Ultraljudsextraktion av aktiva föreningar från biprodukter från druvor och vin

Druvor (Vitis vinifera) samt biprodukter från vinrankor och vin är rika på polyfenoler och andra bioaktiva ämnen, som är värdefulla föreningar för framställning av medicinska tillskott och kosttillskott. Ultraljudsextraktion möjliggör enkel och mycket effektiv isolering av föreningar från druvor och vinrankor (t.ex. druvrester, kärnor, blad, stjälkar och jästfällning). Ultraljudsassisterad extraktion är snabb och tillförlitlig och överträffar andra extraktionsmetoder genom högre utbyten, mildare extraktionsförhållanden, kortare extraktionstid och lägre kostnad.

Ultraljudsextraktion av fytokemikalier från druvor och vinrankor

Biprodukter från vingårdar och vinframställning omfattar druvfruktkött, pressrester (skal och kärnor), jästfällning, druvblad, stjälkar och vinrankeskott, som utgör upp till 30−40% fasta ämnen räknat som vikt/vikt och till största delen kasseras som avfall utan att användas. Allteftersom industrin upptäcker rikedomen på polyfenoler och andra bioaktiva föreningar i dessa biprodukter från druvor och vin används dessa växtbaserade material i allt större utsträckning för att framställa värdefulla extrakt. Resveratrol, antocyanidiner, proantocyanidin, kvercetin och andra ämnen som finns i druvor och vinrankor (Vitis vinifera) konsumeras redan i stor omfattning som medicinska tillskott och kosttillskott. Som källa till hälsofrämjande föreningar används extrakt från biprodukter från Vitis vinifera inom läkemedels- och livsmedelsindustrin, samtidigt som de stöder ett hållbart jordbruk. Ultraljudsextraktion underlättar frisättningen av bioaktiva föreningar från druvor och biprodukter från druvor. Ultraljudsassisterad extraktion är en sedan länge etablerad extraktionsteknik som används för föreningar till läkemedel och livsmedel. Den ger mycket höga extraktutbyten genom en kort extraktionsprocedur och fungerar med alla lösningsmedel (t.ex. vatten, etanol, isopropanol, hexan osv.)

Ultraljudsextraktion av polyfenoler från druvkärnor

Druvkärnor är rika på proantocyanidiner och är därför en utmärkt källa för framställning av proantocyanidinextrakt för medicinska tillskott och kosttillskott. Thilakarathna och Rupasinghe (2022) kunde visa den överlägsna effektiviteten hos ultraljudsbehandling vid kontrollerade förhöjda temperaturer, vilket gav högre proantocyanidinutbyten och betydligt kortare extraktionstid (ultraljud 53 min. jämfört med konventionell lösningsmedelsextraktion 150 h!).
Tillförseln av värme och ultraljudsbehandling minskade extraktionstiden avsevärt (ultraljudsbehandlingstid på 53 min) och behovet av vattenhaltig etanol (10,14:1 v:w), samtidigt som PAC-utbytet ökade betydligt (16,1 mg CE/g FW jämfört med förutsagda 26,6 mg CE/g FW). De slutliga optimala förhållandena var 47% etanol, förhållandet 10:1 s:s (v:w), 53 min ultraljudsbehandlingstid och en extraktionstemperatur på 60◦C.

Effektiv framställning av druvbladsextrakt med ultraljudsbehandling

Bladen från den vanliga vinrankan (Vitis vinifera) är rika på resveratrol, antocyanidiner, kvercetin, isokvercetin samt många andra bioaktiva föreningar, som ofta administreras i extraktform för medicinska och hälsorelaterade ändamål.
Ultraljudsextraktion har visats ge höga utbyten av fullspektrumextrakt från druvblad, vilket gör extraktionsprocessen mycket effektiv. Vattenhaltig etanol har visat sig vara ett föredraget lösningsmedel för extrakt från vinrankor, eftersom den har utmärkt förmåga att lösa målmolekylerna och saknar toxicitet. Extraktionsprocessen med ultraljud tar endast några minuter och kan genomföras både satsvis och med kontinuerligt genomflöde.
Exempelvis kan resveratrol som extraherats från druvblad med ultraljud renas med hjälp av en kolonn med mesoporöst kol, vilket förbättrar resveratrolets renhet från 2,1 till 20,6%. (jfr Sun et al., 2018)

Ultraljudsextraktion av stilbenoider från druvstjälkar

Protokollet för ultraljudsextraktion av Piñeiro et al. (2013) ger högt utbyte av stilbener som trans-resveratrol, ε-viniferin, piceatannol och vitisin B, som huvudsakligen förekommer i vinrankeskott och druvstjälkar.

Grafisk sammanfattning av studien om ultraljudsextraktion av stilbenoider från druvstjälkar.
(Studie och bild: Piñeiro et al., 2013)

Med ultraljudsapparaten UP200S (200W, 24kHz) kan de huvudsakliga stilbenoiderna som finns i druvstjälkar extraheras på 15 min med en extraktionstemperatur på 75°C och 80% etanol som extraktionslösningsmedel, och inget reningssteg med organiskt lösningsmedel behövs. Den optimerade metoden möjliggjorde enkel och effektiv analys av stilbenoidhalten i 22 prover av druvstjälkar.

Diagram över huvudeffekterna på det genomsnittliga utbytet (area 10.000−1) vid ultraljudsextraktion med UP200S med olika parametrar: piceatannol (a), trans-resveratrol (b), ε-viniferin (c) och vitisin-B (d).
(Studie och diagram: Piñeiro et al., 2013)

HPLC-DAD-kromatogram som motsvarar det stilbenoidberikade referensextraktet.
(Studie och diagram: Piñeiro et al., 2013)

Högpresterande ultraljudsprocessorer för extraktion från druvor och vinrankor

Extraktorer från Hielscher Ultrasonics är väletablerade inom växtextraktion, oavsett vilket växtmaterial eller lösningsmedel som används. Extraktproducenter – både exklusiva småskaliga extrakttillverkare och storskaliga massproducenter – hittar i Hielschers breda utrustningssortiment den idealiska ultraljudsextraktionsutrustningen för sina produktionskrav. Processutrustning för såväl satsvis bearbetning som kontinuerlig inlinebearbetning finns lätt tillgänglig och kan skickas samma dag.

Högeffektiv extraktion med Hielschers ultraljudsapparater

Hielschers ultraljudsextraktorer sönderdelar effektivt växtceller, ökar växtmaterialets yta för lösningsmedlets inträngning och förbättrar massöverföringen, vilket ger en snabb och fullständig frisättning av fytokemikalier (sekundära metaboliter). Hielschers extraktorer är utformade med fokus på användarvänlighet, installeras snabbt och kan användas säkert och intuitivt.
 
Tabellen nedan ger en uppfattning om våra ultraljudsapparaters ungefärliga bearbetningskapacitet: