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Extração de terpenos por ultrassons

Está comprovado que a extração ultrassónica de terpenos proporciona elevados rendimentos do terpeno óxido de cariofileno, por exemplo, a partir de canábis e lúpulo. O óxido de cariofileno é um terpeno presente na canábis, no lúpulo, na pimenta, no manjericão e no alecrim. Como composto ativo, o terpeno óxido de cariofileno extraído é utilizado como aditivo aromatizante e suplemento para a saúde.

Utilização do óxido de cariofileno extraído

O óxido de cariofileno distingue-se pelo seu cheiro e sabor aromáticos (isto é, a ervas). Devido ao seu cheiro e sabor aromáticos intensos, é frequentemente utilizado como aditivo aromatizante em alimentos e como componente de fragrâncias. Além disso, tem também a capacidade de se ligar aos recetores endócrinos CB2 do corpo humano, o que o torna um componente farmacêutico interessante.

Extração de terpenos do lúpulo por ultrassons com o UP100HExtração de terpenos do lúpulo por ultrassons: a extração é realizada com o UP100H da Hielscher, isolando cariofileno e outros terpenos dos cones de lúpulo.
Extração de terpenos do lúpulo por ultrassons: a extração é realizada com o UP100H da Hielscher, isolando cariofileno e outros terpenos dos cones de lúpulo.

Extração ultrassónica de óxido de cariofileno

A extração ultrassónica do terpeno óxido de cariofileno é uma excelente técnica para obter elevados rendimentos, por exemplo, a partir de canábis e lúpulo. Saiba mais sobre a cavitação acústica, o princípio ativo da extração ultrassónica!
Por exemplo, o óxido de β-cariofileno foi extraído por ultrassons com o dispositivo ultrassónico UP100H (100W, 30kHz) a partir de cones de lúpulo secos.
Os dados da análise por GC mostram o rendimento da extração de óxido de β-cariofileno, extraído com o dispositivo da Hielscher UP100H a partir de lúpulo.

UP400St com agitador para a extração de canabinoides.

UP400St – potente processador ultrassónico de 400W para extração de terpenos com agitador

Pedido de informações



Análise por GC do extrato de óxido de cariofileno obtido por ultrassons a partir de cones de lúpulo

Análise por cromatografia gasosa do extrato de lúpulo obtido por ultrassons: óxido de β-cariofileno, α-cariofileno, α-pineno, mycrene, limoneno, α-caryophylene e óxido de cariofileno, entre outros.

Além do óxido de β-cariofileno, foram extraídos com sucesso outros terpenos, como α-cariofileno, α-pineno, mycrene, limoneno e α-caryophylene, entre outros.

Como se extraem terpenos de plantas utilizando ultrassonicação com sonda? Instruções passo a passo!

  1. Primeiro, o material vegetal é moído ou cortado em pequenos pedaços para aumentar a área superficial disponível para a extração.
  2. O material vegetal é depois misturado com um solvente (como etanol ou água) para extrair os terpenos.
  3. Em seguida, utiliza-se ultrassonicação com sonda para auxiliar o processo de extração, aplicando à suspensão ondas ultrassónicas de elevada intensidade e baixa frequência, a aproximadamente 20kHz. Isto provoca cavitação acústica e uma vibração rápida do solvente, promovendo a desintegração e a rutura das células vegetais e a libertação dos terpenos.
  4. A mistura é depois filtrada para separar o material vegetal sólido do líquido que contém os terpenos extraídos.
  5. O líquido é depois evaporado ou submetido a processamento adicional para remover o solvente e concentrar os terpenos.
  6. O produto final é um extrato rico em terpenos que pode ser utilizado em diversas aplicações, como suplementos alimentares, alimentos funcionais e cosméticos.

Protocolo de extração ultrassónica de terpenos

O lúpulo foi moído com um moinho de café convencional para obter um tamanho de partícula mais homogéneo na amostra de lúpulo.
Colocaram-se 4,5mg de lúpulo num frasco e adicionaram-se depois 5mL de etanol. O frasco foi colocado num copo de precipitação com água gelada para dissipar o calor. Em seguida, a amostra foi submetida a sonicação com um UP100H, equipado com o sonotrodo MS7, com uma amplitude definida em 50% durante 90sec.

Dados analíticos de GC de extratos de lúpulo (extraídos por sonicação)

Análise por cromatografia gasosa do extrato de lúpulo obtido por ultrassons:

A sonicação assegura uma elevada transferência de massa entre a matriz celular e o solvente, permitindo, consequentemente, obter um rendimento muito elevado de extrato de alta qualidade.

Extração ultrassónica de lúpulo com o UP200Ht e a sonda S2614Neste vídeo, demonstra-se a extração por ultrassons de lúpulo (humulus lupulus). Com o sonicador UP200Ht, extraem-se cariofileno e outros compostos.
Vantagens da extração ultrassónica de terpenos

  • extratos de terpenos de alta qualidade (sem degradação térmica)
  • elevados rendimentos
  • procedimento rápido
  • rápido retorno do investimento
  • solventes mais suaves
  • menor utilização de solvente
  • funcionamento seguro e fácil
  • pouca manutenção
  • extração de terpenos ecológica e respeitadora do ambiente

A extração ultrassónica de terpenos destaca-se como um método de extração ecológico que permite acelerar significativamente o procedimento de extração de terpenos, exigindo menos energia do que outros métodos de extração convencionais (isto é, CO2 supercrítico, Soxhlet etc.). Outras vantagens associadas à utilização da extração ultrassónica de terpenos são o fácil manuseamento do extrator ultrassónico, a rapidez do processo, a ausência de resíduos químicos, o elevado rendimento, o respeito pelo ambiente, a melhoria da qualidade devido às condições suaves de processamento e a prevenção da degradação térmica.

Extratores ultrassónicos para terpenos

A tabela abaixo indica qual o dispositivo ultrassónico que poderá ser mais adequado às suas necessidades de extração de terpenos.

Volume do lote Caudal Dispositivos recomendados
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 UIP4000
n.a. 10 a 100L/min UIP16000
n.a. superior conjunto de UIP16000

Consulte-nos sobre a extração de terpenos por ultrassons

Utilize o formulário abaixo se desejar pedir informações adicionais sobre homogeneização ultrassónica. Teremos todo o gosto em propor-lhe um sistema ultrassónico que satisfaça os seus requisitos.





 

Extração ultrassónica de matérias vegetais – Como utilizar sonicadores para extrair compostos vegetaisNesta apresentação, damos a conhecer o fabrico de extratos vegetais. Explicamos os desafios da produção de extratos vegetais de alta qualidade e como um sonicador pode ajudar a superá-los. Esta apresentação mostra como funciona a extração ultrassónica. Ficará a conhecer as vantagens que pode esperar da utilização de um sonicador na extração e como integrar um extrator ultrassónico na sua produção de extratos.
Nesta apresentação, damos a conhecer o fabrico de extratos vegetais. Explicamos os desafios da produção de extratos vegetais de alta qualidade e como um sonicador pode ajudar a superá-los. Esta apresentação mostra como funciona a extração ultrassónica. Ficará a conhecer as vantagens que pode esperar da utilização de um sonicador na extração e como integrar um extrator ultrassónico na sua produção de extratos.

 

A Hielscher Ultrasonics fabrica sonicadores de elevado desempenho.

Homogeneizadores ultrassónicos de alta potência, da escala laboratorial à escala industrial.



Bibliografia/Referências

Informações úteis

Cariofileno

O cariofileno, ou (−)-β-cariofileno, é um sesquiterpeno bicíclico natural que pode ser encontrado em muitos óleos essenciais. As seguintes plantas são conhecidas como boas fontes de cariofileno: canábis, cânhamo (Cannabis sativa), alcaravia-preta (Carum nigrum), cravinho (Syzygium aromaticum), lúpulo (Humulus lupulus), manjericão (Ocimum spp.), orégãos (Origanum vulgare), pimenta-preta (Piper nigrum), alfazema (Lavandula angustifolia), alecrim (Rosmarinus officinali, e óleo de copaíba (Copaifera spp.). O β-cariofileno é um fitocanabinoide com forte afinidade pelo recetor canabinoide de tipo 2 (CB 2), mas não pelo recetor canabinoide de tipo 1 (CB 1).

Óxido de cariofileno

O óxido de cariofileno (também designado óxido de β-cariofileno) é o derivado de oxidação do β-cariofileno e é um pó sólido cristalino branco com um ponto de fusão de aproximadamente 62°C.
É valorizado pelos seus efeitos anti-inflamatórios, anestésicos locais e antioxidantes. Os primeiros estudos sugerem que o óxido de cariofileno poderá também ser um potencial fármaco para o tratamento do cancro. O óxido de cariofileno faz parte do anel de ciclobutano, que já é utilizado na investigação médica para sintetizar a carboplatina, um fármaco de quimioterapia amplamente utilizado.
O óxido de cariofileno, no qual a olefina do cariofileno se transformou num epóxido, é um componente aprovado para aromatização de alimentos.
Tanto o β-cariofileno como o óxido de β-cariofileno apresentam baixa solubilidade em água, o que dificulta a sua absorção pela célula. Para utilizar estes sesquiterpenos como medicamentos ou suplementos nutricionais, a encapsulação em lipossomas permite superar a fraca solubilidade destes sesquiterpenos em fluidos aquosos e assegurar a biodisponibilidade e a bioatividade. Clique aqui para saber mais sobre a encapsulação ultrassónica de compostos bioativos!

Óxido de cariofileno na canábis

Na planta cannabis sativa, o óxido de cariofileno encontra-se como um sesquiterpeno constituído por três unidades de isopreno. O óxido de cariofileno é um dos terpenos de maior dimensão e mais abundantes na planta de canábis e é responsável pelo aroma e cheiro característicos da canábis. A extração ultrassónica é aplicada com sucesso para produzir óleos de canabidiol de espectro completo, assegurando assim o efeito de comitiva dos múltiplos compostos.

Cavitação ultrassónica para extração

Quando se introduzem ondas ultrassónicas de alta potência num líquido, ocorrem ciclos de compressão e expansão (rarefação) no fluido. Durante a rarefação, geram-se no líquido cavidades, ou as chamadas bolhas de cavitação. Estas bolhas de cavitação, que são pequenas bolhas de vácuo, surgem quando se exerce uma pressão negativa que supera a resistência local à tração do líquido. As bolhas de vácuo crescem ao longo de vários ciclos de compressão / rarefação até deixarem de conseguir absorver mais energia e a bolha de cavitação sofrer um colapso implosivo. Este fenómeno é conhecido como cavitação. Segundo a investigação do Prof. Suslick (1990), nas bolhas de cavitação prevalecem condições extremas, com temperaturas de até 5000 K, pressões de 1000 atmosferas, uma taxa de aquecimento e arrefecimento superior a 1010 K/s e jatos de líquido com velocidades de até 280m/s, que se manifestam como uma força de cisalhamento muito elevada e turbulência na zona de cavitação. A combinação destes fatores (pressão, calor, cisalhamento e turbulência) é utilizada para acelerar a transferência de massa no processo de extração. Além disso, estas condições que ocorrem localmente também são utilizadas em processos ultrassónicos, como homogeneização, emulsificação ou dispersão.

A cavitação ultrassónica / acústica cria forças de elevada intensidade que promovem os processos de cristalização e precipitação (clique para ampliar!)

A extração ultrassónica baseia-se na cavitação acústica e nas suas forças de cisalhamento hidrodinâmicas

Extração ultrassónica de terpenos

O princípio da extração ultrassónica baseia-se em dois efeitos produzidos quando ondas ultrassónicas de alta potência são acopladas a um líquido ou a uma suspensão:
Em primeiro lugar, o solvente (meio líquido envolvente) é impelido para o interior da matriz celular. Dependendo da amplitude e da intensidade da cavitação, a parede celular é perfurada ou sofre rutura devido à pressão do líquido.
Em segundo lugar, durante o ciclo de rarefação, o conteúdo da célula (isto é, o material intracelular) é arrastado para fora do interior da célula. Após a extração ultrassónica, os compostos pretendidos encontram-se no solvente e podem ser separados deste (por exemplo, por evaporação do solvente), obtendo-se assim, por fim, um extrato puro.
A composição da matéria-prima (como o teor de humidade, o grau de maceração / moagem e o tamanho das partículas, e o solvente selecionado são fatores muito importantes para obter um processo de extração ultrassónica eficiente e eficaz. Os parâmetros do processo ultrassónico são também essenciais: a amplitude, a pressão, a temperatura e o tempo de sonicação devem ser estabelecidos e otimizados para obter os melhores resultados.

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