Extração ultra-sónica de polifenóis de folhas de oliveira
Os extractos de folhas de oliveira são um potente suplemento alimentar e terapêutico, uma vez que contêm fortes antioxidantes, como os polifenóis oleuropeína, hidroxitirosol e verbascosídeo. A extração ultra-sónica é uma técnica altamente eficiente para libertar e isolar compostos bioactivos, tais como polifenóis, flavonas e terpenóides das folhas de oliveira.
Extração ultra-sónica de compostos bioactivos de folhas de oliveira
A extração ultra-sónica de folhas de oliveira utilizando um sonicador do tipo sonda oferece vantagens como a eficiência, o aumento do rendimento, a preservação da bioatividade, a sustentabilidade, a facilidade de operação e a relação custo-eficácia em comparação com os métodos de extração convencionais. Estes benefícios tornam-na uma opção atractiva para investigadores e indústrias que procuram extrair compostos bioactivos de folhas de oliveira para várias aplicações, incluindo produtos farmacêuticos, nutracêuticos e alimentos funcionais.
Vamos explorar em pormenor os benefícios da extração ultra-sónica de folhas de oliveira:
- Eficiência: Os sonicadores do tipo sonda fornecem ondas ultra-sónicas de alta intensidade diretamente à amostra, promovendo uma extração rápida e eficiente. Isto 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 ultra-sônicas rompem as paredes celulares e aumentam a liberação de compostos intracelulares, levando a maiores rendimentos de extração. Estudos demonstraram que a extração por ultra-sons pode aumentar significativamente a eficiência da extração de compostos bioactivos de materiais vegetais em comparação com os métodos convencionais.
- Preservação da bioatividade: A extração por ultra-sons funciona a temperaturas mais baixas em comparação com outras técnicas de extração, reduzindo o risco de degradação térmica de compostos sensíveis ao calor. Isto ajuda a preservar a bioatividade e a qualidade nutricional dos compostos extraídos, tais como antioxidantes, enzimas e vitaminas, presentes nas folhas de oliveira.
- Verde e sustentável: A extração por ultra-sons é considerada um método de extração ecológico e sustentável, uma vez que, normalmente, requer menos solventes e energia em comparação com as técnicas de extração convencionais. Além disso, produz um 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 uma manutenção mínima em comparação com outros equipamentos de extração. Isto torna-os adequados para a investigação à escala laboratorial, bem como para a produção à escala industrial. - Custo-eficácia: Embora o investimento inicial em equipamento de ultra-sons possa ser superior ao dos métodos de extração convencionais, o aumento da eficiência e da produtividade resulta frequentemente em poupanças 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.
UIP4000hdt, um potente processador ultrassónico 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, a investigação sugere 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, 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.
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 das 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 das folhas de oliveira.
oleuropeína
A oleuropeína, um iridóide não tóxico da azeitona (um tipo de monoterpenóide), é um tipo de composto fenólico amargo. Embora esteja presente na pele, polpa, sementes e folhas da azeitona verde, a oleuropeína é a mais abundante nas folhas de oliveira. Com um teor de 6-14% de peso seco, é a molécula bioactiva mais proeminente nas folhas de oliveira. Dependendo da cultivar da azeitona, do solo e da altura da colheita, o teor de oleuropeína pode mesmo aumentar até 17-23% de 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 actividades 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 observados em 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.
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.
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)
extrator ultrassónico UIP2000hdT (2kW) com reator descontínuo
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.
Fonte: Omar et al. 2017
Extractos de folhas de oliveira produzidos por sonicação
As condições ambientais extremas na zona de "ponto quente" da cavitação ultra-sónica têm vários efeitos sobre o material vegetal e a sua capacidade de extração. Estes incluem a superação da permeabilidade selectiva da membrana celular, o aumento da troca de substâncias entre o interior da célula e o solvente, a rutura mecânica da célula e a libertação de substâncias intracelulares (ou seja, fitoquímicos como o oleuropwin, o hidroxitirosol, o ácido gálico, etc.). Estes efeitos resultam num elevado rendimento de extractos de alta qualidade num período de sonicação muito curto. Um processador ultrassónico de 400 watts, como o
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 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 uma solução supercrítica de CO2 os custos de aquisição de um extrator de ultra-sons são baixos. Os processadores de ultra-sons também podem marcar pontos em termos de custos operacionais, operação simples e fácil de usar 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
Ultra-sons – para quantidades mais pequenas até à produção industrial
Uma caraterística especial do processamento por ultra-sons 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 de ultra-sons prático num recipiente aberto. Assim, é fácil testar a eficiência e a qualidade do processo de extração por ultra-sons. Quaisquer resultados obtidos em pequena escala podem ser totalmente reproduzidos e aumentados. O controlo digital do extrator de ultra-sons e o registo automático de dados dos parâmetros ultra-sónicos num cartão SD interno permitem uma monitorização precisa do processo e a reprodutibilidade de padrões de qualidade constantes. A gama de produtos da Hielscher Ultrasonics oferece extractores de ultra-sons para todas as escalas – desde dispositivos portáteis de 50 watts até ultra-sons industriais de 16.000 watts para produção em linha. Graças às décadas de experiência da Hielscher Ultrasonics na extração por ultra-sons e à instalação de várias centenas de sistemas de extração por ultra-sons em todo o mundo, é garantido 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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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.
Fatos, vale a pena conhecer
Benefícios para a saúde do extrato de folha de oliveira
Os principais componentes das folhas de oliveira são os secoiridoides (um tipo de monoterpenoides), como a oleuropeína, o ligstrosídeo, a metiloleuropeína e o oleosídeo; os flavanoides, como a apigenina, o kaempferol, a luteolina e o crisoeriol; e os compostos fenólicos, como o ácido cafeico, o tirosol e o hidroxitirosol. Os extractos de folhas de oliveira têm efeitos anti-inflamatórios e verificou-se que melhoram as doenças crónicas (por exemplo, diabetes, artrite), as doenças cardiovasculares, as doenças neurodegenerativas e activam mecanismos de ação contra o cancro. Por exemplo, os efeitos benéficos da oleuropeína em doentes com diabetes estão ligados a uma redução do stress oxidativo, à redução da pressão sanguínea, à inibição da formação de produtos finais de glicação avançada (AGE), a uma diminuição dos níveis de glicose no sangue, a um aumento da libertação de insulina e de GLP-1 induzida pela glicose, a um aumento da captação periférica de glicose, entre outros efeitos celulares e metabólicos.
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.