Ekstraktimi me ultratinguj i polifenoleve nga nënproduktet e vajit të ullirit: Një histori suksesi

Bërsitë e ullirit nuk janë më thjesht një nënprodukt agroindustrial – ato janë një burim i vlefshëm antioksidantësh natyrorë me efikasitet të lartë. Në këtë studim, Natural Phenolics optimizoi ekstraktimin ujor të polifenoleve të pasura me hidroksitirozol duke përdorur sonikatorin UP400St të Hielscher. Rezultatet dëshmojnë një proces të qëndrueshëm, të riprodhueshëm dhe të shkallëzueshëm, që arrin një përqendrim të parashikuar të hidroksitirozolit prej 1609,5 mg/L në kushte të optimizuara sonikimi. Kjo punë nxjerr në pah se si teknologjia precize e ultratingujve mund t’i shndërrojë mbetjet e prodhimit të vajit të ullirit në lëndë të para me bazë biologjike të cilësisë së lartë për ushqimin, bujqësinë dhe industrinë e qëndrueshme.

Bërsitë e ullirit – jo nënprodukt, por një burim i pasur me antioksidantë

Bërsitë e ullirit (alperujo) janë nënprodukti kryesor i ekstraktimit të vajit të ullirit; prodhimi i tyre vjetor në mbarë botën arrin ndërmjet 13 dhe 18 milionë tonëve. Polifenolet janë metabolitë dytësorë të pranishëm në përqendrime të larta në këtë mbetje agroindustriale. Ndonëse këto përbërje shfaqin aktivitet të jashtëzakonshëm antioksidues, prania e tyre në mjedis pa trajtim përbën një sfidë të konsiderueshme toksikologjike. Si një forcë pioniere në valorizimin e mbetjeve, Natural Phenolics ndërhyn për ta trajtuar këtë çështje, duke e shndërruar këtë barrë mjedisore në një aset ekonomik të qëndrueshëm. Duke ekstraktuar këta metabolitë me vlerë të lartë, kompania spanjolle Natural Phenolics prodhon lëndë të para me bazë biologjike të cilësisë së lartë. Aktualisht, veprimtaria e kërkimit dhe zhvillimit e Natural Phenolics është në pararojë të prodhimit të biostimulantëve të avancuar për bimët dhe konservuesve ushqimorë antioksidues me etiketë të pastër.

Rreth Natural Phenolics
Natural Phenolics është një kompani e kimisë së gjelbër në pararojë të ekonomisë qarkulluese, e specializuar në valorizimin në shkallë të plotë të bërsive të ullirit (alperujo). Përmes proceseve të avancuara dhe të qëndrueshme të ekstraktimit, ne e shndërrojmë këtë mbetje komplekse agroindustriale në lëndë të para kimike me bazë biologjike të cilësisë së lartë.

Natural Phenolics, një kompani me seli në Katalonjë, Spanjë, prodhon biostimulantë të cilësisë së lartë nga nënproduktet bujqësore

Gati për t’u dhënë vlerë bërsive tuaja të ullirit?
Ndani me ne hollësi rreth procesit tuaj të prodhimit të vajit të ullirit dhe rrjedhës së bërsive. Ne do t’ju ndihmojmë të identifikoni konfigurimin e duhur të ekstraktimit me ultratinguj për të rikuperuar polifenolet me vlerë të lartë në mënyrë efikase dhe të qëndrueshme.

Nevoja për teknologji efikase dhe të standardizuara të ekstraktimit

Në këtë kontekst, zgjedhja e teknologjisë së duhur të ekstraktimit është vendimtare për përftimin e ekstrakteve të standardizuara. Ekstraktimi i asistuar me ultratinguj (UAE) është shfaqur si një teknikë e fuqishme që jep rezultate të riprodhueshme, shkurton kohën e ekstraktimit dhe ul konsumin e tretësit, krahas përparësive të tjera operative.
Këtu, Natural Phenolics paraqet rezultatet e optimizimit për përftimin e ekstrakteve ujore të standardizuara, të pasura me hidroksitirozol (HT) dhe polifenole të tjera. Si model eksperimental u zgjodh një plan kompozit qendror. Parametrat e vlerësuar ishin amplituda dhe koha e ekstraktimit, ndërsa përgjigjja u mat nëpërmjet përqendrimit të hidroksitirozolit. Për këtë qëllim, ata përdorën sonikatorin UP400St të Hielscher Ultrasonics, të përzgjedhur për lehtësinë e përdorimit dhe saktësinë e lartë në kontrollin e amplitudës.

Planifikimi eksperimental i ekstraktimit me ultratinguj: Optimizimi i amplitudës dhe i kohës së ekstraktimit

Ky kontroll preciz ishte thelbësor për të veçuar efektet e energjisë akustike nga ndryshueshmëria e lëndës së parë. Të gjitha ekstraktimet u kryen duke përdorur bërsi ulliri të thara (përmbajtje lagështie 20%, madhësi grimcash 1 mm) dhe ujë si tretës. Suspensioni u përgatit me një raport të fazës së ngurtë ndaj fazës së lëngshme prej 40%, dhe të gjitha eksperimentet u kryen në një temperaturë konstante prej 35°C. Tabela 1 përmbledh kushtet eksperimentale të vlerësuara përmes matricës CCD me 12 prova.

Parametri	Maksimumi	Minimumi	Pika aksiale	Pika aksiale
Amplituda %	70	30	78	22
Koha min	30	10	34,1	5,9

Në këtë demonstrim, paraqesim saktësinë dhe efikasitetin e sonikimit me sondë për ekstraktimin e përbërësve bioaktivë nga gjethet e ullirit. Në video, përdorim sonikatorin UP400St për të ekstraktuar përbërje bioaktive si polifenolet dhe flavonoidet, përfshirë oleuropeinën, hidroksitirozolin, luteolinën dhe shumë përbërje të tjera fitokimike. Sonikimi mundëson ekstraktimin me rendiment të lartë të përbërjeve bioaktive me cilësi të lartë, duke përdorur tretës të butë dhe jotoksikë, si uji, uji i acidifikuar ose etanoli ujor.

Tabela 2 paraqet vlerësimet e cilësisë së modelit për optimizimin. Modeli matematikor shpjegoi 72,02% të ndryshueshmërisë së përgjithshme (R2 = 0,7202), çka përfaqëson një përshtatje shumë të kënaqshme duke marrë parasysh natyrën komplekse dhe në thelb heterogjene të matricës së bërsive të ullirit. Megjithëse domethënia statistikore e modelit (P = 0,101) qëndron pak mbi pragun tradicional të besimit prej 95% për shkak të shkallëve të lirisë tepër të kufizuara në matricën me 12 prova, koeficientët kuadratikë fort negativë b11 = -61,61 dhe b22 = -71,61 konfirmojnë një kinetikë parabolike të ekstraktimit të mbështetur në baza të shëndosha fizike.

Parametri
Amplituda b2	67,6604
Koha b2	59,6054
Amplituda2 (b11)	-61,6139
Koha2 (b22)	-71,6058
R2 (b11)	0,7202
R2 i korrigjuar	0,4871
Statistika F	3,0892
Vlera p	1,011179 x 10-1
Gabimi standard i mbetjeve	67,05 mg/L

Ekstraktimi ultrasonik i hidroksitirozolit dhe polifenoleve nga bërsitë e ullirit: proces i optimizuar me sonikatorin UP400St

Ekstraktimi me ultratinguj i polifenoleve nga bërsitë e ullirit: majtas – modeli i sipërfaqes së përgjigjes së metodës; djathtas – grafiku i kontureve

Rikuperimi i qëndrueshëm i hidroksitirozolit me ekstraktim me ultratinguj

Figura 1A ilustron grafikun e sipërfaqes së përgjigjes së modelit të optimizuar. Zona e gjerë e kuqe në maksimumin e platosë konfirmon qëndrueshmërinë e procesit, pasi ndryshimet e amplitudës brenda intervalit 50– 60% nuk shkaktojnë luhatje të mëdha të përqendrimit të hidroksitirozolit. Kur analizohen efektet e faktorëve individualë, rritja e amplitudës nga 22% në 50% ushtron një ndikim vendimtar, duke sjellë një përmirësim të ndjeshëm të rendimentit të ekstraktimit. Nga ana tjetër, kohët e ekstraktimit që tejkalojnë 20 minuta e stabilizojnë rendimentin, duke sugjeruar ngopjen e tretësit në këtë fazë. Përfundimisht, kjo strukturë identifikoi me sukses një optimum përfundimtar të funksionimit në amplitudën 61,5% dhe 24,2 minuta sonikim, duke dhënë një përqendrim maksimal të parashikuar të hidroksitirozolit prej 1609,5 mg/L.

Si përfundim, përdorimi i teknologjisë së Hielscher Ultrasonics ishte një gur themeli për arritjen e një procesi me riprodhueshmëri të lartë dhe të optimizuar nga ana energjetike për ekstraktimin e hidroksitirozolit. Saktësia e jashtëzakonshme në kontrollin e amplitudës dhe performanca e qëndrueshme mekanike e sonotrodës UP400St garantojnë që këto arritje në shkallë laboratorike mund të zbatohen pa vështirësi në sisteme industriale me rrjedhje të vazhdueshme. Për më tepër, suksesi i kësaj faze optimizimi u përshpejtua ndjeshëm nga asistenca e jashtëzakonshme teknike dhe mbështetja lokale e ofruar nga Jover Labtech, përfaqësuesit e Hielscher në Katalonjë, Spanjë. Kjo sinergji midis pajisjeve akustike të teknologjisë më të fundit dhe mbështetjes inxhinierike të specializuar nga afër përcakton një rrugë përfundimtare dhe të zbatueshme drejt valorizimit tregtar të qëndrueshëm dhe në shkallë të plotë të biomasës agroindustriale.

Në këtë video ju tregojmë një instalim me sonikatorë 2x UIP4000hdt për ekstraktimin e intensifikuar të vajit të ullirit ekstra të virgjër, të pasur me polifenole. Instalimi i paraqitur përdoret në një fabrikë vaji ulliri në Sicili. Në video, ullinjtë e papjekur të kultivarit Biancolilla u përpunuan për prodhimin e vajit të ullirit ekstra të virgjër. Sonikatorët industrialë Hielscher instalohen në fabrikat e vajit të ullirit për të rritur rendimentin e ekstraktimit dhe cilësinë e vajit të ullirit ekstra të virgjër. Kavitacioni i krijuar nga ultratingujt me fuqi të lartë shpërbën muret qelizore dhe rrit përshkueshmërinë e indeve të frutit të ullirit. Kjo përmirëson ekstraktimin e vajit nga pasta e ullirit, duke rritur rendimentin e vajit.

Tema të lidhura

Pyetje të shpeshta: Ekstraktimi me ultratinguj i polifenoleve nga bërsitë e ullirit

Çfarë janë bërsitë e ullirit?

Bërsitë e ullirit, të njohura edhe si alperujo, janë nënprodukti kryesor që krijohet gjatë nxjerrjes së vajit të ullirit. Ato përbëhen nga tuli, lëkurat dhe bërthamat e ullirit, si dhe nga uji dhe vaji i mbetur. Megjithëse shpesh trajtohen si mbetje, bërsitë e ullirit përmbajnë përbërje bioaktive të vlefshme, veçanërisht polifenole si hidroksitirozoli.

Pse janë bërsitë e ullirit një burim i vlefshëm polifenolesh?

Bërsitë e ullirit përmbajnë përqendrime të larta të përbërjeve fenolike me veti të fuqishme antioksiduese. Këto përbërje mund të rikuperohen dhe të shndërrohen në ekstrakte natyrore me vlerë të lartë për përdorim në ruajtjen e ushqimeve, biostimuluesit e bimëve, përbërësit nutraceutikë, kozmetikë dhe zbatime të tjera me bazë biologjike.

Çfarë është hidroksitirozoli?

Hidroksitirozoli është një nga polifenolet më të rëndësishme që gjenden tek ullinjtë dhe nënproduktet e përftuara prej tyre. Ai njihet për aktivitetin e tij të fuqishëm antioksidues dhe vlerësohet shumë në ushqimet funksionale, konservuesit natyrorë, formulimet kozmetike dhe produktet biostimuluese bujqësore.

Pse duhen ekstraktuar polifenolet nga bërsitë e ullirit?

Rikuperimi i polifenoleve nga bërsitë e ullirit ndihmon në shndërrimin e një mbetjeje agroindustriale në një lëndë të parë të vlefshme. Kjo mbështet strategjitë e ekonomisë qarkulluese, zvogëlon barrën mjedisore të prodhimit të vajit të ullirit dhe krijon mundësi të reja për të ardhura nga nënproduktet që përndryshe do të kërkonin asgjësim ose trajtim.

Çfarë është ekstraktimi i asistuar me ultratinguj?

Ekstraktimi i asistuar me ultratinguj është një teknikë e avancuar ekstraktimi që përdor energjinë akustike për të intensifikuar çlirimin e përbërjeve të vlefshme nga materialet bimore. Kavitacioni ultrasonik përmirëson transferimin e masës ndërmjet biomasës së ngurtë dhe tretësit, duke mundësuar ekstraktim më të shpejtë, më efikas dhe më të riprodhueshëm krahasuar me shumë metoda konvencionale.

Si e përmirësojnë ultratingujt ekstraktimin e polifenoleve nga bërsitë e ullirit?

Ultratingujt gjenerojnë forca kavitacioni në mjedisin e lëngshëm, të cilat ndihmojnë në prishjen e strukturave të qelizave bimore dhe përmirësojnë depërtimin e tretësit në biomasë. Kjo përshpejton çlirimin e polifenoleve, si hidroksitirozoli, dhe mund të zvogëlojë kohën e ekstraktimit, konsumin e tretësit dhe ndryshueshmërinë e procesit.

A mund të përdoret uji si tretës për ekstraktimin me ultratinguj të bërsive të ullirit?

Po. Studimi demonstron përdorimin e ujit si tretës ekstraktimi për rikuperimin e polifenoleve të pasura me hidroksitirozol nga bërsitë e thara të ullirit. Kjo e bën procesin veçanërisht tërheqës për aplikime ekstraktimi që synojnë produkte me etiketë të pastër, të përshtatshme për përdorim ushqimor dhe miqësore me mjedisin.

Cila pajisje ultrasonike u përdor në studim?

Studimi përdori sonotrodën Hielscher Ultrasonics UP400St. Ky procesor ultrasonik u përzgjodh për kontrollin e saktë të amplitudës, performancën e qëndrueshme dhe përshtatshmërinë për optimizimin e kontrolluar në shkallë laboratorike të ekstraktimit të polifenoleve nga bërsitë e ullirit.

Cilët parametra të procesit u optimizuan?

Studimi optimizoi dy parametra kyç të ekstraktimit me ultratinguj: amplitudën e sonikimit dhe kohën e ekstraktimit. Këta parametra u vlerësuan duke përdorur një plan eksperimental qendror të përbërë për të përcaktuar ndikimin e tyre në përqendrimin e hidroksitirozolit në ekstraktin ujor.

Cilat ishin kushtet e optimizuara për ekstraktimin e hidroksitirozolit?

Kushtet e optimizuara të ekstraktimit të identifikuara në studim ishin amplituda 61,5% dhe 24,2 minuta sonikim. Në këto kushte, modeli parashikoi një përqendrim maksimal të hidroksitirozolit prej 1609,5 mg/L.

Pse është i rëndësishëm kontrolli i amplitudës në ekstraktimin me ultratinguj?

Kontrolli i amplitudës është vendimtar sepse përcakton intensitetin e kavitacionit ultrasonik. Rregullimi i saktë i amplitudës u mundëson përdoruesve të optimizojnë efikasitetin e ekstraktimit, të shmangin furnizimin e panevojshëm me energji dhe të prodhojnë ekstrakte më të riprodhueshme pavarësisht ndryshueshmërisë natyrore të lëndëve të para të biomasës, si bërsitë e ullirit.

A mund të zgjerohet në shkallë ekstraktimi me ultratinguj i bërsive të ullirit?

Po. Ekstraktimi me ultratinguj ka mundësi të mëdha zgjerimi në shkallë kur parametrat e procesit, si amplituda, energjia e furnizuar, prurja, temperatura dhe koha e qëndrimit, kontrollohen siç duhet. Studimi thekson rëndësinë e teknologjisë ultrasonike Hielscher për kalimin nga optimizimi në shkallë laboratorike te përpunimi industrial me rrjedhje të vazhdueshme.

Cilat produkte mund të prodhohen nga ekstraktet e polifenoleve të bërsive të ullirit?

Ekstraktet e pasura me polifenole nga bërsitë e ullirit mund të përdoren në një sërë aplikimesh me vlerë të lartë, përfshirë konservantë ushqimorë antioksidues natyrorë, biostimulues bimorë, përbërës kozmetikë, formulime nutraceutike dhe përbërës të specializuar me bazë biologjike.

Si e mbështet ekstraktimi me ultratinguj prodhimin e qëndrueshëm të vajit të ullirit?

Ekstraktimi me ultratinguj mbështet prodhimin e qëndrueshëm të vajit të ullirit duke i valorizuar bërsitë e ullirit në vend që t’i trajtojë ato vetëm si mbetje. Duke rikuperuar antioksidantë të vlefshëm nga ky nënprodukt, prodhuesit mund të zvogëlojnë ndikimin në mjedis, të përmirësojnë efikasitetin e përdorimit të burimeve dhe të krijojnë burime shtesë vlere.

A mund të përdoren sistemet ultrasonike Hielscher për valorizimin industrial të bërsive të ullirit?

Po. Sistemet ultrasonike Hielscher janë të përshtatshme për zhvillimin e proceseve, testimin pilot dhe ekstraktimin në shkallë industriale. Kontrolli i saktë i parametrave ultrasonikë dhe disponueshmëria e tyre në konfigurime që mund të zgjerohen në shkallë i bëjnë ato mjaft të përshtatshme për përpunimin e vazhdueshëm të bërsive të ullirit dhe të rrjedhave të tjera të biomasës agroindustriale.

Literatura / Referencat

Cánovas, Jaime; Barrajón-Catalán, Enrique; Micol, Vicente; Cárcel, J.; Garcia-Perez, Jose V. (2013): Kinetic and compositional study of phenolic extraction from olive leaves (var. Serrana) by using power ultrasound. Innovative Food Science & Emerging Technologies 17, 2013. 120–129.
M. Rashidipour and R. Heydari (2018): Ultrasonic-Assisted Matrix Solid-Phase Dispersion and High-Performance Liquid Chromatography as an Improved Methodology for Determination of Oleuropein from Olive Leaves. Analytical and Bioanalytical Chemistry Research 52, 2018. 307-316.
Rodríguez, Ó.; Bona, S.; Stäbler, A.; Rodríguez-Turienzo, L. (2022): Ultrasound-Assisted Extraction of Polyphenols from Olive Pomace: Scale Up from Laboratory to Pilot Scenario. Processes 2022, 10, 2481.
Tamborrino, A., Romaniello, R., Perone, C. et al. (2021): Development of a Pressure Control System According to Paste Rheology for Ultrasound Processing in Industrial Olive Oil Extraction. Food Bioprocess Technol 14, 1897–1908 (2021).