Extracción ultrasónica de quercetina
La quercetina es uno de los polifenoles vegetales más estudiados, apreciado por su actividad antioxidante y su papel en los complementos alimenticios, los alimentos funcionales y los nutracéuticos. Dado que la quercetina y sus glucósidos (p. ej., rutina e isoquercetina) son sensibles al calor y a la oxidación, la producción de un extracto de alta pureza requiere una técnica de extracción eficiente, pero suave y no térmica. Es precisamente aquí donde destaca la extracción ultrasónica de quercetina.
Ultrasonidos de alto rendimiento para extractos de quercetina de alta calidad
La extracción asistida por ultrasonidos (UAE) utiliza ultrasonidos de alta potencia y baja frecuencia para romper mecánicamente las paredes celulares vegetales y aumentar considerablemente la transferencia de masa, liberando la quercetina en el disolvente en minutos en lugar de horas. En comparación con la maceración, la extracción Soxhlet o la digestión térmica, la extracción ultrasónica ofrece mayores rendimientos, tiempos de procesamiento más cortos, menores volúmenes de disolvente y una mejor conservación de la bioactividad – lo que la convierte en una opción atractiva para laboratorios, plantas piloto y la producción a escala industrial de extractos vegetales y de polifenoles.
¿Quiere pasar de la maceración y la extracción Soxhlet a una extracción rápida, suave y no térmica? Contacte con nosotros ahora – le ayudaremos a definir el sistema ultrasónico adecuado para su material vegetal.
Extracción ultrasónica por lotes de 120 L de material vegetal con el sonicador UIP2000hdT
- Mayores rendimientos
- Extracción rápida – en minutos
- Extractos de alta calidad – extracción suave y no térmica
- Disolventes verdes (agua, etanol, metanol, etc.)
- Funcionamiento sencillo y seguro
- Bajos costes de inversión y operación
- Funcionamiento 24/7 en condiciones de trabajo intensivo
- Método verde y respetuoso con el medio ambiente
Efectos de la ultrasonicación sobre la estructura celular: la ruptura de las paredes celulares inducida por ultrasonidos permite liberar la quercetina y la rutina de Euonymus alatus.
Imagen y estudio: ©Yang and Zhang, 2008.
Por qué la quercetina requiere un método de extracción suave
La quercetina está presente en numerosas frutas, hortalizas y hierbas – entre ellas, manzanas, cebollas, bayas, té, uvas y verduras de hoja verde. Como polifenol/flavonol, puede degradarse por la exposición prolongada al calor, en condiciones fuertemente alcalinas o por el contacto prolongado con el disolvente, lo que reduce el rendimiento y compromete la calidad del extracto final. Por tanto, un método suave, no térmico y de corta duración ayuda a preservar tanto la cantidad como la calidad funcional (capacidad antioxidante) de la quercetina extraída.
Cómo funciona la extracción ultrasónica de quercetina
El papel de la cavitación acústica Los ultrasonidos de alta intensidad crean burbujas microscópicas de cavitación en el líquido. Su colapso implosivo genera puntos calientes localizados, fuerzas de cizallamiento y microchorros que rompen las paredes celulares vegetales y disgregan las matrices tisulares. Esto abre los compartimentos celulares donde se almacena la quercetina y acelera su difusión hacia el disolvente circundante, de modo que el compuesto activo se libera con mayor rapidez y de forma más completa.
Secuencia habitual del proceso de extracción ultrasónica de quercetina
- Preparación: muela, corte o liofilice la materia prima vegetal (p. ej., hojas, cáscaras o semillas) para aumentar la superficie.
- Selección del disolvente: elija un disolvente verde de grado alimentario, como agua, etanol o una mezcla de agua–etanol.
- Sonicación: realice la extracción por lotes (con agitación) o en modo continuo con una celda de flujo durante 5–30 minutos.
- Separación: filtre o centrifugue el extracto y recupere el líquido rico en quercetina.
- Concentración / purificación: si procede, seque, precipite o purifique según sea necesario.
Nota: los tiempos específicos, las amplitudes específicas y las proporciones específicas de disolventes dependen de la especie vegetal y de la matriz objetivo – nuestros expertos en procesos pueden ayudarle a optimizar los parámetros del proceso para su materia prima.
Sonicador UP200Ht para la extracción de quercetina
Caso práctico: extracción de quercetina asistida por ultrasonidos
Sharifi et al. (2017) demostraron que la extracción ultrasónica es un método eficaz y práctico para extraer flavonoides como la quercetina de plantas medicinales. Utilizaron el Hielscher UP400St (400 W, véase la imagen de la izquierda) con un ajuste de amplitud del 50%. Las hojas de rábano (Raphanus Sativus) se colocaron en metanol y se sonicaron durante 10 min., obteniéndose un rendimiento de quercetina del 11,8%. La extracción asistida por ultrasonidos presenta ventajas frente a técnicas convencionales como la maceración, la extracción Soxhlet y la digestión térmica. La extracción ultrasónica destaca por sus mayores rendimientos, tiempos de extracción considerablemente más cortos y menores cantidades de disolventes. La aplicación de ondas ultrasónicas genera cavitación, que rompe las paredes celulares del material vegetal y favorece la transferencia de masa. Por tanto, la extracción ultrasónica es más eficaz que los métodos tradicionales y destaca en la extracción de quercetina de matrices orgánicas. Aunque la extracción ultrasónica solo requirió 10 min. – frente a tiempos de extracción de 24hrs para la maceración, 60 min. para la digestión térmica y 24hrs para la extracción Soxhlet – la cantidad de quercetina extraída mediante ultrasonidos fue mayor que la obtenida mediante digestión, maceración y extracción Soxhlet.
La extracción ultrasónica (UAE) proporciona rendimientos de quercetina significativamente mayores con tiempos de extracción más cortos que los métodos de extracción convencionales.
fuente: Sharifi at al., 2017
Sonicador UP400ST para extracción de compuestos vegetales
Equipos de extracción ultrasónica
Hielscher Ultrasonics está especializada en la fabricación de procesadores ultrasónicos de alto rendimiento para la producción de extractos vegetales de alta calidad.
Hielscher ofrece una amplia gama de productos, desde pequeños y potentes ultrasonicadores de laboratorio hasta robustos sistemas de sobremesa y equipos plenamente industriales, que suministran ultrasonidos de alta intensidad para la extracción y el aislamiento eficientes de sustancias bioactivas (p. ej., polifenoles, gingerol, piperina, curcumina etc.). Todos los dispositivos ultrasónicos de 200 vatios a 16.000 vatios cuentan con una pantalla en color para el control digital, una tarjeta SD integrada para el registro automático de datos, control remoto mediante navegador y muchas otras funciones que facilitan su uso. Los sonotrodos y las celdas de flujo (las piezas que están en contacto con el medio) pueden esterilizarse en autoclave y son fáciles de limpiar. Todos nuestros ultrasonicadores están diseñados para funcionar 24/7, requieren poco mantenimiento y son fáciles y seguros de utilizar.
Una pantalla digital en color permite controlar el ultrasonicador de forma sencilla y ajustar el proceso con precisión. Nuestros sistemas pueden suministrar amplitudes desde bajas hasta muy altas. Para la extracción de polifenoles como la quercetina, ofrecemos sonotrodos ultrasónicos especiales (también conocidos como sondas o bocinas ultrasónicas) optimizados para el aislamiento delicado de sustancias activas de alta calidad. La robustez de los sonicadores Hielscher permite su funcionamiento 24/7 en condiciones de trabajo intensivo y en entornos exigentes.
El control preciso de los parámetros del proceso ultrasónico garantiza la reproducibilidad y la estandarización del proceso.
Procesadores ultrasónicos de alta potencia desde la escala de laboratorio hasta la escala piloto y la escala industrial.
Preguntas frecuentes sobre la extracción ultrasónica de quercetina
¿Qué es la quercetina?
La quercetina, un flavonol vegetal (que pertenece a un subgrupo de los flavonoides, dentro de los polifenoles), se encuentra en numerosas frutas, hortalizas y hojas. Entre las fuentes naturales de quercetina se encuentran las manzanas, los pimientos, el vino tinto, las cerezas oscuras y las bayas (arándanos azules, arándanos silvestres, moras y otras), los tomates, las hortalizas crucíferas, como el brócoli, la col y los brotes; las verduras de hoja verde, como las espinacas y la col rizada; los cítricos, el cacao, los arándanos rojos, los cereales integrales, como el trigo sarraceno, los espárragos, las alcaparras, las cebollas rojas, el aceite de oliva, el té negro y verde, las judías y otras legumbres; y hierbas como la salvia, el saúco americano, la hierba de San Juan y el ginkgo biloba.
¿Qué disolventes se utilizan para la extracción ultrasónica de quercetina?
Se utilizan habitualmente disolventes verdes de grado alimentario, como agua, etanol, metanol o mezclas de agua–etanol.
¿Por qué se necesita un método de extracción suave para la quercetina?
Dado que la quercetina es un compuesto bioactivo sensible, se requiere una técnica eficiente, pero suave, para evitar su descomposición al producir extractos de alta calidad destinados a aditivos alimentarios y complementos. La extracción ultrasónica es un método suave, no térmico y puramente mecánico que permite obtener grandes cantidades de quercetina en un tiempo de extracción muy corto.
¿Cómo funciona la extracción ultrasónica?
La extracción ultrasónica se basa en el fenómeno de la cavitación acústica, que rompe las paredes celulares del material vegetal y favorece la transferencia de masa, liberando compuestos bioactivos como polifenoles, quercetina y antioxidantes. Esto convierte a la sonicación en un método preferente para aislar compuestos vegetales sensibles.
¿Cuáles son las principales ventajas de la extracción ultrasónica de quercetina?
Las principales ventajas incluyen mayores rendimientos, extracción rápida en minutos, extractos de alta calidad obtenidos mediante un proceso suave y no térmico, el uso de disolventes verdes (agua, etanol, metanol, etc.), funcionamiento sencillo y seguro, bajos costes de inversión y operación, y la capacidad de funcionar 24/7 en condiciones de trabajo intensivo. También es un método verde y respetuoso con el medio ambiente.
¿Es reproducible la extracción ultrasónica y adecuada para la escala industrial?
Sí. El control preciso de los parámetros del proceso ultrasónico garantiza la reproducibilidad y la estandarización del proceso. Hielscher ofrece sonotrodos especiales optimizados para el aislamiento delicado de sustancias activas de alta calidad, lo que facilita el escalado desde el laboratorio hasta la producción piloto e industrial.
¿Con qué beneficios para la salud se asocia la quercetina?
Los glucósidos de quercetina (como la isoquercetina) y los flavonoides relacionados se han descrito como agentes antivirales, antimicrobianos, antiinflamatorios y antialérgicos que pueden influir positivamente en distintos tipos de células de animales y seres humanos. La quercetina puede ayudar a reducir la inflamación, combatir las alergias, favorecer la salud cardíaca, combatir el dolor, mejorar potencialmente la resistencia física, combatir el cáncer y proteger la salud de la piel y del hígado.
Bibliografía/Referencias
- Sharifi, Niusha; Mahernia, Shabnam; Amanlou, Massoud (2017): Comparison of Different Methods in Quercetin Extraction from Leaves of Raphanus sativus L. Pharmaceutical Sciences March 2017, 23, 59-65.
- Anaya-Esparza, Luis Miguel; Ramos-Aguirre, Dení; Zamora-Gasga, Víctor Manuel; Yahia, Elhadi; Montalvo-González, Efigenia (2018): Optimization of ultrasonic-assisted extraction of phenolic compounds from Justicia spicigera leaves. Food Science and Biotechnology 27, 2018. 1093–1102.
- Wang, L., Li, Z., Huang, J. et al. (2022): Effect of Ultrasound-Assisted Extraction of Polyphenols from Apple Peels in Water CO2 Systems. Food Bioprocessing Technology 15, 2022. 1157–1167.
- Lucas-González R., Viuda-Martos M., Pérez-Álvarez J.Á., Fernández-López J.(2024): Screening factors to affect ultrasound- assisted extraction of (poly)phenols from date palm seeds. Frontiers in Chemistry, Volume 12, 2024.
- Sumbal Jamshaid, Dildar Ahmed (2022): Optimization of ultrasound-assisted extraction of valuable compounds from fruit of Melia azedarach with glycerol-choline chloride deep eutectic solvent. Sustainable Chemistry and Pharmacy, Volume 29, 2022.