Extração ultrassônica de polifenóis de folha de oliveira

Os extratos de folha de oliveira são um suplemento dietético potente e terapêutico, pois contêm antioxidantes fortes, como os polifenóis oleuropeína, hidroxitirosol e verbascosídeo. A extração ultrassônica é uma técnica altamente eficiente para liberar e isolar compostos bioativos, como polifenóis, flavonas e terpenóides das folhas de oliveira.

Extração Ultrassônica de Compostos Bioativos de Folhas de Oliveira

A extração ultrassônica de folhas de oliveira usando um sonicador tipo sonda oferece vantagens como eficiência, maior rendimento, preservação da bioatividade, sustentabilidade, facilidade de operação e custo-benefício em comparação com os métodos convencionais de extração. Esses benefícios o tornam uma opção atraente para pesquisadores e indústrias que buscam extrair compostos bioativos de folhas de oliveira para diversas aplicações, incluindo produtos farmacêuticos, nutracêuticos e alimentos funcionais.

Vamos explorar os benefícios da extração ultrassônica de folhas de oliveira em detalhes:

• Eficiência: Os sonicadores do tipo sonda fornecem ondas ultrassônicas de alta intensidade diretamente na amostra, promovendo uma extração rápida e eficiente. Isso permite tempos de extração mais curtos em comparação com os métodos convencionais, reduzindo o consumo de energia e aumentando a produtividade.
• Aumento do rendimento:As ondas ultrassônicas rompem as paredes celulares e aumentam a liberação de compostos intracelulares, levando a maiores rendimentos de extração. Estudos demonstraram que a extração ultrassônica pode aumentar significativamente a eficiência de extração de compostos bioativos de materiais vegetais em comparação com os métodos convencionais.
• Preservação da Bioatividade: A extração ultrassônica opera em temperaturas mais baixas em comparação com outras técnicas de extração, reduzindo o risco de degradação térmica de compostos sensíveis ao calor. Isso ajuda a preservar a bioatividade e a qualidade nutricional dos compostos extraídos, como antioxidantes, enzimas e vitaminas, presentes nas folhas de oliveira.
• Verde e sustentável: A extração ultrassônica é considerada um método de extração verde e sustentável, pois normalmente requer menos solvente e energia em comparação com as técnicas convencionais de extração. Além disso, produz o mínimo de resíduos e pode ser facilmente ampliado para aplicações industriais.
  Facilidade de operação: Os sonicadores do tipo sonda são relativamente simples de operar e requerem manutenção mínima em comparação com outros equipamentos de extração. Isso os torna adequados para pesquisa em escala de laboratório, bem como para produção em escala industrial.
• Custo-benefício: Embora o investimento inicial em equipamentos ultrassônicos possa ser maior do que os métodos convencionais de extração, o aumento da eficiência e da produtividade geralmente resulta em economia de custos ao longo do tempo. Além disso, os tempos de extração mais curtos reduzem os custos de mão de obra e aumentam o rendimento.

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

As folhas de oliveira (Olea europaea), um resíduo ou subproduto agrícola, são uma ótima fonte de antioxidantes naturais. As folhas de oliveira contêm vários polifenóis (também conhecidos como biofenóis), como oleuropeína e oleaceína. Os polifenóis ocorrem naturalmente nas plantas e contribuem para os benefícios para a saúde do extrato de folha de oliveira. Além dos polifenóis, as folhas da oliveira são ricas em antioxidantes, como isômeros de ligstrosídeos, hidroxitirosol, tirosol e ácido cafeico.
O extrato de folha de oliveira é o concentrado de fitoquímicos nas folhas de oliveira e contém, portanto, uma grande quantidade de poderosos antioxidantes. O extrato de folha de oliveira é tradicionalmente usado para estimular o sistema imunológico. Por exemplo, é administrado para melhorar os sintomas do resfriado comum, tosse e dor de garganta.
Além disso, pesquisas sugerem que os polifenóis do extrato de folha de oliveira podem reduzir o risco de doenças cardiovasculares, diminuir os níveis de colesterol, ajudar na perda de peso, exibir efeitos antimicrobianos e atuar como agente anticancerígeno.
Por esse motivo, extratos de folhas de oliveira (Olea europaea L. folium) são usados como ingrediente ativo em formulações de produtos farmacêuticos e suplementos dietéticos. Além disso, os extratos de folhas de oliveira são usados em suplementos nutricionais, terapêuticos, cosméticos, bem como em alimentos e bebidas.

Azeite infundido: O extrato de folha de oliveira também é usado para enriquecer azeites, como o azeite de oliva extra virgem. Enriquecido com extrato de folha de oliveira, o azeite tem um perfil de sabor mais rico e o valor ORAC do azeite é aumentado. Com infusão de folhas de oliveira, os azeites apresentam vida útil aprimorada e maior estabilidade térmica, pois os antioxidantes eliminam 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 oleurosídeos (oleuropeína, verbascosídeo), 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 iridóide de azeitona não tóxico (um tipo de monoterpenóide), é um tipo de composto amargo fenólico. Embora presente na pele, polpa, sementes e folhas verdes da azeitona, a oleuropeína é a mais abundantemente encontrada nas folhas de oliveira. Com um teor de 6–14% do peso seco, é a molécula bioativa mais proeminente nas lavagens de azeitona. Dependendo da cultivar da azeitona, do solo e da época da colheita, o teor de oleuropeína pode chegar a 17–23% do peso seco.

hidroxitirosol

O hidroxitirosol é um metabólito da oleuropeína. Ambas as moléculas são conhecidas por sua poderosa atividade antioxidante, que contribui para algumas das atividades antioxidantes, anti-inflamatórias e de combate a doenças do azeite. O hidroxitirosol tem um dos mais altos valores conhecidos de ORAC (capacidade de absorção de radicais de oxigênio) observados em antioxidantes naturais.

Um extrato de folha de oliveira de espectro completo contém numerosos polifenóis, antioxidantes e outros fitoquímicos, que têm efeitos sinérgicos. A extração ultrassônica é uma técnica de extração confiável, que libera todos os fitoquímicos das folhas de oliveira e produz assim um extrato de banda larga altamente potente.

O que é ultrassom e extração ultrassônica?

O ultrassom é definido como vibrações sonoras com mais de 20kHz, ou seja, mais de 20.000 oscilações por segundo. Esta é a área que está acima do espectro auditivo humano. O ultrassom cobre, portanto, uma gama muito grande de vibrações acústicas, o que significa que inúmeras aplicações diferentes se enquadram no campo do ultrassom. Os exemplos mais conhecidos de uso incluem procedimentos de imagem no médico, assistência ao estacionamento em carros e testes não destrutivos de materiais. Para os exemplos mencionados, é usado ultrassom não destrutivo de alta frequência.
O ultrassom de alta potência é definido como ondas sonoras de alta intensidade e baixa frequência com uma frequência de aprox. 20-60kHz. Essas ondas sonoras densas em energia geram ciclos alternados de alta pressão (compressão) e ciclos de baixa pressão (rarefação) em líquidos. Durante um ciclo de baixa pressão, as ondas ultrassônicas de alta energia criam pequenas bolhas de vácuo ou vazios no líquido. Quando essas bolhas atingem um volume em que não podem absorver mais energia, elas estouram durante um ciclo de alta pressão. Esse fenômeno de implosão de bolhas é conhecido como cavitação.
A cavitação cria pontos quentes locais no líquido ou na pasta, que podem atingir temperaturas de até 5000K e pressões de até 2000atm. Além disso, a implosão das bolhas de cavitação cria jatos de líquido a velocidades de até 280 m/s. Essas condições extremas que ocorrem localmente fazem com que as células vegetais explodam, de modo que substâncias bioativas que estão presas no interior da célula vegetal são liberadas. Isso significa que a cavitação acústica interrompe as células vegetais e leva a uma maior difusão de moléculas intracelulares na solução de extração (solvente), aumentando assim a transferência de massa. Maior transferência de massa significa maior taxa de extração. Portanto, as sondas ultrassônicas são uma das ferramentas mais utilizadas para produzir extratos de alta qualidade de plantas como ervas, folhas, frutas e outros materiais vegetais.
A extração ultrassônica oferece várias vantagens, como extração completa / rendimentos muito altos, tempo de extração reduzido, eficiência aprimorada, compatibilidade com qualquer solvente e ser um método de extração não térmico.

A figura mostra a cromatografia líquida de ultra-alta eficiência com um detector de díodos (UHPLC-DAD) cromatograma de fenólicos de folha de azeitona extraídos por ultra-som. Os picos 1 e 2 foram detectados a 325 nm (linhas vermelhas), enquanto o pico 3 (linha azul) foi detectado a 280 nm.
imagem e estudo: Giocometti, J. et al. (2018)

Extratos de folhas de oliveira produzidos por sonicação

As condições ambientais extremas na zona de "ponto quente" da cavitação ultrassônica têm vários efeitos no material vegetal e em sua extração. Isso inclui a superação da permeabilidade seletiva da membrana celular, o aumento da troca de substâncias entre o interior da célula e o solvente, a ruptura mecânica das células e a liberação de substâncias intracelulares (ou seja, fitoquímicos como oleuropwin, hidroxitirosol, ácido gálico etc.). Esses efeitos resultam em um alto rendimento de extratos de alta qualidade em um tempo de sonicação muito curto. Um processador ultrassônico de 400 watts, comoO UP400St da Hielscher pode processar um lote de 10 litros de pasta botânica em 5-8 minutos. Os ultrassônicos industriais processam a pasta que consiste em material vegetal e solvente em fluxo contínuo. O meio é bombeado através de um reator ultrassônico e sonicado lá. Em escala industrial, um UIP4000hdT (4kW) pode atingir aprox. 3L/min.
Devido ao alto rendimento do extrato e à velocidade do processo, a extração ultrassônica é particularmente eficiente. Portanto, a sonicação foi rapidamente adaptada por vários fabricantes de extratos que produzem extratos de alta qualidade, por exemplo, CBD, canabinóides, baunilha, algas, gengibre e vários outros extratos botânicos. A cavitação ultrassônica pode atingir um rendimento de extrato de 95-99% do composto ativo contido nos botânicos. Por exemplo, a pesquisa mostrou uma eficiência de extração de 99,27% para a liberação de fenólicos totais das folhas de oliveira. (Luo, 2011) O processo de ultrassom pode ser adaptado de forma ideal à matéria-prima e à qualidade desejada do extrato, ajustando os parâmetros do processo (amplitude ultrassônica, temperatura, pressão, viscosidade).
A extração ultrassônica é compatível com quase qualquer tipo de solvente. Para extração de folha de oliveira assistida por ultrassom, o etanol aquoso a 80% foi considerado o mais eficaz. Mas 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 ultrassônica

As vantagens da extração ultrassônica são o alto rendimento de extração, a livre escolha do solvente (por exemplo, água, etanol, mistura água-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 atingir uma taxa de extração e rendimento extraordinários. Como resultado, a extração ultrassônica reduz o tempo de extração e permite um uso reduzido de solventes ou o uso de solventes mais suaves e suaves. Isso significa que a extração ultrassônica permite taxas de extração mais altas e extratos mais saudáveis (por exemplo, extratos de água fria). Como a temperatura do processo pode ser controlada com precisão durante a sonicação, evita-se a decomposição térmica dos extratos devido a temperaturas excessivamente altas, bem como a evaporação das substâncias.
Comparado a um CO supercrítico₂ extrator, os custos de aquisição de um extrator ultrassônico são baixos. Os processadores ultrassônicos também podem marcar pontos em termos de custos operacionais, operação simples e fácil de usar e segurança ocupacional.

Ultrasonics – para Quantidades Menores até a Produção Industrial

Uma característica especial do processamento ultrassônico é a escalabilidade linear do processo de extração. Estudos de viabilidade e a produção de lotes menores podem ser facilmente realizados com um prático dispositivo ultrassônico em um recipiente aberto. Isso facilita o teste da eficiência e qualidade do processo de extração ultrassônica. Quaisquer resultados obtidos em pequena escala podem ser totalmente reproduzidos e ampliados. O controle digital do extrator ultrassônico e o registro automático de dados dos parâmetros ultrassônicos em um cartão SD interno permitem o monitoramento preciso do processo e a reprodutibilidade de padrões de qualidade constantes. O portfólio de produtos da Hielscher Ultrasonics oferece extratores ultrassônicos para todas as escalas – de dispositivos portáteis de 50 watts a ultrassom industrial de 16.000 watts para produção em linha. Graças às décadas de experiência da Hielscher Ultrasonics em extração ultrassônica e à instalação de várias centenas de sistemas de extração ultrassônica em todo o mundo, é garantido um aconselhamento competente e abrangente.

A tabela abaixo fornece uma indicação da capacidade aproximada de processamento de nossos ultrassônicos:

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