Tecnología de ultrasonido de Hielscher

Extracción ultrasónica de extracto de hoja de olivo

Los extractos de hoja de olivo son un potente suplemento dietético y terapéutico, ya que contiene fuertes antioxidantes como los polifenoles oleuropeína, hidroxitirosol y verbascoside. La extracción por ultrasonidos es una técnica muy eficiente para liberar y aislar compuestos bioactivos como polifenoles, flavones y terpenoides de las hojas de olivo.

Extracto de hoja de olivo

Ultrasonic extraction is used to release bioactive compounds such as oleuropein, hydroxytyrosol and other polyphenols from olive leaves.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 de ligstroside, 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 poderosos antioxidantes. El extracto de hoja de olivo se utiliza tradicionalmente para estimular el sistema inmunológico. 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 la pérdida de peso, presentar efectos antimicrobianos y actuar como agente anticancerígeno.
Por este motivo, los extractos de las hojas de olivo (Olea europaea L. folium) se utilizan como ingrediente activo en las 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 extra virgen. Fortificado con extracto de hoja de olivo, el aceite de oliva tiene un perfil de sabor más rico y el valor ORAC del aceite de oliva se incrementa. Con la infusión de hojas de olivo, los aceites de oliva tienen una vida útil mejorada y una mayor estabilidad térmica, ya que los antioxidantes eliminan los radicales libres y previenen el enranciamiento.

Ultrasonic extraction increases the yield of olive oil and olive leaf extract.

UIP4000hdTun poderoso procesador ultrasónico de 4kW para la extracción botánica

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Compuestos de hojas de olivo

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

Oleuropeina

La oleuropeína, un iridoide de oliva no tóxico (un tipo de monoterpenoide), es un tipo de compuesto amargo fenólico. Mientras que está presente en la piel, carne, semillas y hojas de la aceituna verde, la oleuropeína es la más abundante en las hojas de la aceituna. Con un contenido de 6-14% de peso seco es la molécula bioactiva más prominente en el aceite de oliva. Dependiendo del cultivo de la aceituna, 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 poderosa 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 los radicales de oxígeno) más altos conocidos que se observan en 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 de gran potencia.

UP100H con el sonotrodo MS14 para la extracción de productos botánicos, como las hojas de olivo

¿Qué es el ultrasonido y la extracción ultrasónica?

Los ultrasonidos se definen como vibraciones de sonido con más de 20kHz, es decir, más de 20.000 oscilaciones por segundo. Esta es la zona que está por encima del espectro auditivo humano. Así pues, el ultrasonido cubre 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 imagen en el médico, la asistencia en el aparcamiento de coches y los ensayos no destructivos de materiales. Para los ejemplos mencionados se utiliza el ultrasonido de alta frecuencia no destructivo.
El ultrasonido de alta potencia se define como ondas sonoras de alta intensidad y baja frecuencia con una frecuencia de aproximadamente 20-60kHz. Estas ondas sonoras de alta densidad de energía generan ciclos de alta presión (compresión) y ciclos de baja presión (rarefacción) alternados 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 las burbujas se conoce como cavitación.
La cavitación crea puntos calientes locales en el líquido o en la lechada, 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 dan localmente hacen que las células vegetales estallen, de modo que se liberan las sustancias bioactivas que están atrapadas en el interior de la célula vegetal. Esto significa que la cavitación acústica perturba las células vegetales y conduce a una mayor difusión de las moléculas intracelulares en la solución de extracción (disolvente), mejorando así 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 de productos botánicos como hierbas, hojas, frutas y otros materiales vegetales.
La extracción por ultrasonidos ofrece varias ventajas como la extracción completa / muy alto rendimiento, la reducción del tiempo de extracción, la mejora de la eficiencia, la compatibilidad con cualquier disolvente y el 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 la cromatografía líquida de ultra alto rendimiento con un cromatograma detector de red de diodos (UHPLC-DAD) de fenólicos de hoja de olivo extraídos por ultrasonido. Los picos 1 y 2 se detectaron a 325nm (líneas rojas), mientras que el pico 3 (línea azul) se detectó a 280nm.
...fotografíe y estudie: Giocometti, J. y otros (2018)

Procesador ultrasónico UIP2000hdT (2kW) con reactor por lotes agitado

extractor ultrasónico UIP2000hdT (2 kW) con un reactor por lotes


Olive leaf extracts are rich in polyphenols such as oleuropein, caffeic acid, hydroxytyrosol, verbascoside, rutin, quercitin amongst others. Ultrasonic extraction is the most efficient technique to extract polyphenols from olive leaves.

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

Extractos de hojas de olivo producidos por sonicación

Las condiciones ambientales extremas en la zona de "punto caliente" de la cavitación ultrasónica tienen varios efectos en 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 de la célula y el disolvente, la alteración mecánica de la célula y la liberación de sustancias intracelulares (es decir, fitoquímicos como la oleuropina, el hidroxitirosol, el ácido gálico, etc.). Estos efectos dan lugar a un alto rendimiento de extractos de alta calidad en un tiempo de sonicación muy corto. Un procesador ultrasónico de 400 vatios comoUltrasonic extractor UP400St (400 watts) with agitator for the extraction of larger batchesEl UP400St de Hielscher puede procesar un lote de 10 litros de lodo botánico en 5-8 minutos. Los ultrasonidos industriales procesan la lechada compuesta de material vegetal y disolvente en flujo continuo. El medio es bombeado a través de un reactor ultrasónico y sonicado allí. A escala industrial, un UIP4000hdT (4kW) puede alcanzar aprox. 3L/min.
Debido al alto rendimiento de la extracción y la velocidad del proceso, la extracción por ultrasonidos es particularmente eficiente. Por lo tanto, la sonicación ha sido adaptada rápidamente 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 de extractos del 95 al 99% del compuesto activo contenido en los productos botánicos. Por ejemplo, las investigaciones mostraron una eficiencia de extracción del 99,27% para la liberación de los fenólicos totales de las hojas de olivo. (Luo, 2011) El proceso de ultrasonido puede adaptarse de manera óptima a la materia prima y a la calidad de extracto deseada ajustando los parámetros del proceso (amplitud de ultrasonido, temperatura, presión, viscosidad).
La extracción ultrasónica es compatible con casi cualquier tipo de disolvente. Para la extracción de hojas de olivo asistida por ultrasonido, el 80% de etanol acuoso ha sido encontrado más eficaz. Pero el rendimiento de la extracción para compuestos fitoquímicos específicos puede ser cambiado eligiendo otro solvente 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 la 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 y un rendimiento de extracción extraordinarios. Como resultado, la extracción por ultrasonidos acorta el tiempo de extracción y permite un uso reducido de disolventes o el uso de disolventes más suaves y suaves. Esto significa que la extracción ultrasónica permite tanto una mayor tasa de extracción como extractos más saludables (por ejemplo, extractos de agua fría). Como la temperatura del proceso puede controlarse con precisión durante la sonicación, se evita la descomposición térmica de los extractos debido a temperaturas excesivamente altas, así como la evaporación de las sustancias.
Comparado con un sistema supercrítico de CO2 extractor, los costes de adquisición de un extractor de ultrasonidos son bajos. Los procesadores de ultrasonidos también pueden ganar puntos en términos de costos de operación, funcionamiento simple y fácil de usar y seguridad laboral.

Ventajas de extracción por ultrasonidos

  • Extracción más completa
  • mayor rendimiento
  • proceso rápido
  • Compatible con cualquier disolvente
  • proceso no térmico
  • Fácil y seguro de operar
  • Bajo mantenimiento

ultrasonidos – para cantidades más pequeñas 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 realizarse fácilmente con un práctico dispositivo ultrasónico en un recipiente abierto. Esto facilita la comprobación de la eficiencia y la calidad del proceso de extracción por ultrasonidos. Cualquier resultado obtenido a pequeña escala puede ser reproducido completamente y a mayor escala. El control digital del extractor de ultrasonidos y el registro automático de datos de los parámetros de ultrasonidos en una tarjeta SD interna permiten una supervisión precisa del proceso y la reproducibilidad de normas de calidad constantes. La cartera de productos de Hielscher Ultrasonics ofrece extractores ultrasónicos para cada escala – desde dispositivos de mano 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, se garantiza 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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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.

Literatura / Referencias



Información interesante

Beneficios para la salud del extracto de hoja de olivo

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