Ultrazvočna ekstrakcija aktivnih spojin iz stranskih proizvodov grozdja in vina

Grozdje (Vitis vinifera) ter stranski proizvodi vinske trte in vina so bogati s polifenoli in drugimi bioaktivnimi snovmi, ki so dragocene spojine za proizvodnjo zdravilnih in prehranskih dopolnil. Ultrazvočna ekstrakcija omogoča preprosto in zelo učinkovito izolacijo spojin iz grozdja in vinske trte (npr. iz grozdnih tropin, pečk, listov, pecljev in vinske usedline). Ekstrakcija s pomočjo ultrazvoka je hitra in zanesljiva ter druge metode ekstrakcije presega z večjimi izkoristki, blažjimi pogoji ekstrakcije, krajšim časom ekstrakcije in nižjimi stroški.

Ultrazvočna ekstrakcija fitokemikalij iz grozdja in vinske trte

Stranski proizvodi iz vinogradov in postopka pridelave vina vključujejo grozdno pulpo, tropine (kožice in pečke), vinsko usedlino, liste vinske trte, peclje in rozge, ki predstavljajo do 30−40% w/w trdnih snovi, ki se večinoma zavržejo kot neizkoriščeni odpadki. Zaradi odkrivanja bogate vsebnosti polifenolov in drugih bioaktivnih spojin v teh stranskih proizvodih grozdja in vina industrija vse pogosteje uporablja te rastlinske materiale za proizvodnjo dragocenih ekstraktov. Resveratrol, antocianidini, proantocianidin, quercitin in druge snovi, ki jih najdemo v grozdju in vinski trti (Vitis vinifera), se že pogosto uživajo kot zdravilna in prehranska dopolnila. Ekstrakti iz stranskih proizvodov Vitis vinifera se kot vir zdravju koristnih spojin uporabljajo v farmacevtski in živilski industriji, hkrati pa podpirajo trajnostno kmetijstvo. Ultrazvočna ekstrakcija olajša sproščanje bioaktivnih spojin iz grozdja in njegovih stranskih proizvodov. Ekstrakcija s pomočjo ultrazvoka je že dolgo uveljavljena tehnika ekstrakcije, ki se uporablja za spojine za farmacevtske in živilske namene. V kratkem postopku ekstrakcije zagotavlja zelo visoke izkoristke ekstrakta in deluje s katerim koli topilom (npr. z vodo, etanolom, izopropanolom, heksanom itd.)

Ultrazvočna ekstrakcija polifenolov iz grozdnih pečk

Grozdne pečke so bogate s proantocianidini in so zato odličen vir za proizvodnjo ekstraktov proantocianidinov za zdravilna in prehranska dopolnila. Thilakarathna in Rupasinghe (2022) sta dokazala večjo učinkovitost ultrazvočne obdelave pri nadzorovanih povišanih temperaturah, kar je privedlo do večjih izkoristkov proantocianidinov in znatno krajšega časa ekstrakcije (ultrazvok 53 min. v primerjavi s konvencionalno ekstrakcijo s topilom 150 h!).
Uvedba toplote in ultrazvočne obdelave je znatno skrajšala čas ekstrakcije (čas sonikacije 53 min) in zmanjšala potrebno količino vodnega etanola (10,14:1 v:w), hkrati pa občutno povečala izkoristek PAC (16,1 mg CE/g FW v primerjavi s predvidenimi 26,6 mg CE/g FW). Končni optimalni pogoji so bili 47% etanol, razmerje s:s 10:1 (v:w), čas sonikacije 53 min in temperatura ekstrakcije 60◦C.

Učinkovita proizvodnja ekstrakta iz listov vinske trte s sonikacijo

Listi navadne vinske trte (Vitis vinifera) so bogati z resveratrolom, antocianidini, kvercetinom, izokvercetinom in številnimi drugimi bioaktivnimi spojinami, ki se pogosto dajejo v obliki ekstraktov za zdravilne in zdravstvene namene.
Dokazano je, da ultrazvočna ekstrakcija zagotavlja visoke izkoristke ekstrakta s celotnim spektrom spojin iz listov vinske trte, zaradi česar je postopek ekstrakcije zelo učinkovit. Vodni etanol se je izkazal za prednostno topilo za ekstrakte vinske trte, saj ima odlično sposobnost raztapljanja ciljnih molekul in ni toksičen. Postopek ekstrakcije z ultrazvokom traja le nekaj minut in se lahko izvaja šaržno ali v neprekinjenem pretočnem načinu.
Na primer, resveratrol, ultrazvočno ekstrahiran iz listov vinske trte, je mogoče očistiti s kolono z mezoporoznim ogljikom, kar poveča čistost resveratrola z 2,1 na 20,6%. (prim. Sun et al., 2018)

Ultrazvočna ekstrakcija stilbenoidov iz grozdnih pecljev

Protokol ultrazvočne ekstrakcije po Piñeiro et al. (2013) zagotavlja visok izkoristek pridobivanja stilbenov, kot so trans-resveratrol, ε-viniferin, piceatannol in vitisin B, ki so večinoma prisotni v rozgah vinske trte in grozdnih pecljih.

Grafični povzetek raziskave ultrazvočne ekstrakcije stilbenoidov iz grozdnih pecljev.
(Raziskava in slika: Piñeiro et al., 2013)

Z ultrazvočno napravo UP200S (200W, 24kHz) je mogoče glavne stilbenoide v grozdnih pecljih ekstrahirati v 15 min pri temperaturi ekstrakcije 75°C in z 80% etanolom kot ekstrakcijskim topilom, pri čemer korak čiščenja z organskim topilom ni potreben. Optimizirana metoda je omogočila preprosto in učinkovito analizo vsebnosti stilbenoidov v 22 vzorcih grozdnih pecljev.

Diagram glavnih učinkov na povprečni izkoristek pridobivanja (površina 10.000−1) z ultrazvočno ekstrakcijo z uporabo naprave UP200S pri različnih parametrih: piceatannol (a), trans-resveratrol (b), ε-viniferin (c) in vitisin-B (d).
(Raziskava in grafi: Piñeiro et al., 2013)

Kromatogram HPLC-DAD referenčnega ekstrakta, obogatenega s stilbenoidi.
(Raziskava in grafi: Piñeiro et al., 2013)

Visokozmogljivi ultrazvočni procesorji za ekstrakcijo iz grozdja in vinske trte

Ekstraktorji Hielscher Ultrasonics so dobro uveljavljeni na področju ekstrakcije iz rastlin, ne glede na uporabljeni rastlinski material ali topilo. Proizvajalci ekstraktov – tako ekskluzivni butični proizvajalci kot tudi množični proizvajalci v velikem obsegu – v široki ponudbi opreme Hielscher najdejo idealno opremo za ultrazvočno ekstrakcijo, ki ustreza njihovim proizvodnim zahtevam. Sistemi za šaržne in neprekinjene linijske postopke so takoj na voljo in jih je mogoče odpremiti še isti dan.

Visoko učinkovita ekstrakcija z ultrazvočnimi napravami Hielscher

Ultrazvočni ekstraktorji Hielscher učinkovito razgrajujejo rastlinske celice, povečujejo površino rastlinskega materiala za prodiranje topila in izboljšujejo prenos snovi, kar omogoča hitro in popolno sproščanje fitokemikalij (sekundarnih metabolitov). Ekstraktorji Hielscher so zasnovani za uporabniku prijazno uporabo, hitro se namestijo ter omogočajo varno in intuitivno upravljanje.
 
Spodnja tabela prikazuje približno zmogljivost obdelave naših ultrazvočnih naprav: