การสกัดใบมะกอกด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงเพื่อสกัดสารโพลีฟีนอลในปริมาณสูง

ผลิตสารสกัดจากใบมะกอกเข้มข้นที่อุดมไปด้วยโอเลอโรเปน, ไฮดรอกซีไทโรซอล, เวอร์บาสโคไซด์, ฟลาโวนอยด์ และสารโพลีฟีนอลที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพอื่น ๆ ด้วยเครื่องโซนิเคเตอร์แบบโพรบของ Hielscher การสกัดด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงช่วยเร่งการแตกของเซลล์และการถ่ายโอนมวล ซึ่งช่วยให้ผู้ผลิตได้ผลผลิตสูง เวลาในการผลิตสั้น และคุณภาพสารสกัดที่สม่ำเสมอ โดยใช้ได้กับน้ำ, ส่วนผสมของเอทานอลกับน้ำ หรือตัวทำละลายที่เหมาะสมอื่นๆ

การสกัดอัลตราโซนิกของสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพจากใบมะกอก

จากการทดสอบความเป็นไปได้ในห้องปฏิบัติการไปจนถึงการผลิตในปริมาณทดลองและการผลิตในสายการผลิตอุตสาหกรรม เครื่องอัลตราโซนิกของ Hielscher มอบการควบคุมที่แม่นยำในด้านแอมพลิจูด อุณหภูมิ ปริมาณพลังงานที่ใช้ และระยะเวลาในการประมวลผล ซึ่งทำให้การสกัดด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพสำหรับการพัฒนาสารสกัดจากพืช สมุนไพร อาหารเสริม อาหารฟังก์ชัน เครื่องสำอาง และส่วนประกอบทางเภสัชกรรม

ประโยชน์ของการสกัดใบมะกอกด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงในรายละเอียด:

• อัตราส่วนการสกัดที่สูงขึ้น: ปล่อยสารฟีนอลภายในเซลล์จากใบมะกอกอย่างมีประสิทธิภาพโดยใช้การเกิดโพรงเสียงในของเหลว
• เวลาการประมวลผลที่สั้นลง: ลดเวลาการสกัดเมื่อเทียบกับการหมักและการสกัดด้วยตัวทำละลายแบบดั้งเดิม
• กระบวนการที่มีความยืดหยุ่นต่อตัวทำละลายในระดับอ่อน: ใช้น้ำ เอทานอลในน้ำ กลีเซอรอล น้ำมัน หรือตัวทำละลายอื่นที่เข้ากันได้กับกระบวนการ
• อุปกรณ์ที่สามารถปรับขนาดได้: พัฒนาขั้นตอนของคุณด้วยเครื่องโซนิคเอเตอร์ในห้องปฏิบัติการและขยายขนาดเชิงเส้นสู่ระบบไหลผ่านอุตสาหกรรม
• คุณภาพที่สามารถทำซ้ำได้: การควบคุมแบบดิจิทัลและการบันทึกข้อมูลช่วยสนับสนุนการผลิตสารสกัดอย่างสม่ำเสมอ
• อเนกประสงค์: ออกแบบมาสำหรับผู้ผลิตผลิตภัณฑ์เสริมอาหาร ผู้ผลิตสารสกัดจากพืช โรงงานน้ำมันมะกอก และฝ่ายวิจัยและพัฒนาในอุตสาหกรรมยา&ห้องปฏิบัติการ D, ผู้จัดจำหน่ายส่วนผสมเครื่องสำอาง และบริษัทเทคโนโลยีอาหาร

อะไรทําให้สารสกัดจากใบมะกอกมีประโยชน์มาก?

ใบมะกอก (Olea europaea) ซึ่งเป็นของเสียทางการเกษตรหรือผลพลอยได้เป็นแหล่งที่ดีสําหรับสารต้านอนุมูลอิสระตามธรรมชาติ ใบมะกอกมีโพลีฟีนอลหลายชนิด (หรือที่เรียกว่าไบโอฟีนอล) เช่น โอเลโรเปียนและโอเลซีน โพลีฟีนอลเกิดขึ้นตามธรรมชาติในพืชและมีส่วนช่วยในสารสกัดจากใบมะกอกมีประโยชน์ต่อสุขภาพ นอกจากโพลีฟีนอลแล้ว ใบของต้นมะกอกยังอุดมไปด้วยสารต้านอนุมูลอิสระ เช่น ลิกสโตรไซด์ไอโซเมอร์ ไฮดรอกซีไทโรซอล ไทโรซอล และกรดคาเฟอิก
สารสกัดจากใบมะกอกเป็นสารสกัดเข้มข้นของสารพฤกษเคมีในใบมะกอกและมีสารต้านอนุมูลอิสระที่มีประสิทธิภาพในปริมาณสูง สารสกัดจากใบมะกอกมักใช้เพื่อเพิ่มระบบภูมิคุ้มกัน ตัวอย่างเช่น ใช้เพื่อปรับปรุงอาการของไข้หวัด ไอ และเจ็บคอ
นอกจากนี้ งานวิจัยยังชี้ให้เห็นว่าสารโพลีฟีนอลในสารสกัดจากใบมะกอกอาจช่วยลดความเสี่ยงของโรคหัวใจและหลอดเลือด ลดระดับคอเลสเตอรอล ช่วยในการลดน้ำหนัก แสดงฤทธิ์ต้านจุลชีพ และทำหน้าที่เป็นสารต้านมะเร็ง
ด้วยเหตุนี้สารสกัดจากใบมะกอก (Olea europaea L. folium) จึงถูกใช้เป็นสารออกฤทธิ์ในสูตรผลิตภัณฑ์ของยาและผลิตภัณฑ์เสริมอาหาร นอกจากนี้ สารสกัดจากใบมะกอกยังใช้ในผลิตภัณฑ์เสริมอาหาร การรักษา เครื่องสําอาง ตลอดจนอาหารและเครื่องดื่ม

สารสกัดจากใบมะกอกอุดมไปด้วยโพลีฟีนอล เช่น โอเลอโรฟิน, กรดคาเฟอิก, ไฮดรอกซีไทโรซอล, เวอร์บาสโคไซด์, รูติน, เควอซิติน เป็นต้น

น้ํามันมะกอกผสม: สารสกัดจากใบมะกอกยังใช้เพื่อเสริมสร้างน้ํามันมะกอก เช่น น้ํามันมะกอกบริสุทธิ์ เสริมด้วยสารสกัดจากใบมะกอก น้ํามันมะกอกมีรสชาติที่เข้มข้นขึ้น และค่า ORAC ของน้ํามันมะกอกจะเพิ่มขึ้น น้ํามันมะกอกที่ผสมใบมะกอกมีอายุการเก็บรักษาที่ดีขึ้นและเสถียรภาพทางความร้อนที่สูงขึ้นเนื่องจากสารต้านอนุมูลอิสระกําจัดอนุมูลอิสระและป้องกันอาการหืน
เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการหมักมะกอกด้วยอัลตราโซนิกสําหรับการผลิตน้ํามันมะกอกบริสุทธิ์!

พฤกษเคมีที่สําคัญที่สุดในใบมะกอก

องค์ประกอบของสารประกอบฟีนอลิกในใบมะกอกประกอบด้วย โอลีโรไซด์ (โอลีโรเปอิน, เวอร์บาสโคไซด์), ฟลาโวน (ลูทีโอลิน, ดิออสเมทิน, อะพิจีนิน-7-กลูโคส, ลูทีโอลิน-7-กลูโคส, ดิออสเมทิน-7-กลูโคส), ฟลาโวนอล (รูติน), ฟลาแวน-3-อล (คาเทชิน) และอนุพันธ์ของฟีนอล (ไทโรล, ไฮดรอกซีไทโรล, วานิลลิน, กรดวานิลลิก, กรดคาเฟอิก) โอเลอูโรเปนและไฮดรอกซีไทโรลเป็นสารประกอบฟีนอลที่สำคัญที่สุดในใบมะกอก

โอเลโรฟินน์

โอเลอูโรเปอิน (Oleuropein) เป็นสารไอริโดอยด์จากมะกอกที่ไม่มีพิษ (เป็นชนิดหนึ่งของโมโนเทอร์พีนอยด์) และเป็นสารประกอบฟีนอลิกที่มีรสขมชนิดหนึ่ง แม้ว่าจะพบในเปลือกมะกอกเขียว เนื้อ มะกอก เมล็ด และใบ แต่โอเลอูโรเปอินพบมากที่สุดในใบมะกอก ด้วยปริมาณ 6–14% ของน้ำหนักแห้ง มันเป็นโมเลกุลชีวภาพที่มีมากที่สุดในใบมะกอก ขึ้นอยู่กับสายพันธุ์มะกอก ดิน และเวลาเก็บเกี่ยว ปริมาณโอลีโรปีนสามารถเพิ่มขึ้นได้ถึง 17–23% ของน้ำหนักแห้ง

ไฮดรอกซีไทโรซอล

ไฮดรอกซีไทโรโซลเป็นสารเมตาบอไลต์ของโอเลอูโรเปอิน ทั้งสองโมเลกุลเป็นที่รู้จักกันดีในด้านฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระที่ทรงพลัง ซึ่งมีส่วนช่วยในคุณสมบัติต้านอนุมูลอิสระ ต้านการอักเสบ และช่วยต่อสู้กับโรคต่าง ๆ ของน้ำมันมะกอก ไฮดรอกซีไทโรโซลมีค่า ORAC (ความสามารถในการดูดซับอนุมูลออกซิเจน) ที่สูงที่สุดชนิดหนึ่งที่พบในสารต้านอนุมูลอิสระตามธรรมชาติ

สารสกัดจากใบมะกอกเต็มสเปกตรัมประกอบด้วยโพลีฟีนอล สารต้านอนุมูลอิสระ และสารพฤกษเคมีอื่นๆ จํานวนมาก ซึ่งมีผลเสริมฤทธิ์กัน การสกัดด้วยอัลตราโซนิกเป็นเทคนิคการสกัดที่เชื่อถือได้ซึ่งปล่อยสารพฤกษเคมีทั้งหมดออกจากใบมะกอกและผลิตสารสกัดบรอดแบนด์ที่มีศักยภาพสูง

สารสกัดจากใบมะกอกที่ผลิตโดย Sonication

สภาพแวดล้อมที่รุนแรงใน “ฮอตสปอต” บริเวณของการเกิดโพรงอากาศอัลตราโซนิกมีผลกระทบหลากหลายต่อวัสดุพืชและศักยภาพในการสกัดสารจากพืช ซึ่งรวมถึงการเอาชนะการซึมผ่านแบบเลือกสรรของเยื่อหุ้มเซลล์ การเพิ่มการแลกเปลี่ยนสารระหว่างภายในเซลล์กับตัวทำละลาย การทำลายเซลล์ทางกล และการปลดปล่อยสารภายในเซลล์ (เช่น สารพฤกษเคมี เช่น โอลิอูโรเปน, ไฮดรอกซีไทโรซอล, กรดแกลลิก เป็นต้น) ผลกระทบเหล่านี้ส่งผลให้ได้สารสกัดคุณภาพสูงในปริมาณมากภายในระยะเวลาการโซนิเคชันที่สั้นมาก เครื่องประมวลผลอัลตราโซนิกขนาด 400 วัตต์ เช่นUP400St ของ Hielscher สามารถแปรรูปสารละลายทางพฤกษศาสตร์ขนาด 10 ลิตรได้ภายใน 5-8 นาที เครื่องอัลตราโซนิกอุตสาหกรรมประมวลผลสารละลายที่ประกอบด้วยวัสดุจากพืชและตัวทําละลายในการไหลอย่างต่อเนื่อง ตัวกลางถูกสูบผ่านเครื่องปฏิกรณ์อัลตราโซนิกและโซนิกที่นั่น ในระดับอุตสาหกรรม UIP4000hdT (4kW) สามารถทําได้ประมาณ 3L / นาที
เนื่องจากผลผลิตสารสกัดสูงและความเร็วในการประมวลผลการสกัดด้วยอัลตราโซนิกจึงมีประสิทธิภาพเป็นพิเศษ ดังนั้น sonication จึงได้รับการดัดแปลงอย่างรวดเร็วโดยผู้ผลิตสารสกัดหลายรายซึ่งผลิตสารสกัดคุณภาพสูง เช่น CBD, cannabinoids, วานิลลา, สาหร่าย, ขิง และสารสกัดจากพฤกษศาสตร์อื่น ๆ อีกมากมาย โพรงอากาศอัลตราโซนิกสามารถบรรลุผลผลิตสารสกัด 95-99% ของสารออกฤทธิ์ที่มีอยู่ในพฤกษศาสตร์ ตัวอย่างเช่น การวิจัยแสดงให้เห็นว่าประสิทธิภาพการสกัด 99,27% สําหรับการปลดปล่อยฟีนอลิกทั้งหมดจากใบมะกอก (หลัว, 2011) กระบวนการอัลตราซาวนด์สามารถปรับให้เข้ากับวัตถุดิบและคุณภาพสารสกัดที่ต้องการได้อย่างเหมาะสมโดยการปรับพารามิเตอร์ของกระบวนการ (แอมพลิจูดอัลตราโซนิกอุณหภูมิความดันความหนืด)

รูปนี้แสดงโครมาโตกราฟีของเหลวประสิทธิภาพสูงพิเศษพร้อมโครมาโตแกรมเครื่องตรวจจับไดโอดอาร์เรย์ (UHPLC-DAD) ของฟีนอลิกใบมะกอกที่สกัดด้วยอัลตราโซนิก ตรวจพบจุดสูงสุด 1 และ 2 ที่ 325nm (เส้นสีแดง) ในขณะที่จุดสูงสุด 3 (เส้นสีน้ําเงิน) ถูกตรวจพบที่ 280nm
ภาพและการศึกษา: Giocometti, J. et al. (2018)

การสกัดด้วยอัลตราโซนิกเข้ากันได้กับตัวทําละลายเกือบทุกชนิด สําหรับการสกัดใบมะกอกด้วยอัลตราโซนิกพบว่าเอทานอลในน้ํา 80% มีประสิทธิภาพมากที่สุด แต่ผลผลิตการสกัดสําหรับสารประกอบพฤกษเคมีเฉพาะสามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยการเลือกตัวทําละลายอื่นที่มีขั้วต่างกัน (เช่น เมทานอล)
สนใจที่จะเพิ่มผลผลิตน้ํามันมะกอกบริสุทธิ์พิเศษของคุณในระหว่างการ malaxation หรือไม่? จากนั้นคลิกที่นี่เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับ malaxation อัลตราโซนิกของ EVOO!
 

ข้อดีของระบบสกัดอัลตราโซนิก

ข้อดีของการสกัดด้วยอัลตราโซนิกคือผลผลิตการสกัดที่สูงทางเลือกฟรีของตัวทําละลาย (เช่นน้ําเอทานอลส่วนผสมของน้ํา - เอทานอลน้ํามันมะกอก ฯลฯ ) ตลอดจนการดําเนินงานที่ง่ายและปลอดภัย เนื่องจากแรงเชิงกลที่เข้มข้นของ sonication ตัวทําละลายทางนิเวศวิทยาและอ่อนๆ เช่น น้ํา เอทานอล ฯลฯ มักจะเพียงพอที่จะบรรลุอัตราการสกัดและผลผลิตที่ไม่ธรรมดา ด้วยเหตุนี้การสกัดด้วยอัลตราโซนิกจึงช่วยลดเวลาในการสกัดและช่วยลดการใช้ตัวทําละลายหรือการใช้ตัวทําละลายที่อ่อนโยนและอ่อนโยนกว่า ซึ่งหมายความว่าการสกัดด้วยอัลตราโซนิกช่วยให้มีทั้งอัตราการสกัดที่สูงขึ้นและสารสกัดที่ดีต่อสุขภาพ (เช่นสารสกัดจากน้ําเย็น) เนื่องจากอุณหภูมิของกระบวนการสามารถควบคุมได้อย่างแม่นยําในระหว่างการ sonication จึงหลีกเลี่ยงการสลายตัวด้วยความร้อนของสารสกัดเนื่องจากอุณหภูมิสูงเกินไปรวมถึงการระเหยของสาร
เมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องสกัด CO₂ แบบเหนือวิกฤต ค่าการได้มาซึ่งเครื่องสกัดแบบอัลตราโซนิกมีราคาต่ำ เครื่องประมวลผลแบบอัลตราโซนิกยังสามารถทำคะแนนได้ดีในแง่ของค่าใช้จ่ายในการดำเนินงาน การใช้งานที่ง่ายและเป็นมิตรกับผู้ใช้ รวมถึงความปลอดภัยในการทำงาน

การสกัดด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงสำหรับปริมาณน้อยจนถึงการผลิตในระดับอุตสาหกรรม

คุณสมบัติพิเศษของการประมวลผลด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงคือความสามารถในการปรับขนาดกระบวนการสกัดได้อย่างเป็นเชิงเส้น การศึกษาความเป็นไปได้และการผลิตในปริมาณน้อยสามารถทำได้อย่างง่ายดายด้วยอุปกรณ์คลื่นเสียงความถี่สูงที่สะดวกในภาชนะเปิด ซึ่งทำให้ง่ายต่อการทดสอบประสิทธิภาพและคุณภาพของกระบวนการสกัดด้วยคลื่นเสียงความถี่สูง ผลลัพธ์ที่ได้จากการทดลองในขนาดเล็กสามารถทำซ้ำได้อย่างสมบูรณ์และขยายขนาดได้ การควบคุมแบบดิจิทัลของเครื่องสกัดด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงและการบันทึกข้อมูลพารามิเตอร์ของคลื่นเสียงอัตโนมัติลงใน SD การ์ดภายใน ช่วยให้สามารถตรวจสอบกระบวนการได้อย่างแม่นยำและสามารถทำซ้ำได้ตามมาตรฐานคุณภาพที่คงที่ Hielscher Ultrasonics’ กลุ่มผลิตภัณฑ์นำเสนอเครื่องสกัดด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงสำหรับทุกขนาด – จากอุปกรณ์มือถือขนาด 50 วัตต์ ไปจนถึงเครื่องอัลตราซาวด์อุตสาหกรรมขนาด 16,000 วัตต์ สำหรับการผลิตแบบอินไลน์ ขอบคุณ Hielscher Ultrasonics’ ประสบการณ์หลายทศวรรษในด้านการสกัดด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงและการติดตั้งระบบสกัดด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงหลายร้อยระบบทั่วโลก รับประกันคำแนะนำที่มีความสามารถและครอบคลุม

ตารางด้านล่างให้ข้อบ่งชี้ถึงความสามารถในการประมวลผลโดยประมาณของเครื่องอัลตราโซนิกของเรา:

อัลตราซาวนด์และการสกัดอัลตราโซนิกคืออะไร?

อัลตราซาวนด์หมายถึงการสั่นสะเทือนของเสียงที่มีมากกว่า 20kHz กล่าวคือ การสั่นมากกว่า 20,000 ครั้งต่อวินาที นี่คือพื้นที่ที่อยู่เหนือสเปกตรัมการได้ยินของมนุษย์ อัลตราซาวนด์จึงครอบคลุมการสั่นสะเทือนของเสียงที่หลากหลายมากซึ่งหมายความว่าการใช้งานที่แตกต่างกันมากมายอยู่ในด้านอัลตราซาวนด์ ตัวอย่างการใช้งานที่รู้จักกันดีที่สุด ได้แก่ ขั้นตอนการถ่ายภาพที่แพทย์ ความช่วยเหลือในการจอดรถในรถยนต์ และการทดสอบวัสดุแบบไม่ทําลาย สําหรับตัวอย่างที่กล่าวถึงจะใช้อัลตราซาวนด์ความถี่สูงที่ไม่ทําลาย
อัลตราซาวนด์กําลังสูงหมายถึงคลื่นเสียงความถี่ต่ําที่มีความเข้มสูงที่มีความถี่ประมาณ 20-60kHz คลื่นเสียงที่มีพลังงานหนาแน่นเหล่านี้สร้างวงจรความดันสูง (การบีบอัด) และรอบความดันต่ํา (หายาก) สลับกันในของเหลว ในระหว่างรอบความดันต่ําคลื่นอัลตราโซนิกพลังงานสูงจะสร้างฟองอากาศสูญญากาศขนาดเล็กหรือช่องว่างในของเหลว เมื่อฟองอากาศเหล่านี้ถึงปริมาตรที่ไม่สามารถดูดซับพลังงานเพิ่มเติมได้ฟองอากาศจะระเบิดในระหว่างวงจรความดันสูง ปรากฏการณ์การระเบิดของฟองสบู่นี้เรียกว่าโพรงอากาศ
โพรงอากาศสร้างจุดร้อนเฉพาะที่ในของเหลวหรือสารละลาย ซึ่งสามารถเข้าถึงอุณหภูมิสูงถึง 5000K และแรงดันสูงถึง 2000atm นอกจากนี้ การระเบิดของฟองอากาศยังสร้างไอพ่นของของเหลวที่ความเร็วสูงถึง 280 ม./วินาที สภาวะที่รุนแรงที่เกิดขึ้นในท้องถิ่นเหล่านี้ทําให้เซลล์พืชแตก เพื่อให้สารออกฤทธิ์ทางชีวภาพที่ติดอยู่ภายในเซลล์พืชถูกปล่อยออกมา ซึ่งหมายความว่าโพรงอากาศแบบอะคูสติกจะขัดขวางเซลล์พืชและนําไปสู่การแพร่กระจายของโมเลกุลภายในเซลล์ที่สูงขึ้นในสารละลายสกัด (ตัวทําละลาย) ซึ่งจะช่วยเพิ่มการถ่ายเทมวล การถ่ายเทมวลที่สูงขึ้นหมายถึงอัตราการสกัดที่สูงขึ้น ดังนั้นโพรบอัลตราโซนิกจึงเป็นหนึ่งในเครื่องมือที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตสารสกัดคุณภาพสูงจากพฤกษศาสตร์เช่นสมุนไพรใบผลไม้และวัสดุจากพืชอื่น ๆ
การสกัดด้วยอัลตราโซนิกมีข้อดีหลายประการเช่นการสกัดที่สมบูรณ์ / ผลผลิตที่สูงมาก, ลดเวลาในการสกัด, ประสิทธิภาพที่ดีขึ้น, ความเข้ากันได้กับตัวทําละลายใด ๆ และเป็นวิธีการสกัดแบบไม่ใช้ความร้อน
 

เครื่องสะท้อนเสียง UIP4000hdT สําหรับการแปรรูปใบมะกอกแบบอินไลน์เพื่อผลิตสารสกัดคุณภาพสูง