Tecnologia ad ultrasuoni Hielscher

Estrazione ad ultrasuoni dell'estratto di foglie di olivo

Gli estratti di foglie di olivo sono un potente integratore alimentare e terapeutico in quanto contengono forti antiossidanti come i polifenoli oleuropeina, idrossitirosolo e verbascoside. L'estrazione ad ultrasuoni è una tecnica altamente efficiente per rilasciare e isolare i composti bioattivi come polifenoli, flavoni e terpenoidi dalle foglie di olivo.

Estratto di foglie di olivo

Ultrasonic extraction is used to release bioactive compounds such as oleuropein, hydroxytyrosol and other polyphenols from olive leaves.Le foglie di olivo (Olea europaea), uno scarto agricolo o sottoprodotto, sono una grande fonte di antiossidanti naturali. Le foglie di olivo contengono vari polifenoli (noti anche come biofenoli), come l'oleuropeina e l'oleaceina. I polifenoli si trovano 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 ligstrosidici, l'idrossitirosolo, il tirosolo e l'acido caffeico.
L'estratto di foglie di olivo è il concentrato di sostanze fitochimiche nelle foglie di olivo e contiene quindi un'elevata quantità di potenti antiossidanti. L'estratto di foglie di olivo è tradizionalmente usato per rafforzare il sistema immunitario. Per esempio, viene somministrato per migliorare i sintomi del comune raffreddore, tosse e mal di gola.
Inoltre, la ricerca suggerisce che i polifenoli nell'estratto di foglie d'olivo potrebbero ridurre il rischio di malattie cardiovascolari, abbassare i livelli di colesterolo, aiutare nella perdita di peso, mostrare effetti antimicrobici e agire come agente anti-cancro.
Per questo motivo, gli estratti di foglie di olivo (Olea europaea L. folium) sono utilizzati come principio attivo nelle formulazioni di prodotti farmaceutici e integratori alimentari. Inoltre, gli estratti di foglie di olivo sono utilizzati negli integratori alimentari, nelle terapie, nei cosmetici, così come negli alimenti e nelle bevande.
Olio d'oliva infuso: L'estratto di foglia d'oliva viene utilizzato anche per arricchire gli oli d'oliva come l'olio extra vergine d'oliva. Fortificato con l'estratto di foglie d'oliva, l'olio d'oliva ha un profilo aromatico più ricco e il valore ORAC dell'olio d'oliva viene aumentato. Con l'olio di oliva infuso con foglie di oliva, gli oli di oliva presentano una migliore conservabilità e una maggiore stabilità al calore come antiossidanti che eliminano i radicali liberi e prevengono l'irrancidimento.

Ultrasonic extraction increases the yield of olive oil and olive leaf extract.

UIP4000hdTun potente processore ad ultrasuoni da 4kW per l'estrazione botanica

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Composti di 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 composti fenolici più importanti nelle foglie di olivo.

Oleuropein

L'oleuropeina, un iridoide di oliva non tossico (un tipo di monoterpenoide), è un tipo di composto fenolico amaro. Pur essendo presente nella buccia, nella polpa, nei semi e nelle foglie dell'olivo verde, l'oleuropeina è il più abbondantemente presente nelle foglie dell'olivo. Con un contenuto di 6-14% di peso secco è la molecola bioattiva più importante nelle foglie di olivo. A seconda della cultivar, del terreno e del tempo di raccolta, il contenuto di oleuropeina può arrivare fino al 17-23% di 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 lotta contro le malattie dell'olio d'oliva. L'idrossitirosolo ha uno dei più alti valori di ORAC (capacità di assorbimento dei radicali dell'ossigeno) osservati negli antiossidanti naturali.

Un estratto di foglie di olivo a tutto spettro contiene numerosi polifenoli, antiossidanti e altre sostanze fitochimiche, che hanno effetti sinergici. L'estrazione ad ultrasuoni è una tecnica di estrazione affidabile, che rilascia tutte le sostanze fitochimiche dalle foglie di olivo e produce così un estratto a banda larga altamente potente.

UP100H con sonotrodo MS14 per l'estrazione di prodotti botanici, come le foglie di olivo

Che cosa sono gli ultrasuoni e l'estrazione a ultrasuoni?

Gli ultrasuoni sono definiti come vibrazioni sonore con più di 20kHz, cioè più di 20.000 oscillazioni al secondo. Questa è l'area che si trova al di sopra dello spettro uditivo umano. Gli ultrasuoni coprono quindi una gamma molto ampia di vibrazioni acustiche, il che significa che numerose applicazioni diverse rientrano nel campo degli ultrasuoni. Tra gli esempi di utilizzo più noti vi sono le procedure di imaging presso il medico, l'assistenza al parcheggio delle auto e il controllo non distruttivo dei materiali. Per gli esempi citati si utilizzano gli ultrasuoni non distruttivi ad alta frequenza.
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 intensità di energia generano cicli alternati di alta pressione (compressione) e bassa pressione (rarefazione) nei liquidi. Durante un ciclo di bassa pressione, le onde ultrasoniche ad alta energia creano piccole bolle di vuoto o vuoti nel liquido. Quando queste bolle raggiungono un volume in cui non possono assorbire ulteriore energia, scoppiano durante un ciclo ad alta pressione. Questo fenomeno di implosione delle bolle è noto come cavitazione.
La cavitazione crea punti caldi locali nel liquido o nel liquame, 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 che si verificano localmente causano lo scoppio delle cellule vegetali, in modo che le sostanze bioattive intrappolate all'interno della cellula vegetale vengano rilasciate. Ciò significa che la cavitazione acustica perturba le cellule vegetali e porta ad una maggiore diffusione delle molecole intracellulari nella soluzione di estrazione (solvente), migliorando così il trasferimento di massa. Un maggiore trasferimento di massa significa una maggiore velocità di estrazione. Pertanto, le sonde ad ultrasuoni sono uno degli strumenti più utilizzati per produrre estratti di alta qualità da piante botaniche come erbe, foglie, frutti e altri materiali vegetali.
L'estrazione ad ultrasuoni offre vari vantaggi come l'estrazione completa / rendimenti molto elevati, tempi di estrazione ridotti, migliore efficienza, compatibilità con qualsiasi solvente, ed essere un metodo di estrazione non termico.

The UHPLC plot shows the oleuropein, verbascoside and luteolin-4'-O-glucoside in the ultrasonically extracted olive leaf extract.

La figura mostra la cromatografia liquida ad altissime prestazioni con un cromatogramma con rivelatore a diodi (UHPLC-DAD) di fenoli di foglie d'ulivo estratti ad ultrasuoni. I picchi 1 e 2 sono stati rilevati a 325nm (linee rosse), mentre il picco 3 (linea blu) è stato rilevato a 280nm.
foto e studio: Giocometti, J. et al. (2018)

Processore ad ultrasuoni UIP2000hdT (2kW) con reattore batch agitato

Estrattore ad ultrasuoni UIP2000hdT (2kW) con reattore batch


Olive leaf extracts are rich in polyphenols such as oleuropein, caffeic acid, hydroxytyrosol, verbascoside, rutin, quercitin amongst others. Ultrasonic extraction is the most efficient technique to extract polyphenols from olive leaves.

L'estratto di foglie di olivo è ricco di polifenoli come l'oleuropeina, l'acido caffeico, l'idrossitirosolo, il verbascoside, la rutina, la quercitina, ecc.
Fonte: Omar et al. 2017

Estratti di foglie di olivo prodotti da Sonication

Le condizioni ambientali estreme nella zona "hot spot" della cavitazione ultrasonica hanno vari effetti sul materiale vegetale e sulla sua estraibilità. Ciò comprende il superamento della permeabilità selettiva della membrana cellulare, l'aumento dello scambio di sostanze tra l'interno della cellula e il solvente, la perturbazione meccanica della cellula e il rilascio di sostanze intracellulari (ad es. sostanze fitochimiche come l'oleuropwin, l'idrossitirosolo, l'acido gallico, ecc.) Questi effetti si traducono in un'elevata resa di estratti di alta qualità in un tempo di sonicazione molto breve. Un processore ad ultrasuoni da 400 watt comeUltrasonic extractor UP400St (400 watts) with agitator for the extraction of larger batchesLa UP400St di Hielscher è in grado di trattare un lotto di 10 litri di liquame botanico in 5-8 minuti. Gli ultrasuoni industriali trattano il liquame costituito da materiale vegetale e solvente in flusso continuo. Il mezzo viene pompato attraverso un reattore ad ultrasuoni e lì sonicato. Su scala industriale, un UIP4000hdT (4kW) può raggiungere circa 3L/min.
Grazie all'elevata resa di estrazione e alla velocità di processo, l'estrazione ad ultrasuoni è particolarmente efficiente. Pertanto, la sonicazione è stata rapidamente adattata da più produttori di estratti che producono estratti di alta qualità, ad esempio CBD, cannabinoidi, vaniglia, alghe, zenzero e numerosi altri estratti botanici. La cavitazione ultrasonica può raggiungere una resa in estratto del 95-99% del composto attivo contenuto nelle piante. Per esempio, la ricerca ha mostrato un'efficienza di estrazione del 99,27% per il rilascio di fenoli totali dalle foglie di olivo. (Luo, 2011) Il processo a ultrasuoni può essere adattato in modo ottimale alla materia prima e alla qualità dell'estratto desiderata regolando i parametri di processo (ampiezza ultrasonica, temperatura, pressione, viscosità).
L'estrazione ad ultrasuoni è compatibile con quasi tutti i tipi di solventi. Per l'estrazione a ultrasuoni delle foglie di olivo, l'80% di etanolo acquoso è stato trovato più efficace. Ma la resa di estrazione per specifici composti fitochimici può essere modificata scegliendo un altro solvente con polarità diversa (ad esempio il metanolo).
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Vantaggi dei sistemi di estrazione a ultrasuoni

I vantaggi dell'estrazione ad ultrasuoni sono l'elevata resa di estrazione, la libera scelta del solvente (ad es. acqua, etanolo, miscela acqua-etanolo, olio d'oliva, ecc. A causa delle intense forze meccaniche di sonicazione, solventi ecologici e blandi come acqua, etanolo ecc. sono di solito sufficienti per ottenere una straordinaria velocità di estrazione e resa. Di conseguenza, l'estrazione ad ultrasuoni riduce il tempo di estrazione e consente un uso ridotto di solventi o l'uso di solventi più blandi e delicati. Ciò significa che l'estrazione ad ultrasuoni permette sia una maggiore velocità di estrazione che estratti più sani (ad esempio, estratti di acqua fredda). Poiché la temperatura di processo può essere controllata con precisione durante la sonicazione, si evita la decomposizione termica degli estratti a causa di temperature troppo elevate e l'evaporazione delle sostanze.
Rispetto ad una supercritica CO2 estrattore, i costi di acquisizione di un estrattore ad ultrasuoni sono bassi. I processori ad ultrasuoni possono anche segnare punti in termini di costi operativi, funzionamento semplice, facile da usare e sicurezza sul lavoro.

Vantaggi dell'estrazione ad ultrasuoni

  • Eestrazione più completo
  • Rendimenti più elevati
  • processo rapido
  • Compatibile con qualsiasi solvente
  • processo non termico
  • Facile e sicuro da usare
  • Bassa manutenzione

ultrasuoni – per piccole quantità fino alla produzione industriale

Una caratteristica speciale dell'elaborazione ad ultrasuoni è la scalabilità lineare del processo di estrazione. Gli studi di fattibilità e la produzione di lotti più piccoli possono essere facilmente eseguiti con un pratico dispositivo ad ultrasuoni in un recipiente aperto. Ciò rende facile testare l'efficienza e la qualità del processo di estrazione ad ultrasuoni. Qualsiasi risultato ottenuto su piccola scala può essere completamente riprodotto e ingrandito. Il controllo digitale dell'estrattore ad ultrasuoni e la registrazione automatica dei dati 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 ad ultrasuoni per ogni bilancia – da dispositivi portatili da 50 watt a 16.000 watt ultrasuoni industriali per la produzione in linea. Grazie alla decennale esperienza di Hielscher Ultrasonics nell'estrazione ad ultrasuoni e all'installazione di diverse centinaia di sistemi di estrazione ad ultrasuoni in tutto il mondo, è garantita una consulenza competente e completa.

La tabella seguente fornisce un'indicazione della capacità di lavorazione approssimativa dei nostri ultrasuoni:

Volume di batch Portata Dispositivi raccomandati
1 - 500mL 10 - 200mL/min UP100H
10 - 2000mL 20 - 400mL/min UP200Ht, UP400St
0,1 - 20L 0,2 - 4L/min UIP2000hdT
10 - 100L 2 - 10L/min UIP4000hdT
n.a. 10 - 100L/min UIP16000
n.a. più grande cluster di UIP16000

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Hielscher Ultrasonics produce omogeneizzatori a ultrasuoni ad alte prestazioni per la dispersione, l'emulsione e l'estrazione delle cellule.

Omogeneizzatori ad ultrasuoni ad alta potenza di laboratorio a pilota e Industriale scala.

Letteratura / Referenze



Particolarità / Cose da sapere

Benefici per la salute dell'estratto di foglie di olivo

I componenti principali delle foglie di olivo sono i secoiridoidi (un tipo di monoterpenoidi) come oleuropeina, ligstroside, metiloleuropeina e oleoside; flavanoidi come apigenina, caempferolo, luteolina e crisoeriolo; e composti fenolici come acido caffeico, tirosolo e idrossitirosolo. Estratti di foglie di olivo hanno effetti antinfiammatori e sono stati trovati per migliorare le malattie croniche (ad esempio il diabete, l'artrite), malattie cardiovascolari, malattie neurodegenerative, e per attivare meccanismi di azione contro il cancro. Ad esempio, gli effetti benefici dell'oleuropeina nei pazienti diabetici sono legati alla riduzione dello stress ossidativo, alla riduzione della pressione sanguigna, all'inibizione della formazione di prodotti finali di glicazione avanzati (AGE), alla diminuzione dei livelli di glucosio nel sangue, all'aumento dell'insulina indotta dal glucosio e al rilascio di GLP-1, all'aumento dell'assorbimento periferico del glucosio tra gli altri effetti cellulari e metabolici.