オリーブ葉ポリフェノールの超音波抽出

オリーブ葉抽出物は、ポリフェノールのオレウロペイン、ヒドロキシチロソール、ベルバスコシドなどの強力な抗酸化物質を含むため、強力な栄養補助食品であり、治療薬でもある。超音波抽出は、オリーブの葉からポリフェノール、フラボン、テルペノイドなどの生物活性化合物を放出し、単離するための非常に効率的な技術です。

オリーブの葉からの生物活性成分の超音波抽出

プローブ型ソニケーターを用いたオリーブ葉の超音波抽出は、従来の抽出方法と比較して、効率性、収量の増加、生物活性の維持、持続可能性、操作の容易さ、費用対効果などの利点がある。これらの利点により、医薬品、栄養補助食品、機能性食品など、さまざまな用途にオリーブ葉から生物活性化合物を抽出しようとする研究者や産業界にとって、魅力的な選択肢となる。

それでは、超音波によるオリーブ葉抽出の利点を詳しく探ってみましょう：

• 効率が良い： プローブタイプのソニケーターは、高強度の超音波をサンプルに直接照射し、迅速かつ効率的な抽出を促進します。これにより、従来の方法に比べて抽出時間が短縮され、エネルギー消費量の削減と生産性の向上が可能になります。
• 収量の増加：超音波は細胞壁を破壊し、細胞内化合物の放出を促進するため、高い抽出収率につながる。超音波抽出は、従来の方法と比較して、植物材料からの生物活性化合物の抽出効率を大幅に向上させることが研究で示されている。
• 生理活性の維持： 超音波抽出は、他の抽出技術に比べて低温で行われるため、熱に弱い化合物の熱劣化のリスクが低減される。これにより、オリーブの葉に含まれる抗酸化物質、酵素、ビタミンなどの抽出化合物の生物活性と栄養品質を保つことができる。
• グリーンで持続可能： 超音波抽出は、従来の抽出技術に比べ溶媒やエネルギーが少なくて済むため、環境に優しく持続可能な抽出方法と考えられている。さらに、廃棄物も最小限に抑えられ、工業用途に容易にスケールアップできる。
  操作の容易さ：プローブタイプのソニケーターは、他の抽出装置に比べて操作が比較的簡単で、メンテナンスも最小限で済みます。そのため、実験室規模の研究だけでなく、工業規模の生産にも適しています。
• 費用対効果： 超音波装置の初期投資は従来の抽出方法より高くつくかもしれないが、効率と生産性が向上するため、時間の経過とともにコスト削減につながることが多い。さらに、抽出時間の短縮は人件費を削減し、スループットを向上させます。

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、オリーブ葉エキスに含まれるポリフェノールは、心血管疾患のリスクを低減し、コレステロール値を下げ、体重減少を助け、抗菌作用を示し、抗癌剤として作用する可能性があることを示唆する研究結果もある。
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。

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。
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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には、オレウロサイド（オレウロペイン、バーバスコシド）、フラボン（ルテオリン、ジオスメチン、アピゲニン-7-グルコース、ルテオリン-7-グルコース、ジオスメチン-7-グルコース）、フラボノール（ルチン）、フラバン-3-オール（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）がある。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、無毒のオリーブのイリドイド（モノテルペノイドの一種）で、フェノール性の苦味化合物の一種です。オレウロペインは、オリーブの皮、果肉、種子、葉に含まれるが、オリーブの葉に最も多く含まれる。オレウロペインの含有量は乾燥重量で6～14％で、オリーブの葉に含まれる最も顕著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、オレウロペインの含有量は、乾燥重量で17～23％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産物である。ヒドロキシチロソールは、オレウロペインの代謝産物であり、どちらも強力な抗酸化活性を持つことで知られています。この抗酸化活性は、オリーブオイルの抗酸化作用、抗炎症作用、病気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（酸素ラジカル吸着能）値を示しています。

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。

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）

超音波処理によ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」ゾーンにおける極端な環境条件は、植物材料およびその抽出性に様々な影響を与える。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、細胞内物質（オレウロプウィン、ヒドロキシチロソール、没食子酸などの植物性化学物質）の放出などが含まれます。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を大量に得ることができる。のような400ワットの超音波プロセッサーを使用します。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。
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 超音波抽出機は、取得コストが低い。超音波処理機は、運用コスト、シンプルで使いやすい操作性、労働安全性の点でもポイントが高い。

超音波 – 少量生産から工業生産まで

超音波処理の特徴は、抽出プロセスの直線的な拡張性である。フィージビリティー・スタディーや少量ロットの生産は、開放容器内の手軽な超音波装置で簡単に行うことができる。そのため、超音波抽出プロセスの効率と品質を簡単にテストすることができる。小規模で得られた結果は、完全に再現でき、スケールアップも可能です。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ロギングにより、プロセスの正確なモニタリングと一定の品質基準の再現性が可能になります。Hielscher Ultrasonicsの製品ポートフォリオは、あらゆるスケールの超音波抽出器を提供します。 – 50ワットのハンドヘルド機器からインライン生産用の16,000ワットの工業用超音波まで。超音波抽出におけるHielscher Ultrasonicsの数十年の経験と、世界中で数百台の超音波抽出システムの設置により、有能で包括的なアドバイスが保証されます。

下の表は、超音波処理装置の処理能力の目安です：

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。