Ультразвукова екстракція поліфенолів із побічних продуктів виробництва оливкової олії: історія успіху

Оливкова вичавка — це вже не просто побічний продукт агропромислового виробництва, а цінне джерело високоефективних природних антиоксидантів. У цьому дослідженні компанія Natural Phenolics оптимізувала водну екстракцію поліфенолів, багатих на гідрокситирозол, за допомогою ультразвукового апарату Hielscher UP400St. Результати демонструють надійний, відтворюваний та масштабований процес, що дозволяє досягти прогнозованої концентрації гідрокситирозолу 1609,5 мг/л за оптимізованих умов ультразвукової обробки. Ця робота підкреслює, як технологія прецизійного ультразвуку може перетворити відходи оливкової олії на високоякісну біологічну сировину для харчової, сільськогосподарської та екологічно стійкої промисловості.

оливкова вичавка – Не побічний продукт, а джерело, багате на антиоксиданти

Оливкова вичавка (альперухо) є основним побічним продуктом виробництва оливкової олії; її щорічний обсяг виробництва у світі становить від 13 до 18 мільйонів тонн. Поліфеноли — це вторинні метаболіти, які містяться у високих концентраціях у цих агропромислових відходах. Хоча ці сполуки мають виняткову антиоксидантну активність, їх потрапляння у навколишнє середовище в необробленому вигляді становить серйозну токсикологічну проблему. Як піонер у сфері утилізації відходів, компанія Natural Phenolics береться за вирішення цієї проблеми, перетворюючи це екологічне навантаження на стійкий економічний актив. Видобуваючи ці високоцінні метаболіти, іспанська компанія Natural Phenolics виробляє біосировинні матеріали преміум-класу. Наразі R&Компанія D of Natural Phenolics є лідером у виробництві сучасних рослинних біостимуляторів та харчових антиоксидантних консервантів із «чистою етикеткою».

Компанія «Natural Phenolics», що базується в Каталонії (Іспанія), виробляє високоякісні біостимулятори з побічних продуктів сільського господарства

Готові переробити оливкові вичавки?
Поділіться з нами інформацією про процес виробництва оливкової олії та потік оливкових вичавок. Ми допоможемо вам підібрати оптимальну ультразвукову екстракційну установку для ефективного та екологічного вилучення цінних поліфенолів.

Потреба в ефективних та стандартизованих технологіях видобутку

На цьому тлі вибір правильної технології екстракції має вирішальне значення для отримання стандартизованих екстрактів. Екстракція з використанням ультразвуку (UAE) зарекомендувала себе як ефективний метод, який, серед інших експлуатаційних переваг, забезпечує відтворювані результати, скорочує час екстракції та зменшує витрату розчинника.
У цій статті компанія Natural Phenolics представляє результати оптимізації процесу отримання стандартизованих водних екстрактів, багатих на гідрокситирозол (HT) та інші поліфеноли. В якості експериментальної моделі було обрано центрально-композитний дизайн. Оцінюваними параметрами були амплітуда та час екстракції, тоді як реакцію вимірювали за концентрацією гідрокситирозолу. Для цього використовували ультразвуковий апарат Hielscher Ultrasonics UP400St, обраний завдяки зручності у використанні та високій точності регулювання амплітуди.

Експериментальна розробка ультразвукової екстракції: оптимізація амплітуди та часу екстракції

Такий точний контроль мав вирішальне значення для відокремлення впливу акустичної енергії від варіацій вихідної сировини. Усі екстракції проводили з використанням висушеного оливкового жмиху (вологість 20 %, розмір частинок 1 мм) та води як розчинника. Суспензію готували з співвідношенням твердої фази до рідини 40 %, а всі експерименти проводили при постійній температурі 35 °C. У таблиці 1 наведено підсумок умов експерименту, оцінених за допомогою матриці CCD з 12 прогонами.

Параметр	Максимум	Мінімум	Осьова точка	Осьова точка
Амплітуда %	70	30	78	22
Час хв	30	10	34.1	5,9

У цій демонстрації ми демонструємо точність і ефективність ультразвукового дослідження зондового типу для вилучення біологічно активних компонентів з листя оливок. У відео ми використовуємо сонікатор UP400St для вилучення біологічно активних сполук, таких як поліфеноли та флавоноїди, включаючи олеуропеїн, гідрокситирозол, лютеолін та багато інших фітохімічних речовин. Ультразвук витягує високі виходи високоякісних біологічно активних сполук з використанням м'яких, нетоксичних розчинників, таких як вода, підкислена вода або водний етанол.

У таблиці 2 наведено оцінку якості моделі для оптимізації. Математична модель пояснювала 72,02 % загальної мінливості (R² = 0,7202), що є дуже задовільним результатом, зважаючи на складний та гетерогенний характер матриці оливкового жмиху. Хоча значущість моделі (P = 0,101) дещо перевищує традиційний поріг довірчої ймовірності 95 % через жорстко обмежені ступені свободи в матриці з 12 прогонами, сильні від’ємні квадратичні коефіцієнти b11 = -61,61 та b22 = -71,61 підтверджують фізично обґрунтовану параболічну кінетику екстракції.

Параметр
Амплітуда b2	67,6604
Час b2	59,6054
Амплітуда2 (b11)	-61,6139
Час	-71,6058
R2 (b11)	0.7202
R2 (скоригований)	0.4871
Статистичний показник F	3,0892
p-значення	1,011790 в степені мінус один
Залишкова стандартна похибка	67,05 мг/л

Ультразвукова екстракція гідрокситирозолу та поліфенолів з оливкових вичавок: оптимізований процес із використанням ультразвукового апарату UP400St

Ультразвукова екстракція поліфенолів з оливкових вичавок: ліворуч – Модель поверхні відгуку для даного методу; праворуч – Графік контурів

Ефективне вилучення гідрокситирозолу за допомогою ультразвукової екстракції

На рисунку 1А показано графік поверхні відгуку оптимізованої моделі. Широка червона зона на максимумі плато підтверджує надійність процесу, оскільки коливання амплітуди в діапазоні 50–60 % не спричиняють значних коливань концентрації гідрокситирозолу. При аналізі впливу окремих факторів збільшення амплітуди з 22 % до 50 % має вирішальний вплив, що призводить до різкого підвищення виходу екстракції. І навпаки, час екстракції, що перевищує 20 хвилин, стабілізує вихід, що свідчить про насичення розчинника на цьому етапі. Врешті-решт, ця архітектура успішно визначила остаточний операційний оптимум при амплітуді 61,5% та 24,2 хвилинах ультразвукової обробки, що дало максимальну прогнозовану концентрацію гідрокситирозолу 1609,5 мг/л.

Підсумовуючи, можна сказати, що застосування технології компанії Hielscher Ultrasonics стало основою для створення високовідтворюваного та енергетично оптимізованого процесу екстракції гідрокситирозолу. Виняткова точність регулювання амплітуди та надійні механічні характеристики сонотрода UP400St гарантують, що ці лабораторні досягнення можна безперешкодно перенести в промислові системи безперервного потоку. Крім того, успіх цієї фази оптимізації був значно прискорений завдяки винятковій технічній допомозі та місцевій підтримці, наданій компанією Jover Labtech, представниками Hielscher у Каталонії, Іспанія. Ця синергія між передовим акустичним обладнанням та експертною інженерною підтримкою на місці створює остаточний, життєздатний шлях до сталого, повномасштабного комерційного використання агропромислової біомаси.

Запитайте більше інформації

Перетворіть оливкові вичавки на високоякісні поліфенольні екстракти!
Розкажіть нам про ваші виробничі потужності з виробництва оливкової олії та обсяги виходу оливкового жмиху. Наші фахівці з ультразвукової екстракції допоможуть вам обрати найкраще технологічне рішення для ефективного та екологічного вилучення поліфенолів.

Адреса електронної пошти (обов'язково)

Контактний телефон

Ім'я

Інтерес

У цьому відеоролику ми покажемо вам установку 2x ультразвукорежисерів UIP4000HDT для інтенсифікованої екстракції оливкової олії першого віджиму, багатої поліфенолами. Показана установка експлуатується на сицилійському Frantoio. На відео незрілий сорт Biancolilla був оброблений для виробництва оливкової олії першого віджиму. Промислові ультразвуки Hielscher встановлюються на заводах з виробництва оливкової олії для збільшення виходу екстракції та якості оливкової олії першого віджиму. Кавітація, що генерується енергетичним ультразвуком, руйнує клітинні стінки і збільшує проникність тканин плодів оливи. Це призводить до кращого вилучення олії з оливкової пасти, що призводить до вищого виходу олії.

Пов'язані теми

Часті запитання: Ультразвукова екстракція поліфенолів з оливкових вичавок

Що таке оливкова вичавка?

Оливкова вичавка, також відома як «альперухо», є основним побічним продуктом, що утворюється під час видобутку оливкової олії. Вона складається з оливкової м’якоті, шкірки, кісточок, а також залишків води та олії. Хоча оливкову вичавку часто вважають відходами, вона містить цінні біоактивні сполуки, зокрема поліфеноли, такі як гідрокситирозол.

Чому оливкова вичавка є цінним джерелом поліфенолів?

Оливкова вичавка містить високу концентрацію фенольних сполук із сильними антиоксидантними властивостями. Ці сполуки можна вилучати та перетворювати на високоцінні натуральні екстракти для використання у консервуванні харчових продуктів, біостимуляторах для рослин, нутрицевтичних інгредієнтах, косметиці та інших сферах застосування на біологічній основі.

Що таке гідрокситирозол?

Гідрокситирозол — один із найважливіших поліфенолів, що містяться в оливках та продуктах їх переробки. Він відомий своєю потужною антиоксидантною дією та широко використовується у функціональних харчових продуктах, натуральних консервантах, косметичних засобах та сільськогосподарських біостимуляторах.

Чому поліфеноли слід вилучати з оливкових вичавок?

Вилучення поліфенолів з оливкових вичавок допомагає перетворити відходи агропромислового виробництва на цінну сировину. Це сприяє реалізації стратегій циркулярної економіки, зменшує екологічне навантаження від виробництва оливкової олії та створює нові можливості для отримання доходу за рахунок побічних продуктів, які в іншому випадку довелося б утилізувати або переробляти.

Що таке видалення зуба під контролем УЗД?

Екстракція з використанням ультразвуку — це сучасна технологія екстракції, яка використовує акустичну енергію для посилення вивільнення цінних сполук із рослинної сировини. Ультразвукова кавітація покращує масообмін між твердою біомасою та розчинником, що забезпечує швидшу, ефективнішу та більш відтворювану екстракцію порівняно з багатьма традиційними методами.

Як ультразвук сприяє покращенню екстракції поліфенолів з оливкових вичавок?

Ультразвук створює кавітаційні сили в рідкому середовищі, що сприяє руйнуванню клітинних структур рослин і покращує проникнення розчинника в біомасу. Це прискорює вивільнення поліфенолів, таких як гідрокситирозол, і дозволяє скоротити час екстракції, зменшити витрату розчинника та знизити мінливість процесу.

Чи можна використовувати воду як розчинник для ультразвукової екстракції оливкових вичавок?

Так. У дослідженні продемонстровано використання води як екстрагенту для вилучення поліфенолів, багатих на гідрокситирозол, із сушених оливкових вичавок. Це робить даний процес особливо привабливим для застосування в харчовій промисловості, а також для екологічно безпечних технологій екстракції з використанням інгредієнтів із «чистою етикеткою».

Яке ультразвукове обладнання використовувалося в дослідженні?

У дослідженні використовувався сонотрод Hielscher Ultrasonics UP400St. Цей ультразвуковий процесор було обрано завдяки його точному регулюванню амплітуди, високій надійності та придатності для контрольованої оптимізації екстракції поліфенолів з оливкових вичавок у лабораторних умовах.

Які параметри технологічного процесу було оптимізовано?

У ході дослідження було проведено оптимізацію двох основних параметрів ультразвукової екстракції: амплітуди ультразвукового впливу та тривалості екстракції. Ці параметри оцінювали за допомогою центрально-композитного плану дослідів з метою визначення їхнього впливу на концентрацію гідрокситирозолу у водному екстракті.

Які умови виявилися оптимальними для екстракції гідрокситирозолу?

У ході дослідження було визначено такі оптимізовані умови екстракції: амплітуда 61,5 % та тривалість ультразвукової обробки 24,2 хвилини. За цих умов модель передбачала максимальну концентрацію гідрокситирозолу на рівні 1609,5 мг/л.

Чому регулювання амплітуди є важливим при ультразвуковій екстракції?

Регулювання амплітуди має вирішальне значення, оскільки саме воно визначає інтенсивність ультразвукової кавітації. Точне регулювання амплітуди дозволяє користувачам оптимізувати ефективність екстракції, уникнути зайвих енерговитрат та отримувати екстракти з кращою відтворюваністю, незважаючи на природну мінливість сировини біомаси, такої як оливкова вичавка.

Чи можна масштабувати ультразвукову екстракцію оливкового жмиху?

Так. Ультразвукова екстракція є надзвичайно масштабованою за умови належного контролю таких технологічних параметрів, як амплітуда, потужність, швидкість потоку, температура та час перебування. У дослідженні підкреслюється актуальність ультразвукової технології Hielscher для впровадження лабораторних оптимізацій у промислові процеси з безперервним потоком.

Які продукти можна виготовляти з екстрактів поліфенолів оливкових вичавок?

Екстракти з оливкових вичавок, багаті на поліфеноли, можуть застосовуватися в різних сферах з високою доданою вартістю, зокрема як натуральні антиоксидантні харчові консерванти, біостимулятори для рослин, косметичні інгредієнти, нутрицевтичні препарати та спеціальні інгредієнти на біологічній основі.

Як ультразвукова екстракція сприяє сталому виробництву оливкової олії?

Ультразвукова екстракція сприяє сталому виробництву оливкової олії завдяки раціональному використанню оливкового жмиху, а не лише його утилізації як відходів. Вилучаючи з цього побічного продукту цінні антиоксиданти, виробники можуть зменшити вплив на довкілля, підвищити ефективність використання ресурсів та створити додаткові джерела доходу.

Чи можна використовувати ультразвукові системи Hielscher для переробки оливкових вичавок у промислових масштабах?

Так. Ультразвукові системи Hielscher підходять для розробки технологічних процесів, пілотних випробувань та екстракції в промислових масштабах. Завдяки точному регулюванню ультразвукових параметрів та наявності масштабованих конфігурацій ці системи чудово підходять для безперервної переробки оливкових вичавок та інших потоків агропромислової біомаси.

Література / Список літератури

Cánovas, Jaime; Barrajón-Catalán, Enrique; Micol, Vicente; Cárcel, J.; Garcia-Perez, Jose V. (2013): Kinetic and compositional study of phenolic extraction from olive leaves (var. Serrana) by using power ultrasound. Innovative Food Science & Emerging Technologies 17, 2013. 120–129.
M. Rashidipour and R. Heydari (2018): Ultrasonic-Assisted Matrix Solid-Phase Dispersion and High-Performance Liquid Chromatography as an Improved Methodology for Determination of Oleuropein from Olive Leaves. Analytical and Bioanalytical Chemistry Research 52, 2018. 307-316.
Rodríguez, Ó.; Bona, S.; Stäbler, A.; Rodríguez-Turienzo, L. (2022): Ultrasound-Assisted Extraction of Polyphenols from Olive Pomace: Scale Up from Laboratory to Pilot Scenario. Processes 2022, 10, 2481.
Tamborrino, A., Romaniello, R., Perone, C. et al. (2021): Development of a Pressure Control System According to Paste Rheology for Ultrasound Processing in Industrial Olive Oil Extraction. Food Bioprocess Technol 14, 1897–1908 (2021).