Polyfenolen uit mangoschillen – de extractiemethode doet ertoe

In hun zoektocht naar een gezonder leven onderzoeken wetenschappers voortdurend nieuwe milieuvriendelijke bronnen en efficiënte methoden om heilzame stoffen uit natuurlijke bronnen te extraheren. Voedselafval, zoals bijproducten van fruit, waaronder mangoschillen, is rijk aan polyfenolen en kan worden gebruikt als bron om hoogwaardige fenolische verbindingen te verkrijgen. Een dergelijke techniek die de afgelopen jaren steeds meer terrein heeft gewonnen, is ultrasone extractie, een proces waarbij hoogfrequente geluidsgolven worden toegepast om bioactieve stoffen efficiënt uit plantaardig materiaal te extraheren. Onder deze stoffen hebben polyfenolen zich ontpopt tot hoofdrolspelers vanwege hun talrijke gezondheidsvoordelen, waaronder antioxiderende en ontstekingsremmende eigenschappen. Verdiep u samen met ons in de extractie van polyfenolen uit mangoschillen en ontdek hoe verschillende ultrasone apparaten een aanzienlijk verschil maken voor de extractie-efficiëntie en de polyfenolopbrengst.

Wat zijn polyfenolen?

Polyfenolen vormen een diverse groep van natuurlijk voorkomende verbindingen die aanwezig zijn in fruit, groenten, thee, koffie, wijn en andere plantaardige voedingsmiddelen. Ze staan bekend om hun antioxiderende eigenschappen, die oxidatieve stress in het lichaam helpen bestrijden en zo het risico op chronische ziekten zoals hart- en vaatziekten, kanker en neurodegeneratieve aandoeningen verminderen. Daarnaast hebben polyfenolen ontstekingsremmende, antimicrobiële en kankerremmende effecten, waardoor ze waardevolle bestanddelen van een gezond voedingspatroon zijn. Fenolische verbindingen uit bijproducten van plantaardige voedingsmiddelen vormen een goedkope bron die kan worden gebruikt voor voedingsadditieven of supplementen die bijdragen aan een gezonder voedingspatroon.
Mangoschillen zijn een uitstekende bron van fenolische verbindingen (14,85–127,6 mg/gDW). Daarnaast bevatten ze grote hoeveelheden vezels (36–78 g/100 g DW); vitaminen (C en E); en carotenoïden (0,1–51 mg/gDW).

De wetenschappelijke studie van Aznar-Ramos en collega’s biedt boeiende inzichten in de fascinerende wereld van de extractie van fenolische verbindingen uit mangoschillen als bijproduct en het belang van de juiste extractieapparatuur. De resultaten van de studie belichten de superieure prestaties van sonicatie met een sonde bij het extraheren van fenolische verbindingen ten opzichte van traditionele ultrasoonbaden.

Overtuigende resultaten: een verhaal van efficiëntie en precisie

Naarmate de gegevens beschikbaar kwamen, werd duidelijk dat sonicatie met een sonde de sleutel vormde tot het ontsluiten van de rijkdom van de natuur met ongeëvenaarde efficiëntie en precisie. De verkregen waarden voor het totale gehalte aan fenolische verbindingen (TPC) lieten een opmerkelijk verschil tussen de twee extractiemethoden zien. Terwijl het ultrasoonbad TPC-waarden tussen 1,6 en 8,7 mg GAE/g dw opleverde, behaalde extractie met een sonotrode hogere waarden, variërend van 3,9 tot 9,4 mg GAE/g dw. Deze resultaten onderstreepten de kracht van sonicatoren met een sonde bij het maximaliseren van de extractie van fenolische verbindingen uit mangoschillen als bijproduct.

Maar de voordelen van sonicatie met een sonde hielden daar niet op. Toen de onderzoekers dieper in de analyse doken, ontdekten ze een fascinerende trend – sonicatie met een sonde extraheerde een grotere verscheidenheid aan verbindingen dan het ultrasoonbad. Met in totaal 22 gekwantificeerde verbindingen in extracten verkregen met een sonotrode tegenover 15 in monsters uit het ultrasoonbad werd de superioriteit van sonicatie met een sonde verder onderstreept.

Fenolische verbindingen uit fruitafval ontsluiten: een triomf van sonicatie met een sonde

Onder de talloze aangetroffen verbindingen ontpopten flavonoïden zich tot de sterren van de show. Het extract verkregen door sonicatie met een sonde vertoonde de hoogste hoeveelheden flavonoïden en toonde daarmee het ongeëvenaarde vermogen van deze techniek om de natuurlijke schat aan geneeskrachtige stoffen in al haar glorie te ontsluiten. In het bijzonder werd in extracten verkregen met een sonotrode een hoger gehalte aan methylgallaat aangetroffen – meer dan acht keer hoger dan in extracten verkregen met een ultrasoonbad – terwijl de som van galloylglucose-isomeren en methylgallaat significant hoger was in monsters verkregen met een sonotrode.

Opschalen naar commerciële productie: van laboratorium naar industrie

Het is belangrijk om te benadrukken dat de voordelen van sonicatie met een sonde verder reiken dan de muren van het laboratorium. Dankzij de schaalbaarheid op zowel pilot- als industrieel niveau opent sonicatie met een sonde de deur naar een wereld van mogelijkheden. Van kleinschalige experimenten tot grootschalige productie: de efficiëntie en betrouwbaarheid van sonicatoren met een sonde banen de weg voor ingrijpende innovaties in de extractie-industrie.

Binnen de extractiewetenschap, waar elke druppel telt, zijn sonicatoren met een sonde bakens van efficiëntie en precisie. Door hun opmerkelijke prestaties bij het extraheren van fenolische verbindingen uit mangoschillen als bijproduct hebben deze ultrasone wonderen ons begrip van extractiemethoden vernieuwd. Als we naar de toekomst kijken, belooft de ultrasone revolutie die sonicatie met een sonde heeft ontketend nieuwe horizonten voor wetenschappelijke ontdekkingen te ontsluiten, geluidsgolf voor geluidsgolf.

Traditionele extractiemethoden versus ultrasone extractie

Traditioneel worden polyfenolen geëxtraheerd met methoden zoals maceratie, Soxhlet-extractie en stoomdestillatie. Hoewel deze technieken effectief zijn, vereisen ze vaak lange extractietijden, hoge temperaturen en het gebruik van organische oplosmiddelen, die gevoelige verbindingen kunnen afbreken en de kwaliteit van het extract kunnen aantasten.

Hier komt ultrasone extractie in beeld – een niet-thermisch, milieuvriendelijk en zeer efficiënt alternatief. Deze methode benut de kracht van ultrasone golven, doorgaans in het bereik van 20 kHz tot 100 kHz, om celwanden open te breken en bioactieve stoffen uit plantaardige matrices vrij te maken. Het proces omvat het onderdompelen van het plantaardige materiaal in een oplosmiddel (meestal water of een mengsel van water en ethanol) en het blootstellen ervan aan ultrasone golven, die cavitatiebellen veroorzaken. Deze bellen imploderen in de buurt van de plantencellen en genereren intense afschuifkrachten en microjets die het extractieproces bevorderen. Hierdoor biedt ultrasone extractie verschillende voordelen ten opzichte van traditionele methoden, waaronder kortere extractietijden, een lager oplosmiddelverbruik en hogere extractieopbrengsten.

Voordelen van ultrasone polyfenolextractie:

Het gebruik van ultrasone extractie voor de isolatie van polyfenolen biedt talrijke voordelen:

1. Verbeterde extractie-efficiëntie: ultrasone golven dringen effectiever door in plantaardige weefsels dan mechanische methoden, wat leidt tot een hogere extractie-efficiëntie en grotere opbrengsten aan polyfenolen.
2. Kortere verwerkingstijd: vergeleken met traditionele technieken verkort ultrasone extractie de extractietijden aanzienlijk, waardoor snellere productie en een hogere verwerkingscapaciteit mogelijk worden.
3. Behoud van bioactiviteit: de milde aard van ultrasone extractie minimaliseert de thermische afbraak en oxidatie van polyfenolen, waardoor hun bioactieve eigenschappen behouden blijven en de kwaliteit van het extract verbetert.
4. Milieuvriendelijk: in tegenstelling tot methoden die veel oplosmiddel verbruiken, vereist ultrasone extractie slechts een minimaal gebruik van oplosmiddelen en maakt ze het gebruik van giftige organische oplosmiddelen overbodig, waardoor ze ecologisch duurzaam en economisch haalbaar is.

Toepassingen van ultrasone polyfenolextractie:

De veelzijdigheid van ultrasone extractie heeft geleid tot de brede toepassing ervan in diverse sectoren, waaronder de farmaceutische industrie, nutraceuticals, voedingsmiddelen en dranken, cosmetica en kruidengeneeskunde. Enkele veelvoorkomende toepassingen zijn:

• Productie van polyfenolrijke extracten voor voedingssupplementen en functionele voedingsmiddelen
• Ontwikkeling van natuurlijke antioxidanten voor gebruik bij voedselconservering en in cosmetica
• Extractie van bioactieve stoffen uit geneeskrachtige planten voor farmaceutische formuleringen
• Optimalisatie van extractieprocessen voor specifieke subklassen van polyfenolen, zoals flavonoïden, fenolzuren en tanninen

 
Referenties:

• Aznar-Ramos, M.J.; Razola-Díaz, M.d.C.; Verardo, V.; Gómez-Caravaca, A.M. (2022): Vergelijking tussen extractie met een ultrasoonbad en met een sonotrode van fenolische verbindingen uit mangoschillen als bijproduct. Horticulturae 2022, 8, 1014.
• Sara Marçal, Manuela Pintado (2021): Mangoschillen als voedingsingrediënt / additief: voedingswaarde, verwerking, veiligheid en toepassingen. Trends in Food Science & Technology, Volume 114, 2021. 472–489.