높은 수율의 폴리페놀 추출물을 얻기 위한 초음파 올리브 잎 추출

Hielscher 프로브형 초음파 처리기로 올레우로페인, 하이드록시티로솔, 베르바스코사이드, 플라보노이드 및 기타 생리활성 폴리페놀이 풍부한 강력한 올리브 잎 추출물을 생산하세요. 초음파 추출은 세포 파쇄와 물질 전달을 가속하여 제조업체가 물, 에탄올–물 혼합물 또는 기타 적합한 용매를 사용해 높은 수율, 짧은 처리 시간 및 재현성 있는 추출물 품질을 달성하도록 돕습니다.

올리브 잎의 생리활성 화합물 초음파 추출

실험실 타당성 시험부터 파일럿 배치 및 산업용 인라인 생산까지, Hielscher 초음파 처리기를 사용하면 진폭, 온도, 에너지 투입량 및 처리 시간을 정밀하게 제어할 수 있습니다. 따라서 초음파 추출은 기능성 식품 소재, 식물 추출물, 기능성 식품, 화장품 및 의약품 원료 개발을 위한 효율적인 솔루션입니다.

초음파 올리브 잎 추출의 세부 이점:

• 더 높은 추출 수율: 음향 캐비테이션을 이용하여 올리브 잎의 세포 내 페놀성 화합물을 효율적으로 방출합니다.
• 더 짧은 처리 시간: 기존의 침용 및 용매 추출에 비해 추출 시간을 단축합니다.
• 다양한 용매를 사용할 수 있는 온화한 공정: 물, 에탄올 수용액, 글리세롤, 오일 또는 기타 공정에 적합한 용매를 사용합니다.
• 규모 확장이 가능한 장비: 실험실용 초음파 처리기로 공정을 개발하고 산업용 연속 흐름 시스템으로 선형적으로 규모를 확장합니다.
• 재현성 있는 품질: 디지털 제어와 데이터 기록으로 일관된 추출물 생산을 지원합니다.
• 다양한 활용: 기능성 식품 소재 제조업체, 식물 추출물 생산업체, 올리브 착유소, 제약 연구개발 실험실, 화장품 원료 공급업체 및 푸드테크 기업을 위해 설계되었습니다.

올리브 잎 추출물이 이토록 유익한 이유는 무엇일까요?

농업 폐기물 또는 부산물인 올리브(Olea europaea) 잎은 천연 항산화 물질의 훌륭한 공급원입니다. 올리브 잎에는 올레우로페인과 올레아세인 등 다양한 폴리페놀(바이오페놀이라고도 함)이 함유되어 있습니다. 폴리페놀은 식물에 자연적으로 존재하며 올리브 잎 추출물의 건강상 이점에 기여합니다. 올리브나무 잎에는 폴리페놀 외에도 리그스트로사이드 이성질체, 하이드록시티로솔, 티로솔 및 카페산과 같은 항산화 물질이 풍부합니다.
올리브 잎 추출물은 올리브 잎에 들어 있는 식물성 화학물질의 농축물이므로 강력한 항산화 물질을 다량 함유합니다. 올리브 잎 추출물은 전통적으로 면역 체계를 강화하는 데 사용됩니다. 예를 들어 감기, 기침 및 인후통 증상을 완화하기 위해 투여됩니다.
또한 연구에 따르면 올리브 잎 추출물의 폴리페놀은 심혈관 질환의 위험을 줄이고, 콜레스테롤 수치를 낮추며, 체중 감량을 돕고, 항미생물 효과를 나타내며, 항암제로 작용할 가능성이 있습니다.
이러한 이유로 올리브 잎(Olea europaea L. folium) 추출물은 의약품 및 식이 보충제의 제품 제형에서 활성 성분으로 사용됩니다. 또한 올리브 잎 추출물은 영양 보충제, 치료제, 화장품뿐 아니라 식품 및 음료에도 사용됩니다.

올리브 잎 추출물에는 올레우로페인, 카페산, 하이드록시티로솔, 베르바스코사이드, 루틴, 퀘르세틴 등의 폴리페놀이 풍부합니다.

침출 올리브 오일: 올리브 잎 추출물은 엑스트라 버진 올리브 오일과 같은 올리브 오일을 강화하는 데도 사용됩니다. 올리브 잎 추출물로 강화한 올리브 오일은 풍미가 더 풍부해지고 ORAC 값이 증가합니다. 올리브 잎 성분을 침출한 올리브 오일은 항산화 물질이 자유 라디칼을 제거하고 산패를 방지하므로 저장 수명이 개선되고 열 안정성이 높아집니다.
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올리브 잎의 가장 중요한 식물성 화학물질

올리브 잎의 페놀성 화합물 조성에는 올레우로사이드(올레우로페인, 베르바스코사이드), 플라본(루테올린, 디오스메틴, 아피제닌-7-글루코스, 루테올린-7-글루코스, 디오스메틴-7-글루코스), 플라보놀(루틴), 플라반-3-올(카테킨), 페놀성 유도체(티로솔, 하이드록시티로솔, 바닐린, 바닐산, 카페산)가 포함됩니다. 올레우로페인과 하이드록시티로솔은 올리브 잎에서 가장 중요한 페놀성 화합물입니다.

올레우로페인

올레우로페인은 올리브에 함유된 무독성 이리도이드(모노테르페노이드의 일종)로, 쓴맛을 내는 페놀성 화합물의 일종입니다. 올레우로페인은 녹색 올리브의 껍질, 과육, 씨앗, 잎에 존재하지만, 올리브 잎에 가장 풍부하게 함유되어 있습니다. 건조 중량 기준 함량이 6–14%로, 올리브 잎에서 가장 두드러지는 생리활성 분자입니다. 올리브 품종, 토양, 수확 시기에 따라 올레우로페인 함량은 건조 중량 기준 최대 17–23%까지 높아질 수도 있습니다.

하이드록시티로솔

하이드록시티로솔은 올레우로페인의 대사산물입니다. 두 분자는 모두 강력한 항산화 활성으로 알려져 있으며, 이러한 활성은 올리브 오일의 항산화, 항염증 및 질병 퇴치 작용의 일부에 기여합니다. 하이드록시티로솔의 ORAC(산소 라디칼 흡수 능력) 값은 천연 항산화제에서 관찰된 알려진 값 중 가장 높은 수준에 속합니다.

전체 성분을 포함하는 올리브 잎 추출물에는 상승 효과를 내는 수많은 폴리페놀, 항산화제 및 기타 식물화학물질이 함유되어 있습니다. 초음파 추출은 올리브 잎에서 모든 식물화학물질을 방출하여 매우 강력한 광범위 성분 추출물을 생산하는 신뢰할 수 있는 추출 기법입니다.

초음파 처리로 생산한 올리브 잎 추출물

초음파 캐비테이션의 “핫스폿” 영역에서 나타나는 극한 환경 조건은 식물 원료와 그 추출성에 다양한 영향을 미칩니다. 여기에는 세포막의 선택적 투과성 극복, 세포 내부와 용매 사이의 물질 교환 증가, 기계적 세포 파쇄, 세포 내 물질(즉, 올레우로페인, 하이드록시티로솔, 갈산 등의 식물화학물질)의 방출이 포함됩니다. 이러한 효과로 매우 짧은 초음파 처리 시간 내에 고품질 추출물을 높은 수율로 얻을 수 있습니다. 400와트 초음파 처리기의 예인Hielscher의 UP400St는 식물성 슬러리 10리터 배치를 5–8분 이내에 처리할 수 있습니다. 산업용 초음파 처리기는 식물 원료와 용매로 구성된 슬러리를 연속 흐름 방식으로 처리합니다. 처리 매질은 펌프를 통해 초음파 반응기를 통과하며 그 안에서 초음파 처리를 받습니다. 산업 규모에서 UIP4000hdT (4kW)는 약 3L/min의 유량을 달성할 수 있습니다.
높은 추출물 수율과 빠른 공정 속도로 인해 초음파 추출은 특히 효율적입니다. 따라서 CBD, 칸나비노이드, 바닐라, 조류, 생강 및 기타 수많은 식물성 추출물과 같은 고품질 추출물을 생산하는 여러 추출물 제조업체가 초음파 처리를 빠르게 도입해 왔습니다. 초음파 캐비테이션은 식물 원료에 함유된 활성 화합물의 95–99%를 추출하는 수율을 달성할 수 있습니다. 예를 들어, 연구에서는 올리브 잎의 총 페놀성 물질 방출에 대해 99.27%의 추출 효율을 보였습니다. (Luo, 2011) 공정 매개변수(초음파 진폭, 온도, 압력, 점도)를 조정하면 원료와 원하는 추출물 품질에 맞게 초음파 공정을 최적으로 조정할 수 있습니다.

이 그림은 초음파로 추출한 올리브 잎 페놀성 물질의 다이오드 어레이 검출기 장착 초고성능 액체 크로마토그래피(UHPLC-DAD) 크로마토그램을 보여줍니다. 피크 1과 2는 325nm(빨간색 선)에서 검출되었으며, 피크 3(파란색 선)은 280nm에서 검출되었습니다.
그림 및 연구: Giocometti, J. et al. (2018)

초음파 추출은 거의 모든 종류의 용매와 호환됩니다. 초음파 보조 올리브 잎 추출에는 80% 에탄올 수용액이 가장 효과적인 것으로 밝혀졌습니다. 그러나 극성이 다른 용매(예: 메탄올)를 선택하면 특정 식물화학물질의 추출 수율을 바꿀 수 있습니다.
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초음파 추출 시스템의 장점

초음파 추출의 장점은 높은 추출 수율, 자유로운 용매 선택(예: 물, 에탄올, 물–에탄올 혼합물, 올리브 오일 등), 간편하고 안전한 작동입니다. 초음파 처리의 강력한 기계적 힘 덕분에 물, 에탄올 등 친환경적이고 온화한 용매만으로도 일반적으로 탁월한 추출 속도와 수율을 달성할 수 있습니다. 따라서 초음파 추출은 추출 시간을 단축하고 용매 사용량을 줄이거나 더 온화하고 순한 용매를 사용할 수 있게 합니다. 이는 초음파 추출을 통해 더 높은 추출 속도와 더 건강에 좋은 추출물(예: 냉수 추출물)을 모두 얻을 수 있음을 의미합니다. 초음파 처리 중 공정 온도를 정밀하게 제어할 수 있으므로 지나치게 높은 온도로 인한 추출물의 열분해와 물질의 증발을 방지할 수 있습니다.
초임계 CO₂ 추출기에 비해 초음파 추출기의 도입 비용은 낮습니다. 초음파 처리기는 운전 비용, 간편하고 사용자 친화적인 작동, 작업 안전 측면에서도 장점이 있습니다.

소량 처리부터 산업 생산까지 가능한 초음파 추출

초음파 처리의 특별한 특징은 추출 공정의 선형 확장성입니다. 개방형 용기에서 다루기 편한 초음파 장치를 사용하여 타당성 연구와 소규모 배치 생산을 쉽게 수행할 수 있습니다. 이를 통해 초음파 추출 공정의 효율과 품질을 쉽게 시험할 수 있습니다. 소규모에서 얻은 모든 결과는 완전히 재현하고 규모를 확대할 수 있습니다. 초음파 추출기의 디지털 제어와 내부 SD 카드에 초음파 매개변수를 자동으로 기록하는 기능을 통해 공정을 정밀하게 모니터링하고 일정한 품질 기준을 재현할 수 있습니다. Hielscher Ultrasonics의 제품군은 50와트 휴대용 장치부터 인라인 생산용 16,000와트 산업용 초음파 장비까지 모든 규모에 맞는 초음파 추출기를 제공합니다. Hielscher Ultrasonics는 초음파 추출 분야에서 수십 년의 경험을 쌓고 전 세계에 수백 대의 초음파 추출 시스템을 설치해 왔으며, 이를 바탕으로 전문적이고 종합적인 자문을 보장합니다.

아래 표는 당사 초음파 장치의 대략적인 처리 용량을 보여줍니다:

초음파와 초음파 추출이란?

초음파는 20kHz를 초과하는 주파수, 즉 초당 20,000회를 초과하는 진동수를 갖는 음향 진동으로 정의됩니다. 이는 인간의 가청 범위를 벗어나는 영역입니다. 따라서 초음파는 매우 넓은 범위의 음향 진동을 포괄하며, 이에 따라 수많은 다양한 응용 분야가 초음파 영역에 속합니다. 가장 잘 알려진 활용 사례로는 의료기관의 영상 검사, 자동차의 주차 보조, 재료의 비파괴 검사 등이 있습니다. 이러한 사례에는 고주파 비파괴 초음파가 사용됩니다.
고출력 초음파는 주파수가 약 20–60kHz인 고강도 저주파 음파로 정의됩니다. 에너지 밀도가 높은 이러한 음파는 액체에서 고압 주기(압축)와 저압 주기(희박화)를 번갈아 생성합니다. 저압 주기 동안 고에너지 초음파는 액체 내부에 작은 진공 기포나 공동을 생성합니다. 이러한 기포가 더 이상 에너지를 흡수할 수 없는 부피에 도달하면 고압 주기 동안 붕괴합니다. 이러한 기포의 내파 현상을 캐비테이션이라고 합니다.
캐비테이션은 액체나 슬러리 내부에 국소적인 고온 지점을 형성하며, 이 지점의 온도는 최대 5000K, 압력은 최대 2000atm에 이를 수 있습니다. 또한 캐비테이션 기포의 내파는 최대 280 m/s의 속도로 액체 제트를 생성합니다. 이러한 국소적인 극한 조건은 식물 세포를 터뜨려 세포 내부에 갇혀 있던 생리활성 물질을 방출시킵니다. 즉, 음향 캐비테이션은 식물 세포를 파쇄하고 세포 내 분자가 추출 용액(용매)으로 더 많이 확산되도록 하여 물질 전달을 향상시킵니다. 물질 전달이 증가하면 추출 속도가 높아집니다. 따라서 초음파 프로브는 허브, 잎, 과일 및 기타 식물 원료로부터 고품질 추출물을 생산하는 데 가장 널리 사용되는 도구 중 하나입니다.
초음파 추출은 완전한 추출 / 매우 높은 수율, 추출 시간 단축, 효율 향상, 모든 용매와의 호환성, 비열 추출 방식 등 다양한 장점을 제공합니다.
 

UIP4000hdT 초음파 처리기 – 고품질 추출물 생산을 위한 올리브 잎 인라인 처리용