Ultraljud extraktion av olivbladpolyfenoler
Olivbladsextrakt är ett potent kosttillskott och terapeutiskt eftersom det innehåller starka antioxidanter som polyfenolerna oleuropein, hydroxytyrosol och verbascosid. Ultraljud extraktion är mycket effektiv teknik för att frigöra och isolera bioaktiva föreningar såsom polyfenoler, flavoner och terpenoider från olivblad.
Ultraljud extraktion av bioaktiva föreningar från olivblad
Ultraljud olivblad extraktion med hjälp av en sond-typ sonchester ger fördelar såsom effektivitet, ökad avkastning, bevarande av bioaktivitet, hållbarhet, användarvänlighet och kostnadseffektivitet jämfört med konventionella extraktionsmetoder. Dessa fördelar gör det till ett attraktivt alternativ för forskare och industrier som vill extrahera bioaktiva föreningar från olivblad för olika tillämpningar, inklusive läkemedel, nutraceuticals och funktionella livsmedel.
Låt oss utforska fördelarna med ultraljud olivbladsextraktion i detalj:
- Effektivitet: Sond-typ sonikatorer levererar högintensiva ultraljudsvågor direkt till provet, vilket främjar snabb och effektiv extraktion. Detta möjliggör kortare extraktionstider jämfört med konventionella metoder, vilket minskar energiförbrukningen och ökar produktiviteten.
- Ökad avkastning:Ultraljudsvågor stör cellväggar och förbättrar frisättningen av intracellulära föreningar, vilket leder till högre extraktionsutbyten. Studier har visat att ultraljud extraktion kan öka extraktionseffektiviteten av bioaktiva föreningar från växtmaterial avsevärt jämfört med konventionella metoder.
- Bevarande av bioaktivitet: Ultraljudsextraktion fungerar vid lägre temperaturer jämfört med andra extraktionstekniker, vilket minskar risken för termisk nedbrytning av värmekänsliga föreningar. Detta hjälper till att bevara bioaktiviteten och näringskvaliteten hos extraherade föreningar, såsom antioxidanter, enzymer och vitaminer, som finns i olivblad.
- Grönt och hållbart: Ultraljudsextraktion anses vara en grön och hållbar extraktionsmetod eftersom det vanligtvis kräver mindre lösningsmedel och energi jämfört med konventionella extraktionstekniker. Dessutom producerar den minimalt avfall och kan enkelt skalas upp för industriella applikationer.
Enkel användning: Sond-typ sonikatorer är relativt enkla att använda och kräver minimalt underhåll jämfört med annan extraktionsutrustning. Detta gör dem lämpliga för forskning i laboratorieskala såväl som produktion i industriell skala. - Kostnadseffektivitet: Även om den initiala investeringen i ultraljudsutrustning kan vara högre än konventionella extraktionsmetoder, resulterar den ökade effektiviteten och produktiviteten ofta i kostnadsbesparingar över tid. Dessutom minskar de kortare utvinningstiderna arbetskostnaderna och ökar genomströmningen.
UIP4000hdT, en 4kW kraftfull ultraljudsprocessor för botanisk extraktion
Vad gör olivbladsextrakt så fördelaktigt?
Olivblad (Olea europaea), ett jordbruksavfall eller en biprodukt, är en stor källa till naturliga antioxidanter. Olivblad innehåller olika polyfenoler (även kända som biofenoler), såsom oleuropein och oleacein. Polyfenoler förekommer naturligt i växter och bidrar till hälsofördelarna med olivbladsextrakt. Förutom polyfenoler är olivträdets blad rika på antioxidanter, såsom ligstrosidisomerer, hydroxytyrosol, tyrosol och koffeinsyra.
Olivbladsextrakt är koncentratet av fytokemikalier i olivblad och innehåller därmed en hög mängd kraftfulla antioxidanter. Olivbladsextrakt används traditionellt för att stärka immunförsvaret. Det administreras till exempel för att lindra symtom på förkylning, hosta och halsont.
Dessutom tyder forskning på att polyfenolerna i olivbladsextrakt kan minska risken för hjärt- och kärlsjukdomar, sänka kolesterolnivåerna, hjälpa till med viktminskning, uppvisa antimikrobiella effekter och fungera som anti-cancermedel.
Av denna anledning används extrakt från olivblad (Olea europaea L. folium) som en aktiv ingrediens i produktformuleringar av läkemedel och kosttillskott. Dessutom används olivbladsextrakt i kosttillskott, terapier, kosmetika samt mat och dryck.
Infuserad olivolja: Olivbladsextrakt används också för att berika olivoljor som extra jungfruolja. Olivoljan är berikad med olivbladsextrakt och har en rikare smakprofil och olivoljans ORAC-värde ökar. Med olivbladsinfuserade olivoljor uppvisar förbättrade hållbarheter och högre värmestabilitet eftersom antioxidanter rensar bort fria radikaler och förhindrar härskning.
Lär dig mer om ultraljudsassisterad olivmaceration för produktion av extra jungfruolja!
De viktigaste fytokemikalierna i olivblad
Sammansättningen av fenolföreningar i olivblad inkluderar oleurosider (oleuropein, verbascosid), flavoner (luteolin, diosmetin, apigenin-7-glukos, luteolin-7-glukos, diosmetin-7-glukos), flavonoler (rutin), flavan-3-oler (katekin) och fenolderivat (tyrosol, hydroxytyrosol, vanillin, vanillinsyra, koffeinsyra). Oleuropein och hydroxytyrosol är de viktigaste fenolföreningarna i olivblad.
oleuropein oleuropein
Oleuropein, en giftfri oliviridoid (en typ av monoterpenoid), är en typ av fenolisk bitter förening. Även om oleuropein finns i grönt olivskal, fruktkött, frön och blad, är det det vanligast förekommande i olivblad. Med ett innehåll på 6-14 % torrvikt är det den mest framträdande bioaktiva molekylen i olivlaves. Beroende på olivsort, jordmån och skördetid kan oleuropeinhalten till och med stiga upp till 17–23 % torrvikt.
hydroxytyrosol
Hydroxytyrosol är en metabolit av oleuropein. Båda molekylerna är kända för sin kraftfulla antioxidantaktivitet, som bidrar till några av de antioxidativa, antiinflammatoriska och sjukdomsbekämpande aktiviteterna hos olivolja. Hydroxytyrosol har ett av de högsta kända ORAC-värdena (syreradikal absorbanskapacitet) som observerats i naturliga antioxidanter.
Ett fullspektrum olivbladsextrakt innehåller många polyfenoler, antioxidanter och andra fytokemikalier, som har synergistiska effekter. Ultraljud extraktion är en pålitlig extraktionsteknik, som frigör alla fytokemikalier från olivbladen och producerar därmed en mycket potent bredband extrakt.
Vad är ultraljud och ultraljudsextraktion?
Ultraljud definieras som ljudvibrationer med mer än 20 kHz, det vill säga mer än 20 000 svängningar per sekund. Detta är det område som ligger ovanför det mänskliga hörselspektrumet. Ultraljud täcker alltså ett mycket stort spektrum av akustiska vibrationer, vilket innebär att många olika tillämpningar faller inom ultraljudsområdet. De mest kända exemplen på användning är avbildningsprocedurer hos läkaren, parkeringshjälp i bilar och oförstörande testning av material. För de nämnda exemplen används högfrekvent, icke-destruktivt ultraljud.
Ultraljud med hög effekt definieras som högintensiva, lågfrekventa ljudvågor med en frekvens på cirka 20-60 kHz. Dessa energitäta ljudvågor genererar omväxlande högtryckscykler (kompression) och lågtryckscykler (sällsynthet) i vätskor. Under en lågtryckscykel skapar ultraljudsvågorna med hög energi små vakuumbubblor eller hålrum i vätskan. När dessa bubblor når en volym där de inte kan absorbera ytterligare energi, spricker de under en högtryckscykel. Detta fenomen med bubbelimplosion är känt som kavitation.
Kavitation skapar lokala hot spots i vätskan eller uppslamningen, som kan nå temperaturer på upp till 5000K och tryck på upp till 2000atm. Dessutom skapar implosionen av kavitationsbubblorna vätskestrålar med hastigheter på upp till 280 m/s. Dessa lokalt förekommande extrema förhållanden får växtceller att spricka, så att bioaktiva ämnen som är instängda i växtcellens inre frigörs. Detta innebär att akustisk kavitation stör växtceller och leder till högre diffusion av intracellulära molekyler till extraktionslösningen (lösningsmedlet), vilket ökar massöverföringen. Högre massöverföring innebär högre extraktionshastighet. Därför är ultraljudssonder ett av de mest använda verktygen för att producera högkvalitativa extrakt från växter som örter, blad, frukter och andra växtmaterial.
Ultraljud extraktion erbjuder olika fördelar såsom fullständig extraktion / mycket höga utbyten, minskad extraktionstid, förbättrad effektivitet, kompatibilitet med alla lösningsmedel och att vara en icke-termisk extraktionsmetod.
Figuren visar den ultrahögpresterande vätskekromatografin med en UHPLC-DAD-kromatogram (diode-array detector) av ultraljudsextraherade olivbladsfenoler. Topp 1 och 2 detekterades vid 325 nm (röda linjer), medan topp 3 (blå linje) detekterades vid 280 nm.
bild och studie: Giocometti, J. et al. (2018)
Ultraljud utsug UIP2000hdT (2kW) med satsvis reaktor
Olivbladsextrakt är rikt på polyfenoler som oleuropein, koffeinsyra, hydroxytyrosol, verbascosid, rutin, quercitin etc.
Källa: Omar et al. 2017
Olivbladsextrakt som produceras genom ultraljudsbehandling
De extrema miljöförhållandena i "hot spot"-zonen i ultraljudskavitationen har olika effekter på växtmaterialet och dess extraherbarhet. Detta inkluderar att övervinna den selektiva permeabiliteten i cellmembranet, det ökade utbytet av ämnen mellan cellens inre och lösningsmedlet, den mekaniska cellstörningen och frisättningen av intracellulära ämnen (dvs. fytokemikalier som oleuropwin, hydroxytyrosol, gallussyra etc.). Dessa effekter resulterar i en hög avkastning av högkvalitativa extrakt inom en mycket kort ultraljudsbehandling. En 400 watt ultraljudsprocessor som t.ex.
Hielscher's UP400St kan bearbeta en 10 liters sats botanisk uppslamning inom 5-8 minuter. De industriella ultraljudsapparaterna bearbetar slurryn som består av växtmaterial och lösningsmedel i kontinuerligt flöde. Mediet pumpas genom en ultraljudsreaktor och sonikeras där. I industriell skala kan en UIP4000hdT (4kW) uppnå ca 3L/min.
På grund av det höga extraktutbytet och processhastigheten är ultraljudsextraktion särskilt effektiv. Därför har ultraljudsbehandling snabbt anpassats av flera extrakttillverkare som producerar högkvalitativa extrakt, t.ex. CBD, cannabinoider, vanilj, alger, ingefära och många andra botaniska extrakt. Ultraljud kavitation kan uppnå ett extraktutbyte på 95-99% av den aktiva föreningen som finns i botanikerna. Till exempel visade forskning en extraktionseffektivitet på 99,27 % för frisättningen av totala fenoler från olivblad. (Luo, 2011) Ultraljudsprocessen kan anpassas optimalt till råmaterialet och den önskade extraktkvaliteten genom att justera processparametrarna (ultraljudsamplitude, temperatur, tryck, viskositet).
Ultraljudsextraktion är kompatibel med nästan alla typer av lösningsmedel. För ultraljudsassisterad extraktion av olivblad har 80 % vattenhaltig etanol visat sig vara mest effektiv. Men extraktionsutbytet för specifika fytokemiska föreningar kan ändras genom att välja ett annat lösningsmedel med annan polaritet (t.ex. metanol).
Är du intresserad av att öka dina extra avkastningar av jungfruolivolja under malaxation? Klicka då här för att lära dig mer om ultraljudsmalaxation av EVOO!
Fördelar med ultraljudsextraktionssystem
Fördelarna med ultraljudsextraktion är det höga extraktionsutbytet, det fria valet av lösningsmedel (t.ex. vatten, etanol, vatten-etanolblandning, olivolja, etc.), samt den enkla och säkra driften. På grund av de intensiva mekaniska krafterna vid ultraljudsbehandling, ekologiska och milda lösningsmedel såsom vatten, etanol etc. är vanligtvis tillräckliga för att uppnå en extraordinär extraktionshastighet och utbyte. Som ett resultat förkortar ultraljudsextraktion extraktionstiden och möjliggör en minskad användning av lösningsmedel eller användning av mildare, skonsammare lösningsmedel. Detta innebär att ultraljud extraktion möjliggör både, högre extraktionshastigheter och hälsosammare extrakt (t.ex. kallvattenextrakt). Eftersom processtemperaturen kan kontrolleras exakt under ultraljudsbehandlingen, undviks termisk nedbrytning av extrakten på grund av alltför höga temperaturer samt avdunstning av ämnena.
Jämfört med en superkritisk CO2 extraktor är anskaffningskostnaderna för en ultraljudsutdrag låga. Ultraljudsprocessorerna kan också få poäng när det gäller driftskostnader, enkel, användarvänlig drift och arbetssäkerhet.
- Mer fullständig extraktion
- Högre avkastning
- Snabb process
- Kompatibel med alla lösningsmedel
- icke-termisk process
- Enkel och säker att använda
- Lågt underhåll
ultraljud – för mindre kvantiteter upp till industriell produktion
En speciell egenskap hos ultraljudsbearbetning är den linjära skalbarheten i extraktionsprocessen. Genomförbarhetsstudier och produktion av mindre serier kan enkelt utföras med en praktisk ultraljudsapparat i ett öppet kärl. Detta gör det enkelt att testa effektiviteten och kvaliteten på ultraljudsextraktionsprocessen. Alla resultat som erhålls i liten skala kan reproduceras fullt ut och skalas upp. Den digitala kontrollen av ultraljudsutdragaren och den automatiska dataloggningen av ultraljudsparametrarna på ett internt SD-kort möjliggör exakt övervakning av processen och reproducerbarheten av konstanta kvalitetsstandarder. Hielscher Ultrasonics produktportfölj erbjuder ultraljudsutdragare för alla skalor – Från 50 watt handhållna enheter till 16 000 watt industriellt ultraljud för inline-produktion. Tack vare Hielscher Ultrasonics decennier av erfarenhet av ultraljudsextraktion och installation av flera hundra ultraljudsextraktionssystem över hela världen, garanteras kompetent och omfattande rådgivning.
Tabellen nedan ger dig en indikation på den ungefärliga bearbetningskapaciteten hos våra ultraljudsapparater:
| Batchvolym | Flöde | Rekommenderade enheter |
|---|---|---|
| 1 till 500 ml | 10 till 200 ml/min | UP100H |
| 10 till 2000 ml | 20 till 400 ml/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 100 L/min | UIP16000 |
| N.A. | Större | kluster av UIP16000 |
Kontakta oss! / Fråga oss!
UIP4000hdT ultraljudsapparat För kontinuerlig bearbetning av olivblad för att producera extrakt av hög kvalitet
Ultraljudshomogenisatorer med hög effekt från labb till pilot och industriell skala.
Fakta som är värda att veta
Hälsofördelar med olivbladsextrakt
De viktigaste komponenterna i olivblad är sekoiridoider (en typ av monoterpenoider) såsom oleuropein, ligstrosid, metyloleuropein och oleosid; flavonoider såsom apigenin, kaempferol, luteolin och krysoeriol; och fenolföreningar som koffeinsyra, tyrosol och hydroxytyrosol. Olivbladsextrakt har antiinflammatoriska effekter och har visat sig förbättra kroniska sjukdomar (t.ex. diabetes, artrit), hjärt- och kärlsjukdomar, neurodegenerativa sjukdomar och aktivera verkningsmekanismer mot cancer. Till exempel är de positiva effekterna av oleuropein hos diabetespatienter kopplade till en minskning av oxidativ stress, minskning av blodtrycket, hämning av en avancerad glykationsslutprodukt (AGE) bildning, en minskning av blodsockernivåerna, en ökning av glukosinducerat insulin och GLP-1-frisättning, en ökning av perifert upptag av glukos bland andra cellulära och metaboliska effekter.
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.