Extracción por ultrasonidos de compuestos celulares

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

Los dispositivos ultrasónicos de Hielscher generan ultrasonidos de alta intensidad que pueden controlarse exactamente según los requisitos de su proceso.

La siguiente lista ofrece varios protocolos de procesamiento por ultrasonidos, que demuestran el amplio campo de aplicación de los ultrasonidos de potencia en biología, procesamiento de alimentos y producción farmacéutica.
Tanto si tiene en mente una extracción botánica concreta como si desea obtener más información general sobre nuestros extractores ultrasónicos de alto rendimiento, utilice el siguiente formulario de contacto. Estaremos encantados de atenderle.

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La extracción por ultrasonidos es una estrategia sencilla y eficaz para producir mayores rendimientos de extractos de primera calidad a partir de productos botánicos.

Instalación industrial del extractor ultrasónico UIP4000hdT para la producción de extractos botánicos.

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

Aplicación de ultrasonidos:
Un importante compuesto activo del boldo es la boldina ((S)-2,9-dihidroxi-1,10-dimetoxiaporfina), que es, además de la catequina ((2S,3R)-2-(3,4-dihidroxi-fenil)-3,4-dihidro-1(2H)-benzopirano-3,5,7-triol), los principales componentes de la fracción alcaloide y flavonoide de las hojas de boldo. La boldina es un potente agente antioxidante que sufre daños peroxidativos mediados por radicales libres y actúa como un eficaz eliminador de radicales hidroxilo.
Procedimiento de extracción: Para 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 discontinuo y flujo continuo. El tiempo de extracción oscila entre 10 y 40 minutos, con una intensidad ultrasónica de 10 a 23 W/cm.2y 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 del material de la matriz vegetal del Boldo a tasas significativamente mejores en comparación con el método convencional: se liberó igual rendimiento por sonicación en 30 min. mientras que el tiempo de extracción convencional fue de 2h.
Chemat (2013) y sus colaboradores han demostrado que la extracción asistida por ultrasonidos mejora la eficacia de la extracción de la planta al tiempo que reduce el tiempo de extracción a una mayor concentración de los extractos (misma cantidad de disolvente y material vegetal). Los análisis revelaron que las condiciones optimizadas eran: potencia de sonicación 23 W/cm2 de alto rendimiento empleando UIP1000hd durante 40 min. y a una temperatura de 36°C. Los parámetros optimizados de la extracción por ultrasonidos proporcionan una mejor extracción en comparación con una maceración convencional en términos de tiempo de proceso (30 min. en lugar de 120 min.), mayor rendimiento, mayor eficiencia energética, mayor limpieza, mayor seguridad y mejor calidad del producto.
Recomendación del dispositivo:
UIP1000hdT con sonotrodo BS2d34 y célula de flujo
Referencia/ Documento 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.

La extracción botánica ultrasónica proporciona mayores rendimientos. El Hielscher UIP2000hdT, 2000 vatios homogeneizador es lo suficientemente potente como para extraer lotes de 10 litros a 120 litros fácilmente.

Extracción ultrasónica de productos botánicos - Lote de 30 litros / 8 galones

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Extracción ultrasónica del ácido clorogénico de las hojas de tabaco

Aplicación de ultrasonidos:
Para los experimentos de extracción, las hojas de tabaco de Nicotiana tabacum se trituraron hasta obtener partículas de un tamaño aproximado de >4 x ≧2 mm. Para los ensayos de extracción por ultrasonidos, se extrajeron muestras de 20 g de materiales de hojas de tabaco secas con agua destilada a temperaturas que oscilaban entre 5 °C y 30 °C. Los experimentos de extracción se realizaron para intervalos de tiempo de ciclo de extracción que variaban de 5 minutos a 30 minutos por ciclo. Se añadieron entre 10 y 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 volúmenes fraccionados del disolvente de extracción para su uso en cada ciclo de extracción por ultrasonidos.
Para la irradiación ultrasónica, un procesador ultrasónico UP400S (400 vatios, 24 kHz) con un sonotrodo H7 de titanio, con un diámetro de punta de 7 mm. El sonotrodo H7 se introdujo a media altura de la mezcla de extracción.
protocolo: Como condiciones óptimas para la extracción ultrasónica del ácido clorogénico de las hojas de tabaco se encontraron: 20g de hojas de tabaco secas en agua destilada (relación óptima líquido/sólido: 12,8mL/g) a 20 degC de temperatura de procesado, dispositivo ultrasónico UP400S (400W, 24kHz) durante 3 ciclos de sonicación de cada 15min (duración total de la sonicación: 45 min).
Recomendación del dispositivo:
UP400S con sonotrodo H7
Referencia/ Documento 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. Revista China de Medicinas Naturales 2011.
Más información sobre la extracción ultrasónica del tabaco

Extracción ultrasónica de mangiferina

Aplicación de ultrasonidos:
Mangiferina (1,3,6,7-Tetrahidroxi-2-[3,4,5-trihidroxi-6-(hidroximetil)oxan-2-il]xanten-9-ona; fórmula: C19H18O11) es un polifenol de estructura C-glicosilxantona que se encuentra en muchas especies vegetales. La mangiferina presenta diversas actividades farmacológicas. La acilación regioselectiva de la mangiferina puede ser catalizada muy eficientemente por la lipasa bajo ultrasonidos. En comparación con los métodos convencionales, la catálisis asistida por ultrasonidos destaca por las ventajas de un tiempo de reacción más corto y mayores rendimientos. Las condiciones óptimas para la acilación ultrasónica de la mangiferina fueron las siguientes:
lipasa: PCL, donante de acilo: acetato de vinilo; disolvente de la reacción: DMSO, temperatura de reacción 45 grados C, potencia ultrasónica: 200 W; relación de sustrato: donante de acilo/mangiferina 6/1, carga de enzima: 6 mg/ml
El rendimiento de la acilación regioselectiva fue de hasta el 84%.
Recomendación del dispositivo:
UP200St o UP200Ht
Referencia/ Documento 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 de ultrasonidos:
Extracción de capsaicinoides (capsaicina, nordihidrocapsaicina) de pimientos picantes: Capsaicinoides de Capsicum frutescens Los pimientos se obtuvieron mediante extracción por ultrasonidos en las siguientes condiciones: disolvente: 95% (v/v) de etanol, relación disolvente/masa de 10 ml/g, 40 min. de tiempo de extracción por sonicación, 45°C de temperatura de extracción. Rendimiento del extractor: 85% de los capsaicinoides.
Recomendación del dispositivo:
UP400St
Más información sobre la extracción asistida por ultrasonidos de capsaicinoides del chile.

La extracción ultrasónica se utiliza para producir aislados de productos botánicos. El vídeo muestra la extracción eficaz de compuestos de sabor de copos de chile con el UP200Ht.

Extracción por ultrasonidos de copos de chile con el UP200Ht

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Extracción ultrasónica de la silimarina de las semillas de cardo mariano

Aplicación de ultrasonidos:
La extracción asistida por ultrasonidos se realizó utilizando un ultrasonicador UP400S. En este estudio se utilizó una sonda ultrasónica de tipo cuerno con un diámetro de 1,5 cm. Se pesaron con precisión 10 g de polvo de cardo mariano desgrasado y se disolvieron en 100 mL de metanol. El vaso de precipitados se guardó en un baño de agua y se mantuvo a una temperatura de 25°C. El polvo de cardo mariano disuelto en el disolvente se sometió a sonicación durante diferentes intervalos de tiempo (30, 60, 90, 120 y 150 min.) Después de cada intervalo de tiempo, la solución se filtró a través de un papel de filtro Whatman y cada filtrado (aproximadamente 80 mL) se evaporó utilizando un evaporador rotatorio hasta alcanzar 30 mL de solución y 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 era de esperar, al aumentar el tiempo de extracción aumentó el contenido de silimarina.
Los autores del estudio descubrieron que la extracción ultrasónica para obtener los extractos alcohólicos es una de las mejores técnicas para sustituir a las técnicas convencionales. Se demostró que la extracción ultrasónica permite obtener un extracto de mejor calidad. Otras ventajas son el ahorro de tiempo, la mayor eficacia, etc.
Recomendación del dispositivo:
UP400St
Referencia/ Documento 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.
Más información sobre la extracción ultrasónica de silimarina de las semillas de cardo mariano.

La extracción ultrasónica de fitoquímicos bioactivos proporciona mayores rendimientos y una extracción más completa en un proceso rápido

Extracción ultrasónica de aceites de cáñamo y extractos de CBD

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Extracción ultrasónica de esteviósido

Aplicación de ultrasonidos:
Se extrajeron muestras de 10 g de hojas de stevia secas y molidas en 100 ml de agua bajo agitación continua (con un agitador magnético). El valor del pH se controló con fosfato sódico 0,01 M pH 7. La muestra se colocó en un vaso de vidrio de 150 mL y se sonicó con un ultrasonicador tipo sonda UIP500hT (20 kHz, 500 W). La punta del sonotrodo se sumergió aproximadamente 1,5 cm en el lodo de hojas de stevia. El dispositivo ultrasónico se ajustó para una potencia de salida de 350 W. Un tratamiento de sonicación suave de 350 W durante 5-10 min. a una temperatura de proceso constante de 30°C dio un rendimiento de rebaudiósido A de 30-34g por 100g de muestra. Después de la sonicación, la solución de extracto se centrifugó y se filtró a través de una membrana microporosa de 0,45 μm; el filtrado se tomó para el análisis del contenido total de rebaudiósido A. El rendimiento de la extracción del contenido total de rebaudiósido A se analizó mediante HPLC.
Mediante la extracción asistida por ultrasonidos sin disolventes, se obtuvo un alto rendimiento de rebaudiósido A en comparación con los métodos de extracción tradicionales, como la extracción por calor o la maceración.
Recomendación del dispositivo:
UIP500hdT
Más información sobre la extracción ultrasónica de stevia

Extracción ultrasónica de terpenos

Aplicación de ultrasonidos:
La extracción de compuestos volátiles, como los terpenos, de las inflorescencias de un cultivar de Cannabis sativa L. de tipo fibra puede mejorarse con ultrasonidos. Los estudios han demostrado que, tras una breve sonicación, los terpenos objetivo ya se liberan del material vegetal.
Los resultados muestran que un tratamiento ultrasónico no superior a 5 min permite obtener una mayor concentración de terpenos en comparación con la maceración. En cambio, un tratamiento ultrasónico superior a 5 min aumentó la concentración de δ-9-tetraidrocannabinol (THC).
Protocolo de sonicación:
La extracción de terpenos asistida por ultrasonidos se llevó a cabo utilizando un Ultrasonidos con sonda de 200 W. El dispositivo ultrasónico se ajustó a una amplitud del 25%. Se añadieron tres alícuotas de 50 g de inflorescencias secas cada una con 250 ml de etanol al 70% v/v, que se utilizó como disolvente de extracción. Cada vaso y su contenido se sumergieron en un baño de hielo. La sonicación se llevó a cabo durante 5, 10 y 15 minutos. Durante el Extracción ultrasónica procedimiento, 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 rotativa al vacío. Cada ensayo de extracción se realizó por triplicado utilizando tres muestras diferentes.
La ultrasonicación resultó ser una alternativa interesante a la maceración para extraer compuestos volátiles de la inflorescencia del cannabis, pero también muestra que el tratamiento ultrasónico no debe ser superior a 5 minutos para obtener una mayor recuperación de terpenos. En cambio, un tratamiento ultrasónico superior a 5 minutos aumentó la concentración de δ-9-tetraidrocannabinol (THC). El extracto de inflorescencias de Cannabis sativa obtenido mediante extracción ultrasónica llevada a cabo durante 5 minutos podría utilizarse como ingrediente para perfumes o saborizante para bebidas. Se puede utilizar como alternativa para el cáñamo industrial, donde los tallos se utilizan para la industria de la fibra y los extractos de inflorescencias para la industria cosmética y alimentaria.
Recomendación del dispositivo:
UP200St o UP200Ht con sonotrodo/sonda S26d14
Referencia/ Documento de investigación:
Da Porto, C.; Decorti, D.; Natolino, A. (2014): “Extracción asistida por ultrasonidos de compuestos volátiles de inflorescencias industriales de Cannabis sativa L.”. IJARNP 2014, 7/ 1. 8-14.
Más información sobre la extracción de terpenos asistida por ultrasonidos.

Extracción ultrasónica y purificación de fitoquímicos de plantas: La imagen muestra el ultrasonicador tipo sonda UP400ST, un filtro de vacío Büchi y un rotor-evaporador para la extracción de curcumina.

Instalación de extracción para el aislamiento botánico: Sonda ultrasónica UP400ST, filtro de vacío Büchi y rotor-vaporizador para la extracción de fitoquímicos.

Extracción ultrasónica de vainillina de vainas de vainilla curadas

Aplicación de ultrasonidos:
La extracción de vainillina se optimizó mediante sonicación. Por lo tanto, el dispositivo ultrasónico de 100 vatios funcionó en modo pulsado (ciclos: 5 seg. encendido seguido de 5 seg. apagado).
Los mejores resultados se obtuvieron con la extracción por ultrasonidos en etanol al 40% durante 1h a 30°C. Para comparar los resultados con los métodos de extracción convencionales, también se llevaron a cabo extracciones en baño de agua y en baño de ultrasonidos. Los resultados mostraron que la optimización de la extracción de vainillina por baño ultrasónico con etanol al 40% durante 1h a 30°C fue comparativa con la extracción por baño de agua con etanol al 40% a 56°C durante 15h.
Recomendación del dispositivo:
UP100H
Referencia/ Documento 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.
Más información sobre las ventajas de la extracción ultrasónica de vainillina.

Extracción ultrasónica de compuestos fenólicos de Ziziphus Jujube

Aplicación de ultrasonidos:
Para la extracción asistida por ultrasonidos de compuestos fenólicos del azufaifo (Ziziphus Jujube), se utilizó un ultrasonicador tipo sonda de alta intensidad UP200H con una potencia de 200 W y una frecuencia de 24 kHz. El dispositivo ultrasónico estaba equipado con el sonotrodo de micropunta S2 (diámetro de la punta 2 mm), que se sumergió en un baño de agua en el que se colocó un vaso de precipitado con la muestra (dimensiones internas: 280:195:135 mm). La amplitud de las vibraciones ultrasónicas fue del 100% de la potencia nominal (amplitud máxima de 260 μm) y la potencia acústica de 0,171402 W y la intensidad de 21,8346 W/cm2 .La intensidad ultrasónica se determinó calorimétricamente midiendo el incremento tiempo-temperatura de la suspensión en condiciones adiabáticas. El procedimiento de extracción por ultrasonidos se utilizó para la extracción de fenoles totales de las muestras de acuerdo con el diseño experimental (para su optimización).
Recomendación del dispositivo:
UP200H con sonotrodo S2
Referencia/ Documento 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.

Haga clic aquí para consultar más protocolos de sonicación para el tratamiento por ultrasonidos de la materia biológica.

La extracción por ultrasonidos puede realizarse por lotes o en modo de flujo continuo. (¡Haga clic para ampliar!)

Configuración de sonicación con UIP1000hd para la extracción de hojas de boldo en lote. [Petigny et al. 2013].


La extracción por ultrasonidos supera a otras técnicas de extracción por su alta velocidad (menor duración), mayor rendimiento y mayor calidad del extracto.

Ultrasonidos UP400St para la extracción a alta velocidad de productos botánicos por lotes

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Literatura / Referencias

Información interesante

A los homogeneizadores ultrasónicos también se los denomina frecuentemente como sonicador de sonda, sonolisador, fraccionador por ultrasonidos, pulverizador ultrasónico, sonoruptor, sonificador, disgregador ultrasónico, fraccionador celular, dispersor ultrasónico o mezclador por ultrasonidos. Estos términos provienen de las distintas aplicaciones que se pueden llevar a cabo por sonicación.

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