Extracción ultrasónica de ajo sin disolventes
El ajo (Allium sativum) es rico en compuestos organosulfurados (por ejemplo, alicina, glutatión), que promueven muchos beneficios para la salud. La extracción por ultrasonidos es una técnica fiable y eficaz para producir extractos de ajo altamente concentrados. La ultrasonicación permite obtener extractos de alta calidad y de espectro completo en un tiempo de extracción muy corto.
Extractos superiores de ajo por extracción ultrasónica
El uso de un sonicador tipo sonda para la extracción de alicina y compuestos organoazufrados del ajo ofrece varias ventajas, como un alto rendimiento y una elevada calidad del extracto de ajo, un procesamiento rápido y un método sin disolventes y respetuoso con el medio ambiente. Estos factores contribuyen colectivamente a la producción de extractos de ajo de alta calidad con una bioactividad mejorada y una composición consistente, lo que lo convierte en el método preferido para investigadores e industrias que buscan productos derivados del ajo de primera calidad.
A continuación, analizamos en detalle los efectos beneficiosos de una extracción de ajo asistida por ultrasonidos:
- En primer lugar, un sonicador tipo sonda utiliza ondas ultrasónicas para crear ondas ultrasónicas de alta intensidad, que se transmiten a través de una sonda de titanio, el llamado sonotrodo, al medio de extracción. Esta energía mecánica genera burbujas de cavitación en el líquido, provocando su rápido colapso. Durante este proceso, se produce un intenso calentamiento y enfriamiento local, creando microturbulencias y cambios de presión que contribuyen a la disrupción de las paredes celulares del ajo. Esta ruptura facilita la liberación de alicina y otros compuestos organoazufrados atrapados en las células, lo que permite una extracción eficaz.
- En segundo lugar, la naturaleza controlada y precisa de la sonicación tipo sonda permite personalizar el proceso de extracción. Tanto los productores de extractos como los investigadores pueden ajustar parámetros como el tiempo de sonicación, la amplitud y la temperatura para optimizar las condiciones de extracción, maximizando así el rendimiento de alicina y compuestos organosulfurados y minimizando la degradación de compuestos sensibles. Este nivel de control es crucial para obtener extractos de alta calidad con una composición y potencia consistentes.
- Además, el proceso de sonicación es relativamente rápido en comparación con los métodos de extracción tradicionales, como la maceración o la extracción Soxhlet. Esta eficacia no sólo ahorra tiempo, sino que también ayuda a preservar la frescura y la bioactividad de los compuestos extraídos. La menor duración de la extracción reduce la exposición del extracto de ajo al calor y al oxígeno, que pueden degradar los compuestos organosulfurados sensibles.
- Además, la extracción por ultrasonidos es compatible con cualquier disolvente, incluidos disolventes tan suaves y respetuosos con el medio ambiente como el agua, el etanol acuoso o el alcohol. Esto es especialmente importante cuando el extracto de ajo se produce para su uso como aditivo alimentario, aromatizante, suplemento dietético, nutracéutico o farmacéutico, donde debe evitarse el riesgo de contaminación por disolventes u otras sustancias químicas, con el fin de garantizar la pureza y seguridad del producto final.
Homogeneizador ultrasónico UIP2000hdT (2 kW) con reactor discontinuo de agitación continua
Extracción ultrasónica de alicina con agua
La alicina es la molécula de tiosulfinato más abundante que se encuentra en el extracto de ajo. La alicina tiene efectos antibacterianos, antivirales, antifúngicos, antiprotozoarios, anticancerígenos e hipoglucémicos, y también se sabe que favorece la salud cardiovascular y el sistema inmunitario. Las actividades farmacológicas del ajo están relacionadas principalmente con las reacciones de intercambio tiol-disulfuro con las proteínas que contienen tiol.
Para la producción de extractos de ajo altamente concentrados con elevadas cantidades de compuestos organoazufrados, la extracción por ultrasonidos es una técnica fiable y eficaz para aislar los tioles y otras sustancias bioactivas del ajo. La sonicación libera los tioles del interior de las células del ajo y permite preparar un extracto de espectro completo de biomoléculas del ajo. Para la extracción ultrasónica del ajo, se puede utilizar agua como disolvente, que no es tóxico, es barato y respetuoso con el medio ambiente.
Sección transversal del diente de ajo antes y después de la sonicación
estudio e imágenes de Bose et al. 2014
Sonicator UP200Ht para la extracción de alicina, compuestos organosulfurados y fitoquímicos del ajo.
Protocolos de extracción de alicina por ultrasonidos
Se han establecido varios protocolos para la extracción ultrasónica del ajo. En estudios científicos, varios equipos de investigación han demostrado que la sonicación produce un alto contenido de alicina, aliina, compuestos organoazufrados y otros fitoquímicos del ajo.
Arzanlou et al. (2010) informan de la extracción ultrasónica de alicina de dientes de ajo utilizando agua como disolvente. Utilizaron 20g de dientes de ajo machacados manualmente. Sonicaron el ajo macerado en 600mL de agua destilada durante 5 minutos, utilizando el Hielscher UP200S (200watts) a 100 % de amplitud. Se utilizó un baño de hielo para disipar el calor. Tras la extracción por ultrasonidos, el puré de ajo se prensó a través de una estopilla de cinco capas. La suspensión se transfirió a un tubo de 50mL y se centrifugó a 1258g a 4ºC durante 20 min para separar los restos del líquido. El sobrenadante se transfirió a un tubo estéril de 50mL y se selló para su almacenamiento.
Bose et al. (2014) compararon la extracción por sonda ultrasónica con la maceración tradicional, la sonicación en baño y la extracción por microondas. Los resultados mostraron que la extracción con sonda ultrasónica proporcionó los mayores rendimientos de alicina.
Ismail et al. (2014) informan de la extracción ultrasónica eficiente de las biomoléculas que contienen azufre cisteína y glutatión de los bulbos de ajo. Aplicaron la extracción ultrasónica a base de agua para extraer tioles de bulbos de ajo utilizando un UP100H con un ajuste de amplitud del 100%. Descubrieron que la concentración óptima de ajo era del 10% (p/v) en una extracción en vaso abierto. La cuantificación de los tioles se realizó mediante el método del reactivo de Ellman. Obtuvieron un rendimiento del extracto de 0,170mM de tioles. Los investigadores concluyen que la extracción ultrasónica con agua es un método sencillo, seguro y rentable para aislar los tioles del ajo.
- Sin disolventes / al agua
- Alto rendimiento de extracción
- Extractos de alta calidad
- no térmico
- Extractos de amplio espectro
- proceso rápido
- Ecológico, respetuoso con el medio ambiente
- funcionamiento sencillo y seguro
- bajo mantenimiento
- Rápido retorno de la inversión
Agitadores de alto rendimiento para la extracción de ajo
Los sistemas de extracción de Hielscher Ultrasonics se utilizan en todo el mundo en la industria alimentaria y farmacéutica para la producción comercial de extractos de plantas de alta calidad utilizados como aditivos alimentarios, suplementos dietéticos y terapéuticos. Tanto si su objetivo es producir pequeños lotes de extractos de ajo como procesar grandes cantidades de extractos botánicos de alta calidad, Hielscher Ultrasonics tiene el extractor ultrasónico ideal para usted.
Ventajas competitivas de la extracción por ultrasonidos
Las principales ventajas de la extracción por ultrasonidos de compuestos bioactivos a partir de materiales botánicos como el ajo son la reducción significativa del tiempo de extracción y procesamiento, su respeto por el medio ambiente debido a la extracción a base de agua o a la reducción del uso de disolventes y la insignificante reducción de las emisiones de CO2la baja cantidad de energía utilizada, así como el funcionamiento sencillo y seguro de los sistemas ultrasónicos.
Normalización de procesos con Hielscher Ultrasonics
Los extractos, que se utilizan en alimentos o productos farmacéuticos, deben producirse de acuerdo con las Buenas Prácticas de Fabricación (BPF) y bajo especificaciones de procesamiento estandarizadas. Los sonicadores digitales de Hielscher Ultrasonics incorporan un software inteligente que facilita la configuración y el control precisos del proceso de sonicación. El registro automático de datos escribe todos los parámetros del proceso ultrasónico, como la energía ultrasónica (energía total y neta), la amplitud, la temperatura, la presión (cuando se montan sensores de temperatura y presión) con fecha y hora en la tarjeta SD integrada. Esto permite revisar cada lote procesado por ultrasonidos. Al mismo tiempo, se garantiza la reproducibilidad y la alta calidad continua del producto. La robustez de todos los sonicadores Hielscher permite un funcionamiento ininterrumpido en entornos exigentes.
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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Literatura / Referencias
- Arzanlou M., Bohlooli S. (2010): Inhibition of streptolysin O by allicin – an active component of garlic. Journal of Medical Microbiology Volume 59, Issue 9, 2010. 1044-1049.
- Ghasemi, Kamran; Bolandnazar, Sahebali; Tabatabaei, Seyed Jalal; Pirdashti, Hemmatollah; Arzanlou, Mohsen; Ebrahimzadeh, Mohammad; Fathi, Hamed (2015): Antioxidant properties of garlic as affected by selenium and humic acid treatments. New Zealand Journal of Crop and Horticultural Science 43, 2015. 1-9.
- Nur Izzah Ismail, Yumi Zuhanis Has-Yun Hashim, Parveen Jamal, Hamzah MohdSalleh, Rashidi Othman (2014): Ultrasonic-Assisted Extraction of Thiols from Garlic Bulbs. Advances in Environmental Biology, 8(3) Special 2014. 725-728.
- Sankhadip Bose, Bibek Laha, Subhasis Banerjee (2014): Quantification of allicin by high performance liquid chromatography‐ultraviolet analysis with effect of post‐ultrasonic sound and microwave radiation on fresh garlic cloves. Pharmacognosy Magazine Vol 10, Issue 38. April-June 2014, S288-S293.
Información interesante
El ajo y sus beneficios para la salud
El ajo es rico en biomoléculas, que le confieren su potencia como planta medicinal y suplemento dietético. 200 compuestos diferentes contribuyen a los numerosos efectos beneficiosos del ajo para la salud. Los dientes de ajo tienen un contenido excepcionalmente alto de compuestos organoazufrados, como la aliína, la alicina y compuestos de γ-glutamilcisteína como la γ-glutamil-S-alilcisteína y la γ-glutamil-S-trans-1-propenilcisteína. El ajo contiene al menos cuatro veces más azufre que otros vegetales ricos en azufre como la cebolla, el brócoli y la coliflor. Estos compuestos azufrados confieren al ajo su olor y sabor picantes.
Las biomoléculas que contienen azufre se denominan compuestos sulfhidrílicos y pertenecen al grupo de los tioles. Se encuentran en todos los tejidos y células del cuerpo humano y desempeñan un papel crucial en muchas reacciones bioquímicas vitales. La cisteína y el glutatión (GHS) son dos tioles importantes presentes en el ajo. La cisteína es un aminoácido azufrado que presenta un grupo sulfhidrilo químicamente muy reactivo. El glutatión (GHS), un tripéptido formado por los aminoácidos glutamato, cisteína y glicina, es el compuesto sulfhidrilo de baja masa molecular más ubicuo en el cuerpo humano. El glutatión actúa como superantioxidante y tiene una función vital en el cuerpo humano (por ejemplo, en el sistema inmunitario).
alicina
La alicina es una de las biomoléculas más importantes del ajo, con diversos efectos beneficiosos para la salud. La alicina no está presente en el diente de ajo intacto, sino que se sintetiza al cortarlo o machacarlo. Al macerar el tejido del ajo, se activa una enzima llamada aliinasa. La alinasa inicia la transformación del aminoácido aliina en alicina y otros aliltiosulfinatos. La formación de alicina es un proceso rápido, que se completa en pocos segundos tras machacar un bulbo de ajo fresco.
Extracción ultrasónica – Principio de funcionamiento de la cavitación acústica
El principio de funcionamiento de la extracción por ultrasonidos (también conocida como sonoextracción) se basa en el fenómeno de la cavitación acústica. La cavitación generada por ultrasonidos crea altas fuerzas de cizallamiento, microturbulencias, chorros de líquido y diferencias extremas de temperatura y presión confinadas localmente. Los efectos mecánicos de los ultrasonidos de alto rendimiento alteran las paredes celulares, favorecen la penetración del disolvente en el interior celular y aumentan la transferencia de masa. Como técnica de extracción no térmica, la sonicación evita la degradación térmica de los compuestos bioactivos. Los parámetros del proceso ultrasónico pueden ajustarse con precisión a la materia prima y a las sustancias objetivo, de modo que se garantiza una calidad superior del extracto.
Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento de laboratorio a tamaño industrial.