Extração ultrassónica de folhas de oliveira para obter extratos de polifenóis de alto rendimento
Produza extratos potentes de folha de oliveira, ricos em oleuropeína, hidroxitirosol, verbascosídeo, flavonóides e outros polifenóis bioativos, com os sonicadores de sonda da Hielscher. A extração por ultrassons acelera a ruptura celular e a transferência de massa, ajudando os fabricantes a alcançar rendimentos elevados, tempos de processamento curtos e qualidade de extrato reprodutível utilizando água, misturas de etanol-água ou outros solventes adequados.
Extração ultra-sónica de compostos bioactivos de folhas de oliveira
Desde testes de viabilidade em laboratório até lotes-piloto e produção industrial em linha, os ultrassonificadores da Hielscher proporcionam-lhe um controlo preciso da amplitude, temperatura, energia aplicada e tempo de processamento. Isto torna a extração por ultrassons uma solução eficiente para o desenvolvimento de nutracêuticos, extratos botânicos, alimentos funcionais, cosméticos e ingredientes farmacêuticos.
Vantagens da extração ultrassónica de folhas de oliveira em pormenor:
- Maior rendimento de extração: Liberte eficazmente os compostos fenólicos intracelulares das folhas de oliveira através da cavitação acústica.
- Menor tempo de processamento: Reduzir o tempo de extração em comparação com a maceração convencional e a extração por solvente.
- Processo suave e flexível em termos de 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 amplie-o linearmente para sistemas industriais de fluxo contínuo.
- Qualidade reprodutível: O controlo digital e o registo de dados garantem uma produção consistente de extrato.
- Versátil: Concebido para fabricantes de nutracêuticos, produtores de extratos botânicos, lagares de azeite e investigação farmacêutica&Laboratórios de desenvolvimento, fornecedores de ingredientes cosméticos e empresas de tecnologia alimentar.
Fale-nos sobre as suas folhas de oliveira como recurso e sobre a sua produção de polifenóis. Recomendamos-lhe a melhor configuração do sonicador para aumentar o rendimento de polifenóis.
UIP4000hdT, um potente sonicador industrial de 4 kW para extração botânica
O que torna o extrato de folha de oliveira tão benéfico?
As folhas de oliveira (Olea europaea), um resíduo ou subproduto agrícola, são uma óptima 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 para a saúde do extrato de folha de oliveira. Para além dos polifenóis, as folhas da oliveira são ricas em antioxidantes, como os isómeros ligstrosídeos, o hidroxitirosol, o tirosol e o ácido cafeico.
O extrato de folha de oliveira é o concentrado de fitoquímicos das folhas de oliveira e contém, por isso, uma elevada quantidade de poderosos antioxidantes. O extrato de folha de oliveira é tradicionalmente utilizado para estimular o sistema imunitário. Por exemplo, é administrado para melhorar os sintomas da constipação comum, tosse e dores de garganta.
Além disso, estudos sugerem que os polifenóis presentes no extrato de folha de oliveira podem reduzir o risco de doenças cardiovasculares, diminuir os níveis de colesterol, ajudar na perda de peso, apresentar efeitos antimicrobianos e atuar como agente anticancerígeno.
Por esta razão, os extractos de folhas de oliveira (Olea europaea L. folium) são utilizados como ingrediente ativo em formulações de produtos farmacêuticos e suplementos dietéticos. Além disso, os extractos de folhas de oliveira são utilizados em suplementos nutricionais, terapêuticos, cosméticos, bem como em alimentos e bebidas.
O extrato de folha de oliveira é rico em polifenóis como a oleuropeína, o ácido cafeico, o hidroxitirosol, o verbascosídeo, a rutina, a quercitina, etc.
Azeite de oliva infundido: O extrato de folhas de oliveira é também utilizado para enriquecer azeites, como o azeite virgem extra. Fortificado com extrato de folha de oliveira, o azeite tem um perfil de sabor mais rico e o valor ORAC do azeite é aumentado. Com a infusão de folhas de oliveira, os azeites apresentam um melhor prazo de validade e uma maior estabilidade térmica, uma vez que os antioxidantes eliminam os radicais livres e evitam o ranço.
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Os fitoquímicos mais importantes das 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 iridoide da oliveira não tóxico (um tipo de monoterpenóide), é um composto fenólico amargo. Embora esteja presente na casca, na polpa, nas sementes e nas folhas da azeitona verde, a oleuropeína é encontrada em maior abundância nas folhas da oliveira. Com um teor de 6–14% do peso seco, é a molécula bioativa mais proeminente nas folhas de oliveira. Dependendo da variedade de oliveira, do solo e da época da colheita, o teor de oleuropeína pode chegar a atingir 17–23% do peso seco.
hidroxitirosol
O hidroxitirosol é um metabolito da oleuropeína. Ambas as moléculas são conhecidas pela sua poderosa atividade antioxidante, que contribui para algumas das propriedades antioxidantes, anti-inflamatórias e de combate a doenças do azeite. O hidroxitirosol tem um dos valores ORAC (capacidade de absorção de radicais de oxigénio) mais elevados conhecidos entre os antioxidantes naturais.
Um extrato de folha de oliveira de espetro completo contém numerosos polifenóis, antioxidantes e outros fitoquímicos, que têm efeitos sinérgicos. A extração por ultra-sons é uma técnica de extração fiável, que liberta todos os fitoquímicos das folhas de oliveira e produz assim um extrato de banda larga altamente potente.
Extrator ultrassónico UIP2000hdT (2kW) com reator descontínuo
Extractos de folhas de oliveira produzidos por sonicação
As condições ambientais extremas no “ponto quente” A zona de cavitação ultrassónica tem vários efeitos sobre o material vegetal e a sua capacidade de extração. Isto 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 libertação de substâncias intracelulares (ou seja, fitoquímicos como a oleuropeína, o hidroxitirosol, o 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 pasta botânica dentro de 5-8 minutos. Os ultrasonicators industriais processam a pasta que consiste em material vegetal e solvente em fluxo contínuo. O meio é bombeado através de um reator de ultra-sons e sonicado lá. Numa escala industrial, um UIP4000hdT (4kW) pode atingir aprox. 3L/min.
Devido ao elevado rendimento do extrato e à velocidade do processo, a extração por ultra-sons é particularmente eficiente. Por conseguinte, a sonicação foi rapidamente adaptada por vários fabricantes de extractos que produzem extractos de alta qualidade, por exemplo, CBD, canabinóides, baunilha, algas, gengibre e numerosos outros extractos botânicos. A cavitação ultra-sónica pode atingir um rendimento de extrato de 95-99% do composto ativo contido nos produtos botânicos. Por exemplo, a pesquisa mostrou uma eficiência de extração de 99,27% para a liberação de fenólicos totais de folhas de oliveira. (Luo, 2011) O processo de ultrassom pode ser otimamente adaptado à matéria-prima e à qualidade do extrato desejado, ajustando os parâmetros do processo (amplitude ultra-sónica, temperatura, pressão, viscosidade).
A figura mostra o cromatograma de cromatografia líquida de alta eficiência com um detetor de arranjo de díodos (UHPLC-DAD) de fenólicos de folhas de oliveira extraídos por ultra-sons. Os picos 1 e 2 foram detectados a 325nm (linhas vermelhas), enquanto o pico 3 (linha azul) foi detectado a 280nm.
imagem e estudo: Giocometti, J. et al. (2018)
A extração por ultra-sons é compatível com quase todos os tipos de solventes. Para a extração de folhas de oliveira assistida por ultra-sons, o etanol aquoso a 80% foi considerado mais eficaz. Mas o rendimento de extração para compostos fitoquímicos específicos pode ser alterado escolhendo outro solvente com polaridade diferente (por exemplo, metanol).
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Vantagens dos sistemas de extração por ultra-sons
As vantagens da extração por ultra-sons são o elevado 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, os solventes ecológicos e suaves, como a água, o etanol, etc., são geralmente suficientes para atingir uma taxa de extração e um rendimento extraordinários. Como resultado, a extração por ultra-sons encurta o tempo de extração e permite uma utilização reduzida de solventes ou a utilização de solventes mais suaves e delicados. Isto significa que a extração por ultra-sons permite taxas de extração mais elevadas e extractos mais saudáveis (por exemplo, extractos de água fria). Uma vez que a temperatura do processo pode ser controlada com precisão durante a sonicação, evita-se a decomposição térmica dos extractos devido a temperaturas excessivamente elevadas, bem como 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 se destacam em termos de custos operacionais, facilidade de utilização e segurança no trabalho.
- Extração mais completa
- rendimentos mais elevados
- processo rápido
- Compatível com qualquer solvente
- Processo não térmico
- Fácil e seguro de operar
- Manutenção reduzida
Extração por ultrassons para pequenas quantidades até à produção industrial
Uma característica especial do processamento ultrassónico é a escalabilidade linear do processo de extração. É possível realizar facilmente estudos de viabilidade e a produção de lotes mais pequenos com um prático dispositivo ultrassónico num recipiente aberto. Isto facilita a avaliação da eficiência e da qualidade do processo de extração ultrassónica. Quaisquer resultados obtidos em pequena escala podem ser totalmente reproduzidos e ampliados. O controlo digital do extrator ultrassónico e o registo automático dos parâmetros ultrassónicos num cartão SD interno permitem uma monitorização precisa do processo e a reprodutibilidade de padrões de qualidade constantes. Hielscher Ultrasonics’ A gama de produtos inclui extratores ultrassónicos para todas as escalas – desde dispositivos portáteis de 50 watts até aparelhos de ultrassom industriais de 16 000 watts para produção em linha. Graças à Hielscher Ultrasonics’ Com décadas de experiência em extração por ultrassons e a instalação de várias centenas de sistemas de extração por ultrassons em todo o mundo, garantimos um aconselhamento competente e abrangente.
O quadro seguinte dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximada dos nossos ultra-sons:
| Volume do lote | caudal | Dispositivos recomendados |
|---|---|---|
| 1 a 500mL | 10 a 200mL/min | UP100H |
| 10 a 2000mL | 20 a 400mL/min | UP200Ht, UP400ST |
| 0.1 a 20L | 0.2 a 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 a 100L | 2 a 10L/min | UIP4000hdt |
| n.d. | 10 a 100L/min | UIP16000 |
| n.d. | maior | grupo de UIP16000 |
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O que são os ultra-sons e a extração por ultra-sons?
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 se encontra acima do espetro de audição humana. Os ultra-sons cobrem assim uma gama muito vasta de vibrações acústicas, o que significa que numerosas aplicações diferentes se enquadram no campo dos ultra-sons. Os exemplos mais conhecidos de utilização incluem os procedimentos de imagiologia no médico, a assistência ao estacionamento nos automóveis e os ensaios não destrutivos de materiais. Para os exemplos mencionados, são utilizados ultra-sons de alta frequência e não destrutivos.
Os ultra-sons de alta potência são definidos como ondas sonoras de alta intensidade e baixa frequência com uma frequência de aproximadamente 20-60kHz. Estas ondas sonoras densas em energia geram ciclos alternados de alta pressão (compressão) e ciclos de baixa pressão (rarefação) nos líquidos. Durante um ciclo de baixa pressão, as ondas ultra-sónicas de alta energia criam pequenas bolhas de vácuo ou espaços vazios no líquido. Quando estas bolhas atingem um volume que não lhes permite absorver mais energia, rebentam durante um ciclo de alta pressão. Este fenómeno de implosão de bolhas é conhecido como cavitação.
A cavitação cria pontos quentes locais no líquido ou na lama, que podem atingir temperaturas de até 5000K e pressões de até 2000atm. Além disso, a implosão das bolhas de cavitação cria jactos de líquido a velocidades até 280 m/s. Estas condições extremas, que ocorrem localmente, provocam a rutura das células vegetais, libertando as substâncias bioactivas que se encontram retidas no interior da célula vegetal. Isto significa que a cavitação acústica perturba as células vegetais e leva a uma maior difusão das moléculas intracelulares na solução de extração (solvente), aumentando assim a transferência de massa. Uma maior transferência de massa significa uma maior taxa de extração. Por conseguinte, as sondas ultra-sónicas são uma das ferramentas mais utilizadas para produzir extractos de alta qualidade a partir de plantas, tais como ervas, folhas, frutos e outros materiais vegetais.
A extração por ultra-sons oferece várias vantagens, como a extração completa/rendimentos muito elevados, tempo de extração reduzido, maior eficiência, compatibilidade com qualquer solvente e o facto de ser um método de extração não térmico.
Sonicador UIP4000hdT para a transformação em linha de folhas de oliveira para a produção de extractos de alta qualidade
Homogeneizadores ultra-sónicos de alta potência de laboratório para piloto e Industrial escala.
Perguntas frequentes sobre a extração ultrassónica de folhas de oliveira
O que é a extração ultrassónica da folha de oliveira?
A extração ultrassónica de folhas de oliveira é um processo que utiliza ultrassons de alta potência para libertar compostos bioativos das folhas de oliveira para um solvente. Os sonicadores do tipo sonda geram cavitação acústica, o que rompe as células vegetais e melhora a transferência de massa. Isto ajuda a extrair compostos valiosos, tais como oleuropeína, hidroxitirosol, verbascosídeo, luteolina, rutina e outros polifenóis da folha de oliveira.
Por que utilizar ultrassons para extrair oleuropeína das folhas de oliveira?
O ultrassom melhora a libertação de oleuropeína ao romper mecanicamente a estrutura da folha e aumentar o contacto entre o material vegetal e o solvente. Em comparação com a maceração convencional, a extração por ultrassom pode reduzir o tempo de processamento, melhorar a eficiência da extração e permitir rendimentos mais elevados em condições de temperatura controladas e moderadas.
Como é extraído o hidroxitirosol?
O hidroxitirosol é extraído de folhas de oliveira, frutos de oliveira ou subprodutos da moagem da azeitona através da mistura do material vegetal com um solvente adequado, geralmente água ou etanol aquoso, e da libertação dos compostos fenólicos das células vegetais. A extração ultrassónica melhora este processo através da utilização de cavitação acústica para romper as células, aumentar a transferência de massa e extrair o hidroxitirosol em condições suaves e com temperatura controlada. Leia a história de sucesso de uma empresa espanhola especializada na produção de bioestimulantes que utiliza sonificadores Hielscher para a extração de polifenóis, incluindo o hidroxitirosol, a partir do bagaço de azeitona!
Que solventes podem ser utilizados na extração ultrassónica de folhas de oliveira?
A extração por ultrassons é compatível com diversos solventes, incluindo água, etanol, misturas aquosas de etanol, glicerol e óleos. No caso dos polifenóis da folha de oliveira, as misturas de água e etanol são frequentemente utilizadas, uma vez que conseguem dissolver uma vasta gama de compostos fenólicos. A escolha do melhor solvente depende dos compostos alvo, dos requisitos regulamentares, do processamento posterior e da formulação do produto final.
É possível produzir extrato de folha de oliveira sem recorrer a altas temperaturas?
Sim. A extração por ultrassons é um método de extração não térmico, em que a temperatura é controlada durante o processo. Uma vez que o efeito de extração se deve principalmente à cavitação acústica e ao cisalhamento mecânico, os compostos bioativos podem ser libertados de forma eficiente sem aquecimento excessivo. Isto é útil para preservar antioxidantes e fitoquímicos sensíveis ao calor.
A extração por ultrassons é adequada para a produção industrial de extrato de folha de oliveira?
Sim. Os ultrassonificadores do tipo sonda podem ser utilizados para ensaios laboratoriais, ensaios-piloto, produção em lotes e extração contínua em linha. Os sistemas ultrassónicos da Hielscher são escaláveis, permitindo que os parâmetros de processo desenvolvidos numa unidade de menor dimensão sejam transferidos para reatores ultrassónicos industriais de maior dimensão, para produção contínua.
Qual é o sonicador da Hielscher adequado para a extração de folhas de oliveira?
A escolha do sonicador adequado depende do tamanho do lote, do teor de sólidos, do solvente, do rendimento pretendido e do tipo de processo (em lote ou em linha). Os sistemas mais pequenos, como o UP200Ht ou o UP400St, são adequados para extração em laboratório e em escala piloto. Sistemas maiores, como o UIP2000hdT, o UIP4000hdT e o UIP16000, foram concebidos para extração piloto, de produção e industrial em linha.
Que compostos podem ser extraídos das folhas de oliveira através de ultrassons?
A extração por ultrassons permite libertar um vasto leque de fitoquímicos da folha de oliveira, incluindo oleuropeína, hidroxitirosol, tirosol, verbascosídeo, luteolina, rutina, ácido cafeico, flavonas, flavonóis e outros compostos fenólicos. A composição final do extrato depende da variedade de oliveira, da qualidade das folhas, do solvente, da temperatura, da intensidade da sonicação e do tempo de extração.
Em que medida a extração por ultrassons se compara à maceração convencional?
A maceração convencional requer frequentemente tempos de extração prolongados e volumes de solvente mais elevados. A extração por ultrassons intensifica o processo, rompendo as células vegetais e aumentando a transferência de massa. Isto permite encurtar o tempo de extração, reduzir a quantidade de solvente necessária e melhorar o rendimento da extração, mantendo ao mesmo tempo a facilidade de adaptação do processo a diferentes escalas.
A extração por ultrassons pode ser utilizada para a produção de azeite com infusão de folhas de oliveira?
Sim. O processamento por ultrassons pode ser utilizado para facilitar a infusão de compostos de folhas de oliveira no azeite. Isto permite enriquecer o azeite com antioxidantes e polifenóis, melhorar a estabilidade oxidativa e criar produtos de azeite de valor acrescentado com um perfil funcional mais acentuado.
Como posso ampliar a escala de um processo de extração de folhas de oliveira por ultrassons?
A ampliação começa com ensaios laboratoriais para definir o solvente, a proporção de sólidos, a amplitude, a temperatura e o tempo de extração. Assim que a qualidade e o rendimento pretendidos do extrato forem confirmados, o processo pode ser transferido para sistemas ultrassónicos piloto ou industriais. Os ultrassonificadores da Hielscher permitem uma ampliação linear, desde pequenos lotes até à produção em linha de alto rendimento.
Literatura / Referências
- Sari, Hafize Ayla; Ekinci, Raci (2017): The effect of ultrasound application and addition of leaves in the malaxation of olive oil extraction on the olive oil yield, oxidative stability and organoleptic quality. Food Sci. Technol, Campinas, 37(3): 493-499, July-Sept. 2017.
- Domenico Cifá, Mihaela Skrt, Paola Pittia, Carla Di Mattia, Nataša Poklar Ulrih (2018): Enhanced yield of oleuropein from olive leaves using ultrasound‐assisted extraction. Food Science and Nutrition Vol. 6, Issue 4. June 2018.
- Pu-jun Xie, Li-xin Huang, Cai-hong Zhang, Feng You, Cheng-zhang Wang, Hao Zho (2015): Reduced-Pressure Boiling Extraction of Oleuropein Coupled with Ultrasonication from Olive Leaves (Olea europaea L.). Advances in Materials Science and Engineering 2015.
- Omar, Syed Haris (2010): Oleuropein in olive and its pharmacological effects. Sci Pharm. 2010;78(2):133-54.
- Omar, Syed Haris; Kerr, Philip G.; Scott, Christopher J.; Hamlin, Adam S.; Obied, Hassan K. (2017): Olive (Olea europaea L.) Biophenols: A Nutriceutical against Oxidative Stress in SH-SY5Y Cells. Molecules 2017, 22(11), 1858.