Ультразвукова екстракція листя оливи для високопродуктивних поліфенольних екстрактів

Отримуйте потужні екстракти листя оливи, багаті на олеуропеїн, гідрокситирозол, вербаскозид, флавоноїди та інші біоактивні поліфеноли, за допомогою ультразвукових зондів Hielscher. Ультразвукова екстракція прискорює руйнування клітин та масоперенесення, допомагаючи виробникам досягати високих виходів, коротких часів обробки та відтворюваної якості екстракту, використовуючи воду, суміші етанолу з водою або інші підходящі розчинники.

Ультразвукова екстракція біоактивних сполук з листя оливи

Від лабораторних тестів на feasibility до пілотних партій та промислового потокового виробництва, ультразвукові гомогенізатори Hielscher надають вам точний контроль над амплітудою, температурою, енерговитратами та часом обробки. Це робить ультразвукову екстракцію ефективним рішенням для нутрицевтиків, ботанічних екстрактів, функціональних продуктів харчування, косметики та розробки фармацевтичних інгредієнтів.

Переваги ультразвукової екстракції листя оливи детальніше:

• Вищий вихід екстракції: Ефективно вивільняйте внутрішньоклітинні фенольні сполуки з листя оливи за допомогою акустичної кавітації.
• Коротший час обробки: Зменшуйте час екстракції порівняно з традиційною мацерацією та розчинною екстракцією.
• М’який процес із гнучким вибором розчинника: Використовуйте воду, водний розчин етанолу, гліцерин, олії або інші сумісні з процесом розчинники.
• Масштабоване обладнання: Розробляйте свій процес за допомогою лабораторних ультразвукових гомогенізаторів і лінійно масштабуйте до промислових проточних систем.
• Відтворювана якість: Цифрове управління та реєстрація даних підтримують стабільне виробництво екстрактів.
• Універсальність: Розроблено для виробників нутрицевтиків, виробників ботанічних екстрактів, олієпресувальних заводів, фармацевтичних R&D лабораторій, постачальників косметичних інгредієнтів та food-tech компаній.

Що робить екстракт листя оливи таким корисним?

Листя оливи (Olea europaea), яке є сільськогосподарськими відходами або побічним продуктом, є чудовим джерелом природних антиоксидантів. Листя оливи містить різноманітні поліфеноли (також відомі як біофеноли), такі як олеуропеїн та олеацеїн. Поліфеноли зустрічаються в рослинах природним чином і сприяють корисним властивостям екстракту листя оливи. Крім поліфенолів, листя оливкового дерева багате на антиоксиданти, такі як ізомери лігстрозиду, гідрокситирозол, тирозол та кофеїнова кислота.
Екстракт листя оливи є концентратом фітохімічних речовин у листі оливи і тому містить високу кількість потужних антиоксидантів. Екстракт листя оливи традиційно використовується для зміцнення імунної системи. Наприклад, його призначають для полегшення симптомів застуди, кашлю та болю в горлі.
Крім того, дослідження свідчать, що поліфеноли в екстракті листя оливи можуть знижувати ризик серцево-судинних захворювань, зменшувати рівень холестерину, допомагати у схудненні, виявляти антимікробні ефекти та діяти як протираковий агент.
З цієї причини екстракти з листя оливи (Olea europaea L. folium) використовуються як активний інгредієнт у формуляціях фармацевтичних препаратів та дієтичних добавок. Крім того, екстракти листя оливи використовуються в нутрієнтичних добавках, терапевтичних засобах, косметиці, а також у продуктах харчування та напоях.

Екстракт листя оливи багатий на поліфеноли, такі як олеуропеїн, кофеїнова кислота, гідрокситирозол, вербаскозид, рутин, кверцетин тощо.

Настояна оливкова олія: Екстракт листя оливи також використовується для збагачення оливкових олій, таких як олія extra virgin. Збагачена екстрактом листя оливи, оливкова олія має багатший смаковий профіль, а значення ORAC оливкової олії зростає. Оливкові олії, настояні на листі оливи, демонструють покращений термін придатності та вищу термічну стабільність, оскільки антиоксиданти вловлюють вільні радикали та запобігають прогорклості.
Дізнайтеся більше про ультразвуково-асистовану мацерацію оливи для виробництва олії extra virgin!

Найважливіші фітохімічні речовини в листі оливи

Склад фенольних сполук в оливковому листі включає олеурозиди (олеуропеїн, вербаскозид), флавони (лютеолін, діосметин, апігенін-7-глюкозид, лютеолін-7-глюкозид, діосметин-7-глюкозид), флавоноли (рутин), флаван-3-оли (катехін) та фенольні похідні (тирозол, гідрокситирозол, ванілін, ванілінова кислота, кофеїнова кислота). Олеуропеїн і гідрокситирозол є найважливішими фенольними сполуками в оливковому листі.

Олеуропеїн

Олеуропеїн, нетоксичний оливковий іридоїд (тип монотерпеноїду), є типом фенольної гіркої сполуки. Хоча він присутній у шкірці, м’якоті, насінні та листі зелених оливок, найбільш поширеним олеуропеїн є саме в оливковому листі. З вмістом 6–14% від сухої маси він є найбільш помітною біоактивною молекулою в оливковому листі. Залежно від сорту оливок, ґрунту та часу збору врожаю, вміст олеуропеїну може навіть зростати до 17–23% від сухої маси.

Гідрокситирозол

Гідрокситирозол є метаболітом олеуропеїну. Обидві молекули відомі своєю потужною антиоксидантною активністю, яка сприяє антиоксидантній, протизапальній та хворобозахисній активності оливкової олії. Гідрокситирозол має одне з найвищих відомих значень ORAC (здатність поглинання кисневих радикалів), спостережуваних у природних антиоксидантах.

Повноспектровий екстракт оливкового листя містить численні поліфеноли, антиоксиданти та інші фітохімічні речовини, які мають синергічний ефект. Ультразвукова екстракція є надійною технікою екстракції, яка вивільняє всі фітохімічні речовини з оливкового листя і тим самим виробляє високопотужний широкоспектральний екстракт.

Екстракти оливкового листя, отримані за допомогою ультразвукової обробки

Екстремальні умови середовища в зоні «гарячих точок» ультразвукової кавітації мають різні ефекти на рослинну матерію та її екстрагованість. Це включає подолання вибіркової проникності клітинної мембрани, посилений обмін речовин між внутрішнім середовищем клітини та розчинником, механічне руйнування клітин та вивільнення внутрішньоклітинних речовин (тобто фітохімічних речовин, таких як олеуропеїн, гідрокситирозол, галова кислота тощо). Ці ефекти призводять до високого виходу якісних екстрактів за дуже короткий час ультразвукової обробки. 400-ватний ультразвуковий процесор, такий якUP400St від Hielscher, може обробити 10-літрову партію ботанічної суспензії за 5-8 хвилин. Промислові ультразвукові апарати обробляють суспензію, що складається з рослинної матерії та розчинника, у безперервному потоці. Середовище прокачується через ультразвуковий реактор і піддається ультразвуковій обробці там. На промисловому масштабі UIP4000hdT (4kW) може досягати приблизно 3L/хв.
Завдяки високому виходу екстракту та швидкості процесу ультразвукова екстракція є особливо ефективною. Тому ультразвукова обробка швидко адаптована багатьма виробниками екстрактів, які виробляють екстракти високої якості, наприклад, CBD, каннабіноїди, ваніль, водорості, імбир та численні інші ботанічні екстракти. Ультразвукова кавітація може досягти виходу екстракту 95-99% активної сполуки, що міститься в ботанічній сировині. Наприклад, дослідження показали ефективність екстракції 99,27% для вивільнення загальних фенолів з оливкового листя. (Luo, 2011) Процес ультразвукової обробки можна оптимально адаптувати до сировини та бажаної якості екстракту шляхом налаштування параметрів процесу (ультразвукова амплітуда, температура, тиск, в’язкість).

На рисунку показано хроматограму ультрависокоефективної рідинної хроматографії з діодно-матричним детектором (UHPLC-DAD) фенольних сполук оливкового листя, екстрагованих за допомогою ультразвуку. Піки 1 і 2 були виявлені на довжині хвилі 325nm (червоні лінії), тоді як пік 3 (синя лінія) був виявлений на довжині хвилі 280nm.
зображення та дослідження: Giocometti, J. et al. (2018)

Ультразвукова екстракція сумісна з майже будь-яким типом розчинника. Для ультразвуково-асистованої екстракції оливкового листя 80% водний етанол був визнаний найбільш ефективним. Але вихід екстракції для специфічних фітохімічних сполук можна змінити, обравши інший розчинник з іншою полярністю (наприклад, метанол).
Бажаєте збільшити вихід оливкової олії першого холодного віджиму під час малаксації? Тоді натисніть тут, щоб дізнатися більше про ультразвукову малаксацію EVOO!
 

Переваги систем ультразвукової екстракції

Перевагами ультразвукової екстракції є високий вихід екстракції, вільний вибір розчинника (наприклад, вода, етанол, суміш води та етанолу, оливкова олія тощо), а також проста та безпечна експлуатація. Завдяки інтенсивним механічним силам ультразвукової обробки, екологічні та м’які розчинники, такі як вода, етанол тощо, зазвичай достатні для досягнення надзвичайно високої швидкості та виходу екстракції. В результаті ультразвукова екстракція скорочує час екстракції та дозволяє зменшити використання розчинників або застосовувати м’якіші, делікатніші розчинники. Це означає, що ультразвукова екстракція забезпечує як вищу швидкість екстракції, так і здоровіші екстракти (наприклад, екстракти на холодній воді). Оскільки температуру процесу можна точно контролювати під час ультразвукової обробки, уникають термічного розкладання екстрактів через надмірно високі температури, а також випаровування речовин.
Порівняно з екстрактором на надкритичному CO₂, витрати на придбання ультразвукового екстратора є низькими. Ультразвукові процесори також мають переваги щодо експлуатаційних витрат, простої, зручної для користувача експлуатації та охорони праці.

Ультразвукова екстракція від малих обсягів до промислового виробництва

Особливістю ультразвукової обробки є лінійна масштабованість процесу екстракції. Дослідження доцільності та виробництво менших партій можна легко провести за допомогою компактного ультразвукового пристрою у відкритій ємності. Це полегшує тестування ефективності та якості процесу ультразвукової екстракції. Будь-які результати, отримані в малих масштабах, можна повністю відтворити та масштабувати вгору. Цифрове управління ультразвуковим екстрактором та автоматичне записування даних про ультразвукові параметри на внутрішню SD-картку дозволяють точно моніторити процес та забезпечувати відтворюваність постійних стандартів якості. Продуктовий портфель Hielscher Ultrasonics пропонує ультразвукові екстрактори для будь-якого масштабу – від ручних пристроїв потужністю 50 ватів до промислового ультразвуку потужністю 16 000 ватів для потокового виробництва. Завдяки багаторічному досвіду Hielscher Ultrasonics у сфері ультразвукової екстракції та встановленню кількох сотень систем ультразвукової екстракції по всьому світу гарантується компетентна та всебічна консультація.

Наведена нижче таблиця дає уявлення про приблизну продуктивність наших ультразвукових апаратів:

Що таке ультразвук та ультразвукова екстракція?

Ультразвук визначається як звукові коливання з частотою понад 20kHz, тобто понад 20 000 коливань на секунду. Це область, що лежить вище спектра людського слуху. Таким чином, ультразвук охоплює дуже широкий діапазон акустичних коливань, що означає, що численні різноманітні застосування належать до сфери ультразвуку. Найвідомішими прикладами використання є методи візуалізації у лікарів, паркувальні асистенти в автомобілях та неруйнівний контроль матеріалів. Для згаданих прикладів використовується високочастотний неруйнівний ультразвук.
Ультразвук високої потужності визначається як звукові хвилі високої інтенсивності та низької частоти з частотою приблизно 20-60kHz. Ці енергоємні звукові хвилі створюють у рідинах чергування циклів високого тиску (стиснення) та циклів низького тиску (розрідження). Під час циклу низького тиску високоенергетичні ультразвукові хвилі створюють у рідині маленькі вакуумні бульбашки або порожнини. Коли ці бульбашки досягають об’єму, за якого вони не можуть поглинати подальшу енергію, вони лопаються під час циклу високого тиску. Це явище імплозії бульбашок відоме як кавітація.
Кавітація створює локальні гарячі точки в рідині або суспензії, які можуть досягати температур до 5000K і тисків до 2000atm. Крім того, імплозія кавітаційних бульбашок створює струмені рідини зі швидкістю до 280 m/s. Ці локальні екстремальні умови призводять до розриву рослинних клітин, так що біоактивні речовини, які утримуються всередині рослинної клітини, вивільняються. Це означає, що акустична кавітація руйнує рослинні клітини та призводить до вищої дифузії внутрішньоклітинних молекул у розчин для екстракції (розчинник), тим самим посилюючи масоперенесення. Вище масоперенесення означає вищу швидкість екстракції. Тому ультразвукові зонди є одним із найбільш поширених інструментів для отримання високоякісних екстрактів із ботанічної сировини, такої як трави, листя, фрукти та інші рослинні матеріали.
Ультразвукова екстракція пропонує різноманітні переваги, такі як повна екстракція / дуже високі виходи, скорочений час екстракції, покращена ефективність, сумісність із будь-яким розчинником та те, що це нетермічний метод екстракції.

Ультразвуковий гомогенізатор UIP4000hdT для інлайн-обробки оливкового листя для отримання високоякісних екстрактів