अल्ट्रासोनिक क्वेरसेटिन निष्कर्षण

क्वेरसेटिन सबसे अधिक अध्ययन किए गए पादप पॉलीफेनॉलों में से एक है, जिसे इसकी एंटीऑक्सीडेंट गतिविधि और आहार पूरकों, कार्यात्मक खाद्य पदार्थों तथा न्यूट्रास्यूटिकल्स में इसकी भूमिका के लिए महत्व दिया जाता है। चूँकि क्वेरसेटिन और इसके ग्लाइकोसाइड (जैसे रुटिन, आइसोक्वेरसेटिन) ताप और ऑक्सीकरण के प्रति संवेदनशील होते हैं, इसलिए उच्च शुद्धता वाला अर्क तैयार करने के लिए एक कुशल, फिर भी सौम्य, गैर-तापीय निष्कर्षण तकनीक की आवश्यकता होती है। ठीक यहीं अल्ट्रासोनिक क्वेरसेटिन निष्कर्षण उत्कृष्ट प्रदर्शन करता है।

उच्च गुणवत्ता वाले क्वेरसेटिन अर्क के लिए उच्च प्रदर्शन वाली अल्ट्रासोनिक तकनीक

अल्ट्रासाउंड-सहायित निष्कर्षण (UAE) उच्च शक्ति वाले, कम आवृत्ति के अल्ट्रासाउंड का उपयोग करके पादप कोशिका भित्तियों को यांत्रिक रूप से विघटित करता है और द्रव्यमान स्थानांतरण को बहुत अधिक बढ़ाता है, जिससे क्वेरसेटिन घंटों के बजाय मिनटों में विलायक में मुक्त हो जाता है। मैसरेशन, Soxhlet या ताप-आधारित पाचन की तुलना में, अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण अधिक उपज, कम प्रसंस्करण समय, विलायक की कम मात्रा और बेहतर संरक्षित जैवसक्रियता प्रदान करता है – जिससे यह प्रयोगशालाओं, पायलट संयंत्रों तथा वनस्पति और पॉलीफेनॉल अर्क के औद्योगिक पैमाने पर उत्पादन के लिए एक आकर्षक विकल्प बन जाता है।

कोशिकीय संरचना पर अल्ट्रासोनिकेशन के प्रभाव: अल्ट्रासोनिक रूप से प्रेरित कोशिका भित्तियों का विघटन Euonymus alatus से क्वेरसेटिन और रुटिन को मुक्त होने देता है।
चित्र और अध्ययन: ©Yang and Zhang, 2008.

क्वेरसेटिन के लिए सौम्य निष्कर्षण विधि क्यों आवश्यक है

क्वेरसेटिन कई फलों, सब्ज़ियों और जड़ी-बूटियों में पाया जाता है – जिनमें सेब, प्याज़, बेरी, चाय, अंगूर और हरी पत्तेदार सब्ज़ियाँ शामिल हैं। पॉलीफेनॉल/फ्लेवोनॉल होने के कारण यह लंबे समय तक ताप, प्रबल क्षारीय परिस्थितियों या विलायक के लंबे संपर्क में रहने से विघटित हो सकता है, जिससे उपज कम होती है और अंतिम अर्क की गुणवत्ता प्रभावित होती है। इसलिए एक सौम्य, गैर-तापीय, कम अवधि वाली विधि निकाले गए क्वेरसेटिन की मात्रा और कार्यात्मक गुणवत्ता (एंटीऑक्सीडेंट क्षमता), दोनों को संरक्षित रखने में सहायता करती है।

क्वेरसेटिन का अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण कैसे काम करता है

ध्वनिक कैविटेशन की भूमिका 
उच्च तीव्रता वाला अल्ट्रासाउंड तरल में सूक्ष्म कैविटेशन बुलबुले बनाता है। इनके भीतर की ओर विस्फोटक ढंग से ध्वस्त होने पर स्थानीय उच्च ताप वाले क्षेत्र, अपरूपण बल और सूक्ष्म जेट उत्पन्न होते हैं, जो पादप कोशिका भित्तियों को फाड़ते हैं और ऊतक मैट्रिक्स को तोड़ते हैं। इससे वे कोशिकीय कक्ष खुल जाते हैं जहाँ क्वेरसेटिन संचित होता है और आसपास के विलायक में उसका विसरण तेज़ हो जाता है, जिससे सक्रिय यौगिक अधिक तेज़ी से और अधिक पूर्ण रूप से मुक्त होता है।

अल्ट्रासोनिक क्वेरसेटिन निष्कर्षण का सामान्य प्रक्रिया क्रम

1. तैयारी: सतह क्षेत्र बढ़ाने के लिए कच्ची पादप सामग्री (जैसे पत्तियाँ, छिलके, बीज) को पीसें, काटें या हिमशुष्क करें।
2. विलायक का चयन: पानी, एथेनॉल या पानी–एथेनॉल मिश्रण जैसे हरित, खाद्य-ग्रेड विलायक का चयन करें।
3. सोनिकेशन: बैच मोड में (हिलाते हुए) या सतत प्रवाह सेल मोड में 5–30 मिनट तक निष्कर्षण करें।
4. पृथक्करण: अर्क को छानें या अपकेंद्रित करें और क्वेरसेटिन से भरपूर तरल प्राप्त करें।
5. सांद्रण / शुद्धिकरण: आवश्यकतानुसार वैकल्पिक रूप से सुखाएँ, अवक्षेपित करें या शुद्ध करें।

नोट: विशिष्ट समय, आयाम और विलायक अनुपात पादप प्रजाति तथा लक्षित मैट्रिक्स पर निर्भर करते हैं – हमारे प्रक्रिया विशेषज्ञ आपकी कच्ची सामग्री के लिए प्रक्रिया मापदंडों को अनुकूलित करने में आपकी सहायता कर सकते हैं।

केस अध्ययन: अल्ट्रासाउंड-सहायित क्वेरसेटिन निष्कर्षण

Sharifi et al. (2017) ने दिखाया है कि औषधीय पौधों से क्वेरसेटिन जैसे फ्लेवोनॉइड निकालने के लिए अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण एक प्रभावी और व्यावहारिक विधि है। उन्होंने Hielscher UP400St (400W, बाईं ओर चित्र देखें) का उपयोग 50% आयाम सेटिंग पर किया। मूली (Raphanus Sativus) की पत्तियों को मेथनॉल में रखा गया और 10 min. तक सोनिकेशन किया गया, जिससे क्वेरसेटिन की 11.8% उपज प्राप्त हुई। मैसरेशन, Soxhlet निष्कर्षण और तापीय पाचन जैसी पारंपरिक तकनीकों की तुलना में अल्ट्रासाउंड-सहायित निष्कर्षण की श्रेष्ठता। अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण अधिक उपज, उल्लेखनीय रूप से कम निष्कर्षण समय और विलायकों की कम मात्रा के कारण उत्कृष्ट है। अल्ट्रासोनिक तरंगों का प्रयोग कैविटेशन उत्पन्न करता है, जो पादप सामग्री की कोशिका भित्तियों को तोड़ता है और द्रव्यमान स्थानांतरण को बढ़ावा देता है। इसलिए, अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण पारंपरिक विधियों की तुलना में अधिक प्रभावी है और जैविक मैट्रिक्स से क्वेरसेटिन के निष्कर्षण में उत्कृष्ट है। यद्यपि अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण में केवल 10 min. लगे – जबकि मैसरेशन में 24hrs, तापीय पाचन में 60min. और Soxhlet निष्कर्षण में 24hrs का निष्कर्षण समय लगा – फिर भी अल्ट्रासोनिक विधि से निकाले गए क्वेरसेटिन की मात्रा पाचन, मैसरेशन और Soxhlet निष्कर्षण से प्राप्त मात्रा से अधिक थी।

पारंपरिक निष्कर्षण विधियों की तुलना में अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण (UAE) कम निष्कर्षण समय में क्वेरसेटिन की उल्लेखनीय रूप से अधिक उपज देता है।
स्रोत: Sharifi at al., 2017

अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण उपकरण

Hielscher Ultrasonics वानस्पतिक सामग्री से उच्च गुणवत्ता वाले अर्कों के उत्पादन के लिए उच्च प्रदर्शन वाले अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर बनाने में विशेषज्ञ है।
Hielscher उत्पादों की एक व्यापक शृंखला प्रदान करता है, जिसमें छोटे, शक्तिशाली प्रयोगशाला अल्ट्रासोनिकेटरों से लेकर मजबूत बेंच-टॉप और पूर्णतः औद्योगिक प्रणालियाँ शामिल हैं। ये जैवसक्रिय पदार्थों के कुशल निष्कर्षण और पृथक्करण के लिए उच्च तीव्रता वाला अल्ट्रासाउंड प्रदान करते हैं (जैसे पॉलीफेनॉल, जिंजरॉल, पाइपरीन, करक्यूमिन आदि)। 200 वाट से 16,000 वाट तक के सभी अल्ट्रासोनिक उपकरणों में डिजिटल नियंत्रण के लिए रंगीन डिस्प्ले, स्वचालित डेटा रिकॉर्डिंग के लिए एकीकृत SD कार्ड, ब्राउज़र के माध्यम से रिमोट कंट्रोल और कई अन्य उपयोगकर्ता-अनुकूल सुविधाएँ होती हैं। सोनोट्रोड और प्रवाह सेल (वे हिस्से जो माध्यम के संपर्क में आते हैं) को ऑटोक्लेव किया जा सकता है और उन्हें साफ करना आसान है। हमारे सभी अल्ट्रासोनिकेटर 24/7 संचालन के लिए बनाए गए हैं, उन्हें कम रखरखाव की आवश्यकता होती है और उनका संचालन आसान तथा सुरक्षित है।
डिजिटल रंगीन डिस्प्ले अल्ट्रासोनिकेटर का उपयोगकर्ता-अनुकूल नियंत्रण संभव बनाता है, जिससे प्रक्रिया को सटीक रूप से समायोजित किया जा सकता है। हमारी प्रणालियाँ निम्न से लेकर अत्यधिक उच्च आयाम तक प्रदान करने में सक्षम हैं। क्वेरसेटिन जैसे पॉलीफेनॉल के निष्कर्षण के लिए हम विशेष अल्ट्रासोनिक सोनोट्रोड (जिन्हें अल्ट्रासोनिक प्रोब या हॉर्न भी कहा जाता है) प्रदान करते हैं, जिन्हें उच्च गुणवत्ता वाले सक्रिय पदार्थों के संवेदनशील पृथक्करण के लिए अनुकूलित किया गया है। Hielscher सोनिकेटरों की मजबूती भारी कार्यभार और चुनौतीपूर्ण परिवेश में 24/7 संचालन संभव बनाती है।
अल्ट्रासोनिक प्रक्रिया मापदंडों का सटीक नियंत्रण पुनरुत्पादकता और प्रक्रिया मानकीकरण सुनिश्चित करता है।