Quercetin-Extraktion mittels Ultraschall
Quercetin ist eine Pflanzenverbindung aus der Gruppe der Polyphenole, die für ihre vielfältigen gesundheitlichen Eigenschaften bekannt ist.
Um hochwertiges Quercetin für Lebensmittelzusatzstoffe und Nahrungsergänzungsmittel herzustellen, ist eine effiziente, aber schonende Extraktionstechnik erforderlich, um eine Zersetzung zu verhindern.
Die Ultraschallextraktion ist eine milde, mechanische Extraktionsmethode, die eine hohe Ausbeute an Quercetin in sehr kurzer Extraktionszeit ermöglicht.
Leistungsstarke Ultraschallgeräte für hochwertige Quercetinextrakte
Die Ultraschallextraktion ist bekannt und etabliert als milde, nicht-thermische und dennoch hocheffiziente Methode zur Freisetzung bioaktiver Verbindungen aus Pflanzenmaterial. Die Ultraschallextraktion basiert auf dem Phänomen der akustischen Kavitation, das eine rein mechanische Behandlung ist. Dies macht die Ultraschallbehandlung zur bevorzugten Methode für die Isolierung empfindlicher bioaktiver Verbindungen wie Polyphenole, Quercetine oder Antioxidantien aus Pflanzenstoffen.
- Überlegene Renditen
- Schnelle Extraktion – innerhalb weniger Minuten
- Hochwertige Extrakte – Mild, nicht-thermisch
- Grüne Lösungsmittel (Wasser, Ethanol, Methanol, etc.)
- einfache und sichere Bedienung
- geringe Investitions- und Betriebskosten
- 24/7 Betrieb unter hoher Last
- grüne, umweltfreundliche Methode
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 benutzten 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 benötigte. – im Vergleich zu den Extraktionszeiten von 24 Stunden für die Mazeration, 60 Minuten für die thermische Verdauung und 24 Stunden für die Soxhlet-Extraktion. – die Menge an ultraschallgeschütztem Quercetin war höher als die der Verdauung, Mazeration und Soxhlet-Extraktion.
Die Ultraschallextraktion (UAE) ermöglicht im Vergleich zu herkömmlichen Extraktionsverfahren eine deutlich höhere Quercetinausbeute bei kürzeren Extraktionszeiten.
Quelle: Sharifi bei al. 2017
120L Ultraschall Batch-Extraktion von pflanzlichen Substanzen mit UIP2000hdT und Rührwerk
Ultraschall-Extraktionssysteme
Hielscher Ultrasonics ist auf die Herstellung von Hochleistungs-Ultraschallprozessoren für die Produktion hochwertiger Extrakte aus pflanzlichen Stoffen spezialisiert.
Das breite Produktportfolio von Hielscher reicht von kleinen, leistungsstarken Labor-Sonden bis hin zu robusten Tisch- und vollindustrialen Systemen, die hochintensiven Ultraschall zur effizienten Extraktion und Isolierung von bioaktiven Substanzen (z.B. Polyphenolen) liefern, Gingerol, Piperin, Curcumin etc.) erzeugen. Alle Ultraschallgeräte von 200W bis 16.000W verfügen über ein farbiges Display zur digitalen Steuerung, eine integrierte SD-Karte zur automatischen Datenaufzeichnung, eine Browser-Fernsteuerung und viele weitere komfortable Funktionen. Die Sonotroden und Durchflusszellen (die mit dem Medium in Berührung kommenden Teile) sind autoklavierbar und leicht zu reinigen. Alle unsere Ultraschallgeräte sind für den 24/7-Betrieb ausgelegt, wartungsarm sowie einfach und sicher zu bedienen.
Ein digitales Farbdisplay ermöglicht eine benutzerfreundliche Steuerung des Ultraschallgeräts, wodurch der Prozess präzise eingestellt werden kann. 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 sensible Isolierung hochwertiger Wirkstoffe optimiert sind. Die Robustheit der Ultraschallgeräte von Hielscher ermöglicht einen 24/7-Betrieb bei hoher Beanspruchung und in anspruchsvollen Umgebungen.
Die präzise Kontrolle der Ultraschallprozessparameter sichern Reproduzierbarkeit und Prozessstandardisierung.
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Leistungsstarke Ultraschallprozessoren von Labor über Bench-top bis hin zum Industrielle Anlage.
Literatur
- Sharifi, Niusha; Mahernia, Shabnam; Amanlou, Massoud (2017): Vergleich verschiedener Methoden der Quercetinextraktion aus Blättern von Raphanus sativus L. Pharmazeutische Wissenschaften März 2017, 23, 59-65.
Wissenswertes
Quercetin
Quercetin, ein pflanzliches Flavonol (das eine Untergruppe der Flavonoidgruppe der Polyphenole ist), kommt in vielen Früchten, Gemüse und Blättern vor. Natürliche Quellen von Quercetin sind Äpfel, Paprika, Rotwein, dunkle Kirschen und Beeren (Blaubeeren, Heidelbeeren, Brombeeren und andere), Tomaten, Kreuzblütler wie Brokkoli, Kohl und Sprossen; Blattgemüse, auch Spinat, Grünkohl; Zitrusfrüchte, Kakao, Preiselbeeren, Vollkorn, wie Buchweizen, Spargel, Kapern, rote Zwiebeln, Olivenöl, schwarzer und grüner Tee, Bohnen und Hülsenfrüchte; Kräuter, wie Salbei, amerikanischer Holunder, St. Johns Würze und Ginkgo biloba.
Quercetin zeichnet sich durch einen bitteren Geschmack aus. Aufgrund seiner vielfältigen gesundheitsfördernden Wirkung wird es als Zusatzstoff in Nahrungsergänzungsmitteln, Getränken, Lebensmitteln und Arzneimitteln eingesetzt.
Forscher der Universität Verona, Italien, fanden heraus, dass Quercetinglykoside, wie Isoquercetin, und andere Flavonoide wie Kämpferol antivirale, antimikrobielle, entzündungshemmende und antiallergische Mittel sind, die verschiedene Zelltypen bei Tieren und Menschen positiv beeinflussen können. Quercetin kann helfen, Entzündungen zu senken, Allergien zu bekämpfen, die Herzgesundheit zu unterstützen, Schmerzen zu bekämpfen, die Ausdauer zu verbessern, Krebs zu bekämpfen und die Gesundheit von Haut und Leber zu schützen. Als botanische Verbindung wird Quercetin seit der Antike als Naturheilmittel verwendet. Im Iran wird Quercetin beispielsweise als traditionelle Medizin verwendet, wo es als Abführmittel und in jüngster Zeit als Anti-Tumor-, Antiproliferations- und Anti-Diabetikum verabreicht wird.