Ultrasone extractie van actieve bestanddelen uit bijproducten van druiven en wijn

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

Ultrasone extractie van fytochemicaliën uit druiven en wijnstokken

Bijproducten van wijngaarden en het wijnbereidingsproces zijn onder andere druivenpulp, pulp (schillen en zaden), droesem, druivenbladeren, stengels en riet, die tot 30-40% w/w vaste stoffen vormen, die meestal ongebruikt als afval worden weggegooid. De industrie ontdekt de rijkdom aan polyfenolen en andere bioactieve bestanddelen in deze bijproducten van druiven en wijn en maakt steeds meer gebruik van deze plantaardige materialen om waardevolle extracten te produceren. Resveratrol, anthocyanidinen, proanthocyanidinen, quercitine en andere stoffen die in druiven en wijnstokken (Vitis vinifera) worden gevonden, worden al op grote schaal geconsumeerd als medicinale en voedingssupplementen. Als bron van gezondheidsbevorderende verbindingen worden extracten van bijproducten van Vitis vinifera gebruikt in de farmaceutische en voedingsmiddelenindustrie, terwijl tegelijkertijd duurzame landbouw wordt ondersteund. Ultrasone extractie vergemakkelijkt het vrijkomen van bioactieve stoffen uit druiven en bijproducten van druiven. Ultrasone extractie is een extractietechniek die al lang wordt gebruikt voor farmaceutische en voedingsmiddelenverbindingen. Het geeft zeer hoge extractopbrengsten 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 geweldige bron voor de productie van proanthocyanidine-extracten voor medicinale en voedingssupplementen. Thilakarathna en Rupasinghe (2022) konden de superieure efficiëntie van ultrasone trillingen onder gecontroleerde verhoogde temperaturen aantonen, wat resulteerde in een hogere opbrengst aan proanthocyanidinen en een aanzienlijk kortere extractietijd (ultrasone trillingen 53 minuten versus conventionele extractie met oplosmiddelen 150 uur!)
De introductie van warmte en ultrasoon verminderde de extractietijd (sonicatietijd van 53 min) en de vereiste hoeveelheid waterige ethanol (10,14:1 v:w) aanzienlijk, terwijl de PAC-opbrengst aanzienlijk toenam (16,1 mg CE/g FW vs. 26,6 voorspelde mg CE/g FW). De uiteindelijke optimale condities waren 47% ethanol, 10:1 s:s ratio (v:w), 53 minuten sonificatietijd en 60◦C extractietemperatuur.

Efficiënte productie van druivenbladextract met behulp van Sonificatie

De bladeren van de gewone druivenstok (Vitis vinifera) zijn rijk aan reseveratrol, anthocyanidinen, quercetine, isoquercetine en vele andere bioactieve stoffen, die vaak in extractvorm worden toegediend voor medicinale en gezondheidsdoeleinden.
Er is aangetoond dat ultrasone extractie een hoge opbrengst geeft aan extracten met een volledig spectrum van druivenbladeren, waardoor het extractieproces zeer efficiënt is. Aangetoond is dat waterige ethanol het beste oplosmiddel is voor druivenbladextracten, omdat het een uitstekend oplossend vermogen heeft voor de doelmoleculen en niet giftig is. Het extractieproces met behulp van ultrasoon duurt slechts enkele minuten en kan zowel in een batchproces als in een continue doorstroommodus worden uitgevoerd.
Zo kan ultrasoon geëxtraheerde resveratrol uit druivenbladeren worden gezuiverd met behulp van een kolom van mesoporeuze koolstof, waardoor de zuiverheid van resveratrol verbetert van 2,1 tot 20,6%. (vgl. Sun et al., 2018)

Ultrasone Stilbenoïde Extractie uit Druivenstelen

Het ultrasone extractieprotocol van Piñeiro et al. (2013) resulteert in een hoog herstel van stilbenen zoals trans-resveratrol, ε-viniferine, piceatannol en vitisine B, die voornamelijk aanwezig zijn in druivenpitten en druivenstelen.

Grafische samenvatting van het onderzoek naar ultrasone stilbenoïdenextractie uit druivenstengels.
(Studie en foto: Piñeiro et al., 2013)

Met de ultrasoon UP200S (200 W, 24 kHz) kunnen de belangrijkste stilbenoïden uit druivenstengels in 15 minuten geëxtraheerd worden, met 75°C als extractietemperatuur en 80% ethanol als extractievloeistof, en er is geen reinigingsstap met een organisch oplosmiddel nodig. De geoptimaliseerde methode maakte een eenvoudige en efficiënte analyse mogelijk van de stilbenoïden in 22 monsters van druivenstelen.

Grafiek met hoofdeffecten op de gemiddelde terugvinding (gebied 10.000-1) door middel van ultrasone extractie met de UP200S met verschillende parameters: piceatannol (a), trans-resveratrol (b), ε-viniferine (c) en vitisine-B (d).
(Studie en grafieken: Piñeiro et al., 2013)

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

Ultrasone processors met hoge prestaties voor het extraheren van druiven en wijnstokken

Hielscher ultrasone extractors zijn een gevestigde waarde op het gebied van botanische extractie, ongeacht het gebruikte plantmateriaal of oplosmiddel. Producenten van extracten – zowel exclusieve fabrikanten van boetiekextracten als grootschalige massaproducenten – vinden in het brede assortiment apparatuur van Hielscher de ideale ultrasone extractieapparatuur voor hun productievereisten. Zowel batch- als continue inline procesopstellingen zijn direct beschikbaar en kunnen dezelfde dag nog worden verzonden.

Zeer efficiënte extractie met Hielscher ultrasoonapparatuur

Hielscher ultrasone extractors verstoren plantaardige cellen op efficiënte wijze, vergroten het oppervlak van het plantaardige materiaal voor penetratie van oplosmiddelen en zorgen voor een verbeterde massaoverdracht, waardoor fytochemicaliën (secundaire metabolieten) snel en volledig vrijkomen. Hielscher extractors zijn ontworpen met het oog op gebruiksvriendelijkheid, zijn snel geïnstalleerd en kunnen veilig en intuïtief worden bediend.
 
De onderstaande tabel geeft een indicatie van de verwerkingscapaciteit van onze ultrasone machines: