Extração ultrassónica de folhas de oliveira para extratos de polifenóis de elevado rendimento

Produza extratos potentes de folhas de oliveira, ricos em oleuropeína, hidroxitirosol, verbascósido, flavonoides e outros polifenóis bioativos, com os sonicadores de sonda Hielscher. A extração ultrassónica acelera a rutura celular e a transferência de massa, ajudando os fabricantes a obter elevados rendimentos, tempos de processamento curtos e uma qualidade reprodutível dos extratos, utilizando água, misturas de etanol e água ou outros solventes adequados.

Extração ultrassónica de compostos bioativos de folhas de oliveira

Desde ensaios de viabilidade em laboratório até lotes piloto e produção industrial em linha, os sonicadores Hielscher proporcionam um controlo preciso da amplitude, da temperatura, da energia fornecida e do tempo de processamento. Isto torna a extração ultrassónica uma solução eficiente para nutracêuticos, extratos vegetais, alimentos funcionais, cosméticos e desenvolvimento de ingredientes farmacêuticos.

Benefícios da extração ultrassónica de folhas de oliveira em detalhe:

• Maior rendimento de extração: Liberte eficientemente os compostos fenólicos intracelulares das folhas de oliveira através da cavitação acústica.
• Menor tempo de processamento: Reduza o tempo de extração em comparação com a maceração convencional e a extração por solventes.
• Processo suave e flexível quanto aos solventes: Utilize água, etanol aquoso, glicerol, óleos ou outros solventes compatíveis com o processo.
• Equipamento escalável: Desenvolva o seu processo com sonicadores de laboratório e aumente a escala de forma linear até sistemas industriais de fluxo contínuo.
• Qualidade reprodutível: O controlo digital e o registo de dados contribuem para uma produção consistente de extratos.
• Versátil: Concebido para fabricantes de nutracêuticos, produtores de extratos vegetais, lagares de azeite, laboratórios de I&D farmacêutica, fornecedores de ingredientes cosméticos e empresas de tecnologia alimentar.

O que torna o extrato de folhas de oliveira tão benéfico?

As folhas de oliveira (Olea europaea), um resíduo ou subproduto agrícola, são uma excelente fonte de antioxidantes naturais. As folhas de oliveira contêm vários polifenóis (também conhecidos como biofenóis), como a oleuropeína e a oleaceína. Os polifenóis ocorrem naturalmente nas plantas e contribuem para os benefícios do extrato de folhas de oliveira para a saúde. Além dos polifenóis, as folhas da oliveira são ricas em antioxidantes, como isómeros de ligstrósido, hidroxitirosol, tirosol e ácido cafeico.
O extrato de folhas de oliveira é um concentrado dos fitoquímicos presentes nas folhas de oliveira e contém, por isso, uma quantidade elevada de antioxidantes potentes. O extrato de folhas de oliveira é tradicionalmente utilizado para reforçar o sistema imunitário. Por exemplo, é administrado para aliviar os sintomas da constipação, a tosse e as dores de garganta.
Além disso, a investigação sugere que os polifenóis presentes no extrato de folhas de oliveira poderão reduzir o risco de doenças cardiovasculares, baixar os níveis de colesterol, ajudar na perda de peso, apresentar efeitos antimicrobianos e atuar como agentes anticancerígenos.
Por esta razão, os extratos de folhas de oliveira (Olea europaea L. folium) são utilizados como ingrediente ativo em formulações de produtos farmacêuticos e suplementos alimentares. Além disso, os extratos de folhas de oliveira são utilizados em suplementos nutricionais, produtos terapêuticos, cosméticos, bem como em alimentos e bebidas.

O extrato de folhas de oliveira é rico em polifenóis como oleuropeína, ácido cafeico, hidroxitirosol, verbascósido, rutina, quercitina, etc.

Azeite com infusão: O extrato de folhas de oliveira também é utilizado para enriquecer azeites, como o azeite virgem extra. Enriquecido com extrato de folhas de oliveira, o azeite apresenta um perfil de sabor mais rico e um valor ORAC mais elevado. Os azeites com infusão de folhas de oliveira apresentam um prazo de conservação melhorado e maior estabilidade térmica, uma vez que os antioxidantes captam os radicais livres e evitam o ranço.
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Os fitoquímicos mais importantes nas folhas de oliveira

A composição dos compostos fenólicos nas folhas de oliveira inclui oleurósidos (oleuropeína, verbascósido), flavonas (luteolina, diosmetina, apigenina-7-glicose, luteolina-7-glicose, diosmetina-7-glicose), flavonóis (rutina), flavan-3-óis (catequina) e derivados fenólicos (tirosol, hidroxitirosol, vanilina, ácido vanílico, ácido cafeico). A oleuropeína e o hidroxitirosol são os compostos fenólicos mais importantes nas folhas de oliveira.

Oleuropeína

A oleuropeína, um iridoide não tóxico da oliveira (um tipo de monoterpenoide), é um tipo de composto fenólico amargo. Embora esteja presente na pele e na polpa das azeitonas verdes, nas sementes e nas folhas, a oleuropeína encontra-se em maior abundância nas folhas de oliveira. Com um teor de 6–14% do peso seco, é a molécula bioativa mais proeminente nas folhas de oliveira. Dependendo da cultivar de oliveira, do solo e da época de colheita, o teor de oleuropeína pode mesmo atingir 17–23% do peso seco.

Hidroxitirosol

O hidroxitirosol é um metabolito da oleuropeína. Ambas as moléculas são conhecidas pela sua potente atividade antioxidante, que contribui para algumas das atividades antioxidantes, anti-inflamatórias e de combate a doenças do azeite. O hidroxitirosol apresenta um dos valores ORAC (capacidade de absorção de radicais de oxigénio) mais elevados conhecidos entre os antioxidantes naturais.

Um extrato de folhas de oliveira de espetro completo contém numerosos polifenóis, antioxidantes e outros fitoquímicos, que apresentam efeitos sinérgicos. A extração ultrassónica é uma técnica de extração fiável, que liberta todos os fitoquímicos das folhas de oliveira e produz, assim, um extrato de amplo espetro altamente potente.

Extratos de folhas de oliveira produzidos por sonicação

As condições ambientais extremas na zona de «ponto quente» da cavitação ultrassónica têm vários efeitos sobre o material vegetal e a sua capacidade de extração. Estes incluem a superação da permeabilidade seletiva da membrana celular, o aumento da troca de substâncias entre o interior da célula e o solvente, a rutura celular mecânica e a libertação de substâncias intracelulares (isto é, fitoquímicos como oleuropeína, hidroxitirosol, ácido gálico, etc.). Estes efeitos resultam num elevado rendimento de extratos de alta qualidade num tempo de sonicação muito curto. Um processador ultrassónico de 400 watts, como o UP400St da Hielscher, pode processar um lote de 10 litros de suspensão vegetal em 5–8 minutos. Os sonicadores industriais processam a suspensão constituída por material vegetal e solvente em fluxo contínuo. O meio é bombeado através de um reator ultrassónico e aí submetido a sonicação. À escala industrial, um UIP4000hdT (4kW) pode atingir aprox. 3L/min.
Devido ao elevado rendimento de extrato e à rapidez do processo, a extração ultrassónica é particularmente eficiente. Por isso, a sonicação foi rapidamente adotada por vários fabricantes de extratos que produzem extratos de alta qualidade, por exemplo, CBD, canabinoides, baunilha, algas, gengibre e numerosos outros extratos vegetais. A cavitação ultrassónica pode alcançar um rendimento de extração de 95–99% do composto ativo contido nos materiais vegetais. Por exemplo, a investigação demonstrou uma eficiência de extração de 99,27% para a libertação dos compostos fenólicos totais das folhas de oliveira. (Luo, 2011) O processo ultrassónico pode ser adaptado de forma ideal à matéria-prima e à qualidade de extrato pretendida através do ajuste dos parâmetros do processo (amplitude ultrassónica, temperatura, pressão, viscosidade).

A figura apresenta o cromatograma de cromatografia líquida de ultra-alto desempenho com detetor de matriz de díodos (UHPLC-DAD) dos compostos fenólicos das folhas de oliveira extraídos por ultrassons. Os picos 1 e 2 foram detetados a 325nm (linhas vermelhas), enquanto o pico 3 (linha azul) foi detetado a 280nm.
imagem e estudo: Giocometti, J. et al. (2018)

A extração ultrassónica é compatível com quase todos os tipos de solventes. Para a extração de folhas de oliveira assistida por ultrassons, o etanol aquoso a 80% revelou-se o mais eficaz. No entanto, o rendimento de extração de compostos fitoquímicos específicos pode ser alterado escolhendo outro solvente com polaridade diferente (por exemplo, metanol).
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Vantagens dos sistemas de extração ultrassónica

As vantagens da extração ultrassónica são o elevado rendimento de extração, a livre escolha do solvente (por exemplo, água, etanol, mistura de água e etanol, azeite, etc.), bem como a operação simples e segura. Devido às intensas forças mecânicas da sonicação, solventes ecológicos e suaves, como água, etanol, etc., são geralmente suficientes para alcançar uma taxa e um rendimento de extração extraordinários. Como resultado, a extração ultrassónica reduz o tempo de extração e permite reduzir a utilização de solventes ou utilizar solventes mais suaves e menos agressivos. Isto significa que a extração ultrassónica permite obter tanto taxas de extração mais elevadas como extratos mais saudáveis (por exemplo, extratos em água fria). Como a temperatura do processo pode ser controlada com precisão durante a sonicação, evitam-se a decomposição térmica dos extratos devido a temperaturas excessivamente elevadas e a evaporação das substâncias.
Em comparação com um extrator de CO₂ supercrítico, os custos de aquisição de um extrator ultrassónico são baixos. Os processadores ultrassónicos também apresentam vantagens em termos de custos operacionais, operação simples e intuitiva e segurança no trabalho.

Extração ultrassónica desde pequenas quantidades até à produção industrial

Uma característica especial do processamento ultrassónico é a escalabilidade linear do processo de extração. Os estudos de viabilidade e a produção de lotes mais pequenos podem ser facilmente realizados com um dispositivo ultrassónico de fácil manuseamento num recipiente aberto. Isto facilita os testes de eficiência e qualidade do processo de extração ultrassónica. Quaisquer resultados obtidos em pequena escala podem ser integralmente reproduzidos e transpostos para uma escala maior. O controlo digital do extrator ultrassónico e o registo automático dos parâmetros ultrassónicos num cartão SD interno permitem a monitorização precisa do processo e a reprodução de padrões de qualidade constantes. O portefólio de produtos da Hielscher Ultrasonics oferece extratores ultrassónicos para todas as escalas – desde dispositivos de mão de 50 watts até sistemas ultrassónicos industriais de 16 000 watts para produção em linha. Graças às décadas de experiência da Hielscher Ultrasonics em extração ultrassónica e à instalação de várias centenas de sistemas de extração ultrassónica em todo o mundo, está garantido um aconselhamento competente e abrangente.

A tabela abaixo dá-lhe uma indicação da capacidade aproximada de processamento dos nossos sonicadores:

O que são os ultrassons e a extração ultrassónica?

Os ultrassons são definidos como vibrações sonoras com mais de 20kHz, isto é, mais de 20 000 oscilações por segundo. Esta é a região acima do espetro auditivo humano. Os ultrassons abrangem, assim, uma gama muito ampla de vibrações acústicas, o que significa que numerosas aplicações diferentes se enquadram no domínio dos ultrassons. Os exemplos de utilização mais conhecidos incluem os exames de imagiologia médica, a assistência ao estacionamento em automóveis e os ensaios não destrutivos de materiais. Nos exemplos mencionados, utilizam-se ultrassons de alta frequência e não destrutivos.
Os ultrassons de alta potência são definidos como ondas sonoras de alta intensidade e baixa frequência, com uma frequência de aprox. 20–60kHz. Estas ondas sonoras de elevada densidade energética geram ciclos alternados de alta pressão (compressão) e baixa pressão (rarefação) nos líquidos. Durante um ciclo de baixa pressão, as ondas ultrassónicas de alta energia criam pequenas bolhas de vácuo ou cavidades no líquido. Quando estas bolhas atingem um volume no qual já não conseguem absorver mais energia, rebentam durante um ciclo de alta pressão. Este fenómeno de implosão das bolhas é conhecido como cavitação.
A cavitação cria pontos quentes locais no líquido ou na suspensão, que podem atingir temperaturas até 5000K e pressões até 2000atm. Além disso, a implosão das bolhas de cavitação cria jatos de líquido a velocidades até 280 m/s. Estas condições extremas localizadas provocam a rutura das células vegetais, libertando as substâncias bioativas retidas no seu interior. Isto significa que a cavitação acústica rompe as células vegetais e conduz a uma maior difusão das moléculas intracelulares para a solução de extração (solvente), aumentando assim a transferência de massa. Uma maior transferência de massa significa uma taxa de extração mais elevada. Por conseguinte, as sondas ultrassónicas são uma das ferramentas mais utilizadas para produzir extratos de alta qualidade a partir de materiais vegetais, como ervas, folhas, frutos e outros materiais vegetais.
A extração ultrassónica oferece várias vantagens, como extração completa / rendimentos muito elevados, menor tempo de extração, maior eficiência, compatibilidade com qualquer solvente e o facto de ser um método de extração não térmico.
 

Sonicador UIP4000hdT para processamento em linha de folhas de oliveira para produzir extratos de alta qualidade