استخراج كيرسيتين بالموجات فوق الصوتية
يُعد الكيرسيتين أحد أكثر البوليفينولات النباتية دراسةً، ويُقدَّر لفعاليته المضادة للأكسدة ودوره في المكملات الغذائية والأغذية الوظيفية والمستحضرات الغذائية. ونظرًا لأن الكيرسيتين وجليكوسيداته (مثل الروتين والإيزوكيرسيتين) حساسة للحرارة والأكسدة، فإن إنتاج مستخلص عالي النقاء يتطلب تقنية استخلاص فعالة ومعتدلة في الوقت نفسه، وغير حرارية. وهذا بالضبط هو المجال الذي يتفوق فيه استخلاص الكيرسيتين بالموجات فوق الصوتية.
الموجات فوق الصوتية عالية الأداء لمقتطفات كيرسيتين عالية الجودة
يستخدم الاستخلاص بمساعدة الموجات فوق الصوتية (UAE) موجات فوق صوتية عالية الطاقة ومنخفضة التردد لتفتيت جدران الخلايا النباتية ميكانيكيًا وزيادة انتقال الكتلة بشكل كبير، مما يؤدي إلى إطلاق الكيرسيتين في المذيب في غضون دقائق بدلاً من ساعات. وبالمقارنة مع عملية النقع، طريقة سوكسليت، أو الهضم الحراري، يوفر الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية عوائد أعلى، وأوقات معالجة أقصر، وأحجام أقل من المذيبات، ونشاطًا حيويًّا محفوظًا بشكل أفضل – مما يجعلها خيارًا جذابًا للمختبرات والمصانع التجريبية والإنتاج على نطاق صناعي لمستخلصات النباتات والبوليفينول.
هل أنت مستعد للانتقال من عمليات النقع وطريقة سوكسليت إلى عملية استخلاص سريعة ومعتدلة وغير حرارية؟ اتصل بنا الآن – سنساعدك في تحديد نظام الموجات فوق الصوتية المناسب لمواد مصنعك.
120L استخراج دفعة بالموجات فوق الصوتية من النباتات مع سونيكاتور UIP2000hdT
- عوائد متفوقة
- استخراج عالي السرعة – في غضون دقائق
- مستخلصات عالية الجودة – خفيف وغير حراري
- المذيبات الخضراء (الماء ، الإيثانول ، الميثانول ، إلخ)
- عملية سهلة وآمنة
- انخفاض تكاليف الاستثمار والتشغيل
- 24/7 عملية تحت الخدمة الشاقة
- طريقة خضراء وصديقة للبيئة
آثار الموجات فوق الصوتية على البنية الخلوية: يسمح الاضطراب الناجم بالموجات فوق الصوتية لجدران الخلايا بإطلاق الكيرسيتين والروتين من Euonymus alatus.
الصورة والدراسة: ©يانغ وتشانغ ، 2008.
لماذا يتطلب الكيرسيتين طريقة استخلاص لطيفة
يوجد الكيرسيتين في العديد من الفواكه والخضروات والأعشاب – بما في ذلك التفاح، والبصل، والتوت، والشاي، والعنب، والخضروات الورقية. وباعتباره مركبًا من فئة البوليفينول/الفلافونول، فإنه قد يتحلل تحت تأثير الحرارة لفترات طويلة، أو في الظروف القلوية القوية، أو عند التلامس المطول مع المذيبات، مما يقلل من المحصول ويؤثر سلبًا على جودة المستخلص النهائي. لذلك، تساعد الطريقة اللطيفة وغير الحرارية وقصيرة المدة على الحفاظ على كل من الكمية والجودة الوظيفية (القدرة المضادة للأكسدة) للكيرسيتين المستخلص.
كيفية عمل الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية لمادة الكيرسيتين
دور التجويف الصوتي: تُحدث الموجات فوق الصوتية عالية الكثافة فقاعات تجويف مجهرية في السائل. ويؤدي انهيارها الداخلي إلى توليد نقاط ساخنة موضعية، وقوى قص، ونفاثات دقيقة تعمل على تمزيق جدران الخلايا النباتية وتفتيت مصفوفات الأنسجة. وهذا يؤدي إلى فتح الحجرات الخلوية التي يُخزَّن فيها الكيرسيتين، ويسرع انتشاره في المذيب المحيط، وبالتالي يتم إطلاق المركب الفعال بشكل أسرع وأكثر اكتمالاً.
تدفق العملية النموذجي لاستخلاص الكيرسيتين بالموجات فوق الصوتية
- اعداد: طحن المواد النباتية الخام (مثل الأوراق، والقشور، والبذور) أو تقطيعها أو تجفيفها بالتجميد لزيادة مساحة سطحها.
- اختيار المذيبات: اختر مذيبًا أخضرًا صالحًا للاستخدام الغذائي، مثل الماء أو الإيثانول أو خليط من الماء والإيثانول.
- صوتنة: يتم الاستخلاص في الوضع الدفعي (مع التحريك) أو في وضع الخلية ذات التدفق المستمر لمدة تتراوح بين 5 و30 دقيقة.
- انفصال: تصفية المستخلص أو طرده بالطرد المركزي واستخلاص السائل الغني بالكيرسيتين.
- التركيز / التنقية: يمكن تجفيفها أو ترسيبها أو تنقيتها حسب الحاجة.
ملاحظة: تعتمد الأوقات المحددة، والسعات، ونسب المذيبات على نوع النبات والمصفوفة المستهدفة – يمكن لخبراء العمليات لدينا مساعدتك في تحسين معلمات العملية بما يتناسب مع المواد الخام الخاصة بك.
سونياتور UP200Ht لاستخلاص مادة الكيرسيتين
دراسة حالة: استخراج الكيرسيتين بمساعدة الموجات فوق الصوتية
أثبت شريفي وآخرون (2017) أن الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية هو طريقة فعالة وعملية لاستخلاص مركبات الفلافونويد مثل الكيرسيتين من النباتات الطبية. وقد استخدموا جهاز Hielscher UP400St (400 واط، انظر الصورة على اليسار) عند ضبط السعة على 50٪. وُضعت أوراق الفجل (Raphanus Sativus) في الميثانول وخضعت للمعالجة بالموجات فوق الصوتية لمدة 10 دقائق، مما أدى إلى الحصول على عائد من الكيرسيتين بنسبة 11.8٪.تتفوق عملية الاستخلاص بمساعدة الموجات فوق الصوتية مقارنةً بالتقنيات التقليدية مثل النقع، واستخلاص سوكسليت، والهضم الحراري. ويتميز الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية بإنتاجية أعلى، وأوقات استخلاص أقصر بشكل ملحوظ، وكميات أقل من المذيبات. يؤدي تطبيق الموجات فوق الصوتية إلى حدوث تجويف، مما يؤدي إلى تكسير جدران الخلايا في المادة النباتية وتعزيز انتقال الكتلة. وبالتالي، فإن الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية أكثر فعالية من الطرق التقليدية ويتفوق في استخلاص الكيرسيتين من المصفوفات العضوية. على الرغم من أن عملية الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية لم تستغرق سوى 10 دقائق. – مقارنة بأوقات الاستخراج البالغة 24 ساعة للنقع ، و 60 دقيقة للهضم الحراري ، و 24 ساعة لاستخراج Soxhlet – كانت كمية الكيرسيتين المستخرجة بالموجات فوق الصوتية أعلى من كمية الهضم والنقع واستخراج Soxhlet.
يعطي الاستخراج بالموجات فوق الصوتية (الإمارات العربية المتحدة) غلة كيرسيتين أعلى بكثير في أوقات استخراج أقصر مقارنة بطرق الاستخراج التقليدية.
المصدر: شريفي وآخرون، 2017
سونيكاتور UP400ST لاستخراج النباتات
معدات استخراج بالموجات فوق الصوتية
Hielscher Ultrasonics متخصصة في تصنيع المعالجات بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء لإنتاج مقتطفات عالية الجودة من النباتات.
Hielscher يقدم مجموعة واسعة من المنتجات التي تتراوح من الموجات فوق الصوتية مختبر صغيرة، قوية إلى مقاعد البدلاء قوية والأنظمة الصناعية بالكامل، والتي توفر الموجات فوق الصوتية عالية الكثافة لاستخراج وعزل المواد النشطة بيولوجيا بكفاءة (مثل البوليفينول، جينجيرول, بيبيرين, كركم إلخ). تتميز جميع أجهزة الموجات فوق الصوتية من 200 واط إلى 16000 واط بشاشة ملونة للتحكم الرقمي وبطاقة SD مدمجة لتسجيل البيانات تلقائيا والتحكم عن بعد في المتصفح والعديد من الميزات سهلة الاستخدام. يمكن تعقيم sonotrodes وخلايا التدفق (الأجزاء الملامسة للوسط) وسهلة التنظيف. تم تصميم جميع الموجات فوق الصوتية لدينا لعملية 24/7 ، وتتطلب صيانة منخفضة وسهلة وآمنة للعمل.
تسمح الشاشة الملونة الرقمية بالتحكم السهل في الموجات فوق الصوتية ، مما يجعل العملية قابلة للتعديل بدقة. أنظمتنا قادرة على التوصيل من السعات المنخفضة إلى السعات العالية جدا. لاستخراج البوليفينول مثل كيرسيتين ، نحن نقدم سونوتروديس بالموجات فوق الصوتية الخاصة (المعروف أيضا باسم تحقيقات أو قرون الموجات فوق الصوتية) التي تم تحسينها للعزل المعقول للمواد الفعالة عالية الجودة. متانة صوتيات Hielscher تسمح لعملية 24/7 في الخدمة الشاقة وفي البيئات الصعبة.
يضمن التحكم الدقيق في معلمات العملية بالموجات فوق الصوتية قابلية التكاثر وتوحيد العملية.
معالجات الموجات فوق الصوتية عالية الطاقة من المختبر للطيار و النطاق الصناعي.
الأسئلة الشائعة حول استخلاص الكيرسيتين بالموجات فوق الصوتية
ما هو الكيرسيتين؟
تم العثور على كيرسيتين ، وهو فلافونول نباتي (وهو مجموعة فرعية من مجموعة الفلافونويد من البوليفينول) في العديد من الفواكه والخضروات والأوراق. المصادر الطبيعية للكيرسيتين هي التفاح والفلفل والنبيذ الأحمر والكرز الداكن والتوت (العنب البري والتوت والعليق وغيرها) والطماطم والخضروات الصليبية ، مثل البروكلي والملفوف والبراعم. الخضروات الورقية الخضراء ، أوش مثل السبانخ واللفت. الحمضيات والكاكاو والتوت البري والحبوب الكاملة ، مثل الحنطة السوداء والهليون والكبر والبصل الأحمر وزيت الزيتون والشاي الأسود والأخضر والفاصوليا والبقوليات ؛ الأعشاب ، مثل المريمية ، المسنين الأمريكيين ، نبتة سانت جون والجنكة بيلوبا.
ما هي المذيبات المستخدمة في استخلاص الكيرسيتين بالموجات فوق الصوتية؟
يُستخدم عادةً المذيبات الخضراء الصالحة للاستخدام الغذائي، مثل الماء، والإيثانول، والميثانول، أو مخاليط الماء والإيثانول.
لماذا يلزم اتباع طريقة استخلاص معتدلة في حالة الكيرسيتين؟
ونظرًا لأن الكيرسيتين مركب نشط بيولوجيًا حساس، فإن الأمر يتطلب تقنية فعالة ومعتدلة في الوقت نفسه لمنع تحلله عند إنتاج مستخلص عالي الجودة لاستخدامه كمضافات غذائية ومكملات غذائية. ويُعد الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية طريقة معتدلة وغير حرارية وميكانيكية بحتة، تتيح الحصول على كميات كبيرة من الكيرسيتين في وقت استخلاص قصير جدًّا.
كيف يعمل الاستخراج بالموجات فوق الصوتية؟
يعتمد الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية على ظاهرة التجويف الصوتي، التي تؤدي إلى تكسير جدران خلايا المواد النباتية وتعزز انتقال الكتلة، مما يؤدي إلى إطلاق مركبات نشطة بيولوجيًا مثل البوليفينول والكيرسيتين ومضادات الأكسدة. وهذا يجعل المعالجة بالموجات فوق الصوتية الطريقة المفضلة لعزل المركبات النباتية الحساسة.
ما هي المزايا الرئيسية لاستخلاص الكيرسيتين بالموجات فوق الصوتية؟
وتشمل المزايا الرئيسية: عوائد فائقة، واستخراج عالي السرعة في غضون دقائق، ومستخلصات عالية الجودة خفيفة وغير حرارية، واستخدام مذيبات صديقة للبيئة (الماء، والإيثانول، والميثانول، وما إلى ذلك)، وتشغيل سهل وآمن، وتكاليف استثمار وتشغيل منخفضة، والقدرة على العمل على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع في ظروف التشغيل المكثف. كما أنها طريقة صديقة للبيئة.
هل عملية الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية قابلة للتكرار ومناسبة للاستخدام على نطاق صناعي؟
نعم. يضمن التحكم الدقيق في معلمات عملية الموجات فوق الصوتية قابلية التكرار وتوحيد العملية. توفر شركة Hielscher سونوترويدات خاصة مُحسَّنة خصيصًا لعزل المواد الفعالة عالية الجودة بطريقة دقيقة، مما يدعم توسيع نطاق الإنتاج من المرحلة المختبرية إلى المرحلة التجريبية ثم إلى الإنتاج الصناعي.
ما هي الفوائد الصحية التي يرتبط بها الكيرسيتين؟
وقد وُصفت جليكوسيدات الكيرسيتين (مثل الإيزوكيرسيتين) والفلافونويدات ذات الصلة بأنها عوامل مضادة للفيروسات، ومضادة للميكروبات، ومضادة للالتهابات، ومضادة للحساسية، يمكنها أن تؤثر بشكل إيجابي على أنواع مختلفة من الخلايا لدى الحيوانات والبشر. قد يساعد الكيرسيتين في تقليل الالتهاب، ومكافحة الحساسية، ودعم صحة القلب، وتخفيف الألم، وربما تحسين القدرة على التحمل، ومكافحة السرطان، وحماية صحة الجلد والكبد.
الأدب / المراجع
- شريفي, نيوشا; ماهرنيا ، شبنام ؛ أمانلو ، مسعود (2017): مقارنة بين الطرق المختلفة في استخراج الكيرسيتين من أوراق Raphanus sativus L. العلوم الصيدلانية مارس 2017 ، 23 ، 59-65.
- أنايا إسبارزا ، لويس ميغيل ؛ راموس أغيري، ديني؛ زامورا غاساغا ، فيكتور مانويل ؛ يحيى, الهادي; مونتالفو غونزاليس ، إيفيجينيا (2018): تحسين الاستخراج بمساعدة الموجات فوق الصوتية للمركبات الفينولية من أوراق Justicia spicigera. علوم الأغذية والتكنولوجيا الحيوية 27 ، 2018. 1093–1102.
- وانغ ، إل ، لي ، ز. ، هوانغ ، ج. وآخرون (2022): تأثير استخراج البوليفينول بمساعدة الموجات فوق الصوتية من قشور التفاح في أنظمة CO2 المائية. تكنولوجيا المعالجة الحيوية للأغذية 15 ، 2022. 1157–1167.
- لوكاس-غونزاليس ر.، فيودا-مارتوس م.، بيريز-ألفاريز ج. أ.، فرنانديز-لوبيز ج. (2024): عوامل الفرز التي تؤثر على استخلاص (بولي) الفينولات من بذور النخيل بمساعدة الموجات فوق الصوتية. مجلة «فرونتيرز إن كيميستري»، المجلد 12، 2024.
- سومبال جمشايد ، ديلدار أحمد (2022): تحسين استخراج بمساعدة الموجات فوق الصوتية من المركبات القيمة من ثمرة ميليا azedarach مع المذيبات سهل الانصهار كلوريد الجلسرين الكولين. الكيمياء المستدامة والصيدلة ، المجلد 29 ، 2022.