Quercetin-Extraktion mittels Ultraschall
Quercetin ist ein Pflanzenstoff aus der Gruppe der Polyphenole, der für seine vielfältigen gesundheitlichen Eigenschaften bekannt ist. Um hochwertiges Quercetin für Lebensmittelzusatzstoffe und Nahrungsergänzungsmittel herzustellen, ist eine effiziente, aber dennoch schonende Extraktionstechnik erforderlich, um eine Zersetzung zu verhindern. Die Ultraschallextraktion ist eine milde, mechanische Extraktionsmethode, die in sehr kurzer Extraktionszeit hohe Ausbeuten an Quercetin liefert.
Hochleistungs-Ultraschall für hochwertige Quercetin-Extrakte
Die Ultraschallextraktion ist als milde, nicht-thermische und dennoch hocheffiziente Methode zur Freisetzung bioaktiver Verbindungen aus Pflanzenmaterial bekannt und etabliert. Die Ultraschallextraktion basiert auf dem Phänomen der akustischen Kavitation, bei der es sich um eine rein mechanische Behandlung handelt. Dies macht die Beschallung zur bevorzugten Methode für die Isolierung empfindlicher bioaktiver Verbindungen wie Polyphenole, Quercetin oder Antioxidantien aus Pflanzenstoffen.
- Überlegene Erträge
- Schnelle Extraktion – innerhalb weniger Minuten
- Hochwertige Extrakte – Mild, nicht-thermisch
- Grüne Lösungsmittel (Wasser, Ethanol, Methanol usw.)
- einfache und sichere Bedienung
- geringe Investitions- und Betriebskosten
- 24/7 Betrieb unter hoher Last
- grüne, umweltfreundliche Methode
Auswirkungen von Ultraschall auf die Zellstruktur: Die durch Ultraschall induzierte Störung der Zellwände ermöglicht die Freisetzung von Quercetin und Rutin aus Euonymus alatus.
Bild und Studie: ©Yang und Zhang, 2008.
120L Ultraschall Batch-Extraktion von pflanzlichen Substanzen mit der Ultraschallator UIP2000hdT
Fallstudie: Ultraschallgestützte Quercetin-Extraktion
Sharifi et al. (2017) haben gezeigt, dass die Ultraschallextraktion eine effektive und praktische Methode ist, um Flavonoide wie Quercetin aus Heilpflanzen zu extrahieren. Sie benutzten einen Hielscher UP400St (400W, siehe Abb. links) bei 50% Amplitudeneinstellung. Die Radieschenblätter (Raphanus Sativus) wurden in Methanol eingelegt und 10 Minuten lang beschallt, was zu einer Quercetin-Ausbeute von 11,8 % führte. Die Überlegenheit der ultraschallgestützten Extraktion im Vergleich zu herkömmlichen Techniken wie Mazeration, Soxhlet-Extraktion und thermischem Aufschluss. Die Ultraschallextraktion zeichnet sich durch höhere Ausbeuten, deutlich kürzere Extraktionszeiten und geringere Mengen an Lösungsmitteln aus. Die Anwendung von Ultraschallwellen erzeugt Kavitation, die die Zellwände von Pflanzenmaterial aufbricht und den Stofftransport fördert. Daher ist die Ultraschallextraktion effektiver als herkömmliche Methoden und zeichnet sich durch die Quercetin-Extraktion aus organischen Matrices aus. Obwohl die Ultraschallextraktion nur 10 Minuten benötigte. – im Vergleich zu Extraktionszeiten von 24 Stunden für die Mazeration, 60 Minuten für den thermischen Aufschluss und 24 Stunden für die Soxhlet-Extraktion – Die Menge an ultraschallextrahiertem Quercetin war höher als die Menge an Aufschluss, Mazeration und Soxhlet-Extraktion.
Die Ultraschallextraktion (UAE) führt im Vergleich zu herkömmlichen Extraktionsmethoden zu deutlich höheren Quercetin-Ausbeuten bei kürzeren Extraktionszeiten.
Quelle: Sharifi at al. 2017
Ultraschall-Extraktionssysteme
Hielscher Ultrasonics ist auf die Herstellung von Hochleistungs-Ultraschallprozessoren für die Produktion hochwertiger Extrakte aus pflanzlichen Stoffen spezialisiert.
Hielscher bietet ein breites Produktportfolio, das von kleinen, leistungsstarken Labor-Ultraschallgeräten bis hin zu robusten Tisch- und vollindustriellen Systemen reicht, die hochintensiven Ultraschall für die effiziente Extraktion und Isolierung bioaktiver Substanzen (z. B. Polyphenole, gingerol, Piperin, Curcumin usw.). Alle Ultraschallgeräte von 200 Watt bis 16.000 Watt verfügen über ein farbiges Display zur digitalen Steuerung, eine integrierte SD-Karte zur automatischen Datenaufzeichnung, eine Browser-Fernbedienung und viele weitere benutzerfreundliche Funktionen. Die Sonotroden und Durchflusszellen (die Teile, die mit dem Medium in Berührung kommen) können autoklaviert werden und sind leicht zu reinigen. Alle unsere Ultraschallgeräte sind für den 24/7-Betrieb gebaut, wartungsarm und einfach und sicher zu bedienen.
Ein digitales Farbdisplay ermöglicht eine benutzerfreundliche Steuerung des Ultraschallgeräts, wodurch der Prozess präzise einstellbar ist. Unsere Systeme sind in der Lage, von niedrigen bis zu sehr hohen Amplituden zu liefern. Für die Extraktion von Polyphenolen wie Quercetin bieten wir spezielle Ultraschallsonotroden (auch bekannt als Ultraschallsonden oder Hörner) an, die für die sinnvolle Isolierung hochwertiger Wirkstoffe optimiert sind. Die Robustheit der Hielscher Ultraschallgeräte ermöglicht einen 24/7-Betrieb bei hoher Beanspruchung und in anspruchsvollen Umgebungen.
Die präzise Kontrolle der Ultraschallprozessparameter sichern Reproduzierbarkeit und Prozessstandardisierung.
Kontaktieren Sie uns! / Fragen Sie uns!
Hochleistungs-Ultraschallprozessoren von Labor über Bench-top bis hin zum Industrielle Anlage.
Literatur
- Sharifi, Niusha; Mahernia, Shabnam; Amanlou, Massoud (2017): Vergleich verschiedener Methoden zur Quercetin-Extraktion aus Blättern von Raphanus sativus L. Pharmaceutical Sciences März 2017, 23, 59-65.
- Anaya-Esparza, Luis Miguel; Ramos-Aguirre, Dení; Zamora-Gasga, Víctor Manuel; Yahia, Elhadi; Montalvo-González, Efigenia (2018): Optimierung der ultraschallgestützten Extraktion von phenolischen Verbindungen aus Justicia spicigera-Blättern. Lebensmittelwissenschaft und Biotechnologie 27, 2018. 1093–1102.
- Wang, L., Li, Z., Huang, J. et al. (2022): Wirkung der ultraschallgestützten Extraktion von Polyphenolen aus Apfelschalen in Wasser-CO2-Systemen. Lebensmittel-Bioprozesstechnik 15, 2022. 1157–1167.
- Valu, M.-V.; Soare, L.C.; Sutan, N.A.; Ducu, C.; Moga, S.; Hritcu, L.; Boiangiu, R.S.; Carradori, S. (2022): Optimierung der Ultraschallextraktion zur Gewinnung von Erinacin A und Polyphenolen mit antioxidativer Aktivität aus der Pilzbiomasse von Hericium erinaceus. Lebensmittel 2020, 9, 1889.
- Sumbal Jamshaid, Dildar Ahmed (2022): Optimierung der ultraschallgestützten Extraktion wertvoller Verbindungen aus den Früchten von Melia azedarach mit Glycerin-Cholinchlorid, tiefeutektischem Lösungsmittel. Nachhaltige Chemie und Pharmazie, Band 29, 2022.
Wissenswertes
Quercetin
Quercetin, ein pflanzliches Flavonol (das eine Untergruppe der Flavonoidgruppe der Polyphenole ist) kommt in vielen Obst-, Gemüse- und Blättern vor. Natürliche Quellen für Quercetin sind Äpfel, Paprika, Rotwein, dunkle Kirschen und Beeren (Heidelbeeren, Heidelbeeren, Brombeeren und andere), Tomaten, Kreuzblütler wie Brokkoli, Kohl und Sprossen; grünes Blattgemüse, auch als Spinat, Grünkohl; Zitrusfrüchte, Kakao, Preiselbeeren, Vollkornprodukte wie Buchweizen, Spargel, Kapern, rote Zwiebeln, Olivenöl, schwarzer und grüner Tee, Bohnen und Hülsenfrüchte; Kräuter wie Salbei, amerikanischer Holunder, Johanniskraut und Ginkgo biloba.
Quercetin zeichnet sich durch einen bitteren Geschmack aus. Aufgrund seiner vielen gesundheitsfördernden Wirkungen wird es als Zusatzstoff in Nahrungsergänzungsmitteln, Getränken, Lebensmitteln und Pharmazeutika eingesetzt.
Forscher der Universität Verona, Italien, fanden heraus, dass Quercetin-Glykoside wie Isoquercetin und andere Flavonoide wie Kaempferol antivirale, antimikrobielle, entzündungshemmende und antiallergische Wirkstoffe sind, die verschiedene Zelltypen sowohl bei Tieren als auch bei Menschen positiv beeinflussen können. Quercetin kann helfen, Entzündungen zu senken, Allergien zu bekämpfen, die Herzgesundheit zu unterstützen, Schmerzen zu bekämpfen, möglicherweise die Ausdauer zu verbessern, Krebs zu bekämpfen und die Gesundheit von Haut und Leber zu schützen. Als pflanzliche Verbindung wird Quercetin seit der Antike als natürliches Heilmittel verwendet. Zum Beispiel wird im Iran Quercetin als traditionelles Arzneimittel verwendet, wo es als Abführmittel und in jüngerer Zeit als Antitumor-, Antiproliferativ- und Antidiabetikum verabreicht wird.