Ултразвучна екстракција активних једињења из нуспроизвода грожђа и производње вина

Грожђе (Vitis vinifera), винова лоза и нуспроизводи производње вина богати су полифенолима и другим биоактивним супстанцама, које су драгоцена једињења за производњу медицинских и нутритивних додатака. Ултразвучна екстракција омогућава једноставно и веома ефикасно издвајање једињења пореклом из грожђа и винове лозе (нпр. из комине грожђа, семенки, листова, петељки и винског талога). Екстракција потпомогнута ултразвуком је брза, поуздана и надмашује друге методе екстракције већим приносима, блажим условима екстракције, краћим временом екстракције и нижим трошковима.

Ултразвучна екстракција фитохемикалија из грожђа и винове лозе

Нуспроизводи из винограда и процеса производње вина обухватају пулпу грожђа, комину (покожице и семенке), вински талог, листове винове лозе, петељке и ластаре, који чине до 30–40% w/w чврстих материја и углавном се одбацују неискоришћени као отпад. Увиђајући богатство полифенола и других биоактивних једињења у овим нуспроизводима грожђа и производње вина, индустрија све више користи ове биљне материјале за производњу драгоцених екстраката. Ресвератрол, антоцијанидини, проантоцијанидин, кверцетин и друге супстанце присутне у грожђу и виновој лози (Vitis vinifera) већ се широко користе као медицински и нутритивни додаци. Као извор једињења која повољно утичу на здравље, екстракти нуспроизвода Vitis vinifera користе се у фармацеутској и прехрамбеној индустрији, истовремено подржавајући одрживу пољопривреду. Ултразвучна екстракција олакшава ослобађање биоактивних једињења из грожђа и његових нуспроизвода. Екстракција потпомогнута ултразвуком је одавно установљена техника екстракције која се користи за једињења намењена фармацеутској и прехрамбеној производњи. Она даје веома високе приносе екстракта у кратком поступку екстракције и ради са било којим растварачем (нпр. водом, етанолом, изопропанолом, хексаном итд.)

Ултразвучна екстракција полифенола из семенки грожђа

Семенке грожђа богате су проантоцијанидинима и зато представљају одличан извор за производњу екстраката проантоцијанидина за медицинске и нутритивне додатке. Thilakarathna и Rupasinghe (2022) показали су супериорну ефикасност ултразвучне обраде при контролисаним повишеним температурама, што је довело до већих приноса проантоцијанидина и знатно краћег времена екстракције (ултразвук 53 min. у поређењу са конвенционалном екстракцијом растварачем од 150 h!).
Примена топлоте и ултразвучне обраде знатно је смањила време екстракције (време соникације од 53 min) и потребну количину воденог етанола (10,14:1 v:w), уз значајно повећање приноса PAC (16,1 mg CE/g FW у поређењу са предвиђених 26,6 mg CE/g FW). Коначни оптимални услови били су 47% етанола, однос s:s од 10:1 (v:w), време соникације од 53 min и температура екстракције од 60◦C.

Ефикасна производња екстракта листова винове лозе применом соникације

Листови обичне винове лозе (Vitis vinifera) богати су ресвератролом, антоцијанидинима, кверцетином, изокверцетином, као и многим другим биоактивним једињењима, која се често примењују у облику екстракта у медицинске сврхе и ради очувања здравља.
Показано је да ултразвучна екстракција даје високе приносе екстракта пуног спектра из листова винове лозе, чиме процес екстракције постаје веома ефикасан. Показано је да је водени етанол пожељнији растварач за екстракте винове лозе јер има одличну способност растварања циљних молекула и није токсичан. Процес екстракције ултразвуком траје само неколико минута и може се спроводити као шаржни процес, као и у континуалном проточном режиму.
На пример, ресвератрол екстрахован ултразвуком из листова винове лозе може се пречистити помоћу колоне са мезопорозним угљеником, чиме се чистоћа ресвератрола повећава са 2,1 на 20,6%. (уп. Sun et al., 2018)

Ултразвучна екстракција стилбеноида из петељки грожђа

Протокол ултразвучне екстракције који су описали Piñeiro et al. (2013) омогућава висок степен издвајања стилбена као што су транс-ресвератрол, ε-виниферин, пицеатанол и витизин B, који су претежно присутни у ластарима винове лозе и петељкама грожђа.

Графички сажетак студије о ултразвучној екстракцији стилбеноида из петељки грожђа.
(Студија и слика: Piñeiro et al., 2013)

Помоћу ултразвучног уређаја UP200S (200W, 24kHz), главни стилбеноиди присутни у петељкама грожђа могу се екстраховати за 15 min, при температури екстракције од 75°C и уз 80% етанол као растварач за екстракцију, без потребе за кораком пречишћавања органским растварачем. Оптимизована метода омогућила је једноставну и ефикасну анализу садржаја стилбеноида у 22 узорка петељки грожђа.

График главних ефеката на средњи степен издвајања (површина 10.000−1) ултразвучном екстракцијом помоћу уређаја UP200S уз примену различитих параметара: пицеатанол (a), транс-ресвератрол (b), ε-виниферин (c) и витизин-B (d).
(Студија и графици: Piñeiro et al., 2013)

HPLC-DAD хроматограм који одговара референтном екстракту обогаћеном стилбеноидима.
(Студија и графици: Piñeiro et al., 2013)

Ултразвучни процесори високих перформанси за екстракцију из грожђа и винове лозе

Екстрактори Hielscher Ultrasonics добро су етаблирани у области биљне екстракције, без обзира на то који се биљни материјал или растварач користи. Произвођачи екстраката – како ексклузивни произвођачи малих серија екстраката тако и велики произвођачи са масовном производњом – у широком асортиману опреме компаније Hielscher проналазе идеалну опрему за ултразвучну екстракцију која одговара њиховим производним захтевима. Системи за шаржне, као и за континуалне процесе у линији, одмах су доступни и могу се отпремити истог дана.

Високоефикасна екстракција помоћу ултразвучних уређаја Hielscher

Ултразвучни екстрактори Hielscher ефикасно разарају биљне ћелије, повећавају површину биљног материјала доступну за продирање растварача и побољшавају пренос масе, што доводи до брзог и потпуног ослобађања фитохемикалија (секундарних метаболита). Пројектовани за једноставну употребу, екстрактори Hielscher брзо се инсталирају и омогућавају безбедно и интуитивно руковање.
 
Табела у наставку пружа увид у приближан капацитет обраде наших ултразвучних уређаја: