Estrazione ultrasonica delle foglie di olivo per ottenere estratti polifenolici ad alto rendimento
Produci potenti estratti di foglie di olivo ricchi di oleuropeina, idrossitirosolo, verbascoside, flavonoidi e altri polifenoli bioattivi con i sonicatori a sonda Hielscher. L'estrazione ultrasonica accelera la rottura cellulare e il trasferimento di massa, aiutando i produttori a ottenere rese elevate, tempi di lavorazione ridotti e una qualità dell'estratto riproducibile utilizzando acqua, miscele di etanolo-acqua o altri solventi idonei.
Estrazione a ultrasuoni di composti bioattivi dalle foglie di olivo
Dai test di fattibilità in laboratorio ai lotti pilota fino alla produzione industriale in linea, gli ultrasuonatori Hielscher consentono un controllo preciso dell'ampiezza, della temperatura, dell'apporto energetico e dei tempi di lavorazione. Ciò rende l'estrazione a ultrasuoni una soluzione efficiente per lo sviluppo di prodotti nutraceutici, estratti botanici, alimenti funzionali, cosmetici e ingredienti farmaceutici.
I vantaggi dell'estrazione ultrasonica delle foglie di olivo in dettaglio:
- Maggiore resa di estrazione: Rilasciare in modo efficiente i composti fenolici intracellulari dalle foglie di olivo mediante cavitazione acustica.
- Tempi di elaborazione più brevi: Ridurre i tempi di estrazione rispetto alla macerazione tradizionale e all'estrazione con solventi.
- Processo delicato e adattabile ai solventi: Utilizzare acqua, etanolo acquoso, glicerolo, oli o altri solventi compatibili con il processo.
- Apparecchiature scalabili: Sviluppate il vostro processo utilizzando sonicatori da laboratorio e scalatelo in modo lineare fino ad arrivare a sistemi industriali a flusso continuo.
- Qualità garantita: Il controllo digitale e la registrazione dei dati garantiscono una produzione costante di estratto.
- Versatile: Progettato per i produttori di integratori alimentari, i produttori di estratti vegetali, i frantoi e i centri di ricerca farmaceutica&Laboratori di ricerca e sviluppo, fornitori di ingredienti cosmetici e aziende del settore food-tech.
Raccontaci delle tue foglie di olivo come risorsa e della tua produzione di polifenoli. Ti consigliamo la configurazione ottimale del sonicatore per aumentare la resa in polifenoli.
UIP4000hdT, un potente sonicatore industriale da 4 kW per l'estrazione botanica
Cosa rende l'estratto di foglie di olivo così benefico?
Le foglie di olivo (Olea europaea), scarti o sottoprodotti agricoli, sono un'ottima fonte di antiossidanti naturali. Le foglie di olivo contengono diversi polifenoli (noti anche come biofenoli), come l'oleuropeina e l'oleaceina. I polifenoli sono presenti naturalmente nelle piante e contribuiscono ai benefici dell'estratto di foglie di olivo per la salute. Oltre ai polifenoli, le foglie di olivo sono ricche di antiossidanti, come gli isomeri ligstroside, idrossitirosolo, tirosolo e acido caffeico.
L'estratto di foglie di olivo è il concentrato di sostanze fitochimiche presenti 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. Ad esempio, viene somministrato per migliorare i sintomi del raffreddore comune, della tosse e del mal di gola.
Inoltre, alcune ricerche indicano che i polifenoli presenti nell'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) sono utilizzati come principio attivo nelle formulazioni di prodotti farmaceutici e integratori alimentari. Inoltre, gli estratti di foglie di olivo sono utilizzati in integratori alimentari, terapeutici, cosmetici, nonché in alimenti e bevande.
L'estratto di foglie di olivo è ricco di polifenoli come oleuropeina, acido caffeico, idrossitirosolo, verbascoside, rutina, quercitina ecc.
Olio d'oliva infuso: L'estratto di foglie di olivo viene utilizzato anche per arricchire gli oli di oliva, come l'olio extravergine di oliva. Se arricchito con l'estratto di foglie di olivo, l'olio di oliva ha un profilo aromatico più ricco e il valore ORAC dell'olio di oliva aumenta. Gli oli d'oliva infusi con foglie d'olivo presentano una migliore conservabilità e una maggiore stabilità al calore, poiché gli antiossidanti eliminano i radicali liberi e prevengono l'irrancidimento.
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Le sostanze fitochimiche più importanti delle foglie di olivo
La composizione dei composti fenolici presenti 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 presenti nelle foglie di olivo.
oleuropeina
L'oleuropeina, un iridoide dell'olivo non tossico (un tipo di monoterpenoide), è un composto fenolico amaro. Pur essendo presente nella buccia, nella polpa, nei semi e nelle foglie dell'olivo verde, l'oleuropeina si trova in quantità maggiore nelle foglie di olivo. Con un contenuto del 6-14% in peso secco, è la molecola bioattiva più importante nelle foglie di olivo. A seconda della cultivar, del terreno e del periodo di raccolta, il contenuto di oleuropeina può arrivare fino al 17-23% in 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 proprietà antiossidanti, antinfiammatorie e protettive dell'olio d'oliva. L'idrossitirosolo presenta uno dei valori ORAC (capacità di assorbimento dei radicali dell'ossigeno) più elevati mai osservati tra gli antiossidanti naturali.
Un estratto di foglie di olivo a tutto tondo contiene numerosi polifenoli, antiossidanti e altre sostanze fitochimiche, che hanno effetti sinergici. L'estrazione a ultrasuoni è una tecnica di estrazione affidabile, che libera tutte le sostanze fitochimiche dalle foglie di olivo e produce così un estratto a banda larga altamente potente.
Estrattore a ultrasuoni UIP2000hdT (2kW) con reattore batch
Estratti di foglie di olivo prodotti per sonicazione
Le condizioni ambientali estreme nel “punto caldo” La zona di cavitazione ultrasonica produce vari effetti sul materiale vegetale e sulla sua estraibilità. Ciò include il superamento della permeabilità selettiva della membrana cellulare, l’aumento dello scambio di sostanze tra l’interno della cellula e il solvente, la rottura meccanica delle cellule e il rilascio di sostanze intracellulari (ad es. sostanze fitochimiche quali oleuropeina, idrossitirosolo, acido gallico ecc.). Questi effetti determinano un'elevata resa di estratti di alta qualità in un tempo di sonicazione molto breve. Un processore a ultrasuoni da 400 watt come
L'UP400St di Hielscher è in grado di trattare un lotto di 10 litri di fanghi botanici in 5-8 minuti. Gli ultrasuonatori industriali trattano il fango composto da materiale vegetale e solvente in flusso continuo. Il prodotto viene pompato attraverso un reattore a ultrasuoni e qui sonicato. Su scala industriale, un UIP4000hdT (4kW) può raggiungere circa 3L/min.
Grazie all'elevata resa dell'estratto e alla velocità del processo, l'estrazione a ultrasuoni è particolarmente efficiente. Pertanto, la sonicazione è stata rapidamente adattata da diversi produttori di estratti che producono estratti di alta qualità, ad esempio CBD, cannabinoidi, vaniglia, alghe, zenzero e numerosi altri estratti botanici. La cavitazione a ultrasuoni consente di ottenere una resa di estratto pari al 95-99% dei composti attivi contenuti nelle piante. Ad esempio, una ricerca ha dimostrato 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 desiderato regolando i parametri del processo (ampiezza degli ultrasuoni, temperatura, pressione, viscosità).
La figura mostra il cromatogramma della cromatografia liquida ad altissime prestazioni con rivelatore a diodi (UHPLC-DAD) dei fenoli delle foglie di olivo estratti a ultrasuoni. I picchi 1 e 2 sono stati rilevati a 325 nm (linee rosse), mentre il picco 3 (linea blu) è stato rilevato a 280 nm.
immagine e studio: Giocometti, J. et al. (2018)
L'estrazione a ultrasuoni è compatibile con quasi tutti i tipi di solventi. Per l'estrazione di 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 diversa polarità (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 di acqua ed etanolo, olio d'oliva, ecc. A causa delle intense forze meccaniche della sonicazione, i solventi ecologici e delicati come acqua, etanolo, ecc. sono solitamente sufficienti per ottenere un tasso di estrazione e una resa straordinari. Di conseguenza, l'estrazione a ultrasuoni accorcia i tempi di estrazione e consente di ridurre l'uso di solventi o di utilizzare solventi più blandi e delicati. Ciò significa che l'estrazione a ultrasuoni consente di ottenere tassi di estrazione più elevati ed estratti più sani (ad esempio, estratti di acqua fredda). Poiché la temperatura del processo può essere controllata con precisione durante la sonicazione, si evita la decomposizione termica degli estratti dovuta a temperature troppo elevate e l'evaporazione delle sostanze.
Rispetto a un estrattore a CO₂ supercritica, i costi di acquisto di un estrattore a ultrasuoni sono contenuti. I processori a ultrasuoni si distinguono inoltre per i costi di esercizio contenuti, la semplicità d'uso e la sicurezza sul lavoro.
- Eestrazione più completo
- Rendimenti più elevati
- Processo rapido
- Compatibile con qualsiasi solvente
- Processo non termico
- Facile e sicuro da usare
- Bassa manutenzione
Estrazione a ultrasuoni per piccole quantità fino alla produzione industriale
Una caratteristica distintiva del trattamento a ultrasuoni è la scalabilità lineare del processo di estrazione. Gli studi di fattibilità e la produzione di piccoli lotti possono essere facilmente realizzati utilizzando un pratico dispositivo a ultrasuoni in un recipiente aperto. Ciò consente di verificare con facilità l'efficienza e la qualità del processo di estrazione a ultrasuoni. Qualsiasi risultato ottenuto su piccola scala può essere completamente riprodotto e scalato su scala più ampia. Il controllo digitale dell'estrattore a ultrasuoni e la registrazione automatica dei dati relativi ai parametri ultrasonici su una scheda SD interna consentono un monitoraggio preciso del processo e la riproducibilità di standard di qualità costanti. Hielscher Ultrasonics’ La nostra gamma di prodotti comprende estrattori a ultrasuoni per ogni tipo di impiego – da dispositivi portatili da 50 watt a sistemi a ultrasuoni industriali da 16.000 watt per la produzione in linea. Grazie a Hielscher Ultrasonics’ Grazie a decenni di esperienza nel campo dell'estrazione a ultrasuoni e all'installazione di diverse centinaia di impianti di estrazione a ultrasuoni in tutto il mondo, garantiamo una consulenza competente e completa.
La tabella seguente fornisce un'indicazione della capacità di lavorazione approssimativa dei nostri ultrasonori:
| 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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Che cosa sono gli ultrasuoni e l'estrazione a ultrasuoni?
Gli ultrasuoni sono definiti come vibrazioni sonore con più di 20 kHz, 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. Gli esempi più noti di utilizzo includono le procedure di imaging presso il medico, l'assistenza al parcheggio nelle automobili e i test 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 20-60 kHz. Queste onde sonore ad alta densità energetica 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 tale da non poter assorbire ulteriore energia, scoppiano 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 nel fango, 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, provocano lo scoppio delle cellule vegetali, con conseguente rilascio delle sostanze bioattive intrappolate all'interno della cellula. In altre parole, la cavitazione acustica distrugge le cellule vegetali e porta a una maggiore diffusione delle molecole intracellulari nella soluzione di estrazione (solvente), aumentando così il trasferimento di massa. Un maggiore trasferimento di massa significa una maggiore velocità di estrazione. Pertanto, le sonde a ultrasuoni sono uno degli strumenti più utilizzati per produrre estratti di alta qualità da prodotti botanici come erbe, foglie, frutti e altri materiali vegetali.
L'estrazione a ultrasuoni offre diversi vantaggi, come l'estrazione completa / rese molto elevate, tempi di estrazione ridotti, maggiore efficienza, compatibilità con qualsiasi solvente e metodo di estrazione non termico.
Sonicatore UIP4000hdT per la lavorazione in linea delle foglie di olivo per produrre estratti di alta qualità
Omogeneizzatori a ultrasuoni ad alta potenza di laboratorio a pilota e Industriale scala.
Domande frequenti sull'estrazione ultrasonica delle foglie di olivo
Che cos'è l'estrazione a ultrasuoni delle foglie di olivo?
L'estrazione ultrasonica delle 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 rompe le cellule vegetali e migliora il trasferimento di massa. Ciò aiuta ad estrarre 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 favoriscono il rilascio di oleuropeina rompendo meccanicamente la struttura fogliare e aumentando il contatto tra il materiale vegetale e il solvente. Rispetto alla macerazione tradizionale, l'estrazione a ultrasuoni consente di ridurre i tempi di lavorazione, migliorare l'efficienza dell'estrazione e ottenere rese più elevate in condizioni di temperatura controllata e moderata.
Come viene estratto l'idrossitirosolo?
L'idrossitirosolo viene estratto dalle foglie di olivo, dai frutti dell'olivo o dai sottoprodotti della molitura delle olive mescolando il materiale vegetale con un solvente adeguato, solitamente acqua o etanolo acquoso, e liberando i composti fenolici dalle cellule vegetali. L'estrazione ultrasonica 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. Scopri 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 oliva!
Quali solventi si possono utilizzare per l'estrazione a ultrasuoni delle foglie di olivo?
L'estrazione a ultrasuoni è compatibile con numerosi solventi, tra cui acqua, etanolo, miscele acquose di etanolo, glicerolo e oli. Per i polifenoli delle foglie di olivo si utilizzano comunemente miscele di acqua ed etanolo, poiché sono in grado di dissolvere un'ampia gamma di composti fenolici. La scelta del solvente più adatto dipende dai composti da ottenere, dai requisiti normativi, dalle fasi di lavorazione successive e dalla formulazione del prodotto finale.
È possibile produrre l'estratto di foglie di olivo senza ricorrere a temperature elevate?
Sì. L'estrazione a ultrasuoni è un metodo di estrazione non termico, in cui la temperatura viene controllata durante il processo. Poiché l'effetto di estrazione è determinato principalmente dalla cavitazione acustica e dal taglio meccanico, i composti bioattivi possono essere rilasciati in modo efficiente senza un riscaldamento eccessivo. Ciò risulta utile per preservare gli antiossidanti e i fitochimici sensibili al calore.
L'estrazione a ultrasuoni è adatta alla produzione industriale di estratto di foglie di olivo?
Sì. Gli ultrasonatori a sonda possono essere utilizzati per test di laboratorio, prove pilota, produzione in lotti ed estrazione in linea continua. I sistemi a ultrasuoni Hielscher sono scalabili, consentendo di trasferire i parametri di processo sviluppati su un'unità più piccola a reattori a ultrasuoni industriali di dimensioni maggiori per la produzione continua.
Quale sonicatore Hielscher è adatto all'estrazione delle foglie di olivo?
La scelta del sonicatore più adatto dipende dalle dimensioni del lotto, dal contenuto di solidi, dal solvente, dalla produttività desiderata e dal fatto che il processo sia discontinuo o in linea. I sistemi più piccoli, come l'UP200Ht o l'UP400St, sono adatti all'estrazione in laboratorio e su scala pilota. I sistemi più grandi, come l'UIP2000hdT, l'UIP4000hdT e l'UIP16000, sono progettati per l'estrazione pilota, di produzione e industriale in linea.
Quali composti è possibile estrarre dalle foglie di olivo mediante ultrasuoni?
L'estrazione a ultrasuoni consente di liberare un ampio spettro di sostanze fitochimiche presenti nelle 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.
In che modo l'estrazione a ultrasuoni si differenzia dalla macerazione tradizionale?
La macerazione convenzionale richiede spesso tempi di estrazione prolungati e maggiori volumi di solvente. L'estrazione a ultrasuoni intensifica il processo rompendo le cellule vegetali e aumentando il trasferimento di massa. Ciò consente di ridurre i tempi di estrazione, diminuire il fabbisogno di solvente e migliorare la resa dell'estrazione, mantenendo al contempo la facilità di scalabilità del processo.
È possibile utilizzare l'estrazione a ultrasuoni per l'olio d'oliva aromatizzato alle foglie di olivo?
Sì. Il trattamento a ultrasuoni può essere utilizzato per favorire l'infusione di composti delle foglie di olivo nell'olio d'oliva. Ciò consente di arricchire l'olio d'oliva con antiossidanti e polifenoli, migliorarne la stabilità ossidativa e creare prodotti a base di olio d'oliva a valore aggiunto con un profilo funzionale più marcato.
Come si può industrializzare un processo di estrazione a ultrasuoni delle foglie di olivo?
Il scale-up inizia con prove di laboratorio volte a definire il solvente, il rapporto solidi/liquido, l'ampiezza, la temperatura e il tempo di estrazione. Una volta confermati la qualità e la resa dell'estratto desiderate, il processo può essere trasferito a sistemi a ultrasuoni pilota o industriali. Gli ultrasuonatori Hielscher consentono uno scale-up lineare, passando da piccoli lotti alla produzione in linea ad alta produttività.
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.