Polifenoli no mango mizām – ekstrakcijas metodei ir nozīme

Tiecoties pēc veselīgāka dzīvesveida, zinātnieki pastāvīgi pēta jaunus ekoloģiskus avotus un efektīvas metodes vērtīgu savienojumu ekstrahēšanai no dabīgiem avotiem. Pārtikas atkritumi, piemēram, augļu pārstrādes blakusprodukti, tostarp mango mizas, ir bagāti ar polifenoliem, un tos var izmantot kā avotu augstas kvalitātes fenola savienojumu iegūšanai. Viena no metodēm, kas pēdējos gados kļūst arvien populārāka, ir ultraskaņas ekstrakcija – process, kurā izmanto augstfrekvences skaņas viļņus, lai efektīvi ekstrahētu bioaktīvos savienojumus no augu materiāliem. Šo savienojumu vidū polifenoli ir izvirzījušies priekšplānā, pateicoties to daudzajiem labvēlīgajiem ieguvumiem veselībai, tostarp antioksidatīvajām un pretiekaisuma īpašībām. Kopā ar mums padziļināti izpētiet polifenolu ekstrakciju no mango mizām un uzziniet, kā dažādas ultraskaņas iekārtas būtiski ietekmē ekstrakcijas efektivitāti un polifenolu iznākumu.

Kas ir polifenoli?

Polifenoli ir daudzveidīga dabā sastopamu savienojumu grupa, kas atrodama augļos, dārzeņos, tējā, kafijā, vīnā un citos augu izcelsmes pārtikas produktos. Tie ir pazīstami ar savām antioksidatīvajām īpašībām, kas palīdz cīnīties pret oksidatīvo stresu organismā, samazinot hronisku slimību, piemēram, sirds un asinsvadu slimību, vēža un neirodeģeneratīvu traucējumu, risku. Turklāt polifenoliem piemīt pretiekaisuma, pretmikrobu un pretvēža iedarbība, tādēļ tie ir vērtīgas veselīga uztura sastāvdaļas. Fenola savienojumi no augu izcelsmes pārtikas blakusproduktiem ir lēts avots, ko var izmantot pārtikas piedevu vai uztura bagātinātāju veidā, veicinot veselīgāku uzturu.
Mango mizas ir lielisks fenola savienojumu avots (14,85–127,6 mg/gDW). Turklāt tajās ir daudz šķiedrvielu (36–78 g/100 g sausnas (DW)); vitamīnu (C un E); un karotinoīdu (0,1–51 mg/gDW).

Aznar-Ramos un kolēģu zinātniskais pētījums sniedz pārliecinošu ieskatu aizraujošajā fenola savienojumu ekstrakcijas pasaulē, izmantojot mango mizu blakusproduktus, un piemērota ekstrakcijas aprīkojuma nozīmē. Pētījuma rezultāti atklāj, ka apstrāde ar ultraskaņas zondi fenola savienojumu ekstrahēšanā nodrošina labākus rezultātus nekā tradicionālās ultraskaņas vannas.

Pārliecinoši rezultāti: stāsts par efektivitāti un precizitāti

Analizējot datus, kļuva skaidrs, ka apstrāde ar ultraskaņas zondi ļauj iegūt dabas bagātības ar nepārspētu efektivitāti un precizitāti. Iegūtās kopējā fenola savienojumu satura (TPC) vērtības parādīja ievērojamu atšķirību starp abām ekstrakcijas metodēm. Ultraskaņas vannā iegūtās TPC vērtības bija robežās no 1,6 līdz 8,7 mg GAE/g dw, savukārt ekstrakcija ar sonotrodi nodrošināja augstākas vērtības – no 3,9 līdz 9,4 mg GAE/g dw. Šie rezultāti uzsvēra ultraskaņas zondes ierīču spēju maksimāli palielināt fenola savienojumu ekstrakciju no mango mizu blakusproduktiem.

Taču apstrādes ar ultraskaņas zondi priekšrocības ar to nebeidzās. Padziļinot analīzi, pētnieki atklāja aizraujošu tendenci – apstrādē ar ultraskaņas zondi tika ekstrahēts daudzveidīgāks savienojumu klāsts nekā ultraskaņas vannā. Ar sonotrodi iegūtajos ekstraktos kopumā kvantitatīvi noteica 22 savienojumus, salīdzinot ar 15 savienojumiem ultraskaņas vannas paraugos, vēl vairāk apliecinot apstrādes ar ultraskaņas zondi pārākumu.

Fenola savienojumu iegūšana no augļu atkritumiem: apstrādes ar ultraskaņas zondi triumfs

Starp daudzajiem atklātajiem savienojumiem īpaši izcēlās flavonoīdi. Ekstraktā, kas iegūts, apstrādājot ar ultraskaņas zondi, konstatēja vislielāko flavonoīdu daudzumu, apliecinot šīs metodes nepārspēto spēju atklāt dabas farmakopeju visā tās krāšņumā. Jo īpaši ar sonotrodi iegūtajos ekstraktos konstatēja augstāku metilgallāta saturu – vairāk nekā astoņas reizes augstāku nekā ultraskaņas vannā iegūtajos ekstraktos –, savukārt galloilglikozes izomēru un metilgallāta kopējais saturs sonotrodes paraugos bija ievērojami augstāks.

Mēroga palielināšana līdz komerciālai ražošanai: no laboratorijas līdz rūpniecībai

Jāatzīmē, ka apstrādes ar ultraskaņas zondi priekšrocības sniedzas ārpus laboratorijas sienām. Tā kā šo apstrādi var mērogot gan pilotiekārtu, gan rūpnieciskā līmenī, tā paver plašas iespējas. No neliela mēroga eksperimentiem līdz liela mēroga ražošanai – ultraskaņas zondes ierīču efektivitāte un uzticamība bruģē ceļu būtiskām inovācijām ekstrakcijas nozarē.

Ekstrakcijas zinātnē, kur katrs piliens ir svarīgs, ultraskaņas zondes ierīces kalpo par efektivitātes un precizitātes paraugu. Pateicoties izcilajiem rezultātiem fenola savienojumu ekstrahēšanā no mango mizu blakusproduktiem, šie ultraskaņas tehnoloģiju brīnumi ir mainījuši mūsu izpratni par ekstrakcijas metodēm. Raugoties nākotnē, apstrādes ar ultraskaņas zondi aizsāktā ultraskaņas revolūcija sola pavērt jaunus zinātnisko atklājumu apvāršņus – ar katru nākamo skaņas vilni.

Tradicionālās ekstrakcijas metodes salīdzinājumā ar ultraskaņas ekstrakciju

Tradicionāli polifenoli ir ekstrahēti ar tādām metodēm kā macerācija, Soksleta ekstrakcija un destilācija ar ūdens tvaiku. Lai gan šīs metodes ir efektīvas, tām bieži nepieciešams ilgs ekstrakcijas laiks, augsta temperatūra un organisko šķīdinātāju izmantošana, kas var noārdīt jutīgus savienojumus un pasliktināt ekstrakta kvalitāti.

Šeit talkā nāk ultraskaņas ekstrakcija – netermiska, videi draudzīga un ļoti efektīva alternatīva. Šī metode izmanto ultraskaņas viļņu jaudu, parasti frekvenču diapazonā no 20 kHz līdz 100 kHz, lai sagrautu šūnu sieniņas un atbrīvotu bioaktīvos savienojumus no augu matricām. Procesā augu materiālu iegremdē šķīdinātājā (parasti ūdenī vai ūdens un etanola maisījumā) un pakļauj ultraskaņas viļņu iedarbībai, kas rada kavitācijas burbuļus. Šie burbuļi implodē augu šūnu tuvumā, radot intensīvus bīdes spēkus un mikrostrūklas, kas veicina ekstrakcijas procesu. Tādējādi ultraskaņas ekstrakcija nodrošina vairākas priekšrocības salīdzinājumā ar tradicionālajām metodēm, tostarp īsāku ekstrakcijas laiku, mazāku šķīdinātāja patēriņu un augstāku ekstrakcijas iznākumu.

Polifenolu ultraskaņas ekstrakcijas priekšrocības:

Ultraskaņas ekstrakcijas izmantošana polifenolu izdalīšanai sniedz daudzas priekšrocības:

1. Uzlabota ekstrakcijas efektivitāte: ultraskaņas viļņi iekļūst augu audos efektīvāk nekā mehāniskās metodes, nodrošinot augstāku ekstrakcijas efektivitāti un lielāku polifenolu iznākumu.
2. Saīsināts apstrādes laiks: salīdzinājumā ar tradicionālajām metodēm ultraskaņas ekstrakcija ievērojami saīsina ekstrakcijas laiku, ļaujot paātrināt ražošanu un palielināt apstrādes ražīgumu.
3. Bioaktivitātes saglabāšana: ultraskaņas ekstrakcijas saudzīgā iedarbība samazina polifenolu termisko noārdīšanos un oksidēšanos līdz minimumam, saglabājot to bioaktīvās īpašības un uzlabojot ekstrakta kvalitāti.
4. Draudzīgums videi: atšķirībā no metodēm ar lielu šķīdinātāju patēriņu ultraskaņas ekstrakcijai nepieciešams minimāls šķīdinātāju daudzums, un tā novērš nepieciešamību izmantot toksiskus organiskos šķīdinātājus, padarot to ekoloģiski ilgtspējīgu un ekonomiski dzīvotspējīgu.

Polifenolu ultraskaņas ekstrakcijas pielietojumi:

Ultraskaņas ekstrakcijas daudzpusība ir veicinājusi tās plašu ieviešanu dažādās nozarēs, tostarp farmācijas, nutraceitisko produktu, pārtikas un dzērienu, kosmētikas un augu izcelsmes ārstniecības līdzekļu nozarē. Daži izplatīti pielietojumi:

• Ar polifenoliem bagātu ekstraktu ražošana uztura bagātinātājiem un funkcionālajiem pārtikas produktiem
• Dabīgu antioksidantu izstrāde izmantošanai pārtikas konservēšanā un kosmētikā
• Bioaktīvo savienojumu ekstrakcija no ārstniecības augiem farmaceitiskiem sastāviem
• Ekstrakcijas procesu optimizēšana konkrētām polifenolu apakšklasēm, piemēram, flavonoīdiem, fenolskābēm un tanīniem

 
Literatūras avoti:

• Aznar-Ramos, M.J.; Razola-Díaz, M.d.C.; Verardo, V.; Gómez-Caravaca, A.M. (2022): Fenola savienojumu ekstrakcijas no mango mizu blakusproduktiem salīdzinājums, izmantojot ultraskaņas vannu un sonotrodi. Horticulturae 2022, 8, 1014.
• Sara Marçal, Manuela Pintado (2021): Mango mizas kā pārtikas sastāvdaļa / piedeva: uzturvērtība, apstrāde, drošums un pielietojumi. Trends in Food Science & Technology, Volume 114, 2021. 472-489.