Ультразвуковая экстракция листьев оливы для получения полифенольных экстрактов с высоким выходом

Получайте высокоактивные экстракты листьев оливы, богатые олеуропеином, гидрокситирозолом, вербаскозидом, флавоноидами и другими биоактивными полифенолами, с помощью зондовых ультразвуковых аппаратов Hielscher. Ультразвуковая экстракция ускоряет разрушение клеток и массоперенос, помогая производителям достигать высокого выхода, сокращать время обработки и обеспечивать воспроизводимое качество экстрактов при использовании воды, этанольно-водных смесей или других подходящих растворителей.

Ультразвуковая экстракция биоактивных соединений из листьев оливы

От лабораторных испытаний осуществимости процесса до опытных партий и промышленного производства в потоке – ультразвуковые аппараты Hielscher обеспечивают точный контроль амплитуды, температуры, подводимой энергии и времени обработки. Благодаря этому ультразвуковая экстракция служит эффективным решением для производства нутрицевтиков, растительных экстрактов, функциональных пищевых продуктов, косметики и разработки фармацевтических ингредиентов.

Подробно о преимуществах ультразвуковой экстракции листьев оливы:

• Более высокий выход экстракции: Эффективно высвобождайте внутриклеточные фенольные соединения из листьев оливы с помощью акустической кавитации.
• Более короткое время обработки: Сокращайте время экстракции по сравнению с традиционной мацерацией и экстракцией растворителями.
• Мягкий процесс с широким выбором растворителей: Используйте воду, водный раствор этанола, глицерин, масла или другие растворители, совместимые с процессом.
• Масштабируемое оборудование: Разрабатывайте процесс с помощью лабораторных ультразвуковых аппаратов и линейно масштабируйте его до промышленных проточных систем.
• Воспроизводимое качество: Цифровое управление и регистрация данных помогают обеспечивать стабильное производство экстрактов.
• Универсальность: Предназначено для производителей нутрицевтиков и растительных экстрактов, предприятий по производству оливкового масла, фармацевтических исследовательских лабораторий, поставщиков косметических ингредиентов и компаний в области пищевых технологий.

Почему экстракт листьев оливы так полезен?

Листья оливы (Olea europaea), являющиеся сельскохозяйственными отходами или побочным продуктом, служат отличным источником природных антиоксидантов. Листья оливы содержат различные полифенолы (также известные как биофенолы), такие как олеуропеин и олеацеин. Полифенолы естественным образом присутствуют в растениях и вносят вклад в полезные для здоровья свойства экстракта листьев оливы. Помимо полифенолов, листья оливкового дерева богаты антиоксидантами, такими как изомеры лигстрозида, гидрокситирозол, тирозол и кофейная кислота.
Экстракт листьев оливы представляет собой концентрат фитохимических веществ, содержащихся в листьях оливы, и поэтому содержит большое количество мощных антиоксидантов. Экстракт листьев оливы традиционно используют для укрепления иммунной системы. Например, его применяют для облегчения симптомов простуды, кашля и боли в горле.
Кроме того, исследования позволяют предположить, что полифенолы в экстракте листьев оливы могут снижать риск сердечно-сосудистых заболеваний, снижать уровень холестерина, способствовать снижению массы тела, проявлять антимикробное действие и действовать как противораковое средство.
По этой причине экстракты листьев оливы (Olea europaea L. folium) используют в качестве активного ингредиента в составах фармацевтических препаратов и биологически активных добавок. Кроме того, экстракты листьев оливы применяют в пищевых добавках, терапевтических средствах, косметике, а также в пищевых продуктах и напитках.

Экстракт листьев оливы богат полифенолами, такими как олеуропеин, кофейная кислота, гидрокситирозол, вербаскозид, рутин, кверцитин и т. д.

Оливковое масло, обогащённое экстрактом: Экстракт листьев оливы также используют для обогащения оливковых масел, например оливкового масла первого холодного отжима extra virgin. Оливковое масло, обогащённое экстрактом листьев оливы, обладает более насыщенным вкусовым профилем, а его показатель ORAC повышается. Оливковые масла, обогащённые веществами из листьев оливы, имеют увеличенный срок хранения и более высокую термостабильность, поскольку антиоксиданты связывают свободные радикалы и предотвращают прогоркание.
Узнайте больше о мацерации оливок с применением ультразвука для производства оливкового масла первого холодного отжима extra virgin!

Наиболее важные фитохимические вещества в листьях оливы

В состав фенольных соединений листьев оливы входят олеурозиды (олеуропеин, вербаскозид), флавоны (лютеолин, диосметин, apigenin-7-glucose, luteolin-7-glucose, diosmetin-7-glucose), флавонолы (рутин), flavan-3-ols (катехин) и фенольные производные (тирозол, гидрокситирозол, ванилин, ванилиновая кислота, кофейная кислота). Олеуропеин и гидрокситирозол – наиболее важные фенольные соединения в листьях оливы.

Олеуропеин

Олеуропеин, нетоксичный иридоид оливы (разновидность монотерпеноида), представляет собой фенольное горькое соединение. Хотя олеуропеин присутствует в кожице, мякоти и семенах зелёных оливок, а также в листьях, в наибольшем количестве он содержится именно в листьях оливы. При содержании 6–14% от сухой массы он является наиболее представленной биоактивной молекулой в листьях оливы. В зависимости от сорта оливы, почвы и времени сбора содержание олеуропеина может даже достигать 17–23% от сухой массы.

Гидрокситирозол

Гидрокситирозол – метаболит олеуропеина. Обе молекулы известны своей мощной антиоксидантной активностью, которая вносит вклад в некоторые антиоксидантные, противовоспалительные и противодействующие заболеваниям свойства оливкового масла. Гидрокситирозол обладает одним из самых высоких известных показателей ORAC (способности поглощать кислородные радикалы) среди природных антиоксидантов.

Экстракт листьев оливы полного спектра содержит многочисленные полифенолы, антиоксиданты и другие фитохимические вещества, обладающие синергетическим действием. Ультразвуковая экстракция – надёжный метод экстракции, который высвобождает все фитохимические вещества из листьев оливы и тем самым позволяет получить высокоактивный экстракт широкого спектра.

Экстракты листьев оливы, полученные обработкой ультразвуком

Экстремальные условия в зоне «горячей точки» ультразвуковой кавитации оказывают различные воздействия на растительный материал и возможность извлечения из него веществ. К ним относятся преодоление избирательной проницаемости клеточной мембраны, усиление обмена веществ между внутренним содержимым клетки и растворителем, механическое разрушение клеток и высвобождение внутриклеточных веществ (то есть фитохимических веществ, таких как олеуропеин, гидрокситирозол, галловая кислота и т. д.). Эти воздействия обеспечивают высокий выход высококачественных экстрактов за очень короткое время обработки ультразвуком. Ультразвуковой процессор мощностью 400 ватт, например UP400St компании Hielscher, может обработать партию растительной суспензии объёмом 10 литров за 5–8 минут. Промышленные ультразвуковые аппараты обрабатывают суспензию, состоящую из растительного материала и растворителя, в непрерывном потоке. Среда прокачивается через ультразвуковой реактор и подвергается в нём обработке ультразвуком. В промышленном масштабе UIP4000hdT (4kW) может обеспечивать расход приблизительно 3L/min.
Благодаря высокому выходу экстракта и скорости процесса ультразвуковая экстракция особенно эффективна. Поэтому обработку ультразвуком быстро внедрили многие производители высококачественных экстрактов, например CBD, каннабиноидов, ванили, водорослей, имбиря и многочисленных других растительных экстрактов. Ультразвуковая кавитация может обеспечить извлечение 95–99% активного соединения, содержащегося в растительном сырье. Например, исследование показало эффективность экстракции 99,27% при высвобождении суммарных фенольных соединений из листьев оливы. (Luo, 2011) Ультразвуковой процесс можно оптимально адаптировать к сырью и желаемому качеству экстракта, регулируя параметры процесса (амплитуду ультразвука, температуру, давление, вязкость).

На рисунке показана хроматограмма фенольных соединений листьев оливы, извлечённых с помощью ультразвука, полученная методом сверхвысокоэффективной жидкостной хроматографии с диодно-матричным детектором (UHPLC-DAD). Пики 1 и 2 регистрировали при 325nm (красные линии), а пик 3 (синяя линия) – при 280nm.
изображение и исследование: Giocometti, J. et al. (2018)

Ультразвуковая экстракция совместима практически с любым типом растворителя. Для экстракции листьев оливы с применением ультразвука наиболее эффективным оказался 80% водный раствор этанола. Однако выход экстракции отдельных фитохимических соединений можно изменить, выбрав другой растворитель с иной полярностью (например, метанол).
Хотите повысить выход оливкового масла первого холодного отжима extra virgin при малаксации? Нажмите здесь, чтобы узнать больше об ультразвуковой малаксации EVOO!
 

Преимущества систем ультразвуковой экстракции

Преимущества ультразвуковой экстракции – высокий выход экстракции, свободный выбор растворителя (например, воды, этанола, водно-этанольной смеси, оливкового масла и т. д.), а также простая и безопасная эксплуатация. Благодаря интенсивному механическому воздействию при обработке ультразвуком экологичных и мягких растворителей, таких как вода, этанол и т. д., обычно достаточно для достижения исключительно высокой скорости и выхода экстракции. В результате ультразвуковая экстракция сокращает время извлечения и позволяет уменьшить расход растворителей или использовать более мягкие, щадящие растворители. Это означает, что ультразвуковая экстракция позволяет одновременно повысить скорость извлечения и получать более полезные для здоровья экстракты (например, экстракты, полученные холодной водой). Поскольку температуру процесса можно точно контролировать во время обработки ультразвуком, удаётся избежать термического разложения экстрактов из-за чрезмерно высоких температур, а также испарения веществ.
По сравнению с экстрактором на сверхкритическом CO₂ затраты на приобретение ультразвукового экстрактора невелики. Ультразвуковые процессоры также имеют преимущества в отношении эксплуатационных затрат, простоты и удобства использования и охраны труда.

Ультразвуковая экстракция от небольших объёмов до промышленного производства

Особенность ультразвуковой обработки – линейная масштабируемость процесса экстракции. Исследования осуществимости процесса и производство небольших партий можно легко выполнять с помощью удобного ультразвукового устройства в открытом сосуде. Это позволяет без труда проверять эффективность и качество процесса ультразвуковой экстракции. Любые результаты, полученные в небольшом масштабе, можно полностью воспроизвести и перенести на больший масштаб. Цифровое управление ультразвуковым экстрактором и автоматическая регистрация ультразвуковых параметров на внутренней SD-карте позволяют точно контролировать процесс и воспроизводимо обеспечивать постоянные стандарты качества. Ассортимент Hielscher Ultrasonics включает ультразвуковые экстракторы для любого масштаба – от ручных устройств мощностью 50 ватт до промышленных ультразвуковых установок мощностью 16 000 ватт для производства в потоке. Благодаря многолетнему опыту Hielscher Ultrasonics в ультразвуковой экстракции и установке нескольких сотен систем ультразвуковой экстракции по всему миру гарантируются компетентные и всесторонние консультации.

Приведённая ниже таблица даёт представление о приблизительной производительности наших ультразвуковых аппаратов:

Что такое ультразвук и ультразвуковая экстракция?

Ультразвук определяется как звуковые колебания с частотой более 20kHz, то есть более 20 000 колебаний в секунду. Это область выше диапазона частот, воспринимаемых человеческим слухом. Таким образом, ультразвук охватывает очень широкий диапазон акустических колебаний, поэтому к области ультразвука относятся многочисленные различные применения. Наиболее известные примеры использования включают диагностическую визуализацию у врача, помощь при парковке автомобилей и неразрушающий контроль материалов. В перечисленных примерах используется высокочастотный неразрушающий ультразвук.
Мощный ультразвук определяется как высокоинтенсивные низкочастотные звуковые волны с частотой приблизительно 20–60kHz. Эти звуковые волны с высокой плотностью энергии создают в жидкостях чередующиеся циклы высокого давления (сжатия) и низкого давления (разрежения). Во время цикла низкого давления высокоэнергетические ультразвуковые волны создают в жидкости небольшие вакуумные пузырьки или полости. Когда эти пузырьки достигают объёма, при котором уже не могут поглощать дополнительную энергию, они схлопываются во время цикла высокого давления. Это явление схлопывания пузырьков известно как кавитация.
Кавитация создаёт в жидкости или суспензии локальные горячие точки, в которых температура может достигать 5000K, а давление – 2000atm. Кроме того, схлопывание кавитационных пузырьков создаёт струи жидкости со скоростью до 280 m/s. Эти локально возникающие экстремальные условия вызывают разрыв растительных клеток, благодаря чему высвобождаются биоактивные вещества, заключённые внутри растительной клетки. Это означает, что акустическая кавитация разрушает растительные клетки и усиливает диффузию внутриклеточных молекул в экстракционный раствор (растворитель), тем самым усиливая массоперенос. Более интенсивный массоперенос означает более высокую скорость экстракции. Поэтому ультразвуковые зонды являются одними из наиболее широко используемых инструментов для получения высококачественных экстрактов из растительного сырья, такого как травы, листья, плоды и другие растительные материалы.
Ультразвуковая экстракция обладает различными преимуществами, такими как полная экстракция / очень высокий выход, сокращённое время экстракции, повышенная эффективность, совместимость с любым растворителем и нетермический характер метода экстракции.
 

Ультразвуковой аппарат UIP4000hdT для обработки листьев оливы в потоке с целью получения высококачественных экстрактов