Ultraljudsextraktion av olivblad för polyfenolextrakt med högt utbyte
Framställ potenta olivbladsextrakt rika på oleuropein, hydroxityrosol, verbaskosid, flavonoider och andra bioaktiva polyfenoler med Hielschers ultraljudsapparater av sondtyp. Ultraljudsextraktion påskyndar cellsönderdelning och massöverföring och hjälper tillverkare att uppnå höga utbyten, korta bearbetningstider och reproducerbar extraktkvalitet med vatten, etanol-vattenblandningar eller andra lämpliga lösningsmedel.
Ultraljudsextraktion av bioaktiva föreningar från olivblad
Från genomförbarhetstester i laboratoriet till pilotsatser och industriell inlineproduktion ger Hielschers ultraljudsapparater dig exakt kontroll över amplitud, temperatur, energitillförsel och bearbetningstid. Detta gör ultraljudsextraktion till en effektiv lösning för nutraceutiska produkter, växtextrakt, funktionella livsmedel, kosmetika och utveckling av farmaceutiska ingredienser.
Fördelarna med ultraljudsextraktion av olivblad i detalj:
- Högre extraktionsutbyte: Frigör intracellulära fenolföreningar från olivblad effektivt med hjälp av akustisk kavitation.
- Kortare bearbetningstid: Minska extraktionstiden jämfört med konventionell maceration och lösningsmedelsextraktion.
- Skonsam process med flexibelt val av lösningsmedel: Använd vatten, etanol i vattenlösning, glycerol, oljor eller andra processkompatibla lösningsmedel.
- Skalbar utrustning: Utveckla din process med ultraljudsapparater för laboratoriebruk och skala upp linjärt till industriella genomflödessystem.
- Reproducerbar kvalitet: Digital styrning och dataloggning bidrar till en jämn extraktproduktion.
- Mångsidig: Utformad för tillverkare av nutraceutiska produkter, producenter av växtextrakt, olivoljefabriker, farmaceutiska forsknings- och utvecklingslaboratorier, leverantörer av kosmetiska ingredienser och livsmedelsteknikföretag.
Berätta om dina olivblad som råvara och din polyfenolproduktion. Vi rekommenderar den bästa konfigurationen av ultraljudsapparat för ökat polyfenolutbyte.
UIP4000hdT, en kraftfull industriell ultraljudsapparat på 4kW för växtextraktion
Vad gör olivbladsextrakt så fördelaktigt?
Olivblad (Olea europaea), som är ett jordbruksavfall eller en biprodukt, är en utmärkt källa till naturliga antioxidanter. Olivblad innehåller olika polyfenoler (även kallade biofenoler), såsom oleuropein och oleacein. Polyfenoler förekommer naturligt i växter och bidrar till olivbladsextraktets hälsofördelar. Förutom polyfenoler är olivträdets blad rika på antioxidanter, såsom ligstrosidisomerer, hydroxityrosol, tyrosol och koffeinsyra.
Olivbladsextrakt är ett koncentrat av fytokemikalierna i olivblad och innehåller därmed en stor mängd kraftfulla antioxidanter. Olivbladsextrakt används traditionellt för att stärka immunförsvaret. Det ges exempelvis för att lindra symtom på förkylning, hosta och halsont.
Dessutom tyder forskning på att polyfenolerna i olivbladsextrakt skulle kunna minska risken för hjärt-kärlsjukdomar, sänka kolesterolnivåerna, hjälpa till med viktminskning, uppvisa antimikrobiella effekter och verka som ett medel mot cancer.
Av denna anledning används extrakt från olivblad (Olea europaea L. folium) som en aktiv ingrediens i formuleringar av läkemedel och kosttillskott. Dessutom används olivbladsextrakt i näringstillskott, terapeutiska preparat, kosmetika samt livsmedel och drycker.
Olivbladsextrakt är rikt på polyfenoler såsom oleuropein, koffeinsyra, hydroxityrosol, verbaskosid, rutin, kvercetin etc.
Olivolja berikad med olivblad: Olivbladsextrakt används också för att berika olivoljor såsom extra jungfruolja. När olivoljan berikas med olivbladsextrakt får den en rikare smakprofil och dess ORAC-värde ökar. Olivoljor berikade med olivblad uppvisar förbättrad hållbarhet och högre värmestabilitet eftersom antioxidanter fångar upp fria radikaler och förhindrar härskning.
Läs mer om ultraljudsassisterad olivmaceration för produktion av extra jungfruolja!
De viktigaste fytokemikalierna i olivblad
Sammansättningen av fenolföreningar i olivblad omfattar oleurosider (oleuropein, verbaskosid), flavoner (luteolin, diosmetin, apigenin-7-glukos, luteolin-7-glukos, diosmetin-7-glukos), flavonoler (rutin), flavan-3-oler (katekin) och fenoliska derivat (tyrosol, hydroxityrosol, vanillin, vanillinsyra, koffeinsyra). Oleuropein och hydroxityrosol är de viktigaste fenolföreningarna i olivblad.
Oleuropein
Oleuropein, en icke-toxisk iridoid från olivträdet (en typ av monoterpenoid), är en typ av fenoliskt bitterämne. Oleuropein finns i gröna olivers skal, fruktkött, frön och blad, men förekommer rikligast i olivbladen. Med en halt på 6–14% av torrvikten är det den mest framträdande bioaktiva molekylen i olivblad. Beroende på olivsort, jordmån och skördetid kan oleuropeinhalten till och med stiga till 17–23% av torrvikten.
Hydroxityrosol
Hydroxityrosol är en metabolit av oleuropein. Båda molekylerna är kända för sin kraftfulla antioxidativa aktivitet, som bidrar till vissa av olivoljans antioxidativa, antiinflammatoriska och sjukdomsbekämpande effekter. Hydroxityrosol har ett av de högsta kända ORAC-värdena (förmåga att absorbera syreradikaler) som har observerats hos naturliga antioxidanter.
Ett fullspektrumextrakt av olivblad innehåller många polyfenoler, antioxidanter och andra fytokemikalier som har synergistiska effekter. Ultraljudsextraktion är en tillförlitlig extraktionsteknik som frigör alla fytokemikalier från olivbladen och därmed ger ett mycket potent bredspektrumextrakt.
Ultraljudsextraktor UIP2000hdT (2kW) med satsreaktor
Olivbladsextrakt framställda genom ultraljudsbehandling
De extrema förhållandena i ultraljudskavitationens zon med ”heta punkter” har olika effekter på växtmaterialet och dess extraherbarhet. Detta innefattar att cellmembranets selektiva permeabilitet övervinns, att utbytet av ämnen mellan cellens inre och lösningsmedlet ökar, att cellerna sönderdelas mekaniskt och att intracellulära ämnen frigörs (dvs. fytokemikalier såsom oleuropein, hydroxityrosol, gallussyra osv.). Dessa effekter ger ett högt utbyte av högkvalitativa extrakt inom en mycket kort ultraljudsbehandlingstid. En ultraljudsprocessor på 400 watt såsom 
Hielschers UP400St kan bearbeta en sats på 10 liter växtslurry inom 5–8 minuter. De industriella ultraljudsapparaterna bearbetar slurryn, som består av växtmaterial och lösningsmedel, i ett kontinuerligt flöde. Mediet pumpas genom en ultraljudsreaktor och ultraljudsbehandlas där. I industriell skala kan en UIP4000hdT (4kW) uppnå cirka 3L/min.
Tack vare det höga extraktutbytet och den höga processhastigheten är ultraljudsextraktion särskilt effektiv. Därför har ultraljudsbehandling snabbt tagits i bruk av flera extrakttillverkare som producerar högkvalitativa extrakt, t.ex. CBD, cannabinoider, vanilj, alger, ingefära och många andra växtextrakt. Ultraljudskavitation kan ge ett extraktionsutbyte på 95–99% av den aktiva förening som finns i växtmaterialet. Forskning visade exempelvis en extraktionseffektivitet på 99,27% för frigörandet av den totala mängden fenolföreningar från olivblad. (Luo, 2011) Ultraljudsprocessen kan anpassas optimalt till råmaterialet och den önskade extraktkvaliteten genom justering av processparametrarna (ultraljudsamplitud, temperatur, tryck, viskositet).
Figuren visar ett kromatogram från vätskekromatografi med ultrahög prestanda och diodarraydetektor (UHPLC-DAD) av fenolföreningar från olivblad som extraherats med ultraljud. Topparna 1 och 2 detekterades vid 325nm (röda linjer), medan topp 3 (blå linje) detekterades vid 280nm.
bild och studie: Giocometti, J. et al. (2018)
Ultraljudsextraktion är kompatibel med nästan alla slags lösningsmedel. För ultraljudsassisterad extraktion av olivblad har 80% etanol i vatten visat sig vara effektivast. Extraktionsutbytet för specifika fytokemiska föreningar kan dock ändras genom att välja ett annat lösningsmedel med annan polaritet (t.ex. metanol).
Vill du öka utbytet av extra jungfruolja under malaxeringen? Klicka då här för att läsa mer om ultraljudsmalaxering av EVOO!
Fördelar med ultraljudsextraktionssystem
Fördelarna med ultraljudsextraktion är det höga extraktionsutbytet, det fria valet av lösningsmedel (t.ex. vatten, etanol, vatten–etanolblandning, olivolja osv.) samt den enkla och säkra driften. Tack vare ultraljudsbehandlingens intensiva mekaniska krafter räcker vanligtvis miljövänliga och milda lösningsmedel som vatten, etanol osv. för att uppnå en extraordinär extraktionshastighet och ett extraordinärt utbyte. Därmed förkortar ultraljudsextraktion extraktionstiden och möjliggör minskad användning av lösningsmedel eller användning av mildare, skonsammare lösningsmedel. Det innebär att ultraljudsextraktion möjliggör både högre extraktionshastigheter och hälsosammare extrakt (t.ex. kallvattenextrakt). Eftersom processtemperaturen kan styras exakt under ultraljudsbehandlingen undviks såväl termisk nedbrytning av extrakten på grund av alltför höga temperaturer som avdunstning av ämnena.
Jämfört med en superkritisk CO₂-extraktor är anskaffningskostnaderna för en ultraljudsextraktor låga. Ultraljudsprocessorerna har också fördelar när det gäller driftskostnader, enkel och användarvänlig hantering samt arbetsmiljösäkerhet.
- Mer fullständig extraktion
- Högre utbyten
- Snabb process
- Kompatibel med alla lösningsmedel
- Icke-termisk process
- Enkel och säker att använda
- Litet underhållsbehov
Ultraljudsextraktion från mindre mängder upp till industriell produktion
En särskild egenskap hos ultraljudsbehandling är extraktionsprocessens linjära skalbarhet. Genomförbarhetsstudier och produktion av mindre satser kan enkelt utföras med en behändig ultraljudsapparat i ett öppet kärl. Det gör det enkelt att testa ultraljudsextraktionsprocessens effektivitet och kvalitet. Alla resultat som erhålls i liten skala kan reproduceras fullt ut och skalas upp. Den digitala styrningen av ultraljudsextraktorn och den automatiska dataloggningen av ultraljudsparametrarna på ett internt SD-kort möjliggör exakt övervakning av processen och reproducerbarhet med konstanta kvalitetsstandarder. Hielscher Ultrasonics produktportfölj erbjuder ultraljudsextraktorer för varje skala – från handhållna apparater på 50 watt till industriella ultraljudssystem på 16 000 watt för inlineproduktion. Tack vare Hielscher Ultrasonics årtionden av erfarenhet av ultraljudsextraktion och installationen av flera hundra ultraljudsextraktionssystem över hela världen garanteras kompetent och omfattande rådgivning.
Tabellen nedan ger dig en uppfattning om den ungefärliga bearbetningskapaciteten hos våra ultraljudsapparater:
| Satsvolym | Flödeshastighet | Rekommenderade apparater |
|---|---|---|
| 1 till 500mL | 10 till 200mL/min | UP100H |
| 10 till 2000mL | 20 till 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 till 20L | 0,2 till 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 till 100L | 2 till 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 till 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | större | kluster av UIP16000 |
Kontakta oss! / Fråga oss!
Vad är ultraljud och ultraljudsextraktion?
Ultraljud definieras som ljudsvängningar med en frekvens över 20kHz, dvs. mer än 20 000 svängningar per sekund. Detta är det område som ligger över människans hörselområde. Ultraljud omfattar därmed ett mycket stort område av akustiska svängningar, vilket innebär att många olika tillämpningar hör till ultraljudsområdet. De mest kända användningsexemplen är bilddiagnostik hos läkaren, parkeringshjälp i bilar och oförstörande materialprovning. För dessa exempel används högfrekvent, oförstörande ultraljud.
Ultraljud med hög effekt definieras som högintensiva, lågfrekventa ljudvågor med en frekvens på cirka 20–60kHz. Dessa energitäta ljudvågor genererar omväxlande högtryckscykler (kompression) och lågtryckscykler (förtunning) i vätskor. Under en lågtryckscykel skapar de energirika ultraljudsvågorna små vakuumbubblor eller hålrum i vätskan. När dessa bubblor når en volym där de inte kan absorbera mer energi brister de under en högtryckscykel. Detta fenomen med imploderande bubblor kallas kavitation.
Kavitation skapar lokala heta zoner i vätskan eller suspensionen, där temperaturen kan nå upp till 5000K och trycket upp till 2000atm. Dessutom skapar kavitationsbubblornas implosion vätskestrålar med hastigheter på upp till 280 m/s. Dessa lokalt förekommande extrema förhållanden får växtceller att brista, så att bioaktiva ämnen som är inneslutna i växtcellernas inre frigörs. Detta innebär att akustisk kavitation sönderdelar växtceller och leder till ökad diffusion av intracellulära molekyler till extraktionslösningen (lösningsmedlet), vilket förbättrar massöverföringen. Ökad massöverföring innebär högre extraktionshastighet. Därför är ultraljudssonder ett av de mest använda verktygen för att framställa högkvalitativa extrakt från växtmaterial såsom örter, blad, frukter och andra växtmaterial.
Ultraljudsextraktion erbjuder olika fördelar såsom fullständig extraktion / mycket höga utbyten, kortare extraktionstid, förbättrad effektivitet, kompatibilitet med alla lösningsmedel samt att det är en icke-termisk extraktionsmetod.
Ultraljudsapparaten UIP4000hdT för inline-bearbetning av olivblad för att framställa högkvalitativa extrakt
Ultraljudshomogenisatorer med hög effekt från laboratorieskala till pilotskala och industriell skala.
Vanliga frågor om ultraljudsextraktion av olivblad
Vad är ultraljudsextraktion av olivblad?
Ultraljudsextraktion av olivblad är en process som använder ultraljud med hög effekt för att frigöra bioaktiva föreningar från olivblad till ett lösningsmedel. Ultraljudsapparater med sond genererar akustisk kavitation som sönderdelar växtceller och förbättrar massöverföringen. Detta hjälper till att extrahera värdefulla föreningar såsom oleuropein, hydroxityrosol, verbaskosid, luteolin, rutin och andra polyfenoler i olivblad.
Varför använda ultraljud för att extrahera oleuropein från olivblad?
Ultraljud förbättrar frigörandet av oleuropein genom att mekaniskt sönderdela bladstrukturen och öka kontakten mellan växtmaterialet och lösningsmedlet. Jämfört med konventionell maceration kan ultraljudsextraktion förkorta bearbetningstiden, förbättra extraktionseffektiviteten och bidra till högre utbyten under kontrollerade, milda temperaturförhållanden.
Hur extraheras hydroxityrosol?
Hydroxityrosol extraheras från olivblad, olivfrukter eller biprodukter från olivoljeframställning genom att växtmaterialet blandas med ett lämpligt lösningsmedel, vanligen vatten eller etanol i vattenlösning, och de fenoliska föreningarna frigörs från växtcellerna. Ultraljudsextraktion förbättrar denna process genom att använda akustisk kavitation för att bryta upp cellerna, öka massöverföringen och extrahera hydroxityrosol under milda, temperaturkontrollerade förhållanden. Läs framgångshistorien om ett spanskt företag specialiserat på produktion av biostimulanter som använder ultraljudsapparater från Hielscher för extraktion av polyfenoler, inklusive hydroxityrosol, från olivpressrester!
Vilka lösningsmedel kan användas för ultraljudsextraktion av olivblad?
Ultraljudsextraktion är kompatibel med många lösningsmedel, däribland vatten, etanol, vattenhaltig etanol, glycerol och oljor. För polyfenoler från olivblad används vanligen blandningar av vatten och etanol eftersom de kan lösa upp ett brett spektrum av fenolföreningar. Vilket lösningsmedel som är bäst beror på målföreningarna, myndighetskraven, den efterföljande bearbetningen och slutproduktens formulering.
Kan olivbladsextrakt framställas utan höga temperaturer?
Ja. Ultraljudsextraktion är en icke-termisk extraktionsmetod när temperaturen kontrolleras under bearbetningen. Eftersom extraktionseffekten främst orsakas av akustisk kavitation och mekanisk skjuvning kan bioaktiva föreningar frigöras effektivt utan alltför kraftig uppvärmning. Detta är användbart för att bevara värmekänsliga antioxidanter och fytokemikalier.
Är ultraljudsextraktion lämplig för industriell framställning av olivbladsextrakt?
Ja. Ultraljudsapparater av sondtyp kan användas för laboratorietester, pilotförsök, satsvis produktion och kontinuerlig inline-extraktion. Hielschers ultraljudssystem är skalbara, vilket gör det möjligt att överföra processparametrar som utvecklats på en mindre enhet till större industriella ultraljudsreaktorer för kontinuerlig produktion.
Vilken ultraljudsapparat från Hielscher är lämplig för extraktion av olivblad?
Valet av ultraljudsapparat beror på satsstorlek, torrsubstanshalt, lösningsmedel, önskad genomströmning och om processen sker satsvis eller inline. Mindre system som UP200Ht eller UP400St är lämpliga för extraktion i laboratorie- och pilotskala. Större system som UIP2000hdT, UIP4000hdT och UIP16000 är konstruerade för extraktion i pilot- och produktionsskala samt industriell inline-extraktion.
Vilka föreningar kan extraheras ur olivblad med ultraljud?
Ultraljudsextraktion kan frigöra ett brett spektrum av fytokemikalier från olivblad, däribland oleuropein, hydroxityrosol, tyrosol, verbaskosid, luteolin, rutin, koffeinsyra, flavoner, flavonoler och andra fenolföreningar. Extraktets slutliga sammansättning beror på olivsort, bladkvalitet, lösningsmedel, temperatur, ultraljudsbehandlingens intensitet och extraktionstid.
Hur står sig ultraljudsextraktion jämfört med konventionell maceration?
Konventionell maceration kräver ofta långa extraktionstider och större lösningsmedelsvolymer. Ultraljudsextraktion intensifierar processen genom att sönderdela växtceller och öka massöverföringen. Detta kan förkorta extraktionstiden, minska behovet av lösningsmedel och förbättra extraktionsutbytet samtidigt som processen förblir lätt att skala upp.
Kan ultraljudsextraktion användas för olivolja berikad med olivblad?
Ja. Ultraljudsbehandling kan användas för att underlätta överföringen av föreningar från olivblad till olivolja. Detta kan berika olivoljan med antioxidanter och polyfenoler, förbättra den oxidativa stabiliteten och skapa olivoljeprodukter med mervärde och en starkare funktionell profil.
Hur skalar jag upp en process för ultraljudsextraktion av olivblad?
Uppskalningen börjar med laboratorieförsök för att fastställa lösningsmedel, andel fast material, amplitud, temperatur och extraktionstid. När önskad extraktkvalitet och önskat utbyte har bekräftats kan processen överföras till ultraljudssystem i pilot- eller industriskala. Hielschers ultraljudsapparater möjliggör linjär uppskalning från små satser till inline-produktion med hög genomströmning.
Litteratur / Referenser
- Sari, Hafize Ayla; Ekinci, Raci (2017): The effect of ultrasound application and addition of leaves in the malaxation of olive oil extraction on the olive oil yield, oxidative stability and organoleptic quality. Food Sci. Technol, Campinas, 37(3): 493-499, July-Sept. 2017.
- Domenico Cifá, Mihaela Skrt, Paola Pittia, Carla Di Mattia, Nataša Poklar Ulrih (2018): Enhanced yield of oleuropein from olive leaves using ultrasound‐assisted extraction. Food Science and Nutrition Vol. 6, Issue 4. June 2018.
- Pu-jun Xie, Li-xin Huang, Cai-hong Zhang, Feng You, Cheng-zhang Wang, Hao Zho (2015): Reduced-Pressure Boiling Extraction of Oleuropein Coupled with Ultrasonication from Olive Leaves (Olea europaea L.). Advances in Materials Science and Engineering 2015.
- Omar, Syed Haris (2010): Oleuropein in olive and its pharmacological effects. Sci Pharm. 2010;78(2):133-54.
- Omar, Syed Haris; Kerr, Philip G.; Scott, Christopher J.; Hamlin, Adam S.; Obied, Hassan K. (2017): Olive (Olea europaea L.) Biophenols: A Nutriceutical against Oxidative Stress in SH-SY5Y Cells. Molecules 2017, 22(11), 1858.