Estrazione a ultrasuoni dalle foglie di olivo per estratti di polifenoli ad alta resa
Producete potenti estratti di foglie di olivo ricchi di oleuropeina, idrossitirosolo, verbascoside, flavonoidi e altri polifenoli bioattivi con i sonicatori a sonda Hielscher. L’estrazione a ultrasuoni accelera la disgregazione cellulare e il trasferimento di massa, aiutando i produttori a ottenere rese elevate, tempi di lavorazione brevi e una qualità riproducibile degli estratti utilizzando acqua, miscele etanolo-acqua o altri solventi idonei.
Estrazione a ultrasuoni di composti bioattivi dalle foglie di olivo
Dalle prove di fattibilità in laboratorio ai lotti pilota e alla produzione industriale in linea, i sonicatori Hielscher offrono un controllo preciso dell’ampiezza, della temperatura, dell’apporto energetico e del tempo di lavorazione. Questo rende l’estrazione a ultrasuoni una soluzione efficiente per nutraceutici, estratti botanici, alimenti funzionali, cosmetici e sviluppo di ingredienti farmaceutici.
Vantaggi dell’estrazione a ultrasuoni dalle foglie di olivo in dettaglio:
- Maggiore resa di estrazione: Liberate in modo efficiente i composti fenolici intracellulari dalle foglie di olivo mediante la cavitazione acustica.
- Tempi di lavorazione più brevi: Riducete il tempo di estrazione rispetto alla macerazione convenzionale e all’estrazione con solventi.
- Processo delicato e flessibile nella scelta dei solventi: Utilizzate acqua, etanolo acquoso, glicerolo, oli o altri solventi compatibili con il processo.
- Apparecchiature scalabili: Sviluppate il vostro processo con sonicatori da laboratorio e aumentate linearmente la scala fino ai sistemi industriali a flusso continuo.
- Qualità riproducibile: Il controllo digitale e la registrazione dei dati favoriscono una produzione di estratti dalla qualità costante.
- Versatile: Progettato per produttori di nutraceutici, produttori di estratti botanici, frantoi, laboratori di ricerca e sviluppo farmaceutici, fornitori di ingredienti cosmetici e aziende di tecnologia alimentare.
Descriveteci le foglie di olivo che utilizzate come materia prima e la vostra produzione di polifenoli. Vi consiglieremo la configurazione del sonicatore più adatta per aumentare le rese di polifenoli.
UIP4000hdT, un potente sonicatore industriale da 4kW per l’estrazione botanica
Che cosa rende l’estratto di foglie di olivo così benefico?
Le foglie di olivo (Olea europaea), uno scarto o sottoprodotto agricolo, sono un’ottima fonte di antiossidanti naturali. Le foglie di olivo contengono vari polifenoli (noti anche come biofenoli), come oleuropeina e oleaceina. I polifenoli sono presenti naturalmente nelle piante e contribuiscono ai benefici per la salute dell’estratto di foglie di olivo. Oltre ai polifenoli, le foglie dell’olivo sono ricche di antiossidanti, come gli isomeri del ligstroside, l’idrossitirosolo, il tirosolo e l’acido caffeico.
L’estratto di foglie di olivo è un concentrato delle sostanze fitochimiche presenti nelle foglie di olivo e contiene quindi un’elevata quantità di potenti antiossidanti. L’estratto di foglie di olivo viene tradizionalmente utilizzato per rafforzare il sistema immunitario. Ad esempio, viene somministrato per alleviare i sintomi del raffreddore comune, della tosse e del mal di gola.
Inoltre, la ricerca suggerisce che i polifenoli dell’estratto di foglie di olivo potrebbero ridurre il rischio di malattie cardiovascolari, abbassare i livelli di colesterolo, favorire la perdita di peso, esercitare effetti antimicrobici e agire come agenti antitumorali.
Per questo motivo, gli estratti di foglie di olivo (Olea europaea L. folium) vengono utilizzati come principio attivo nelle formulazioni di prodotti farmaceutici e integratori alimentari. Inoltre, gli estratti di foglie di olivo vengono utilizzati in integratori nutrizionali, prodotti terapeutici, cosmetici, alimenti e bevande.
L’estratto di foglie di olivo è ricco di polifenoli come oleuropeina, acido caffeico, idrossitirosolo, verbascoside, rutina, quercetina ecc.
Olio di oliva arricchito per infusione: L’estratto di foglie di olivo viene utilizzato anche per arricchire oli di oliva come l’olio extravergine di oliva. Arricchito con estratto di foglie di olivo, l’olio di oliva presenta un profilo aromatico più ricco e un valore ORAC più elevato. Gli oli di oliva arricchiti per infusione con foglie di olivo presentano una maggiore durata di conservazione e una maggiore stabilità termica, poiché gli antiossidanti neutralizzano i radicali liberi e prevengono l’irrancidimento.
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Le principali sostanze fitochimiche nelle foglie di olivo
La composizione dei composti fenolici nelle foglie di olivo comprende oleurosidi (oleuropeina, verbascoside), flavoni (luteolina, diosmetina, apigenina-7-glucosio, luteolina-7-glucosio, diosmetina-7-glucosio), flavonoli (rutina), flavan-3-oli (catechina) e derivati fenolici (tirosolo, idrossitirosolo, vanillina, acido vanillico, acido caffeico). L’oleuropeina e l’idrossitirosolo sono i principali composti fenolici nelle foglie di olivo.
Oleuropeina
L’oleuropeina, un iridoide non tossico dell’olivo (un tipo di monoterpenoide), è un composto fenolico amaro. Sebbene sia presente nella buccia, nella polpa, nei semi e nelle foglie delle olive verdi, l’oleuropeina si trova in maggiore abbondanza nelle foglie di olivo. Con un contenuto del 6–14% del peso secco, è la molecola bioattiva predominante nelle foglie di olivo. A seconda della cultivar di olivo, del terreno e del periodo di raccolta, il contenuto di oleuropeina può raggiungere anche il 17–23% del peso secco.
Idrossitirosolo
L’idrossitirosolo è un metabolita dell’oleuropeina. Entrambe le molecole sono note per la loro potente attività antiossidante, che contribuisce ad alcune delle attività antiossidanti, antinfiammatorie e di contrasto alle malattie dell’olio di oliva. L’idrossitirosolo presenta uno dei più alti valori ORAC (capacità di assorbimento dei radicali dell’ossigeno) conosciuti tra gli antiossidanti naturali.
Un estratto di foglie di olivo a spettro completo contiene numerosi polifenoli, antiossidanti e altre sostanze fitochimiche che esercitano effetti sinergici. L’estrazione a ultrasuoni è una tecnica di estrazione affidabile che libera tutte le sostanze fitochimiche dalle foglie di olivo, producendo così un estratto ad ampio spettro altamente potente.
Estrattore a ultrasuoni UIP2000hdT (2kW) con reattore batch
Estratti di foglie di olivo prodotti mediante sonicazione
Le condizioni ambientali estreme nella zona dei «punti caldi» della cavitazione ultrasonica hanno diversi effetti sul materiale vegetale e sulla sua estraibilità. Tra questi figurano il superamento della permeabilità selettiva della membrana cellulare, l’aumento dello scambio di sostanze tra l’interno della cellula e il solvente, la disgregazione cellulare meccanica e il rilascio di sostanze intracellulari (ossia sostanze fitochimiche come oleuropeina, idrossitirosolo, acido gallico ecc.). Questi effetti consentono di ottenere una resa elevata di estratti di alta qualità in un tempo di sonicazione molto breve. Un processore a ultrasuoni da 400 watt come 
UP400St di Hielscher può trattare un lotto di 10 litri di sospensione di materiale botanico in 5–8 minuti. I sonicatori industriali trattano la sospensione costituita da materiale vegetale e solvente in flusso continuo. Il mezzo viene pompato attraverso un reattore a ultrasuoni, dove viene sottoposto a sonicazione. Su scala industriale, un UIP4000hdT (4kW) può raggiungere circa 3L/min.
Grazie all’elevata resa degli estratti e alla velocità del processo, l’estrazione a ultrasuoni è particolarmente efficiente. Per questo motivo, la sonicazione è stata rapidamente adottata da numerosi produttori di estratti di alta qualità, ad esempio CBD, cannabinoidi, vaniglia, alghe, zenzero e numerosi altri estratti botanici. La cavitazione ultrasonica può raggiungere una resa di estrazione pari al 95–99% del composto attivo contenuto nel materiale botanico. Ad esempio, la ricerca ha mostrato un’efficienza di estrazione del 99,27% per il rilascio dei composti fenolici totali dalle foglie di olivo. (Luo, 2011) Il processo a ultrasuoni può essere adattato in modo ottimale alla materia prima e alla qualità desiderata dell’estratto regolando i parametri di processo (ampiezza ultrasonica, temperatura, pressione, viscosità).
La figura mostra il cromatogramma ottenuto mediante cromatografia liquida ad altissime prestazioni con rivelatore a serie di diodi (UHPLC-DAD) dei composti fenolici delle foglie di olivo estratti mediante ultrasuoni. I picchi 1 e 2 sono stati rilevati a 325nm (linee rosse), mentre il picco 3 (linea blu) è stato rilevato a 280nm.
immagine e studio: Giocometti, J. et al. (2018)
L’estrazione a ultrasuoni è compatibile con quasi ogni tipo di solvente. Per l’estrazione dalle foglie di olivo assistita da ultrasuoni, l’etanolo acquoso all’80% è risultato il più efficace. Tuttavia, la resa di estrazione di specifici composti fitochimici può essere modificata scegliendo un altro solvente con una polarità diversa (ad esempio metanolo).
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Vantaggi dei sistemi di estrazione a ultrasuoni
I vantaggi dell’estrazione a ultrasuoni sono l’elevata resa di estrazione, la libera scelta del solvente (ad esempio acqua, etanolo, miscela acqua-etanolo, olio di oliva ecc.) e il funzionamento semplice e sicuro. Grazie alle intense forze meccaniche della sonicazione, solventi ecologici e delicati come acqua, etanolo ecc. sono generalmente sufficienti per ottenere velocità e rese di estrazione straordinarie. Di conseguenza, l’estrazione a ultrasuoni riduce il tempo di estrazione e consente di utilizzare meno solventi o solventi più blandi e delicati. Questo significa che l’estrazione a ultrasuoni permette di ottenere sia velocità di estrazione più elevate sia estratti più salutari (ad esempio estratti in acqua fredda). Poiché la temperatura di processo può essere controllata con precisione durante la sonicazione, si evitano la decomposizione termica degli estratti dovuta a temperature eccessivamente elevate e l’evaporazione delle sostanze.
Rispetto a un estrattore a CO₂ supercritica, i costi di acquisto di un estrattore a ultrasuoni sono bassi. I processori a ultrasuoni offrono vantaggi anche in termini di costi operativi, funzionamento semplice e intuitivo e sicurezza sul lavoro.
- Estrazione più completa
- Rese più elevate
- Processo rapido
- Compatibile con qualsiasi solvente
- Processo non termico
- Utilizzo semplice e sicuro
- Manutenzione ridotta
Estrazione a ultrasuoni da piccole quantità fino alla produzione industriale
Una caratteristica particolare del trattamento a ultrasuoni è la scalabilità lineare del processo di estrazione. Gli studi di fattibilità e la produzione di piccoli lotti possono essere eseguiti facilmente con un pratico dispositivo a ultrasuoni in un recipiente aperto. Questo facilita la verifica dell’efficienza e della qualità del processo di estrazione a ultrasuoni. Tutti i risultati ottenuti su piccola scala possono essere riprodotti integralmente e trasferiti a una scala maggiore. Il controllo digitale dell’estrattore a ultrasuoni e la registrazione automatica dei parametri ultrasonici su una scheda SD interna consentono un monitoraggio preciso del processo e la riproducibilità di standard qualitativi costanti. La gamma di prodotti Hielscher Ultrasonics offre estrattori a ultrasuoni per ogni scala – dai dispositivi portatili da 50 watt ai sistemi industriali a ultrasuoni da 16.000 watt per la produzione in linea. Grazie all’esperienza pluridecennale di Hielscher Ultrasonics nell’estrazione a ultrasuoni e all’installazione di diverse centinaia di sistemi di estrazione a ultrasuoni in tutto il mondo, è garantita una consulenza competente e completa.
La tabella seguente fornisce un’indicazione della capacità di trattamento approssimativa dei nostri sonicatori:
| Volume del lotto | Portata | Dispositivi consigliati |
|---|---|---|
| Da 1 a 500mL | Da 10 a 200mL/min | UP100H |
| Da 10 a 2000mL | Da 20 a 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| Da 0,1 a 20L | Da 0,2 a 4L/min | UIP2000hdT |
| Da 10 a 100L | Da 2 a 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | Da 10 a 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | superiore | gruppo di UIP16000 |
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Che cosa sono gli ultrasuoni e l’estrazione a ultrasuoni?
Gli ultrasuoni sono definiti come vibrazioni sonore con una frequenza superiore a 20kHz, ossia più di 20.000 oscillazioni al secondo. Questa è la regione al di sopra dello spettro udibile umano. Gli ultrasuoni comprendono quindi una gamma molto ampia di vibrazioni acustiche, il che significa che numerose applicazioni diverse rientrano nel campo degli ultrasuoni. Gli esempi di utilizzo più noti comprendono le procedure di diagnostica per immagini in ambito medico, l’assistenza al parcheggio nelle automobili e i controlli non distruttivi dei materiali. Per gli esempi citati si utilizzano ultrasuoni ad alta frequenza e non distruttivi.
Gli ultrasuoni ad alta potenza sono definiti come onde sonore ad alta intensità e bassa frequenza, con una frequenza di circa 20–60kHz. Queste onde sonore ad alta densità energetica generano nei liquidi cicli alternati di alta pressione (compressione) e bassa pressione (rarefazione). Durante un ciclo di bassa pressione, le onde ultrasoniche ad alta energia creano piccole bolle di vuoto o cavità nel liquido. Quando queste bolle raggiungono un volume tale da non poter assorbire ulteriore energia, collassano durante un ciclo di alta pressione. Questo fenomeno di implosione delle bolle è noto come cavitazione.
La cavitazione crea punti caldi locali nel liquido o nella sospensione, che possono raggiungere temperature fino a 5000K e pressioni fino a 2000atm. Inoltre, l’implosione delle bolle di cavitazione crea getti di liquido a velocità fino a 280 m/s. Queste condizioni estreme localizzate provocano la rottura delle cellule vegetali, liberando le sostanze bioattive intrappolate al loro interno. Questo significa che la cavitazione acustica disgrega le cellule vegetali e favorisce una maggiore diffusione delle molecole intracellulari nella soluzione di estrazione (solvente), aumentando così il trasferimento di massa. Un maggiore trasferimento di massa comporta una maggiore velocità di estrazione. Pertanto, le sonde a ultrasuoni sono tra gli strumenti più utilizzati per produrre estratti di alta qualità da materiale botanico come erbe, foglie, frutti e altri materiali vegetali.
L’estrazione a ultrasuoni offre diversi vantaggi, come estrazione completa / rese molto elevate, tempi di estrazione ridotti, maggiore efficienza, compatibilità con qualsiasi solvente e il fatto di essere un metodo di estrazione non termico.
Sonicatore UIP4000hdT per il trattamento in linea delle foglie di olivo per produrre estratti di alta qualità
Omogeneizzatori a ultrasuoni ad alta potenza dalla scala di laboratorio a quella pilota e industriale .
Domande frequenti sull’estrazione a ultrasuoni dalle foglie di olivo
Che cos’è l’estrazione a ultrasuoni dalle foglie di olivo?
L’estrazione a ultrasuoni dalle foglie di olivo è un processo che utilizza ultrasuoni ad alta potenza per liberare i composti bioattivi dalle foglie di olivo in un solvente. I sonicatori a sonda generano cavitazione acustica, che disgrega le cellule vegetali e migliora il trasferimento di massa. Questo favorisce l’estrazione di composti preziosi come oleuropeina, idrossitirosolo, verbascoside, luteolina, rutina e altri polifenoli delle foglie di olivo.
Perché utilizzare gli ultrasuoni per estrarre l’oleuropeina dalle foglie di olivo?
Gli ultrasuoni migliorano il rilascio dell’oleuropeina disgregando meccanicamente la struttura delle foglie e aumentando il contatto tra il materiale vegetale e il solvente. Rispetto alla macerazione convenzionale, l’estrazione a ultrasuoni può ridurre il tempo di lavorazione, migliorare l’efficienza di estrazione e favorire rese più elevate in condizioni di temperatura moderata e controllata.
Come si estrae l’idrossitirosolo?
L’idrossitirosolo viene estratto dalle foglie di olivo, dalle olive o dai sottoprodotti dei frantoi mescolando il materiale vegetale con un solvente idoneo, generalmente acqua o etanolo acquoso, e liberando i composti fenolici dalle cellule vegetali. L’estrazione a ultrasuoni migliora questo processo utilizzando la cavitazione acustica per rompere le cellule, aumentare il trasferimento di massa ed estrarre l’idrossitirosolo in condizioni delicate e a temperatura controllata. Leggete la storia di successo di un’azienda spagnola specializzata nella produzione di biostimolanti che utilizza i sonicatori Hielscher per l’estrazione di polifenoli, tra cui l’idrossitirosolo, dalla sansa di olive!
Quali solventi si possono utilizzare per l’estrazione a ultrasuoni dalle foglie di olivo?
L’estrazione a ultrasuoni è compatibile con molti solventi, tra cui acqua, etanolo, etanolo acquoso, glicerolo e oli. Per i polifenoli delle foglie di olivo si utilizzano comunemente miscele acqua-etanolo, perché possono dissolvere un’ampia gamma di composti fenolici. Il solvente più adatto dipende dai composti da estrarre, dai requisiti normativi, dalle lavorazioni successive e dalla formulazione del prodotto finale.
È possibile produrre l’estratto di foglie di olivo senza temperature elevate?
Sì. L’estrazione a ultrasuoni è un metodo di estrazione non termico quando la temperatura viene controllata durante il trattamento. Poiché l’effetto di estrazione è dovuto principalmente alla cavitazione acustica e al taglio meccanico, i composti bioattivi possono essere liberati in modo efficiente senza un riscaldamento eccessivo. Questo è utile per preservare gli antiossidanti e le sostanze fitochimiche termosensibili.
L’estrazione a ultrasuoni è adatta alla produzione industriale di estratti di foglie di olivo?
Sì. I sonicatori a sonda possono essere utilizzati per prove di laboratorio, prove pilota, produzione in lotti ed estrazione continua in linea. I sistemi a ultrasuoni Hielscher sono scalabili e consentono di trasferire i parametri di processo sviluppati su un’unità più piccola a reattori industriali a ultrasuoni più grandi per la produzione continua.
Quale sonicatore Hielscher è adatto all’estrazione dalle foglie di olivo?
Il sonicatore più adatto dipende dalle dimensioni del lotto, dal contenuto di solidi, dal solvente, dalla capacità di trattamento desiderata e dal fatto che il processo avvenga in lotti o in linea. I sistemi più piccoli, come UP200Ht o UP400St, sono adatti all’estrazione in laboratorio e su scala pilota. I sistemi più grandi, come UIP2000hdT, UIP4000hdT e UIP16000, sono progettati per l’estrazione su scala pilota, per la produzione e per l’estrazione industriale in linea.
Quali composti si possono estrarre dalle foglie di olivo con gli ultrasuoni?
L’estrazione a ultrasuoni può liberare un ampio spettro di sostanze fitochimiche delle foglie di olivo, tra cui oleuropeina, idrossitirosolo, tirosolo, verbascoside, luteolina, rutina, acido caffeico, flavoni, flavonoli e altri composti fenolici. La composizione finale dell’estratto dipende dalla cultivar di olivo, dalla qualità delle foglie, dal solvente, dalla temperatura, dall’intensità della sonicazione e dal tempo di estrazione.
Come si confronta l’estrazione a ultrasuoni con la macerazione convenzionale?
La macerazione convenzionale richiede spesso lunghi tempi di estrazione e volumi maggiori di solvente. L’estrazione a ultrasuoni intensifica il processo disgregando le cellule vegetali e aumentando il trasferimento di massa. Questo può ridurre il tempo di estrazione, diminuire il fabbisogno di solvente e migliorare la resa di estrazione, mantenendo il processo facilmente scalabile.
L’estrazione a ultrasuoni può essere utilizzata per l’olio di oliva arricchito per infusione con foglie di olivo?
Sì. Il trattamento a ultrasuoni può essere utilizzato per favorire l’infusione dei composti delle foglie di olivo nell’olio di oliva. Questo può arricchire l’olio di oliva con antiossidanti e polifenoli, migliorare la stabilità ossidativa e creare prodotti a base di olio di oliva a valore aggiunto con un profilo funzionale più marcato.
Come si aumenta la scala di un processo di estrazione a ultrasuoni dalle foglie di olivo?
L’aumento di scala inizia con prove di laboratorio per definire il solvente, il rapporto di solidi, l’ampiezza, la temperatura e il tempo di estrazione. Una volta confermate la qualità e la resa desiderate dell’estratto, il processo può essere trasferito a sistemi a ultrasuoni pilota o industriali. I sonicatori Hielscher consentono un aumento lineare della scala, dai piccoli lotti alla produzione in linea ad alta capacità di trattamento.
Letteratura / Riferimenti
- Sari, Hafize Ayla; Ekinci, Raci (2017): The effect of ultrasound application and addition of leaves in the malaxation of olive oil extraction on the olive oil yield, oxidative stability and organoleptic quality. Food Sci. Technol, Campinas, 37(3): 493-499, July-Sept. 2017.
- Domenico Cifá, Mihaela Skrt, Paola Pittia, Carla Di Mattia, Nataša Poklar Ulrih (2018): Enhanced yield of oleuropein from olive leaves using ultrasound‐assisted extraction. Food Science and Nutrition Vol. 6, Issue 4. June 2018.
- Pu-jun Xie, Li-xin Huang, Cai-hong Zhang, Feng You, Cheng-zhang Wang, Hao Zho (2015): Reduced-Pressure Boiling Extraction of Oleuropein Coupled with Ultrasonication from Olive Leaves (Olea europaea L.). Advances in Materials Science and Engineering 2015.
- Omar, Syed Haris (2010): Oleuropein in olive and its pharmacological effects. Sci Pharm. 2010;78(2):133-54.
- Omar, Syed Haris; Kerr, Philip G.; Scott, Christopher J.; Hamlin, Adam S.; Obied, Hassan K. (2017): Olive (Olea europaea L.) Biophenols: A Nutriceutical against Oxidative Stress in SH-SY5Y Cells. Molecules 2017, 22(11), 1858.