Ultrazvuková extrakcia polyfenolov z olivových listov

Výťažky z olivových listov sú silným doplnkom stravy a terapeutikou, pretože obsahujú silné antioxidanty, ako sú polyfenoly oleuropeín, hydroxytyrozol a verbaskozid. Ultrazvuková extrakcia je vysoko účinná technika na uvoľňovanie a izoláciu bioaktívnych zlúčenín, ako sú polyfenoly, flavóny a terpenoidy z olivových listov.

Ultrazvuková extrakcia bioaktívnych zlúčenín z olivových listov

Ultrazvuková extrakcia olivových listov pomocou sondového ultrazvuku ponúka výhody, ako je účinnosť, zvýšený výnos, zachovanie bioaktivity, udržateľnosť, jednoduchá obsluha a nákladová efektívnosť v porovnaní s konvenčnými metódami extrakcie. Vďaka týmto výhodám je atraktívnou voľbou pre výskumníkov a priemyselné odvetvia, ktoré sa snažia extrahovať bioaktívne zlúčeniny z olivových listov na rôzne aplikácie vrátane liečiv, nutraceutík a funkčných potravín.

Poďme podrobne preskúmať výhody ultrazvukovej extrakcie olivových listov:

• Účinnosť: Sonikátory sondového typu dodávajú ultrazvukové vlny s vysokou intenzitou priamo do vzorky, čím podporujú rýchlu a efektívnu extrakciu. To umožňuje kratšie časy odsávania v porovnaní s konvenčnými metódami, čím sa znižuje spotreba energie a zvyšuje produktivita.
• Zvýšený výnos:Ultrazvukové vlny narúšajú bunkové steny a zvyšujú uvoľňovanie intracelulárnych zlúčenín, čo vedie k vyšším výťažkom extrakcie. Štúdie ukázali, že ultrazvuková extrakcia môže v porovnaní s konvenčnými metódami výrazne zvýšiť účinnosť extrakcie bioaktívnych zlúčenín z rastlinných materiálov.
• Zachovanie bioaktivity: Ultrazvuková extrakcia pracuje pri nižších teplotách v porovnaní s inými extrakčnými technikami, čím sa znižuje riziko tepelnej degradácie zlúčenín citlivých na teplo. To pomáha zachovať bioaktivitu a nutričnú kvalitu extrahovaných zlúčenín, ako sú antioxidanty, enzýmy a vitamíny, prítomné v olivových listoch.
• Ekologické a udržateľné: Ultrazvuková extrakcia sa považuje za zelenú a udržateľnú metódu extrakcie, pretože zvyčajne vyžaduje menej rozpúšťadla a energie v porovnaní s konvenčnými extrakčnými technikami. Okrem toho produkuje minimálny odpad a dá sa ľahko rozšíriť pre priemyselné aplikácie.
  Jednoduchosť obsluhy: Sondové sondy sa ovládajú pomerne jednoducho a vyžadujú minimálnu údržbu v porovnaní s inými odsávacími zariadeniami. Vďaka tomu sú vhodné pre laboratórny výskum, ako aj pre priemyselnú výrobu.
• Nákladová efektívnosť: Zatiaľ čo počiatočná investícia do ultrazvukových zariadení môže byť vyššia ako pri konvenčných metódach extrakcie, zvýšená účinnosť a produktivita často vedie k úsporám nákladov v priebehu času. Kratšie časy ťažby navyše znižujú náklady na pracovnú silu a zvyšujú priepustnosť.

Prečo je extrakt z olivových listov taký prospešný?

Olivové listy (Olea europaea), poľnohospodársky odpad alebo vedľajší produkt, sú skvelým zdrojom prírodných antioxidantov. Olivové listy obsahujú rôzne polyfenoly (tiež známe ako biofenoly), ako je oleuropeín a oleaceín. Polyfenoly sa prirodzene vyskytujú v rastlinách a prispievajú k zdravotným výhodám extraktu z olivových listov. Okrem polyfenolov sú listy olivovníka bohaté na antioxidanty, ako sú ligstrozidové izoméry, hydroxytyrozol, tyrozol a kyselina kávová.
Extrakt z olivových listov je koncentrát fytochemikálií v olivových listoch a obsahuje tak vysoké množstvo silných antioxidantov. Extrakt z olivových listov sa tradične používa na posilnenie imunitného systému. Napríklad sa podáva na zmiernenie príznakov bežného prechladnutia, kašľa a bolesti hrdla.
Okrem toho výskum naznačuje, že polyfenoly v extrakte z olivových listov môžu znížiť riziko kardiovaskulárnych ochorení, znížiť hladinu cholesterolu, pomôcť pri chudnutí, vykazovať antimikrobiálne účinky a pôsobiť ako protirakovinové činidlo.
Z tohto dôvodu sa výťažky z olivových listov (Olea europaea L. folium) používajú ako účinná látka vo formuláciách liekov a doplnkov výživy. Okrem toho sa výťažky z olivových listov používajú v doplnkoch výživy, liečebných prípravkoch, kozmetike, ako aj v potravinách a nápojoch.

Vylúhovaný olivový olej: Extrakt z olivových listov sa používa aj na obohatenie olivových olejov, ako je extra panenský olivový olej. Olivový olej obohatený extraktom z olivových listov má bohatší chuťový profil a zvyšuje sa hodnota ORAC olivového oleja. Olivové oleje s olivovými listami vykazujú lepšiu trvanlivosť a vyššiu tepelnú stabilitu, pretože antioxidanty zachytávajú voľné radikály a zabraňujú žltnutiu.
Zistite viac o ultrazvukovo asistovanej macerácii olív na výrobu extra panenského olivového oleja!

Najdôležitejšie fytochemikálie v olivových listoch

Zloženie fenolových zlúčenín v olivových listoch zahŕňa oleurozidy (oleuropeín, verbaskozid), flavóny (luteolín, diosmetín, apigenín-7-glukóza, luteolín-7-glukóza, diosmetín-7-glukóza), flavonoly (rutín), flavan-3-oly (katechín) a fenolové deriváty (tyrozol, hydroxytyrozol, vanilín, kyselina vanilová, kyselina kávová). Oleuropeín a hydroxytyrozol sú najdôležitejšie fenolové zlúčeniny v olivových listoch.

Oleuropein

Oleuropeín, netoxický olivový iridoid (typ monoterpenoidu), je druh fenolovej horkej zlúčeniny. Aj keď je oleuropeín prítomný v zelenej olivovej šupke, dužine, semenách a listoch, je najhojnejší v olivových listoch. S obsahom 6–14 % sušiny je najvýznamnejšou bioaktívnou molekulou v olivových pruhoch. V závislosti od kultivaru olív, pôdy a času zberu môže obsah oleuropeínu stúpnuť až na 17–23 % sušiny.

hydroxytyrozol

Hydroxytyrozol je metabolit oleuropeínu. Obe molekuly sú známe svojou silnou antioxidačnou aktivitou, ktorá prispieva k niektorým antioxidačným, protizápalovým účinkom a účinkom olivového oleja na boj proti chorobám. Hydroxytyrozol má jednu z najvyšších známych hodnôt ORAC (kapacita absorpcie kyslíkových radikálov) pozorovaných v prírodných antioxidantoch.

Plnospektrálny extrakt z olivových listov obsahuje množstvo polyfenolov, antioxidantov a ďalších fytochemikálií, ktoré majú synergické účinky. Ultrazvuková extrakcia je spoľahlivá extrakčná technika, ktorá uvoľňuje všetky fytochemikálie z olivových listov a vytvára tak vysoko účinný širokopásmový extrakt.

Čo je ultrazvuková a ultrazvuková extrakcia?

Ultrazvuk je definovaný ako zvukové vibrácie s viac ako 20 kHz, t. j. viac ako 20 000 oscilácií za sekundu. Toto je oblasť, ktorá je nad spektrom ľudského sluchu. Ultrazvuk tak pokrýva veľmi široký rozsah akustických vibrácií, čo znamená, že do oblasti ultrazvuku spadá množstvo rôznych aplikácií. Medzi najznámejšie príklady použitia patria zobrazovacie postupy u lekára, parkovací asistent v autách a nedeštruktívne testovanie materiálov. Pre uvedené príklady sa používa vysokofrekvenčný, nedeštruktívny ultrazvuk.
Vysokovýkonný ultrazvuk je definovaný ako vysokointenzívne, nízkofrekvenčné zvukové vlny s frekvenciou cca. 20-60kHz. Tieto energeticky husté zvukové vlny vytvárajú v kvapalinách striedavé vysokotlakové cykly (kompresia) a nízkotlakové cykly (zriedenie). Počas nízkotlakového cyklu vytvárajú vysokoenergetické ultrazvukové vlny malé vákuové bubliny alebo dutiny v kvapaline. Keď tieto bubliny dosiahnu objem, pri ktorom nemôžu absorbovať ďalšiu energiu, prasknú počas vysokotlakového cyklu. Tento fenomén implózie bublín je známy ako kavitácia.
Kavitácia vytvára v kvapaline alebo suspenzii lokálne horúce miesta, ktoré môžu dosiahnuť teploty až 5000 K a tlaky až 2000 atm. Okrem toho implózia kavitačných bublín vytvára prúdy kvapaliny rýchlosťou až 280 m/s. Tieto lokálne sa vyskytujúce extrémne podmienky spôsobujú prasknutie rastlinných buniek, takže sa uvoľňujú bioaktívne látky, ktoré sú uväznené vo vnútri rastlinnej bunky. To znamená, že akustická kavitácia narúša rastlinné bunky a vedie k vyššej difúzii intracelulárnych molekúl do extrakčného roztoku (rozpúšťadla), čím sa zvyšuje prenos hmoty. Vyšší prenos hmoty znamená vyššiu rýchlosť extrakcie. Preto sú ultrazvukové sondy jedným z najpoužívanejších nástrojov na výrobu vysokokvalitných extraktov z rastlín, ako sú bylinky, listy, plody a iné rastlinné materiály.
Ultrazvuková extrakcia ponúka rôzne výhody, ako je úplná extrakcia / veľmi vysoké výťažky, skrátený čas extrakcie, zvýšená účinnosť, kompatibilita s akýmkoľvek rozpúšťadlom a netepelná metóda extrakcie.

Obrázok ukazuje ultravysokoúčinnú kvapalinovú chromatografiu s chromatogramom ultrazvukovo extrahovaných fenolov z olivových listov s detektorom diódového poľa (UHPLC-DAD). Vrcholy 1 a 2 boli zistené pri 325 nm (červené čiary), zatiaľ čo vrchol 3 (modrá čiara) bol zistený pri 280 nm.
obrázok a štúdia: Giocometti, J. a kol. (2018)

Výťažky z olivových listov vyrobené sonikáciou

Extrémne podmienky prostredia v zóne "horúceho miesta" ultrazvukovej kavitácie majú rôzne účinky na rastlinný materiál a jeho extrahovateľnosť. To zahŕňa prekonanie selektívnej permeability bunkovej membrány, zvýšenú výmenu látok medzi vnútrom bunky a rozpúšťadlom, mechanické narušenie buniek a uvoľňovanie intracelulárnych látok (t. j. fytochemikálií, ako je oleuropwin, hydroxytyrozol, kyselina gallová atď.). Tieto účinky vedú k vysokému výťažku vysoko kvalitných extraktov vo veľmi krátkom čase sonikácie. 400 wattový ultrazvukový procesor, ako naprHielscher UP400St dokáže spracovať 10-litrovú dávku botanickej kaše za 5-8 minút. Priemyselné ultrazvukové prístroje spracovávajú suspenziu pozostávajúcu z rastlinného materiálu a rozpúšťadla v nepretržitom toku. Médium sa prečerpáva cez ultrazvukový reaktor a tam sa sonikuje. V priemyselnom meradle môže UIP4000hdT (4 kW) dosiahnuť približne 3 l/min.
Vďaka vysokému výťažku extraktu a rýchlosti procesu je ultrazvuková extrakcia obzvlášť účinná. Preto bola sonikácia rýchlo prispôsobená viacerými výrobcami extraktov, ktorí vyrábajú vysoko kvalitné extrakty, napr. CBD, kanabinoidy, vanilka, riasy, zázvor a množstvo ďalších rastlinných extraktov. Ultrazvuková kavitácia môže dosiahnuť výťažok extraktu 95-99% účinnej látky obsiahnutej v rastlinách. Výskum napríklad ukázal 99,27% účinnosť extrakcie pri uvoľňovaní celkových fenolov z olivových listov. (Luo, 2011) Ultrazvukový proces je možné optimálne prispôsobiť surovine a požadovanej kvalite extraktu úpravou parametrov procesu (ultrazvuková amplitúda, teplota, tlak, viskozita).
Ultrazvuková extrakcia je kompatibilná s takmer akýmkoľvek druhom rozpúšťadla. Pri ultrazvukovo asistovanej extrakcii olivových listov sa zistilo, že 80% vodný etanol je najúčinnejší. Výťažok extrakcie pre špecifické fytochemické zlúčeniny sa však môže zmeniť výberom iného rozpúšťadla s rôznou polaritou (napr. metanol).
Máte záujem zvýšiť výnosy extra panenského olivového oleja počas malaxácie? Potom kliknite sem a dozviete sa viac o ultrazvukovej malaxácii EVOO!
 

Výhody ultrazvukových extrakčných systémov

Výhodou ultrazvukovej extrakcie je vysoký výťažok extrakcie, voľný výber rozpúšťadla (napr. voda, etanol, zmes voda-etanol, olivový olej atď.), ako aj jednoduchá a bezpečná obsluha. Vzhľadom na intenzívne mechanické sily sonikácie sú ekologické a jemné rozpúšťadlá, ako je voda, etanol atď., zvyčajne dostatočné na dosiahnutie mimoriadnej rýchlosti extrakcie a výťažnosti. Výsledkom je, že ultrazvuková extrakcia skracuje čas extrakcie a umožňuje znížené použitie rozpúšťadiel alebo použitie miernejších a šetrnejších rozpúšťadiel. To znamená, že ultrazvuková extrakcia umožňuje vyššiu rýchlosť extrakcie aj zdravšie extrakty (napr. extrakty so studenou vodou). Pretože počas sonikácie je možné presne regulovať procesnú teplotu, zabráni sa tepelnému rozkladu extraktov v dôsledku nadmerne vysokých teplôt, ako aj odparovaniu látok.
V porovnaní so superkritickým CO₂ extraktor, obstarávacie náklady ultrazvukového extraktora sú nízke. Ultrazvukové procesory môžu bodovať aj z hľadiska prevádzkových nákladov, jednoduchej, užívateľsky prívetivej obsluhy a bezpečnosti práce.

Ultrazvukom – pre menšie množstvá až po priemyselnú výrobu

Zvláštnosťou ultrazvukového spracovania je lineárna škálovateľnosť procesu extrakcie. Štúdie uskutočniteľnosti a výrobu menších šarží je možné ľahko vykonať pomocou šikovného ultrazvukového prístroja v otvorenej nádobe. To uľahčuje testovanie účinnosti a kvality procesu ultrazvukovej extrakcie. Akékoľvek výsledky získané v malom meradle je možné plne reprodukovať a rozšíriť. Digitálne ovládanie ultrazvukového extraktora a automatické zaznamenávanie údajov o ultrazvukových parametroch na internej SD karte umožňujú presné sledovanie procesu a reprodukovateľnosť konštantných štandardov kvality. Portfólio produktov spoločnosti Hielscher Ultrasonics ponúka ultrazvukové odsávače pre každú váhu – od 50 wattových ručných zariadení po 16 000 wattov priemyselného ultrazvuku pre inline výrobu. Vďaka desaťročiam skúseností spoločnosti Hielscher Ultrasonics s ultrazvukovou extrakciou a inštaláciou niekoľkých stoviek ultrazvukových extrakčných systémov po celom svete je zaručené kompetentné a komplexné poradenstvo.

Nasledujúca tabuľka vám poskytuje približnú kapacitu spracovania našich ultrazvukových prístrojov:

UIP4000hdT sonikátor na inline spracovanie olivových listov na výrobu vysokokvalitných extraktov