ケルセチンの超音波抽出

ケルセチンは、最も広く研究されている植物ポリフェノールの一つであり、その抗酸化活性と、栄養補助食品、機能性食品、ニュートラシューティカルにおける役割が高く評価されています。ケルセチンとその配糖体（ルチン、イソケルセチンなど）は熱と酸化に敏感なため、高純度の抽出物を製造するには、効率的でありながら穏やかな非加熱抽出技術が必要です。ケルセチンの超音波抽出は、まさにこの点で優れています。

高品質なケルセチン抽出物を得るための高性能超音波技術

超音波支援抽出（UAE）は、高出力・低周波の超音波を用いて植物の細胞壁を機械的に破砕し、物質移動を大幅に促進することで、数時間ではなく数分でケルセチンを溶媒中に放出します。浸漬抽出、ソックスレー抽出、加熱による浸出と比較して、超音波抽出は、より高い収率、より短い処理時間、より少ない溶媒量、より良好に保持された生物活性を実現します。そのため、研究室、パイロットプラント、植物抽出物やポリフェノール抽出物の産業規模での製造にとって魅力的な選択肢となります。

超音波処理が細胞構造に及ぼす影響：超音波による細胞壁の破砕により、Euonymus alatusからケルセチンとルチンが放出されます。
画像および研究：©Yang and Zhang, 2008.

ケルセチンに穏やかな抽出方法が必要な理由

ケルセチンは、リンゴ、タマネギ、ベリー類、茶、ブドウ、葉物野菜を含む多くの果物、野菜、ハーブに含まれています。ポリフェノール／フラボノールであるケルセチンは、長時間の加熱、強アルカリ条件、溶媒との長時間の接触によって分解することがあり、収率が低下し、最終抽出物の品質が損なわれます。そのため、穏やかで非加熱の短時間処理は、抽出されたケルセチンの量と機能的な品質（抗酸化能）の両方を保持するのに役立ちます。

ケルセチンの超音波抽出の仕組み

音響キャビテーションの役割
高強度の超音波は、液体中に微細なキャビテーション気泡を発生させます。気泡が内向きに激しく崩壊すると、局所的な高温領域、せん断力、マイクロジェットが生じ、植物の細胞壁を破裂させ、組織マトリックスを崩します。これにより、ケルセチンが蓄積されている細胞内区画が開かれ、周囲の溶媒への拡散が加速されるため、活性成分がより速く、より完全に放出されます。

ケルセチンの超音波抽出における一般的な工程

1. 前処理： 植物原料（葉、果皮、種子など）を粉砕、切断、または凍結乾燥し、表面積を増やします。
2. 溶媒の選択： 水、エタノール、水–エタノール混合液など、環境に配慮した食品グレードの溶媒を選びます。
3. 超音波処理： バッチモード（撹拌あり）または連続フローセルモードで、5–30分間抽出します。
4. 分離： 抽出物をろ過または遠心分離し、ケルセチンを豊富に含む液体を回収します。
5. 濃縮／精製： 必要に応じて、任意で乾燥、沈殿、または精製を行います。

注：具体的な処理時間、振幅、溶媒比率は、植物種と対象マトリックスによって異なります – 当社のプロセス専門家が、お客様の原料に適したプロセスパラメータの最適化をお手伝いします。

事例研究：超音波支援によるケルセチン抽出

Sharifi et al. (2017)は、超音波抽出が、薬用植物からケルセチンなどのフラボノイドを抽出するための効果的で実用的な方法であることを示しました。この研究では、 Hielscher UP400St（400W、左の画像を参照） を振幅50%の設定で使用しました。ダイコン（Raphanus Sativus）の葉をメタノールに浸し、10 min.の超音波処理を行った結果、ケルセチン収率は11.8%となりました。浸漬抽出、ソックスレー抽出、加熱による浸出などの従来技術に対する超音波支援抽出の優位性。超音波抽出は、より高い収率、大幅に短い抽出時間、より少ない溶媒量という点で優れています。超音波を印加するとキャビテーションが生じ、植物原料の細胞壁が破砕され、物質移動が促進されます。そのため、超音波抽出は従来の方法より効果的であり、有機マトリックスからのケルセチン抽出に優れています。浸漬抽出では24hrs、加熱による浸出では60min.、ソックスレー抽出では24hrsを要するのに対し、超音波抽出に必要な時間はわずか10 min.でしたが、超音波で抽出されたケルセチンの量は、加熱による浸出、浸漬抽出、ソックスレー抽出による量よりも多くなりました。

超音波抽出（UAE）は、従来の抽出方法と比較して、より短い抽出時間で大幅に高いケルセチン収率を実現します。
出典：Sharifi at al., 2017

超音波抽出装置

Hielscher Ultrasonicsは、植物原料から高品質な抽出物を製造するための高性能超音波プロセッサーの製造を専門としています。
Hielscherは、小型で高出力の実験室用超音波処理装置から、堅牢な卓上型システム、産業用途に全面的に対応したシステムまで、幅広い製品群を提供しています。これらは高強度の超音波を供給し、生理活性物質（ポリフェノール、 ジンゲロール, ピペリン, クルクミン など）の効率的な抽出と単離を実現します。定格出力が200ワットから16,000ワットまでのすべての超音波処理装置には、デジタル制御用のカラーディスプレイ、自動データ記録用の内蔵SDカード、ブラウザーによる遠隔操作機能など、使いやすい機能が数多く搭載されています。ソノトロードとフローセル（処理媒体と接触する部品）はオートクレーブ滅菌が可能で、洗浄も容易です。当社のすべての超音波処理装置は24/7運転用に設計されており、メンテナンスの負担が少なく、簡単かつ安全に操作できます。
デジタルカラーディスプレイにより超音波処理装置を使いやすく制御でき、プロセスを精密に調整できます。当社のシステムは、低い振幅から非常に高い振幅まで供給できます。ケルセチンなどのポリフェノールの抽出には、高品質な活性物質を穏やかに単離できるよう最適化した専用の超音波ソノトロード（超音波プローブまたはホーンとも呼ばれます）を提供しています。Hielscherの超音波処理装置は堅牢であり、高負荷条件や厳しい環境下での24/7運転が可能です。
超音波プロセスパラメータの精密な制御により、再現性とプロセスの標準化が確保されます。