Ultrazvuková extrakcia olivových listov na získavanie polyfenolových extraktov s vysokým výťažkom

Vyrábajte účinné extrakty z olivových listov bohaté na oleuropeín, hydroxytyrozol, verbaskozid, flavonoidy a ďalšie bioaktívne polyfenoly pomocou sondových sonikátorov Hielscher. Ultrazvuková extrakcia urýchľuje narúšanie buniek a prenos hmoty, čím pomáha výrobcom dosahovať vysoké výťažky, krátke časy spracovania a reprodukovateľnú kvalitu extraktov pri použití vody, zmesí etanolu a vody alebo iných vhodných rozpúšťadiel.

Ultrazvuková extrakcia bioaktívnych látok z olivových listov

Od laboratórnych skúšok uskutočniteľnosti cez poloprevádzkové dávky až po priemyselnú kontinuálnu výrobu v prietoku vám ultrazvukové zariadenia Hielscher poskytujú presnú kontrolu nad amplitúdou, teplotou, prívodom energie a časom spracovania. Vďaka tomu je ultrazvuková extrakcia efektívnym riešením pre nutraceutiká, rastlinné extrakty, funkčné potraviny, kozmetiku a vývoj farmaceutických zložiek.

Podrobný prehľad výhod ultrazvukovej extrakcie olivových listov:

• Vyšší výťažok extrakcie: Účinne uvoľňujte vnútrobunkové fenolové látky z olivových listov pomocou akustickej kavitácie.
• Kratší čas spracovania: Skráťte čas extrakcie v porovnaní s konvenčnou maceráciou a extrakciou rozpúšťadlami.
• Šetrný proces s flexibilným výberom rozpúšťadiel: Používajte vodu, vodný roztok etanolu, glycerol, oleje alebo iné rozpúšťadlá kompatibilné s procesom.
• Škálovateľné zariadenia: Vyvíjajte svoj proces pomocou laboratórnych sonikátorov a lineárne ho prenášajte do väčšej mierky na priemyselné prietokové systémy.
• Reprodukovateľná kvalita: Digitálne riadenie a zaznamenávanie údajov podporujú výrobu extraktov s konzistentnou kvalitou.
• Všestranné využitie: Určené pre výrobcov nutraceutík, producentov rastlinných extraktov, lisovne olivového oleja, farmaceutické výskumné a vývojové laboratóriá, dodávateľov kozmetických zložiek a spoločnosti pôsobiace v oblasti potravinárskych technológií.

Prečo je extrakt z olivových listov taký prospešný?

Listy olivovníka (Olea europaea), ktoré sú poľnohospodárskym odpadom alebo vedľajším produktom, sú výborným zdrojom prírodných antioxidantov. Olivové listy obsahujú rôzne polyfenoly (známe aj ako biofenoly), napríklad oleuropeín a oleaceín. Polyfenoly sa prirodzene vyskytujú v rastlinách a prispievajú k priaznivým účinkom extraktu z olivových listov na zdravie. Okrem polyfenolov sú listy olivovníka bohaté na antioxidanty, ako sú izoméry ligstrozidu, hydroxytyrozol, tyrozol a kyselina kávová.
Extrakt z olivových listov je koncentrátom fytochemikálií obsiahnutých v olivových listoch, a preto obsahuje veľké množstvo silných antioxidantov. Extrakt z olivových listov sa tradične používa na posilnenie imunitného systému. Podáva sa napríklad na zmiernenie príznakov prechladnutia, kašľa a bolesti hrdla.
Výskum navyše naznačuje, že polyfenoly v extrakte z olivových listov by mohli znižovať riziko kardiovaskulárnych ochorení, znižovať hladinu cholesterolu, pomáhať pri chudnutí, vykazovať antimikrobiálne účinky a pôsobiť protinádorovo.
Z tohto dôvodu sa extrakty z olivových listov (Olea europaea L. folium) používajú ako účinná zložka v zložení liekov a výživových doplnkov. Extrakty z olivových listov sa okrem toho používajú vo výživových doplnkoch, terapeutických prípravkoch, kozmetike, ako aj v potravinách a nápojoch.

Extrakt z olivových listov je bohatý na polyfenoly, ako sú oleuropeín, kyselina kávová, hydroxytyrozol, verbaskozid, rutín, kvercetín atď.

Olivový olej obohatený výluhom: Extrakt z olivových listov sa používa aj na obohacovanie olivových olejov, napríklad extra panenského olivového oleja. Olivový olej obohatený extraktom z olivových listov má bohatší chuťový profil a jeho hodnota ORAC sa zvyšuje. Olivové oleje obohatené výluhom z olivových listov vykazujú dlhšiu trvanlivosť a vyššiu tepelnú stabilitu, pretože antioxidanty zachytávajú voľné radikály a zabraňujú žltnutiu oleja.
Zistite viac o ultrazvukom podporovanej 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.

Oleuropeín

Oleuropeín, netoxický iridoid olivovníka (typ monoterpenoidu), je druh horkej fenolovej zlúčeniny. Hoci sa oleuropeín nachádza v šupke zelených olív, dužine, semenách a listoch, v najväčšom množstve sa vyskytuje v olivových listoch. S obsahom 6–14% hmotnosti sušiny je najviac zastúpenou bioaktívnou molekulou v olivových listoch. V závislosti od kultivaru olivovníka, pôdy a času zberu môže obsah oleuropeínu dokonca vzrásť až na 17–23% hmotnosti sušiny.

Hydroxytyrozol

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

Plnospektrálny extrakt z olivových listov obsahuje početné polyfenoly, antioxidanty a ďalšie fytochemikálie, ktoré majú synergické účinky. Ultrazvuková extrakcia je spoľahlivá extrakčná technika, ktorá uvoľňuje všetky fytochemikálie z olivových listov, a tým vytvára vysoko účinný širokospektrálny extrakt.

Extrakty z olivových listov získané sonikáciou

Extrémne podmienky prostredia v zóne „horúceho bodu“ ultrazvukovej kavitácie majú rôzne účinky na rastlinný materiál a jeho extrahovateľnosť. Patrí sem prekonanie selektívnej priepustnosti bunkovej membrány, zvýšená výmena látok medzi vnútrom bunky a rozpúšťadlom, mechanické narušenie buniek a uvoľnenie vnútrobunkových látok (t. j. fytochemikálií, ako sú oleuropeín, hydroxytyrozol, kyselina galová atď.). Tieto účinky vedú k vysokému výťažku vysokokvalitných extraktov pri veľmi krátkom čase sonikácie. Ultrazvukový procesor s výkonom 400 wattov, ako jeUP400St od spoločnosti Hielscher, dokáže spracovať 10-litrovú vsádzku rastlinnej suspenzie za 5–8 minút. Priemyselné ultrazvukové zariadenia spracúvajú suspenziu pozostávajúcu z rastlinného materiálu a rozpúšťadla v kontinuálnom prietoku. Médium sa čerpá cez ultrazvukový reaktor, kde sa sonikuje. V priemyselnom meradle môže UIP4000hdT (4kW) dosiahnuť prietok približne 3L/min.
Vďaka vysokému výťažku extraktu a rýchlosti procesu je ultrazvuková extrakcia obzvlášť efektívna. Sonikáciu preto rýchlo zaviedli viacerí výrobcovia extraktov, ktorí vyrábajú vysokokvalitné extrakty, napr. CBD, kanabinoidy, vanilku, riasy, zázvor a početné ďalšie rastlinné extrakty. Ultrazvukovou kavitáciou možno dosiahnuť výťažok extrakcie 95–99% účinnej látky obsiahnutej v rastlinnom materiáli. Výskum napríklad preukázal účinnosť extrakcie 99,27% pri uvoľňovaní celkových fenolových látok z olivových listov. (Luo, 2011) Ultrazvukový proces možno optimálne prispôsobiť surovine a požadovanej kvalite extraktu úpravou procesných parametrov (amplitúda ultrazvuku, teplota, tlak, viskozita).

Obrázok zobrazuje chromatogram fenolových látok z olivových listov extrahovaných ultrazvukom, získaný ultravysokoúčinnou kvapalinovou chromatografiou s detektorom s diódovým poľom (UHPLC-DAD). Píky 1 a 2 boli detegované pri 325nm (červené čiary), zatiaľ čo pík 3 (modrá čiara) bol detegovaný pri 280nm.
obrázok a štúdia: Giocometti, J. et al. (2018)

Ultrazvuková extrakcia je kompatibilná s takmer akýmkoľvek druhom rozpúšťadla. Pri ultrazvukom asistovanej extrakcii olivových listov sa ako najúčinnejší ukázal 80% vodný roztok etanolu. Výťažok extrakcie konkrétnych fytochemických zlúčenín však možno zmeniť výberom iného rozpúšťadla s odlišnou polaritou (napr. metanolu).
Máte záujem zvýšiť výťažnosť extra panenského olivového oleja počas malaxácie? Kliknite sem a dozviete sa viac o ultrazvukovej malaxácii extra panenského olivového oleja (EVOO)!
 

Výhody ultrazvukových extrakčných systémov

Výhodami ultrazvukovej extrakcie sú vysoká výťažnosť extrakcie, voľný výber rozpúšťadla (napr. voda, etanol, zmes vody a etanolu, olivový olej atď.), ako aj jednoduchá a bezpečná obsluha. Vďaka intenzívnym mechanickým silám pri sonikácii zvyčajne postačujú ekologické a šetrné rozpúšťadlá, ako sú voda, etanol atď., na dosiahnutie mimoriadnej rýchlosti a výťažnosti extrakcie. Ultrazvuková extrakcia tak skracuje čas extrakcie a umožňuje znížiť spotrebu rozpúšťadiel alebo používať miernejšie, šetrnejšie rozpúšťadlá. To znamená, že ultrazvuková extrakcia umožňuje dosiahnuť vyššiu rýchlosť extrakcie aj zdravšie extrakty (napr. extrakty získané studenou vodou). Keďže teplotu procesu možno počas sonikácie presne regulovať, predchádza sa tepelnému rozkladu extraktov v dôsledku nadmerne vysokých teplôt, ako aj odparovaniu látok.
V porovnaní so superkritickým CO₂ extraktorom sú obstarávacie náklady ultrazvukového extraktora nízke. Ultrazvukové procesory ponúkajú výhody aj z hľadiska prevádzkových nákladov, jednoduchej a používateľsky prívetivej obsluhy a bezpečnosti pri práci.

Ultrazvuková extrakcia od menších množstiev až po priemyselnú výrobu

Osobitnou vlastnosťou ultrazvukového spracovania je možnosť lineárneho zväčšovania mierky extrakčného procesu. Štúdie uskutočniteľnosti a výrobu menších šarží možno jednoducho realizovať pomocou praktického ultrazvukového zariadenia v otvorenej nádobe. To uľahčuje testovanie účinnosti a kvality procesu ultrazvukovej extrakcie. Všetky výsledky získané v malej mierke možno plne reprodukovať a preniesť do väčšej mierky. Digitálne riadenie ultrazvukového extraktora a automatické zaznamenávanie údajov o ultrazvukových parametroch na internú SD kartu umožňujú presné monitorovanie procesu a reprodukovateľné dodržiavanie stálych štandardov kvality. Produktové portfólio spoločnosti Hielscher Ultrasonics ponúka ultrazvukové extraktory pre každú mierku – od ručných zariadení s výkonom 50 wattov až po priemyselné ultrazvukové zariadenia s výkonom 16 000 wattov na kontinuálnu výrobu v linke. Vďaka desaťročiam skúseností spoločnosti Hielscher Ultrasonics s ultrazvukovou extrakciou a inštalácii niekoľkých stoviek ultrazvukových extrakčných systémov po celom svete je zaručené odborné a komplexné poradenstvo.

Nasledujúca tabuľka poskytuje prehľad o približnej spracovateľskej kapacite našich ultrazvukových zariadení:

Čo je ultrazvuk a ultrazvuková extrakcia?

Ultrazvuk je definovaný ako zvukové kmity s frekvenciou vyššou ako 20kHz, t. j. viac ako 20 000 kmitov za sekundu. Ide o oblasť nad rozsahom ľudského sluchu. Ultrazvuk tak zahŕňa veľmi široký rozsah akustických kmitov, čo znamená, že do oblasti ultrazvuku patrí množstvo rôznych aplikácií. Medzi najznámejšie príklady použitia patria zobrazovacie vyšetrenia u lekára, parkovacie asistenty v automobiloch a nedeštruktívne skúšanie materiálov. V uvedených príkladoch sa používa vysokofrekvenčný, nedeštruktívny ultrazvuk.
Vysokovýkonný ultrazvuk je definovaný ako zvukové vlny s vysokou intenzitou a nízkou frekvenciou približne 20–60kHz. Tieto zvukové vlny s vysokou hustotou energie vytvárajú v kvapalinách striedajúce sa cykly vysokého tlaku (stláčanie) a nízkeho tlaku (zrieďovanie). Počas cyklu nízkeho tlaku vytvárajú ultrazvukové vlny s vysokou energiou v kvapaline malé vákuové bubliny alebo dutiny. Keď tieto bubliny dosiahnu objem, pri ktorom už nedokážu absorbovať ďalšiu energiu, počas cyklu vysokého tlaku prasknú. Tento jav implózie bublín sa nazýva kavitácia.
Kavitácia vytvára v kvapaline alebo suspenzii lokálne horúce miesta, ktoré môžu dosahovať teploty až 5000K a tlaky až 2000atm. Implózia kavitačných bublín navyše vytvára prúdy kvapaliny s rýchlosťami až 280 m/s. Tieto lokálne sa vyskytujúce extrémne podmienky spôsobujú praskanie rastlinných buniek, čím sa uvoľňujú bioaktívne látky zachytené vo vnútri rastlinnej bunky. To znamená, že akustická kavitácia narúša rastlinné bunky a vedie k intenzívnejšej difúzii vnútrobunkových molekúl do extrakčného roztoku (rozpúšťadla), čím zvyšuje prenos hmoty. Intenzívnejší prenos hmoty znamená vyššiu rýchlosť extrakcie. Ultrazvukové sondy preto patria medzi najpoužívanejšie nástroje na výrobu vysokokvalitných extraktov z rastlinných surovín, ako sú byliny, listy, plody a iné rastlinné materiály.
Ultrazvuková extrakcia ponúka rôzne výhody, ako sú úplná extrakcia / veľmi vysoké výťažky, kratší čas extrakcie, vyššia účinnosť, kompatibilita s akýmkoľvek rozpúšťadlom a skutočnosť, že ide o netepelnú metódu extrakcie.
 

Sonikátor UIP4000hdT na inline spracovanie olivových listov na výrobu vysokokvalitných extraktov