Extração de terpenos por ultra-sons
Foi provado que a extração ultra-sónica de terpenos dá elevados rendimentos de óxido de terpeno cariofileno, por exemplo, a partir de cannabis e lúpulo. O óxido de cariofileno é um terpeno encontrado na canábis, lúpulo, pimenta, manjericão e alecrim. Como composto ativo, o óxido de cariofileno extraído do terpeno é utilizado como aditivo aromatizante e suplemento de saúde.
Utilização do óxido de cariofileno extraído
O óxido de cariofileno distingue-se pelo seu cheiro e sabor aromáticos (ou seja, ervas). Devido ao seu cheiro e sabor aromáticos intensos, é frequentemente utilizado como aditivo aromatizante em alimentos, bem como componente de fragrâncias. Além disso, também tem a capacidade de se ligar aos receptores endócrinos CB2 no corpo humano, o que o torna um componente farmacêutico interessante.
Extração ultra-sónica de óxido de cariofileno
A extração por ultra-sons do óxido de terpeno cariofileno é uma técnica excelente para produzir rendimentos elevados, por exemplo, a partir de canábis e lúpulo. Ler mais sobre cavitação acústicaO princípio ativo da extração por ultra-sons!
Como exemplo, o óxido de β-cariofileno foi extraído por ultra-sons com o dispositivo de ultra-sons UP100H (100W, 30kHz) de botões de lúpulo secos.
Os dados da análise por GC mostram o rendimento da extração do óxido de β-cariofileno, extraído com a solução de Hielscher UP100H do lúpulo.
UP400ST – Processador ultrassónico potente de 400 W para extração de terpenos com agitador
Análise por cromatografia gasosa do extrato de lúpulo ultrassónico: óxido de β-cariofileno, α-cariofileno, α-pineno, mirceno, limoneno, α-cariofileno e óxido de cariofileno e outros.
Para além do óxido de β-cariofileno, foram extraídos com êxito outros terpenos, como o α-cariofileno, o α-pineno, o mirceno, o limoneno e o α-cariofileno, entre outros.
Como é que os terpenos são extraídos das plantas utilizando a ultrassonografia do tipo sonda? Uma instrução passo a passo!
- Em primeiro lugar, o material vegetal é moído ou cortado em pequenos pedaços para aumentar a área de superfície para extração.
- O material vegetal é depois misturado com um solvente (como o etanol ou a água) para extrair os terpenos.
- A ultrassonografia do tipo sonda é então usada para apoiar o processo de extração, aplicando ondas de ultrassom de alta intensidade e baixa frequência a aproximadamente 20kHz na pasta. Isto provoca uma cavitação acústica e uma rápida vibração do solvente, o que promove a desintegração e a rutura das células vegetais e a libertação dos terpenos.
- A mistura é então filtrada para separar o material vegetal sólido do líquido que contém os terpenos extraídos.
- O líquido é então evaporado ou sujeito a um processamento adicional para remover o solvente e concentrar os terpenos.
- O produto final é um extrato rico em terpenos que pode ser utilizado em várias aplicações, como suplementos dietéticos, alimentos funcionais e cosméticos.
Protocolo de extração ultra-sónica de terpenos
O lúpulo foi moído com um moinho de café convencional para obter um tamanho de partícula mais homogéneo da amostra de lúpulo.
Colocaram-se 4,5 mg de lúpulo num frasco e adicionaram-se 5 ml de etanol. O frasco foi colocado num copo com água gelada para dissipação do calor. Em seguida, a amostra foi submetida a ultra-sons com um UP100Hequipado com o sonotrodo MS7, com uma regulação de amplitude de 50% durante 90 segundos.
Análise por cromatografia gasosa do extrato de lúpulo por ultra-sons:
A sonicação assegura uma elevada transferência de massa entre a matriz celular e o solvente, pelo que se obtém um rendimento muito elevado de extrato de alta qualidade.
- extractos de terpenos de alta qualidade (sem degradação térmica)
- rendimentos elevados
- procedimento rápido
- ROI rápido
- solventes mais suaves
- menor utilização de solventes
- Seguro e fácil de utilizar
- Manutenção reduzida
- extração de terpenos ecológica e amiga do ambiente
A extração ultrassónica de terpenos destaca-se como um método de extração verde, que permite acelerar significativamente o processo de extração de terpenos, ao mesmo tempo que requer menos energia do que outros métodos de extração convencionais (ou seja, CO2 supercrítico), Soxhlet etc.). Outras vantagens associadas à utilização da extração ultra-sónica de terpenos são o fácil manuseamento do extrator ultrassónico, o processo rápido, a ausência de resíduos químicos, o elevado rendimento, o respeito pelo ambiente, a melhoria da qualidade devido a condições de processamento suaves e a prevenção da degradação térmica.
Extractores de ultra-sons para terpenos
A tabela abaixo dá-lhe uma indicação de qual o dispositivo ultrassónico mais adequado para as 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.d. | 10 a 100L/min | UIP16000 |
| n.d. | maior | grupo de UIP16000 |
Homogeneizadores ultra-sónicos de alta potência, do laboratório à escala industrial.
Literatura/Referências
- Selvamuthukumaran, M.; Shi, J. (2017): Recent advances in extraction of antioxidants from plant by-products processing industries. Food Quality and Safety, 2017, 1, 61–81.
- Suslick, K.S. (1990): Sonochemistry. Science 23 Mar 1990: Vol. 247, Issue 4949, pp. 1439-1445
Fatos, vale a pena conhecer
cariofileno
O cariofileno ou (-)-β-cariofileno, é um sesquiterpeno bicíclico natural que pode ser encontrado em muitos óleos essenciais. As seguintes ervas são conhecidas como uma boa fonte de cariofileno: canábisCânhamo (Cannabis sativa), cominho preto (Carum nigrum), cravinho (Syzygium aromaticum), lúpulo (Humulus lupulus), manjericão (Ocimum spp.), orégãos (Origanum vulgare), pimenta preta (Piper nigrum)lavanda (Lavandula angustifolia), alecrim (Rosmarinus officinali) e óleo de copaíba (Copaifera spp.). O β-cariofileno é um fitocanabinóide com forte afinidade para o recetor canabinóide de tipo 2 (CB 2), mas não para o recetor canabinóide de tipo 1 (CB 1).
óxido de cariofileno
O óxido de cariofileno (também 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. As primeiras investigações sugerem que o óxido de cariofileno pode também ser um medicamento potencial para o tratamento do cancro. O óxido de cariofileno faz parte do anel ciclobutano, que já é utilizado na investigação médica para sintetizar o medicamento de quimioterapia carboplatina, amplamente utilizado.
O óxido de cariofileno, no qual a olefina do cariofileno se transformou num epóxido, é um componente aprovado para aromatizar alimentos.
Tanto o β-cariofileno como o óxido de β-cariofileno apresentam baixa solubilidade em água, o que impede a sua absorção pela célula. Para utilizar estes sesquiterpenos como medicamentos ou suplementos nutricionais, o encapsulamento em Lipossomas superar a fraca solubilidade destes sesquiterpenos em fluidos aquosos e assegurar a biodisponibilidade e a bioatividade. Clique aqui para saber mais sobre o encapsulamento ultrassónico de compostos bioactivos!
Óxido de cariofileno na canábis
Na planta de canábis sativa, o óxido de cariofileno encontra-se como um sesquiterpeno, que consiste em três unidades de isopreno. O óxido de cariofileno é um dos maiores e mais abundantes terpenos da planta da canábis e é responsável pelo aroma e cheiro caraterísticos da canábis. A extração por ultra-sons é aplicada com êxito para produzir óleos de canabidiol de espetro totalde modo a que o efeito de comitiva dos compostos do coletor seja dado.
Cavitação ultra-sónica para extração
Quando ondas de ultra-sons de alta potência são introduzidas num líquido, ocorrem ciclos de compressão e expansão (rarefação) no fluido. Durante a rarefação, são gerados vazios ou as chamadas bolhas de cavitação num líquido. Estas bolhas de cavitação, que são pequenas bolhas de vácuo, ocorrem quando a pressão negativa é exercida, de modo a que a resistência à tração local do líquido seja ultrapassada. As bolhas de vácuo crescem ao longo de vários ciclos de compressão / rarefação até não conseguirem absorver mais energia e a bolha de cavitação sofre um colapso implosivo. Este fenómeno é conhecido como cavitação. Suslick (1990), nas bolhas de cavitação prevalecem condições extremas com temperaturas até 5000 K, pressões de 1000 atmosferas, taxas de aquecimento e arrefecimento superiores a 1010 K/s e jactos de líquidos com velocidades até 280m/s, que se manifestam como forças de cisalhamento e turbulências muito elevadas na zona de cavitação. A combinação destes factores (pressão, calor, cisalhamento e turbulência) é utilizada para acelerar a transferência de massa no processo de extração. Além disso, estas condições que ocorrem localmente são também utilizadas em processos de ultra-sons, tais como a homogeneização, emulsificação ou dispersão.
A extração por ultra-sons baseia-se na cavitação acústica e nas suas forças de cisalhamento hidrodinâmicas
Extração ultra-sónica de terpenos
O princípio da extração por ultra-sons baseia-se em dois efeitos, que são produzidos quando ondas de ultra-sons de alta potência são acopladas a um líquido ou a uma pasta:
Em primeiro lugar, o solvente (meio líquido circundante) é empurrado para a matriz celular. Dependendo da amplitude e da força da cavitação, a parede celular é perfurada ou rompida pela pressão do líquido.
Em segundo lugar, durante o ciclo de rarefação, o conteúdo da célula (ou seja, o material intracelular) é expelido do interior da célula. Após a extração por ultra-sons, os compostos visados encontram-se no solvente e podem ser separados do solvente (por exemplo, por evaporação do solvente), de modo a obter-se finalmente um extrato puro.
A composição da matéria-prima (como o teor de humidade, maceração / grau de moagem e tamanho de partícula, e o solvente selecionado são factores muito importantes, a fim de obter um processo de extração de ultra-sons eficiente e eficaz. Os parâmetros do processo de ultra-sons são essenciais, também: amplitude, pressão, temperatura e tempo de sonicação deve ser estabelecida e optimizada para melhores resultados.