Ultrazvuková extrakcia účinných látok z vedľajších produktov hrozna a výroby vína

Hrozno (Vitis vinifera), vinič a vedľajšie produkty výroby vína sú bohaté na polyfenoly a ďalšie bioaktívne látky, ktoré sú cennými zložkami na výrobu liečivých a výživových doplnkov. Ultrazvuková extrakcia umožňuje jednoduchú a vysoko účinnú izoláciu látok z hrozna a viniča (napr. z hroznových výliskov, semien, listov, stopiek a vínnych kalov). Extrakcia za pomoci ultrazvuku je rýchla, spoľahlivá a prekonáva iné extrakčné metódy vyššími výťažkami, miernejšími podmienkami extrakcie, kratším časom extrakcie a nižšími nákladmi.

Ultrazvuková extrakcia fytochemických látok z hrozna a viniča

Medzi vedľajšie produkty z vinohradov a procesu výroby vína patria hroznová dužina, výlisky (šupky a semená), vínne kaly, listy viniča, stopky a letorasty, ktoré tvoria až 30−40% hmotnostného podielu pevných látok a väčšinou sa bez využitia vyhadzujú ako odpad. Vďaka poznaniu bohatého obsahu polyfenolov a ďalších bioaktívnych látok v týchto vedľajších produktoch hrozna a výroby vína priemysel čoraz viac využíva tieto rastlinné materiály na výrobu cenných extraktov. Resveratrol, antokyanidíny, proantokyanidín, kvercetín a ďalšie látky nachádzajúce sa v hrozne a viniči (Vitis vinifera) sa už vo veľkej miere užívajú ako liečivé a výživové doplnky. Ako zdroj zdraviu prospešných látok sa extrakty z vedľajších produktov Vitis vinifera používajú vo farmaceutickom a potravinárskom priemysle a zároveň podporujú udržateľné poľnohospodárstvo. Ultrazvuková extrakcia uľahčuje uvoľňovanie bioaktívnych látok z hrozna a jeho vedľajších produktov. Extrakcia za pomoci ultrazvuku je dlhodobo zavedená extrakčná technika používaná na získavanie látok pre farmaceutické a potravinárske využitie. Poskytuje veľmi vysoké výťažky extraktu počas krátkeho extrakčného postupu a funguje s akýmkoľvek rozpúšťadlom (napr. s vodou, etanolom, izopropanolom, hexánom atď.)

Ultrazvuková extrakcia polyfenolov z hroznových semien

Hroznové semená sú bohaté na proantokyanidíny, a preto sú výborným zdrojom na výrobu proantokyanidínových extraktov pre liečivé a výživové doplnky. Thilakarathna a Rupasinghe (2022) dokázali preukázať vyššiu účinnosť ultrazvukového spracovania pri kontrolovaných zvýšených teplotách, ktoré viedlo k vyšším výťažkom proantokyanidínov a výrazne kratšiemu času extrakcie (ultrazvuk 53 min. oproti konvenčnej extrakcii rozpúšťadlom 150 h!).
Použitie tepla a ultrazvukového spracovania výrazne skrátilo čas extrakcie (čas sonikácie 53 min) a znížilo potrebné množstvo vodného etanolu (10,14:1 v:w), pričom podstatne zvýšilo výťažok PAC (16,1 mg CE/g FW oproti predpokladaným 26,6 mg CE/g FW). Konečné optimálne podmienky boli 47% etanol, pomer s:s 10:1 (v:w), čas sonikácie 53 min a teplota extrakcie 60◦C.

Účinná výroba extraktu z listov viniča pomocou sonikácie

Listy viniča hroznorodého (Vitis vinifera) sú bohaté na resveratrol, antokyanidíny, kvercetín, izokvercetín a mnohé ďalšie bioaktívne látky, ktoré sa na liečebné a zdravotné účely často podávajú vo forme extraktu.
Ukázalo sa, že ultrazvuková extrakcia poskytuje vysoké výťažky plnospektrálneho extraktu z listov viniča, čím je proces extrakcie veľmi účinný. Vodný etanol sa ukázal ako vhodnejšie rozpúšťadlo pre extrakty z viniča, pretože má vynikajúcu schopnosť rozpúšťať cieľové molekuly a nevykazuje žiadnu toxicitu. Proces extrakcie pomocou ultrazvuku trvá len niekoľko minút a môže prebiehať vsádzkovo aj v kontinuálnom prietokovom režime.
Napríklad resveratrol extrahovaný ultrazvukom z listov viniča možno čistiť pomocou kolóny s mezopórovitým uhlíkom, čím sa čistota resveratrolu zvýši z 2,1 na 20,6%. (porov. Sun et al., 2018)

Ultrazvuková extrakcia stilbenoidov zo stopiek hrozna

Protokol ultrazvukovej extrakcie podľa Piñeiro et al. (2013) poskytuje vysokú výťažnosť stilbénov, ako sú trans-resveratrol, ε-viniferín, piceatanol a vitizín B, ktoré sa nachádzajú prevažne v letorastoch viniča a stopkách hrozna.

Grafický abstrakt štúdie ultrazvukovej extrakcie stilbenoidov zo stopiek hrozna.
(Štúdia a obrázok: Piñeiro et al., 2013)

Pomocou ultrazvukového zariadenia UP200S (200W, 24kHz) možno hlavné stilbenoidy nachádzajúce sa v stopkách hrozna extrahovať za 15 min pri teplote extrakcie 75°C s použitím 80% etanolu ako extrakčného rozpúšťadla, pričom nie je potrebný žiadny krok čistenia organickým rozpúšťadlom. Optimalizovaná metóda umožnila jednoduchú a účinnú analýzu obsahu stilbenoidov v 22 vzorkách stopiek hrozna.

Graf hlavných účinkov na priemernú výťažnosť (plocha 10.000−1) pri ultrazvukovej extrakcii pomocou UP200S s použitím rôznych parametrov: piceatanol (a), trans-resveratrol (b), ε-viniferín (c) a vitizín-B (d).
(Štúdia a grafy: Piñeiro et al., 2013)

HPLC-DAD chromatogram zodpovedajúci referenčnému extraktu obohatenému o stilbenoidy.
(Štúdia a grafy: Piñeiro et al., 2013)

Vysokovýkonné ultrazvukové procesory na extrakciu z hrozna a viniča

Extraktory Hielscher Ultrasonics sú osvedčené v oblasti extrakcie z rastlín bez ohľadu na použitý rastlinný materiál alebo rozpúšťadlo. Výrobcovia extraktov – exkluzívni malovýrobcovia aj veľkokapacitní hromadní výrobcovia – nájdu v širokom sortimente zariadení Hielscher ideálne ultrazvukové extrakčné zariadenie pre svoje výrobné požiadavky. Zostavy na vsádzkové aj kontinuálne prietokové spracovanie sú bežne dostupné a možno ich odoslať ešte v ten istý deň.

Vysoko účinná extrakcia pomocou ultrazvukových zariadení Hielscher

Ultrazvukové extraktory Hielscher účinne narúšajú rastlinné bunky, zväčšujú povrch rastlinného materiálu na prenikanie rozpúšťadla a zlepšujú prenos hmoty, čo vedie k rýchlemu a úplnému uvoľneniu fytochemických látok (sekundárnych metabolitov). Extraktory Hielscher sú navrhnuté s ohľadom na jednoduché používanie, rýchlo sa inštalujú a možno ich bezpečne a intuitívne obsluhovať.
 
Nasledujúca tabuľka poskytuje predstavu o približnej spracovateľskej kapacite našich ultrazvukových zariadení: