Ultrazvučna ekstrakcija kvercetina

Kvercetin je jedan od najčešće proučavanih biljnih polifenola, cijenjen zbog svog antioksidativnog djelovanja i uloge u dodacima prehrani, funkcionalnoj hrani i nutraceutici. Budući da su kvercetin i njegovi glikozidi (npr. rutin, izokvercetin) osjetljivi na toplinu i oksidaciju, za proizvodnju ekstrakta visoke čistoće potrebna je efikasna, ali blaga, netermalna tehnika ekstrakcije. Upravo je to mjesto gdje ultrazvučna ekstrakcija kvercetina briljira.

Ultrazvuk visokih performansi za visokokvalitetne ekstrakte kvercetina

Ekstrakcija potpomognuta ultrazvukom (UAE) koristi ultrazvuk velike snage, niske frekvencije da mehanički poremeti zidove biljnih stanica i dramatično poveća prijenos mase, otpuštajući kvercetin u rastvarač u roku od nekoliko minuta umjesto sati. bolje očuvana bioaktivnost – što ga čini atraktivnom opcijom za laboratorije, pilot postrojenja i industrijsku proizvodnju botaničkih i polifenolnih ekstrakata.

Efekti ultrazvučne obrade na ćelijsku strukturu: Ultrazvučno inducirano oštećenje ćelijskih zidova omogućava oslobađanje kvercetina i rutina iz Euonymus alatusa.
Slika i studija: ©Yang i Zhang, 2008.

Zašto kvercetin zahtijeva nježnu metodu ekstrakcije

Kvercetin se nalazi u velikom broju voća, povrća i začinskog bilja – uključujući jabuke, luk, bobičasto voće, čaj, grožđe i lisnato povrće. Kao polifenol/flavonol može se razgraditi pod dugotrajnom toplotom, jakim alkalnim uslovima ili dugim kontaktom rastvarača, što smanjuje prinos i ugrožava kvalitet konačnog ekstrakta. Blaga, netermalna, kratkotrajna metoda stoga pomaže u očuvanju i količine i funkcionalnog kvaliteta (antioksidativnog kapaciteta) ekstrahiranog kvercetina.

Kako funkcioniše ultrazvučna ekstrakcija kvercetina

Uloga akustične kavitacije Ultrazvuk visokog intenziteta stvara mikroskopske kavitacijske mehuriće u tečnosti. Their implosive collapse generates localized hot spots, shear forces, and micro‑jets that rupture plant cell walls and break up tissue matrices. This opens the cellular compartments where quercetin is stored and accelerates its diffusion into the surrounding solvent, so the active compound is released faster and more completely.

Tipični tok procesa za ultrazvučnu ekstrakciju kvercetina

1. Priprema: samljeti, izrezati ili osušiti zamrzavanjem sirovi biljni materijal (npr. lišće, kore, sjemenke) kako bi se povećala površina.
2. Izbor rastvarača: odaberite zeleni rastvarač za hranu kao što je voda, etanol ili mješavina vode i etanola.
3. Sonikacija: ekstrakt u režimu serije (uz miješanje) ili u režimu kontinuiranog protoka ćelija 5–30 minuta.
4. odvajanje: Filtriraj ili centrifugiraj ekstrakt i izvuci tečnost bogatu kvercetinom.
5. Koncentracija / pročišćavanje: Opcionalno osušiti, taložiti ili pročišćavati po potrebi.

Napomena: tačna vremena, amplitude i omjeri rastvarača zavise od vrste biljke i ciljne matrice – naši stručnjaci za proces mogu vam pomoći da optimizirate parametre procesa za vaš sirovi materijal.

Studija slučaja: Ekstrakcija kvercetina uz pomoć ultrazvuka

Sharifi et al. (2017) su pokazali da je ultrazvučna ekstrakcija efikasna i praktična metoda za izdvajanje flavonoida kao što je kvercetin iz ljekovitog bilja. Koristili su Hielscher UP400St (400W, vidi sliku lijevo) pri postavci amplitude od 50%. Listovi rotkvice (Raphanus Sativus) su stavljeni u metanol i sonikirani 10 min., što je rezultiralo prinosom kvercetina od 11,8%. Superiornost ultrazvučne ekstrakcije u odnosu na konvencionalne tehnike kao što su maceracija, Soxhlet ekstrakcija i termalna digestija. Ultrazvučna ekstrakcija se ističe većim prinosima, znatno kraćim vremenom ekstrakcije i manjim količinama otapala. Primjena ultrazvučnih valova stvara kavitaciju, koja remeti ćelijske zidove biljnog materijala i potiče prijenos mase. Stoga je ultrazvučna ekstrakcija efikasnija od tradicionalnih metoda i ističe se u ekstrakciji kvercetina iz organskih matrica. Iako je ultrazvučna ekstrakcija trebala samo 10 min. – u poređenju sa vremenom ekstrakcije od 24 sata za maceraciju, 60 min. za termičku digestiju i 24 sata za Soxhletovu ekstrakciju – količina ultrazvučno ekstrahiranog kvercetina bila je veća od digestije, maceracije i Soxhletove ekstrakcije.

Ultrazvučna ekstrakcija (UAE) daje značajno veće prinose kvercetina u kraćim vremenima ekstrakcije u poređenju sa konvencionalnim metodama ekstrakcije.
Izvor: Sharifi i dr., 2017

Ultrazvučna oprema za ekstrakciju

Hielscher Ultrasonics je specijaliziran za proizvodnju ultrazvučnih procesora visokih performansi za proizvodnju visokokvalitetnih ekstrakata iz biljaka.
Hielscher nudi širok asortiman proizvoda koji se kreće od malih, moćnih laboratorijskih ultrazvučnih aparata do robusnih stonih i potpuno industrijskih sistema, koji isporučuju ultrazvuk visokog intenziteta za efikasnu ekstrakciju i izolaciju bioaktivnih supstanci (npr. polifenola, gingerol, piperin, kurkumin itd.). Svi ultrazvučni uređaji od 200 vati do 16.000 vati imaju ekran u boji za digitalnu kontrolu, integriranu SD karticu za automatsko snimanje podataka, daljinsko upravljanje preglednikom i mnoge druge funkcije prilagođene korisniku. Sonotrode i protočne ćelije (dijelovi koji su u kontaktu sa medijumom) mogu se autoklavirati i lako se čiste. Svi naši ultrasonikatori su napravljeni za rad 24 sata dnevno, 7 dana u nedelji, zahtevaju nisko održavanje i laki su i sigurni za rad.
Digitalni displej u boji omogućava laku kontrolu ultrazvučnog aparata, što proces čini precizno podesivim. Naši sistemi su u stanju da isporuče od malih do veoma velikih amplituda. Za ekstrakciju polifenola kao što je kvercetin, nudimo posebne ultrazvučne sonotrode (poznate i kao ultrazvučne sonde ili rogovi) koje su optimizirane za razumnu izolaciju visokokvalitetnih aktivnih tvari. Robusnost Hielscher sonikatora omogućava 24/7 rad u teškim uslovima iu zahtjevnim okruženjima.
Precizna kontrola parametara ultrazvučnog procesa osigurava ponovljivost i standardizaciju procesa.