Polifenole ze skórek mango – metoda ekstrakcji ma znaczenie

W dążeniu do zdrowszego życia naukowcy stale poszukują nowych ekologicznych źródeł i wydajnych metod ekstrakcji korzystnych związków ze źródeł naturalnych. Odpady żywnościowe, takie jak produkty uboczne przetwarzania owoców, w tym skórki mango, są bogate w polifenole i mogą służyć jako źródło wysokiej jakości związków fenolowych. Jedną z technik zyskujących w ostatnich latach na popularności jest ekstrakcja ultradźwiękowa – proces wykorzystujący fale dźwiękowe o wysokiej częstotliwości do wydajnej ekstrakcji związków bioaktywnych z materiałów roślinnych. Wśród tych związków polifenole wysunęły się na pierwszy plan ze względu na liczne korzyści zdrowotne, w tym właściwości przeciwutleniające i przeciwzapalne. Zapraszamy do dogłębnego poznania ekstrakcji polifenoli ze skórek mango i odkrycia, jak różne urządzenia ultradźwiękowe znacząco wpływają na wydajność ekstrakcji i uzysk polifenoli.

Czym są polifenole?

Polifenole to zróżnicowana grupa naturalnie występujących związków obecnych w owocach, warzywach, herbacie, kawie, winie i innych produktach spożywczych pochodzenia roślinnego. Są znane ze swoich właściwości przeciwutleniających, które pomagają zwalczać stres oksydacyjny w organizmie, zmniejszając ryzyko chorób przewlekłych, takich jak choroby układu sercowo-naczyniowego, nowotwory i zaburzenia neurodegeneracyjne. Ponadto polifenole wykazują działanie przeciwzapalne, przeciwdrobnoustrojowe i przeciwnowotworowe, co czyni je cennymi składnikami zdrowej diety. Związki fenolowe pochodzące z produktów ubocznych przetwarzania żywności roślinnej stanowią niedrogie źródło substancji, które można stosować jako dodatki do żywności lub suplementy przyczyniające się do zdrowszego odżywiania.
Skórki mango są doskonałym źródłem związków fenolowych (14,85–127,6 mg/gDW). Zawierają również duże ilości błonnika (36–78 g/100 g suchej masy); witamin (C i E); oraz karotenoidów (0,1–51 mg/gDW).

Badanie naukowe przeprowadzone przez Aznar-Ramos i współpracowników dostarcza przekonujących informacji o fascynującym świecie ekstrakcji związków fenolowych z produktów ubocznych w postaci skórek mango oraz o znaczeniu właściwego sprzętu do ekstrakcji. Wyniki badania wskazują na wyższą skuteczność sonikacji z użyciem sonotrody w ekstrakcji związków fenolowych w porównaniu z tradycyjnymi łaźniami ultradźwiękowymi.

Przekonujące wyniki: opowieść o wydajności i precyzji

W miarę analizy danych stało się jasne, że sonikacja z użyciem sonotrody stanowi klucz do pozyskiwania bogactw natury z niezrównaną wydajnością i precyzją. Uzyskane wartości całkowitej zawartości związków fenolowych (TPC) wykazały wyraźną różnicę między obiema metodami ekstrakcji. Podczas gdy w przypadku łaźni ultradźwiękowej uzyskano wartości TPC w zakresie od 1,6 do 8,7 mg GAE/g dw, ekstrakcja z użyciem sonotrody dała wyższe wartości, od 3,9 do 9,4 mg GAE/g dw. Wyniki te podkreśliły skuteczność sonikatorów z sonotrodą w maksymalizacji ekstrakcji związków fenolowych z produktów ubocznych w postaci skórek mango.

Na tym jednak zalety sonikacji z użyciem sonotrody się nie kończyły. Pogłębiając analizę, badacze odkryli fascynującą tendencję – sonikacja z użyciem sonotrody pozwalała wyekstrahować większą różnorodność związków niż łaźnia ultradźwiękowa. Łącznie oznaczono ilościowo 22 związki w ekstraktach uzyskanych z użyciem sonotrody, w porównaniu z 15 w próbkach z łaźni ultradźwiękowej, co dodatkowo podkreśliło przewagę sonikacji z użyciem sonotrody.

Uwalnianie związków fenolowych z odpadów owocowych: triumf sonikacji z użyciem sonotrody

Wśród niezliczonych odkrytych związków na pierwszy plan wysunęły się flawonoidy. W ekstrakcie uzyskanym przez sonikację z użyciem sonotrody odnotowano najwyższe ilości flawonoidów, co wykazało niezrównaną zdolność tej metody do udostępniania całego bogactwa naturalnych substancji leczniczych. W szczególności w ekstraktach uzyskanych z użyciem sonotrody stwierdzono wyższą zawartość galusanu metylu – ponad ośmiokrotnie wyższą niż w ekstraktach uzyskanych w łaźni ultradźwiękowej – natomiast suma izomerów galoiloglukozy i galusanu metylu była istotnie wyższa w próbkach uzyskanych z użyciem sonotrody.

Skalowanie do produkcji komercyjnej: od laboratorium do przemysłu

Należy podkreślić, że zalety sonikacji z użyciem sonotrody wykraczają poza mury laboratorium. Dzięki możliwości skalowania zarówno do poziomu pilotażowego, jak i przemysłowego sonikacja z użyciem sonotrody otwiera drzwi do świata możliwości. Od eksperymentów na małą skalę po produkcję na dużą skalę – wydajność i niezawodność sonikatorów z sonotrodą torują drogę przełomowym innowacjom w branży ekstrakcji.

W dziedzinie nauki o ekstrakcji, gdzie liczy się każda kropla, sonikatory z sonotrodą są wzorem wydajności i precyzji. Dzięki niezwykłej skuteczności w ekstrakcji związków fenolowych z produktów ubocznych w postaci skórek mango te cuda techniki ultradźwiękowej zmieniły nasze rozumienie metod ekstrakcji. Patrząc w przyszłość, rewolucja ultradźwiękowa zapoczątkowana przez sonikację z użyciem sonotrody obiecuje otwierać nowe horyzonty odkryć naukowych, z każdą kolejną falą dźwiękową.

Tradycyjne metody ekstrakcji a ekstrakcja ultradźwiękowa

Tradycyjnie polifenole ekstrahowano metodami takimi jak maceracja, ekstrakcja Soxhleta i destylacja z parą wodną. Choć skuteczne, techniki te często wymagają długiego czasu ekstrakcji, wysokich temperatur i stosowania rozpuszczalników organicznych, co może prowadzić do degradacji wrażliwych związków i pogorszenia jakości ekstraktu.

Tutaj pojawia się ekstrakcja ultradźwiękowa – nietermiczna, przyjazna dla środowiska i wysoce wydajna alternatywa. Metoda ta wykorzystuje moc fal ultradźwiękowych, zwykle w zakresie od 20 kHz do 100 kHz, do rozbijania ścian komórkowych i uwalniania związków bioaktywnych z matryc roślinnych. Proces obejmuje zanurzenie materiału roślinnego w rozpuszczalniku (zwykle wodzie lub mieszaninie wody i etanolu) i poddanie go działaniu fal ultradźwiękowych, które tworzą pęcherzyki kawitacyjne. Pęcherzyki te implodują w pobliżu komórek roślinnych, wytwarzając intensywne siły ścinające i mikrostrugi, które ułatwiają proces ekstrakcji. W rezultacie ekstrakcja ultradźwiękowa oferuje szereg zalet w porównaniu z metodami tradycyjnymi, w tym krótszy czas ekstrakcji, mniejsze zużycie rozpuszczalnika i wyższy uzysk ekstrakcji.

Korzyści z ultradźwiękowej ekstrakcji polifenoli:

Zastosowanie ekstrakcji ultradźwiękowej do izolacji polifenoli oferuje liczne korzyści:

1. Zwiększona wydajność ekstrakcji: fale ultradźwiękowe wnikają w tkanki roślinne skuteczniej niż metody mechaniczne, co prowadzi do wyższej wydajności ekstrakcji i większego uzysku polifenoli.
2. Skrócony czas przetwarzania: w porównaniu z tradycyjnymi technikami ekstrakcja ultradźwiękowa znacznie skraca czas ekstrakcji, umożliwiając szybszą produkcję i zwiększenie wydajności przetwarzania.
3. Zachowanie bioaktywności: łagodny charakter ekstrakcji ultradźwiękowej minimalizuje degradację termiczną i utlenianie polifenoli, zachowując ich właściwości bioaktywne i poprawiając jakość ekstraktu.
4. Przyjazność dla środowiska: w przeciwieństwie do metod wymagających dużych ilości rozpuszczalników ekstrakcja ultradźwiękowa wymaga minimalnego zużycia rozpuszczalnika i eliminuje potrzebę stosowania toksycznych rozpuszczalników organicznych, co czyni ją zrównoważoną pod względem środowiskowym i opłacalną ekonomicznie.

Zastosowania ultradźwiękowej ekstrakcji polifenoli:

Wszechstronność ekstrakcji ultradźwiękowej doprowadziła do jej szerokiego zastosowania w różnych branżach, w tym w farmacji, produkcji nutraceutyków, żywności i napojów, kosmetyków oraz w ziołolecznictwie. Do częstych zastosowań należą:

• Produkcja ekstraktów bogatych w polifenole do suplementów diety i żywności funkcjonalnej
• Opracowywanie naturalnych przeciwutleniaczy do konserwowania żywności i stosowania w kosmetykach
• Ekstrakcja związków bioaktywnych z roślin leczniczych do preparatów farmaceutycznych
• Optymalizacja procesów ekstrakcji określonych podklas polifenoli, takich jak flawonoidy, kwasy fenolowe i taniny

 
Literatura:

• Aznar-Ramos, M.J.; Razola-Díaz, M.d.C.; Verardo, V.; Gómez-Caravaca, A.M. (2022): Porównanie ekstrakcji związków fenolowych z produktów ubocznych w postaci skórek mango z użyciem łaźni ultradźwiękowej i sonotrody. Horticulturae 2022, 8, 1014.
• Sara Marçal, Manuela Pintado (2021): Skórki mango jako składnik żywności / dodatek do żywności: wartość odżywcza, przetwarzanie, bezpieczeństwo i zastosowania. Trends in Food Science & Technology, tom 114, 2021. 472–489.