Ультразвуковая экстракция полифенолов листьев оливы

Экстракт листьев оливы является мощной пищевой добавкой и лечебным средством, поскольку он содержит сильные антиоксиданты, такие как полифенолы олеуропеин, гидрокситирозол и вербаскозид. Ультразвуковая экстракция является высокоэффективным методом высвобождения и выделения биологически активных соединений, таких как полифенолы, флавоны и терпеноиды, из листьев оливы.

Ультразвуковая экстракция биологически активных соединений из листьев оливы

Ультразвуковая экстракция листьев оливы с использованием ультразвукового аппарата зондового типа имеет такие преимущества, как эффективность, повышенный урожай, сохранение биологической активности, экологичность, простота в эксплуатации и экономичность по сравнению с традиционными методами экстракции. Эти преимущества делают его привлекательным вариантом для исследователей и отраслей, стремящихся извлечь биологически активные соединения из листьев оливы для различных применений, включая фармацевтику, нутрицевтики и функциональные продукты питания.

Давайте подробно рассмотрим преимущества ультразвуковой экстракции оливковых листьев:

• Эффективность: Ультразвуковые аппараты зондового типа подают ультразвуковые волны высокой интенсивности непосредственно на образец, способствуя быстрой и эффективной экстракции. Это позволяет сократить время экстракции по сравнению с традиционными методами, снизить энергопотребление и повысить производительность.
• Повышенная урожайность:Ультразвуковые волны разрушают клеточные стенки и усиливают высвобождение внутриклеточных соединений, что приводит к более высокому выходу экстракции. Исследования показали, что ультразвуковая экстракция позволяет значительно повысить эффективность экстракции биологически активных соединений из растительного сырья по сравнению с традиционными методами.
• Сохранение биоактивности: Ультразвуковая экстракция работает при более низких температурах по сравнению с другими методами экстракции, что снижает риск термической деградации термочувствительных соединений. Это помогает сохранить биологическую активность и питательные качества экстрагированных соединений, таких как антиоксиданты, ферменты и витамины, присутствующих в листьях оливы.
• Экологичность и устойчивость: Ультразвуковая экстракция считается экологически чистым и устойчивым методом экстракции, поскольку для нее обычно требуется меньше растворителя и энергии по сравнению с традиционными методами экстракции. Кроме того, он производит минимальное количество отходов и может быть легко масштабирован для промышленного применения.
  Простота в эксплуатации: ультразвуковые аппараты зондового типа относительно просты в эксплуатации и требуют минимального обслуживания по сравнению с другим оборудованием для экстракции. Это делает их пригодными как для лабораторных исследований, так и для промышленного производства.
• Экономичность: Несмотря на то, что первоначальные инвестиции в ультразвуковое оборудование могут быть выше, чем в традиционные методы экстракции, повышенная эффективность и производительность часто приводят к экономии средств с течением времени. Кроме того, более короткое время извлечения снижает затраты на рабочую силу и увеличивает производительность.

Что делает экстракт листьев оливы таким полезным?

Листья оливы (Olea europaea), отходы сельского хозяйства или побочный продукт, являются отличным источником природных антиоксидантов. Листья оливы содержат различные полифенолы (также известные как биофенолы), такие как олеуропеин и олеацеин. Полифенолы естественным образом содержатся в растениях и способствуют пользе экстракта листьев оливы для здоровья. Помимо полифенолов, листья оливкового дерева богаты антиоксидантами, такими как изомеры лигстрозида, гидрокситирозол, тирозол и кофейная кислота.
Экстракт листьев оливы является концентратом фитохимических веществ в листьях оливы и поэтому содержит большое количество мощных антиоксидантов. Экстракт листьев оливы традиционно используется для укрепления иммунной системы. Например, его назначают для облегчения симптомов простуды, кашля и боли в горле.
Кроме того, исследования показывают, что полифенолы в экстракте листьев оливы могут снижать риск сердечно-сосудистых заболеваний, снижать уровень холестерина, помогать в потере веса, проявлять противомикробное действие и действовать как противораковое средство.
По этой причине экстракты из листьев оливы (Olea europaea L. folium) используются в качестве активного ингредиента в рецептурах фармацевтических препаратов и биологически активных добавок. Кроме того, экстракты листьев оливы используются в пищевых добавках, терапии, косметике, а также в продуктах питания и напитках.

Настоянное оливковое масло: Экстракт листьев оливы также используется для обогащения оливкового масла, такого как оливковое масло первого холодного отжима. Обогащенное экстрактом листьев оливы, оливковое масло имеет более насыщенный вкусовой профиль, а значение ORAC оливкового масла увеличивается. Благодаря оливковому маслу, настоянному на оливковых листьях, увеличенный срок хранения и более высокая термостойкость, поскольку антиоксиданты поглощают свободные радикалы и предотвращают прогорклость.
Узнайте больше об ультразвуковой мацерации оливок для производства оливкового масла первого холодного отжима!

Важнейшие фитохимические вещества в листьях оливы

В состав фенольных соединений в листьях оливы входят олеврозиды (олеуропеин, вербаскозид), флавоны (лютеолин, диосметин, апигенин-7-глюкоза, лютеолин-7-глюкоза, диосметин-7-глюкоза), флавонолы (рутин), флаван-3-олс (катехин) и фенольсовые производные (тирозол, гидрокситирозол, ванилин, ванилевая кислота, кофейная кислота). Олеуропеин и гидрокситирозол являются наиболее важными фенольными соединениями в листьях оливы.

олеуропеин

Олеуропеин, нетоксичный иридоид оливы (тип монотерпеноида), является типом фенольного горького соединения. Хотя олеуропеин присутствует в кожуре, мякоти, семенах и листьях зеленых оливок, он в наибольшем изобилии содержится в листьях оливы. С содержанием 6–14% сухого веса это самая заметная биологически активная молекула в оливковых лавах. В зависимости от сорта оливы, почвы и времени сбора урожая содержание олеуропеина может достигать даже 17–23% сухого веса.

гидрокситирозол

Гидрокситиророль является метаболитом олеуропеина. Обе молекулы известны своей мощной антиоксидантной активностью, которая способствует некоторым антиоксидантным, противовоспалительным и противоболезнетворным действиям оливкового масла. Гидрокситирозол имеет одно из самых высоких значений ORAC (способность поглощать кислородные радикалы), наблюдаемых среди природных антиоксидантов.

Экстракт листьев оливы полного спектра действия содержит многочисленные полифенолы, антиоксиданты и другие фитохимические вещества, которые обладают синергетическим эффектом. Ультразвуковая экстракция является надежным методом экстракции, который высвобождает все фитохимические вещества из листьев оливы и таким образом производит высокоэффективный широкополосный экстракт.

Что такое ультразвук и ультразвуковая экстракция?

Ультразвук определяется как звуковые колебания с частотой более 20 кГц, т.е. более 20 000 колебаний в секунду. Это область, которая находится над спектром человеческого слуха. Таким образом, ультразвук охватывает очень большой диапазон акустических колебаний, а это означает, что в область ультразвука попадает множество различных применений. Наиболее известными примерами использования являются процедуры визуализации у врача, помощь при парковке в автомобилях и неразрушающий контроль материалов. Для приведенных примеров используется высокочастотный, неразрушающий ультразвук.
Мощный ультразвук определяется как высокоинтенсивные низкочастотные звуковые волны с частотой около 20-60 кГц. Эти энергоемкие звуковые волны генерируют в жидкостях чередующиеся циклы высокого давления (сжатие) и циклы низкого давления (разрежение). Во время цикла низкого давления высокоэнергетические ультразвуковые волны создают небольшие вакуумные пузырьки или пустоты в жидкости. Когда эти пузырьки достигают объема, при котором они не могут поглощать дальнейшую энергию, они лопаются во время цикла высокого давления. Это явление имплозии пузырей известно как кавитация.
Кавитация создает локальные горячие точки в жидкости или суспензии, которые могут достигать температуры до 5000 К и давления до 2000 атм. Кроме того, имплозия кавитационных пузырьков создает струи жидкости со скоростью до 280 м/с. Эти локально возникающие экстремальные условия вызывают разрыв растительных клеток, в результате чего высвобождаются биологически активные вещества, которые находятся внутри растительной клетки. Это означает, что акустическая кавитация разрушает клетки растений и приводит к более высокой диффузии внутриклеточных молекул в раствор для экстракции (растворитель), тем самым усиливая массообмен. Более высокий массоперенос означает более высокую скорость экстракции. Таким образом, ультразвуковые зонды являются одним из наиболее широко используемых инструментов для получения высококачественных экстрактов из растительных компонентов, таких как травы, листья, фрукты и другие растительные материалы.
Ультразвуковая экстракция имеет различные преимущества, такие как полная экстракция / очень высокий выход, сокращение времени экстракции, повышенная эффективность, совместимость с любым растворителем и нетермический метод экстракции.

На рисунке показана ультравысокопроизводительная жидкостная хроматография с диодным матричным детектором (UHPLC-DAD) хроматограммы экстрагированных ультразвуком фенолов листьев оливы. Пики 1 и 2 были обнаружены на 325 нм (красные линии), а пик 3 (синяя линия) был обнаружен на 280 нм.
фото и исследование: Giocometti, J. et al. (2018)

Экстракты листьев оливы, полученные методом ультразвуковой обработки

Экстремальные условия окружающей среды в зоне «горячей точки» ультразвуковой кавитации оказывают различное воздействие на растительный материал и его экстрагируемость. Это включает в себя преодоление селективной проницаемости клеточной мембраны, усиленный обмен веществ между внутренней частью клетки и растворителем, механическое разрушение клетки и высвобождение внутриклеточных веществ (т.е. фитохимических веществ, таких как олелопвин, гидрокситирозол, галловая кислота и т.д.). Эти эффекты приводят к высокому выходу высококачественных экстрактов за очень короткое время ультразвуковой обработки. Ультразвуковой процессор мощностью 400 Вт, такой какUP400St от Hielscher может перерабатывать 10-литровую партию растительной суспензии за 5-8 минут. Промышленные ультразвуковые аппараты обрабатывают пульпу, состоящую из растительного материала и растворителя, в непрерывном потоке. Среда прокачивается через ультразвуковой реактор и там подвергается ультразвуковой обработке. В промышленном масштабе UIP4000hdT (4 кВт) может достигать около 3 л/мин.
Благодаря высокому выходу экстракта и скорости процесса, ультразвуковая экстракция особенно эффективна. Таким образом, ультразвук был быстро адаптирован несколькими производителями экстрактов, которые производят высококачественные экстракты, например, КБД, каннабиноиды, ваниль, водоросли, имбирь и многие другие растительные экстракты. Ультразвуковая кавитация позволяет достичь выхода экстракта 95-99% активного соединения, содержащегося в растительных компонентах. Например, исследования показали эффективность экстракции 99,27% для высвобождения общих фенольных соединений из листьев оливы. (Ло, 2011) Ультразвуковой процесс может быть оптимально адаптирован к сырью и желаемому качеству экстракта путем регулировки параметров процесса (амплитуды ультразвука, температуры, давления, вязкости).
Ультразвуковая экстракция совместима практически с любым видом растворителя. Для экстракции листьев оливы с помощью ультразвука было признано наиболее эффективным 80% водный этанол. Но выход экстракции для конкретных фитохимических соединений можно изменить, выбрав другой растворитель с другой полярностью (например, метанол).
Заинтересованы в увеличении выхода оливкового масла первого холодного отжима во время маллаксации? Тогда нажмите здесь, чтобы узнать больше об ультразвуковой маллаксации EVOO!
 

Преимущества ультразвуковых экстракционных систем

Преимуществами ультразвуковой экстракции являются высокий выход экстракции, свободный выбор растворителя (например, воды, этанола, водно-этаноловой смеси, оливкового масла и т. д.), а также простая и безопасная эксплуатация. Из-за интенсивных механических сил ультразвуковой обработки, экологических и мягких растворителей, таких как вода, этанол и т. д., обычно достаточно для достижения исключительной скорости экстракции и выхода. В результате, ультразвуковая экстракция сокращает время экстракции и позволяет сократить использование растворителей или использовать более мягкие и щадящие растворители. Это означает, что ультразвуковая экстракция позволяет использовать как более высокую скорость экстракции, так и более здоровые экстракты (например, экстракты холодной воды). Поскольку во время ультразвуковой обработки можно точно контролировать температуру процесса, это позволяет избежать термического разложения экстрактов из-за чрезмерно высоких температур, а также испарения веществ.
По сравнению со сверхкритическим CO₂ экстрактора, затраты на приобретение ультразвукового экстрактора низкие. Ультразвуковые процессоры также могут похвастаться высокими эксплуатационными расходами, простотой и удобством в эксплуатации и безопасностью труда.

Ультразвук – от небольших партий до промышленного производства

Особенностью ультразвуковой обработки является линейная масштабируемость процесса экстракции. Технико-экономическое обоснование и производство небольших партий можно легко провести с помощью удобного ультразвукового устройства в открытом сосуде. Это позволяет легко проверить эффективность и качество процесса ультразвуковой экстракции. Любые результаты, полученные в малом масштабе, могут быть полностью воспроизведены и масштабированы. Цифровое управление ультразвуковым экстрактором и автоматическая регистрация ультразвуковых параметров на внутренней SD-карте позволяют точно контролировать процесс и воспроизводить постоянные стандарты качества. Портфель продуктов Hielscher Ultrasonics включает ультразвуковые экстракторы для любой накипи – От портативных устройств мощностью 50 Вт до промышленных ультразвуковых устройств мощностью 16 000 Вт для поточного производства. Благодаря многолетнему опыту компании Hielscher Ultrasonics в области ультразвуковой экстракции и установке нескольких сотен ультразвуковых экстракционных систем по всему миру, мы гарантируем компетентные и всесторонние консультации.

В таблице ниже приведена примерная производительность обработки наших ультразвуковых аппаратов:

Ультразвуковой аппарат UIP4000HDT для поточной обработки оливковых листьев с получением высококачественных экстрактов