Extracción de terpenos por ultrasonidos
Se ha demostrado que la extracción ultrasónica de terpenos proporciona altos rendimientos de óxido de cariofileno terpeno, por ejemplo, a partir de cannabis y lúpulo. El óxido de cariofileno es un terpeno que se encuentra en el cannabis, el lúpulo, la pimienta, la albahaca y el romero. Como compuesto activo, el terpeno extraído óxido de cariofileno se utiliza como aditivo aromatizante y suplemento para la salud.
Utilización del óxido de cariofileno extraído
El óxido de cariofileno se distingue por su olor y sabor aromáticos (es decir, a hierbas). Debido a su intenso olor y sabor aromáticos, se utiliza a menudo como aditivo aromatizante en alimentos, así como componente de fragancias. Además, también tiene la capacidad de unirse a los receptores endocrinos CB2 del cuerpo humano, lo que lo convierte en un interesante componente farmacéutico.
Extracción ultrasónica de óxido de cariofileno
La extracción ultrasónica del terpeno óxido de cariofileno es una técnica excelente para obtener altos rendimientos, por ejemplo, a partir de cannabis y lúpulo. Más información sobre la cavitación acústicael principio activo de la extracción por ultrasonidos
Como ejemplo, el óxido de β-cariofileno se extrajo por ultrasonidos con el dispositivo ultrasónico UP100H (100 W, 30 kHz) a partir de yemas de lúpulo secas.
Los datos del análisis GC muestran el rendimiento de extracción del óxido de β-cariofileno, extraído con la solución de Hielscher UP100H del lúpulo.
UP400St – Potente procesador ultrasónico de 400W para la extracción de terpenos con agitador
Análisis por cromatografía de gases del extracto ultrasónico de lúpulo: óxido de β-cariofileno, α-cariofileno, α-pineno, micreno, limoneno, α-cariofileno y óxido de cariofileno y otros.
Además del óxido de β-cariofileno, se extrajeron con éxito otros terpenos como el α-cariofileno, el α-pineno, el micreno, el limoneno y el α-cariofileno, entre otros.
¿Cómo se extraen los terpenos de las plantas mediante ultrasonidos con sonda? Instrucciones paso a paso
- En primer lugar, el material vegetal se tritura o pica en trozos pequeños para aumentar la superficie de extracción.
- A continuación, el material vegetal se mezcla con un disolvente (como etanol o agua) para extraer los terpenos.
- A continuación, se utiliza la ultrasonicación con sonda para apoyar el proceso de extracción mediante la aplicación de ondas ultrasónicas de alta intensidad y baja frecuencia a unos 20 kHz en el lodo. Esto provoca una cavitación acústica y una rápida vibración del disolvente, lo que favorece la desintegración y disrupción de las células vegetales y la liberación de los terpenos.
- A continuación, la mezcla se filtra para separar el material vegetal sólido del líquido que contiene los terpenos extraídos.
- A continuación, el líquido se evapora o se somete a un tratamiento posterior para eliminar el disolvente y concentrar los terpenos.
- El producto final es un extracto rico en terpenos que puede utilizarse en diversas aplicaciones, como suplementos dietéticos, alimentos funcionales y cosméticos.
Protocolo de extracción ultrasónica de terpenos
El lúpulo se molió con un molinillo de café convencional para obtener un tamaño de partícula más homogéneo de la muestra de lúpulo.
Se introdujeron 4,5 mg de lúpulo en un vial y se añadieron 5 ml de etanol. El vial se colocó en un vaso de precipitados con agua helada para disipar el calor. A continuación, se sonicó la muestra con un UP100Hequipado con el sonotrodo MS7, a una amplitud del 50% durante 90 segundos.
Análisis por cromatografía de gases del extracto de lúpulo ultrasónico:
La sonicación garantiza una elevada transferencia de masa entre la matriz celular y el disolvente, de modo que, en consecuencia, se consigue un rendimiento muy elevado de extracto de alta calidad.
- extractos de terpenos de alta calidad (sin degradación térmica)
- alto rendimiento
- procedimiento rápido
- RoI rápido
- disolventes más suaves
- menor uso de disolventes
- Seguro y fácil de manejar
- Bajo mantenimiento
- extracción de terpenos ecológica y respetuosa con el medio ambiente
La extracción ultrasónica de terpenos destaca por ser un método de extracción ecológico, que permite acelerar significativamente el procedimiento de extracción de terpenos a la vez que requiere menos energía que otros métodos de extracción convencionales (es decir, CO2 supercrítico), Soxhlet etc.). Otras ventajas relacionadas con el uso de la extracción ultrasónica de terpenos son la facilidad de manejo del extractor ultrasónico, la rapidez del proceso, la ausencia de residuos químicos, el alto rendimiento, el respeto por el medio ambiente, la mejora de la calidad debido a las suaves condiciones de procesamiento y la prevención de la degradación térmica.
Extractores ultrasónicos para terpenos
La tabla siguiente le indica qué aparato de ultrasonidos puede ser el más adecuado para sus necesidades de extracción de terpenos.
| Volumen del lote | Tasa de flujo | Dispositivos recomendados |
|---|---|---|
| 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 | UIP4000 |
| n.a. | 10 a 100 L/min | UIP16000 |
| n.a. | mayor | Grupo de UIP16000 |
Homogeneizadores ultrasónicos de alta potencia desde el laboratorio hasta la escala industrial.
Literatura/Referencias
- Selvamuthukumaran, M.; Shi, J. (2017): Recent advances in extraction of antioxidants from plant by-products processing industries. Food Quality and Safety, 2017, 1, 61–81.
- Suslick, K.S. (1990): Sonochemistry. Science 23 Mar 1990: Vol. 247, Issue 4949, pp. 1439-1445
Información interesante
cariofileno
El cariofileno o (-)-β-cariofileno es un sesquiterpeno bicíclico natural que se encuentra en muchos aceites esenciales. Las siguientes hierbas son conocidas como una buena fuente de cariofileno: cannabiscáñamo (Cannabis sativa), alcaravea negra (Carum nigrum), clavo (Syzygium aromaticum), lúpulo (Humulus lupulus), albahaca (Ocimum spp.), orégano (Origanum vulgare), pimienta negra (Piper nigrum)El β-cariofileno es un fitocannabinoide con gran afinidad por el receptor cannabinoide de tipo 2 (CB 2), pero no por el receptor cannabinoide de tipo 1 (CB 1). El β-cariofileno es un fitocannabinoide con gran afinidad por el receptor cannabinoide de tipo 2 (CB 2), pero no por el receptor cannabinoide de tipo 1 (CB 1).
óxido de cariofileno
El óxido de cariofileno (también óxido de β-cariofileno) es el derivado de oxidación del β-cariofileno y es un polvo sólido cristalino blanco con un punto de fusión de aproximadamente 62°C.
Se valora por sus efectos antiinflamatorios, anestésicos locales y antioxidantes. Las primeras investigaciones sugieren que el óxido de cariofileno podría ser también un fármaco potencial para el tratamiento del cáncer. El óxido de cariofileno forma parte del anillo de ciclobutano, que ya se utiliza en la investigación médica para sintetizar el carboplatino, un fármaco quimioterapéutico muy extendido.
El óxido de cariofileno, en el que la olefina del cariofileno se ha convertido en un epóxido, es un componente aprobado para aromatizar alimentos.
Tanto el β-cariofileno como el óxido de β-cariofileno presentan una baja solubilidad en agua, lo que impide su absorción en la célula. Para utilizar estos sesquiterpenos como fármacos medicinales o suplementos nutricionales, la encapsulación en liposomas superar la escasa solubilidad de estos sesquiterpenos en los fluidos acuosos y garantizar su biodisponibilidad y bioactividad. Haga clic aquí para obtener más información sobre la encapsulación ultrasónica de compuestos bioactivos.
Óxido de cariofileno en el cannabis
En la planta de cannabis sativa, el óxido de cariofileno se encuentra como un sesquiterpeno, que consta de tres unidades de isopreno. El óxido de cariofileno es uno de los terpenos más grandes y abundantes de la planta de cannabis y es el responsable del aroma y olor característicos del cannabis. La extracción ultrasónica se aplica con éxito para producir aceites de cannabidiol de espectro completopara que se dé el efecto séquito de los compuestos múltiples.
Cavitación ultrasónica para extracción
Cuando se introducen ondas ultrasónicas de alta potencia en un líquido, se producen ciclos de compresión y expansión (rarefacción) en el fluido. Durante la rarefacción se generan vacíos o las llamadas burbujas de cavitación en un líquido. Estas burbujas de cavitación, que son pequeñas burbujas de vacío, se producen cuando se ejerce una presión negativa, de forma que se supera la resistencia a la tracción local del líquido. Las burbujas de vacío crecen a lo largo de varios ciclos de compresión / rarefacción hasta que no pueden absorber más energía y la burbuja de cavitación sufre sn colapso implosivo. Este fenómeno se conoce como cavitación. Según las investigaciones del Prof. Suslick (1990), en las burbujas de cavitación prevalecen condiciones extremas con temperaturas de hasta 5000 K, presiones de 1000 atmósferas, velocidad de calentamiento-enfriamiento superior a 1010 K/s y chorros de líquidos con una velocidad de hasta 280 m/s, que se manifiestan como una fuerza de cizallamiento muy elevada y turbulencias en la zona de cavitación. La combinación de estos factores (presión, calor, cizallamiento y turbulencias) sirve para acelerar la transferencia de masa en el proceso de extracción. Además, estas condiciones que se dan localmente también se utilizan en procesos ultrasónicos, como la homogeneización, la emulsificación o la dispersión.
La extracción por ultrasonidos se basa en la cavitación acústica y sus fuerzas de cizallamiento hidrodinámicas
Extracción ultrasónica de terpenos
El principio de la extracción por ultrasonidos se basa en dos efectos, que se producen cuando las ondas ultrasónicas de alta potencia se acoplan en un líquido o lodo:
En primer lugar, el disolvente (medio líquido circundante) se introduce en la matriz celular. Dependiendo de la amplitud y la fuerza de la cavitación, la pared celular se perfora o se rompe por la presión del líquido.
En segundo lugar, durante el ciclo de rarefacción, el contenido de la célula (es decir, el material intracelular) se expulsa del interior de la célula. Tras la extracción por ultrasonidos, los compuestos objetivo se encuentran en el disolvente y pueden separarse de éste (por ejemplo, evaporando el disolvente) para obtener finalmente un extracto puro.
La composición de la materia prima (como el contenido de humedad, el grado de maceración/molienda y el tamaño de las partículas) y el disolvente seleccionado son factores muy importantes para obtener un proceso de extracción por ultrasonidos eficiente y eficaz. Los parámetros del proceso ultrasónico también son esenciales: la amplitud, la presión, la temperatura y el tiempo de sonicación deben establecerse y optimizarse para obtener los mejores resultados.