Aktīvo savienojumu ekstrakcija ar ultraskaņu no vīnogu un vīna ražošanas blakusproduktiem

Vīnogas (Vitis vinifera), vīnogulāji un vīna ražošanas blakusprodukti ir bagāti ar polifenoliem un citām bioaktīvām vielām, kas ir vērtīgi savienojumi ārstniecisko preparātu un uztura bagātinātāju ražošanai. Ekstrakcija ar ultraskaņu ļauj vienkārši un ļoti efektīvi izdalīt savienojumus no vīnogām un vīnogulājiem (piemēram, no vīnogu izspaidām, sēklām, lapām, kātiem un nogulsnēm). Ekstrakcija ar ultraskaņas palīdzību ir ātra, uzticama un pārspēj citas ekstrakcijas metodes ar lielāku iznākumu, saudzīgākiem ekstrakcijas apstākļiem, īsāku ekstrakcijas laiku un zemākām izmaksām.

Fitoķīmisko vielu ekstrakcija ar ultraskaņu no vīnogām un vīnogulājiem

Vīna dārzu un vīna darīšanas procesa blakusprodukti ietver vīnogu mīkstumu, izspaidas (miziņas un sēklas), nogulsnes, vīnogulāju lapas, kātus un dzinumus, kas veido līdz 30−40% w/w cietvielu un lielākoties tiek izmesti kā atkritumi, tos neizmantojot. Atklājot polifenolu un citu bioaktīvo savienojumu bagātību šajos vīnogu un vīna ražošanas blakusproduktos, nozare arvien biežāk izmanto šīs augu izcelsmes izejvielas vērtīgu ekstraktu ražošanai. Resveratrols, antocianidīni, proantocianidīns, kvercetīns un citas vīnogās un vīnogulājos (Vitis vinifera) sastopamās vielas jau tiek plaši lietotas ārstniecisko preparātu un uztura bagātinātāju veidā. Vitis vinifera blakusproduktu ekstraktus kā veselību veicinošu savienojumu avotu izmanto farmācijas un pārtikas rūpniecībā, vienlaikus atbalstot ilgtspējīgu lauksaimniecību. Ekstrakcija ar ultraskaņu veicina bioaktīvo savienojumu atbrīvošanu no vīnogām un vīnogu pārstrādes blakusproduktiem. Ekstrakcija ar ultraskaņas palīdzību ir sen nostiprinājusies ekstrakcijas metode, ko izmanto farmaceitisko un pārtikas savienojumu iegūšanai. Tā nodrošina ļoti lielu ekstrakta iznākumu īsā ekstrakcijas procesā un darbojas ar jebkuru šķīdinātāju (piemēram, ūdeni, etanolu, izopropanolu, heksānu u. c.)

Polifenolu ekstrakcija ar ultraskaņu no vīnogu sēklām

Vīnogu sēklas ir bagātas ar proantocianidīniem un tādēļ ir lieliska izejviela proantocianidīnu ekstraktu ražošanai ārstnieciskajiem preparātiem un uztura bagātinātājiem. Thilakarathna un Rupasinghe (2022) spēja pierādīt apstrādes ar ultraskaņu pārāko efektivitāti kontrolētā paaugstinātā temperatūrā, kas nodrošināja lielāku proantocianidīnu iznākumu un ievērojami īsāku ekstrakcijas laiku (ar ultraskaņu – 53 min., salīdzinot ar 150 h tradicionālajai ekstrakcijai ar šķīdinātāju!).
Siltuma un apstrādes ar ultraskaņu izmantošana ievērojami samazināja ekstrakcijas laiku (apstrādes ar ultraskaņu laiks – 53 min) un nepieciešamo etanola ūdens šķīduma daudzumu (10,14:1 v:w), vienlaikus būtiski palielinot PAC iznākumu (16,1 mg CE/g FW salīdzinājumā ar prognozētajiem 26,6 mg CE/g FW). Galīgie optimālie apstākļi bija 47% etanols, s:s attiecība 10:1 (v:w), 53 min apstrāde ar ultraskaņu un 60◦C ekstrakcijas temperatūra.

Efektīva vīnogulāju lapu ekstrakta ražošana, izmantojot apstrādi ar ultraskaņu

Īstā vīnkoka (Vitis vinifera) lapas ir bagātas ar resveratrolu, antocianidīniem, kvercetīnu, izokvercetīnu un daudziem citiem bioaktīviem savienojumiem, kurus ārstniecības un veselības uzlabošanas nolūkos bieži lieto ekstraktu veidā.
Ir pierādīts, ka ekstrakcija ar ultraskaņu nodrošina lielu pilna spektra ekstrakta iznākumu no vīnogulāju lapām, tādējādi padarot ekstrakcijas procesu ļoti efektīvu. Ir pierādīts, ka etanola ūdens šķīdums ir vēlamais šķīdinātājs vīnogulāju ekstraktu iegūšanai, jo tas lieliski šķīdina mērķa molekulas un nav toksisks. Ekstrakcijas process, izmantojot ultraskaņu, aizņem tikai dažas minūtes, un to var veikt gan porciju režīmā, gan nepārtrauktas caurplūdes režīmā.
Piemēram, ar ultraskaņu no vīnogulāju lapām ekstrahētu resveratrolu var attīrīt, izmantojot mezoporainas ogles kolonnu, kas palielina resveratrola tīrību no 2,1 līdz 20,6%. (Sal. Sun et al., 2018)

Stilbenoīdu ekstrakcija ar ultraskaņu no vīnogu kātiem

Piñeiro et al. (2013) ekstrakcijas ar ultraskaņu protokols nodrošina augstu tādu stilbēnu atgūšanas pakāpi kā trans-resveratrols, ε-viniferīns, piceatannols un vitizīns B, kas galvenokārt sastopami vīnogulāju dzinumos un vīnogu kātos.

Grafisks kopsavilkums par pētījumu, kurā veikta stilbenoīdu ekstrakcija ar ultraskaņu no vīnogu kātiem.
(Pētījums un attēls: Piñeiro et al., 2013)

Izmantojot ultraskaņas ierīci UP200S (200W, 24kHz), vīnogu kātos sastopamos galvenos stilbenoīdus var ekstrahēt 15 min laikā, izmantojot 75°C ekstrakcijas temperatūru un 80% etanolu kā ekstrakcijas šķīdinātāju, turklāt nav nepieciešams attīrīšanas posms ar organisku šķīdinātāju. Optimizētā metode ļāva vienkārši un efektīvi analizēt stilbenoīdu saturu 22 vīnogu kātu paraugos.

Galveno efektu grafiks par vidējo atgūšanas pakāpi (laukums 10.000−1), veicot ekstrakciju ar ultraskaņu, izmantojot UP200S un dažādus parametrus: piceatannols (a), trans-resveratrols (b), ε-viniferīns (c) un vitizīns-B (d).
(Pētījums un grafiki: Piñeiro et al., 2013)

HPLC-DAD hromatogramma, kas atbilst ar stilbenoīdiem bagātinātam references ekstraktam.
(Pētījums un grafiki: Piñeiro et al., 2013)

Augstas veiktspējas ultraskaņas procesori ekstrakcijai no vīnogām un vīnogulājiem

Hielscher Ultrasonics ekstraktori ir labi nostiprinājušies augu ekstrakcijas jomā neatkarīgi no izmantotajām augu izejvielām vai šķīdinātāja. Ekstraktu ražotāji – gan ekskluzīvu ekstraktu mazapjoma ražotāji, gan lielapjoma masveida ražotāji – Hielscher plašajā iekārtu klāstā atrod savām ražošanas prasībām ideāli piemērotas ultraskaņas ekstrakcijas iekārtas. Gan porciju apstrādes, gan nepārtrauktas apstrādes ražošanas līnijā iekārtu komplekti ir viegli pieejami, un tos var nosūtīt tajā pašā dienā.

Ļoti efektīva ekstrakcija ar Hielscher ultraskaņas ierīcēm

Hielscher ultraskaņas ekstraktori efektīvi sagrauj augu šūnas, palielina augu materiāla virsmas laukumu šķīdinātāja iekļūšanai, kā arī uzlabo masas pārnesi, kas nodrošina ātru un pilnīgu fitoķīmisko vielu (sekundāro metabolītu) atbrīvošanu. Hielscher ekstraktori ir izstrādāti, domājot par lietošanas ērtumu, tādēļ tos var ātri uzstādīt un droši un intuitīvi lietot.
 
Tālāk redzamā tabula sniedz priekšstatu par mūsu ultraskaņas ierīču aptuveno apstrādes jaudu: