Disolventes para la extracción ultrasónica de plantas
- La extracción por ultrasonidos presenta muchas ventajas, como su alto rendimiento, su rapidez de extracción, su respeto por el medio ambiente y su bajo consumo de energía.
- Una de las mayores ventajas es el uso de agua como medio de extracción. Sin embargo, la sonicación puede utilizarse con múltiples sistemas de disolventes para obtener resultados superiores en el extracto deseado.
- El disolvente óptimo para la extracción por ultrasonidos de bioactivos vegetales se elige en función de la materia prima.
Extracción ultrasónica
Es bien sabido que los ultrasonidos alteran las estructuras celulares y mejoran la transferencia de masa, aumentando así la extractabilidad de biocompuestos (por ejemplo, fenoles, carotenoides).
Dado que los efectos mecánicos de la sonicación mejoran enormemente el proceso de extracción debido a la mejora de la transferencia de masa, el uso de disolventes orgánicos suele ser superfluo. Esto significa que, para la extracción por ultrasonidos, el agua suele ser un medio de extracción suficiente que presenta muchas ventajas, como ser barato, no peligroso, fácilmente disponible y respetuoso con el medio ambiente.
Sin embargo, en el caso de compuestos bioactivos específicos, los mejores resultados pueden obtenerse mediante extracción ultrasónica en combinación con un disolvente volátil.
Para elegir el disolvente adecuado, hay que tener en cuenta la materia prima (por ejemplo, material vegetal fresco o seco, macerado/molido o en polvo) y las sustancias objetivo (por ejemplo, lipofílicas, hidrofílicas).
En la siguiente tabla se enumeran varios disolventes que han sido probados con éxito para la extracción por ultrasonidos de material vegetal.
| disolvente | Planta | Tipo de tejido |
|---|---|---|
| Ácido acético / urea / bromuro de cetiltrim-etilamonio | arroz | salvado |
| Etanol acuoso | grano de destilería | grano |
| Isopropanol acuoso | soja, colza | semillas |
| etanol | Saccharina japonica | – |
| Ácido acético glacial | sorgo | – |
| Fenol | tomate / patata / aloe vera / soja | polen / tubérculo / hoja / semilla |
| Fenol/acetato de amonio | cebada / plátano | raíz / hoja |
| Fenol/acetato de amonio | aguacate / tomate / naranja / plátano / pera / uva / manzana / fresa | frutas |
| Fenol/metanol-acetato de amonio | coníferas / plátanos / manzanas / patatas | semillas / frutos |
| Sulfato de sodio dodecil/acetona | conífera / patata | semilla / tubérculo |
| Sulfato de sodio dodecil/TCA/acetona | manzana / plátano | tejido |
| TCA | judías | otro |
| TCA/acetona | cítricos / soja / aloe vera | hojas |
| TCA/acetona | soja / coníferas | semillas |
| TCA/acetona | tomate | grano de polen |
| TCA/acetona/fenol | oliva / bambú / uva / limón | hojas |
| TCA/acetona/fenol | manzana / naranja / tomate | frutas |
| Tiourea/urea | soja | semilla |
| Tiourea/urea | manzana / plátano | tejidos |
| Tampón Tris-HCL | tomate | grano de polen |
Extracción ultrasónica de células: la sección transversal microscópica (ST) de tallo apical de menta (Mentha piperita) muestra el mecanismo de acciones durante la extracción ultrasónica de células (ampliación 2000x) [recurso: Vilkhu et al. 2011].
Ultrasonidos para extracción
Desde aparatos ultrasónicos de laboratorio y sobremesa hasta sistemas de extracción por ultrasonidos totalmente industriales – Hielscher Ultrasonics es su socio experimentado desde hace mucho tiempo, cuando se trata de dispositivos ultrasónicos potentes y fiables para procesos de extracción exitosos.
Nuestros sistemas ultrasónicos se utilizan ampliamente en laboratorios bioquímicos y plantas de producción farmacéutica. Los sonotrodos y reactores ultrasónicos son autoclavables y cumplen las normas de producción farmacéutica.
Los extractores ultrasónicos de Hielscher están disponibles para cualquier escala de proceso – del laboratorio a la producción.
Hielscher Ultrasonics’ Los procesadores ultrasónicos industriales pueden suministrar amplitudes muy elevadas para alterar las matrices celulares y liberar sustancias específicas. Amplitudes de hasta 200µm pueden funcionar fácilmente de forma continua en funcionamiento 24/7. La potencia y robustez de los equipos de ultrasonidos de Hielscher garantizan altos rendimientos, rápidas tasas de extracción y una extracción más completa. – superando a los procesos de extracción convencionales.
Nuestros procesadores ultrasónicos pueden combinarse con métodos de extracción convencionales como Extracción Soxhlet o CO supercrítico2 extracción. La adaptación a las líneas de producción existentes puede realizarse fácilmente.
Literatura / Referencias
- Dent M., Dragović-Uzelac V., Elez Garofulić I., Bosiljkov T., Ježek D., Brnčić M. (2015): Comparison of Conventional and Ultrasound Assisted Extraction Techniques on Mass Fraction of Phenolic Compounds from sage (Salvia officinalis L.). Chem. Biochem. Eng. Q. 29(3), 2015. 475–484.
- Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). International Journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.
- Dogan Kubra, P.K. Akman, F. Tornuk(2019): Improvement of Bioavailability of Sage and Mint by Ultrasonic Extraction. International Journal of Life Sciences and Biotechnology, 2019. 2(2): p.122- 135.
Información interesante
Extracción ultrasónica por cavitación
Las ondas ultrasónicas intensas generan cavitación acústica en líquidos. Las fuerzas de cizallamiento cavitacional rompen la pared celular y las membranas, de modo que se libera el material intracelular. La extracción ultrasónica consigue una mayor penetración del disolvente en el tejido vegetal y mejora la transferencia de masa. De este modo, la extracción ultrasónica intensifica significativamente el proceso de extracción, lo que se traduce en mayores rendimientos, tasas de extracción más rápidas y una extracción más completa.
Sistemas de disolventes
Para la extracción de compuestos bioactivos a partir de material vegetal se dispone de varios sistemas de disolventes. Para la extracción de compuestos hidrófilos, se eligen principalmente disolventes polares como el metanol, el etanol o el acetato de etilo, mientras que para la extracción de compuestos lipofílicos (por ejemplo, lípidos), se prefieren sistemas de disolventes como el diclorometano o el diclorometano/metanol (v/v 1:1). El hexano se utiliza a menudo como disolvente para la extracción de clorofila.
disolventes orgánicos
Un disolvente orgánico es un tipo de compuesto orgánico volátil (COV). Los COV son sustancias químicas orgánicas que se vaporizan a temperatura ambiente.
Entre los compuestos orgánicos utilizados como disolventes se incluyen:
- compuestos aromáticos, como el benceno y el tolueno
- alcoholes, por ejemplo metanol
- ésteres y éteres
- cetonas, por ejemplo acetona
- aminas
- hidrocarburos nitrados y halogenados
Muchos disolventes orgánicos están clasificados como tóxicos o cancerígenos. En caso de manipulación incorrecta, pueden ser peligrosos para el ser humano y contaminar el aire, el agua y el suelo.
compuestos bioactivos
Los compuestos bioactivos se definen como sustancias que actúan sobre organismos vivos, tejidos o células. Entre las sustancias biológicamente activas se encuentran los antibióticos, las enzimas y las vitaminas. Las sustancias bioactivas como los carotenoides y los polifenoles pueden extraerse, por ejemplo, de frutas, hojas y verduras, mientras que los fitosteroles se encuentran en los aceites vegetales.
Entre los compuestos bioactivos de origen vegetal se encuentran los flavonoides, la cafeína, los carotenoides, la colina, los ditioltiones, los fitosteroles, los polisacáridos, los fitoestrógenos, los glucosinolatos, los polifenoles y las antocianinas. Muchas sustancias bioactivas se valoran por actuar como antioxidantes y, por tanto, se consideran beneficiosas para la salud.
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