Extracción ultrasónica de polifenoles de hoja de olivo

Los extractos de hoja de olivo son un potente suplemento dietético y terapéutico, ya que contienen potentes antioxidantes como los polifenoles oleuropeína, hidroxitirosol y verbascósido. La extracción ultrasónica es una técnica muy eficaz para liberar y aislar compuestos bioactivos como polifenoles, flavonas y terpenoides de las hojas de olivo.

Extracción ultrasónica de compuestos bioactivos de hojas de olivo

La extracción ultrasónica de hojas de olivo mediante un sonicador tipo sonda ofrece ventajas como la eficiencia, el aumento del rendimiento, la conservación de la bioactividad, la sostenibilidad, la facilidad de manejo y la rentabilidad en comparación con los métodos de extracción convencionales. Estas ventajas lo convierten en una opción atractiva para los investigadores y las industrias que buscan extraer compuestos bioactivos de las hojas de olivo para diversas aplicaciones, como productos farmacéuticos, nutracéuticos y alimentos funcionales.

Exploremos en detalle las ventajas de la extracción ultrasónica de hojas de olivo:

  • Eficiencia: Los sonicadores de sonda envían ondas ultrasónicas de alta intensidad directamente a la muestra, lo que favorece una extracción rápida y eficaz. Esto permite tiempos de extracción más cortos en comparación con los métodos convencionales, reduciendo el consumo de energía y aumentando la productividad.
  • Mayor rendimiento:Las ondas ultrasónicas alteran las paredes celulares y potencian la liberación de compuestos intracelulares, lo que aumenta el rendimiento de la extracción. Los estudios han demostrado que la extracción ultrasónica puede aumentar significativamente la eficiencia de extracción de compuestos bioactivos de materiales vegetales en comparación con los métodos convencionales.
  • Preservación de la bioactividad: La extracción ultrasónica funciona a temperaturas más bajas que otras técnicas de extracción, lo que reduce el riesgo de degradación térmica de los compuestos sensibles al calor. Esto ayuda a preservar la bioactividad y la calidad nutricional de los compuestos extraídos, como antioxidantes, enzimas y vitaminas, presentes en las hojas de olivo.
  • Verde y sostenible: La extracción por ultrasonidos se considera un método de extracción ecológico y sostenible, ya que suele requerir menos disolventes y energía que las técnicas de extracción convencionales. Además, produce un mínimo de residuos y puede ampliarse fácilmente para aplicaciones industriales.
    Facilidad de manejo: Los sonicadores de sonda son relativamente sencillos de manejar y requieren un mantenimiento mínimo en comparación con otros equipos de extracción. Esto los hace adecuados tanto para la investigación a escala de laboratorio como para la producción a escala industrial.
  • Rentabilidad: Aunque la inversión inicial en equipos de ultrasonidos puede ser superior a la de los métodos de extracción convencionales, el aumento de la eficacia y la productividad suele traducirse en un ahorro de costes a lo largo del tiempo. Además, los tiempos de extracción más cortos reducen los costes de mano de obra y aumentan el rendimiento.
La extracción ultrasónica aumenta el rendimiento del aceite de oliva y del extracto de hoja de olivo.

UIP4000hdTun potente procesador ultrasónico de 4 kW para la extracción botánica

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En esta demostración, mostramos la precisión y eficacia de la sonicación tipo sonda para extraer componentes bioactivos de las hojas de olivo. En el vídeo, utilizamos el sonicador UP400St para extraer compuestos bioactivos como polifenoles y flavonoides, incluyendo oleuropeína, hidroxitirosol, luteolina, entre otros numerosos fitoquímicos. La sonicación extrae altos rendimientos de compuestos bioactivos de alta calidad utilizando disolventes suaves y no tóxicos como agua, agua acidulada o etanol acuoso.

Extracción ultrasónica de hojas de olivo con el sonicador tipo sonda UP400ST

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¿Por qué es tan beneficioso el extracto de hoja de olivo?

La extracción ultrasónica se utiliza para liberar compuestos bioactivos como la oleuropeína, el hidroxitirosol y otros polifenoles de las hojas de olivo.Las hojas de olivo (Olea europaea), un residuo o subproducto agrícola, son una gran fuente de antioxidantes naturales. Las hojas de olivo contienen varios polifenoles (también conocidos como biofenoles), como la oleuropeína y la oleaceína. Los polifenoles se encuentran de forma natural en las plantas y contribuyen a los beneficios para la salud del extracto de hoja de olivo. Además de los polifenoles, las hojas del olivo son ricas en antioxidantes, como los isómeros ligstrósidos, el hidroxitirosol, el tirosol y el ácido cafeico.
El extracto de hoja de olivo es el concentrado de fitoquímicos de las hojas de olivo y contiene, por tanto, una gran cantidad de potentes antioxidantes. El extracto de hoja de olivo se utiliza tradicionalmente para reforzar el sistema inmunitario. Por ejemplo, se administra para mejorar los síntomas del resfriado común, la tos y el dolor de garganta.
Además, las investigaciones sugieren que los polifenoles del extracto de hoja de olivo podrían reducir el riesgo de enfermedades cardiovasculares, disminuir los niveles de colesterol, ayudar a perder peso, presentar efectos antimicrobianos y actuar como agente anticancerígeno.
Por esta razón, los extractos de hojas de olivo (Olea europaea L. folium) se utilizan como ingrediente activo en formulaciones de productos farmacéuticos y suplementos dietéticos. Además, los extractos de hojas de olivo se utilizan en suplementos nutricionales, terapéuticos, cosméticos, así como en alimentos y bebidas.

Aceite de oliva en infusión: El extracto de hoja de olivo también se utiliza para enriquecer aceites de oliva como el aceite de oliva virgen extra. Enriquecido con extracto de hoja de olivo, el aceite de oliva tiene un perfil de sabor más rico y aumenta su valor ORAC. Con la infusión de hoja de olivo, los aceites de oliva presentan una vida útil mejorada y una mayor estabilidad al calor, ya que los antioxidantes eliminan los radicales libres y previenen el enranciamiento.
Obtenga más información sobre la maceración de aceitunas asistida por ultrasonidos para la producción de aceite de oliva virgen extra.

Los fitoquímicos más importantes de las hojas de olivo

La composición de compuestos fenólicos de las hojas de olivo incluye oleurósidos (oleuropeína, verbascósido), flavonas (luteolina, diosmetina, apigenina-7-glucosa, luteolina-7-glucosa, diosmetina-7-glucosa), flavonoles (rutina), flavan-3-oles (catequina) y derivados fenólicos (tirosol, hidroxitirosol, vainillina, ácido vanílico, ácido cafeico). La oleuropeína y el hidroxitirosol son los compuestos fenólicos más importantes de las hojas de olivo.

oleuropeína

La oleuropeína, un iridoide no tóxico del olivo (un tipo de monoterpenoide), es un tipo de compuesto fenólico amargo. Aunque está presente en la piel, la pulpa, las semillas y las hojas de las aceitunas verdes, la oleuropeína es la más abundante en las hojas de olivo. Con un contenido del 6-14% en peso seco, es la molécula bioactiva más destacada de las hojas de olivo. Dependiendo del cultivar de olivo, el suelo y el momento de la cosecha, el contenido de oleuropeína puede incluso aumentar hasta el 17-23% de peso seco.

hidroxitirosol

El hidroxitirosol es un metabolito de la oleuropeína. Ambas moléculas son conocidas por su potente actividad antioxidante, que contribuye a algunas de las actividades antioxidantes, antiinflamatorias y de lucha contra las enfermedades del aceite de oliva. El hidroxitirosol tiene uno de los valores ORAC (capacidad de absorción de radicales de oxígeno) más altos que se conocen en antioxidantes naturales.

Un extracto de hoja de olivo de espectro completo contiene numerosos polifenoles, antioxidantes y otros fitoquímicos, que tienen efectos sinérgicos. La extracción por ultrasonidos es una técnica de extracción fiable, que libera todos los fitoquímicos de las hojas de olivo y produce así un extracto de banda ancha muy potente.

Homogeneizador ultrasónico UP400St para la extracción por lotes agitados de productos botánicos

Extracción ultrasónica de productos botánicos - Lote de 8 litros - UP400St

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¿Qué son los ultrasonidos y la extracción por ultrasonidos?

Los ultrasonidos se definen como vibraciones sonoras con más de 20 kHz, es decir, más de 20.000 oscilaciones por segundo. Esta es la zona que está por encima del espectro auditivo humano. Por tanto, los ultrasonidos abarcan una gama muy amplia de vibraciones acústicas, lo que significa que numerosas aplicaciones diferentes entran en el campo de los ultrasonidos. Los ejemplos de uso más conocidos son los procedimientos de diagnóstico por imagen en el médico, la ayuda al aparcamiento en los coches y los ensayos no destructivos de materiales. Para los ejemplos mencionados se utilizan ultrasonidos de alta frecuencia no destructivos.
Los ultrasonidos de alta potencia se definen como ondas sonoras de alta intensidad y baja frecuencia, con una frecuencia aproximada de 20-60 kHz. Estas ondas sonoras densas en energía generan ciclos alternos de alta presión (compresión) y baja presión (rarefacción) en los líquidos. Durante un ciclo de baja presión, las ondas ultrasónicas de alta energía crean pequeñas burbujas de vacío o vacíos en el líquido. Cuando estas burbujas alcanzan un volumen en el que no pueden absorber más energía, estallan durante un ciclo de alta presión. Este fenómeno de implosión de burbujas se conoce como cavitación.
La cavitación crea puntos calientes locales en el líquido o lodo, que pueden alcanzar temperaturas de hasta 5000K y presiones de hasta 2000atm. Además, la implosión de las burbujas de cavitación crea chorros de líquido a velocidades de hasta 280 m/s. Estas condiciones extremas que se producen localmente provocan el estallido de las células vegetales, de modo que se liberan las sustancias bioactivas que se encuentran atrapadas en el interior de la célula vegetal. Esto significa que la cavitación acústica altera las células vegetales y provoca una mayor difusión de las moléculas intracelulares en la solución de extracción (disolvente), lo que mejora la transferencia de masa. Una mayor transferencia de masa significa una mayor tasa de extracción. Por lo tanto, las sondas ultrasónicas son una de las herramientas más utilizadas para producir extractos de alta calidad a partir de productos botánicos como hierbas, hojas, frutos y otros materiales vegetales.
La extracción por ultrasonidos ofrece varias ventajas, como la extracción completa / rendimientos muy elevados, la reducción del tiempo de extracción, la mejora de la eficacia, la compatibilidad con cualquier disolvente y el hecho de ser un método de extracción no térmico.

The UHPLC plot shows the oleuropein, verbascoside and luteolin-4'-O-glucoside in the ultrasonically extracted olive leaf extract.

La figura muestra el cromatograma de cromatografía líquida de ultra alta resolución con detector de matriz de diodos (UHPLC-DAD) de los fenoles de la hoja de olivo extraídos por ultrasonidos. Los picos 1 y 2 se detectaron a 325 nm (líneas rojas), mientras que el pico 3 (línea azul) se detectó a 280 nm.
foto y estudio: Giocometti, J. et al. (2018)

Procesador ultrasónico UIP2000hdT (2 kW) con reactor discontinuo agitado

extractor ultrasónico UIP2000hdT (2 kW) con reactor discontinuo


Los extractos de hoja de olivo son ricos en polifenoles como la oleuropeína, el ácido cafeico, el hidroxitirosol, el verbascósido, la rutina y la quercitina, entre otros. La extracción ultrasónica es la técnica más eficaz para extraer polifenoles de las hojas de olivo.

El extracto de hoja de olivo es rico en polifenoles como la oleuropeína, el ácido cafeico, el hidroxitirosol, el verbascósido, la rutina, la quercitina, etc.
Fuente: Omar et al. 2017

Extractos de hoja de olivo producidos por sonicación

Las condiciones ambientales extremas en la zona del "punto caliente" de la cavitación ultrasónica tienen diversos efectos sobre el material vegetal y su extractabilidad. Esto incluye la superación de la permeabilidad selectiva de la membrana celular, el aumento del intercambio de sustancias entre el interior celular y el disolvente, la disrupción celular mecánica y la liberación de sustancias intracelulares (es decir, fitoquímicos como oleuropwin, hidroxitirosol, ácido gálico, etc.). Estos efectos dan como resultado un alto rendimiento de extractos de alta calidad en un tiempo de sonicación muy corto. Un procesador ultrasónico de 400 vatios comoExtractor ultrasónico UP400St (400 vatios) con agitador para la extracción de lotes más grandesEl UP400St de Hielscher puede procesar un lote de 10 litros de purines botánicos en 5-8 minutos. Los ultrasonicadores industriales procesan el purín compuesto por material vegetal y disolvente en flujo continuo. El medio se bombea a través de un reactor ultrasónico y allí se sonicará. A escala industrial, un UIP4000hdT (4 kW) puede alcanzar aprox. 3 l/min.
Debido al alto rendimiento del extracto y a la velocidad del proceso, la extracción por ultrasonidos es especialmente eficaz. Por lo tanto, la sonicación ha sido rápidamente adaptada por múltiples fabricantes de extractos que producen extractos de alta calidad, por ejemplo, CBD, cannabinoides, vainilla, algas, jengibre y otros numerosos extractos botánicos. La cavitación ultrasónica puede lograr un rendimiento del extracto del 95-99% del compuesto activo contenido en los productos botánicos. Por ejemplo, una investigación demostró una eficacia de extracción del 99,27% para la liberación de fenoles totales de hojas de olivo. (Luo, 2011) El proceso de ultrasonidos puede adaptarse de forma óptima a la materia prima y a la calidad deseada del extracto ajustando los parámetros del proceso (amplitud ultrasónica, temperatura, presión, viscosidad).
La extracción ultrasónica es compatible con casi cualquier tipo de disolvente. Para la extracción de hojas de olivo asistida por ultrasonidos, el etanol acuoso al 80% ha demostrado ser el más eficaz. Pero el rendimiento de la extracción de compuestos fitoquímicos específicos puede modificarse eligiendo otro disolvente con diferente polaridad (por ejemplo, metanol).
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En esta presentación le introducimos en la fabricación de extractos botánicos. Explicamos los retos que plantea la producción de extractos botánicos de alta calidad y cómo un sonicador puede ayudarle a superarlos. Esta presentación le mostrará cómo funciona la extracción por ultrasonidos. Aprenderá qué beneficios puede esperar utilizando un sonicador para la extracción y cómo puede implementar un extractor ultrasónico en su producción de extractos.

Extracción botánica por ultrasonidos - Cómo utilizar los sonicadores para extraer compuestos botánicos

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Ventajas de los sistemas de extracción por ultrasonidos

Las ventajas de la extracción por ultrasonidos son el alto rendimiento de extracción, la libre elección del disolvente (por ejemplo, agua, etanol, mezcla de agua y etanol, aceite de oliva, etc.), así como el funcionamiento sencillo y seguro. Debido a las intensas fuerzas mecánicas de la sonicación, los disolventes ecológicos y suaves como el agua, el etanol, etc. suelen ser suficientes para lograr una tasa de extracción y un rendimiento extraordinarios. Como resultado, la extracción por ultrasonidos acorta el tiempo de extracción y permite reducir el uso de disolventes o utilizar disolventes más suaves. Esto significa que la extracción por ultrasonidos permite obtener tanto tasas de extracción más elevadas como extractos más sanos (por ejemplo, extractos de agua fría). Dado que la temperatura del proceso puede controlarse con precisión durante la sonicación, se evita la descomposición térmica de los extractos debida a temperaturas excesivamente altas, así como la evaporación de las sustancias.
En comparación con el CO2 extractor, los costes de adquisición de un extractor por ultrasonidos son bajos. Los procesadores por ultrasonidos también pueden ganar puntos en cuanto a costes de funcionamiento, manejo sencillo y fácil y seguridad laboral.

Ventajas de la extracción por ultrasonidos

  • Extracción más completa
  • mayor rendimiento
  • proceso rápido
  • Compatible con cualquier disolvente
  • proceso no térmico
  • Manejo sencillo y seguro
  • Bajo mantenimiento

ultrasonidos – para pequeñas cantidades hasta la producción industrial

Una característica especial del procesamiento por ultrasonidos es la escalabilidad lineal del proceso de extracción. Los estudios de viabilidad y la producción de lotes más pequeños pueden llevarse a cabo fácilmente con un práctico dispositivo ultrasónico en un recipiente abierto. Esto facilita la comprobación de la eficacia y la calidad del proceso de extracción por ultrasonidos. Los resultados obtenidos a pequeña escala pueden reproducirse y ampliarse totalmente. El control digital del extractor ultrasónico y el registro automático de datos de los parámetros ultrasónicos en una tarjeta SD interna permiten una supervisión precisa del proceso y la reproducibilidad de estándares de calidad constantes. La cartera de productos de Hielscher Ultrasonics ofrece extractores por ultrasonidos para todas las escalas – desde dispositivos portátiles de 50 vatios hasta ultrasonidos industriales de 16.000 vatios para la producción en línea. Gracias a las décadas de experiencia de Hielscher Ultrasonics en la extracción por ultrasonidos y a la instalación de varios cientos de sistemas de extracción por ultrasonidos en todo el mundo, el asesoramiento competente y completo está garantizado.

En la siguiente tabla encontrará algunas indicaciones sobre la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros sonicadores:

Volumen del loteTasa de flujoDispositivos recomendados
1 a 500 mL10 a 200 mL/min.UP100H
10 a 2000 mL20 a 400 mL/min.UP200Ht, UP400St
0,1 a 20 L0,2 a 4 L/minUIP2000hdT
10 a 100 L2 a 10 L/minUIP4000hdT
n.a.10 a 100 L/minUIP16000
n.a.mayorGrupo de UIP16000

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Instalación del Sonicator UIP4000hdt en una almazara italiana, el llamado frantoio, para producir mayores rendimientos de aceite de oliva virgen extra rico en polifenoles.

UIP4000hdT sonicador para el procesado en línea de hojas de olivo para producir extractos de alta calidad

Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento para dispersión, emulsificación y extracción celular.

Homogeneizadores ultrasónicos de alta potencia de laboratorio a piloto y Uso industrial escala.



Información interesante

Beneficios para la salud del extracto de hoja de olivo

Los principales componentes de las hojas de olivo son secoiridoides (un tipo de monoterpenoides) como la oleuropeína, el ligstrosido, la metiloleuropeína y el oleósido; flavonoides como la apigenina, el kaempferol, la luteolina y el crisoeriol; y compuestos fenólicos como el ácido cafeico, el tirosol y el hidroxitirosol. Los extractos de hoja de olivo tienen efectos antiinflamatorios y se ha descubierto que mejoran las enfermedades crónicas (por ejemplo, diabetes, artritis), las enfermedades cardiovasculares, las enfermedades neurodegenerativas y activan mecanismos de acción contra el cáncer. Por ejemplo, los efectos beneficiosos de la oleuropeína en pacientes diabéticos están relacionados con la reducción del estrés oxidativo, la disminución de la presión arterial, la inhibición de la formación de productos finales de glicación avanzada (AGE), la disminución de los niveles de glucosa en sangre, el aumento de la liberación de insulina y GLP-1 inducida por la glucosa, y el aumento de la captación periférica de glucosa, entre otros efectos celulares y metabólicos.

 

Literatura / Referencias

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