Extraction ultrasonique des polyphénols de feuilles d'olivier

Les extraits de feuilles d'olivier constituent un puissant complément alimentaire et thérapeutique car ils contiennent de puissants antioxydants tels que les polyphénols oleuropéine, hydroxytyrosol et verbascoside. L'extraction par ultrasons est une technique très efficace pour libérer et isoler les composés bioactifs tels que les polyphénols, les flavones et les terpénoïdes des feuilles d'olivier.

Extraction ultrasonique de composés bioactifs à partir de feuilles d'olivier

L'extraction ultrasonique des feuilles d'olivier à l'aide d'un sonicateur à sonde offre des avantages tels que l'efficacité, l'augmentation du rendement, la préservation de la bioactivité, la durabilité, la facilité d'utilisation et la rentabilité par rapport aux méthodes d'extraction conventionnelles. Ces avantages en font une option intéressante pour les chercheurs et les industries qui cherchent à extraire des composés bioactifs des feuilles d'olivier pour diverses applications, notamment les produits pharmaceutiques, les nutraceutiques et les aliments fonctionnels.

Examinons en détail les avantages de l'extraction ultrasonique des feuilles d'olivier :

• Efficacité : Les sonicateurs à sonde émettent des ondes ultrasoniques de haute intensité directement sur l'échantillon, ce qui favorise une extraction rapide et efficace. Cela permet de raccourcir les temps d'extraction par rapport aux méthodes conventionnelles, de réduire la consommation d'énergie et d'augmenter la productivité.
• Augmentation du rendement :Les ondes ultrasoniques perturbent les parois cellulaires et favorisent la libération des composés intracellulaires, ce qui permet d'obtenir des rendements d'extraction plus élevés. Des études ont montré que l'extraction par ultrasons peut augmenter de manière significative l'efficacité de l'extraction des composés bioactifs des matières végétales par rapport aux méthodes conventionnelles.
• Préservation de la bioactivité : L'extraction par ultrasons fonctionne à des températures plus basses que les autres techniques d'extraction, ce qui réduit le risque de dégradation thermique des composés sensibles à la chaleur. Cela permet de préserver la bioactivité et la qualité nutritionnelle des composés extraits, tels que les antioxydants, les enzymes et les vitamines, présents dans les feuilles d'olivier.
• Vert et durable : L'extraction par ultrasons est considérée comme une méthode d'extraction écologique et durable, car elle nécessite généralement moins de solvant et d'énergie que les techniques d'extraction conventionnelles. En outre, elle produit peu de déchets et peut être facilement mise à l'échelle pour des applications industrielles.
  Facilité d'utilisation : Les sonicateurs à sonde sont relativement simples à utiliser et nécessitent un entretien minimal par rapport à d'autres équipements d'extraction. Ils conviennent donc aussi bien à la recherche en laboratoire qu'à la production industrielle.
• Rapport coût-efficacité : Bien que l'investissement initial dans l'équipement ultrasonique puisse être plus élevé que les méthodes d'extraction conventionnelles, l'efficacité et la productivité accrues se traduisent souvent par des économies au fil du temps. En outre, les temps d'extraction plus courts réduisent les coûts de main-d'œuvre et augmentent le rendement.

Pourquoi l'extrait de feuilles d'olivier est-il si bénéfique ?

Les feuilles d'olivier (Olea europaea), un déchet ou un sous-produit agricole, sont une excellente source d'antioxydants naturels. Les feuilles d'olivier contiennent divers polyphénols (également appelés biophénols), tels que l'oleuropéine et l'oléacéine. Les polyphénols sont présents naturellement dans les plantes et contribuent aux bienfaits de l'extrait de feuilles d'olivier pour la santé. Outre les polyphénols, les feuilles d'olivier sont riches en antioxydants, tels que les isomères du ligstroside, l'hydroxytyrosol, le tyrosol et l'acide caféique.
L'extrait de feuilles d'olivier est le concentré des substances phytochimiques contenues dans les feuilles d'olivier et contient donc une grande quantité d'antioxydants puissants. L'extrait de feuilles d'olivier est traditionnellement utilisé pour renforcer le système immunitaire. Par exemple, il est administré pour améliorer les symptômes du rhume, de la toux et des maux de gorge.
En outre, la recherche suggère que les polyphénols contenus dans l'extrait de feuilles d'olivier pourraient réduire le risque de maladies cardiovasculaires, abaisser le taux de cholestérol, aider à la perte de poids, avoir des effets antimicrobiens et agir en tant qu'agent anticancéreux.
C'est pourquoi les extraits de feuilles d'olivier (Olea europaea L. folium) sont utilisés comme ingrédient actif dans les formulations de produits pharmaceutiques et de compléments alimentaires. En outre, les extraits de feuilles d'olivier sont utilisés dans les compléments alimentaires, les produits thérapeutiques, les cosmétiques, ainsi que dans les aliments et les boissons.

Huile d'olive infusée : L'extrait de feuilles d'olivier est également utilisé pour enrichir les huiles d'olive telles que l'huile d'olive extra vierge. Enrichie d'extrait de feuilles d'olivier, l'huile d'olive présente un profil aromatique plus riche et la valeur ORAC de l'huile d'olive est augmentée. Les huiles d'olive infusées à la feuille d'olivier présentent une meilleure durée de conservation et une plus grande stabilité à la chaleur, car les antioxydants éliminent les radicaux libres et empêchent le rancissement.
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Les principaux composés phytochimiques des feuilles d'olivier

La composition des composés phénoliques dans les feuilles d'olive comprend des oleurosides (oleuropéine, verbascoside), des flavones (lutéoline, diosmétine, apigénine-7-glucose, lutéoline-7-glucose, diosmétine-7-glucose), des flavonols (rutine), des flavan-3-ols (catéchine) et des dérivés phénoliques (tyrosol, hydroxytyrosol, vanilline, acide vanillique, acide caféique). L'oleuropéine et l'hydroxytyrosol sont les composés phénoliques les plus importants des feuilles d'olivier.

oleuropéine

L'oleuropéine, un iridoïde d'olive non toxique (un type de monoterpénoïde), est un type de composé phénolique amer. Présente dans la peau, la chair, les graines et les feuilles de l'olive verte, l'oleuropéine est la plus abondante dans les feuilles d'olivier. Avec une teneur de 6 à 14 % du poids sec, c'est la molécule bioactive la plus importante dans les feuilles d'olive. Selon le cultivar d'olivier, le sol et le moment de la récolte, la teneur en oleuropéine peut même atteindre 17 à 23 % du poids sec.

hydroxytyrosol

L'hydroxytyrosol est un métabolite de l'oleuropéine. Ces deux molécules sont connues pour leur puissante activité antioxydante, qui contribue à certaines des activités antioxydantes, anti-inflammatoires et de lutte contre les maladies de l'huile d'olive. L'hydroxytyrosol possède l'une des valeurs ORAC (capacité d'absorption des radicaux oxygénés) les plus élevées observées parmi les antioxydants naturels.

Un extrait de feuilles d'olivier à spectre complet contient de nombreux polyphénols, antioxydants et autres substances phytochimiques, qui ont des effets synergiques. L'extraction par ultrasons est une technique d'extraction fiable qui libère tous les composés phytochimiques des feuilles d'olivier et produit ainsi un extrait à large bande très puissant.

Qu'est-ce que les ultrasons et l'extraction par ultrasons ?

Les ultrasons sont définis comme des vibrations sonores de plus de 20 kHz, c'est-à-dire plus de 20 000 oscillations par seconde. Il s'agit de la zone qui se situe au-dessus du spectre auditif humain. Les ultrasons couvrent donc une très large gamme de vibrations acoustiques, ce qui signifie que de nombreuses applications différentes relèvent du domaine des ultrasons. Les exemples d'utilisation les plus connus sont les procédures d'imagerie chez le médecin, l'aide au stationnement dans les voitures et le contrôle non destructif des matériaux. Pour les exemples mentionnés, on utilise des ultrasons non destructifs à haute fréquence.
Les ultrasons de haute puissance sont définis comme des ondes sonores de haute intensité et de basse fréquence, d'une fréquence d'environ 20 à 60 kHz. Ces ondes sonores denses en énergie génèrent une alternance de cycles de haute pression (compression) et de cycles de basse pression (raréfaction) dans les liquides. Au cours d'un cycle de basse pression, les ondes ultrasoniques à haute énergie créent de petites bulles de vide ou des vides dans le liquide. Lorsque ces bulles atteignent un volume tel qu'elles ne peuvent plus absorber d'énergie, elles éclatent au cours d'un cycle de haute pression. Ce phénomène d'implosion des bulles est connu sous le nom de cavitation.
La cavitation crée des points chauds locaux dans le liquide ou la boue, qui peuvent atteindre des températures de 5 000 K et des pressions de 2 000 atm. En outre, l'implosion des bulles de cavitation crée des jets de liquide à des vitesses pouvant atteindre 280 m/s. Ces conditions extrêmes locales provoquent l'éclatement des cellules végétales, ce qui libère les substances bioactives emprisonnées à l'intérieur de la cellule. En d'autres termes, la cavitation acoustique perturbe les cellules végétales et entraîne une plus grande diffusion des molécules intracellulaires dans la solution d'extraction (solvant), améliorant ainsi le transfert de masse. Un transfert de masse plus important signifie un taux d'extraction plus élevé. Par conséquent, les sondes ultrasoniques sont l'un des outils les plus utilisés pour produire des extraits de haute qualité à partir de plantes telles que les herbes, les feuilles, les fruits et d'autres matériaux végétaux.
L'extraction par ultrasons présente divers avantages, tels qu'une extraction complète / des rendements très élevés, un temps d'extraction réduit, une efficacité accrue, une compatibilité avec n'importe quel solvant et une méthode d'extraction non thermique.

La figure montre le chromatogramme de la chromatographie liquide à ultra-haute performance avec un détecteur à barrettes de diodes (UHPLC-DAD) des composés phénoliques de feuilles d'olivier extraits par ultrasons. Les pics 1 et 2 ont été détectés à 325 nm (lignes rouges), tandis que le pic 3 (ligne bleue) a été détecté à 280 nm.
image et étude : Giocometti, J. et al. (2018)

Extraits de feuilles d'olivier produits par sonication

Les conditions environnementales extrêmes dans la zone du "point chaud" de la cavitation ultrasonique ont divers effets sur le matériel végétal et sa capacité d'extraction. Il s'agit notamment de surmonter la perméabilité sélective de la membrane cellulaire, d'augmenter l'échange de substances entre l'intérieur de la cellule et le solvant, de perturber mécaniquement la cellule et de libérer des substances intracellulaires (c'est-à-dire des produits phyto-chimiques tels que l'oleuropwin, l'hydroxytyrosol, l'acide gallique, etc.) ). Ces effets permettent d'obtenir des extraits de haute qualité en un temps de sonification très court. Un processeur ultrasonique de 400 watts tel queL'UP400St de Hielscher peut traiter un lot de 10 litres de bouillie botanique en 5 à 8 minutes. Les ultrasons industriels traitent la boue composée de matières végétales et de solvant en flux continu. Le milieu est pompé à travers un réacteur à ultrasons et y est sonifié. À l'échelle industrielle, un UIP4000hdT (4kW) peut atteindre environ 3L/min.
En raison du rendement élevé de l'extrait et de la vitesse du processus, l'extraction par ultrasons est particulièrement efficace. C'est pourquoi la sonication a été rapidement adaptée par de nombreux fabricants d'extraits qui produisent des extraits de haute qualité, par exemple du CBD, des cannabinoïdes, de la vanille, des algues, du gingembre et de nombreux autres extraits botaniques. La cavitation ultrasonique permet d'obtenir un rendement de 95 à 99 % des composés actifs contenus dans les plantes médicinales. Par exemple, des recherches ont montré une efficacité d'extraction de 99,27 % pour la libération des composés phénoliques totaux des feuilles d'olivier. (Luo, 2011) Le procédé ultrasonique peut être adapté de manière optimale à la matière première et à la qualité d'extrait souhaitée en ajustant les paramètres du procédé (amplitude ultrasonique, température, pression, viscosité).
L'extraction par ultrasons est compatible avec presque tous les types de solvants. Pour l'extraction de feuilles d'olivier assistée par ultrasons, l'éthanol aqueux à 80 % s'est avéré le plus efficace. Mais le rendement d'extraction de composés phytochimiques spécifiques peut être modifié en choisissant un autre solvant de polarité différente (par exemple, le méthanol).
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Avantages des systèmes d'extraction par ultrasons

Les avantages de l'extraction par ultrasons sont le rendement élevé de l'extraction, le libre choix du solvant (par exemple, l'eau, l'éthanol, le mélange eau-éthanol, l'huile d'olive, etc. En raison des forces mécaniques intenses de la sonication, des solvants écologiques et doux tels que l'eau, l'éthanol, etc. sont généralement suffisants pour obtenir un taux d'extraction et un rendement extraordinaires. Par conséquent, l'extraction par ultrasons raccourcit le temps d'extraction et permet de réduire l'utilisation de solvants ou d'utiliser des solvants plus doux. Cela signifie que l'extraction par ultrasons permet d'obtenir à la fois des taux d'extraction plus élevés et des extraits plus sains (par exemple, des extraits d'eau froide). Comme la température du processus peut être contrôlée avec précision pendant la sonication, la décomposition thermique des extraits due à des températures trop élevées ainsi que l'évaporation des substances sont évitées.
Par rapport à un système d'injection supercritique de CO₂ les coûts d'acquisition d'un extracteur à ultrasons sont faibles. Les processeurs à ultrasons peuvent également marquer des points en termes de coûts d'exploitation, d'utilisation simple et conviviale et de sécurité au travail.

ultrasons – pour les petites quantités jusqu'à la production industrielle

Une caractéristique particulière du traitement par ultrasons est l'extensibilité linéaire du processus d'extraction. Les études de faisabilité et la production de petits lots peuvent facilement être réalisées avec un appareil à ultrasons pratique dans une cuve ouverte. Il est ainsi facile de tester l'efficacité et la qualité du processus d'extraction par ultrasons. Les résultats obtenus à petite échelle peuvent être entièrement reproduits et mis à l'échelle. La commande numérique de l'extracteur à ultrasons et l'enregistrement automatique des paramètres ultrasoniques sur une carte SD interne permettent un contrôle précis du processus et la reproductibilité de normes de qualité constantes. Le portefeuille de produits de Hielscher Ultrasonics offre des extracteurs à ultrasons pour toutes les échelles. – des appareils portatifs de 50 watts aux ultrasons industriels de 16 000 watts pour la production en ligne. Grâce aux décennies d'expérience de Hielscher Ultrasonics dans le domaine de l'extraction par ultrasons et à l'installation de plusieurs centaines de systèmes d'extraction par ultrasons dans le monde entier, des conseils compétents et complets sont garantis.

Le tableau ci-dessous vous donne une indication de la capacité de traitement approximative de nos ultrasons :

Sonicateur UIP4000hdT pour le traitement en ligne des feuilles d'olivier en vue de produire des extraits de haute qualité