Phương pháp chiết xuất lá ô liu bằng sóng siêu âm để thu được chiết xuất polyphenol có hàm lượng cao

Sản xuất các chiết xuất lá ô liu có hoạt tính cao, giàu oleuropein, hydroxytyrosol, verbascoside, flavonoid và các polyphenol sinh học khác bằng máy siêu âm kiểu đầu dò Hielscher. Quá trình chiết xuất bằng sóng siêu âm giúp đẩy nhanh quá trình phá vỡ tế bào và chuyển giao khối lượng, giúp các nhà sản xuất đạt được năng suất cao, thời gian xử lý ngắn và chất lượng chiết xuất ổn định khi sử dụng nước, hỗn hợp ethanol-nước hoặc các dung môi phù hợp khác.

Khai thác siêu âm các hợp chất hoạt tính sinh học từ lá ô liu

Từ các thử nghiệm khả thi trong phòng thí nghiệm đến các mẻ thử nghiệm quy mô nhỏ và sản xuất công nghiệp liên tục, các thiết bị siêu âm Hielscher cho phép bạn kiểm soát chính xác biên độ, nhiệt độ, công suất đầu vào và thời gian xử lý. Điều này khiến phương pháp chiết xuất bằng siêu âm trở thành một giải pháp hiệu quả cho việc phát triển các sản phẩm thực phẩm chức năng, chiết xuất thực vật, thực phẩm chức năng, mỹ phẩm và nguyên liệu dược phẩm.

Chi tiết về những lợi ích của phương pháp chiết xuất lá ô liu bằng sóng siêu âm:

• Hiệu suất chiết xuất cao hơn: Giải phóng hiệu quả các hợp chất phenolic nội bào từ lá ô liu bằng phương pháp xâm thực âm thanh.
• Thời gian xử lý ngắn hơn: Giảm thời gian chiết xuất so với phương pháp ngâm và chiết xuất bằng dung môi truyền thống.
• Quy trình nhẹ nhàng, linh hoạt với dung môi: Sử dụng nước, dung dịch ethanol trong nước, glycerol, dầu hoặc các dung môi khác tương thích với quy trình.
• Thiết bị có khả năng mở rộng: Phát triển quy trình của bạn bằng các thiết bị siêu âm trong phòng thí nghiệm và mở rộng quy mô một cách tuyến tính lên các hệ thống tuần hoàn công nghiệp.
• Chất lượng ổn định: Hệ thống điều khiển kỹ thuật số và ghi dữ liệu giúp đảm bảo sản lượng chiết xuất ổn định.
• Linh hoạt: Được thiết kế dành cho các nhà sản xuất thực phẩm chức năng, các nhà sản xuất chiết xuất thực vật, các nhà máy ép dầu ô liu và các đơn vị nghiên cứu dược phẩm&Các phòng thí nghiệm D, các nhà cung cấp nguyên liệu mỹ phẩm và các công ty công nghệ thực phẩm.

Điều gì làm cho chiết xuất lá ô liu rất có lợi?

Lá ô liu (Olea europaea), một chất thải nông nghiệp hoặc sản phẩm phụ, là một nguồn tuyệt vời cho chất chống oxy hóa tự nhiên. Lá ô liu chứa nhiều polyphenol khác nhau (còn được gọi là biophenol), chẳng hạn như oleuropein và oleacein. Polyphenol xảy ra tự nhiên trong thực vật và góp phần vào lợi ích sức khỏe của chiết xuất lá ô liu. Bên cạnh polyphenol, lá của cây ô liu rất giàu chất chống oxy hóa, chẳng hạn như đồng phân ligstroside, hydroxytyrosol, tyrosol và axit caffeic.
Chiết xuất lá ô liu là sự tập trung của chất phytochemical trong lá ô liu và do đó chứa một lượng lớn chất chống oxy hóa mạnh mẽ. Chiết xuất lá ô liu theo truyền thống được sử dụng để tăng cường hệ thống miễn dịch. Ví dụ, nó được dùng để cải thiện các triệu chứng của cảm lạnh thông thường, ho và đau họng.
Hơn nữa, các nghiên cứu cho thấy các polyphenol có trong chiết xuất lá ô liu có thể giúp giảm nguy cơ mắc các bệnh tim mạch, hạ mức cholesterol, hỗ trợ giảm cân, có tác dụng kháng khuẩn và đóng vai trò như một chất chống ung thư.
Vì lý do này, chiết xuất từ lá ô liu (Olea europaea L. folium) được sử dụng như một thành phần hoạt chất trong các công thức sản phẩm dược phẩm và bổ sung chế độ ăn uống. Hơn nữa, chiết xuất lá ô liu được sử dụng trong bổ sung dinh dưỡng, trị liệu, mỹ phẩm, cũng như thực phẩm và đồ uống.

Chiết xuất lá ô liu rất giàu polyphenol như oleuropein, axit caffeic, hydroxytyrosol, verbascoside, rutin, quercitin, v.v.

Dầu ô liu truyền: Chiết xuất lá ô liu cũng được sử dụng để làm giàu các loại dầu ô liu như dầu ô liu nguyên chất. Được tăng cường với chiết xuất lá ô liu, dầu ô liu có hương vị phong phú hơn và giá trị ORAC của dầu ô liu được tăng lên. Với dầu ô liu ngâm lá ô liu thể hiện thời hạn sử dụng được cải thiện và độ ổn định nhiệt cao hơn vì chất chống oxy hóa loại bỏ các gốc tự do và ngăn ngừa ôi thiu.
Tìm hiểu thêm về ultrasonically hỗ trợ maceration ô liu để sản xuất dầu ô liu nguyên chất!

Các chất phytochemical quan trọng nhất trong lá ô liu

Thành phần các hợp chất phenolic trong lá ô liu bao gồm oleurosides (oleuropein, verbascoside), flavones (luteolin, diosmetin, apigenin-7-glucose, luteolin-7-glucose, diosmetin-7-glucose), flavonol (rutin), flavan-3-ol (catechin) và các dẫn xuất phenolic (tyrosol, hydroxytyrosol, vanillin, axit vanillic, axit caffeic). Oleuropein và hydroxytyrosol là các hợp chất phenolic quan trọng nhất trong lá ô liu.

Oleuropein

Oleuropein, một hợp chất iridoid không độc hại có trong ô liu (một loại monoterpenoid), là một loại hợp chất phenolic có vị đắng. Mặc dù có mặt trong vỏ, thịt quả, hạt và lá ô liu xanh, oleuropein lại có hàm lượng cao nhất trong lá ô liu. Với hàm lượng 6–14% trọng lượng khô, đây là phân tử sinh học hoạt tính nổi bật nhất trong lá ô liu. Tùy thuộc vào giống ô liu, đất và thời điểm thu hoạch, hàm lượng oleuropein thậm chí có thể tăng lên đến 17–23% trọng lượng khô.

hydroxytyrosol

Hydroxytyrosol là một chất chuyển hóa của oleuropein. Cả hai phân tử này đều được biết đến với hoạt tính chống oxy hóa mạnh mẽ, góp phần tạo nên một số tác dụng chống oxy hóa, chống viêm và chống bệnh tật của dầu ô liu. Hydroxytyrosol có một trong những giá trị ORAC (khả năng hấp thụ gốc oxy) cao nhất được ghi nhận trong các chất chống oxy hóa tự nhiên.

Một chiết xuất lá ô liu toàn phổ chứa nhiều polyphenol, chất chống oxy hóa và các chất phytochemical khác, có tác dụng hiệp đồng. Khai thác siêu âm là một kỹ thuật khai thác đáng tin cậy, giải phóng tất cả các chất phytochemical từ lá ô liu và sản xuất do đó một chiết xuất băng thông rộng rất mạnh.

Chiết xuất lá ô liu được sản xuất bởi sonication

Điều kiện môi trường khắc nghiệt tại “Điểm nóng” Vùng cavitation siêu âm có những tác động khác nhau lên vật liệu thực vật và khả năng chiết xuất của nó. Điều này bao gồm việc vượt qua tính thấm chọn lọc của màng tế bào, tăng cường trao đổi chất giữa bên trong tế bào và dung môi, phá vỡ cơ học tế bào và giải phóng các chất nội bào (ví dụ: các chất hóa học thực vật như oleuropein, hydroxytyrosol, axit gallic, v.v.). Những tác động này dẫn đến năng suất cao của các chiết xuất chất lượng cao trong thời gian siêu âm rất ngắn. Một máy xử lý siêu âm 400 watt nhưUP400St của Hielscher có thể xử lý một mẻ bùn thực vật 10 lít trong vòng 5-8 phút. Các ultrasonicators công nghiệp xử lý bùn bao gồm vật liệu thực vật và dung môi trong dòng chảy liên tục. Môi trường được bơm qua lò phản ứng siêu âm và sonicated ở đó. Ở quy mô công nghiệp, UIP4000hdT (4kW) có thể đạt được khoảng 3L / phút.
Do năng suất chiết xuất cao và tốc độ xử lý, khai thác siêu âm đặc biệt hiệu quả. Do đó, sonication đã được điều chỉnh nhanh chóng bởi nhiều nhà sản xuất chiết xuất sản xuất chiết xuất chất lượng cao, ví dụ như CBD, cannabinoids, vani, tảo, gừng và nhiều chiết xuất thực vật khác. Siêu âm cavitation có thể đạt được năng suất chiết xuất 95-99% hợp chất hoạt động có trong thực vật. Ví dụ, nghiên cứu cho thấy hiệu quả chiết xuất 99,27% cho việc giải phóng tổng phenolics từ lá ô liu. (Luo, 2011) Quá trình siêu âm có thể được điều chỉnh tối ưu với nguyên liệu thô và chất lượng chiết xuất mong muốn bằng cách điều chỉnh các thông số quá trình (biên độ siêu âm, nhiệt độ, áp suất, độ nhớt).

Hình vẽ cho thấy sắc ký lỏng hiệu suất siêu cao với sắc ký mảng diode (UHPLC-DAD) của phenolics lá ô liu chiết xuất siêu âm. Đỉnh 1 và 2 được phát hiện ở 325nm (đường màu đỏ), trong khi đỉnh 3 (đường màu xanh) được phát hiện ở 280nm.
hình ảnh và nghiên cứu: Giocometti, J. et al. (2018)

Khai thác siêu âm tương thích với hầu hết các loại dung môi. Đối với khai thác lá ô liu hỗ trợ siêu âm, 80% ethanol nước đã được tìm thấy hiệu quả nhất. Nhưng năng suất chiết xuất cho các hợp chất phytochemical cụ thể có thể được thay đổi bằng cách chọn một dung môi khác có cực tính khác (ví dụ metanol).
Quan tâm đến việc tăng sản lượng dầu ô liu nguyên chất của bạn trong quá trình malaxation? Sau đó bấm vào đây để tìm hiểu thêm về malaxation siêu âm của EVOO!
 

Ưu điểm của hệ thống khai thác siêu âm

Ưu điểm của khai thác siêu âm là năng suất khai thác cao, sự lựa chọn tự do của dung môi (ví dụ như nước, ethanol, hỗn hợp nước-ethanol, dầu ô liu, vv), cũng như hoạt động đơn giản và an toàn. Do các lực cơ học chuyên sâu của sonication, dung môi sinh thái và nhẹ như nước, ethanol vv thường đủ để đạt được tỷ lệ khai thác và năng suất phi thường. Kết quả là, khai thác siêu âm rút ngắn thời gian khai thác và cho phép giảm sử dụng dung môi hoặc sử dụng dung môi nhẹ hơn, nhẹ nhàng hơn. Điều này có nghĩa là khai thác siêu âm cho phép cả hai, tỷ lệ khai thác cao hơn và chiết xuất lành mạnh hơn (ví dụ như chiết xuất nước lạnh). Vì nhiệt độ quá trình có thể được kiểm soát chính xác trong quá trình sonication, nên tránh phân hủy nhiệt của các chất chiết xuất do nhiệt độ quá cao cũng như sự bay hơi của các chất.
So với máy chiết xuất CO₂ siêu tới hạn, chi phí đầu tư cho máy chiết xuất siêu âm thấp hơn. Các thiết bị chiết xuất siêu âm cũng có nhiều ưu điểm về chi phí vận hành, cách vận hành đơn giản, thân thiện với người dùng và an toàn lao động.

Chiết xuất bằng sóng siêu âm cho các lô hàng nhỏ đến sản xuất công nghiệp

Một đặc điểm nổi bật của công nghệ xử lý siêu âm là khả năng mở rộng tuyến tính của quy trình chiết xuất. Các nghiên cứu khả thi và việc sản xuất các mẻ nhỏ có thể dễ dàng thực hiện bằng một thiết bị siêu âm tiện dụng trong bình mở. Điều này giúp việc kiểm tra hiệu quả và chất lượng của quy trình chiết xuất siêu âm trở nên đơn giản. Bất kỳ kết quả nào thu được trên quy mô nhỏ đều có thể được tái tạo hoàn toàn và mở rộng quy mô. Việc điều khiển kỹ thuật số của máy chiết xuất siêu âm và ghi dữ liệu tự động các thông số siêu âm vào thẻ SD nội bộ cho phép giám sát chính xác quá trình và đảm bảo tính tái tạo của các tiêu chuẩn chất lượng ổn định. Hielscher Ultrasonics’ Dòng sản phẩm của chúng tôi cung cấp các thiết bị chiết xuất bằng sóng siêu âm phù hợp với mọi quy mô – từ các thiết bị cầm tay công suất 50 watt đến hệ thống siêu âm công nghiệp công suất 16.000 watt dành cho dây chuyền sản xuất. Nhờ Hielscher Ultrasonics’ Với hàng chục năm kinh nghiệm trong lĩnh vực chiết xuất bằng sóng siêu âm và việc lắp đặt hàng trăm hệ thống chiết xuất bằng sóng siêu âm trên toàn thế giới, chúng tôi cam kết mang đến những tư vấn chuyên nghiệp và toàn diện.

Bảng dưới đây cung cấp cho bạn một dấu hiệu về khả năng xử lý gần đúng của ultrasonicators của chúng tôi:

Khai thác siêu âm và siêu âm là gì?

Siêu âm được định nghĩa là rung động âm thanh với hơn 20kHz, tức là hơn 20.000 dao động mỗi giây. Đây là khu vực nằm trên phổ thính giác của con người. Do đó, siêu âm bao gồm một phạm vi rung động âm thanh rất lớn, có nghĩa là nhiều ứng dụng khác nhau rơi vào lĩnh vực siêu âm. Các ví dụ nổi tiếng nhất về việc sử dụng bao gồm các thủ tục hình ảnh tại bác sĩ, hỗ trợ đỗ xe trong xe hơi và thử nghiệm vật liệu không phá hủy. Đối với các ví dụ được đề cập tần số cao, siêu âm không phá hủy được sử dụng.
Siêu âm công suất cao được định nghĩa là sóng âm thanh cường độ cao, tần số thấp với tần số xấp xỉ 20-60kHz. Những sóng âm thanh dày đặc năng lượng này tạo ra các chu kỳ áp suất cao xen kẽ (nén) và chu kỳ áp suất thấp (hiếm) trong chất lỏng. Trong một chu kỳ áp suất thấp, sóng siêu âm năng lượng cao tạo ra bong bóng chân không nhỏ hoặc khoảng trống trong chất lỏng. Khi những bong bóng này đạt đến một thể tích mà chúng không thể hấp thụ thêm năng lượng, chúng sẽ vỡ trong một chu kỳ áp suất cao. Hiện tượng nổ bong bóng này được gọi là xâm thực.
Cavitation tạo ra các điểm nóng cục bộ trong chất lỏng hoặc bùn, có thể đạt đến nhiệt độ lên đến 5000K và áp suất lên đến 2000atm. Ngoài ra, sự nổ tung của bong bóng xâm thực tạo ra các tia chất lỏng với tốc độ lên tới 280 m / s. Những điều kiện khắc nghiệt xảy ra cục bộ này khiến tế bào thực vật bị vỡ, do đó các chất hoạt tính sinh học bị mắc kẹt bên trong tế bào thực vật được giải phóng. Điều này có nghĩa là, xâm thực âm thanh phá vỡ các tế bào thực vật và dẫn đến sự khuếch tán cao hơn của các phân tử nội bào vào dung dịch chiết xuất (dung môi), do đó tăng cường chuyển khối lượng. Chuyển khối lượng cao hơn có nghĩa là tỷ lệ khai thác cao hơn. Do đó, đầu dò siêu âm là một trong những công cụ được sử dụng rộng rãi nhất để sản xuất chiết xuất chất lượng cao từ thực vật như thảo mộc, lá, trái cây và các nguyên liệu thực vật khác.
Khai thác siêu âm cung cấp các lợi thế khác nhau như khai thác hoàn toàn / năng suất rất cao, giảm thời gian khai thác, cải thiện hiệu quả, khả năng tương thích với bất kỳ dung môi nào, và là một phương pháp khai thác không nhiệt.
 

Máy sonicator UIP4000hdT để chế biến nội tuyến lá ô liu để sản xuất chiết xuất chất lượng cao