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Solventes para extração ultrassônica de plantas

  • A extração ultrassônica apresenta muitas vantagens, como altos rendimentos, taxas de extração rápidas, respeito ao meio ambiente e baixo consumo de energia.
  • Um dos benefícios mais fortes é o uso de água como meio de extração. No entanto, a sonicação pode ser usada com vários sistemas de solventes para fornecer resultados superiores para o extrato alvo.
  • O solvente ideal para extração ultrassônica de bioativos vegetais é escolhido em relação à matéria-prima.

Extração ultrassônica

O ultrassom é bem conhecido por interromper as estruturas celulares e melhorar a transferência de massa, aumentando assim a extratabilidade de biocompostos (por exemplo, fenólicos, carotenóides).
Uma vez que os efeitos mecânicos da sonicação melhoram o processo de extração devido à transferência de massa melhorada, o uso de solventes orgânicos é muitas vezes supérfluo. Isso significa que, para a extração ultrassônica, a água costuma ser um meio de extração suficiente, que traz muitos benefícios, como ser barato, não perigoso, facilmente disponível e ecologicamente correto.
No entanto, para compostos bioativos específicos, os melhores resultados podem ser alcançados por extração ultrassônica em combinação com um solvente volátil.
Para escolher o solvente certo, a matéria-prima (por exemplo, material vegetal fresco ou seco, macerado/triturado ou em pó) e as substâncias-alvo (por exemplo, lipofílico, hidrofílico) devem ser considerados.
 

Neste vídeo, demonstramos as vantagens de extrair compostos bioativos potentes de folhas de ervas em glicerina usando um sonicador do tipo sonda. O desafio em questão é a alta viscosidade da glicerina vegetal, aproximadamente 1400cP à temperatura ambiente, que pode ser uma viscosidade que muitos sonicadores não conseguem lidar. No entanto, o poderoso sonicador tipo sonda UP400St de 400 watts lida sem esforço com esse solvente viscoso, garantindo uma mistura completa e uma extração eficiente, mesmo com glicerina vegetal pura.
A glicerina vegetal é um solvente de extração ideal devido às suas propriedades não tóxicas e não irritantes e à sua capacidade de preservar a estabilidade e a potência de compostos bioativos sensíveis. Ambos, glicerina pura e misturas de glicerina-água, são solventes úteis para a produção de extratos para suplementos e nutracêuticos, extratos de sabor, aditivos alimentares e cosméticos.

Extração botânica ultrassônica usando glicerina como solvente - UP400St

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Sonicador ultrassônico UIP2000hdT de bancada para extração botânica de folhas e flores. Este sonicador opera a uma frequência de 20kHz e fornece 2000 watts para a extração mais eficiente de compostos bioativos.

Sonicador UIP2000hdT para extração botânica em grandes lotes ou operação em linha

Pedido de Informação







A tabela a seguir lista vários solventes, que são solventes de extração bem estabelecidos e são usados para a extração ultrassônica de material vegetal.

etanol Um dos solventes mais comuns para extração botânica. Como solvente polar, o etanol dissolve compostos polares, como alcalóides e flavonóides.
Água O solvente universal, frequentemente usado para extrair compostos hidrofílicos como polissacarídeos, proteínas e alguns glicosídeos.
etanol aquoso Uma mistura de etanol e água, este solvente pode extrair uma ampla gama de compostos polares e moderadamente polares, proporcionando um equilíbrio entre o poder solvente do etanol e a capacidade da água de extrair compostos hidrofílicos. O etanol aquoso pode ser preparado em diferentes proporções, ajustando a capacidade de dissolução aos compostos-alvo.
Glicerina Um solvente altamente polar que é útil para extrair compostos polares e pode ser uma alternativa mais segura a outros solventes polares, frequentemente usados em tinturas e extratos destinados ao consumo interno. Leia mais sobre a extração de fitoquímicos em glicerina usando sonicação!
metanol Um solvente altamente polar eficaz na extração de uma ampla gama de compostos vegetais, incluindo fenólicos, flavonóides e alguns alcalóides.
hexano Um solvente apolar usado principalmente para extrair compostos apolares, como lipídios, ceras e óleos essenciais.
Acetona Um solvente aprótico polar, a acetona é eficaz para extrair uma ampla gama de compostos botânicos, particularmente aqueles que são menos polares do que os extraídos por água ou metanol.
Isopropanol Um solvente polar semelhante ao etanol, comumente usado para extrair óleos essenciais, resinas e alguns alcalóides.
Clorofórmio Um solvente apolar eficaz na extração de alcalóides, terpenóides e alguns glicosídeos. É menos comumente usado devido à sua toxicidade.
acetato de etilo Um solvente moderadamente polar usado para extrair uma variedade de compostos, incluindo flavonóides, alcalóides e fenólicos.
tolueno Um solvente apolar usado para extrair compostos apolares, como óleos essenciais, terpenos e ceras.
Butanol Um solvente moderadamente polar eficaz na extração de compostos de polaridade média, incluindo alguns glicosídeos e saponinas.
Éter de petróleo Um solvente apolar usado principalmente para extrair gorduras, óleos e outros compostos apolares de materiais vegetais.

 

Nesta apresentação, apresentamos a fabricação de extratos botânicos. Explicamos os desafios de produzir extratos botânicos de alta qualidade e como um sonicador pode ajudá-lo a superar esses desafios. Esta apresentação mostrará como funciona a extração ultrassônica. Você aprenderá quais benefícios pode esperar usando um sonicador para extração e como pode implementar um extrator ultrassônico em sua produção de extratos.

Extração botânica ultrassônica - Como usar sonicadores para extrair compostos botânicos

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A extração ultrassônica funciona interrompendo as estruturas celulares e promovendo a transferência de massa. Este princípio de funcionamento do ultrassom é usado pelo equipamento Hielscher Ultrasonics para extração altamente eficiente de compostos bioativos de plantas.

Poderosas ondas de ultrassom interrompem a matriz celular das estruturas biológicas e liberam os compostos bioativos. A transferência de massa entre o material vegetal e o solvente é intensificada. Devido a esses mecanismos, a extração ultrassônica é altamente eficiente para a extração botânica.

UP400ST homogeneizador ultrassônico para extração de ervas. O UP400St lida soberanamente com solventes com viscosidades mais altas, como 100% de glicerina.

UP400ST homogeneizador ultrassônico Para extração de ervas permite usar o solvente de sua escolha.

Ultrassônicos para extração

Sonicador industrial para extração botânica em larga escalaDe dispositivos ultrassônicos de laboratório e bancada até sistemas de extração ultrassônica totalmente industriais – A Hielscher Ultrasonics é seu parceiro experiente de longa data, quando se trata de dispositivos ultrassônicos poderosos e confiáveis para processos de extração bem-sucedidos.
Nossos sistemas ultrassônicos são amplamente utilizados em laboratórios bioquímicos e plantas de produção farmacêutica. Os sonotrodos e reatores ultrassônicos são autoclaváveis e atendem aos padrões de produção farmacêutica.

Os sonicadores industriais Hielscher podem fornecer amplitudes muito altas para romper as matrizes celulares e liberar substâncias direcionadas. Amplitudes de até 200 μm podem ser facilmente executadas continuamente em operação 24 horas por dia, 7 dias por semana. A potência e a robustez dos ultrasonicadores Hielscher garantem altos rendimentos, taxas de extração rápidas e extração mais completa – Processos de extração convencionais excelentes.
Nossos processadores ultrassônicos podem ser combinados com métodos convencionais de extração, como Extração de Soxhlet ou extração supercrítica de CO2. O retrofit em linhas de produção existentes pode ser facilmente realizado.

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Literatura / Referências

Neste pequeno videoclipe, demonstramos a rápida infusão ultrassônica de licor com flores lilases. A infusão e extração ultrassônica são usadas para transferir os maravilhosos buquês de sabor de flores e flores em bebidas espirituosas, coquetéis e bebidas não alcoólicas. Veja como o sonicador UP200Ht libera o aroma e os sabores do lilás no gin.

Gin com infusão de lilás para sabores requintados usando o Sonicator tipo sonda UP200Ht

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Fatos, vale a pena conhecer

Extração ultrassônica por cavitação

Ondas intensas de ultrassom geram cavitação acústica em líquidos. As forças de cisalhamento cavitacional quebram a parede celular e as membranas para que o material intracelular seja liberado. A extração ultrassônica consegue maior penetração do solvente em um tecido vegetal e melhora a transferência de massa. Assim, a extração ultrassônica intensifica significativamente o processo de extração, resultando em rendimentos mais altos, taxas de extração mais rápidas e uma extração mais completa.

Sistemas de solventes

Para a extração de compostos bioativos de material vegetal, vários sistemas de solventes estão disponíveis. Para a extração de compostos hidrofílicos, são escolhidos principalmente solventes polares, como metanol, etanol ou acetato de etila, enquanto para a extração de compostos lipofílicos (por exemplo, lipídios), sistemas de solventes como diclorometano ou diclorometano/metanol (v/v 1:1) são preferidos. O hexano é frequentemente usado como solvente para extração de clorofila.

O que são compostos bioativos?

Compostos bioativos ou fitoquímicos são definidos como substâncias que têm impacto em organismos vivos, tecidos ou células. As substâncias biologicamente ativas incluem antibióticos, enzimas e vitaminas. Substâncias bioativas como carotenóides e polifenóis podem ser extraídas, por exemplo, de frutas, folhas e vegetais, enquanto os fitoesteróis são encontrados em óleos vegetais.
Os compostos bioativos derivados de plantas incluem flavonóides, cafeína, carotenóides, colina, ditiolitionas, fitoesteróis, polissacarídeos, fitoestrogênios, glucosinolatos, polifenóis e antocianinas. Muitas substâncias bioativas são valorizadas por atuarem como antioxidantes e, portanto, são consideradas benéficas para a saúde.

Como seleciono o melhor solvente de extração?

As diretrizes abaixo ajudam você a selecionar um solvente adequado para extração botânica ultrassônica. Como a sonicação é compatível com qualquer solvente padrão, você pode selecionar o solvente mais ideal para a matéria-prima de sua planta, os fitoquímicos direcionados e a relação custo-benefício.

  • Seletividade: Selecione um solvente que dissolva especificamente os compostos desejados, deixando componentes indesejados para trás. Por exemplo, use etanol para compostos polares como alcalóides e flavonóides.
  • Solubilidade: Com base no princípio “como se dissolve como,” Escolha um solvente com uma polaridade semelhante à do soluto. Solventes polares (por exemplo, água, etanol) dissolvem compostos polares, enquanto solventes apolares (por exemplo, hexano) dissolvem compostos apolares como lipídios e óleos.
  • Custar: Considere a relação custo-benefício do solvente. Alguns solventes podem ser mais caros, mas oferecem rendimentos mais altos ou melhor seletividade, equilibrando o custo geral de extração.
  • Segurança: Certifique-se de que o solvente seja seguro para uso e manuseio. Os fatores incluem toxicidade, inflamabilidade e impacto ambiental. Por exemplo, água e etanol são escolhas mais seguras em comparação com clorofórmio ou tolueno.

Polaridade e seleção de solvente
De acordo com a lei da semelhança e intermiscibilidade, solventes com um valor de polaridade próximo à polaridade do soluto provavelmente terão um desempenho melhor. Aqui estão alguns exemplos:

  • Solventes polares: Água, Etanol, Metanol – Usado para extrair compostos polares, como alcalóides, flavonóides, glicosídeos e proteínas.
  • Solventes moderadamente polares: Acetona, acetato de etila, isopropanol – Adequado para extrair uma ampla gama de compostos, incluindo fenólicos e alguns alcalóides.
  • Solventes não polares: Hexano, Tolueno, Éter de Petróleo – Ideal para extrair compostos apolares, como lipídios, ceras, terpenos e óleos essenciais.

Exemplos de uso de solventes

  • Etanol: Um dos solventes mais comuns para extração botânica. Como solvente polar, o etanol dissolve compostos polares, como alcalóides e flavonóides.
  • Água: O solvente universal, frequentemente usado para extrair compostos hidrofílicos como polissacarídeos, proteínas e alguns glicosídeos.
  • Metanol: Um solvente altamente polar eficaz na extração de uma ampla gama de compostos vegetais, incluindo fenólicos, flavonóides e alguns alcalóides.
  • Hexano: Um solvente apolar usado principalmente para extrair compostos apolares, como lipídios, ceras e óleos essenciais.
  • Acetona: Um solvente aprótico polar, a acetona é eficaz para extrair uma ampla gama de compostos botânicos, particularmente aqueles que são menos polares do que os extraídos por água ou metanol.
  • Isopropanol: Um solvente polar semelhante ao etanol, comumente usado para extrair óleos essenciais, resinas e alguns alcalóides.
  • Clorofórmio: Um solvente apolar eficaz na extração de alcalóides, terpenóides e alguns glicosídeos. É menos comumente usado devido à sua toxicidade.
  • Acetato de etila: Um solvente moderadamente polar usado para extrair uma variedade de compostos, incluindo flavonóides, alcalóides e fenólicos.
  • Tolueno: Um solvente apolar usado para extrair compostos apolares, como óleos essenciais, terpenos e ceras.
  • Butanol: Um solvente moderadamente polar eficaz na extração de compostos de polaridade média, incluindo alguns glicosídeos e saponinas.
  • Éter de petróleo: Um solvente apolar usado principalmente para extrair gorduras, óleos e outros compostos apolares de materiais vegetais.

Os seguintes solventes foram testados em estudos de pesquisa que investigaram a extração ultrassônica de materiais vegetais e fitoquímicos específicos.

solvente Planta Tipo de tecido
Brometo de ácido acético / ureia / cetiltrim-etilamônio arroz farelo
etanol aquoso Grão de destilaria grão
Isopropanol aquoso soja, colza sementes
etanol Saccharina japonica
Ácido áctico glacial sorgo
Fenol tomate / batata / aloe vera / soja pólen / tubérculo / folha / semente
Fenol/acetato de amónio Cevada / Banana raiz / folha
Fenol/acetato de amónio abacate / tomate / laranja / banana / pêra / uva / maçã / morango Frutas
Fenol/metanol-acetato de amónio coníferas / banana / maçã / batata Sementes / Frutos
Dodecil sulfato de sódio/acetona coníferas / batata Semente / tubérculo
Dodecil sulfato de sódio/TCA/acetona maçã / banana tecido
TCA feijão antera
TCA/acetona cítricos / soja / aloe vera Folhas
TCA/acetona soja / coníferas sementes
TCA/acetona tomate grão de pólen
TCA/acetona/fenol azeitona / bambu / uva / limão Folhas
TCA/acetona/fenol maçã / laranja / tomate Frutas
Tioureia/ureia soja semente
Tioureia/ureia maçã / banana Tecidos
Tampão Tris-HCL tomate grão de pólen

O que são solventes orgânicos?

Um solvente orgânico é um tipo de composto orgânico volátil (VOC). Os COVs são produtos químicos orgânicos que vaporizam à temperatura ambiente.
Os compostos orgânicos usados como solventes incluem:

  • compostos aromáticos, por exemplo, benzeno e tolueno
  • álcoois, por exemplo, metanol
  • ésteres e éteres
  • cetonas, por exemplo, acetona
  • Aminas
  • Hidrocarbonetos nitrados e halogenados

Muitos solventes orgânicos são classificados como tóxicos ou cancerígenos. Em caso de manuseio incorreto, eles podem ser perigosos para os seres humanos e podem contaminar o ar, a água e o solo. Devido ao poderoso mecanismo de extração ultrassônica, o uso de solventes orgânicos pode ser evitado, substituindo-os por solventes mais suaves e não tóxicos.

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