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.
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.
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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. |
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.
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Ultrassônicos para extração
De 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.
Literatura / Referências
- Dent M., Dragović-Uzelac V., Elez Garofulić I., Bosiljkov T., Ježek D., Brnčić M. (2015): Comparison of Conventional and Ultrasound Assisted Extraction Techniques on Mass Fraction of Phenolic Compounds from sage (Salvia officinalis L.). Chem. Biochem. Eng. Q. 29(3), 2015. 475–484.
- 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.
- 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.
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.
