מיצוי אולטרסוני של קוורצטין
קוורצטין הוא אחד הפוליפנולים הצמחיים הנחקרים ביותר, והוא מוערך בזכות פעילותו נוגדת החמצון ותפקידו בתוספי תזונה, במזונות פונקציונליים ובמוצרים נוטרצבטיים. מכיוון שקוורצטין והגליקוזידים שלו (למשל רוטין ואיזוקוורצטין) רגישים לחום ולחמצון, הפקת תמצית בדרגת טוהר גבוהה מחייבת שיטת מיצוי יעילה אך עדינה, שאינה תרמית. זה בדיוק התחום שבו מיצוי אולטרסוני של קוורצטין מצטיין.
טכנולוגיה אולטרסונית עתירת ביצועים לתמציות קוורצטין באיכות גבוהה
מיצוי בסיוע אולטרסאונד (UAE) משתמש באולטרסאונד בהספק גבוה ובתדירות נמוכה כדי לפרק באופן מכני את דופנות תאי הצמח ולהגביר באופן ניכר את מעבר המסה, וכך לשחרר קוורצטין אל הממס בתוך דקות במקום שעות. בהשוואה להשריה, למיצוי סוקסלט או לעיכול המבוסס על חימום, מיצוי אולטרסוני מספק תפוקות גבוהות יותר, זמני עיבוד קצרים יותר, נפחי ממס קטנים יותר ושימור טוב יותר של הפעילות הביולוגית – ולכן הוא אפשרות אטרקטיבית למעבדות, למתקני פיילוט ולייצור בקנה מידה תעשייתי של תמציות צמחיות ותמציות פוליפנולים.
מוכנים לעבור מהשריה וממיצוי סוקסלט למיצוי מהיר, עדין ולא תרמי? צרו איתנו קשר עכשיו – נעזור לכם להגדיר את המערכת האולטרסונית המתאימה לחומר הצמחי שלכם.
מיצוי אולטרסוני מנתי של חומר צמחי בנפח 120L באמצעות מכשיר הסוניקציה UIP2000hdT
- תפוקות עדיפות
- מיצוי מהיר – בתוך דקות
- תמציות באיכות גבוהה – מיצוי עדין ולא תרמי
- ממסים ירוקים (מים, אתנול, מתנול וכו׳)
- הפעלה קלה ובטוחה
- עלויות השקעה ותפעול נמוכות
- הפעלה 24/7 בתנאי עבודה מאומצים
- שיטה ירוקה וידידותית לסביבה
השפעות הסוניקציה על מבנה התאים: פירוק דופנות התאים באמצעות אולטרסאונד מאפשר שחרור של קוורצטין ורוטין מתוך Euonymus alatus.
תמונה ומחקר: ©Yang and Zhang, 2008.
מדוע קוורצטין מחייב שיטת מיצוי עדינה
קוורצטין מצוי בפירות, בירקות ובצמחי תבלין רבים – ובהם תפוחים, בצלים, פירות יער, תה, ענבים וירקות עליים. כפוליפנול/פלבונול, הוא עלול להתפרק בחשיפה ממושכת לחום, בתנאים בסיסיים חזקים או במגע ממושך עם ממס, דבר שמפחית את התפוקה ופוגע באיכות התמצית הסופית. לכן שיטה עדינה, לא תרמית וקצרת משך מסייעת לשמר הן את הכמות והן את האיכות התפקודית (היכולת נוגדת החמצון) של הקוורצטין הממוצה.
כיצד פועל מיצוי אולטרסוני של קוורצטין
תפקידה של קוויטציה אקוסטית אולטרסאונד בעוצמה גבוהה יוצר בנוזל בועות קוויטציה מיקרוסקופיות. קריסתן פנימה יוצרת מוקדי חום מקומיים, כוחות גזירה וסילונים זעירים, הקורעים את דופנות תאי הצמח ומפרקים את מטריצות הרקמה. כך נפתחים המדורים התוך־תאיים שבהם מאוחסן הקוורצטין, ומואצת הדיפוזיה שלו אל הממס שמסביב, כך שהתרכובת הפעילה משתחררת מהר יותר ובאופן מלא יותר.
שלבי תהליך אופייניים למיצוי אולטרסוני של קוורצטין
- הכנה: טחנו, חתכו או ייבשו בהקפאה את חומר הגלם הצמחי (למשל עלים, קליפות, זרעים) כדי להגדיל את שטח הפנים.
- בחירת ממס: בחרו ממס ירוק בדרגת מזון, כגון מים, אתנול או תערובת מים–אתנול.
- סוניקציה: בצעו מיצוי במצב מנתי (עם ערבול) או במצב זרימה רציפה בתא זרימה במשך 5–30 דקות.
- הפרדה: סננו את התמצית או הפרידו אותה בצנטריפוגה ואספו את הנוזל העשיר בקוורצטין.
- ריכוז / טיהור: ניתן לבצע ייבוש, שיקוע או טיהור לפי הצורך.
הערה: הזמנים, האמפליטודות ויחסי הממסים הספציפיים תלויים במין הצמח ובמטריצת היעד – מומחי התהליכים שלנו יכולים לעזור לכם למטב את פרמטרי התהליך עבור חומר הגלם שלכם.
מכשיר הסוניקציה UP200Ht למיצוי קוורצטין
חקר מקרה: מיצוי קוורצטין בסיוע אולטרסאונד
Sharifi ועמיתיו (2017) הראו שמיצוי אולטרסוני הוא שיטה יעילה ומעשית למיצוי פלבונואידים כגון קוורצטין מצמחי מרפא. הם השתמשו במכשיר Hielscher UP400St (400W, ראו תמונה משמאל) בהגדרת משרעת של 50%. עלי הצנון (Raphanus Sativus) הוכנסו למתנול ועברו סוניקציה במשך 10 min., שהניבה תפוקת קוורצטין של 11.8%. עליונותו של מיצוי בסיוע אולטרסאונד בהשוואה לטכניקות קונבנציונליות כגון השריה, מיצוי סוקסלט ועיכול תרמי. מיצוי אולטרסוני מצטיין בתפוקות גבוהות יותר, בזמני מיצוי קצרים משמעותית ובכמויות ממסים קטנות יותר. הפעלת גלים אולטרסוניים יוצרת קוויטציה, שמפרקת את דופנות התאים של החומר הצמחי ומקדמת מעבר מסה. לכן, מיצוי אולטרסוני יעיל יותר משיטות מסורתיות ומצטיין במיצוי קוורצטין ממטריצות אורגניות. אף שמיצוי אולטרסוני הצריך רק 10 min. – בהשוואה לזמני מיצוי של 24hrs בהשריה, 60min. בעיכול תרמי ו־24hrs במיצוי סוקסלט – כמות הקוורצטין שמוצתה באמצעות אולטרסאונד הייתה גדולה מזו שמוצתה בעיכול, בהשריה ובמיצוי סוקסלט.
מיצוי אולטרסוני (UAE) מניב תפוקות קוורצטין גבוהות משמעותית בזמני מיצוי קצרים יותר בהשוואה לשיטות מיצוי קונבנציונליות.
מקור: Sharifi at al., 2017
מכשיר הסוניקציה UP400ST למיצוי חומרים צמחיים
ציוד למיצוי אולטרסוני
Hielscher Ultrasonics מתמחה בייצור מעבדים אולטרסוניים בעלי ביצועים גבוהים להפקת תמציות באיכות גבוהה מחומרים צמחיים.
Hielscher מציעה מגוון רחב של מוצרים, החל במכשירי אולטרסאונד מעבדתיים קטנים ורבי־עוצמה ועד למערכות שולחניות עמידות ולמערכות תעשייתיות מלאות, המספקות אולטרסאונד בעוצמה גבוהה למיצוי ולבידוד יעילים של חומרים פעילים ביולוגית (למשל פוליפנולים, ג'ינג'רול, פיפרין, כורכומין וכו'). כל מכשירי האולטרסאונד בהספקים שבין 200 ואט ל־16,000 ואט מצוידים בצג צבעוני לבקרה דיגיטלית, בכרטיס SD משולב לרישום נתונים אוטומטי, בשליטה מרחוק באמצעות דפדפן ובתכונות רבות נוספות הנוחות למשתמש. הסונוטרודות ותאי הזרימה (החלקים הבאים במגע עם התווך) ניתנים לעיקור באוטוקלב וקלים לניקוי. כל מכשירי האולטרסאונד שלנו בנויים לפעולה 24/7, דורשים תחזוקה מועטה וקלים ובטוחים להפעלה.
צג צבעוני דיגיטלי מאפשר שליטה נוחה במכשיר האולטרסאונד, וכך ניתן לכוונן את התהליך במדויק. המערכות שלנו מסוגלות לספק משרעות נמוכות ועד גבוהות מאוד. למיצוי פוליפנולים כגון קוורצטין, אנו מציעים סונוטרודות אולטרסוניות מיוחדות (המוכרות גם כגשושיות או כקרניים אולטרסוניות), המותאמות לבידוד עדין של חומרים פעילים באיכות גבוהה. העמידות של מכשירי הסוניקציה של Hielscher מאפשרת פעולה 24/7 בעומס כבד ובסביבות תובעניות.
השליטה המדויקת בפרמטרים של התהליך האולטרסוני מבטיחה שחזוריות וסטנדרטיזציה של התהליך.
מעבדים אולטרסוניים רבי־הספק, החל בקנה מידה של מעבדה דרך פיילוט ועד קנה מידה תעשייתי.
שאלות נפוצות על מיצוי אולטרסוני של קוורצטין
מהו קוורצטין?
קוורצטין, פלבונול צמחי (שהוא תת־קבוצה של קבוצת הפלבונואידים במשפחת הפוליפנולים), מצוי בפירות, בירקות ובעלים רבים. מקורות טבעיים לקוורצטין הם תפוחים, פלפלים, יין אדום, דובדבנים כהים ופירות יער (אוכמניות כחולות, אוכמניות אירופיות, אוסנה ואחרים), עגבניות, ירקות ממשפחת המצליבים, כגון ברוקולי, כרוב ונבטים; ירקות עליים ירוקים, כגון תרד וקייל; פירות הדר, קקאו, חמוציות, דגנים מלאים, כגון כוסמת, אספרגוס, צלפים, בצל אדום, שמן זית, תה שחור וירוק, שעועית וקטניות; צמחי מרפא ותבלין, כגון מרווה, סמבוק אמריקאי, היפריקום מחורר וגינקו בילובה.
באילו ממסים משתמשים למיצוי אולטרסוני של קוורצטין?
נהוג להשתמש בממסים ירוקים בדרגת מזון, כגון מים, אתנול, מתנול או תערובות מים–אתנול.
מדוע נדרשת שיטת מיצוי עדינה לקוורצטין?
מכיוון שקוורצטין הוא תרכובת ביואקטיבית רגישה, נדרשת טכניקה יעילה אך עדינה כדי למנוע פירוק בעת הפקת תמצית באיכות גבוהה לתוספי מזון ולתוספי תזונה. מיצוי אולטרסוני הוא שיטה עדינה, לא תרמית ומכנית לחלוטין, המניבה כמויות גדולות של קוורצטין בזמן מיצוי קצר מאוד.
כיצד פועל מיצוי אולטרסוני?
מיצוי אולטרסוני מבוסס על תופעת הקוויטציה האקוסטית, שמפרקת את דופנות התאים של החומר הצמחי ומעודדת מעבר מסה, תוך שחרור תרכובות ביואקטיביות כגון פוליפנולים, קוורצטין ונוגדי חמצון. משום כך, סוניקציה היא שיטה מועדפת לבידוד תרכובות צמחיות רגישות.
מהם היתרונות העיקריים של מיצוי אולטרסוני של קוורצטין?
היתרונות המרכזיים כוללים תפוקות עדיפות, מיצוי מהיר בתוך דקות, תמציות באיכות גבוהה המופקות בתנאים עדינים ולא תרמיים, שימוש בממסים ירוקים (מים, אתנול, מתנול וכו׳), תפעול קל ובטוח, עלויות השקעה ותפעול נמוכות ויכולת לפעול 24/7 בעומס עבודה כבד. זו גם שיטה ירוקה וידידותית לסביבה.
האם מיצוי אולטרסוני ניתן לשחזור ומתאים לקנה מידה תעשייתי?
כן. בקרה מדויקת על פרמטרי התהליך האולטרסוני מבטיחה יכולת שחזור ותקנון של התהליך. Hielscher מספקת סונוטרודות מיוחדות המותאמות לבידוד עדין של חומרים פעילים באיכות גבוהה, ותומכות בהגדלת קנה המידה מהמעבדה לייצור פיילוט ולייצור תעשייתי.
אילו יתרונות בריאותיים מיוחסים לקוורצטין?
גליקוזידים של קוורצטין (כגון איזוקוורצטין) ופלבונואידים קרובים תוארו כחומרים בעלי פעילות נוגדת נגיפים, נוגדת מיקרואורגניזמים, נוגדת דלקת ונוגדת אלרגיה, שיכולים להשפיע לטובה על סוגי תאים שונים בבעלי חיים ובבני אדם. קוורצטין עשוי לסייע בהפחתת דלקת, במאבק באלרגיות, בתמיכה בבריאות הלב, במאבק בכאב, בשיפור אפשרי של הסיבולת, במאבק בסרטן ובהגנה על בריאות העור והכבד.
ספרות/מקורות
- 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.