Tecnología de ultrasonido de Hielscher

Extracción ultrasónica de saponinas de Quillaja

  • Los extractos de saponina del árbol Quillaja saponaria Molina son la principal fuente de saponinas para aplicaciones industriales.
  • La extracción ultrasónica de las saponinas de Quillaja produce saponinas de alta calidad.
  • La extracción por ultrasonidos es un método altamente eficiente para producir altos rendimientos de extracto de saponina Quillaja en un corto periodo de tiempo.

Extracto de Saponina Quillaja

El extracto de Quillaja saponina (sinónimos: extractos de quillaia, bois de Panamá, extractos de corteza de Panamá, extractos de quillai, extractos de corteza de Quillay, extractos de corteza de jabón) es una sustancia extraída del árbol de Quillaja Saponaria Molina (Q. saponaria). El extracto de Quillaja está compuesto por más de 100 saponinas triterpenoides. Las principales saponinas presentes son los glucósidos del ácido quiláico. Otros componentes importantes son los polifenoles y taninos, así como pequeñas cantidades de sales y azúcares. El extracto de quillaja se obtiene por extracción acuosa de la corteza interior molida o de la madera de los tallos y ramas podadas del árbol de Quillaja saponaria. Dado que los extractos de saponina de Quillaja contienen tanto tensioactivos como compuestos fenólicos, son extraordinariamente interesantes para la formulación de ingredientes alimentarios funcionales sensibles y su protección contra la oxidación.
El uso de saponinas como emulsionantes naturales está aumentando significativamente debido a la creciente demanda de productos saludables y naturales sin aditivos sintéticos. Las saponinas Quillaja son excelentes emulsionantes para emulsiones O/W y nanoemulsiones y han mostrado muy buenos efectos en varias formulaciones como bebidas y mezclas de aceites. Una aplicación común del extracto de saponina de Quillaja es la emulsificación de Aceites CBDbebidas translúcidas y productos alimenticios espumosos. Las saponinas de Quillaja se pueden usar solas o en combinación con otros agentes emulsionantes.
Q-Naturale® es un aditivo alimenticio a base de saponinas de corteza de quillaja, aprobado por la FDA como un emulsionante eficaz para alimentos y bebidas. Además del agente emulsionante, las saponinas de Quillaja se utilizan en formulaciones farmacéuticas por sus propiedades antibacterianas, antivirales, antimicóticas, antiparasitarias, antitumorales, hepatoprotectoras e inmunoadyuvantes.

Ventajas de la Extracción Ultrasónica de Saponina Quillaja

  • Rendimiento superior
  • Extracción a alta velocidad – en cuestión de minutos
  • extractos de alta calidad – Suave, no térmico
  • Disolvente verde (es decir, agua)
  • económico
  • operación fácil y segura
  • Bajos costos de inversión y operación
  • Funcionamiento las 24 horas del día, los 7 días de la semana, bajo carga pesada
  • Método ecológico y ecológico
Equipo de sonicación por lotes de 2kW para la extracción de extractos de hierbas

Extracción por lotes ultrasónica de 120L de productos botánicos con UIP2000hdT y agitador

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Estudio de Caso de Extracción Ultrasónica de Saponinas de Quillaja

Extracción ultrasónica de saponinas de Quillaja (corteza de jabón)
Para preparar un extracto de Quillaja de alta calidad, que ofrezca las funcionalidades deseadas como aditivo alimentario y farmacéutico, es necesario aislar los fitoquímicos activos, es decir, las saponinas. La saponina Quillaja es una saponina triterpénica aislada de la corteza del árbol del jabón. La cavitación ultrasónica favorece la extracción mejorando el contacto entre sólidos y líquidos y aumentando la transferencia de masa.
Cares et al. demuestran claramente en su estudio que la extracción asistida por ultrasonidos (EAU) puede mejorar el proceso de extracción de principios bioactivos de Quillaja Saponaria Molina. Utilizaron madera de Quillaja y virutas de corteza y extrajeron las saponinas en agua mediante sonicación, de modo que el producto final sólo incorpora ingredientes naturales y materias primas y puede ser utilizado en procesos de fabricación de alimentos. Como método de extracción no térmico, la temperatura de extracción durante la ultrasonicación se mantuvo constantemente a 20ºC (68ºF). El rendimiento de las extracciones aumentó significativamente con el período de sonicación de 10 a 30 minutos. Los rendimientos de 20 minutos a 20ºC en la extracción asistida por ultrasonidos fueron comparables a los obtenidos por el método convencional de 3 horas de extracción a 60ºC.

Los dispositivos ultrasónicos se utilizan para preparar emulsiones estables a largo plazo con extracto de saponina de Quillaja para estabilizar la emulsión física y químicamente. Haga clic aquí para leer más sobre la emulsificación ultrasónica!

Extractores ultrasónicos de alto rendimiento

Hielscher Ultrasonics está especializada en la fabricación de procesadores ultrasónicos de alto rendimiento para la producción de extractos de alta calidad de productos botánicos.
La amplia gama de productos de Hielscher abarca desde pequeños y potentes ultrasonidos de laboratorio hasta robustos sistemas de sobremesa y completamente industriales, que proporcionan ultrasonidos de alta intensidad para la extracción y aislamiento eficientes de componentes bioactivos (p. ej. quercetina, cafeína, curcumina, terpenos etc.). Todos los dispositivos ultrasónicos de 200W a 16,000W disponen de una pantalla a color para el control digital, una tarjeta SD integrada para el registro automático de datos, control remoto del navegador y muchas más funciones fáciles de usar. Los sonotrodos y las células de flujo (las partes que están en contacto con el medio) pueden ser esterilizadas en autoclave y son fáciles de limpiar. Todos nuestros ultrasonidos están construidos para funcionar las 24 horas del día, los 7 días de la semana, requieren poco mantenimiento y son fáciles y seguros de operar.
Una pantalla digital a color permite un control fácil de usar del equipo de ultrasonidos. Nuestros sistemas son capaces de suministrar desde amplitudes bajas hasta muy altas. Para la extracción de compuestos químicos como la astaxantina, ofrecemos sonotrodos ultrasónicos especiales (también conocidos como sondas ultrasónicas o cuernos) que están optimizados para el aislamiento sensible de sustancias activas de alta calidad. La robustez de los equipos de ultrasonidos de Hielscher permite un funcionamiento ininterrumpido en entornos de trabajo pesado y exigentes.
El control preciso de los parámetros ultrasónicos del proceso garantiza la reproducibilidad y la estandarización del proceso. Los sistemas automatizados de extracción por ultrasonidos a escala industrial de Hielscher están diseñados para una alta capacidad de producción de extractos de calidad superior, al mismo tiempo que reducen la mano de obra, los costes y la energía.
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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UIP4000hdT 4kW potente procesador ultrasónico para extracción

Literatura/Referencias



Información interesante

Sobre el Árbol Quillaja y sus Saponinas

El árbol Quillaja Saponaria Molina, también conocido como árbol de jabón sudamericano, crece de forma natural y extensiva en Chile. El árbol Quillaja Saponaria (familia Rosaceae) es un árbol de hoja perenne de gran tamaño y corteza gruesa, nativo de varios países de América del Sur, en particular Bolivia, Chile y Perú.
El extracto de saponina de Quillaja contiene principalmente saponinas, pero también polifenoles, taninos, así como sales y azúcares en pequeñas cantidades. Las saponinas Quillaja son moléculas construidas a partir de un núcleo triterpénico con dos cadenas de azúcar. Estas cadenas de azúcar confieren a las saponinas una propiedad hidrófila (= disoluble en agua), mientras que el núcleo triterpénico es hidrófobo (= hidrófugo). Para estos, es un tensioactivo anfótico, que convierte a las saponinas en tensoactivos no iónicos, permitiendo la reducción de la tensión superficial, la solubilización de productos hidrofóbicos en soluciones acuosas, así como la formación de micro/nanoemulsiones.
En el árbol de Quillaja, la corteza contiene aproximadamente el 5% de la mayor cantidad de saponinas, mientras que la madera tiene un contenido de aproximadamente el 2% de saponinas.
Dado que las saponinas son sustancias naturales con buenas propiedades espumantes y emulsionantes, se utilizan frecuentemente como agentes espumantes en la industria de alimentos, bebidas y cerveza, como tensioactivos en cosméticos, como aditivos en agroquímicos y piensos, y como coadyuvantes en vacunas.
La producción de los extractos de quillaja se realiza con una extracción acuosa; no se utilizan otros solventes en su producción. El producto final, ya sea un extracto crudo o purificado, en formulación líquida o en polvo, sólo incorpora ingredientes naturales y materias primas autorizadas para su uso en procesos de fabricación de alimentos. (Cares et al. 2009)

¿Qué son las saponinas?

La palabra saponina se deriva de la palabra latina sapo, que significa jabón. Las saponinas son fitoquímicos que se encuentran principalmente, pero no exclusivamente, en las plantas, que presentan características espumosas y consisten en agliconas policíclicas unidas a una o más cadenas laterales de azúcar. La parte de la aglicona, que también se llama sapogenina, es un esteroide (C27) o un triterpeno (C30). La capacidad espumante de las saponinas es causada por la combinación de una sapogenina hidrofóbica (soluble en grasa) y una parte hidrófila (soluble en agua) de azúcar. Majinda, 2012: pág. 515] Los materiales vegetales con un alto contenido de saponina se han utilizado tradicionalmente como agentes emulsionantes. Ejemplos prominentes de plantas ricas en saponinas son la corteza de jabón (Quillaja saponaria; Rosaceae), la hierba jabonosa (Saponaria officinalis; Caryophyllaceae) y el polvo de shikakai (Gleditsia sinensis; Leguminosae). Las saponinas son glicósidos anfipáticos con un alto peso molecular, que tienen estructuralmente una o más variedades de glicósidos hidrófilos que se combinan con un derivado triterpénico lipófilo. Especialmente en la industria farmacéutica, las saponinas han llamado mucho la atención debido a su gama de propiedades biológicas, incluyendo su capacidad de estimular una respuesta inmune, convirtiéndolas en los principales candidatos para los adyuvantes.

Todo lo que necesita saber sobre la extracción ultrasónica

La extracción asistida por ultrasonidos (EAU), también llamada sono-extracción, es un método de extracción verde muy eficaz para aislar sustancias bioactivas como proteínas, vitaminas, polifenoles, pigmentos naturales, lípidos, etc. de las matrices de las plantas. La extracción ultrasónica se basa en el principio de funcionamiento de la cavitación acústica.
Cuando se aplican ondas de ultrasonido intensas a los sistemas de líquidos, se produce cavitación acústica, que es el fenómeno de la generación, crecimiento y eventual colapso de las burbujas de vacío (ver fig. abajo). Durante la propagación de las ondas de ultrasonido, las burbujas de vacío oscilan y crecen hasta que alcanzan un punto en el que no pueden absorber más energía. En el pico de crecimiento de las burbujas se colapsan violentamente, lo que causa efectos térmicos, mecánicos y químicos a nivel local. Los efectos mecánicos incluyen altas presiones de hasta 1000atm, turbulencias y fuerzas de corte intensas. Estas fuerzas alteran las paredes celulares y promueven la transferencia de masa entre el interior de la célula y el disolvente, liberando compuestos bioactivos en el líquido circundante (es decir, disolvente).

La cavitación ultrasónica/acústica crea fuerzas muy intensas que abren las paredes celulares conocidas como lisis (Haga clic para ampliar!)

La extracción ultrasónica se basa en la cavitación acústica y sus fuerzas de cizallamiento hidrodinámicas.

La extracción ultrasónica sólido-líquido de compuestos de productos botánicos y tejido celular ha sido bien investigada. La aplicación de ondas ultrasónicas de alta intensidad favorece significativamente los procesos de extracción. Además de la intensificación del proceso – lo que se traduce en un mayor rendimiento y un menor tiempo de extracción – se evita la degradación térmica y la pérdida de componentes sensibles a la temperatura, ya que la ultrasonicación es un tratamiento no térmico. Además, la extracción ultrasónica tiene bajos costos de inversión y operación, reduce el uso de solventes y/o permite el uso de solventes más ecológicos, lo que la convierte en una técnica de extracción económica y amigable con el medio ambiente. Superando a los métodos de extracción convencionales, la extracción asistida por ultrasonidos (EAU) ha sido adoptada de la industria alimentaria para producir bioactivos con beneficios económicos.

Los disruptores ultrasónicos se utilizan para extracciones de fuentes fitotecnológicas (por ejemplo, plantas, algas, hongos).

Extracción ultrasónica de células vegetales: la sección transversal microscópica (TS) muestra el mecanismo de acción durante la extracción ultrasónica de células (aumento 2000x)[recurso: Vilkhu et al. 2011].

Hielscher Ultrasonics fabrica ultrasonidos de alto rendimiento para la extracción de fitoquímicos de productos botánicos.

Procesadores ultrasónicos de alta potencia desde laboratorio hasta escala piloto e industrial.