Método de extração mais eficiente para extratos botânicos

Você está procurando uma configuração de extração poderosa e confiável para produzir extratos botânicos de alta qualidade? Aqui você pode encontrar uma comparação de técnicas comuns de extração, incluindo extração ultrassônica, CO supercrítica₂ extração, extração de etanol, maceração entre outros e suas vantagens, bem como desvantagens.

O que são Extratos Botânicos?

Botânicos como folhas, pétalas, flores, caules, raízes e cascas contêm potentes compostos bioativos (fitoteráuis), que são usados em alimentos e bebidas, suplementos alimentares, terapêuticos e farmacêuticos, bem como em produtos cosméticos. Exemplos proeminentes de extratos botânicos são antioxidantes, vitaminas (por exemplo, vitamina A, C, E, K; Vitaminas B), proteínas (por exemplo, cânhamo, soja), polifenóis, flavonoides, terpenos, canabinóides (por exemplo, CBD, CBG, THC), oligossacarídeos e lipídios (por exemplo, ômega-3s de sementes de linho ou sementes de cânhamo).
Os antioxidantes atuam como um poderoso mecanismo de defesa que previne as células do corpo contra danos causados pelo envelhecimento, estresse, inflamação e doenças. Pesquisas também mostram que os antioxidantes podem contribuir como melhorador do sistema de imunização e apresentar propriedades anticâncgenas. Além disso, os antioxidantes previnem a oxidação dos produtos e ampliam assim sua estabilidade e prazo de validade. Portanto, os antioxidantes são adicionados a muitos alimentos e bebidas, suplementos nutricionais, terapêuticas e produtos cosméticos. Exemplos muito proeminentes de antioxidantes são vitamina E (α-tocopherol), vitamina C (ácido ascórbico), betacaroteno e glutationa.
Antioxidantes e outros compostos bioativos podem ser extraídos de materiais naturais, como botânicos ou algas ou sintetizados artificialmente. Compostos bioativos, extraídos de uma fonte natural, mostram maior biodisponibilidade, bioacessibilidade e, assim, aumento da potência. Portanto, em suplementos de alta qualidade são utilizados fito-químicos naturalmente extraídos.

Extração de Extratos de Alta Qualidade de Botânicos

Para extratos botânicos de alta qualidade não só da matéria-prima (material vegetal) é essencial, mas também a técnica de extração aplicada é crucial. Extratos vegetais são sensíveis à temperatura, o que significa que são degradados pelo calor. Por isso, é crucial escolher um método de extração não térmica.
A seleção do solvente de extração é outro fator importante, que influencia a qualidade do extrato. Solventes como hexano, metanol, butano e outros produtos químicos severos podem contaminar o extrato. Embora os solventes sejam removidos após a extração, vestígios de solventes tóxicos podem ser encontrados no extrato final. Água, álcool, etanol, glicerina ou óleos vegetais são solventes seguros e não tóxicos e aprovados pela FDA para consumo.

Como funciona a extração ultra-sônica?

A extração ultrassônica é baseada no princípio de trabalho da cavitação ultrassônica/acústica e é um tratamento puramente mecânico. Semelhante a uma batedeira de alta cisalhamento, um ultrassônico só cria forças mecânicas de cisalhamento no meio de processo. A extração ultrassônica em si é uma técnica de extração não térmica e sem químicos.
O que é cavitação acústica? – Cavitação acústica ou ultrassônica ocorre quando alta potência, ondas de ultrassom de baixa frequência são acoplados em um chorume consistindo de material botânico em um líquido (solvente). Ondas ultrassônicas de alta potência são acoplado através de um processador ultrassônico tipo sonda no chorume botânico. Ondas de ultrassom altamente energéticas viajam através do líquido criando ciclos alternados de alta pressão / baixa pressão, o que resulta no fenômeno da cavitação acústica. A cavitação acústica ou ultrassônica leva localmente a condições extremas, como diferenciais de pressão muito altas e forças de cisalhamento altas. Quando bolhas de cavitação implodem na superfície dos sólidos (como partículas, células vegetais, tecidos etc.), micro-jatos e colisão inter-particlular geram efeitos como quebra de partículas, sonoporação (perfuração de paredes celulares e membranas celulares) e ruptura celular. Além disso, a implosão das bolhas de cavitação na mídia líquida cria turbulências e agitação, o que promove a transferência de massa entre o interior da célula e o solvente circundante. A irradiação ultrassônica é uma forma altamente eficiente de melhorar os processos de transferência de massa, uma vez que a sônica resulta em cavitação e seus mecanismos relacionados, como micros-movimento por jatos líquidos, compressão e descompressão no material com a subsequente interrupção das paredes celulares.
Dependendo da matéria-prima, o processo de extração ultrassônica pode exigir altas intensidades, por exemplo, para quebrar células ou materiais de plantas rígidas com uma alta quantidade de celulose. Ultrassonicadores do tipo sonda podem gerar amplitudes muito altas, o que é necessário para gerar cavitação impactante. Hielscher Ultrasonic fabrica extratores ultrassônicos de alto desempenho, que podem facilmente criar amplitudes de 200μm em operação contínua 24/7. Para amplitudes ainda maiores, Hielscher oferece sonotrodos de alta amplitude especificados (sondas).
Reatores ultrassônicos pressurizáveis e células de fluxo são usados para intensificar a cavitação. Com pressões crescentes, as forças de cavitação e cisalhamento cavitacional tornam-se mais destrutivas e melhoram assim os efeitos de extração ultrassônica.

Extrair fitoquímicos e compostos bioativos com sônicação

A extração ultrassônica é usada para liberar e isolar uma grande variedade de compostos bioativos (os chamados fitoquímicos) de botânicos.
A lista abaixo oferece uma pequena visão geral sobre fito-químicos extraídos ultrasonicamente:

• CBD e outros canabinóides de Cannabis e Hemp
• Terpenos
• gengibre
• Capsaicina de Chillies
• Cafeína de Grãos de Café
• Astaxantina de Algas
• Allicin do Alho
• Catechins (EGEC) do Chá
• Ellagitannins de Romã
• Extratos de ervas ayurvédicas
• Nicotina do Tabaco
• óleos essenciais
• Pectinas de Cascas de Frutas Cítricas

Solventes para usar para extração ultrassônica

A extração ultrassônica é compatível com quase qualquer solvente. Mais comumente, etanol, água, mistura etanol/água, glicerina e óleos vegetais são usados para a extração de compostos bioativos de botânicos, pois esses solventes são considerados seguros para o consumo e são fáceis de usar.
Leia mais sobre solventes usados para extração ultrassônica!

As vantagens da extração de etanol ultrassônico

O etanol é um dos solventes mais utilizados com extração ultrassônica devido à sua segurança (aprovada pela FDA para consumo), sua eficácia e sua ampla solvência. A extração de etanol ultrassônico supera outros solventes e outras tecnologias de extração com custo-eficiência, escalabilidade linear, simplicidade e segurança.
A eficácia superior do etanol como solvente está ligada à sua composição química de uma cauda de hidrocarboneto e um único grupo hidroxyl. Esta composição química permite que o etanol se dissolva e extraia um espectro muito amplo de substâncias, de polifenóis, flavonoides, terpenos, canabinóides e lipídios (óleos).
Por exemplo, a extração de etanol ultrassônico de canabinóides não requer invernização (desabáxia), um passo necessário com outros métodos de extração, como CO₂ extração para remover as ceras.

A extração de etanol apresenta efeitos diferentes dependendo da temperatura do etanol. O etanol aquecido é frequentemente usado para produzir extratos de espectro completo, que são valorizados pelo seu efeito de comitiva. Por outro lado, o etanol gelado é de preferência usado para produzir destilados de ervas ou cannabis. A extração no etanol gelado não requer filtragem subsequente. Uma vez que a extração ultrassônica é um tratamento não térmico, pode ser usado com etanol quente/quente ou resfriado/gelado. Reatores ultrassônicos reveses em jaqueta ajudam a manter a temperatura de processamento desejada durante o tratamento. O controle digital e software inteligente do ultrassonicador monitora a temperatura de processamento através de sensores de temperatura plugáveis e pode ser programado para parar ou pausar o tratamento de extração quando a temperatura do meio sair de uma determinada faixa.

Compre o equipamento de extração ultrassônica mais eficiente

Os sistemas de extração de alto desempenho da Hielscher Ultrasonics estão disponíveis em qualquer escala, desde o pequeno tamanho de laboratório, escala piloto de médio porte até a produção totalmente industrial de várias toneladas por hora. Dependendo do throughput, extratores ultrassônicos hielscher podem ser usados no modo em lote ou contínuo inline. A escolha do solvente depende de você, pois os ultrassonicadores hielscher podem ser usados em combinação com qualquer solvente. Todos os dispositivos de extração ultrassônica são simples e seguros de operar. De acordo com sua matéria-prima, capacidades de processo e alvo de saída, a Hielscher oferece-lhe o ultrassônico mais adequado.
Os processos de extração ultrassônica são influenciados por matéria-prima, solvente e throughput. Vários acessórios como sonotrodes (sondas) de vários tamanhos e formas, chifres de reforço, células de fluxo com vários volumes e geometrias, sensores de temperatura e pressão plugáveis e muitos outros gadgets estão disponíveis para montar a configuração ultrassônica ideal para o seu processo de extração.
O controle de processos é crucial para obter um resultado reprodutível. Portanto, todos os modelos digitais são equipados com software inteligente, o que permite ajustar, monitorar e revisar parâmetros de extração. Devido ao controle preciso sobre amplitude, tempo de sônicação e ciclos de dever, resultados ideais de processo, como rendimento superior e maior qualidade de extrato podem ser alcançados. O registro automático de dados do processo de sônica são as bases para padronização de processos e reprodutibilidade/repetibilidade, que são necessárias para boas práticas de fabricação (GMP).

A tabela abaixo dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximado de nossos ultrasonicators:

Literatura / Referências

• Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). International journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.
• Fooladi, Hamed; Mortazavi, Seyyed Ali; Rajaei, Ahmad; Elhami Rad, Amir Hossein; Salar Bashi, Davoud; Savabi Sani Kargar, Samira (2013): Optimize the extraction of phenolic compounds of jujube (Ziziphus Jujube) using ultrasound-assisted extraction method.
• Dogan Kubra, P.K. Akman, F. Tornuk (2019): Improvement of Bioavailability of Sage and Mint by Ultrasonic Extraction. International Journal of Life Sciences and Biotechnology, 2019. 2(2): p.122- 135.
• Sitthiya, K.; Devkota, L.; Sadiq, M.B.; Anal A.K. (2018): Extraction and characterization of proteins from banana (Musa Sapientum L) flower and evaluation of antimicrobial activities. J Food Sci Technol (February 2018) 55(2):658–666.
• Ayyildiz, Sena Saklar; Karadeniz, Bulent; Sagcanb, Nihan; Bahara, Banu; Us, Ahmet Abdullah; Alasalvar, Cesarettin (2018): Optimizing the extraction parameters of epigallocatechin gallate using conventional hot water and ultrasound assisted methods from green tea. Food and Bioproducts Processing 111 (2018). 37–44.
• V. Lobo, A. Patil,A. Phatak, N. Chandra (2010): Free radicals, antioxidants and functional foods: Impact on human health. Pharmacognosy Reviews 2010 Jul-Dec; 4(8): 118–126.

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