Ультразвукова екстракція поліфенолів оливкового листя

Екстракти оливкового листя є потужними дієтичними добавками та лікувальними, оскільки вони містять сильні антиоксиданти, такі як поліфеноли олеуропеїн, гідрокситирозол і вербаскозид. Ультразвукова екстракція є високоефективною технікою для вивільнення та виділення біологічно активних сполук, таких як поліфеноли, флавони та терпеноїди, з листя оливи.

Ультразвукова екстракція біологічно активних сполук з листя оливи

Ультразвукова екстракція оливкового листя за допомогою зондового сонника пропонує такі переваги, як ефективність, підвищений врожай, збереження біоактивності, стійкість, простота експлуатації та економічна ефективність порівняно з традиційними методами екстракції. Ці переваги роблять його привабливим варіантом для дослідників і галузей, які прагнуть отримати біологічно активні сполуки з листя оливи для різних застосувань, включаючи фармацевтичні препарати, нутрицевтики та функціональні харчові продукти.

Давайте детально розглянемо переваги ультразвукової екстракції оливкового листя:

• Ефективність: Ультразвукові апарати зондового типу подають ультразвукові хвилі високої інтенсивності безпосередньо на зразок, сприяючи швидкому та ефективному видаленню. Це дозволяє скоротити час екстракції порівняно з традиційними методами, зменшити споживання енергії та підвищити продуктивність.
• Підвищення врожайності:Ультразвукові хвилі руйнують клітинні стінки та посилюють вивільнення внутрішньоклітинних сполук, що призводить до вищих виходів екстракції. Дослідження показали, що ультразвукова екстракція може значно підвищити ефективність екстракції біологічно активних сполук з рослинної сировини в порівнянні з традиційними методами.
• Збереження біоактивності: Ультразвукова екстракція працює при більш низьких температурах в порівнянні з іншими методами екстракції, знижуючи ризик термічної деградації термочутливих сполук. Це допомагає зберегти біоактивність і поживні якості екстрагованих сполук, таких як антиоксиданти, ферменти та вітаміни, присутні в оливковому листі.
• Екологічність та сталий розвиток: Ультразвукова екстракція вважається екологічним і стійким методом екстракції, оскільки він зазвичай вимагає менше розчинника та енергії порівняно зі звичайними методами екстракції. Крім того, він виробляє мінімальну кількість відходів і може бути легко масштабований для промислового застосування.
  Простота експлуатації: Ультразвуки зондового типу відносно прості в експлуатації та вимагають мінімального обслуговування порівняно з іншим екстракційним обладнанням. Це робить їх придатними як для лабораторних досліджень, так і для промислового виробництва.
• Економічна ефективність: Хоча початкові інвестиції в ультразвукове обладнання можуть бути вищими, ніж у традиційні методи екстракції, підвищена ефективність і продуктивність часто призводять до економії коштів з часом. Крім того, коротший час видобутку знижує трудовитрати та збільшує пропускну здатність.

Що робить екстракт оливкового листя таким корисним?

Листя оливи (Olea europaea), відходи сільського господарства або побічний продукт, є чудовим джерелом природних антиоксидантів. Листя оливи містять різні поліфеноли (також відомі як біофеноли), такі як олеуропеїн і олеацеїн. Поліфеноли природним чином містяться в рослинах і сприяють користі для здоров'я екстракту оливкового листя. Крім поліфенолів, листя оливкового дерева багаті антиоксидантами, такими як лігстрозидні ізомери, гідрокситирозол, тирозол і кавова кислота.
Екстракт оливкового листя є концентратом фітохімічних речовин в оливковому листі і містить тим самим велику кількість потужних антиоксидантів. Екстракт оливкового листя традиційно використовується для зміцнення імунної системи. Наприклад, його призначають для полегшення симптомів застуди, кашлю та болю в горлі.
Крім того, дослідження показують, що поліфеноли в екстракті оливкового листя можуть знизити ризик серцево-судинних захворювань, знизити рівень холестерину, допомогти схуднути, проявити антимікробну дію та діяти як протираковий засіб.
З цієї причини екстракти з листя оливи (Olea europaea L. folium) використовуються в якості активного інгредієнта в рецептурах лікарських засобів фармацевтичних препаратів і дієтичних добавок. Крім того, екстракти листя оливи використовуються в харчових добавках, терапевтичних засобах, косметиці, а також у продуктах харчування та напоях.

Настояна оливкова олія: Екстракт оливкового листя також використовується для збагачення оливкових олій, таких як оливкова олія першого віджиму. Збагачена екстрактом оливкового листя, оливкова олія має більш насичений смаковий профіль, а значення ORAC оливкової олії підвищено. Завдяки оливковій олії, наповненій оливковим листям, вони демонструють покращений термін зберігання та вищу термостабільність, оскільки антиоксиданти поглинають вільні радикали та запобігають прогорканню.
Дізнайтеся більше про мацерацію оливок за допомогою ультразвуку для виробництва оливкової олії першого віджиму!

Найважливіші фітохімічні речовини в оливковому листі

До складу фенольних сполук в листі оливи входять олеврозиди (олеуропеїн, вербаскозід), флавони (лютеолін, діосметин, апігенін-7-глюкоза, лютеолін-7-глюкоза, діосметин-7-глюкоза), флавоноли (рутин), флаван-3-оли (катехін) і фенользинові похідні (тирозол, гідрокситирозол, ванілін, ванільна кислота, кавова кислота). Олеуропеїн і гідрокситирозол є найважливішими фенольними сполуками в листі оливи.

Олеуропеїн

Олеуропеїн, нетоксичний оливковий іридоїд (тип монотерпеноїду), є типом фенольної гіркої сполуки. Хоча олеуропеїн міститься в зеленій оливковій шкірці, м'якоті, насінні та листі, він найбільше міститься в оливковому листі. З вмістом 6–14% сухої ваги це найпомітніша біологічно активна молекула в оливкових лавах. Залежно від сорту оливок, ґрунту та часу збору врожаю вміст олеуропеїну може навіть підвищуватися до 17–23% сухої ваги.

гідрокситирозол

Гідрокситирозол є метаболітом олеуропеїну. Обидві молекули відомі своєю потужною антиоксидантною активністю, яка сприяє деяким антиоксидантним, протизапальним і борються з хворобами діям оливкової олії. Гідрокситирозол має одне з найвищих відомих значень ORAC (здатність до поглинання кисневих радикалів), що спостерігаються у природних антиоксидантів.

Екстракт листя оливи повного спектру містить численні поліфеноли, антиоксиданти та інші фітохімічні речовини, які мають синергічний ефект. Ультразвукова екстракція — це надійна техніка екстракції, яка вивільняє всі фітохімічні речовини з листя оливи та виробляє тим самим високопотужний широкосмуговий екстракт.

Що таке ультразвук та ультразвукова екстракція?

Ультразвук визначається як звукові коливання з частотою понад 20 кГц, тобто понад 20 000 коливань в секунду. Це область, яка знаходиться над спектром слуху людини. Таким чином, ультразвук охоплює дуже великий діапазон акустичних коливань, а це означає, що численні різні застосування потрапляють в область ультразвуку. Найвідоміші приклади використання включають процедури візуалізації у лікаря, допомогу при паркуванні в автомобілях та неруйнівний контроль матеріалів. Для наведених прикладів використовується високочастотний, неруйнівний ультразвук.
Ультразвук високої потужності визначається як високоінтенсивні низькочастотні звукові хвилі з частотою приблизно 20-60 кГц. Ці енергоємні звукові хвилі породжують у рідинах чергування циклів високого тиску (стиснення) та низького тиску (розрідження). Під час циклу низького тиску ультразвукові хвилі високої енергії створюють невеликі вакуумні бульбашки або порожнечі в рідині. Коли ці бульбашки досягають об'єму, коли вони не можуть поглинути подальшу енергію, вони лопаються під час циклу високого тиску. Це явище імплозії бульбашки відоме як кавітація.
Кавітація створює локальні гарячі точки в рідині або суспензії, які можуть досягати температури до 5000К і тиску до 2000 атм. Крім того, при імплозії кавітаційних бульбашок утворюються струмені рідини зі швидкістю до 280 м/с. Ці локальні екстремальні умови змушують рослинні клітини лопатися, внаслідок чого вивільняються біологічно активні речовини, які потрапляють у внутрішню частину рослинної клітини. Це означає, що акустична кавітація руйнує рослинні клітини і призводить до більшої дифузії внутрішньоклітинних молекул в екстракційний розчин (розчинник), тим самим посилюючи масообмін. Більша масопередача означає вищу швидкість екстракції. Таким чином, ультразвукові зонди є одним з найбільш широко використовуваних інструментів для отримання високоякісних екстрактів з рослинних компонентів, таких як трави, листя, фрукти та інші рослинні матеріали.
Ультразвукова екстракція пропонує різні переваги, такі як повна екстракція / дуже високі виходи, скорочений час екстракції, покращена ефективність, сумісність з будь-яким розчинником і є нетермічним методом екстракції.

На малюнку показана надефективна рідинна хроматографія з діадним детектором (UHPLC-DAD) хроматограмою ультразвуково екстрагованих фенолів оливкового листя. Піки 1 і 2 були виявлені при 325 нм (червоні лінії), тоді як пік 3 (синя лінія) був виявлений при 280 нм.
зображення та дослідження: Giocometti, J. et al. (2018)

Екстракти листя оливи, отримані методом ультразвуку

Екстремальні умови навколишнього середовища в зоні «гарячої точки» ультразвукової кавітації надають різний вплив на рослинний матеріал і його екстрагування. Це включає подолання селективної проникності клітинної мембрани, посилений обмін речовин між внутрішньою частиною клітини та розчинником, механічне руйнування клітини та вивільнення внутрішньоклітинних речовин (тобто фітохімічних речовин, таких як олеуропвін, гідрокситирозол, галова кислота тощо). Ці ефекти призводять до високого виходу високоякісних екстрактів за дуже короткий час ультразвуку. Ультразвуковий процесор потужністю 400 Вт, такий якHielscher UP400St може обробити 10-літрову партію рослинної суспензії за 5-8 хвилин. Промислові ультразвукові апарати обробляють суспензію, що складається з рослинної сировини та розчинника, безперервним потоком. Середовище прокачується через ультразвуковий реактор і там проходить ультразвуковий звук. У промислових масштабах UIP4000hdT (4 кВт) може досягати приблизно 3 л/хв.
Завдяки високому виходу екстракту та швидкості процесу, ультразвукова екстракція є особливо ефективною. Тому ультразвук був швидко адаптований багатьма виробниками екстрактів, які виробляють високоякісні екстракти, наприклад, КБД, канабіноїди, ваніль, водорості, імбир та багато інших рослинних екстрактів. За допомогою ультразвукової кавітації можна досягти виходу екстракту 95-99% активної сполуки, що міститься в рослинних компонентах. Наприклад, дослідження показали ефективність екстракції 99,27% для вивільнення загальної кількості фенолів з листя оливи. (Луо, 2011) Процес ультразвуку можна оптимально адаптувати до сировини та бажаної якості екстракту шляхом регулювання параметрів процесу (амплітуда ультразвуку, температура, тиск, в'язкість).
Ультразвукова екстракція сумісна практично з будь-якими видами розчинників. Для ультразвукової екстракції оливкового листя було визнано найбільш ефективним 80% водного етанолу. Але вихід екстракції для конкретних фітохімічних сполук можна змінити, вибравши інший розчинник з іншою полярністю (наприклад, метанол).
Зацікавлені у збільшенні врожаю оливкової олії першого віджиму під час малаксації? Тоді натисніть тут, щоб дізнатися більше про ультразвукове малаксацію EVOO!
 

Переваги ультразвукових екстракційних систем

Перевагами ультразвукової екстракції є високий вихід екстракції, вільний вибір розчинника (наприклад, вода, етанол, водно-етанольна суміш, оливкова олія тощо), а також проста та безпечна експлуатація. Через інтенсивні механічні сили звуку екологічні та м'які розчинники, такі як вода, етанол тощо, зазвичай достатні для досягнення надзвичайної швидкості екстракції та виходу. Як наслідок, ультразвукова екстракція скорочує час екстракції та дозволяє зменшити використання розчинників або використовувати м'якші та м'якші розчинники. Це означає, що ультразвукова екстракція дозволяє отримувати як більш високі показники екстракції, так і більш здорові екстракти (наприклад, екстракти з холодною водою). Оскільки під час ультразвуку можна точно контролювати температуру процесу, можна уникнути термічного розкладання екстрактів через надмірно високі температури, а також випаровування речовин.
У порівнянні з надкритичним СО₂ екстрактора, витрати на придбання ультразвукового екстрактора невисокі. Ультразвукові процесори також можуть набрати бали з точки зору експлуатаційних витрат, простої, зручної експлуатації та безпеки праці.

УЗД – для невеликих партій аж до промислового виробництва

Особливістю ультразвукової обробки є лінійна масштабованість процесу екстракції. Техніко-економічне обґрунтування та виробництво менших партій можна легко провести за допомогою зручного ультразвукового апарату у відкритій посудині. Це дозволяє легко перевірити ефективність і якість процесу ультразвукової екстракції. Будь-які результати, отримані в невеликому масштабі, можуть бути повністю відтворені та масштабовані. Цифрове керування ультразвуковим екстрактором і автоматична реєстрація даних про ультразвукові параметри на внутрішній SD-карті дозволяють точно контролювати процес і відтворювати незмінні стандарти якості. Портфель продукції Hielscher Ultrasonics пропонує ультразвукові екстрактори для будь-якого масштабу – Від портативних пристроїв потужністю 50 Вт до промислового ультразвуку потужністю 16 000 Вт для вбудованого виробництва. Завдяки багаторічному досвіду Hielscher Ultrasonics в області ультразвукової екстракції та встановленню кількох сотень ультразвукових екстракційних систем по всьому світу, компетентна та вичерпна консультація гарантована.

Наведена нижче таблиця дає уявлення про приблизну потужність обробки наших ультразвукових апаратів:

Звуковий апарат UIP4000HDT для потокової обробки листя оливок для отримання високоякісних екстрактів