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 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 – potente processador ultrassónico de 400W para extração de terpenos com agitador
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!
- Primeiro, o material vegetal é moído ou cortado em pequenos pedaços para aumentar a área superficial disponível para a extração.
- O material vegetal é depois misturado com um solvente (como etanol ou água) para extrair os terpenos.
- 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.
- A mistura é depois filtrada para separar o material vegetal sólido do líquido que contém os terpenos extraídos.
- O líquido é depois evaporado ou submetido a processamento adicional para remover o solvente e concentrar os terpenos.
- 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.
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.
- 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 |
Homogeneizadores ultrassónicos de alta potência, da escala laboratorial à escala industrial.
Bibliografia/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
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 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.