Extracción Ultrasónica de Polifenoles del Baggibuti (Stachys parviflora)

Los extractos de la planta Baggibuti (Stachys parviflora L.) se valoran como hierbas medicinales para el tratamiento de calambres, artralgia, epilepsia, enfermedad de la caída y dracunculosis. Los extractores ultrasónicos se aplican con éxito para el aislamiento de polifenoles y otros fitoquímicos de Stachys parviflora.

¿Qué hace que la extracción ultrasónica sea superior? – Principio de funcionamiento & Ventajas de los ultrasonidos potentes

Para aislar los compuestos bioactivos (es decir, fitoquímicos, metabolitos secundarios) de los productos botánicos, es necesario alterar las estructuras celulares del material vegetal para liberar los compuestos deseados. La extracción ultrasónica es un método muy eficaz para aislar la cantidad completa de fitoquímicos de productos botánicos (por ejemplo, Stachys parviflora, hierbas, etc.) en un proceso de extracción rápido. La aplicación de ultrasonidos de alta potencia produce fuertes efectos de cavitación, perturbaciones / turbulencias, corrientes de líquido de alta velocidad. Estas fuerzas ultrasónicas favorecen la disrupción celular y la mezcla a nivel macro y micro. Además, mejoran significativamente la penetración del disolvente, la disolución de los compuestos bioactivos y la transferencia de masa. Esto hace que la extracción asistida por ultrasonidos sea altamente eficaz, lo que da lugar a rendimientos superiores del extracto en un tiempo de proceso rápido.

Los beneficios de los fitoquímicos del Baggibuti (Stachys parviflora)

Stachys parviflora L., conocida comúnmente como "Baggibuti", es una especie de Lamicae. Los compuestos de Stachys parviflora como iridoides, flavonoides, ácidos fenólicos y diterpenoides son metabolitos secundarios conocidos por sus propiedades antinefríticas, antiinflamatorias, antirradicales y antimicrobianas.

Extracción Ultrasónica de Compuestos Bioactivos del Baggibuti (Stachys parviflora)

La extracción ultrasónica, también conocida como extracción asistida por ultrasonidos (EAU), es una tecnología científicamente probada e industrialmente establecida para el aislamiento de compuestos bioactivos como polifenoles, flavonoides, terpenos y muchos otros metabolitos secundarios de productos botánicos.

Extracción de Baggibuti (Stachys parviflora): Principio de funcionamiento y protocolo

La extracción por ultrasonidos es una técnica de extracción suave, no térmica pero muy eficaz, que se basa únicamente en fuerzas mecánicas. De este modo, los compuestos botánicos sensibles se preservan de la degradación térmica, pero los rendimientos de los extractos obtenidos por ultrasonidos son excepcionalmente altos y de calidad superior.

Ultrasonidos de alta potencia para extracción

l mecanismo de intensificación de la extracción de los ultrasonidos de baja frecuencia y alta intensidad se atribuye principalmente al fenómeno de la cavitación acústica. Cuando las burbujas de cavitación colapsan en la superficie del material botánico, la erosión y la sonoporación rompen la matriz de las células vegetales (como Stachys parviflora), lo que provoca la destrucción de la estructura celular y la liberación de sustancias intracelulares como polifenoles y otros fitoquímicos. La transferencia de masa así intensificada facilita la liberación de moléculas como proteínas, lípidos y fitoquímicos.
Las fuerzas de cizallamiento generadas por ultrasonidos mejoran la penetración del disolvente en la matriz celular de la materia botánica y mejoran la permeabilidad de las membranas celulares, respectivamente. Estos mecanismos de los ultrasonidos de potencia son responsables de la significativa intensificación del proceso que se consigue cuando se aplica la ultrasonicación para la extracción botánica.

SEM de la superficie de Stachys parviflora, (a) muestra sin tratar, (b) maceración, (c) extracción optimizada asistida por ultrasonidos (EAU) (UP200Ht4 min de tratamiento, 74,5 % de alta intensidad y 74,2 % de pureza del disolvente)
Estudio e imagen: ©Salarbashi et al., 2016

Protocolo de extracción ultrasónica de fenoles de Baggibuti

El equipo de investigación de Salarbashi extrajo compuestos polifenólicos de las hojas de Stachys parviflora utilizando el extractor ultrasónico UP200Ht (200W, 26kHz). Para el estudio comparativo de extracción por ultrasonidos y maceración, las partes aéreas secas (recolectadas durante la fase de floración) de S. parviflora se molieron hasta obtener polvo con un tamaño medio de partícula inferior a 149µm. La extracción botánica se realizó a la temperatura de 35°C, pH natural, utilizando metanol (60, 80 y 100 % (v v-1)) como disolvente durante intervalos de tiempo de 4, 7 y 10 min.
Para la extracción por ultrasonidos, se utilizó el ultrasonicador tipo sonda UP200Ht de Hielscher (200W, 26kHz). La amplitud del extractor ultrasónico UP200Ht se ajustó al 100%. La intensidad del tratamiento ultrasónico fue de 21,8346 Wcm-2 al 100% de amplitud.
Los resultados del análisis del extracto producido por ultrasonidos revelaron que el contenido total de flavonoides (TFC) de los extractos aumentaba linealmente con el tratamiento ultrasónico, mientras que el tiempo de extracción tenía el efecto contrario sobre el TFC. El mayor contenido total de flavonoides se obtuvo con una duración de la ultrasonicación de 4 min (t = 4 min).
El ácido cafeico, el ácido tánico, la quercetina, el ácido transferúlico y el ácido rosmarínico se encontraron como principales compuestos fenólicos en el extracto producido por ultrasonidos.
Basándose en las imágenes SEM, es claramente visible que la ultrasonicación y su cavitación acústica resultante definitivamente juegan un papel importante en la disrupción eficaz de la pared celular y la estructura del material vegetal y el rendimiento de la extracción se ve reforzado por las vibraciones ultrasónicas y el micro-flujo cavitacional. Mediante estos efectos inducidos por los ultrasonidos de potencia, la extracción asistida por ultrasonidos mejora el proceso de hinchamiento y ablandamiento de las paredes celulares a través de la hidratación del material pectinoso de la lamela media. En consecuencia, se rompe la matriz de las células vegetales, lo que posteriormente conduce a una liberación de metabolitos bioactivos mucho más rápida y eficiente que en otros métodos de extracción clásicos. Las imágenes SEM revelan la eficacia de la extracción ultrasónica de compuestos fenólicos. Como método de extracción suave y no térmico, la sonicación da lugar a actividades antioxidantes y antimicrobianas superiores que superan a los extractos producidos mediante técnicas de extracción convencionales.
(cf. Salarbashi et al., 2016)

Cromatograma HPLC del extracto de Stachys parviflora, aislado en condiciones optimizadas de extracción asistida por ultrasonidos.
Estudio e imagen: ©Salarbashi et al., 2016

Ultrasonidos de última generación y alto rendimiento para la extracción de Stachys parviflora

Las funciones inteligentes de los ultrasonidos Hielscher están diseñadas para garantizar un funcionamiento fiable, resultados reproducibles y facilidad de uso. Se puede acceder fácilmente a los ajustes operativos y marcarlos mediante un menú intuitivo, al que se puede acceder a través de una pantalla táctil digital en color y un mando a distancia con navegador. Así, todas las condiciones de procesamiento, como la energía neta, la energía total, la amplitud, el tiempo, la presión y la temperatura, se registran automáticamente en una tarjeta SD integrada. Esto le permite revisar y comparar procesos de sonicación anteriores y optimizar la extracción de aceite esencial de Stachys parviflora (baggibuti) con la máxima eficacia.
Los sistemas de ultrasonidos Hielscher se utilizan en todo el mundo para la fabricación de extractos botánicos de alta calidad. Los ultrasonidos industriales de Hielscher pueden trabajar fácilmente con amplitudes elevadas en funcionamiento continuo (24/7/365). Amplitudes de hasta 200µm pueden ser fácilmente generadas de forma continua con sonotrodos estándar (sondas ultrasónicas / cuernos). Para amplitudes aún mayores, se dispone de sonotrodos ultrasónicos personalizados. Debido a su robustez y bajo mantenimiento, nuestros sistemas de extracción por ultrasonidos se instalan habitualmente en aplicaciones de trabajo pesado y en entornos exigentes.

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