การสกัดใบมะกอกด้วยอัลตราโซนิกเพื่อให้ได้สารสกัดโพลีฟีนอลในปริมาณสูง

ผลิตสารสกัดใบมะกอกที่มีฤทธิ์สูงและอุดมด้วย oleuropein, hydroxytyrosol, verbascoside ฟลาโวนอยด์ และโพลีฟีนอลที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพชนิดอื่น ๆ ด้วยเครื่องโซนิเคเตอร์แบบโพรบของ Hielscher การสกัดด้วยอัลตราโซนิกช่วยเร่งการทำลายเซลล์และการถ่ายเทมวล ช่วยให้ผู้ผลิตได้ผลผลิตสูง ใช้เวลาแปรรูปสั้น และได้สารสกัดที่มีคุณภาพทำซ้ำได้ โดยใช้น้ำ ส่วนผสมเอทานอลกับน้ำ หรือตัวทำละลายอื่นที่เหมาะสม

การสกัดสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพจากใบมะกอกด้วยอัลตราโซนิก

ตั้งแต่การทดสอบความเป็นไปได้ในห้องปฏิบัติการ ไปจนถึงการผลิตเป็นรุ่นในระดับนำร่องและการผลิตแบบอินไลน์ในระดับอุตสาหกรรม เครื่องอัลตราโซนิกของ Hielscher ช่วยให้คุณควบคุมแอมพลิจูด อุณหภูมิ พลังงานที่ป้อน และเวลาแปรรูปได้อย่างแม่นยำ จึงทำให้การสกัดด้วยอัลตราโซนิกเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพสำหรับโภชนเภสัช สารสกัดจากพืช อาหารฟังก์ชัน เครื่องสำอาง และการพัฒนาส่วนผสมทางเภสัชกรรม

รายละเอียดประโยชน์ของการสกัดใบมะกอกด้วยอัลตราโซนิก:

• ผลผลิตจากการสกัดสูงขึ้น: ปลดปล่อยสารฟีนอลิกภายในเซลล์จากใบมะกอกอย่างมีประสิทธิภาพด้วยคาวิเทชันจากคลื่นเสียง
• เวลาแปรรูปสั้นลง: ลดเวลาสกัดเมื่อเทียบกับการแช่สกัดและการสกัดด้วยตัวทำละลายแบบดั้งเดิม
• กระบวนการที่อ่อนโยนและเลือกใช้ตัวทำละลายได้หลากหลาย: ใช้น้ำ สารละลายเอทานอลในน้ำ กลีเซอรอล น้ำมัน หรือตัวทำละลายอื่นที่เข้ากันได้กับกระบวนการ
• อุปกรณ์ที่ขยายขนาดได้: พัฒนากระบวนการด้วยเครื่องโซนิเคเตอร์สำหรับห้องปฏิบัติการ และขยายขนาดแบบเชิงเส้นไปสู่ระบบไหลผ่านในระดับอุตสาหกรรม
• คุณภาพที่ทำซ้ำได้: การควบคุมแบบดิจิทัลและการบันทึกข้อมูลสนับสนุนการผลิตสารสกัดที่สม่ำเสมอ
• ใช้งานได้หลากหลาย: ออกแบบสำหรับผู้ผลิตโภชนเภสัช ผู้ผลิตสารสกัดจากพืช โรงสกัดน้ำมันมะกอก ห้องปฏิบัติการวิจัยและพัฒนาทางเภสัชกรรม ผู้จัดหาส่วนผสมเครื่องสำอาง และบริษัทเทคโนโลยีอาหาร

อะไรทำให้สารสกัดใบมะกอกมีประโยชน์มาก?

ใบมะกอก (Olea europaea) ซึ่งเป็นของเสียหรือผลพลอยได้ทางการเกษตร เป็นแหล่งสารต้านอนุมูลอิสระตามธรรมชาติที่ดีเยี่ยม ใบมะกอกมีโพลีฟีนอลหลายชนิด (หรือเรียกว่าไบโอฟีนอล) เช่น oleuropein และ oleacein โพลีฟีนอลเกิดขึ้นตามธรรมชาติในพืชและมีส่วนทำให้สารสกัดใบมะกอกมีประโยชน์ต่อสุขภาพ นอกจากโพลีฟีนอลแล้ว ใบของต้นมะกอกยังอุดมด้วยสารต้านอนุมูลอิสระ เช่น ไอโซเมอร์ของ ligstroside, hydroxytyrosol, tyrosol และ caffeic acid
สารสกัดใบมะกอกเป็นสารพฤกษเคมีจากใบมะกอกในรูปเข้มข้น จึงมีสารต้านอนุมูลอิสระที่มีฤทธิ์สูงในปริมาณมาก ตามธรรมเนียมมีการใช้สารสกัดใบมะกอกเพื่อเสริมระบบภูมิคุ้มกัน เช่น ใช้เพื่อบรรเทาอาการหวัด ไอ และเจ็บคอ
นอกจากนี้ งานวิจัยยังบ่งชี้ว่าโพลีฟีนอลในสารสกัดใบมะกอกอาจลดความเสี่ยงของโรคหัวใจและหลอดเลือด ลดระดับคอเลสเตอรอล ช่วยลดน้ำหนัก แสดงฤทธิ์ต้านจุลชีพ และทำหน้าที่เป็นสารต้านมะเร็ง
ด้วยเหตุนี้ สารสกัดจากใบมะกอก (Olea europaea L. folium) จึงถูกใช้เป็นสารออกฤทธิ์ในสูตรผลิตภัณฑ์ยาและผลิตภัณฑ์เสริมอาหาร นอกจากนี้ ยังใช้สารสกัดใบมะกอกในผลิตภัณฑ์เสริมโภชนาการ ผลิตภัณฑ์เพื่อการรักษา เครื่องสำอาง รวมถึงอาหารและเครื่องดื่ม

สารสกัดใบมะกอกอุดมด้วยโพลีฟีนอล เช่น oleuropein, caffeic acid, hydroxytyrosol, verbascoside, rutin, quercitin เป็นต้น

น้ำมันมะกอกที่แช่สกัดสารจากพืช: สารสกัดใบมะกอกยังใช้เพิ่มสารสำคัญในน้ำมันมะกอก เช่น น้ำมันมะกอกเอ็กซ์ตร้าเวอร์จิน เมื่อเสริมด้วยสารสกัดใบมะกอก น้ำมันมะกอกจะมีรสชาติและกลิ่นที่หลากหลายเข้มข้นขึ้น และมีค่า ORAC เพิ่มขึ้น น้ำมันมะกอกที่แช่สกัดสารจากใบมะกอกมีอายุการเก็บรักษาดีขึ้นและมีความเสถียรต่อความร้อนสูงขึ้น เนื่องจากสารต้านอนุมูลอิสระช่วยกำจัดอนุมูลอิสระและป้องกันการเหม็นหืน
เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการแช่สกัดมะกอกโดยใช้อัลตราโซนิกช่วยเพื่อผลิตน้ำมันมะกอกเอ็กซ์ตร้าเวอร์จิน!

สารพฤกษเคมีที่สำคัญที่สุดในใบมะกอก

องค์ประกอบของสารฟีนอลิกในใบมะกอกประกอบด้วยโอเลยูโรไซด์ (oleuropein, verbascoside) ฟลาโวน (luteolin, diosmetin, apigenin-7-glucose, luteolin-7-glucose, diosmetin-7-glucose) ฟลาโวนอล (rutin) ฟลาวาน-3-ออล (catechin) และอนุพันธ์ฟีนอลิก (tyrosol, hydroxytyrosol, vanillin, vanillic acid, caffeic acid) Oleuropein และ hydroxytyrosol เป็นสารฟีนอลิกที่สำคัญที่สุดในใบมะกอก

Oleuropein

Oleuropein เป็นอิริดอยด์จากมะกอกที่ไม่มีพิษ (โมโนเทอร์พีนอยด์ชนิดหนึ่ง) และเป็นสารฟีนอลิกที่มีรสขมชนิดหนึ่ง แม้จะพบในเปลือก เนื้อ เมล็ด และใบของมะกอกเขียว แต่พบ oleuropein มากที่สุดในใบมะกอก ด้วยปริมาณ 6–14% ของน้ำหนักแห้ง สารนี้จึงเป็นโมเลกุลออกฤทธิ์ทางชีวภาพที่โดดเด่นที่สุดในใบมะกอก ปริมาณ oleuropein อาจเพิ่มขึ้นได้ถึง 17–23% ของน้ำหนักแห้ง ขึ้นอยู่กับพันธุ์มะกอก ดิน และช่วงเวลาเก็บเกี่ยว

Hydroxytyrosol

Hydroxytyrosol เป็นเมแทบอไลต์ของ oleuropein โมเลกุลทั้งสองเป็นที่รู้จักจากฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระที่สูง ซึ่งมีส่วนต่อฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระ ต้านการอักเสบ และต่อสู้กับโรคบางส่วนของน้ำมันมะกอก Hydroxytyrosol มีค่า ORAC (ความสามารถในการดูดซับอนุมูลออกซิเจน) ที่เป็นที่ทราบอยู่ในระดับสูงที่สุดระดับหนึ่งในบรรดาสารต้านอนุมูลอิสระตามธรรมชาติที่มีการตรวจวัด

สารสกัดใบมะกอกแบบครบองค์ประกอบมีโพลีฟีนอล สารต้านอนุมูลอิสระ และสารพฤกษเคมีอื่น ๆ จำนวนมาก ซึ่งมีฤทธิ์เสริมกัน การสกัดด้วยอัลตราโซนิกเป็นเทคนิคการสกัดที่เชื่อถือได้ ซึ่งปลดปล่อยสารพฤกษเคมีทั้งหมดจากใบมะกอก จึงให้สารสกัดที่ครอบคลุมสารหลากหลายชนิดและมีฤทธิ์สูงมาก

สารสกัดใบมะกอกที่ผลิตด้วยการโซนิเคชัน

สภาวะแวดล้อมที่รุนแรงในบริเวณ “จุดร้อน” ของคาวิเทชันจากอัลตราโซนิกมีผลหลายประการต่อวัสดุจากพืชและความสามารถในการสกัดสารจากวัสดุนั้น ผลเหล่านี้รวมถึงการเอาชนะคุณสมบัติเลือกผ่านของเยื่อหุ้มเซลล์ การเพิ่มการแลกเปลี่ยนสารระหว่างภายในเซลล์กับตัวทำละลาย การทำลายเซลล์ด้วยแรงกล และการปลดปล่อยสารภายในเซลล์ (เช่น สารพฤกษเคมี ได้แก่ oleuropein, hydroxytyrosol, gallic acid เป็นต้น) ผลเหล่านี้ทำให้ได้สารสกัดคุณภาพสูงในปริมาณมากภายในเวลาโซนิเคชันที่สั้นมาก เครื่องประมวลผลอัลตราโซนิกขนาด 400 วัตต์ เช่น UP400St ของ Hielscher สามารถแปรรูปสารแขวนลอยข้นจากพืชปริมาตร 10 ลิตรต่อรุ่นได้ภายใน 5–8 นาที เครื่องอัลตราโซนิกอุตสาหกรรมแปรรูปสารแขวนลอยข้นที่ประกอบด้วยวัสดุจากพืชและตัวทำละลายด้วยการไหลต่อเนื่อง ตัวกลางถูกสูบผ่านเครื่องปฏิกรณ์อัลตราโซนิกและได้รับการโซนิเคชันภายในเครื่อง ในระดับอุตสาหกรรม UIP4000hdT (4kW) สามารถทำได้ประมาณ 3L/min
เนื่องจากให้ผลผลิตสารสกัดสูงและมีความเร็วของกระบวนการสูง การสกัดด้วยอัลตราโซนิกจึงมีประสิทธิภาพเป็นพิเศษ ด้วยเหตุนี้ ผู้ผลิตสารสกัดหลายรายที่ผลิตสารสกัดคุณภาพสูง เช่น CBD แคนนาบินอยด์ วานิลลา สาหร่าย ขิง และสารสกัดจากพืชอื่น ๆ อีกมากมาย จึงนำการโซนิเคชันมาใช้อย่างรวดเร็ว คาวิเทชันจากอัลตราโซนิกสามารถให้ผลผลิตสารสกัดคิดเป็น 95–99% ของสารออกฤทธิ์ที่มีอยู่ในพืช ตัวอย่างเช่น งานวิจัยแสดงประสิทธิภาพการสกัด 99.27% สำหรับการปลดปล่อยสารฟีนอลิกทั้งหมดจากใบมะกอก (Luo, 2011) สามารถปรับกระบวนการอัลตราโซนิกให้เหมาะสมที่สุดกับวัตถุดิบและคุณภาพสารสกัดที่ต้องการได้ โดยปรับพารามิเตอร์ของกระบวนการ (แอมพลิจูดอัลตราโซนิก อุณหภูมิ ความดัน ความหนืด)

ภาพแสดงโครมาโทแกรมจากโครมาโทกราฟีของเหลวสมรรถนะสูงยิ่งยวดร่วมกับตัวตรวจวัดแบบไดโอดอาร์เรย์ (UHPLC-DAD) ของสารฟีนอลิกจากใบมะกอกที่สกัดด้วยอัลตราโซนิก ตรวจพบพีก 1 และ 2 ที่ 325nm (เส้นสีแดง) ส่วนพีก 3 (เส้นสีน้ำเงิน) ตรวจพบที่ 280nm
ภาพและงานวิจัย: Giocometti, J. et al. (2018)

การสกัดด้วยอัลตราโซนิกเข้ากันได้กับตัวทำละลายแทบทุกชนิด สำหรับการสกัดใบมะกอกโดยใช้อัลตราโซนิกช่วย พบว่าสารละลายเอทานอลในน้ำ 80% มีประสิทธิผลสูงที่สุด อย่างไรก็ตาม สามารถเปลี่ยนผลผลิตจากการสกัดสารพฤกษเคมีเฉพาะชนิดได้ โดยเลือกตัวทำละลายอื่นที่มีขั้วต่างกัน (เช่น เมทานอล)
สนใจเพิ่มผลผลิตน้ำมันมะกอกเอ็กซ์ตร้าเวอร์จินระหว่างการนวดผสมเนื้อมะกอกหรือไม่? คลิกที่นี่เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการนวดผสมเนื้อมะกอกด้วยอัลตราโซนิกในการผลิต EVOO!
 

ข้อดีของระบบสกัดอัลตราโซนิก

ข้อดีของการสกัดด้วยอัลตราโซนิก ได้แก่ ผลผลิตจากการสกัดสูง การเลือกตัวทำละลายได้อย่างอิสระ (เช่น น้ำ เอทานอล ส่วนผสมน้ำกับเอทานอล น้ำมันมะกอก เป็นต้น) ตลอดจนการใช้งานที่ง่ายและปลอดภัย เนื่องจากการโซนิเคชันก่อให้เกิดแรงกลที่เข้มข้น ตัวทำละลายที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและอ่อนโยน เช่น น้ำ เอทานอล เป็นต้น จึงมักเพียงพอที่จะให้อัตราการสกัดและผลผลิตสูงเป็นพิเศษ ดังนั้น การสกัดด้วยอัลตราโซนิกจึงช่วยลดเวลาสกัด และทำให้ลดการใช้ตัวทำละลายหรือใช้ตัวทำละลายที่อ่อนโยนยิ่งขึ้นได้ ซึ่งหมายความว่าการสกัดด้วยอัลตราโซนิกให้ทั้งอัตราการสกัดที่สูงขึ้นและสารสกัดที่ดีต่อสุขภาพยิ่งขึ้น (เช่น สารสกัดด้วยน้ำเย็น) เนื่องจากสามารถควบคุมอุณหภูมิกระบวนการระหว่างการโซนิเคชันได้อย่างแม่นยำ จึงหลีกเลี่ยงการสลายตัวด้วยความร้อนของสารสกัดเนื่องจากอุณหภูมิสูงเกินไป รวมถึงการระเหยของสารได้
เมื่อเทียบกับเครื่องสกัดด้วย CO₂ เหนือวิกฤต ต้นทุนการจัดซื้อเครื่องสกัดอัลตราโซนิกต่ำกว่า เครื่องประมวลผลอัลตราโซนิกยังมีข้อได้เปรียบด้านต้นทุนการดำเนินงาน การใช้งานที่ง่ายและสะดวกต่อผู้ใช้ และความปลอดภัยในการทำงาน

การสกัดด้วยอัลตราโซนิกตั้งแต่ปริมาณน้อยไปจนถึงการผลิตระดับอุตสาหกรรม

คุณสมบัติพิเศษของการแปรรูปด้วยอัลตราโซนิกคือการขยายขนาดกระบวนการสกัดแบบเชิงเส้น สามารถศึกษาความเป็นไปได้และผลิตเป็นรุ่นขนาดเล็กได้อย่างง่ายดายด้วยอุปกรณ์อัลตราโซนิกที่ใช้งานสะดวกในภาชนะเปิด ทำให้ทดสอบประสิทธิภาพและคุณภาพของกระบวนการสกัดด้วยอัลตราโซนิกได้ง่าย ผลลัพธ์ใด ๆ ที่ได้จากการดำเนินงานขนาดเล็กสามารถทำซ้ำได้อย่างครบถ้วนและขยายขนาดได้ การควบคุมเครื่องสกัดอัลตราโซนิกแบบดิจิทัลและการบันทึกข้อมูลพารามิเตอร์อัลตราโซนิกโดยอัตโนมัติลงในการ์ด SD ภายใน ช่วยให้ติดตามกระบวนการได้อย่างแม่นยำและทำซ้ำมาตรฐานคุณภาพที่สม่ำเสมอได้ กลุ่มผลิตภัณฑ์ของ Hielscher Ultrasonics มีเครื่องสกัดอัลตราโซนิกสำหรับทุกขนาด – ตั้งแต่อุปกรณ์มือถือขนาด 50 วัตต์ ไปจนถึงเครื่องอัลตราโซนิกอุตสาหกรรมขนาด 16,000 วัตต์สำหรับการผลิตแบบอินไลน์ ด้วยประสบการณ์หลายทศวรรษของ Hielscher Ultrasonics ด้านการสกัดด้วยอัลตราโซนิกและการติดตั้งระบบสกัดอัลตราโซนิกหลายร้อยระบบทั่วโลก จึงรับประกันได้ว่าจะได้รับคำแนะนำที่เชี่ยวชาญและครอบคลุม

ตารางด้านล่างแสดงความสามารถในการแปรรูปโดยประมาณของเครื่องอัลตราโซนิกของเรา:

อัลตราซาวนด์และการสกัดด้วยอัลตราโซนิกคืออะไร?

อัลตราซาวนด์หมายถึงการสั่นของเสียงที่มีความถี่มากกว่า 20kHz กล่าวคือ สั่นมากกว่า 20,000 ครั้งต่อวินาที ซึ่งเป็นย่านที่สูงกว่าช่วงการได้ยินของมนุษย์ อัลตราซาวนด์จึงครอบคลุมช่วงการสั่นของคลื่นเสียงที่กว้างมาก ทำให้มีการประยุกต์ใช้งานที่แตกต่างกันจำนวนมากอยู่ในขอบเขตของอัลตราซาวนด์ ตัวอย่างการใช้งานที่เป็นที่รู้จักมากที่สุด ได้แก่ การสร้างภาพทางการแพทย์ ระบบช่วยจอดรถ และการทดสอบวัสดุแบบไม่ทำลาย ตัวอย่างเหล่านี้ใช้อัลตราซาวนด์ความถี่สูงแบบไม่ทำลาย
อัลตราซาวนด์กำลังสูงหมายถึงคลื่นเสียงความเข้มสูงและความถี่ต่ำ โดยมีความถี่ประมาณ 20–60kHz คลื่นเสียงที่มีความหนาแน่นพลังงานสูงเหล่านี้สร้างวัฏจักรความดันสูง (การอัด) และวัฏจักรความดันต่ำ (การขยายตัว) สลับกันในของเหลว ในช่วงวัฏจักรความดันต่ำ คลื่นอัลตราซาวนด์พลังงานสูงจะสร้างฟองสุญญากาศขนาดเล็กหรือช่องว่างในของเหลว เมื่อฟองเหล่านี้มีปริมาตรถึงระดับที่ไม่สามารถดูดซับพลังงานเพิ่มได้อีก ฟองจะยุบตัวแตกในช่วงวัฏจักรความดันสูง ปรากฏการณ์การยุบตัวเข้าด้านในของฟองนี้เรียกว่าคาวิเทชัน
คาวิเทชันสร้างจุดร้อนเฉพาะที่ในของเหลวหรือสารแขวนลอยข้น ซึ่งอาจมีอุณหภูมิสูงถึง 5000K และความดันสูงถึง 2000atm นอกจากนี้ การยุบตัวเข้าด้านในของฟองคาวิเทชันยังก่อให้เกิดลำพุ่งของของเหลวที่มีความเร็วสูงถึง 280 m/s สภาวะรุนแรงที่เกิดขึ้นเฉพาะที่เหล่านี้ทำให้เซลล์พืชแตก จึงปลดปล่อยสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพที่กักอยู่ภายในเซลล์พืช กล่าวคือ คาวิเทชันจากคลื่นเสียงทำลายเซลล์พืชและเพิ่มการแพร่ของโมเลกุลภายในเซลล์เข้าสู่สารละลายสกัด (ตัวทำละลาย) จึงเพิ่มการถ่ายเทมวล การถ่ายเทมวลที่สูงขึ้นหมายถึงอัตราการสกัดที่สูงขึ้น ดังนั้น โพรบอัลตราโซนิกจึงเป็นหนึ่งในเครื่องมือที่ใช้แพร่หลายที่สุดในการผลิตสารสกัดคุณภาพสูงจากพืช เช่น สมุนไพร ใบ ผล และวัสดุจากพืชอื่น ๆ
การสกัดด้วยอัลตราโซนิกมีข้อดีหลายประการ เช่น การสกัดที่สมบูรณ์ / ผลผลิตสูงมาก เวลาสกัดลดลง ประสิทธิภาพดีขึ้น ความเข้ากันได้กับตัวทำละลายทุกชนิด และการเป็นวิธีสกัดที่ไม่ใช้ความร้อน
 

เครื่องโซนิเคเตอร์ UIP4000hdT สำหรับการแปรรูปใบมะกอกแบบอินไลน์เพื่อผลิตสารสกัดคุณภาพสูง