Ultradźwiękowa ekstrakcja aktywnych związków z winogron i produktów ubocznych wina
Winogrona (Vitis vinifera), winorośl i produkty uboczne wina są bogate w polifenole i inne substancje bioaktywne, które są cennymi związkami do produkcji suplementów leczniczych i odżywczych. Ekstrakcja ultradźwiękowa pozwala na prostą i wysoce wydajną izolację związków pochodzących z winogron i winorośli (np. wytłoków winogronowych, nasion, liści, łodyg, liści). Ekstrakcja wspomagana ultradźwiękami jest szybka, niezawodna i przewyższa inne metody ekstrakcji dzięki wyższej wydajności, łagodniejszym warunkom ekstrakcji, krótszemu czasowi ekstrakcji i niższym kosztom.
Ultradźwiękowa ekstrakcja fitochemikaliów z winogron i winorośli
Produkty uboczne z winnic i procesu produkcji wina obejmują miazgę winogronową, wytłoki (skórki i nasiona), osad, liście winogron, łodygi i trzcinę cukrową, które stanowią do 30-40% wagowych substancji stałych, które są w większości wyrzucane jako odpady. Odkrywając bogactwo polifenoli i innych bioaktywnych związków w tych produktach ubocznych winogron i wina, przemysł coraz częściej wykorzystuje te materiały roślinne do produkcji cennych ekstraktów. Resweratrol, antocyjanidyny, proantocyjanidyny, kwercytyna i inne substancje znajdujące się w winogronach i winorośli (Vitis vinifera) są już powszechnie spożywane jako suplementy lecznicze i odżywcze. Jako źródło związków prozdrowotnych, ekstrakty z produktów ubocznych Vitis vinifera są wykorzystywane w przemyśle farmaceutycznym i spożywczym, jednocześnie wspierając zrównoważone rolnictwo. Ekstrakcja ultradźwiękowa ułatwia uwalnianie związków bioaktywnych z winogron i produktów ubocznych winogron. Ekstrakcja wspomagana ultradźwiękami jest od dawna stosowaną techniką ekstrakcji związków farmaceutycznych i spożywczych. Daje ona bardzo wysoką wydajność ekstrakcji w ramach krótkiej procedury ekstrakcji i działa z dowolnym rozpuszczalnikiem (np. wodą, etanolem, izopropanolem, heksanem itp.).

Instalacja przemysłowa Ekstraktor ultradźwiękowy UIP4000hdT do produkcji ekstraktów botanicznych.
- Wysoka wydajność ekstrakcji
- Wysokiej jakości ekstrakt
- szybki proces
- obróbka nietermiczna
- Kompatybilny z każdym rozpuszczalnikiem
- Bezpieczna i łatwa obsługa
- energooszczędny
Ultradźwiękowa ekstrakcja polifenoli z pestek winogron
Pestki winogron są bogate w proantocyjanidyny i dlatego są doskonałym źródłem do produkcji ekstraktów proantocyjanidynowych do suplementów leczniczych i odżywczych. Thilakarathna i Rupasinghe (2022) mogli wykazać wyższą skuteczność ultradźwięków w kontrolowanych podwyższonych temperaturach, co skutkowało wyższą wydajnością proantocyjanidyn i znacznie krótszym czasem ekstrakcji (ultradźwięki 53 min. vs konwencjonalna ekstrakcja rozpuszczalnikiem 150 h!).
Wprowadzenie ciepła i ultradźwięków znacznie skróciło czas ekstrakcji (czas sonikacji 53 min) i zapotrzebowanie na wodny etanol (10,14:1 v:w), jednocześnie znacznie zwiększając wydajność PAC (16,1 mg CE/g FW vs. 26,6 przewidywanych mg CE/g FW). Ostateczne optymalne warunki to 47% etanol, stosunek 10:1 s:s (v:w), 53 minuty sonikacji i temperatura ekstrakcji 60◦C.
Wydajna produkcja ekstraktu z liści winogron przy użyciu sonifikacji
Liście winorośli właściwej (Vitis vinifera) są bogate w resweratrol, antocyjanidyny, kwercetynę, izokwercetynę, a także wiele innych związków bioaktywnych, które są często podawane w postaci ekstraktu w celach leczniczych i zdrowotnych.
Wykazano, że ekstrakcja ultradźwiękowa daje wysoką wydajność ekstraktu o pełnym spektrum z liści winogron, dzięki czemu proces ekstrakcji jest bardzo wydajny. Wodny etanol został wykazany jako preferowany rozpuszczalnik do ekstraktów z winogron, ponieważ ma doskonałą zdolność rozpuszczania cząsteczek docelowych i nie ma toksyczności. Proces ekstrakcji za pomocą ultradźwięków trwa zaledwie kilka minut i może być prowadzony w procesie wsadowym, jak również w trybie ciągłego przepływu.
Na przykład, resweratrol ekstrahowany ultradźwiękowo z liści winogron może być oczyszczany za pomocą kolumny z mezoporowatego węgla, co poprawia czystość resweratrolu z 2,1 do 20,6%. (por. Sun et al., 2018)

Instalacja ultrasonografu UIP4000hdT do przemysłowego przetwarzania wina przy dużych prędkościach przepływu.
Ultradźwiękowa ekstrakcja stilbenoidów z łodyg winogron
Protokół ekstrakcji ultradźwiękowej Piñeiro et al. (2013) skutkuje wysokim odzyskiem stilbenów, takich jak trans-resweratrol, ε-winiferyna, piceatannol i vitisin B, które są głównie obecne w laskach winogron i łodygach winogron.

Graficzne streszczenie badania ultradźwiękowej ekstrakcji stilbenoidów z łodyg winogron.
(Badanie i zdjęcie: Piñeiro et al., 2013)
Z ultrasonicator UP200S (200W, 24kHz), główne stilbenoidy występujące w łodygach winogron mogą być ekstrahowane w ciągu 15 minut, przy użyciu 75 ° C jako temperatury ekstrakcji i 80% etanolu jako rozpuszczalnika ekstrakcyjnego, i nie jest potrzebny etap czyszczenia rozpuszczalnikiem organicznym. Zoptymalizowana metoda pozwoliła na prostą i skuteczną analizę zawartości stilbenoidów z 22 próbek łodyg winogron.

Ekstraktor ultradźwiękowy UP400St do przygotowywania ekstraktów z winogron i winorośli (np. wytłoki z winogron, nasiona, liście, łodygi, liście).
Wysokowydajne procesory ultradźwiękowe do ekstrakcji winogron i winorośli
Ekstraktory Hielscher Ultrasonics mają ugruntowaną pozycję w dziedzinie ekstrakcji botanicznej, niezależnie od stosowanych materiałów roślinnych lub rozpuszczalników. Producenci ekstraktów – Zarówno ekskluzywni producenci ekstraktów butikowych, jak i masowi producenci na dużą skalę – znaleźć w szerokiej gamie urządzeń Hielscher idealny sprzęt do ekstrakcji ultradźwiękowej dla swoich wymagań produkcyjnych. Konfiguracje procesów wsadowych i ciągłych są łatwo dostępne i mogą być wysyłane tego samego dnia.
Wysokowydajna ekstrakcja z ultradźwiękami Hielscher
Ekstraktory ultradźwiękowe Hielscher skutecznie rozbijają komórki roślinne, zwiększają powierzchnię materiału roślinnego do penetracji rozpuszczalnika, a także poprawiają przenoszenie masy, co skutkuje szybkim i całkowitym uwolnieniem fitochemikaliów (metabolitów wtórnych). Zaprojektowane z myślą o łatwości obsługi, ekstraktory Hielscher są szybko instalowane i mogą być bezpiecznie i intuicyjnie obsługiwane.
Poniższa tabela przedstawia przybliżoną wydajność przetwarzania naszych ultradźwiękowców:
Wielkość partii | natężenie przepływu | Polecane urządzenia |
---|---|---|
1 do 500mL | 10-200mL/min | UP100H |
10 do 2000mL | 20-400mL/min | UP200Ht, UP400St |
0.1 do 20L | 0.2 do 4L/min | UIP2000hdT |
10-100L | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
b.d. | 10-100L/min | UIP16000 |
b.d. | większe | klaster UIP16000 |
Skontaktuj się z nami! / Zapytaj nas!
Literatura / Referencje
- Ceferino Carrera, Ana Ruiz-Rodríguez, Miguel Palma, Carmelo G. Barroso (2015): Ultrasound-assisted extraction of amino acids from grapes. Ultrasonics Sonochemistry, Vol. 22, 2015. 499-505.
- Piñeiro, Z.; Guerrero, R. F.; Fernández-Marin, M. I.; Cantos-Villar, Emma; Palma, M. (2013): Ultrasound-Assisted Extraction of Stilbenoids from Grape Stems. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 61(51), 2013. 12549–12556.
- M. Palma; C.G. Barroso (2002): Ultrasound-assisted extraction and determination of tartaric and malic acids from grapes and winemaking by-products. Analytica Chimica Acta, 458(1), 2002. 119–130.
- Thilakarathna, W.P.D.W.; Rupasinghe, H.P.V. (2022): Optimization of the Extraction of Proanthocyanidins from Grape Seeds Using Ultrasonication-Assisted Aqueous Ethanol and Evaluation of Anti-Steatosis Activity In Vitro. Molecules 27, 1363.

Struktury chemiczne piceatannolu (a), trans-resweratrolu (b), izorhapontigeniny (c), ε-winiferyny (d) i vitisin-B (e).
(Badanie i wykresy: Piñeiro et al., 2013)
Fakty, które warto znać
Zasada działania ekstrakcji ultradźwiękowej
Ultradźwięki o wysokiej mocy i niskiej częstotliwości powodują oscylacje i kawitację akustyczną w ciekłym medium, co skutkuje intensywnymi turbulencjami, mieszaniem, rozrywaniem komórek i wysokim transferem masy. Te efekty ultradźwiękowe są stosowane do materiałów roślinnych w celu rozbicia struktur komórkowych, takich jak ściany komórkowe i pęcherzyki. Ze względu na wysoki transfer masy, związki wewnątrzkomórkowe, takie jak fitochemikalia (polifenole, flawanole, przeciwutleniacze itp.) Są uwalniane do otaczającego rozpuszczalnika. Ta intensywność sonikacji zamienia ekstrakcję ultradźwiękową w doskonałą metodę izolacji do produkcji naturalnych składników produktu. Ekstrakcja ultradźwiękowa jest uznaną techniką ekstrakcji, która jest stosowana w produkcji żywności i farmaceutyków od dziesięcioleci.

Hielscher Ultrasonics produkuje wysokowydajne homogenizatory ultradźwiękowe od laboratorium do rozmiar przemysłowy.