Ультразвукова екстракція активних сполук із побічних продуктів винограду та вина

Виноград (Vitis vinifera), виноградні лози та побічні продукти виноробства багаті на поліфеноли та інші біоактивні речовини, які є цінними сполуками для виробництва лікарських та нутрієвтичних добавок. Ультразвукова екстракція дозволяє здійснювати просте та надзвичайно ефективне виділення сполук, отриманих із винограду та лози (наприклад, виноградного мезгу, насіння, листя, стебел, осаду). Ультразвукова екстракція є швидкою, надійною та перевершує інші методи екстракції за вищою виходом, м’якшими умовами екстракції, коротшим часом екстракції та нижчою вартістю.

Ультразвукова екстракція фітохімічних речовин із винограду та лози

Побічні продукти з виноградників і процесу виноробства включають виноградну м’якуш, мезгу (шкірки та насіння), дріжджовий осад, виноградне листя, стебла та лозу, які становлять до 30−40% w/w твердих речовин, що переважно викидаються як невикористані відходи. Виявивши багатство поліфенолів та інших біоактивних сполук у цих побічних продуктах винограду та вина, промисловість дедалі частіше використовує ці рослинні матеріали для виробництва цінних екстрактів. Ресвератрол, антоціанідини, проантоціанідин, кверцитин та інші речовини, що містяться у винограді та лозі (Vitis vinifera), вже широко споживаються як лікарські та нутрієвтичні добавки. Як джерело сполук, що сприяють здоров’ю, екстракти з побічних продуктів Vitis vinifera використовуються у фармацевтичній та харчовій промисловості, водночас підтримуючи сталий розвиток сільського господарства. Ультразвукова екстракція сприяє вивільненню біоактивних сполук із винограду та виноградних побічних продуктів. Ультразвукова екстракція є давно встановленою технікою екстракції, що використовується для фармацевтичних та харчових сполук. Вона забезпечує дуже високі виходи екстракту за короткий час екстракції та працює з будь-яким розчинником (наприклад, водою, етанолом, ізопропанолом, гексаном тощо).

Ультразвукова екстракція поліфенолів із виноградного насіння

Виноградне насіння багате на проантоціанідини і тому є чудовим джерелом для виробництва екстрактів проантоціанідинів для лікарських та нутрієвтичних добавок. Тхілакаратна та Рупасінгхе (2022) змогли продемонструвати вищу ефективність ультразвукової обробки за контрольованих підвищених температур, що призвело до вищих виходів проантоціанідинів та значно коротшого часу екстракції (ультразвук 53 хв. проти 150 год. конвенційної розчинної екстракції!).
Введення тепла та ультразвукової обробки значно скоротило час екстракції (час ультразвукової обробки 53 хв) та потребу в водному етанолі (10,14:1 v:w), водночас суттєво збільшивши вихід PAC (16,1 mg CE/g FW проти 26,6 прогнозованих mg CE/g FW). Кінцеві оптимальні умови становили 47% етанолу, співвідношення 10:1 s:s (v:w), 53 хв часу ультразвукової обробки та 60◦C температури екстракції.

Ефективне виробництво екстракту з виноградного листя за допомогою ультразвукової обробки

Листя звичайної виноградної лози (Vitis vinifera) багате на ресвератрол, антоціанідини, кверцетин, ізокверцетин, а також на багато інших біоактивних сполук, які часто приймаються у формі екстракту для медичних та оздоровчих цілей.
Показано, що ультразвукова екстракція забезпечує високі виходи повноспектрового екстракту з виноградного листя, що робить процес екстракції дуже ефективним. Водний етанол був доведений як переважний розчинник для екстрактів виноградної лози, оскільки він має чудову розчинну здатність для цільових молекул і не має токсичності. Процес екстракції з використанням ультразвуку займає лише кілька хвилин і може проводитися як у партійному режимі, так і в режимі безперервного потоку.
Наприклад, ресвератрол, екстрагований ультразвуком із виноградного листя, можна очистити за допомогою колонки з мезопористого вуглецю, що покращує чистоту ресвератролу з 2,1 до 20,6%. (див. Sun et al., 2018)

Ультразвукова екстракція стилбеноїдів із виноградних стебел

Протокол ультразвукової екстракції Піньєро та ін. (2013) забезпечує високе вилучення стилбенів, таких як транс-ресвератрол, ε-вініферин, пісеатанол та вітізин B, які переважно присутні у виноградній лозі та у виноградних стеблах.

Графічний абстракт дослідження ультразвукової екстракції стилбеноїдів із виноградних стебел.
(Дослідження та зображення: Piñeiro et al., 2013)

З допомогою ультразвукового екстрактора UP200S (200W, 24kHz) основні стилбеноїди, що містяться у виноградних стеблах, можна екстрагувати за 15 хв, використовуючи 75°C як температуру екстракції та 80% етанол як розчинник для екстракції, і етап очищення органічним розчинником не потрібен. Оптимізований метод дозволив провести простий та ефективний аналіз вмісту стилбеноїдів у 22 зразках виноградних стебел.

Графік основних ефектів щодо середнього вилучення (площа 10.000−1) за допомогою ультразвукової екстракції з використанням UP200S із застосуванням різних параметрів: пісеатанол (a), транс-ресвератрол (b), ε-вініферин (c) та вітізин-B (d).
(Дослідження та графіки: Piñeiro et al., 2013)

Хроматограма HPLC-DAD, що відповідає референтному екстракту, збагаченому стилбеноїдами.
(Дослідження та графіки: Piñeiro et al., 2013)

Високоефективні ультразвукові процесори для екстракції з винограду та лози

Екстрактори Hielscher Ultrasonics добре зарекомендували себе у сфері ботанічної екстракції, незалежно від того, які рослинні матеріали чи розчинники використовуються. Виробники екстрактів – як ексклюзивні бутикові виробники екстрактів, так і великомасштабні виробники – знаходять у широкому асортименті обладнання Hielscher ідеальне обладнання для ультразвукової екстракції для своїх виробничих потреб. Партійні та безперервні лінійні процесні конфігурації легко доступні та можуть бути відправлені в той же день.

Ефективна екстракція за допомогою ультразвукових екстракторів Hielscher

Ультразвукові екстрактори Hielscher ефективно руйнують рослинні клітини, збільшують площу поверхні рослинного матеріалу для проникнення розчинника, а також покращують масоперенесення, що призводить до швидкого та повного вивільнення фітохімічних речовин (вторинних метаболітів). Розроблені з урахуванням зручності використання, екстрактори Hielscher швидко встановлюються та можуть безпечно та інтуїтивно експлуатуватися.
 
Наведена нижче таблиця дає уявлення про приблизну пропускну здатність наших ультразвукових екстракторів: