Extração ultra-sónica de polifenóis de Baggibuti (Stachys parviflora)

Os extractos da planta Baggibuti (Stachys parviflora L.) são valorizados como medicina herbal utilizada como tratamento de cãibras, artralgia, epilepsia, doença de queda e dracunculíase. Os extractores ultra-sónicos são aplicados com sucesso para o isolamento de polifenóis e outros fitoquímicos de Stachys parviflora.

O que torna a extração por ultra-sons superior? – O princípio de funcionamento & Vantagens da tecnologia de ultra-sons

Quando os compostos bioativos (ou seja, fitoquímicos, metabólitos secundários) devem ser isolados de botânicos, as estruturas celulares do material vegetal devem ser interrompidas para liberar os compostos alvo. A extração ultra-sônica é um método altamente eficiente para isolar a quantidade completa de fitoquímicos de botânicos (por exemplo, Stachys parviflora, ervas, etc.) dentro de um processo de extração rápida. A aplicação de ultra-sons de alta potência produz fortes efeitos de cavitação, perturbações / turbulências, fluxo de líquido de alta velocidade. Estas forças ultra-sónicas promovem a rutura e a mistura de células a nível macro e micro. Além disso, a penetração do solvente, a dissolução de compostos bioactivos e a transferência de massa são significativamente melhoradas. Isto torna a extração assistida por ultra-sons altamente eficaz, resultando em rendimentos de extrato superiores num tempo de processo rápido.

Os benefícios dos fitoquímicos do Baggibuti (Stachys parviflora)

Stachys parviflora L., vulgarmente conhecida como "Baggibuti", é uma espécie de Lamicae. Os compostos de Stachys parviflora, tais como iridóides, flavonóides, ácidos fenólicos e diterpenóides, são referidos como metabolitos secundários e são conhecidos pelas suas propriedades anti-nefríticas, anti-inflamatórias, de eliminação de radicais e anti-microbianas.

Extração ultra-sônica de compostos bioativos de Baggibuti (Stachys parviflora)

A extração por ultra-sons, também conhecida como extração assistida por ultra-sons (EAU), é uma tecnologia cientificamente comprovada e industrialmente estabelecida para o isolamento de compostos bioactivos, tais como polifenóis, flavonóides, terpenos e muitos outros metabolitos secundários de plantas.

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

A extração por ultra-sons é uma técnica de extração suave, não térmica, mas altamente eficiente, que se baseia unicamente em forças mecânicas. Deste modo, os compostos botânicos sensíveis são preservados contra a degradação térmica, mas os rendimentos dos extractos obtidos por ultra-sons são excecionalmente elevados e de qualidade superior.

Ultra-sons de alta potência para extração

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

SEM da superfície de Stachys parviflora, (a) amostra não tratada, (b) maceração, (c) extração optimizada assistida por ultra-sons (UAE) (UP200Ht4 min de tempo de tratamento, 74,5% de alta intensidade e 74,2% de pureza do solvente)
Estudo e imagem: ©Salarbashi et al., 2016

Protocolo de extração ultra-sónica para fenólicos de Baggibuti

A equipa de investigação de Salarbashi extraiu compostos polifenólicos das folhas de Stachys parviflora utilizando o extrator ultrassónico UP200Ht (200W, 26kHz). Para o estudo de extração comparativa de extração ultra-sónica e maceração, partes aéreas secas (colhidas durante a fase de floração) de S. parviflora foram moídas em pó com um tamanho médio de partícula inferior a 149µm. A extração botânica foi realizada à temperatura de 35°C, pH natural, utilizando metanol (60, 80 e 100 % (v v-1)) como solvente para intervalos de tempo de 4, 7 e 10 min.
Para a extração ultra-sónica, foi utilizado o ultrasonicador do tipo sonda Hielscher UP200Ht (200W, 26kHz). A amplitude do extrator ultrassónico UP200Ht foi ajustada para 100%. A intensidade do tratamento ultrassónico foi de 21,8346 Wcm-2 a 100% de amplitude.
Os resultados da análise do extrato ultrassonicamente produzido revelaram que o teor de flavonóides totais (TFC) dos extratos aumentou linearmente com o tratamento ultrassônico, enquanto o tempo de extração teve o efeito oposto no TFC. O maior teor de flavonóides totais foi obtido na duração de ultrassom de 4min. (t = 4 min).
O ácido cafeico, o ácido tânico, a quercetina, o ácido trans-ferúlico e o ácido rosmarínico foram encontrados como compostos fenólicos principais no extrato produzido por ultra-sons.
Com base nas imagens SEM, é claramente visível que a ultrassonografia e sua cavitação acústica resultante definitivamente desempenham um papel importante na rutura eficaz da parede celular e estrutura do material vegetal e o rendimento de extração é reforçado pelas vibrações ultra-sônicas e micro-streaming cavitacional. Por estes efeitos induzidos por ultra-sons de potência, a extração assistida por ultra-sons aumenta o processo de inchaço e amolecimento das paredes celulares através da hidratação do material pectinoso da lamela média. Consequentemente, a matriz das células vegetais é quebrada, o que subsequentemente leva a uma libertação muito mais rápida e eficiente de metabolitos bioactivos do que noutros métodos de extração clássicos. As imagens SEM revelam que a eficiência da extração ultra-sónica de compostos fenólicos. Como um método de extração suave e não térmico, a sonicação produz actividades antioxidantes e antimicrobianas superiores que superam os extractos produzidos por técnicas de extração convencionais.
(cf. Salarbashi et al., 2016)

Cromatograma de HPLC do extrato de Stachys parviflora, que foi isolado em condições optimizadas de extração assistida por ultra-sons
Estudo e imagem: ©Salarbashi et al., 2016

Ultrasonicators de alto desempenho, state-of-the-Art para Stachys parviflora Extração

As caraterísticas inteligentes dos ultrassons Hielscher foram concebidas para garantir um funcionamento fiável, resultados reprodutíveis e facilidade de utilização. As definições operacionais podem ser facilmente acedidas e marcadas através de um menu intuitivo, que pode ser acedido através de um ecrã tátil digital a cores e de um controlo remoto via browser. Assim, todas as condições de processamento, como a energia líquida, a energia total, a amplitude, o tempo, a pressão e a temperatura são automaticamente registadas num cartão SD incorporado. Isto permite-lhe rever e comparar execuções de sonicação anteriores e otimizar a extração de óleo essencial de Stachys parviflora (baggibuti) para a mais alta eficiência.
Os sistemas de ultra-sons Hielscher são utilizados em todo o mundo para o fabrico de extractos botânicos de alta qualidade. Hielscher ultrasonicators industriais podem facilmente executar altas amplitudes em operação contínua (24/7/365). Amplitudes de até 200µm podem ser facilmente geradas continuamente com sonotrodos padrão (sondas ultra-sônicas / chifres). Para amplitudes ainda mais elevadas, estão disponíveis sonotrodos ultra-sónicos personalizados. Devido à sua robustez e baixa manutenção, os nossos sistemas de extração ultra-sónica são normalmente instalados para aplicações pesadas e em ambientes exigentes.

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O quadro seguinte dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximada dos nossos ultra-sons: