ულტრაბგერითი პოლიფენოლების ექსტრაქცია ზეთისხილის ზეთის გვერდითი პროდუქტებიდან: წარმატების ისტორია

ზეთისხილის პომაცა აღარ არის მხოლოდ აგროსამრეწველო გვერდითი პროდუქტი – ის მაღალეფექტური ბუნებრივი ანტიოქსიდანტების ღირებული წყაროა. ამ კვლევაში Natural Phenolics-მა შეასრულა ჰიდროქსითიროზოლით მდიდარი პოლიფენოლების წყალში ექსტრაქციის ოპტიმიზაცია Hielscher-ის სონიკატორის UP400St გამოყენებით. შედეგები აჩვენებს მყარ, გამეორებად და მასშტაბურ პროცესს, რომელმაც მიაღწია ჰიდროქსითიროზოლის პროგნოზირებად 1609,5 mg/L კონცენტრაციას ოპტიმიზებული ულტრაბგერითი დამუშავების პირობებში. ეს ნაშრომი ხაზს უსვამს, თუ როგორ შეუძლია სიზუსტის ულტრაბგერით ტექნოლოგიას ზეთისხილის ზეთის ნარჩენების პრემიუმ ბიოზე დაფუძნებული საწარმოო მასალებად გარდაქმნა საკვების, სოფლის მეურნეობისა და მდგრადი ინდუსტრიისთვის.

ზეთისხილის პომაცა – არა გვერდითი პროდუქტი, არამედ ანტიოქსიდანტებით მდიდარი რესურსი

ზეთისხილის პომაცა (ალპერუხო) არის ზეთისხილის ზეთის ექსტრაქციის მთავარი გვერდითი პროდუქტი; მისი წლიური მსოფლიო წარმოება 13-დან 18 მილიონ ტონამდეა. პოლიფენოლები არის მეორეული მეტაბოლიტები, რომლებიც მაღალი კონცენტრაციით არის წარმოდგენილი ამ აგროსამრეწველო ნარჩენში. მიუხედავად იმისა, რომ ეს ნაერთები აჩვენებენ შესანიშნავ ანტიოქსიდანტურ აქტივობას, მათი დამუშავების გარეშე გარემოში ყოფნა მნიშვნელოვან ტოქსიკოლოგიურ გამოწვევას ქმნის. როგორც ნარჩენების ვალიორიზაციის პიონერული ძალა, Natural Phenolics ჩაერთვება ამ პრობლემის გადასაჭრელად, გარდაქმნის ამ გარემო პასიურს მდგრად ეკონომიკურ აქტივად. ამ მაღალღირებულებიანი მეტაბოლიტების ექსტრაქციით, ესპანური კომპანია Natural Phenolics აწარმოებს პრემიუმ ბიოზე დაფუძნებულ საწარმოო მასალებს. ამჟამად, Natural Phenolics-ის R&D წინა პლანზეა პროდუქციის წარმოებაში, რომელიც მოიცავს თანამედროვე მცენარეულ ბიოსტიმულატორებს და სუფთა ეტიკეტის ანტიოქსიდანტურ საკვებ კონსერვანტებს.

 
Natural Phenolics-ის შესახებ
Natural Phenolics არის მწვანე ქიმიის კომპანია, რომელიც წინა პლანზეა ცირკულარული ეკონომიკის სფეროში და სპეციალიზდება ზეთისხილის პომაცის (ალპერუხო) სრული მასშტაბის ვალიორიზაციაში. თანამედროვე მდგრადი ექსტრაქციის პროცესების მეშვეობით, ჩვენ ვაქცევთ ამ რთულ აგროსამრეწველო ნარჩენს პრემიუმ, ბიოზე დაფუძნებულ ქიმიურ საწარმოო მასალებად.
 

Natural Phenolics, კომპანია, რომელიც მდებარეობს კატალონიაში, ესპანეთი, აწარმოებს მაღალი ხარისხის ბიოსტიმულატორებს სოფლის მეურნეობის გვერდითი პროდუქტებიდან

ეფექტური და სტანდარტიზებული ექსტრაქციის ტექნოლოგიების საჭიროება

ამ ფონზე, სწორი ექსტრაქციის ტექნოლოგიის არჩევა გადამწყვეტია სტანდარტიზებული ექსტრაქტების მიღებისთვის. ულტრაბგერითი დახმარებით ექსტრაქცია (UAE) გამოჩნდა, როგორც მძლავრი ტექნიკა, რომელიც უზრუნველყოფს გამეორებად შედეგებს, ამცირებს ექსტრაქციის დროს და ამცირებს გამხსნელის მოხმარებას, სხვა ოპერაციული უპირატესობების გარდა.
აქ, Natural Phenolics წარმოადგენს ოპტიმიზაციის შედეგებს ჰიდროქსითიროზოლით (HT) და სხვა პოლიფენოლებით მდიდარი სტანდარტიზებული წყალში ექსტრაქტების მისაღებად. ცენტრალური კომპოზიტური დიზაინი შეირჩა, როგორც ექსპერიმენტული მოდელი. შეფასებული პარამეტრები იყო ექსტრაქციის ამპლიტუდა და დრო, ხოლო პასუხი იზომებოდა ჰიდროქსითიროზოლის კონცენტრაციის მიხედვით. ამ მიზნით, მათ გამოიყენეს Hielscher Ultrasonics-ის სონიკატორი UP400St, რომელიც შეირჩა მისი მომხმარებლისთვის მოსახერხებელი ოპერაციისა და ამპლიტუდის კონტროლის მაღალი სიზუსტის გამო.

ულტრაბგერითი ექსტრაქციის ექსპერიმენტული დიზაინი: ამპლიტუდისა და ექსტრაქციის დროის ოპტიმიზაცია

ეს ზუსტი კონტროლი ფუნდამენტური იყო აკუსტიკური ენერგიის ეფექტების გამოსაყოფად საწყისი მასალის ცვალებადობისგან. ყველა ექსტრაქცია ჩატარდა გამხმარი ზეთისხილის პომაცის (20% ტენიანობა, 1 mm ნაწილაკების ზომა) და წყლის გამოყენებით, როგორც გამხსნელი. ნარევი მომზადდა 40% მყარი-სითხე თანაფარდობით, და ყველა ექსპერიმენტი ჩატარდა მუდმივ 35°C ტემპერატურაზე. ცხრილი 1 აჯამებს ექსპერიმენტულ პირობებს, რომლებიც შეფასდა 12-ცდიანი CCD მატრიცის მეშვეობით.

 

ცხრილი 2 აჩვენებს ოპტიმიზაციის მოდელის ხარისხის შეფასებებს. მათემატიკურმა მოდელმა აიხსნა სრული ვარიაციულობის 72,02% (R2 = 0,7202), რაც წარმოადგენს ძალიან დამაკმაყოფილებელ მორგებას ზეთისხილის პომაცის მატრიცის რთული და ბუნებით ჰეტეროგენული ხასიათის გათვალისწინებით. მიუხედავად იმისა, რომ მოდელის სტატისტიკური მნიშვნელოვნება (P = 0,101) ოდნავ აღემატება ტრადიციულ 95%-იანი ნდობის ზღვარს 12-ცდის მატრიცაში თავისუფლების ხარისხების მკაცრი შეზღუდვის გამო, ძლიერი უარყოფითი კვადრატული კოეფიციენტები b11 = -61,61 და b22 = -71,61 ადასტურებენ ფიზიკურად სწორ პარაბოლურ ექსტრაქციის კინეტიკას.

ულტრაბგერითი პოლიფენოლების ექსტრაქცია ზეთისხილის პომაციდან: მარცხნივ – მეთოდის რეაგირების ზედაპირის მოდელი; მარჯვნივ – კონტურული გრაფიკი

ჰიდროქსიტიროსოლის მდგრადი აღდგენა ულტრაბგერითი ექსტრაქციის მეშვეობით

სურათი 1A ასახავს ოპტიმიზებული მოდელის რეაგირების ზედაპირის გრაფიკს. ფართო წითელი ზონა პლატოს მაქსიმუმში ადასტურებს პროცესის მდგრადობას, რადგან ამპლიტუდის ცვლილებები 50–60% დიაპაზონში არ იწვევს ჰიდროქსიტიროსოლის კონცენტრაციის მნიშვნელოვან რხევებს. ცალკეული ფაქტორების ეფექტების ანალიზისას, ამპლიტუდის გაზრდა 22%-დან 50%-მდე ახდენს კრიტიკულ გავლენას, რაც იწვევს ექსტრაქციის გამოსავლიანობის მკვეთრ გაუმჯობესებას. პირიქით, ექსტრაქციის 20 წუთზე მეტი ხანგრძლივობა ასტაბილურებს გამოსავლიანობას, რაც მიუთითებს გამხსნელის გაჯერებაზე ამ ეტაპზე. საბოლოოდ, ამ არქიტექტურამ წარმატებით გამოავლინა საბოლოო ოპერაციული ოპტიმუმი 61,5% ამპლიტუდაზე და 24,2 წუთიანი ულტრაბგერითი დამუშავებისას, რამაც მოგვცა ჰიდროქსიტიროსოლის მაქსიმალური პროგნოზირებული კონცენტრაცია 1609,5 mg/L.

დასკვნის სახით, Hielscher Ultrasonics ტექნოლოგიის გამოყენება იყო საფუძველი ჰიდროქსიტიროსოლის ექსტრაქციის მაღალრეპროდუქციული და ენერგეტიკულად ოპტიმიზებული პროცესის მისაღწევად. ამპლიტუდის კონტროლის გამორჩეული სიზუსტე და UP400St სონოტროდის მდგრადი მექანიკური მუშაობა იძლევა იმის გარანტიას, რომ ეს ლაბორატორიული მასშტაბის ეტაპები შეუფერხებლად გადაიყვანება უწყვეტი ნაკადის სამრეწველო სისტემებში. გარდა ამისა, ამ ოპტიმიზაციის ეტაპის წარმატება მნიშვნელოვნად გაჩქარდა Jover Labtech-ის, Hielscher-ის რეპრეზენტანტების ესპანეთში, კატალონიაში, მიერ გაწეული გამორჩეული ტექნიკური დახმარებისა და ადგილობრივი მხარდაჭერის ხარჯზე. ეს სინერგია თანამედროვე აკუსტიკურ აპარატურასა და ექსპერტ ადგილობრივ ინჟინრულ მხარდაჭერას შორის ადგენს საბოლოო, რეალურ გზას აგროსამრეწველო ბიომასის მდგრადი, სრული მასშტაბის კომერციული ვალიორიზაციისკენ.

ლიტერატურა / რეფერენსები

• Cánovas, Jaime; Barrajón-Catalán, Enrique; Micol, Vicente; Cárcel, J.; Garcia-Perez, Jose V. (2013): Kinetic and compositional study of phenolic extraction from olive leaves (var. Serrana) by using power ultrasound. Innovative Food Science & Emerging Technologies 17, 2013. 120–129.
• M. Rashidipour and R. Heydari (2018): Ultrasonic-Assisted Matrix Solid-Phase Dispersion and High-Performance Liquid Chromatography as an Improved Methodology for Determination of Oleuropein from Olive Leaves. Analytical and Bioanalytical Chemistry Research 52, 2018. 307-316.
• Rodríguez, Ó.; Bona, S.; Stäbler, A.; Rodríguez-Turienzo, L. (2022): Ultrasound-Assisted Extraction of Polyphenols from Olive Pomace: Scale Up from Laboratory to Pilot Scenario. Processes 2022, 10, 2481.
• Tamborrino, A., Romaniello, R., Perone, C. et al. (2021): Development of a Pressure Control System According to Paste Rheology for Ultrasound Processing in Industrial Olive Oil Extraction. Food Bioprocess Technol 14, 1897–1908 (2021).