Ultralyd Quercetin ekstraktion

Quercetin er et af de mest undersøgte plantepolyfenoler og værdsat for sin antioxidantvirkning samt sin rolle i kosttilskud, funktionelle fødevarer og nutraceuticals. Da quercetin og dets glykosider (f.eks. rutin, isoquercetin) er følsomme over for varme og oxidation, kræver fremstilling af et ekstrakt med høj renhed en effektiv, men alligevel skånsom, ikke-termisk ekstraktionsteknik. Det er netop her, ultralydsekstraktion af quercetin udmærker sig.

Højtydende ultralyd til quercetinekstrakter af høj kvalitet

Ultralydsassisteret ekstraktion (UAE) anvender højintensivt, lavfrekvent ultralyd til mekanisk at nedbryde plantecellevæggene og markant øge masseoverførslen, hvorved quercetin frigives i opløsningsmidlet på få minutter i stedet for timer. Sammenlignet med maceration, Soxhlet-metoden eller varmebaseret nedbrydning giver ultralydsekstraktion højere udbytter, kortere forarbejdningstider, mindre mængder opløsningsmiddel og bedre bevaret bioaktivitet – hvilket gør det til et attraktivt valg til laboratorier, pilotanlæg og produktion i industriel skala af planteekstrakter og polyfenolekstrakter.

Virkninger af ultralydbehandling på cellulær struktur: Den ultralydsinducerede forstyrrelse af cellevæggene tillader frigivelse af quercetin og rutin fra Euonymus alatus.
Billede og studie: ©Yang og Zhang, 2008.

Hvorfor quercetin kræver en skånsom ekstraktionsmetode

Quercetin findes i mange frugter, grøntsager og urter – herunder æbler, løg, bær, te, druer og bladgrøntsager. Som et polyfenol/flavonol kan det nedbrydes ved langvarig opvarmning, stærkt alkaliske forhold eller langvarig kontakt med opløsningsmidler, hvilket mindsker udbyttet og forringer kvaliteten af det endelige ekstrakt. En mild, ikke-termisk metode med kort varighed bidrager derfor til at bevare både mængden og den funktionelle kvalitet (antioxidantkapacitet) af det ekstraherede quercetin.

Sådan fungerer ultralydsekstraktion af quercetin

Akustisk kavitationens rolle Ultralyd med høj intensitet skaber mikroskopiske kavitationsbobler i væsken. Deres implosive sammenbrud genererer lokaliserede varmepunkter, forskydningskræfter og mikrostråler, der sprænger plantecellevæggene og nedbryder vævsmatricerne. Dette åbner de cellulære rum, hvor quercetin er lagret, og fremskynder dets diffusion ud i det omgivende opløsningsmiddel, så det aktive stof frigives hurtigere og mere fuldstændigt.

Typisk procesforløb for ultralydsekstraktion af quercetin

1. Præparation: Mal, skær eller frysetør det rå plantemateriale (f.eks. blade, skræl, frø) for at øge overfladearealet.
2. Valg af opløsningsmiddel: Vælg et grønt opløsningsmiddel af fødevarekvalitet, såsom vand, ethanol eller en blanding af vand og ethanol.
3. Sonikering: Ekstraher i batch-tilstand (under omrøring) eller i kontinuerlig gennemstrømningscelle-tilstand i 5–30 minutter.
4. Adskillelse: Filtrer eller centrifuger ekstraktet, og udvind den quercetinrige væske.
5. Koncentration / rensning: Efter behov kan man tørre, udfælde eller rense.

Bemærk: De konkrete tider, amplituder og opløsningsmiddelforhold afhænger af plantearten og målmatrixen – Vores procesexperter kan hjælpe dig med at optimere procesparametrene for dit råmateriale.

Casestudie: Ultralydsassisteret quercetinekstraktion

Sharifi m.fl. (2017) har påvist, at ultralydsekstraktion er en effektiv og praktisk metode til at udvinde flavonoider, såsom quercetin, fra lægeplanter. De anvendte Hielscher UP400St (400 W, se billedet til venstre) ved en amplitudeindstilling på 50 %. Radisebladene (Raphanus sativus) blev anbragt i methanol og sonikeret i 10 minutter, hvilket resulterede i et quercetinudbytte på 11,8 %.Ultralydsassisteret ekstraktion er overlegen i forhold til konventionelle teknikker såsom maceration, Soxhlet-ekstraktion og termisk nedbrydning. Ultralydsekstraktion udmærker sig ved højere udbytter, betydeligt kortere ekstraktionstider og lavere mængder af opløsningsmidler. Anvendelsen af ultralydsbølger genererer kavitation, som nedbryder cellevæggene i plantematerialet og fremmer masseoverførslen. Ultralydsekstraktion er således mere effektiv end traditionelle metoder og udmærker sig ved ekstraktion af quercetin fra organiske matricer. Selvom ultralydsekstraktionen kun tog 10 minutter. – sammenlignet med ekstraktionstider på 24 timer for maceration, 60 min. for termisk fordøjelse og 24 timer for Soxhlet-ekstraktion – mængden af ultralydekstraheret quercetin var højere end mængden af fordøjelse, maceration og Soxhlet-ekstraktion.

Ultralydsekstraktion (UAE) giver signifikant højere quercetinudbytter i kortere ekstraktionstider sammenlignet med konventionelle ekstraktionsmetoder.
kilde: Sharifi m.fl., 2017

ultralydsekstraktionsudstyr

Hielscher Ultrasonics er specialiseret i fremstilling af højtydende ultralydsprocessorer til fremstilling af ekstrakter af høj kvalitet fra botaniske stoffer.
Hielscher tilbyder en bred produktportefølje, der spænder fra små, kraftfulde laboratorieultralydapparater til robuste bord- og fuldt industrielle systemer, som leverer ultralyd med høj intensitet til effektiv ekstraktion og isolering af bioaktive stoffer (f.eks. polyfenoler, Gingerol, Piperin, Curcumin osv.). Alle ultralydsenheder fra 200 watt til 16.000 watt har et farvet display til digital kontrol, et integreret SD-kort til automatisk dataoptagelse, browserfjernbetjening og mange flere brugervenlige funktioner. Sonotroderne og flowcellerne (de dele, der er i kontakt med mediet) kan autoklaveres og er nemme at rengøre. Alle vores ultralydapparater er bygget til 24/7 drift, kræver lav vedligeholdelse og er nemme og sikre at betjene.
Et digitalt farvedisplay giver mulighed for en brugervenlig kontrol af ultralydsapparatet, hvilket gør processen præcist justerbar. Vores systemer er i stand til at levere fra lave op til meget høje amplituder. Til ekstraktion af polyfenoler såsom quercetin tilbyder vi specielle ultralydssonotroder (også kendt som ultralydssonder eller horn), der er optimeret til fornuftig isolering af aktive stoffer af høj kvalitet. Hielscher sonikeres robusthed giver mulighed for 24/7 drift ved tunge opgaver og i krævende miljøer.
Den præcise kontrol af ultralydsprocesparametrene sikrer reproducerbarhed og processtandardisering.