Extração ultra-sónica de saponinas de Quillaja
- Os extractos de saponina da árvore Quillaja saponaria Molina são a principal fonte de saponinas para aplicações industriais.
- Extração ultra-sônica de saponinas Quillaja rendimentos em saponinas de alta qualidade.
- A extração ultra-sónica é um método altamente eficiente para produzir elevados rendimentos de extrato de saponina de Quillaja num curto espaço de tempo.
Extrato de saponina de Quillaja
O extrato de saponinas de Quillaja (sinónimos: extractos de quillaia, bois de Panama, extractos de casca de Panama, extractos de quillai, extractos de casca de Quillay, extractos de casca de sabão) é uma substância extraída da árvore Quillaja Saponaria Molina (Q. saponaria). O extrato de Quillaja é composto por mais de 100 saponinas triterpenóides. As principais saponinas presentes são os glicosídeos do ácido quilaico. Os outros componentes principais são os polifenóis e os taninos, bem como pequenas quantidades de sais e açúcares. O extrato de Quillaja é produzido por extração aquosa da casca interior moída ou da madeira de caules e ramos podados da árvore Quillaja saponaria. Uma vez que os extractos de saponina de Quillaja contêm surfactantes e compostos fenólicos, são extraordinariamente interessantes para a formulação de ingredientes alimentares funcionais sensíveis e para a sua proteção contra a oxidação.
A utilização de saponinas como emulsionantes naturais está a aumentar significativamente devido à procura crescente de produtos saudáveis e naturais sem aditivos sintéticos. As saponinas de Quillaja são óptimos emulsionantes para emulsões O/W e nanoemulsões e têm mostrado efeitos muito bons em várias formulações, como bebidas e misturas de óleos. Uma aplicação comum do extrato de saponina de Quillaja é a emulsificação de Óleos CBDbebidas translúcidas e produtos alimentares espumosos. As saponinas de Quillaja podem ser usadas sozinhas ou em combinação com outros agentes emulsionantes.
Q-Naturale® é um aditivo alimentar à base de saponinas da casca de Quillaja, aprovado pela FDA como um emulsionante eficaz para alimentos e bebidas. Para além de agente emulsionante, as saponinas de Quillaja são utilizadas em formulações farmacêuticas pelas suas propriedades antibacterianas, antivirais, antifúngicas, antiparasitárias, antitumorais, hepatoprotectoras e imunoadjuvantes.
- Rendimento superior
- Extração a alta velocidade – em poucos minutos
- Extractos de alta qualidade – Suave, não térmico
- Solvente verde (ou seja, água)
- rentável
- funcionamento fácil e seguro
- Baixos custos de investimento e operacionais
- Funcionamento 24 horas por dia, 7 dias por semana, em serviço pesado
- Método ecológico e amigo do ambiente
120L Ultrasonic Batch Extraction of Botanicals com UIP2000hdT e Agitador
Estudo de caso de extração ultra-sônica de saponinas de Quillaja
Para preparar um extrato de Quillaja de alta qualidade, que ofereça as funcionalidades desejadas como aditivo alimentar e farmacêutico, é necessário isolar os fitoquímicos activos, nomeadamente as saponinas. A saponina Quillaja é uma saponina triterpeno isolada da casca da árvore de sabão. A cavitação ultra-sônica promove a extração, melhorando o contato entre sólidos e líquidos e aumentando a transferência de massa.
Cares et al. demonstram no seu estudo claramente que a extração assistida por ultra-sons (EAU) pode melhorar o processo de extração de princípios bioactivos da Quillaja Saponaria Molina. Eles usaram madeira de Quillaja e chips de casca e extraíram as saponinas em água usando sonicação, de modo que o produto final só incorpora ingredientes naturais e matérias-primas e poderia ser usado em processos de fabricação de alimentos. Como método de extração não térmico, a temperatura de extração durante a ultra-sons foi mantida constantemente a 20ºC (68ºF). Os rendimentos das extracções aumentaram significativamente com o período de sonicação de 10 a 30 minutos. Os rendimentos de 20 minutos a 20ºC na extração assistida por ultra-sons foram comparáveis aos obtidos pelo método convencional de extração de 3 horas a 60ºC.
Os dispositivos ultra-sónicos são utilizados para preparar emulsões o/w estáveis a longo prazo utilizando o extrato de saponina de Quillaja para estabilizar a emulsão física e quimicamente. Clique aqui para ler mais sobre a emulsificação ultra-sónica!
Extractores ultra-sónicos de alto desempenho
A Hielscher Ultrasonics é especializada no fabrico de processadores de ultra-sons de alto desempenho para a produção de extractos de alta qualidade a partir de plantas.
A vasta gama de produtos da Hielscher vai desde pequenos e potentes ultrassons de laboratório a sistemas robustos de bancada e totalmente industriais, que fornecem ultra-sons de alta intensidade para a extração e isolamento eficientes de componentes bioactivos (por exemplo quercetina, cafeína, curcumina, Terpenos etc.). Todos os aparelhos ultra-sónicos de 200W para 16,000W apresentam um visor colorido para controlo digital, um cartão SD integrado para registo automático de dados, controlo remoto por browser e muitas outras caraterísticas de fácil utilização. Os sonotrodos e as células de fluxo (as partes que estão em contacto com o meio) podem ser autoclavados e são fáceis de limpar. Todos os nossos ultrassons são construídos para funcionar 24 horas por dia, 7 dias por semana, requerem pouca manutenção e são fáceis e seguros de operar.
Um visor digital a cores permite um controlo fácil do equipamento ultrassónico. Os nossos sistemas são capazes de fornecer desde amplitudes baixas até amplitudes muito elevadas. Para a extração de compostos químicos, tais como a astaxantina, oferecemos sonotrodos ultra-sónicos especiais (também conhecidos como sondas ultra-sónicas ou chifres) que são optimizados para o isolamento sensível de substâncias activas de alta qualidade. A robustez do equipamento ultrassónico da Hielscher permite uma operação 24/7 em serviço pesado e em ambientes exigentes.
O controlo preciso dos parâmetros do processo ultrassónico assegura a reprodutibilidade e a normalização do processo. Os sistemas automatizados de extração por ultra-sons à escala industrial da Hielscher são concebidos para elevadas capacidades de produção de extractos de qualidade superior, ao mesmo tempo que reduzem a mão de obra, os custos e a energia.
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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Literatura/Referências
- M. G. Cares, Y. Vargas, L. Gaete, J. Sainz, J. Alarcón (2009): Ultrasonically assistida Extração de princípios bioativos de Quillaja Saponaria Molina. Congresso Internacional de Ultra-sons, Universidade de Santiago do Chile, janeiro de 2009.
- J. Deise Fleck, A. Heemann Betti, F. Pereira da Silva, E. A. Troian, C. Olivaro, F. Ferreira, S. Gasparin Verza (2019): Saponinas de Quillaja saponaria e Quillaja brasiliensis: Caraterísticas Químicas Particulares e Atividades Biológicas. Molecules. 2019 Jan; 24(1): 171.
- K. Kaur, R. Kumar, S.K. Mehta (2015): Formulação de saponina estabilizada nanoemulsão por método ultra-sônico e seu papel para proteger a degradação da quercitina da luz UV. Ultrasonics Sonochemistry 31, 2015.
- R.R.T. Majinda (2012): Extração e Isolamento de Saponinas. In: Satyajit D. Sarker e Lutfun Nahar (eds.), Natural Products Isolation, Methods in Molecular Biology, Vol. 864, 2012.
- N. Riquelme, R.N. Zúñiga, C. Arancibia (2019): Estabilidade física de nanoemulsões com misturas de emulsificantes: Substituição de tween 80 por saponina de quillaja. LWT – Ciência e Tecnologia Alimentar 111, 2019. 760-766.
Fatos, vale a pena conhecer
Sobre a árvore Quillaja e as suas saponinas
A árvore Quillaja Saponaria Molina, também conhecida como soapto sul-americano, cresce natural e extensivamente no Chile. A árvore Quillaja Saponaria (família Rosaceae) é uma grande árvore perene de casca espessa, originária de vários países da América do Sul, nomeadamente da Bolívia, do Chile e do Peru.
O extrato de saponinas de Quillaja contém principalmente saponinas, mas também polifenóis, taninos, bem como sais e açúcares em pequenas quantidades. As saponinas de Quillaja são moléculas constituídas por um núcleo triterpénico com duas cadeias de açúcar. Estas cadeias de açúcar conferem às saponinas uma propriedade hidrofílica (= dissolvível na água), enquanto o núcleo triterpénico é hidrofóbico (= repelente da água). Por estes motivos, trata-se de um tensoativo anfótico, o que faz das saponinas um tensoativo não iónico, permitindo a redução da tensão superficial, a solubilização de produtos hidrofóbicos em soluções aquosas, bem como a formação de micro/nano-emulsões.
Na árvore Quillaja, a casca contém cerca de 5% da maior quantidade de saponinas, enquanto a madeira tem um teor de cerca de 2% de saponinas.
Uma vez que as saponinas são substâncias naturais com boas propriedades espumantes e emulsionantes, são frequentemente utilizadas como agentes espumantes na indústria alimentar, das bebidas e da cerveja, como tensioactivos em cosméticos, como aditivos em agroquímicos e alimentos para animais e como adjuvantes em vacinas.
A produção dos extractos de quillaja é feita com uma extração aquosa; não são utilizados outros solventes na sua produção. O produto final, quer se trate de um extrato bruto ou purificado, em formulação líquida ou em pó, incorpora apenas ingredientes naturais e matérias-primas, autorizados para a sua utilização em processos de fabrico de alimentos. (Cares et al. 2009)
O que são saponinas?
A palavra saponina deriva da palavra latina sapo, que significa sabão. As saponinas são fitoquímicos que se encontram principalmente, mas não exclusivamente, nas plantas e que apresentam caraterísticas espumantes, sendo constituídas por agliconas policíclicas ligadas a uma ou mais cadeias laterais de açúcar. A parte aglicona, também designada por sapogenina, é um esteroide (C27) ou um triterpeno (C30). A capacidade de formação de espuma das saponinas é causada pela combinação de uma sapogenina hidrofóbica (solúvel em gordura) e uma parte de açúcar hidrofílica (solúvel em água). [Majinda, 2012: p. 515] Os materiais vegetais com uma elevada quantidade de saponinas têm sido tradicionalmente utilizados como agentes emulsionantes. Exemplos proeminentes de plantas ricas em saponinas são a casca de sabão (Quillaja saponaria; Rosaceae), a erva-sabão (Saponaria officinalis; Caryophyllaceae) e o pó de shikakai (Gleditsia sinensis; Leguminosae). As saponinas são glicosídeos anfipáticos com um elevado peso molecular, que possuem estruturalmente uma ou mais partes glicosídicas hidrofílicas que são combinadas com um derivado triterpénico lipofílico. Especialmente na indústria farmacêutica, as saponinas têm atraído muita atenção devido ao seu leque de propriedades biológicas, incluindo a sua capacidade de estimular uma resposta imunitária, o que as torna excelentes candidatas a adjuvantes.
Tudo o que precisa de saber sobre a extração por ultra-sons
A extração assistida por ultra-sons (EAU), também designada por sono-extração, é um método de extração ecológico altamente eficaz para isolar substâncias bioactivas, tais como proteínas, vitaminas, polifenóis, pigmentos naturais, lípidos, etc., de matrizes vegetais. A extração por ultra-sons baseia-se no princípio de funcionamento da cavitação acústica.
Quando ondas de ultra-sons intensas são aplicadas a sistemas líquidos, ocorre cavitação acústica, que é o fenómeno de geração, crescimento e eventual colapso de bolhas de vácuo (ver imagem abaixo). Durante a propagação das ondas de ultra-sons, as bolhas de vácuo oscilam e crescem até atingirem um ponto em que não conseguem absorver mais energia. No pico do crescimento das bolhas, estas entram em colapso violento, o que provoca efeitos térmicos, mecânicos e químicos a nível local. Os efeitos mecânicos incluem altas pressões de até 1000atm, turbulências e forças de cisalhamento intensas. Estas forças rompem as paredes celulares e promovem a transferência de massa entre o interior da célula e o solvente, libertando compostos bioactivos para o líquido circundante (ou seja, o solvente).
A extração por ultra-sons baseia-se na cavitação acústica e nas suas forças de cisalhamento hidrodinâmicas
A extração ultra-sónica sólido-líquido de compostos de plantas e tecidos celulares tem sido bem investigada. A aplicação de ondas ultra-sónicas altamente intensas promove significativamente os processos de extração. Para além da intensificação do processo – o que resulta em rendimentos mais elevados e num tempo de extração mais curto – a degradação térmica e a perda de constituintes sensíveis à temperatura são evitadas, uma vez que a ultra-sons é um tratamento não térmico. Além disso, a extração ultra-sônica tem baixo investimento e custos operacionais, reduz o uso de solventes e / ou permite o uso de solventes mais verdes, o que o torna uma técnica de extração econômica e ambientalmente amigável. Superando os métodos de extração convencionais, a extração assistida por ultra-sons (UAE) foi adoptada pela indústria alimentar para produzir bioactivos com ganhos económicos.
Extração ultra-sônica de células vegetais: a seção transversal microscópica (TS) mostra o mecanismo de ações durante a extração ultra-sônica de células (ampliação 2000x) [recurso: Vilkhu et al. 2011]
Processadores ultra-sónicos de alta potência desde o laboratório até à escala piloto e industrial.