使用することで、メーカーが高収率、短時間での処理、そして再現性の高い抽出品質を実現するのに役立ちます。

オリーブの葉からの生物活性成分の超音波抽出

実験室での実現可能性試験からパイロットバッチ、さらには工業規模のインライン生産に至るまで、Hielscherの超音波装置は、振幅、温度、エネルギー入力、処理時間を精密に制御します。これにより、超音波抽出は、ニュートラシューティカルズ、植物エキス、機能性食品、化粧品、および医薬品原料の開発において、効率的なソリューションとなります。

超音波によるオリーブ葉抽出の利点について詳しく：

• より高い抽出収率： 音響キャビテーションを用いて、オリーブの葉から細胞内のフェノール類を効率的に抽出する。
• 処理時間の短縮： 従来のマセレーションや溶媒抽出に比べ、抽出時間を短縮する。
• 穏やかで、溶剤の選択性に富んだプロセス： 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した溶媒を使用してください。
• 拡張性のある機器： 実験用超音波処理装置を用いてプロセスを開発し、産業用連続処理システムへと段階的にスケールアップしてください。
• 再現性のある品質： デジタル制御とデータロギングにより、安定した抽出物の生産が可能になります。
• 万能だ： 栄養補助食品メーカー、植物エキス生産者、オリーブ搾油所、製薬研究開発部門向けに設計されています&Dラボ、化粧品原料サプライヤー、およびフードテック企業。

オリーブの葉エキスはなぜそんなに有益なのか？

農業廃棄物や副産物であるオリーブの葉には、天然の抗酸化物質が豊富に含まれている。オリーブの葉には、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る）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、オリーブ葉エキスの健康効果に寄与しています。ポリフェノール以外にも、オリーブの葉には、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。
オリーブ葉エキスは、オリーブの葉に含まれる植物化学物質を濃縮したもので、強力な抗酸化物質を多量に含んでいます。オリーブ葉エキスは伝統的に免疫システムを高めるために使用されている。例えば、風邪、咳、喉の痛みなどの症状を改善するために投与される。
さらに、研究によると、オリーブ葉エキスに含まれるポリフェノールには、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あることが示唆されています。
このような理由から、オリーブの葉（Olea europaea L. folium）からの抽出物は、医薬品や栄養補助食品の製剤の有効成分として使用されている。さらに、オリーブの葉の抽出物は、栄養補助食品、治療薬、化粧品、食品や飲料にも使用されている。

オリーブ葉エキスには、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、ケルシチンなどのポリフェノールが豊富に含まれている。

インフューズド・オリーブオイル： オリーブ葉エキスは、エキストラバージンオリーブオイルなどのオリーブオイルを強化するためにも使用される。オリーブ葉エキスで強化されたオリーブオイルは、風味がより豊かになり、オリーブオイルのORAC値も増加します。オリーブ葉エキスを添加したオリーブオイルは、抗酸化物質がフリーラジカルを除去し、腐敗を防ぐため、保存性が向上し、熱安定性が高くなります。
エキストラ・バージン・オリーブオイル製造のための超音波によるオリーブ浸漬について、さらに詳しくご覧ください！

オリーブの葉に含まれる最も重要なファイトケミカル

オリーブの葉に含まれるフェノール化合物の組成には、オレウロシド（オレウロペイン、ベルバスコシド）、フラボン（ルテオリン、ディオスメチン、アピゲニン-7-グルコシド、ルテオリン-7-グルコシド、ディオスメチン-7-グルコシド）、 フラボノール（ルチン）、フラバン-3-オール（カテキン）、およびフェノール誘導体（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）が含まれる。オレウロペインとヒドロキシチロソールは、オリーブの葉に含まれる最も重要なフェノール化合物である。

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、フェノール性の苦味成分の一種です。青オリーブの皮、果肉、種子、葉に含まれていますが、中でもオリーブの葉に最も多く含まれています。 乾燥重量の6～14％を占め、オリーブ葉において最も顕著な生物活性物質である。オリーブの品種、土壌、収穫時期によっては、オレウロペインの含有量は乾燥重量の17～23％にまで達することもある。

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産物です。これらの分子はいずれも強力な抗酸化作用で知られており、オリーブオイルの持つ抗酸化作用、抗炎症作用、および疾病予防作用の一因となっています。 ヒドロキシチロソールは、天然の抗酸化物質の中で、最も高いORAC（酸素ラジカル吸収能）値を示すことが知られています。

フルスペクトラムのオリーブ葉エキスには、数多くのポリフェノール、抗酸化物質、その他の植物化学物質が含まれ、相乗効果を発揮します。超音波抽出は、オリーブの葉からすべてのファイトケミカルを放出し、それによって非常に強力なブロードバンドエキスを生成する、信頼性の高い抽出技術です。

超音波処理によるオリーブ葉抽出物

その地域の過酷な環境条件 “ホットスポット” 超音波キャビテーションの作用領域は、植物材料とその抽出性に様々な影響を及ぼす。 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、機械的な細胞破壊、および細胞内物質（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物質）の放出が含まれます。 これらの効果により、極めて短い超音波処理時間で、高品質な抽出物を高収率で得ることができます。400ワットの超音波プロセッサー、例えばHielscher社のUP400Stは、10リットルの植物性スラリーを5～8分で処理できます。この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フローで処理します。媒体は超音波リアクターに送られ、そこで超音波処理される。工業規模では、UIP4000hdT (4kW)で約3L/分を達成できます。
高い抽出収率と処理速度により、超音波抽出は特に効率的である。そのため、超音波抽出は、CBD、カンナビノイド、バニラ、藻類、生姜、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抽出物メーカーによって急速に採用されている。超音波キャビテーションは、植物に含まれる活性化合物の95～99％の抽出収率を達成することができる。例えば、オリーブの葉から総フェノールを抽出する場合、99.27%の抽出効率が得られたという研究結果がある(Luo, 2011)。(Luo、2011) 超音波プロセスは、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、原料や希望する抽出物の品質に最適に適合させることができる。

図は、超音波抽出したオリーブ葉フェノール類のダイオードアレイ検出器付き超高速液体クロマトグラフィー（UHPLC-DAD）のクロマトグラムである。ピーク1と2は325nm（赤線）で検出され、ピーク3（青線）は280nmで検出された。
写真と研究ジョコメッティ、J.ら（2018年）

超音波抽出は、ほとんどの種類の溶媒に適合する。オリーブの葉の超音波抽出には、80％エタノール水溶液が最も効果的であることがわかっている。しかし、極性の異なる別の溶媒（メタノールなど）を選択することで、特定の植物化学化合物の抽出収率を変えることができる。
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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、抽出収率が高いこと、溶媒を自由に選択できること（水、エタノール、水とエタノールの混合溶媒、オリーブオイルなど）、操作が簡単で安全なことである。超音波抽出の強力な機械的力により、驚異的な抽出率と収率を達成するためには、通常、水、エタノールなどのエコロジカルでマイルドな溶媒で十分である。その結果、超音波抽出は抽出時間を短縮し、溶媒の使用を減らすか、より穏やかで優しい溶媒の使用を可能にする。つまり、超音波抽出は、より高い抽出率とより健康的な抽出物（冷水抽出物など）の両方を可能にする。超音波処理中のプロセス温度は正確に制御できるため、過度の高温による抽出物の熱分解や物質の蒸発を避けることができる。
超臨界CO₂抽出装置に比べ、超音波抽出装置の導入コストは低廉です。また、超音波処理装置は、ランニングコストの面でも優れており、操作が簡単で使いやすく、労働安全面でも高い評価を得ています。

少量生産から工業規模の生産まで対応する超音波抽出

超音波処理の特長の一つは、抽出プロセスの直線的なスケーラビリティです。実用性調査や小規模バッチの生産は、開放容器内で手軽な超音波装置を使用することで容易に行うことができます。これにより、超音波抽出プロセスの効率と品質を簡単に検証することが可能です。 小規模で得られた結果は、完全に再現・スケールアップが可能です。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の自動データ記録により、プロセスの精密なモニタリングと、一定した品質基準の再現性が確保されます。Hielscher Ultrasonics’ 当社の製品ラインナップには、あらゆる規模に対応した超音波抽出機を取り揃えています – 50ワットのハンドヘルド機器から、インライン生産向けの16,000ワットの産業用超音波装置まで。Hielscher Ultrasonicsのおかげで’ 超音波抽出分野における数十年にわたる経験と、世界中で数百台に及ぶ超音波抽出システムの導入実績により、確かな専門知識に基づいた包括的なアドバイスを保証いたします。

下の表は、超音波処理装置の処理能力の目安です：

超音波と超音波抽出とは？

超音波とは、20kHz以上、すなわち1秒間に20,000回以上振動する音の振動と定義される。これは人間の聴覚スペクトルを超える領域である。このように超音波は非常に広い範囲の音響振動をカバーするため、さまざまな用途が超音波の分野に含まれる。最もよく知られている使用例としては、医師による画像診断、自動車の駐車支援、材料の非破壊検査などがある。これらの例では、高周波の非破壊超音波が使用されています。
ハイパワー超音波とは、周波数約20～60kHzの高強度低周波音波と定義される。これらのエネルギー密度の高い音波は、液体中に高圧サイクル（圧縮）と低圧サイクル（希薄化）を交互に発生させます。低圧サイクルの間、高エネルギーの超音波は液体中に小さな真空の気泡や空隙を作ります。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、高圧サイクル中に破裂する。この気泡の破裂現象はキャビテーションとして知られています。
キャビテーションは、液体やスラリー中に局所的なホットスポットを作り出し、その温度は最高5000K、圧力は最高2000気圧に達する。さらに、キャビテーション気泡の爆縮により、最大280m/sの速度で液体の噴流が発生する。このような局所的な極限状態によって植物細胞は破裂し、細胞内に封じ込められた生理活性物質が放出される。つまり、音響キャビテーションによって植物細胞が破壊され、細胞内分子の抽出液（溶媒）への拡散が促進され、物質移動が促進される。物質移動が促進されるということは、抽出速度が向上するということである。したがって、超音波プローブは、ハーブ、葉、果実など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1つです。
超音波抽出は、完全な抽出／非常に高い収率、抽出時間の短縮、効率の向上、あらゆる溶媒への適合性、非加熱抽出法であることなど、さまざまな利点を提供する。
 

UIP4000hdT ソニケーター オリーブの葉をインライン処理し、高品質のエキスを生産する。