Extracción ultrasónica de materia celular

La extracción ultrasónica o sonoextracción es una tecnología de intensificación de procesos que funciona mediante el acoplamiento de ultrasonidos de alta potencia a una suspensión de tejido vegetal o celular. Hielscher Ultrasonics suministra ultrasonicadores fiables para la ruptura celular y la extracción, desde pequeñas muestras de laboratorio hasta grandes volúmenes en el procesamiento industrial. El atractivo de la extracción asistida por ultrasonidos reside en el tratamiento no térmico del material, su facilidad de aplicación y su escalabilidad desde los ensayos hasta la producción.

Los equipos ultrasónicos de Hielscher generan ultrasonidos de alta intensidad que pueden controlarse con precisión según los requisitos de su proceso.

La lista siguiente presenta diversos protocolos de procesamiento ultrasónico que demuestran el amplio campo de aplicación de los ultrasonidos de potencia en la biología, el procesamiento de alimentos y la producción farmacéutica.
Tanto si tiene en mente una extracción botánica específica como si desea obtener información más general sobre nuestros extractores ultrasónicos de alto rendimiento, utilice el formulario de contacto que encontrará a continuación. Estaremos encantados de ayudarle.

Extracción ultrasónica de boldina de hojas de boldo (Peumus boldus Molina)

Aplicación ultrasónica:
Un compuesto activo importante del boldo es la boldina ((S)-2,9-dihydroxy-1,10-dimethoxiaporphine), que, junto con la catequina ((2S,3R)-2-(3,4-dihydroxy-phenyl)-3,4-dihydro-1(2H)-benzopyran-3,5,7-triol), constituye uno de los principales componentes de la fracción de alcaloides y flavonoides de las hojas de boldo. La boldina es un potente agente antioxidante que sufre daño peroxidativo mediado por radicales libres y actúa como un eficaz captador de radicales hidroxilo.
Procedimiento de extracción: En un procedimiento de extracción típico, se extrajeron muestras de hojas de boldo con 1 L de agua destilada a presión atmosférica utilizando el ultrasonicador UIP1000hd en modo por lotes y de flujo continuo. El tiempo de extracción oscila entre 10 y 40 min., con una intensidad ultrasónica de 10 a 23 W/cm², y un intervalo de temperatura de 10 a 70 °C. Los mejores resultados se obtuvieron en las siguientes condiciones: intensidad ultrasónica de 23 W/cm² durante 40 min. a una temperatura de 36 °C
Resultados: Los resultados del análisis muestran que la sonicación de alta potencia mejora la liberación de analitos de la matriz vegetal del boldo a velocidades significativamente mayores que el método convencional: se obtuvo el mismo rendimiento mediante sonicación en 30 min., mientras que el tiempo de extracción convencional fue de 2h.
Chemat (2013) y sus colaboradores demostraron que la extracción asistida por ultrasonidos mejora la eficiencia de la extracción vegetal, a la vez que reduce el tiempo de extracción y aumenta la concentración de los extractos (con la misma cantidad de disolvente y material vegetal). El análisis reveló que las condiciones optimizadas eran: potencia de sonicación de 23 W/cm² con UIP1000hd durante 40 min. y una temperatura de 36 °C. Los parámetros optimizados de la extracción por ultrasonidos proporcionan una extracción mejor que la maceración convencional en cuanto al tiempo de proceso (30 min. en lugar de 120 min.), un mayor rendimiento, una mayor eficiencia energética, una mayor limpieza, una mayor seguridad y una mejor calidad del producto.
Equipo recomendado:
UIP1000hdT con sonotrodo BS2d34 y celda de flujo
Referencia / Artículo de investigación:
Petigny, L.; Périno-Issartier, S.; Wajsman, J.; Chemat, F. (2013): Extracción por lotes y continua asistida por ultrasonidos de hojas de boldo (Peumus boldus Mol.). Revista Internacional de Ciencia Molecular 14, 2013. 5750-5764.

Extracción ultrasónica de ácido clorogénico de hojas de tabaco

Aplicación ultrasónica:
Para los experimentos de extracción, las hojas de tabaco de Nicotiana tabacum se molieron hasta obtener partículas más pequeñas, de aproximadamente >4 x ≧2 mm. Para los ensayos de extracción ultrasónica, se extrajeron muestras de 20 g de hojas secas de tabaco con agua destilada a temperaturas comprendidas entre 5 °C y 30 °C. Los experimentos de extracción se realizaron con intervalos de tiempo de 5 a 30 minutos por ciclo de extracción. Se añadieron aproximadamente de 10 a 15 gotas de etanol al volumen óptimo calculado de 256 ml de agua destilada necesario para extraer todo el ácido clorogénico soluble de muestras de 20 g de hojas secas de tabaco. A continuación, el volumen óptimo de 256 ml de agua destilada se dividió en fracciones del disolvente de extracción para utilizarlas en cada ciclo de extracción ultrasónica.
Para la irradiación ultrasónica, se utilizó un procesador ultrasónico UP400S (400 vatios, 24 kHz) con un sonotrodo H7 de titanio cuyo diámetro de punta era de 7 mm. El sonotrodo H7 se introdujo hasta la mitad de la altura de la mezcla de extracción.
Protocolo: Se determinaron las siguientes condiciones óptimas para la extracción ultrasónica de ácido clorogénico de hojas de tabaco: 20 g de hojas secas de tabaco en agua destilada (relación óptima líquido/sólido: 12,8 mL/g) a una temperatura de procesamiento de 20 degC, equipo ultrasónico UP400S (400 W, 24 kHz) durante 3 ciclos de sonicación de 15 min cada uno (duración total de la sonicación: 45 min).
Equipo recomendado:
UP400S con sonotrodo H7
Referencia / Artículo de investigación:
Mazvimba, Martin Tongai; Yu, Ying; Zhang, Ying (2011): Optimization And Orthogonal Design Of An Ultrasonic Assisted Aqueous Extraction Process For Extracting Chlorogenic Acid From Dry Tobacco Leaves. Chinese Journal of Natural Medicines 2011.
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Extracción ultrasónica de mangiferina

Aplicación ultrasónica:
La mangiferina (1,3,6,7-Tetrahydroxy-2-[3,4,5-trihydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-2-yl]xanthen-9-one; fórmula: C₁₉H₁₈O₁₁) es un polifenol con estructura de C-glicosilxantona que se encuentra en numerosas especies vegetales. La mangiferina presenta diversas actividades farmacológicas. La acilación regioselectiva de la mangiferina puede catalizarse de manera muy eficiente mediante lipasa bajo ultrasonicación. En comparación con los métodos convencionales, la catálisis asistida por ultrasonidos destaca por sus ventajas de menor tiempo de reacción y mayores rendimientos. Se determinaron las siguientes condiciones óptimas para la acilación ultrasónica de la mangiferina:
lipasa: PCL, donante de acilo: acetato de vinilo; disolvente de reacción: DMSO, temperatura de reacción: 45 degC, potencia ultrasónica: 200 W; relación de sustratos: donante de acilo/mangiferina 6/1, carga enzimática: 6 mg/ml
El rendimiento de la acilación regioselectiva alcanzó el 84%.
Equipo recomendado:
UP200St o UP200Ht
Referencia / Artículo de investigación:
cp.: Wang, Z.; Wang, R.; Tian, J.; Zhao, B; Wei, X.F.; Su, Y.L.; Li, C.Y.; Cao, S.G.; Wang, L. (2010): The effect of ultrasound on lipase-catalyzed regioselective acylation of mangiferin in non-aqueous solvents. J. Asian Nat Prod. Res. 12/1, 2010. 56-63.

Extracción ultrasónica de capsaicinoides

Aplicación ultrasónica:
Extracción de capsaicinoides (capsaicina, nordihidrocapsaicina) de chiles: los capsaicinoides de los chiles Capsicum frutescens se obtuvieron mediante extracción ultrasónica en las siguientes condiciones: disolvente: etanol al 95% (v/v), relación disolvente/masa de 10 ml/g, tiempo de extracción por sonicación de 40 min., temperatura de extracción de 45 °C. Rendimiento de extracción: 85% de los capsaicinoides
Equipo recomendado:
UP400St
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Extracción ultrasónica de silimarina de semillas de cardo mariano

Aplicación ultrasónica:
La extracción asistida por ultrasonidos se realizó utilizando un ultrasonicador UP400S. En este estudio se utilizó una sonda ultrasónica de tipo bocina con un diámetro de 1,5 cm. Se pesaron con precisión 10 g de polvo desgrasado de cardo mariano y se disolvieron en 100 mL de metanol. El vaso de precipitados se mantuvo en un baño de agua a una temperatura de 25 °C. El polvo de cardo mariano disuelto en el disolvente se sonicó durante distintos intervalos de tiempo (30, 60, 90, 120 y 150 min.). Tras cada intervalo, la solución se filtró a través de papel de filtro Whatman y cada filtrado (aproximadamente 80 mL) se evaporó mediante un evaporador rotatorio hasta obtener 30 mL de solución. La absorbancia de los compuestos fenólicos se midió con un espectrofotómetro UV-visible a una longitud de onda de 517 nm según el método DPPH. Como se esperaba, el aumento de los tiempos de extracción dio lugar a mayores contenidos de silimarina.
Los autores del estudio determinaron que la extracción ultrasónica para obtener extractos alcohólicos es una de las mejores técnicas para sustituir a las técnicas convencionales. Se demostró que la extracción ultrasónica permite obtener una mejor calidad del extracto. Otras ventajas son el ahorro de tiempo y una mayor eficiencia, entre otras.
Equipo recomendado:
UP400St
Referencia / Artículo de investigación:
Çağdaş, E.; Kumcuoğlu, S.; Güventürk, S.; Tavman, S. (2011): Extracción asistida por ultrasonidos de componentes de silimarina a partir de semillas de cardo mariano (Silybum Marianum L.). GIDA 36/6, 2011. 311-318.
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Extracción ultrasónica de esteviósido

Aplicación ultrasónica:
Se extrajeron muestras de 10 g de hojas secas y molidas de estevia en 100 mL de agua bajo agitación continua (con un agitador magnético). El valor de pH se controló con fosfato de sodio 0,01 M a pH 7. La muestra se introdujo en un vaso de precipitados de vidrio de 150 mL y se sonicó con un ultrasonicador de sonda UIP500hT (20 kHz, 500 W). La punta del sonotrodo se sumergió aproximadamente 1,5 cm en la suspensión de hojas de estevia. El equipo ultrasónico se ajustó a una potencia de salida de 350 W. Un tratamiento suave de sonicación de 350 W durante 5-10 min. a una temperatura de proceso constante de 30 °C proporcionó un rendimiento de rebaudiósido A de 30-34 g por muestra de 100 g. Tras la sonicación, la solución del extracto se centrifugó y se filtró a través de una membrana microporosa de 0,45 μm; el filtrado se utilizó para analizar el contenido total de rebaudiósido A. El rendimiento de extracción del contenido total de rebaudiósido A se analizó mediante HPLC.
La extracción asistida por ultrasonidos sin disolventes permitió obtener un alto rendimiento de rebaudiósido A en comparación con los métodos de extracción tradicionales, como la extracción térmica o la maceración.
Equipo recomendado:
UIP500hdT
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Extracción ultrasónica de terpenos

Aplicación ultrasónica:
La extracción de compuestos volátiles, como los terpenos, de las inflorescencias de un cultivar de Cannabis sativa L. destinado a la producción de fibra puede mejorarse mediante ultrasonidos. Los estudios han demostrado que, tras una breve sonicación, los terpenos de interés ya se han liberado del material vegetal.
Los resultados muestran que un tratamiento ultrasónico de una duración no superior a 5 min permite obtener una mayor concentración de terpenos que la maceración. En cambio, un tratamiento ultrasónico de más de 5 min aumentó la concentración de δ-9-tetraidrocannabinol (THC).
Protocolo de sonicación:
La extracción de terpenos asistida por ultrasonidos se realizó utilizando un ultrasonicador de sonda de 200 W. El equipo ultrasónico se ajustó a una amplitud del 25%. A cada una de las tres alícuotas de 50 g de inflorescencias secas se le añadieron 250 mL de etanol al 70% v/v, que se utilizó como disolvente de extracción. Cada vaso de precipitados y su contenido se sumergieron en un baño de hielo. La sonicación se realizó durante 5, 10 y 15 min. Durante el procedimiento de extracción ultrasónica se garantizó una disipación rápida y continua del calor para mantener la temperatura del proceso por debajo de 30 °C. Tras la extracción, las mezclas se filtraron al vacío a través de papel Whatman No. 3, y el disolvente se eliminó mediante evaporación rotatoria al vacío. Cada ensayo de extracción se realizó por triplicado utilizando tres muestras diferentes.
Se determinó que la ultrasonicación era una alternativa interesante a la maceración para extraer compuestos volátiles de las inflorescencias de cannabis, pero también se demostró que el tratamiento ultrasónico no debe durar más de 5 minutos para obtener una mayor recuperación de terpenos. En cambio, un tratamiento ultrasónico de más de 5 minutos aumentó la concentración de δ-9-tetraidrocannabinol (THC). El extracto de inflorescencias de Cannabis sativa obtenido mediante extracción ultrasónica durante 5 min podría utilizarse como ingrediente para perfumes o como aromatizante para bebidas. Puede utilizarse como alternativa para el cáñamo industrial, cuyos tallos se utilizan en la industria de la fibra y cuyos extractos de inflorescencias se destinan a las industrias cosmética y alimentaria.
Equipo recomendado:
UP200St o UP200Ht con sonotrodo/sonda S26d14
Referencia / Artículo de investigación:
Da Porto, C.; Decorti, D.; Natolino, A. (2014): «Extracción asistida por ultrasonidos de compuestos volátiles de inflorescencias de Cannabis sativa L. industrial». IJARNP 2014, 7/ 1. 8-14.
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Montaje de extracción para el aislamiento de compuestos vegetales: ultrasonicador de sonda UP400ST, filtro de vacío Büchi y evaporador rotatorio para la extracción de compuestos fitoquímicos.

Extracción ultrasónica de vainillina de vainas de vainilla curadas

Aplicación ultrasónica:
La extracción de vainillina se optimizó mediante sonicación. Para ello, el equipo ultrasónico de 100 vatios se utilizó en modo pulsado (ciclos: 5 sec. de funcionamiento seguidos de 5 sec. de pausa).
Los mejores resultados de extracción ultrasónica se obtuvieron con etanol al 40% durante 1h a 30 °C. Para comparar los resultados con métodos de extracción convencionales, también se realizaron extracciones en baño de agua y en baño ultrasónico. Los resultados mostraron que la extracción optimizada de vainillina mediante bocina ultrasónica con etanol al 40% durante 1h a 30 °C era comparable a la extracción en baño de agua con etanol al 40% a 56 °C durante 15h.
Equipo recomendado:
UP100H
Referencia / Artículo de investigación:
Rasoamandrary, N.; Fernandes, A. M.; Bashari, M.; Masamba, K.; Xueming, X. (2013): Improved Extraction of Vanillin 4-Hydroxy-3-methoxybenzaldehyde from Cured Vanilla Beans Using Ultrasound-Assisted Extraction: A Comparison of Ultrasound-Assisted and Hot Water Bath Extraction. Akademik Gıda 11/1, 2013. 6-12.
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Extracción ultrasónica de compuestos fenólicos de Ziziphus Jujube

Aplicación ultrasónica:
Para la extracción asistida por ultrasonidos de compuestos fenólicos del azufaifo (Ziziphus Jujube), se utilizó un ultrasonicador de sonda de alta intensidad UP200H con una potencia de 200 W y una frecuencia de 24 kHz. El equipo ultrasónico estaba equipado con el sonotrodo de micropunta S2 (diámetro de punta de 2 mm), que se sumergió en un baño de agua en el que se colocó un precipitate glass con la muestra (dimensiones internas: 280:195:135 mm). La amplitud de las vibraciones ultrasónicas era del 100% de la potencia nominal (amplitud máxima de 260 μm), con una potencia acústica de 0,171402 W y una intensidad de 21,8346 W/cm2. La intensidad ultrasónica se determinó calorimétricamente midiendo el aumento de temperatura de la suspensión en función del tiempo en condiciones adiabáticas. El procedimiento de extracción ultrasónica se utilizó para extraer los compuestos fenólicos totales de las muestras según el diseño experimental (para la optimización).
Equipo recomendado:
UP200H con sonotrodo S2
Referencia / Artículo de investigación:
Fooladi, H.; Mortazavi, S. A.; Rajaei, A.; Elhami Rad, A.H.; Salar Bashi, D.; Savabi Sani Kargar, S. (2013): Optimización de la extracción de compuestos fenólicos de azufaifo (Ziziphus Jujube) utilizando el método de extracción asistida por ultrasonidos. IECFP 2013.

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