Extracción ultrasónica de quercetina
La quercetina es uno de los polifenoles vegetales más estudiados, muy apreciada por su actividad antioxidante y su papel en los complementos alimenticios, los alimentos funcionales y los nutracéuticos. Dado que la quercetina y sus glucósidos (por ejemplo, la rutina y la isoquercetina) son sensibles al calor y a la oxidación, la obtención 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 drásticamente la transferencia de masa, lo que permite liberar la quercetina en el disolvente en cuestión de minutos en lugar de horas. En comparación con la maceración, el método Soxhlet o la digestión térmica, la extracción ultrasónica ofrece mayores rendimientos, tiempos de procesamiento más cortos, menores volúmenes de disolvente y una bioactividad mejor conservada – lo que lo convierte en una opción atractiva para laboratorios, plantas piloto y la producción a escala industrial de extractos botánicos y polifenólicos.
¿Estás listo para pasar de la maceración y el método Soxhlet a una extracción rápida, suave y sin calor? Ponte en contacto con nosotros ahora mismo – Te ayudaremos a elegir el sistema ultrasónico más adecuado para tu material vegetal.
120L Extracción ultrasónica por lotes de productos botánicos con el sonicador UIP2000hdT
- Rendimientos superiores
- Extracción a alta velocidad – en pocos minutos
- Extractos de alta calidad – Leve, no térmico
- Disolventes verdes (agua, etanol, metanol, etc.)
- Funcionamiento sencillo y seguro
- Bajos costes de inversión y explotación
- Funcionamiento 24 horas al día, 7 días a la semana
- Método ecológico
Efectos de la ultrasonicación en la estructura celular: La disrupción de las paredes celulares inducida por ultrasonidos permite la liberación de quercetina y rutina de Euonymus alatus.
Fotografía y estudio: ©Yang y Zhang, 2008.
Por qué la quercetina requiere un método de extracción suave
La quercetina se encuentra en muchas frutas, verduras y hierbas – entre los que se incluyen las manzanas, las cebollas, las bayas, el té, las uvas y las verduras de hoja verde. Al tratarse de un polifenol/flavonol, puede degradarse si se somete a calor prolongado, a condiciones alcalinas fuertes o a un contacto prolongado con disolventes, lo que reduce el rendimiento y compromete la calidad del extracto final. Por lo 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 la quercetina
El papel de la cavitación acústica: los ultrasonidos de alta intensidad crean burbujas de cavitación microscópicas en el líquido. Su colapso por implosión genera puntos calientes localizados, fuerzas de cizallamiento y microchorros que rompen las paredes celulares vegetales y desintegran 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 más rápido y de forma más completa.
Flujo de proceso típico para la extracción ultrasónica de quercetina
- Preparación: triturar, cortar o liofilizar la materia vegetal en bruto (por ejemplo, hojas, cáscaras, semillas) para aumentar la superficie.
- Selección de disolventes: Elige un disolvente ecológico y apto para uso alimentario, como agua, etanol o una mezcla de agua y etanol.
- Sonicación: Extraer en modo por lotes (con agitación) o en modo de célula de flujo continuo durante 5-30 minutos.
- Separación: Filtrar o centrifugar el extracto y recuperar el líquido rico en quercetina.
- Concentración / purificación: Si se considera oportuno, se puede secar, precipitar o purificar según sea necesario.
Nota: los tiempos, amplitudes y proporciones de disolventes concretos dependen de la especie vegetal y de la matriz de destino. – Nuestros expertos en procesos pueden ayudarte a optimizar los parámetros de proceso para tu materia prima.
Sonicator UP200Ht para la extracción de quercetina
Estudio de caso: Extracción de quercetina asistida por ultrasonidos
Sharifi et al. (2017) han demostrado que la extracción por ultrasonidos es un método eficaz y práctico para extraer flavonoides, como la quercetina, de las 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 sumergieron en metanol y se sometieron a ultrasonidos durante 10 minutos, lo que dio como resultado un rendimiento de quercetina del 11,8 %.La superioridad de la extracción asistida por ultrasonidos en comparación con técnicas convencionales como la maceración, la extracción de Soxhlet y la digestión térmica. La extracción ultrasónica destaca por sus mayores rendimientos, tiempos de extracción significativamente más cortos y menores cantidades de disolventes. La aplicación de ondas ultrasónicas genera cavitación, lo que rompe las paredes celulares del material vegetal y favorece la transferencia de masa. Por lo tanto, la extracción ultrasónica es más eficaz que los métodos tradicionales y destaca en la extracción de quercetina a partir de matrices orgánicas. Aunque la extracción ultrasónica solo requirió 10 minutos. – en comparación con los tiempos de extracción de 24 horas para la maceración, 60 minutos para la digestión térmica y 24 horas para la extracción Soxhlet. – la cantidad de quercetina extraída por ultrasonidos fue superior a la de la digestión, la maceración y la extracción Soxhlet.
La extracción ultrasónica (EAU) proporciona rendimientos de quercetina significativamente superiores en tiempos de extracción más cortos en comparación con los métodos de extracción convencionales.
fuente: Sharifi et al., 2017
Sonicator UP400ST para la extracción botánica
equipo de extracción por ultrasonidos
Hielscher Ultrasonics está especializada en la fabricación de procesadores ultrasónicos de alto rendimiento para la producción de extractos de alta calidad a partir de productos botánicos.
Hielscher ofrece una amplia cartera de productos que abarca desde pequeños y potentes ultrasonicadores de laboratorio hasta robustos sistemas de sobremesa y totalmente industriales, que proporcionan ultrasonidos de alta intensidad para la extracción y el aislamiento eficaces de sustancias bioactivas (por ejemplo, polifenoles), gingerol, piperina, Curcumina etc.). Todos los aparatos de ultrasonidos de 200 vatios a 16.000 vatios disponen de una pantalla en color para el control digital, una tarjeta SD integrada para el registro automático de datos, control remoto mediante navegador y muchas más funciones de fácil manejo. 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 las 24 horas del día, los 7 días de la semana, requieren poco mantenimiento y son fáciles y seguros de manejar.
Una pantalla digital en color permite controlar cómodamente el ultrasonido y ajustar con precisión el proceso. Nuestros sistemas son capaces de suministrar desde amplitudes bajas hasta muy altas. Para la extracción de polifenoles como la quercetina, ofrecemos sonotrodos ultrasónicos especiales (también conocidos como sondas o cuernos ultrasónicos) que están optimizados para el aislamiento sensible de sustancias activas de alta calidad. La robustez de los sonicadores de Hielscher permite un funcionamiento ininterrumpido 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 de laboratorio para pilotar y escala industrial.
Preguntas frecuentes sobre la extracción ultrasónica de quercetina
¿Qué es la quercetina?
La quercetina, un flavonol vegetal (que es un subgrupo del grupo flavonoide de los polifenoles) se encuentra en muchas frutas, verduras y hojas. Las fuentes naturales de quercetina son las manzanas, los pimientos, el vino tinto, las cerezas oscuras y las bayas (arándanos, mirtilos, moras y otras), los tomates, las verduras crucíferas, como el brécol, la col y las coles; verduras de hoja verde, como espinacas, col rizada; cítricos, cacao, arándanos, cereales integrales, como trigo sarraceno, espárragos, alcaparras, cebollas rojas, aceite de oliva, té negro y verde, judías y legumbres; hierbas, como salvia, saúco americano, hierba de St. John's wort y ginkgo biloba.
¿Qué disolventes se utilizan para la extracción ultrasónica de la quercetina?
Se suelen utilizar disolventes ecológicos aptos para uso alimentario, como el agua, el etanol, el metanol o mezclas de agua y etanol.
¿Por qué es necesario utilizar un método de extracción suave para la quercetina?
Dado que la quercetina es un compuesto bioactivo sensible, se requiere una técnica eficaz y, al mismo tiempo, suave para evitar su descomposición a la hora de producir un extracto de alta calidad destinado a aditivos alimentarios y complementos alimenticios. 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 breve.
¿Cómo funciona la extracción por ultrasonidos?
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 los polifenoles, la quercetina y los antioxidantes. Esto convierte a la sonicación en un método preferido para aislar compuestos botánicos sensibles.
¿Cuáles son las principales ventajas de la extracción ultrasónica de la quercetina?
Entre sus principales ventajas se incluyen unos rendimientos superiores, una extracción ultrarrápida en cuestión de minutos, extractos de alta calidad, suaves y no térmicos, el uso de disolventes ecológicos (agua, etanol, metanol, etc.), un funcionamiento sencillo y seguro, bajos costes de inversión y de explotación, y la capacidad de funcionar las 24 horas del día, los 7 días de la semana, en condiciones de uso intensivo. Además, se trata de un método ecológico y respetuoso con el medio ambiente.
¿Es la extracción por ultrasonidos reproducible 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 cuidadoso de sustancias activas de alta calidad, lo que facilita la ampliación de la escala desde el laboratorio hasta la producción piloto e industrial.
¿Con qué beneficios para la salud se asocia la quercetina?
Los glucósidos de la quercetina (como la isoquercetina) y los flavonoides relacionados se han descrito como agentes antivirales, antimicrobianos, antiinflamatorios y antialérgicos que pueden influir positivamente en diferentes tipos de células tanto en animales como en seres humanos. La quercetina puede ayudar a reducir la inflamación, combatir las alergias, favorecer la salud cardíaca, aliviar el dolor, mejorar potencialmente la resistencia, luchar contra el cáncer y proteger la salud de la piel y el hígado.
Literatura/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): Optimización de la extracción asistida por ultrasonidos de compuestos fenólicos de hojas de Justicia spicigera. Ciencia de los alimentos y biotecnología 27, 2018. 1093-1102.
- Wang, L., Li, Z., Huang, J. et al. (2022): Efecto de la extracción asistida por ultrasonidos de polifenoles de cáscaras de manzana en sistemas de agua y CO2. Tecnología de bioprocesamiento de alimentos 15, 2022. 1157-1167.
- Lucas-González, R., Viuda-Martos, M., Pérez-Álvarez, J. Á., Fernández-López, J. (2024): Factores de selección que influyen en la extracción asistida por ultrasonidos de (poli)fenoles a partir de semillas de palmera datilera. Frontiers in Chemistry, volumen 12, 2024.
- Sumbal Jamshaid, Dildar Ahmed (2022): Optimización de la extracción asistida por ultrasonidos de compuestos valiosos del fruto de Melia azedarach con disolvente eutéctico profundo de glicerol-cloruro de colina. Química y Farmacia Sostenibles, Volumen 29, 2022.