Ultrasone Extractie van Olijfblad extracten

Olijfbladerenextracten zijn een krachtig voedingssupplement en therapeutisch, omdat het sterke antioxidanten bevat zoals de polyfenolen oleuropeïne, hydroxytyrosol en verbascoside. Ultrasone extractie is een zeer efficiënte techniek om bioactieve stoffen zoals polyfenolen, flavonen en terpenoïden uit olijfbladeren vrij te geven en te isoleren.

Olijfblad extract

Olijf (Olea europaea) bladeren, een landbouwafval of bijproduct, zijn een grote bron van natuurlijke antioxidanten. Olijfbladeren bevatten verschillende polyfenolen (ook bekend als biofenolen), zoals oleuropeïne en oleaceïne. Polyfenolen komen van nature voor in planten en dragen bij aan de gezondheidsvoordelen van olijfbladerenextract. Naast polyfenolen zijn de bladeren van de olijfboom rijk aan antioxidanten, zoals ligstrosideisomeren, hydroxytyrosol, tyrosol en cafeïnezuur.
Olijfbladextract is het concentraat van fytochemicaliën in olijfbladeren en bevat daardoor een grote hoeveelheid krachtige antioxidanten. Olijfbladextract wordt traditioneel gebruikt om het immuunsysteem te versterken. Het wordt bijvoorbeeld toegediend om de symptomen van verkoudheid, hoesten en keelpijn te verlichten.
Bovendien suggereert onderzoek dat de polyfenolen in het extract van olijfbladeren het risico op hart- en vaatziekten kunnen verminderen, het cholesterolgehalte kunnen verlagen, kunnen helpen bij gewichtsverlies, antimicrobiële effecten kunnen vertonen en kunnen werken als anti-kanker middel.
Daarom worden extracten van olijfbladeren (Olea europaea L. folium) gebruikt als actief ingrediënt in productformuleringen van geneesmiddelen en voedingssupplementen. Bovendien worden extracten van olijfblaadjes gebruikt in voedingssupplementen, therapeutica, cosmetica en voedsel en dranken.
Toegepaste Olijfolie: Olijfbladerenextract wordt ook gebruikt voor de verrijking van olijfolie, zoals extra olijfolie van de eerste persing. Versterkt met olijfbladextract heeft de olijfolie een rijker smaakprofiel en wordt de ORAC-waarde van de olijfolie verhoogd. Olijfoliën met olijfblauwextract zijn beter houdbaar en hebben een hogere hittestabiliteit, omdat antioxidanten vrije radicalen doorkruisen en ranzigheid voorkomen.

Olijfbladverbindingen

De samenstelling van fenolverbindingen in olijfbladeren omvat oleurosiden (oleuropeïne, verbascoside), flavonen (luteoline, diosmetine, apigenine-7-glucose, luteoline-7-glucose, diosmetine-7-glucose), flavonolen (rutine), flavan-3-olen (catechine) en fenolderivaten (tyrosol, hydroxytyrosol, vanilline, vanillinezuur, cafeïnezuur). Oleuropeïne en hydroxytyrosol zijn de belangrijkste fenolverbindingen in olijfbladeren.

Oleuropein

Oleuropeïne, een niet-toxische olijfiridee (een soort monoterpenoïde), is een soort fenolische bittere verbinding. Terwijl het aanwezig is in groene olijfschil, vlees, zaden en bladeren, is oleuropeïne het meest overvloedig aanwezig in olijfbladeren. Met een gehalte van 6-14% droog gewicht is het de meest prominente bioactieve molecule in olijfbladeren. Afhankelijk van de cultivar, de bodem en de oogsttijd kan het oleuropeïnegehalte zelfs oplopen tot 17-23% drooggewicht.

Hydroxytyrosol

Hydroxytyrosol is een metaboliet van oleuropeïne. Beide moleculen staan bekend om hun krachtige antioxiderende werking, die bijdragen aan enkele van de antioxiderende, ontstekingsremmende en ziektebestrijdende activiteiten van olijfolie. Hydroxytyrosol heeft een van de hoogst bekende ORAC-waarden (zuurstofradicaal absorptievermogen) die in natuurlijke antioxidanten worden waargenomen.

Een full-spectrum olijfblauwextract bevat talrijke polyfenolen, antioxidanten en andere fytochemicaliën, die een synergetische werking hebben. Ultrasone extractie is een betrouwbare extractietechniek, die alle fytochemicaliën uit de olijfbladeren vrijmaakt en zo een zeer krachtig breedbandige extract produceert.

Wat is ultrageluid en ultrasone extractie?

Ultrasoon geluid wordt gedefinieerd als geluidstrillingen met meer dan 20kHz, d.w.z. meer dan 20.000 oscillaties per seconde. Dit is het gebied dat zich boven het menselijk gehoorspectrum bevindt. Ultrasound bestrijkt dus een zeer groot bereik aan akoestische trillingen, waardoor tal van verschillende toepassingen op het gebied van ultrasound vallen. De bekendste voorbeelden zijn beeldvormingsprocedures bij de dokter, parkeerhulp in auto's en het niet-destructief onderzoek van materialen. Voor de genoemde voorbeelden wordt gebruik gemaakt van hoogfrequent, niet-destructief ultrasoon geluid.
High-power ultrasoon geluid wordt gedefinieerd als hoog-intensieve, laagfrequente geluidsgolven met een frequentie van ca. 20-60kHz. Deze energiedichte geluidsgolven genereren afwisselend hoge drukcycli (compressie) en lage drukcycli (zeldzaamheid) in vloeistoffen. Tijdens een lagedrukcyclus creëren de ultrasone golven met hoge energie kleine vacuümbellen of leegtes in de vloeistof. Wanneer deze bellen een volume bereiken waar ze geen energie meer kunnen absorberen, barsten ze tijdens een hogedrukcyclus. Dit fenomeen van de luchtbelimplosie staat bekend als cavitatie.
Cavitatie creëert lokale hotspots in de vloeistof of drijfmest, die temperaturen tot 5000K en drukken tot 2000atm kunnen bereiken. Bovendien creëert de implosie van de cavitatiebellen vloeistofstralen met snelheden tot 280 m/s. Door deze plaatselijk voorkomende extreme omstandigheden barsten de plantencellen, waardoor bioactieve stoffen die in het inwendige van de plantencel vastzitten, vrijkomen. Dit betekent dat akoestische cavitatie de plantencellen verstoort en leidt tot een hogere verspreiding van intracellulaire moleculen in de extractievloeistof (oplosmiddel), waardoor de massatransfer wordt bevorderd. Een hogere massatransfer betekent een hogere extractiesnelheid. Daarom zijn ultrasone sondes een van de meest gebruikte hulpmiddelen voor de productie van hoogwaardige extracten van botanische producten zoals kruiden, bladeren, vruchten en andere plantaardige materialen.
Ultrasone extractie biedt verschillende voordelen zoals volledige extractie / zeer hoge opbrengsten, verminderde extractietijd, verbeterde efficiëntie, compatibiliteit met elk oplosmiddel en het feit dat het een niet-thermische extractiemethode is.

De figuur toont de ultrahoogwaardige vloeistofchromatografie met een diode-arraydetector (UHPLC-DAD) chromatogram van ultrasonisch geëxtraheerde olijfbladfenoliën. Piek 1 en 2 werden gedetecteerd bij 325nm (rode lijnen), terwijl piek 3 (blauwe lijn) werd gedetecteerd bij 280nm.
foto en studie: Giocometti, J. et al. (2018)

Olijfblad extracten geproduceerd door Sonication

De extreme omgevingsomstandigheden in de "hot spot" zone van de ultrasone cavitatie hebben verschillende effecten op het plantaardig materiaal en de winbaarheid ervan. Dit omvat het overwinnen van de selectieve doorlaatbaarheid van het celmembraan, de verhoogde uitwisseling van stoffen tussen het celinterieur en het oplosmiddel, de mechanische celverstoring en het vrijkomen van intracellulaire stoffen (d.w.z. fytochemicaliën zoals oleuropwin, hydroxytyrosol, galzuur enz.). Deze effecten resulteren in een hoge opbrengst van hoogwaardige extracten binnen een zeer korte geluidstijd. Een 400 watt ultrasone processor zoalsHielscher's UP400St kan een partij van 10 liter botanische drijfmest binnen 5-8 minuten verwerken. De industriële ultrasonicatoren verwerken de slurry bestaande uit plantaardig materiaal en oplosmiddel in een continue stroom. Het medium wordt door een ultrasone reactor gepompt en daar gesoneerd. Op industriële schaal kan een UIP4000hdT (4kW) ongeveer 3L/min. bereiken.
Door de hoge extractieopbrengst en de processnelheid is de ultrasone extractie bijzonder efficiënt. Daarom is de ultrasone extractie snel aangepast door meerdere extractfabrikanten die hoogwaardige extracten produceren, bijvoorbeeld CBD, cannabinoïden, vanille, algen, gember en tal van andere botanische extracten. Ultrasone cavitatie kan een extractopbrengst van 95-99% van de actieve stof in de botanische middelen bereiken. Onderzoek toonde bijvoorbeeld een 99,27% extractie-efficiëntie aan voor het vrijkomen van de totale fenolen uit de olijfbladeren. (Luo, 2011) Het ultrasoon proces kan optimaal worden aangepast aan de grondstof en de gewenste extractkwaliteit door de procesparameters (ultrasone amplitude, temperatuur, druk, viscositeit) aan te passen.
Ultrasone extractie is compatibel met bijna elk soort oplosmiddel. Voor ultrasonisch geassisteerde olijfbloedextractie is 80% waterige ethanol het meest effectief gebleken. Maar de extractieopbrengst voor specifieke fytochemische verbindingen kan worden veranderd door een ander oplosmiddel te kiezen met een andere polariteit (bijv. methanol).
Wilt u de opbrengst van uw extra olijfolie van eerste persing verhogen tijdens de malaxatie? Klik dan hier voor meer informatie over ultrasone malaxatie van EVOO!

Voordelen van ultrasone extractiesystemen

De voordelen van ultrasone extractie zijn de hoge extractieopbrengst, de vrije keuze van het oplosmiddel (bijv. water, ethanol, water/ethanolmengsel, olijfolie, etc.) en de eenvoudige en veilige werking. Door de intensieve mechanische krachten van sonicatie zijn ecologische en milde oplosmiddelen zoals water, ethanol etc. meestal voldoende om een buitengewone extractiesnelheid en opbrengst te bereiken. Als gevolg daarvan verkort ultrasone extractie de extractietijd en maakt het een verminderd gebruik van oplosmiddelen of het gebruik van mildere, mildere oplosmiddelen mogelijk. Dit betekent dat ultrasone extractie zowel een hogere extractiesnelheid als gezondere extracten (bv. koudwater-extracten) mogelijk maakt. Aangezien de procestemperatuur tijdens het sonisch proces nauwkeurig kan worden geregeld, wordt thermische ontleding van de extracten door te hoge temperaturen en verdamping van de stoffen vermeden.
Vergeleken met een superkritische CO₂ extractor, de aanschafkosten van een ultrasone extractor zijn laag. De ultrasone processoren kunnen ook punten scoren op het gebied van bedrijfskosten, eenvoudige, gebruiksvriendelijke bediening en arbeidsveiligheid.

ultrasone – voor kleinere hoeveelheden tot industriële productie

Een bijzonder kenmerk van ultrasone verwerking is de lineaire schaalbaarheid van het extractieproces. Haalbaarheidsstudies en de productie van kleinere batches kunnen eenvoudig worden uitgevoerd met een handig ultrasoon apparaat in een open vat. Hierdoor is het eenvoudig om de efficiëntie en kwaliteit van het ultrasoon extractieproces te testen. Eventuele resultaten die op kleine schaal worden verkregen, kunnen volledig worden gereproduceerd en opgeschaald. De digitale controle van de ultrasone extractiemachine en de automatische datalogging van de ultrasone parameters op een interne SD-kaart maken een nauwkeurige controle van het proces en de reproduceerbaarheid van constante kwaliteitsnormen mogelijk. Het productportfolio van Hielscher Ultrasonics biedt ultrasone afzuigers voor elke schaalgrootte – van 50 Watt handapparatuur tot 16.000 Watt industrieel ultrasoon geluid voor inline productie. Dankzij de decennialange ervaring van Hielscher Ultrasonics op het gebied van ultrasone extractie en de installatie van enkele honderden ultrasone extractiesystemen wereldwijd, is een competent en uitgebreid advies gegarandeerd.

Onderstaande tabel geeft een indicatie van de geschatte verwerkingscapaciteit van onze ultrasonicators: