Ultrasone extractie van olijfbladeren voor polyfenolextracten met een hoge opbrengst

Produceer krachtige olijfbladextracten die rijk zijn aan oleuropeïne, hydroxytyrosol, verbascoside, flavonoïden en andere bioactieve polyfenolen met sonicators met sonde van Hielscher. Ultrasone extractie versnelt de celontsluiting en massaoverdracht en helpt fabrikanten hoge opbrengsten, korte verwerkingstijden en een reproduceerbare extractkwaliteit te bereiken met water, ethanol-watermengsels of andere geschikte oplosmiddelen.

Ultrasone extractie van bioactieve stoffen uit olijfbladeren

Van haalbaarheidstests in het laboratorium tot pilotbatches en industriële inlineproductie: sonicators van Hielscher bieden u nauwkeurige controle over amplitude, temperatuur, energietoevoer en verwerkingstijd. Dit maakt ultrasone extractie tot een efficiënte oplossing voor nutraceuticals, plantenextracten, functionele voedingsmiddelen, cosmetica en de ontwikkeling van farmaceutische ingrediënten.

Voordelen van ultrasone extractie van olijfbladeren in detail:

• Hogere extractieopbrengst: Maak intracellulaire fenolische stoffen efficiënt vrij uit olijfbladeren met behulp van akoestische cavitatie.
• Kortere verwerkingstijd: Verkort de extractietijd ten opzichte van conventionele maceratie en oplosmiddelextractie.
• Mild proces met flexibele oplosmiddelkeuze: Gebruik water, ethanol in water, glycerol, oliën of andere oplosmiddelen die geschikt zijn voor het proces.
• Schaalbare apparatuur: Ontwikkel uw proces met laboratoriumsonicators en schaal het lineair op naar industriële doorstroomsystemen.
• Reproduceerbare kwaliteit: Digitale besturing en gegevensregistratie ondersteunen een consistente extractproductie.
• Veelzijdig: Ontworpen voor fabrikanten van nutraceuticals, producenten van plantenextracten, olijfmolens, farmaceutische R&D-laboratoria, leveranciers van cosmetische ingrediënten en bedrijven in de voedingsmiddelentechnologie.

Wat maakt olijfbladextract zo heilzaam?

Olijfbladeren (Olea europaea), een landbouwafvalstof of bijproduct, zijn een uitstekende 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 olijfbladextract. Naast polyfenolen zijn de bladeren van de olijfboom rijk aan antioxidanten, zoals ligstroside-isomeren, hydroxytyrosol, tyrosol en cafeïnezuur.
Olijfbladextract is het concentraat van fytochemicaliën uit olijfbladeren en bevat daardoor een grote hoeveelheid krachtige antioxidanten. Olijfbladextract wordt traditioneel gebruikt om het immuunsysteem te versterken. Het wordt bijvoorbeeld toegediend om symptomen van verkoudheid, hoest en keelpijn te verlichten.
Daarnaast wijst onderzoek erop dat de polyfenolen in olijfbladextract mogelijk het risico op hart- en vaatziekten verminderen, het cholesterolgehalte verlagen, helpen bij gewichtsverlies, antimicrobiële effecten vertonen en als middel tegen kanker werken.
Daarom worden extracten uit olijfbladeren (Olea europaea L. folium) gebruikt als werkzame stof in formuleringen van geneesmiddelen en voedingssupplementen. Daarnaast worden olijfbladextracten gebruikt in voedingssupplementen, therapeutische middelen, cosmetica en voedingsmiddelen en dranken.

Olijfbladextract is rijk aan polyfenolen zoals oleuropeïne, cafeïnezuur, hydroxytyrosol, verbascoside, rutine, quercitin enz.

Olijfolie verrijkt met olijfbladbestanddelen: Olijfbladextract wordt ook gebruikt om olijfoliën zoals extra vierge olijfolie te verrijken. Door verrijking met olijfbladextract krijgt de olijfolie een rijker smaakprofiel en neemt de ORAC-waarde van de olijfolie toe. Olijfoliën verrijkt met olijfbladbestanddelen vertonen een verbeterde houdbaarheid en een hogere hittestabiliteit, doordat antioxidanten vrije radicalen wegvangen en ranzigheid voorkomen.
Lees meer over ultrasoon ondersteunde maceratie van olijven voor de productie van extra vierge olijfolie!

De belangrijkste fytochemicaliën in olijfbladeren

De samenstelling van fenolische stoffen 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 fenolische derivaten (tyrosol, hydroxytyrosol, vanilline, vanillinezuur, cafeïnezuur). Oleuropeïne en hydroxytyrosol zijn de belangrijkste fenolische stoffen in olijfbladeren.

Oleuropeïne

Oleuropeïne, een niet-toxische iridoïde uit olijven (een type monoterpenoïde), is een type fenolische bitterstof. Hoewel oleuropeïne voorkomt in de schil, het vruchtvlees, de zaden en de bladeren van groene olijven, komt het het meest voor in olijfbladeren. Met een gehalte van 6–14% van het drooggewicht is het de meest prominente bioactieve molecule in olijfbladeren. Afhankelijk van de olijfcultivar, de bodem en het oogsttijdstip kan het oleuropeïnegehalte zelfs oplopen tot 17–23% van het drooggewicht.

Hydroxytyrosol

Hydroxytyrosol is een metaboliet van oleuropeïne. Beide moleculen staan bekend om hun krachtige antioxidatieve activiteit, die bijdraagt aan een deel van de antioxidatieve, ontstekingsremmende en ziektebestrijdende werking van olijfolie. Hydroxytyrosol heeft een van de hoogste bekende ORAC-waarden (oxygen radical absorbance capacity, het vermogen om zuurstofradicalen te absorberen) die bij natuurlijke antioxidanten zijn waargenomen.

Een olijfbladextract met een volledig spectrum bevat talrijke polyfenolen, antioxidanten en andere fytochemicaliën die synergetische effecten hebben. Ultrasone extractie is een betrouwbare extractietechniek die alle fytochemicaliën uit de olijfbladeren vrijmaakt en daardoor een zeer krachtig breedspectrumextract produceert.

Olijfbladextracten geproduceerd door sonicatie

De extreme omgevingsomstandigheden in de ‘hotspotzone’ van ultrasone cavitatie hebben verschillende effecten op het plantaardige materiaal en de extraheerbaarheid ervan. Deze omvatten het doorbreken van de selectieve permeabiliteit van het celmembraan, de verhoogde uitwisseling van stoffen tussen het celinterieur en het oplosmiddel, de mechanische celontsluiting en het vrijkomen van intracellulaire stoffen (d.w.z. fytochemicaliën zoals oleuropeïne, hydroxytyrosol, galluszuur enz.). Deze effecten resulteren in een hoge opbrengst aan hoogwaardige extracten binnen een zeer korte sonicatietijd. Een ultrasone processor van 400 watt zoalsde UP400St van Hielscher kan een batch van 10 liter plantaardige slurry binnen 5–8 minuten verwerken. De industriële sonicators verwerken de slurry, die uit plantaardig materiaal en oplosmiddel bestaat, in een continue stroom. Het medium wordt door een ultrasone reactor gepompt en daar gesoniceerd. Op industriële schaal kan een UIP4000hdT (4kW) ongeveer 3L/min bereiken.
Door de hoge extractopbrengst en processnelheid is ultrasone extractie bijzonder efficiënt. Daarom is sonicatie snel in gebruik genomen door meerdere extractfabrikanten die hoogwaardige extracten produceren, bijvoorbeeld CBD, cannabinoïden, vanille, algen, gember en talrijke andere plantenextracten. Ultrasone cavitatie kan een extractopbrengst bereiken van 95–99% van de werkzame stof die in het plantaardige materiaal aanwezig is. Onderzoek toonde bijvoorbeeld een extractie-efficiëntie van 99,27% aan voor het vrijmaken van de totale hoeveelheid fenolische stoffen uit olijfbladeren. (Luo, 2011) Het ultrasone proces kan optimaal worden afgestemd op de grondstof en de gewenste extractkwaliteit door de procesparameters aan te passen (ultrasone amplitude, temperatuur, druk, viscositeit).

De afbeelding toont het chromatogram van ultrahogeprestatievloeistofchromatografie met een diodearraydetector (UHPLC-DAD) van ultrasoon geëxtraheerde fenolische stoffen uit olijfbladeren. Pieken 1 en 2 werden gedetecteerd bij 325nm (rode lijnen), terwijl piek 3 (blauwe lijn) werd gedetecteerd bij 280nm.
afbeelding en onderzoek: Giocometti, J. et al. (2018)

Ultrasone extractie is compatibel met vrijwel elk type oplosmiddel. Voor ultrasoon ondersteunde extractie van olijfbladeren is 80% ethanol in water het doeltreffendst gebleken. De extractieopbrengst voor specifieke fytochemische stoffen kan echter worden gewijzigd door een ander oplosmiddel met een andere polariteit te kiezen (bijv. methanol).
Wilt u tijdens de malaxatie de opbrengst van uw extra vierge olijfolie verhogen? 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, een water-ethanolmengsel, olijfolie enz.) en de eenvoudige en veilige bediening. Door de intensieve mechanische krachten van sonicatie zijn milieuvriendelijke en milde oplosmiddelen zoals water, ethanol enz. doorgaans voldoende om een uitzonderlijke extractiesnelheid en -opbrengst te bereiken. Daardoor verkort ultrasone extractie de extractietijd en maakt zij een lager oplosmiddelgebruik of het gebruik van mildere, zachtere oplosmiddelen mogelijk. Dit betekent dat ultrasone extractie zowel hogere extractiesnelheden als gezondere extracten mogelijk maakt (bijv. extracten met koud water). Omdat de procestemperatuur tijdens de sonicatie nauwkeurig kan worden geregeld, worden zowel thermische afbraak van de extracten door te hoge temperaturen als verdamping van de stoffen voorkomen.
Vergeleken met een superkritische CO₂-extractor zijn de aanschafkosten van een ultrasone extractor laag. De ultrasone processors scoren ook goed op het gebied van bedrijfskosten, eenvoudige, gebruiksvriendelijke bediening en arbeidsveiligheid.

Ultrasone extractie voor kleinere hoeveelheden tot en met 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 handzaam ultrasoon apparaat in een open vat. Hierdoor kunnen de efficiëntie en kwaliteit van het ultrasone extractieproces eenvoudig worden getest. Alle resultaten die op kleine schaal worden verkregen, kunnen volledig worden gereproduceerd en opgeschaald. De digitale besturing van de ultrasone extractor en de automatische gegevensregistratie van de ultrasone parameters op een interne SD-kaart maken nauwkeurige procesbewaking en de reproduceerbaarheid van constante kwaliteitsnormen mogelijk. Het productassortiment van Hielscher Ultrasonics biedt ultrasone extractors voor elke schaal – van handapparaten van 50 watt tot industriële ultrasone apparatuur van 16.000 watt voor inlineproductie. Dankzij de tientallen jaren ervaring van Hielscher Ultrasonics met ultrasone extractie en de installatie van honderden ultrasone extractiesystemen wereldwijd is deskundig en uitgebreid advies gegarandeerd.

De onderstaande tabel geeft u een indicatie van de geschatte verwerkingscapaciteit van onze sonicators:

Wat zijn ultrageluid en ultrasone extractie?

Ultrageluid wordt gedefinieerd als geluidstrillingen met een frequentie van meer dan 20kHz, d.w.z. meer dan 20.000 trillingen per seconde. Dit is het gebied boven het menselijke gehoorspectrum. Ultrageluid omvat dus een zeer groot bereik aan akoestische trillingen, waardoor talrijke verschillende toepassingen binnen het gebied van ultrageluid vallen. De bekendste toepassingsvoorbeelden zijn beeldvormende onderzoeken bij de arts, parkeerhulp in auto’s en het niet-destructief testen van materialen. Voor de genoemde voorbeelden wordt hoogfrequent, niet-destructief ultrageluid gebruikt.
Ultrageluid met hoog vermogen wordt gedefinieerd als laagfrequente geluidsgolven met een hoge intensiteit en een frequentie van ongeveer 20–60kHz. Deze geluidsgolven met een hoge energiedichtheid genereren in vloeistoffen afwisselend hogedrukcycli (compressie) en lagedrukcycli (rarefactie). Tijdens een lagedrukcyclus creëren de energierijke ultrasone golven kleine vacuümbellen of holtes in de vloeistof. Wanneer deze bellen een volume bereiken waarbij ze geen verdere energie kunnen opnemen, barsten ze tijdens een hogedrukcyclus. Dit verschijnsel van bellenimplosie staat bekend als cavitatie.
Cavitatie creëert lokale hotspots in de vloeistof of slurry, die temperaturen tot 5000K en drukken tot 2000atm kunnen bereiken. Bovendien veroorzaakt de implosie van de cavitatiebellen vloeistofstralen met snelheden tot 280 m/s. Deze lokaal optredende extreme omstandigheden laten plantencellen openbarsten, waardoor bioactieve stoffen die in het binnenste van de plantencel opgesloten zitten, vrijkomen. Dit betekent dat akoestische cavitatie plantencellen ontsluit en leidt tot een sterkere diffusie van intracellulaire moleculen naar de extractieoplossing (het oplosmiddel), waardoor de massaoverdracht wordt bevorderd. Een hogere massaoverdracht betekent een hogere extractiesnelheid. Daarom behoren ultrasone sondes tot de meest gebruikte hulpmiddelen om hoogwaardige extracten te produceren uit plantaardig materiaal zoals kruiden, bladeren, vruchten en andere plantaardige materialen.
Ultrasone extractie biedt verschillende voordelen, zoals volledige extractie / zeer hoge opbrengsten, een kortere extractietijd, een verbeterde efficiëntie, compatibiliteit met elk oplosmiddel en het feit dat het een niet-thermische extractiemethode is.
 

UIP4000hdT sonicator voor inlineverwerking van olijfbladeren om hoogwaardige extracten te produceren