Ultrasone extractie van actieve stoffen uit bijproducten van druiven en wijn

Druiven (Vitis vinifera) en bijproducten van wijnstokken en wijn zijn rijk aan polyfenolen en andere bioactieve stoffen, die waardevolle verbindingen zijn voor de productie van medicinale supplementen en voedingssupplementen. Ultrasone extractie maakt de eenvoudige en zeer efficiënte isolatie mogelijk van stoffen uit druiven en wijnstokken (bijv. druivenpulp, pitten, bladeren, stelen, wijnbezinksel). Ultrasoon ondersteunde extractie is snel en betrouwbaar en overtreft andere extractiemethoden door hogere opbrengsten, mildere extractieomstandigheden, een kortere extractietijd en lagere kosten.

Ultrasone extractie van fytochemicaliën uit druiven en wijnstokken

Bijproducten van wijngaarden en het wijnbereidingsproces omvatten druivenvruchtvlees, persresten (schillen en pitten), wijnbezinksel, druivenbladeren, stelen en wijnstokscheuten, die tot 30−40% w/w vaste stoffen uitmaken en meestal ongebruikt als afval worden weggegooid. Nu de industrie ontdekt hoe rijk deze bijproducten van druiven en wijn zijn aan polyfenolen en andere bioactieve stoffen, gebruikt zij deze plantaardige materialen steeds vaker om waardevolle extracten te produceren. Resveratrol, anthocyanidinen, proanthocyanidine, quercitin en andere stoffen die in druiven en wijnstokken (Vitis vinifera) voorkomen, worden al op grote schaal ingenomen als medicinale supplementen en voedingssupplementen. Als bron van gezondheidsbevorderende stoffen worden extracten uit bijproducten van Vitis vinifera gebruikt in de farmaceutische industrie en de voedingsmiddelenindustrie, terwijl ze tegelijkertijd duurzame landbouw ondersteunen. Ultrasone extractie vergemakkelijkt het vrijkomen van bioactieve stoffen uit druiven en bijproducten van druiven. Ultrasoon ondersteunde extractie is een al lang gevestigde extractietechniek die wordt gebruikt voor stoffen voor farmaceutische toepassingen en voedingsmiddelen. Deze levert zeer hoge extractopbrengsten op binnen een korte extractieprocedure en werkt met elk oplosmiddel (bijv. water, ethanol, isopropanol, hexaan enz.)

Ultrasone extractie van polyfenolen uit druivenpitten

Druivenpitten zijn rijk aan proanthocyanidinen en zijn daarom een uitstekende bron voor de productie van proanthocyanidine-extracten voor medicinale supplementen en voedingssupplementen. Thilakarathna en Rupasinghe (2022) konden de superieure efficiëntie van sonicatie bij gecontroleerde verhoogde temperaturen aantonen, wat resulteerde in hogere proanthocyanidineopbrengsten en een aanzienlijk kortere extractietijd (ultrasoon 53 min. tegenover conventionele oplosmiddelextractie 150 h!).
De toepassing van warmte en sonicatie verminderde de extractietijd (sonicatietijd van 53 min) en de benodigde hoeveelheid waterige ethanol (10,14:1 v:w) aanzienlijk, terwijl de PAC-opbrengst aanzienlijk toenam (16,1 mg CE/g FW tegenover een voorspelde 26,6 mg CE/g FW). De uiteindelijke optimale omstandigheden waren 47% ethanol, een s:s-verhouding van 10:1 (v:w), een sonicatietijd van 53 min en een extractietemperatuur van 60◦C.

Efficiënte productie van druivenbladextract met sonicatie

De bladeren van de gewone wijnstok (Vitis vinifera) zijn rijk aan resveratrol, anthocyanidinen, quercetine, isoquercetine en vele andere bioactieve stoffen, die vaak in extractvorm worden toegediend voor medicinale en gezondheidsdoeleinden.
Er is aangetoond dat ultrasone extractie hoge opbrengsten aan extract met het volledige spectrum aan stoffen uit druivenbladeren oplevert, waardoor het extractieproces zeer efficiënt is. Waterige ethanol is aangetoond als het voorkeursoplosmiddel voor wijnstokextracten, omdat het een uitstekend oplossend vermogen heeft voor de doelmoleculen en niet toxisch is. Het extractieproces met ultrasoon geluid duurt slechts enkele minuten en kan zowel als batchproces als in een continue doorstroommodus worden uitgevoerd.
Zo kan resveratrol dat ultrasoon uit druivenbladeren is geëxtraheerd, worden gezuiverd met een kolom van mesoporeuze koolstof, waardoor de zuiverheid van het resveratrol toeneemt van 2,1 tot 20,6%. (vgl. Sun et al., 2018)

Ultrasone extractie van stilbenoïden uit druivenstelen

Het ultrasone extractieprotocol van Piñeiro et al. (2013) resulteert in een hoge terugwinning van stilbenen zoals trans-resveratrol, ε-viniferine, piceatannol en vitisin B, die voornamelijk voorkomen in wijnstokscheuten en druivenstelen.

Grafische samenvatting van het onderzoek naar ultrasone extractie van stilbenoïden uit druivenstelen.
(Onderzoek en afbeelding: Piñeiro et al., 2013)

Met de sonicator UP200S (200W, 24kHz) kunnen de belangrijkste stilbenoïden in druivenstelen in 15 min worden geëxtraheerd, met 75°C als extractietemperatuur en 80% ethanol als extractieoplosmiddel, en is er geen reinigingsstap met een organisch oplosmiddel nodig. De geoptimaliseerde methode maakte een eenvoudige en doeltreffende analyse mogelijk van het stilbenoïdengehalte in 22 monsters van druivenstelen.

Grafiek van de hoofdeffecten op de gemiddelde terugwinning (oppervlakte 10.000−1) door ultrasone extractie met de UP200S bij toepassing van verschillende parameters: piceatannol (a), trans-resveratrol (b), ε-viniferine (c) en vitisin-B (d).
(Onderzoek en grafieken: Piñeiro et al., 2013)

HPLC-DAD-chromatogram van het met stilbenoïden verrijkte referentie-extract.
(Onderzoek en grafieken: Piñeiro et al., 2013)

Ultrasone processoren met hoge prestaties voor extractie uit druiven en wijnstokken

De extractoren van Hielscher Ultrasonics zijn goed ingeburgerd op het gebied van botanische extractie, ongeacht welk plantaardig materiaal of oplosmiddel wordt gebruikt. Extractproducenten – zowel exclusieve kleinschalige extractfabrikanten als grootschalige massaproducenten – vinden in het brede assortiment apparatuur van Hielscher de ideale ultrasone extractieapparatuur voor hun productiebehoeften. Opstellingen voor zowel batchprocessen als continue inlineprocessen zijn direct beschikbaar en kunnen nog dezelfde dag worden verzonden.

Zeer efficiënte extractie met sonicatoren van Hielscher

De ultrasone extractoren van Hielscher ontsluiten plantencellen efficiënt, vergroten het oppervlak van het plantaardige materiaal voor het binnendringen van oplosmiddelen en verbeteren de massaoverdracht, wat resulteert in het snel en volledig vrijkomen van fytochemicaliën (secundaire metabolieten). De extractoren van Hielscher zijn ontworpen met het oog op gebruiksvriendelijkheid, zijn snel te installeren en kunnen veilig en intuïtief worden bediend.
 
De onderstaande tabel geeft u een indicatie van de geschatte verwerkingscapaciteit van onze sonicatoren: