Extracción ultrasónica de hojas de olivo para obtener extractos de polifenoles de alto rendimiento
Obtenga potentes extractos de hoja de olivo ricos en oleuropeína, hidroxitirosol, verbascosida, flavonoides y otros polifenoles bioactivos con los sonicadores de sonda de Hielscher. La extracción ultrasónica acelera la ruptura celular y la transferencia de masa, lo que ayuda a los fabricantes a conseguir altos rendimientos, tiempos de procesamiento cortos y una calidad de extracto reproducible utilizando agua, mezclas de etanol y agua u otros disolventes adecuados.
Extracción ultrasónica de compuestos bioactivos de hojas de olivo
Desde pruebas de viabilidad en laboratorio hasta lotes piloto y producción industrial en línea, los ultrasonidos de Hielscher le permiten controlar con precisión la amplitud, la temperatura, la potencia aplicada y el tiempo de procesamiento. Esto convierte a la extracción ultrasónica en una solución eficaz para el desarrollo de nutracéuticos, extractos botánicos, alimentos funcionales, cosméticos e ingredientes farmacéuticos.
Ventajas de la extracción ultrasónica de la hoja de olivo en detalle:
- Mayor rendimiento de extracción: Liberar de forma eficaz los compuestos fenólicos intracelulares de las hojas de olivo mediante cavitación acústica.
- Menor tiempo de procesamiento: Reducir el tiempo de extracción en comparación con la maceración convencional y la extracción con disolventes.
- Proceso suave y adaptable a los disolventes: Utilice agua, etanol acuoso, glicerol, aceites u otros disolventes compatibles con el proceso.
- Equipos escalables: Desarrolle su proceso con sonicadores de laboratorio y amplíelo de forma lineal hasta llegar a sistemas industriales de flujo continuo.
- Calidad reproducible: El control digital y el registro de datos garantizan una producción constante de extracto.
- Versátil: Diseñado para fabricantes de productos nutracéuticos, productores de extractos botánicos, almazaras y empresas de I+D farmacéutica&Laboratorios de desarrollo, proveedores de ingredientes cosméticos y empresas de tecnología alimentaria.
Cuéntenos sobre sus hojas de olivo como recurso y su producción de polifenoles. Le recomendamos la mejor configuración del sonicador para aumentar el rendimiento de polifenoles.
UIP4000hdT, un potente sonicador industrial de 4 kW para la extracción botánica
¿Por qué es tan beneficioso el extracto de hoja 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 presentes en el extracto de hoja de olivo podrían reducir el riesgo de enfermedades cardiovasculares, disminuir los niveles de colesterol, ayudar a perder peso, ejercer 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.
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.
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.
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 los compuestos fenólicos de las hojas de olivo incluye oleurosidos (oleuropeína, verbascosido), 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 compuesto fenólico de sabor amargo. Aunque está presente en la piel, la pulpa, las semillas y las hojas de la aceituna verde, es en las hojas donde se encuentra en mayor cantidad. Con un contenido del 6-14 % del peso seco, es la molécula bioactiva más destacada de las hojas de olivo. Dependiendo de la variedad de olivo, el suelo y la época de cosecha, el contenido de oleuropeína puede llegar incluso al 17-23 % del 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 propiedades antioxidantes, antiinflamatorias y protectoras contra 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 entre los 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.
Extractor ultrasónico UIP2000hdT (2kW) con reactor discontinuo
Extractos de hoja de olivo producidos por sonicación
Las condiciones ambientales extremas en el “punto caliente” La zona de cavitación ultrasónica tiene diversos efectos sobre el material vegetal y su capacidad de extracción. Esto incluye la superación de la permeabilidad selectiva de la membrana celular, el aumento del intercambio de sustancias entre el interior de la célula y el disolvente, la ruptura mecánica de las células y la liberación de sustancias intracelulares (es decir, fitoquímicos como la oleuropeína, el hidroxitirosol, el ácido gálico, etc.). Estos efectos dan lugar a un alto rendimiento de extractos de gran calidad en un tiempo de sonicación muy breve. Un procesador ultrasónico de 400 vatios como
El UP400St de Hielscher puede procesar un lote de 10 litros de purín botánico 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 figura muestra el cromatograma de cromatografía líquida de ultra alta resolución con detector de matriz de diodos (UHPLC-DAD) de los compuestos fenólicos 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)
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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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 un extractor de CO₂ supercrítico, los costes de adquisición de un extractor ultrasónico son bajos. Los procesadores ultrasónicos también destacan por sus bajos costes de funcionamiento, su manejo sencillo e intuitivo y la seguridad en el trabajo.
- Extracción más completa
- mayor rendimiento
- Proceso rápido
- Compatible con cualquier disolvente
- proceso no térmico
- Manejo sencillo y seguro
- Bajo mantenimiento
Extracción ultrasónica para pequeñas cantidades hasta la producción industrial
Una característica especial del procesamiento ultrasónico 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 eficiencia y la calidad del proceso de extracción ultrasónica. Cualquier resultado obtenido a pequeña escala puede reproducirse íntegramente y ampliarse. El control digital del extractor ultrasónico y el registro automático de los parámetros ultrasónicos en una tarjeta SD interna permiten un seguimiento preciso del proceso y la reproducibilidad de estándares de calidad constantes. Hielscher Ultrasonics’ La gama de productos incluye extractores ultrasónicos para cualquier tamaño – desde dispositivos portátiles de 50 vatios hasta equipos de ultrasonidos industriales de 16 000 vatios para la producción en línea. Gracias a Hielscher Ultrasonics’ Gracias a nuestras décadas de experiencia en la extracción por ultrasonidos y a la instalación de varios cientos de sistemas de extracción por ultrasonidos en todo el mundo, le garantizamos un asesoramiento competente y completo.
En la siguiente tabla encontrará algunas indicaciones sobre la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros sonicadores:
| Volumen del lote | Tasa de flujo | Dispositivos recomendados |
|---|---|---|
| 1 a 500 mL | 10 a 200 mL/min. | UP100H |
| 10 a 2000 mL | 20 a 400 mL/min. | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 a 20 L | 0,2 a 4 L/min | UIP2000hdT |
| 10 a 100 L | 2 a 10 L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 a 100 L/min | UIP16000 |
| n.a. | mayor | Grupo de UIP16000 |
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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 aumenta 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.
UIP4000hdT sonicador para el procesado en línea de hojas de olivo para producir extractos de alta calidad
Homogeneizadores ultrasónicos de alta potencia de laboratorio a piloto y Uso industrial escala.
Preguntas frecuentes sobre la extracción ultrasónica de hoja de olivo
¿En qué consiste la extracción ultrasónica de hoja de olivo?
La extracción ultrasónica de hojas de olivo es un proceso que utiliza ultrasonidos de alta potencia para liberar compuestos bioactivos de las hojas de olivo en un disolvente. Los sonicadores de sonda generan cavitación acústica, lo que rompe las células vegetales y mejora la transferencia de masa. Esto ayuda a extraer compuestos valiosos como la oleuropeína, el hidroxitirosol, el verbascosido, la luteolina, la rutina y otros polifenoles de la hoja de olivo.
¿Por qué se utiliza el ultrasonido para extraer oleuropeína de las hojas de olivo?
Los ultrasonidos mejoran la liberación de oleuropeína al romper mecánicamente la estructura de la hoja y aumentar el contacto entre el material vegetal y el disolvente. En comparación con la maceración convencional, la extracción ultrasónica puede reducir el tiempo de procesamiento, mejorar la eficiencia de la extracción y permitir mayores rendimientos en condiciones de temperatura controlada y suave.
¿Cómo se extrae el hidroxitirosol?
El hidroxitirosol se extrae de las hojas de olivo, los frutos del olivo o los subproductos de la almazara mezclando el material vegetal con un disolvente adecuado —normalmente agua o etanol acuoso— y liberando los compuestos fenólicos de las células vegetales. La extracción ultrasónica mejora este proceso mediante el uso de cavitación acústica para romper las células, aumentar la transferencia de masa y extraer el hidroxitirosol en condiciones suaves y a temperatura controlada. ¡Descubre la historia de éxito de una empresa española especializada en la producción de bioestimulantes que utiliza sonicadores Hielscher para la extracción de polifenoles, incluido el hidroxitirosol, a partir del orujo de aceituna!
¿Qué disolventes se pueden utilizar para la extracción ultrasónica de hoja de olivo?
La extracción por ultrasonidos es compatible con numerosos disolventes, entre ellos el agua, el etanol, las soluciones acuosas de etanol, el glicerol y los aceites. En el caso de los polifenoles de la hoja de olivo, se suelen utilizar mezclas de agua y etanol, ya que permiten disolver una amplia gama de compuestos fenólicos. La elección del disolvente más adecuado depende de los compuestos que se deseen obtener, los requisitos normativos, los procesos posteriores y la formulación del producto final.
¿Se puede producir extracto de hoja de olivo sin utilizar altas temperaturas?
Sí. La extracción ultrasónica es un método de extracción no térmico en el que se controla la temperatura durante el proceso. Dado que el efecto de extracción se debe principalmente a la cavitación acústica y al cizallamiento mecánico, los compuestos bioactivos pueden liberarse de manera eficaz sin un calentamiento excesivo. Esto resulta útil para conservar los antioxidantes y los fitoquímicos sensibles al calor.
¿Es la extracción ultrasónica adecuada para la producción industrial de extracto de hoja de olivo?
Sí. Los ultrasonificadores de sonda pueden utilizarse para ensayos de laboratorio, pruebas piloto, producción por lotes y extracción continua en línea. Los sistemas ultrasónicos de Hielscher son escalables, lo que permite transferir los parámetros de proceso desarrollados en una unidad más pequeña a reactores ultrasónicos industriales de mayor tamaño para la producción continua.
¿Qué sonicador de Hielscher es el más adecuado para la extracción de hojas de olivo?
La elección del sonicador adecuado depende del tamaño del lote, el contenido de sólidos, el disolvente, el rendimiento deseado y de si el proceso es por lotes o en línea. Los sistemas más pequeños, como el UP200Ht o el UP400St, son adecuados para la extracción en laboratorio y a escala piloto. Los sistemas más grandes, como el UIP2000hdT, el UIP4000hdT y el UIP16000, están diseñados para la extracción piloto, de producción e industrial en línea.
¿Qué compuestos se pueden extraer de las hojas de olivo mediante ultrasonidos?
La extracción ultrasónica permite liberar una amplia gama de fitoquímicos de la hoja de olivo, entre los que se incluyen la oleuropeína, el hidroxitirosol, el tirosol, el verbascosido, la luteolina, la rutina, el ácido cafeico, las flavonas, los flavonoles y otros compuestos fenólicos. La composición final del extracto depende de la variedad de olivo, la calidad de las hojas, el disolvente, la temperatura, la intensidad de la sonicación y el tiempo de extracción.
¿En qué se diferencia la extracción por ultrasonidos de la maceración convencional?
La maceración convencional suele requerir tiempos de extracción prolongados y mayores volúmenes de disolvente. La extracción por ultrasonidos intensifica el proceso al romper las células vegetales y aumentar la transferencia de masa. Esto permite acortar el tiempo de extracción, reducir la cantidad de disolvente necesaria y mejorar el rendimiento de la extracción, al tiempo que se mantiene la facilidad de ampliación del proceso.
¿Se puede utilizar la extracción por ultrasonidos para elaborar aceite de oliva infusionado con hojas de olivo?
Sí. El procesamiento por ultrasonidos puede utilizarse para facilitar la infusión de compuestos de hoja de olivo en el aceite de oliva. Esto permite enriquecer el aceite de oliva con antioxidantes y polifenoles, mejorar su estabilidad oxidativa y crear productos de aceite de oliva de valor añadido con un perfil funcional más marcado.
¿Cómo puedo ampliar a gran escala un proceso de extracción ultrasónica de hoja de olivo?
La ampliación de escala comienza con ensayos de laboratorio para definir el disolvente, la proporción de sólidos, la amplitud, la temperatura y el tiempo de extracción. Una vez confirmados la calidad y el rendimiento deseados del extracto, el proceso puede trasladarse a sistemas ultrasónicos piloto o industriales. Los ultrasonificadores de Hielscher permiten una ampliación de escala lineal, desde pequeños lotes hasta la producción en línea de alto rendimiento.
Literatura / Referencias
- Sari, Hafize Ayla; Ekinci, Raci (2017): The effect of ultrasound application and addition of leaves in the malaxation of olive oil extraction on the olive oil yield, oxidative stability and organoleptic quality. Food Sci. Technol, Campinas, 37(3): 493-499, July-Sept. 2017.
- Domenico Cifá, Mihaela Skrt, Paola Pittia, Carla Di Mattia, Nataša Poklar Ulrih (2018): Enhanced yield of oleuropein from olive leaves using ultrasound‐assisted extraction. Food Science and Nutrition Vol. 6, Issue 4. June 2018.
- Pu-jun Xie, Li-xin Huang, Cai-hong Zhang, Feng You, Cheng-zhang Wang, Hao Zho (2015): Reduced-Pressure Boiling Extraction of Oleuropein Coupled with Ultrasonication from Olive Leaves (Olea europaea L.). Advances in Materials Science and Engineering 2015.
- Omar, Syed Haris (2010): Oleuropein in olive and its pharmacological effects. Sci Pharm. 2010;78(2):133-54.
- Omar, Syed Haris; Kerr, Philip G.; Scott, Christopher J.; Hamlin, Adam S.; Obied, Hassan K. (2017): Olive (Olea europaea L.) Biophenols: A Nutriceutical against Oxidative Stress in SH-SY5Y Cells. Molecules 2017, 22(11), 1858.