Üzüm ve Şarap Yan Ürünlerinden Aktif Bileşiklerin Ultrasonik Ekstraksiyonu

Üzümler (Vitis vinifera), asma ve şarap yan ürünleri, tıbbi takviyelerin ve besin takviyelerinin üretimi için değerli bileşikler olan polifenoller ve diğer biyoaktif maddeler açısından zengindir. Ultrasonik ekstraksiyon, üzüm ve asma kaynaklı bileşiklerin (ör. üzüm posası, çekirdekler, yapraklar, saplar, şarap tortusu) basit ve yüksek verimlilikle izolasyonuna olanak tanır. Ultrason destekli ekstraksiyon hızlı ve güvenilirdir; daha yüksek verim, daha ılımlı ekstraksiyon koşulları, daha kısa ekstraksiyon süresi ve daha düşük maliyet açısından diğer ekstraksiyon yöntemlerinden üstündür.

Üzüm ve Asmadan Fitokimyasalların Ultrasonik Ekstraksiyonu

Bağlardan ve şarap yapım sürecinden elde edilen yan ürünler arasında üzüm pulpu, posa (kabuklar ve çekirdekler), şarap tortuları, üzüm yaprakları, saplar ve asma çubukları bulunur; bunlar w/w bazında %30–40’a kadar katı madde oluşturur ve çoğunlukla kullanılmadan atık olarak atılır. Bu üzüm ve şarap yan ürünlerinin polifenoller ve diğer biyoaktif bileşikler açısından zenginliğini keşfeden endüstri, değerli ekstraktlar üretmek için bu bitkisel malzemeleri giderek daha fazla kullanmaktadır. Üzümlerde ve asmada (Vitis vinifera) bulunan resveratrol, antosiyanidinler, proantosiyanidin, quercitin ve diğer maddeler, tıbbi takviyeler ve besin takviyeleri olarak hâlihazırda yaygın biçimde tüketilmektedir. Sağlığı destekleyen bileşiklerin kaynağı olan Vitis vinifera yan ürünlerinden elde edilen ekstraktlar, ilaç ve gıda endüstrilerinde kullanılırken aynı zamanda sürdürülebilir tarımı da desteklemektedir. Ultrasonik ekstraksiyon, üzüm ve üzüm yan ürünlerinden biyoaktif bileşiklerin salınmasını kolaylaştırır. Ultrason destekli ekstraksiyon, ilaç ve gıda bileşikleri için uzun süredir kullanılan yerleşik bir ekstraksiyon tekniğidir. Kısa bir ekstraksiyon işlemiyle çok yüksek ekstrakt verimi sunar ve her türlü çözücüyle (ör. su, etanol, izopropanol, hekzan vb.) çalışır.

Üzüm Çekirdeklerinden Polifenollerin Ultrasonik Ekstraksiyonu

Üzüm çekirdekleri proantosiyanidinler açısından zengindir ve bu nedenle tıbbi takviyeler ve besin takviyeleri için proantosiyanidin ekstraktlarının üretiminde mükemmel bir kaynaktır. Thilakarathna ve Rupasinghe (2022), kontrollü yüksek sıcaklıklarda ultrasonikasyonun üstün verimliliğini gösterebilmiştir; bu yöntem daha yüksek proantosiyanidin verimi ve önemli ölçüde daha kısa ekstraksiyon süresi sağlamıştır (ultrason 53 min., geleneksel çözücü ekstraksiyonu 150 h!).
Isı ve ultrasonikasyon uygulanması, PAC verimini önemli ölçüde artırırken (16,1 mg CE/g FW ile öngörülen 26,6 mg CE/g FW karşılaştırması) ekstraksiyon süresini (53 min sonikasyon süresi) ve sulu etanol gereksinimini (10,14:1 v:w) önemli ölçüde azaltmıştır. Nihai optimum koşullar %47 etanol, 10:1 s:s oranı (v:w), 53 min sonikasyon süresi ve 60◦C ekstraksiyon sıcaklığı olarak belirlenmiştir.

Sonikasyon Kullanılarak Verimli Üzüm Yaprağı Ekstraktı Üretimi

Yaygın üzüm asmasının (Vitis vinifera) yaprakları, tıbbi amaçlarla ve sağlık amacıyla sıklıkla ekstrakt biçiminde uygulanan resveratrol, antosiyanidinler, kuersetin, izokuersetin ve diğer birçok biyoaktif bileşik açısından zengindir.
Ultrasonik ekstraksiyonun üzüm yapraklarından yüksek verimle tam spektrumlu ekstrakt elde edilmesini sağladığı ve böylece ekstraksiyon sürecini çok verimli hâle getirdiği gösterilmiştir. Sulu etanolün, hedef moleküller için mükemmel çözme kapasitesine sahip olması ve toksisitesinin bulunmaması nedeniyle asma ekstraktları için tercih edilebilir bir çözücü olduğu gösterilmiştir. Ultrason kullanılan ekstraksiyon süreci yalnızca birkaç dakika sürer ve hem kesikli işlem olarak hem de sürekli akış modunda yürütülebilir.
Örneğin, üzüm yapraklarından ultrasonik olarak ekstrakte edilen resveratrol, mezogözenekli karbon kolonu kullanılarak saflaştırılabilir; bu işlem resveratrol saflığını %2,1–20,6 düzeyine yükseltir. (bkz. Sun et al., 2018)

Üzüm Saplarından Ultrasonik Stilbenoid Ekstraksiyonu

Piñeiro et al. (2013) tarafından geliştirilen ultrasonik ekstraksiyon protokolü, çoğunlukla asma çubuklarında ve üzüm saplarında bulunan trans-resveratrol, ε-viniferin, piseatannol ve vitisin B gibi stilbenlerin yüksek geri kazanımını sağlar.

Üzüm saplarından ultrasonik stilbenoid ekstraksiyonu üzerine yapılan çalışmanın grafik özeti.
(Çalışma ve görsel: Piñeiro et al., 2013)

UP200S sonikatörü (200W, 24kHz) ile üzüm saplarında bulunan başlıca stilbenoidler, ekstraksiyon sıcaklığı olarak 75°C ve ekstraksiyon çözücüsü olarak %80 etanol kullanılarak 15 min içinde ekstrakte edilebilir; organik çözücüyle bir temizleme adımına gerek yoktur. Optimize edilen yöntem, 22 üzüm sapı numunesinin stilbenoid içeriğinin basit ve etkili biçimde analiz edilmesine olanak tanımıştır.

Çeşitli parametreler uygulanarak UP200S ile gerçekleştirilen ultrasonik ekstraksiyonda ortalama geri kazanıma (alan 10.000−1) ilişkin ana etkiler grafiği: piseatannol (a), trans-resveratrol (b), ε-viniferin (c) ve vitisin-B (d).
(Çalışma ve grafikler: Piñeiro et al., 2013)

Stilbenoid bakımından zenginleştirilmiş referans ekstrakta ait HPLC-DAD kromatogramı.
(Çalışma ve grafikler: Piñeiro et al., 2013)

Üzüm ve Asma Ekstraksiyonu için Yüksek Performanslı Ultrasonik İşlemciler

Hielscher Ultrasonics ekstraktörleri, kullanılan bitkisel malzeme veya çözücü ne olursa olsun, bitkisel ekstraksiyon alanında köklü bir yere sahiptir. Ekstrakt üreticileri – hem seçkin butik ekstrakt üreticileri hem de büyük ölçekli seri üreticiler – Hielscher’in geniş ekipman yelpazesinde üretim gereksinimlerine uygun ideal ultrasonik ekstraksiyon ekipmanını bulur. Hem kesikli hem de sürekli hat içi işlem kurulumları hazır olarak mevcuttur ve aynı gün sevk edilebilir.

Hielscher Sonikatörleri ile Yüksek Verimli Ekstraksiyon

Hielscher ultrasonik ekstraktörleri bitki hücrelerini verimli biçimde parçalar, çözücünün nüfuz etmesi için bitkisel malzemenin yüzey alanını artırır ve kütle transferini iyileştirir; böylece fitokimyasalların (ikincil metabolitlerin) hızlı ve tam olarak salınmasını sağlar. Kullanım kolaylığı gözetilerek tasarlanan Hielscher ekstraktörleri hızla kurulur ve güvenli, sezgisel biçimde kullanılabilir.
 
Aşağıdaki tablo, sonikatörlerimizin yaklaşık işleme kapasitesi hakkında fikir verir: