Extração ultrassónica de polifenóis de Baggibuti (Stachys parviflora)

Os extratos da planta Baggibuti (Stachys parviflora L.) são valorizados como medicamento à base de plantas utilizado no tratamento de cãibras, artralgia, epilepsia, mal caduco e dracunculíase. Os extratores ultrassónicos são utilizados com sucesso no isolamento de polifenóis e de outros fitoquímicos de Stachys parviflora.

O que torna a extração ultrassónica superior? – O princípio de funcionamento e as vantagens dos ultrassons de potência

Quando se pretende isolar compostos bioativos (ou seja, fitoquímicos, metabolitos secundários) de plantas, é necessário romper as estruturas celulares do material vegetal para libertar os compostos pretendidos. A extração ultrassónica é um método altamente eficiente para isolar a totalidade dos fitoquímicos de plantas (por exemplo, Stachys parviflora, ervas, etc.) num processo de extração rápido. A aplicação de ultrassons de elevada potência produz fortes efeitos de cavitação, perturbações / turbulências e escoamento de líquido a alta velocidade. Estas forças ultrassónicas promovem a rutura celular e a mistura às escalas macro e micro. Além disso, a penetração do solvente, a dissolução dos compostos bioativos e a transferência de massa são significativamente melhoradas. Isto torna a extração assistida por ultrassons altamente eficaz, permitindo obter rendimentos de extração superiores num tempo de processamento curto.

Os benefícios dos fitoquímicos de Baggibuti (Stachys parviflora)

Stachys parviflora L., vulgarmente conhecida como «Baggibuti», é uma espécie de Lamicae. Os compostos de Stachys parviflora, como iridoides, flavonoides, ácidos fenólicos e diterpenoides, são descritos como metabolitos secundários e são conhecidos pelas suas propriedades antinefríticas, anti-inflamatórias, de captação de radicais e antimicrobianas.

Extração ultrassónica de compostos bioativos de Baggibuti (Stachys parviflora)

A extração ultrassónica, também conhecida como extração assistida por ultrassons (UAE), é uma tecnologia cientificamente comprovada e estabelecida na indústria para o isolamento de compostos bioativos, como polifenóis, flavonoides, terpenos e muitos outros metabolitos secundários, de plantas.

Extração de Baggibuti (Stachys parviflora): princípio de funcionamento e protocolo

A extração ultrassónica é uma técnica de extração suave, não térmica, mas altamente eficiente, que se baseia exclusivamente em forças mecânicas. Assim, os compostos vegetais sensíveis são protegidos contra a degradação térmica, enquanto os rendimentos de extração obtidos por sonicação são excecionalmente elevados e os extratos apresentam uma qualidade superior.

Ultrassons de elevada potência para extração

O mecanismo de intensificação da extração por ultrassons de baixa frequência e alta intensidade é atribuído principalmente ao fenómeno de cavitação acústica. Quando as bolhas de cavitação colapsam na superfície do material vegetal, a erosão e a sonoporação rompem a matriz das células vegetais (como as de Stachys parviflora), o que resulta na destruição da estrutura celular e na libertação de substâncias intracelulares, como polifenóis e outros fitoquímicos. A transferência de massa assim intensificada facilita a libertação de moléculas como proteínas, lípidos e fitoquímicos.
As forças de cisalhamento geradas por ultrassons melhoram a penetração do solvente na matriz celular do material vegetal e a permeabilidade das membranas celulares, respetivamente. Estes mecanismos dos ultrassons de potência são responsáveis pela intensificação significativa do processo alcançada quando a sonicação é utilizada na extração de compostos vegetais.

Imagem de microscopia eletrónica de varrimento (SEM) da superfície de Stachys parviflora, (a) amostra não tratada, (b) maceração, (c) extração assistida por ultrassons (UAE) otimizada (UP200Ht, tempo de tratamento de 4 min, alta intensidade de 74,5% e pureza do solvente de 74,2 %)
Estudo e imagem: ©Salarbashi et al., 2016

Protocolo de extração ultrassónica de compostos fenólicos de Baggibuti

A equipa de investigação de Salarbashi extraiu compostos polifenólicos de folhas de Stachys parviflora utilizando o extrator ultrassónico UP200Ht (200W, 26kHz). Para o estudo comparativo da extração ultrassónica e da maceração, as partes aéreas secas (colhidas durante a fase de floração) de S. parviflora foram moídas até se obter um pó com um tamanho médio de partícula inferior a 149µm. A extração de compostos vegetais foi realizada à temperatura de 35°C, ao pH natural, utilizando metanol (60, 80 e 100 % (v v-1)) como solvente durante intervalos de tempo de 4, 7 e 10 min.
Para a extração ultrassónica, foi utilizado o sonicador de sonda Hielscher UP200Ht (200W, 26kHz). A amplitude do extrator ultrassónico UP200Ht foi definida para 100%. A intensidade do tratamento ultrassónico foi de 21,8346 Wcm-2 a 100% de amplitude.
Os resultados da análise do extrato produzido por ultrassons revelaram que o teor total de flavonoides (TFC) dos extratos aumentou linearmente com o tratamento ultrassónico, enquanto o tempo de extração teve o efeito oposto sobre o TFC. O teor total de flavonoides mais elevado foi obtido com uma duração de sonicação de 4min. (t = 4 min).
O ácido cafeico, o ácido tânico, a quercetina, o ácido ferúlico trans e o ácido rosmarínico foram identificados como os principais compostos fenólicos no extrato produzido por ultrassons.
Com base nas imagens de SEM, é claramente visível que a sonicação e a cavitação acústica dela resultante desempenham, sem dúvida, um papel importante na rutura eficaz da parede celular e da estrutura do material vegetal, e que o rendimento de extração é aumentado pelas vibrações ultrassónicas e pelo microescoamento decorrente da cavitação. Através destes efeitos induzidos pelos ultrassons de potência, a extração assistida por ultrassons intensifica o processo de inchamento e amolecimento das paredes celulares através da hidratação do material péctico da lamela média. Consequentemente, a matriz das células vegetais é rompida, o que conduz depois a uma libertação de metabolitos bioativos muito mais rápida e eficiente do que a obtida com outros métodos clássicos de extração. As imagens de SEM demonstram a eficiência da extração ultrassónica de compostos fenólicos. Enquanto método de extração suave e não térmico, a sonicação permite obter atividades antioxidantes e antimicrobianas superiores às dos extratos produzidos por técnicas de extração convencionais.
(cf. Salarbashi et al., 2016)

Cromatograma de HPLC do extrato de Stachys parviflora, isolado em condições otimizadas de extração assistida por ultrassons
Estudo e imagem: ©Salarbashi et al., 2016

Sonicadores de última geração e elevado desempenho para a extração de Stachys parviflora

As funcionalidades inteligentes dos sonicadores Hielscher foram concebidas para garantir um funcionamento fiável, resultados reprodutíveis e facilidade de utilização. As definições de funcionamento podem ser facilmente consultadas e ajustadas através de um menu intuitivo, acessível através de um ecrã tátil digital a cores e de controlo remoto pelo navegador. Assim, todas as condições de processamento, como energia líquida, energia total, amplitude, tempo, pressão e temperatura, são automaticamente registadas num cartão SD integrado. Isto permite rever e comparar operações de sonicação anteriores e otimizar a extração de óleos essenciais de Stachys parviflora (baggibuti) para alcançar a máxima eficiência.
Os sistemas Hielscher Ultrasonics são utilizados em todo o mundo para a produção de extratos vegetais de elevada qualidade. Os sonicadores industriais Hielscher podem funcionar facilmente com amplitudes elevadas em operação contínua (24/7/365). Com sonotrodos padrão (sondas / cornetas ultrassónicas), podem ser facilmente geradas, de forma contínua, amplitudes de até 200µm. Para amplitudes ainda mais elevadas, estão disponíveis sonotrodos ultrassónicos personalizados. Devido à sua robustez e reduzida necessidade de manutenção, os nossos sistemas de extração ultrassónica são frequentemente instalados para aplicações de serviço pesado e em ambientes exigentes.

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