Quercetin-Extraktion mittels Ultraschall

Quercetin ist ein Pflanzenstoff aus der Gruppe der Polyphenole, der für seine vielfältigen gesundheitlichen Vorteile bekannt ist. Um hochwertiges Quercetin für Lebensmittelzusatzstoffe und Nahrungsergänzungsmittel zu gewinnen, ist eine effiziente, aber milde Extraktionstechnik erforderlich, die eine Zersetzung verhindert. Die Ultraschallextraktion ist ein mildes, mechanisches Extraktionsverfahren, das eine hohe Ausbeute an Quercetin in einer sehr kurzen Extraktionszeit ermöglicht.

Hochleistungs-Ultraschall für hochqualitative Quercetin-Extrakte

Die Ultraschallextraktion ist als mildes, nichtthermisches und dennoch hocheffizientes Verfahren zur Freisetzung bioaktiver Verbindungen aus Pflanzenmaterial bekannt und etabliert. Die Ultraschallextraktion basiert auf dem Phänomen der akustischen Kavitation, die eine rein mechanische Behandlung darstellt. Dies macht die Ultraschallextraktion zur bevorzugten Methode für die Isolierung empfindlicher bioaktiver Verbindungen wie Polyphenole, Quercetin oder Antioxidantien aus pflanzlichen Stoffen.

Auswirkungen der Ultraschallbehandlung auf die Zellstruktur: Die ultraschallinduzierte Aufbrechung der Zellwände ermöglicht die Freisetzung von Quercetin und Rutin aus Euonymus alatus.
Bild und Studie: ©Yang und Zhang, 2008.

Fallstudie: Ultraschall-unterstützte 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 verwendeten einen Hielscher UP400St (400W, siehe Abb. links) bei 50% Amplitudeneinstellung. Die Rettichblätter (Raphanus Sativus) wurden in Methanol eingelegt und 10 Minuten lang beschallt, was zu einer Quercetinausbeute von 11,8 % führte.Die Überlegenheit der ultraschallunterstützten 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 des Pflanzenmaterials aufbricht und den Stofftransport fördert. Daher ist die Ultraschallextraktion effektiver als herkömmliche Methoden und eignet sich hervorragend zur Extraktion von Quercetin aus organischen Matrices. Obwohl die Ultraschallextraktion nur 10 Minuten benötigt. – 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 des mit Ultraschall extrahierten Quercetins war höher als die der Verdauung, der Mazeration und der Soxhlet-Extraktion.

Die Ultraschallextraktion (UAE) liefert im Vergleich zu herkömmlichen Extraktionsverfahren deutlich höhere Quercetinausbeuten bei kürzerer Extraktionszeit.
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 an, das von kleinen, leistungsstarken Labor-Ultraschallgeräten bis hin zu robusten Tischgeräten und vollindustriellen Systemen reicht, die hochintensiven Ultraschall für die effiziente Extraktion und Isolierung bioaktiver Substanzen (z.B. Polyphenole) liefern, gingerol, Piperin, Curcumin etc.). Alle Ultraschallgeräte von 200 Watt bis 16.000 Watt verfügen über ein Farbdisplay 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 ausgelegt, erfordern wenig Wartung und sind einfach und sicher zu bedienen.
Ein digitales Farbdisplay ermöglicht eine benutzerfreundliche Steuerung des Ultraschallgerätes, 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 Ultraschallsonden oder -hörner genannt) an, die für die sinnvolle Isolierung hochwertiger Wirkstoffe optimiert sind. Die Robustheit der Hielscher-Sonotroden ermöglicht einen 24/7-Betrieb bei hoher Belastung und in anspruchsvollen Umgebungen.
Die präzise Kontrolle der Ultraschallprozessparameter sichern Reproduzierbarkeit und Prozessstandardisierung.