Extracción ultrasónica de hojas de olivo para obtener extractos de polifenoles con alto rendimiento
Produzca potentes extractos de hojas de olivo ricos en oleuropeína, hidroxitirosol, verbascósido, 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 lograr altos rendimientos, tiempos de procesamiento cortos y una calidad reproducible del extracto utilizando agua, mezclas de etanol y agua u otros disolventes adecuados.
Extracción ultrasónica de compuestos bioactivos de las hojas de olivo
Desde los ensayos de viabilidad en laboratorio hasta los lotes piloto y la producción industrial en línea, los ultrasonicadores de Hielscher le permiten controlar con precisión la amplitud, la temperatura, el aporte de energía y el tiempo de procesamiento. Esto convierte la extracción ultrasónica en una solución eficiente para nutracéuticos, extractos vegetales, alimentos funcionales, cosméticos y el desarrollo de ingredientes farmacéuticos.
Ventajas de la extracción ultrasónica de hojas de olivo en detalle:
- Mayor rendimiento de extracción: Libere eficazmente los compuestos fenólicos intracelulares de las hojas de olivo mediante cavitación acústica.
- Menor tiempo de procesamiento: Reduzca el tiempo de extracción en comparación con la maceración convencional y la extracción con disolventes.
- Proceso suave y flexible en cuanto a disolventes: Utilice agua, etanol acuoso, glicerol, aceites u otros disolventes compatibles con el proceso.
- Equipos escalables: Desarrolle su proceso con sonicadores de laboratorio y escálelo linealmente a sistemas industriales de flujo continuo.
- Calidad reproducible: El control digital y el registro de datos permiten producir extractos con una calidad uniforme.
- Versátil: Diseñado para fabricantes de nutracéuticos, productores de extractos vegetales, almazaras, laboratorios de I+D farmacéutica, proveedores de ingredientes cosméticos y empresas de tecnología alimentaria.
Háblenos de sus hojas de olivo como materia prima y de su producción de polifenoles. Le recomendaremos la mejor configuración de sonicador para aumentar el rendimiento de polifenoles.
UIP4000hdT, un potente sonicador industrial de 4 kW para la extracción vegetal
¿Qué hace que el extracto de hojas de olivo sea tan beneficioso?
Las hojas de olivo (Olea europaea), un residuo o subproducto agrícola, son una excelente fuente de antioxidantes naturales. Las hojas de olivo contienen diversos polifenoles (también conocidos como biofenoles), como la oleuropeína y la oleaceína. Los polifenoles están presentes de forma natural en las plantas y contribuyen a los beneficios para la salud del extracto de hojas de olivo. Además de polifenoles, las hojas del olivo son ricas en antioxidantes, como los isómeros de ligustrósido, el hidroxitirosol, el tirosol y el ácido cafeico.
El extracto de hojas de olivo es un concentrado de los fitoquímicos presentes en estas hojas y, por tanto, contiene una gran cantidad de potentes antioxidantes. Tradicionalmente, el extracto de hojas de olivo se utiliza para reforzar el sistema inmunitario. Por ejemplo, se administra para aliviar los síntomas del resfriado común, la tos y el dolor de garganta.
Además, las investigaciones sugieren que los polifenoles del extracto de hojas de olivo podrían reducir el riesgo de enfermedades cardiovasculares, disminuir los niveles de colesterol, ayudar a perder peso, mostrar efectos antimicrobianos y actuar como agentes anticancerígenos.
Por este motivo, los extractos de hojas de olivo (Olea europaea L. folium) se utilizan como principio activo en formulaciones de productos farmacéuticos y complementos alimenticios. Además, los extractos de hojas de olivo se utilizan en suplementos nutricionales, productos terapéuticos, cosméticos, así como en alimentos y bebidas.
El extracto de hojas de olivo es rico en polifenoles como la oleuropeína, el ácido cafeico, el hidroxitirosol, el verbascósido, la rutina, quercitin, etc.
Aceite de oliva infusionado: El extracto de hojas de olivo también se utiliza para enriquecer aceites de oliva, como el aceite de oliva virgen extra. Enriquecido con extracto de hojas de olivo, el aceite de oliva presenta un perfil de sabor más rico y un mayor valor ORAC. Los aceites de oliva infusionados con hojas de olivo presentan una vida útil más larga y una mayor estabilidad térmica, ya que los antioxidantes captan los radicales libres y evitan el enranciamiento.
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Los fitoquímicos más importantes de las hojas de olivo
La composición de los compuestos fenólicos de las hojas de olivo incluye oleurosides (oleuropein, verbascoside), flavonas (luteolina, diosmetina, apigenin-7-glucose, luteolin-7-glucose, diosmetin-7-glucose), flavonoles (rutina), flavan-3-oles (catequina) y derivados fenólicos (tirosol, hidroxitirosol, vainillina, ácido vainíllico, 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 amargo. Aunque está presente en la piel, la pulpa y las semillas de las aceitunas verdes, así como en las hojas, la oleuropeína se encuentra en mayor abundancia en las hojas de olivo. Con un contenido del 6–14% del peso seco, es la molécula bioactiva más destacada de las hojas de olivo. Según la variedad de olivo, el suelo y el momento de la 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 actividades antioxidantes, antiinflamatorias y de lucha contra las enfermedades del aceite de oliva. El hidroxitirosol presenta uno de los valores ORAC (capacidad de absorción de radicales de oxígeno) más altos conocidos entre los antioxidantes naturales.
Un extracto de hojas de olivo de espectro completo contiene numerosos polifenoles, antioxidantes y otros fitoquímicos que tienen efectos sinérgicos. La extracción ultrasónica es una técnica de extracción fiable que libera todos los fitoquímicos de las hojas de olivo y produce así un extracto de amplio espectro muy potente.
Extractor ultrasónico UIP2000hdT (2 kW) con reactor por lotes
Extractos de hojas de olivo producidos mediante sonicación
Las condiciones ambientales extremas en la zona de «punto caliente» de la cavitación ultrasónica tienen diversos efectos sobre el material vegetal y su extractabilidad. Entre ellos se incluyen 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 celular mecánica y la liberación de sustancias intracelulares (es decir, fitoquímicos como la oleuropeína, el hidroxitirosol, el ácido gálico, etc.). Estos efectos permiten obtener un alto rendimiento de extractos de alta calidad en un tiempo de sonicación muy corto. Un procesador ultrasónico de 400 vatios como
el UP400St de Hielscher puede procesar un lote de 10 litros de suspensión vegetal en 5–8 minutos. Los ultrasonicadores industriales procesan en flujo continuo la suspensión compuesta por material vegetal y disolvente. El medio se bombea a través de un reactor ultrasónico, donde se somete a sonicación. A escala industrial, un UIP4000hdT (4 kW) puede alcanzar aproximadamente 3 L/min.
Debido al alto rendimiento de extracto y a la velocidad del proceso, la extracción ultrasónica es especialmente eficiente. Por ello, numerosos fabricantes de extractos de alta calidad, como CBD, cannabinoides, vainilla, algas, jengibre y otros muchos extractos vegetales, han adoptado rápidamente la sonicación. La cavitación ultrasónica puede alcanzar un rendimiento de extracción del 95–99% del compuesto activo contenido en el material vegetal. Por ejemplo, una investigación demostró una eficiencia de extracción del 99,27% para la liberación de los compuestos fenólicos totales de las hojas de olivo. (Luo, 2011) El proceso ultrasónico 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 ultraalta resolución con detector de matriz de diodos (UHPLC-DAD) de los compuestos fenólicos de hojas de olivo extraídos mediante 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.
imagen 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. Sin embargo, el rendimiento de extracción de determinados compuestos fitoquímicos puede modificarse eligiendo otro disolvente con una polaridad diferente (por ejemplo, metanol).
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Ventajas de los sistemas de extracción ultrasónica
Las ventajas de la extracción ultrasónica 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 un 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 alcanzar una velocidad y un rendimiento de extracción extraordinarios. Como resultado, la extracción ultrasónica acorta el tiempo de extracción y permite reducir el uso de disolventes o utilizar disolventes más suaves y menos agresivos. Esto significa que la extracción ultrasónica permite obtener tanto mayores velocidades de extracción como extractos más saludables (por ejemplo, extractos en agua fría). Dado que la temperatura del proceso puede controlarse con precisión durante la sonicación, se evitan tanto la descomposición térmica de los extractos por temperaturas excesivamente altas 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 ofrecen ventajas en cuanto a costes operativos, manejo sencillo e intuitivo y seguridad laboral.
- Extracción más completa
- Mayores rendimientos
- Proceso rápido
- Compatible con cualquier disolvente
- Proceso no térmico
- Manejo sencillo y seguro
- Mantenimiento reducido
Extracción ultrasónica desde 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 pequeños pueden realizarse fácilmente con un equipo ultrasónico manejable en un recipiente abierto. Esto facilita la comprobación de la eficiencia y la calidad del proceso de extracción ultrasónica. Todos los resultados obtenidos a pequeña escala pueden reproducirse íntegramente y trasladarse a una escala mayor. El control digital del extractor ultrasónico y el registro automático de los parámetros ultrasónicos en una tarjeta SD interna permiten supervisar el proceso con precisión y reproducir estándares de calidad constantes. La gama de productos de Hielscher Ultrasonics ofrece extractores ultrasónicos para cualquier escala – desde equipos de mano de 50 vatios hasta sistemas ultrasónicos industriales de 16.000 vatios para la producción en línea. Gracias a las décadas de experiencia de Hielscher Ultrasonics en extracción ultrasónica y a la instalación de varios cientos de sistemas de extracción ultrasónica en todo el mundo, se garantiza un asesoramiento competente e integral.
La siguiente tabla ofrece una indicación de la capacidad aproximada de procesamiento de nuestros ultrasonicadores:
| Volumen del lote | Caudal | Equipos 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 | conjunto de UIP16000 |
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¿Qué son los ultrasonidos y la extracción ultrasónica?
Los ultrasonidos se definen como vibraciones sonoras con una frecuencia superior a 20 kHz, es decir, más de 20.000 oscilaciones por segundo. Esta región se encuentra por encima del espectro auditivo humano. Por tanto, los ultrasonidos abarcan un rango muy amplio de vibraciones acústicas, lo que significa que numerosas aplicaciones diferentes pertenecen al campo de los ultrasonidos. Entre los ejemplos de uso más conocidos figuran las técnicas de diagnóstico por imagen en medicina, la asistencia al aparcamiento en automóviles y los ensayos no destructivos de materiales. En 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 de aproximadamente 20-60 kHz. Estas ondas sonoras de alta densidad energética generan en los líquidos ciclos alternos de alta presión (compresión) y baja presión (rarefacción). Durante un ciclo de baja presión, las ondas ultrasónicas de alta energía crean pequeñas burbujas de vacío o cavidades en el líquido. Cuando estas burbujas alcanzan un volumen en el que ya no pueden absorber más energía, colapsan 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 la suspensión, 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 localizadas provocan la ruptura de las células vegetales, de modo que se liberan las sustancias bioactivas atrapadas en su interior. Esto significa que la cavitación acústica rompe las células vegetales y aumenta la difusión de las moléculas intracelulares hacia la solución de extracción (disolvente), mejorando así la transferencia de masa. Una mayor transferencia de masa implica una mayor velocidad de extracción. Por ello, las sondas ultrasónicas son una de las herramientas más utilizadas para producir extractos de alta calidad a partir de materias primas vegetales como hierbas, hojas, frutos y otros materiales vegetales.
La extracción ultrasónica ofrece diversas ventajas, como una extracción completa / rendimientos muy altos, un menor tiempo de extracción, una mayor eficiencia, compatibilidad con cualquier disolvente y su carácter de método de extracción no térmico.
Sonicador UIP4000hdT para el procesamiento en línea de hojas de olivo destinado a producir extractos de alta calidad
Homogeneizadores ultrasónicos de alta potencia desde la escala de laboratorio hasta la escala piloto e industrial .
Preguntas frecuentes sobre la extracción ultrasónica de hojas de olivo
¿Qué es la extracción ultrasónica de hojas 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, que rompe las células vegetales y mejora la transferencia de masa. Esto ayuda a extraer compuestos valiosos como la oleuropeína, el hidroxitirosol, el verbascósido, la luteolina, la rutina y otros polifenoles de las hojas de olivo.
¿Por qué utilizar ultrasonidos 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 extracción y favorecer mayores rendimientos en condiciones de temperatura moderada y controlada.
¿Cómo se extrae el hidroxitirosol?
El hidroxitirosol se extrae de las hojas de olivo, las aceitunas o los subproductos de 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 al utilizar cavitación acústica para romper las células, aumentar la transferencia de masa y extraer el hidroxitirosol en condiciones suaves y con temperatura controlada. ¡Conozca el caso de éxito de una empresa española especializada en la producción de bioestimulantes que utiliza sonicadores de Hielscher para extraer polifenoles, incluido el hidroxitirosol, del orujo de oliva!
¿Qué disolventes pueden utilizarse para la extracción ultrasónica de hojas de olivo?
La extracción ultrasónica es compatible con muchos disolventes, incluidos el agua, el etanol, el etanol acuoso, el glicerol y los aceites. Para los polifenoles de las hojas de olivo, suelen utilizarse mezclas de agua y etanol porque pueden disolver una amplia variedad de compuestos fenólicos. El mejor disolvente depende de los compuestos objetivo, los requisitos normativos, el procesamiento posterior y la formulación del producto final.
¿Puede producirse extracto de hojas de olivo sin altas temperaturas?
Sí. La extracción ultrasónica es un método de extracción no térmico cuando se controla la temperatura durante el procesamiento. Dado que el efecto de extracción se debe principalmente a la cavitación acústica y al cizallamiento mecánico, los compuestos bioactivos pueden liberarse eficazmente sin un calentamiento excesivo. Esto resulta útil para preservar los antioxidantes y fitoquímicos sensibles al calor.
¿Es adecuada la extracción ultrasónica para la producción industrial de extracto de hojas de olivo?
Sí. Los ultrasonicadores de sonda pueden utilizarse para pruebas de laboratorio, ensayos 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 un equipo más pequeño a reactores ultrasónicos industriales de mayor tamaño para la producción continua.
¿Qué sonicador de Hielscher es adecuado para la extracción de hojas de olivo?
El sonicador adecuado depende del tamaño del lote, el contenido de sólidos, el disolvente, la capacidad de procesamiento objetivo y de si el proceso se realiza por lotes o en línea. Los sistemas más pequeños, como el UP200Ht o el UP400St, son adecuados para la extracción a escala de laboratorio y piloto. Los sistemas más grandes, como el UIP2000hdT, el UIP4000hdT y el UIP16000, están diseñados para la extracción a escala piloto, de producción e industrial en línea.
¿Qué compuestos pueden extraerse de las hojas de olivo mediante ultrasonidos?
La extracción ultrasónica puede liberar un amplio espectro de fitoquímicos de las hojas de olivo, incluidos la oleuropeína, el hidroxitirosol, el tirosol, el verbascósido, 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 sonicación y el tiempo de extracción.
¿Cómo se compara la extracción ultrasónica con la maceración convencional?
La maceración convencional suele requerir largos tiempos de extracción y mayores volúmenes de disolvente. La extracción ultrasónica intensifica el proceso al romper las células vegetales y aumentar la transferencia de masa. Esto puede acortar el tiempo de extracción, reducir la demanda de disolvente y mejorar el rendimiento de extracción, manteniendo la facilidad de escalado del proceso.
¿Puede utilizarse la extracción ultrasónica para obtener aceite de oliva infusionado con hojas de olivo?
Sí. El procesamiento ultrasónico puede utilizarse para favorecer la infusión de aceite de oliva con compuestos de las hojas de olivo. Esto puede enriquecer el aceite de oliva con antioxidantes y polifenoles, mejorar la estabilidad oxidativa y crear productos de aceite de oliva de valor añadido con un perfil funcional más marcado.
¿Cómo escalo un proceso de extracción ultrasónica de hojas de olivo?
El escalado 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 objetivo del extracto, el proceso puede transferirse a sistemas ultrasónicos piloto o industriales. Los ultrasonicadores de Hielscher permiten un escalado lineal desde pequeños lotes hasta la producción en línea con alta capacidad de procesamiento.
Bibliografía / 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.