კვერცეტინის ულტრაბგერითი ექსტრაქცია
კვერცეტინი ერთ-ერთი ყველაზე ფართოდ შესწავლილი მცენარეული პოლიფენოლია, რომელიც ფასდება მისი ანტიოქსიდანტური აქტივობისა და დიეტური დანამატების, ფუნქციური პროდუქტებისა და ნუტრაცევტიკების შემადგენლობაში მისი როლის გამო. ვინაიდან კვერცეტინი და მისი გლიკოზიდები (მაგ. რუტინი, იზოკვერცეტინი) სითბოსა და ჟანგვის მიმართ მგრძნობიარეა, მაღალი სიწმინდის ექსტრაქტის მიღება მოითხოვს ეფექტურ, მაგრამ რბილ, არათერმულ ექსტრაქციის ტექნიკას. სწორედ აქ გამოირჩევა კვერცეტინის ულტრაბგერითი ექსტრაქცია.
მაღალი წარმადობის ულტრაბგერა მაღალი ხარისხის კვერცეტინის ექსტრაქტებისთვის
ულტრაბგერით ხელშეწყობილი ექსტრაქცია (UAE) იყენებს მაღალი სიმძლავრის, დაბალი სიხშირის ულტრაბგერას მცენარეული უჯრედების კედლების მექანიკურად დასაშლელად და მასის გადატანის მკვეთრად გასაზრდელად, რაც კვერცეტინს გამხსნელში წუთებში გამოყოფს საათების ნაცვლად. მაცერაციასთან, სოქსლეტის ექსტრაქციასთან ან თერმულ დამუშავებასთან შედარებით, ულტრაბგერითი ექსტრაქცია უზრუნველყოფს უფრო მაღალ გამოსავლიანობას, უფრო მოკლე დამუშავების დროს, გამხსნელის უფრო მცირე მოცულობებს და ბიოაქტივობის უკეთეს შენარჩუნებას – რაც მას მიმზიდველ ვარიანტად აქცევს ლაბორატორიების, საპილოტე საწარმოებისა და მცენარეული და პოლიფენოლური ექსტრაქტების სამრეწველო მასშტაბის წარმოებისთვის.
მზად ხართ გადახვიდეთ მაკერაციიდან და სოქსლეთიდან სწრაფ, მსუბუქ, არათერმულ ექსტრაქციაზე? დაგვიკავშირდით ახლავე – დაგეხმარებით თქვენთვის შესაფერისი ულტრაბგერითი სისტემის შერჩევაში თქვენი მცენარეული მასალისთვის.
მცენარეული მასალის 120L ულტრაბგერითი პარტიული ექსტრაქცია სონიკატორ UIP2000hdT-ის გამოყენებით
- უპირატესი გამოსავლიანობა
- სწრაფი ექსტრაქცია – წუთებში
- მაღალი ხარისხის ექსტრაქტები – მსუბუქი, არათერმული
- მწვანე გამხსნელები (წყალი, ეთანოლი, მეთანოლი და ა.შ.)
- მარტივი და უსაფრთხო ექსპლუატაცია
- დაბალი ინვესტიციური და საექსპლუატაციო ხარჯები
- 24/7 ექსპლუატაცია მძიმე რეჟიმში
- მწვანე, ეკოლოგიურად სუფთა მეთოდი
ულტრაბგერითი დამუშავების გავლენა უჯრედულ სტრუქტურაზე: ულტრაბგერით გამოწვეული უჯრედის კედლების დაშლა შესაძლებელს ხდის კვერცეტინისა და რუტინის გამოყოფას Euonymus alatus-დან.
სურათი და კვლევა: ©Yang and Zhang, 2008.
რატომ მოითხოვს კვერცეტინი მსუბუქ ექსტრაქციის მეთოდს
კვერცეტინი გვხვდება ბევრ ხილში, ბოსტნეულსა და ბალახში – მათ შორის ვაშლში, ხახვში, კენკრაში, ჩაიში, ყურძენში და ფოთლოვან ბოსტნეულში. როგორც პოლიფენოლი/ფლავონოლი, ის შეიძლება დაიშალოს ხანგრძლივი სითბოს, ძლიერი ტუტე პირობების ან გამხსნელთან ხანგრძლივი კონტაქტის დროს, რაც ამცირებს გამოსავლიანობას და აზიანებს საბოლოო ექსტრაქტის ხარისხს. შესაბამისად, მსუბუქი, არათერმული, მოკლე ხანგრძლივობის მეთოდი ხელს უწყობს გამოყოფილი კვერცეტინის როგორც რაოდენობის, ისე ფუნქციური ხარისხის (ანტიოქსიდანტური თვისებების) შენარჩუნებას.
როგორ მუშაობს კვერცეტინის ულტრაბგერითი ექსტრაქცია
აკუსტიკური კავიტაციის როლი: მაღალი ინტენსივობის ულტრაბგერა სითხეში ქმნის მიკროსკოპულ კავიტაციურ ბუშტუკებს. მათი შიგნით მიმართული კოლაფსი წარმოქმნის ლოკალურ ცხელ უბნებს, ძვრის ძალებსა და მიკროჭავლებს, რომლებიც არღვევს მცენარეული უჯრედების კედლებს და შლის ქსოვილოვან მატრიცებს. ეს ხსნის უჯრედულ განყოფილებებს, სადაც კვერცეტინი ინახება, და აჩქარებს მის დიფუზიას გარემომცველ გამხსნელში, რის შედეგადაც აქტიური ნაერთი უფრო სწრაფად და სრულად გამოიყოფა.
ტიპური პროცესის ნაკადი კვერცეტინის ულტრაბგერითი ექსტრაქციისთვის
- მომზადება: დაფქვით, დაჭერით ან ლიოფილიზაციით გააშრეთ ნედლი მცენარეული მასალა (მაგ. ფოთლები, კანი, თესლი) ზედაპირის ფართობის გასაზრდელად.
- გამხსნელის შერჩევა: აირჩიეთ ეკოლოგიურად უსაფრთხო, საკვებ პროდუქტებში გამოსაყენებლად ვარგისი გამხსნელი, როგორიცაა წყალი, ეთანოლი ან წყლისა და ეთანოლის ნარევი.
- ულტრაბგერითი დამუშავება: ექსტრაქცია ჩაატარეთ პარტიულ რეჟიმში (მორევით) ან უწყვეტ რეჟიმში, გამდინარე კამერაში, 5–30 წუთის განმავლობაში.
- განცალკევება: გადაწურეთ ან ცენტრიფუგირეთ ექსტრაქტი და მიიღეთ კვერცეტინით მდიდარი სითხე.
- კონცენტრაცია / გასუფთავება: საჭიროებისამებრ გააშრეთ, დალექეთ ან გაასუფთავეთ.
შენიშვნა: კონკრეტული დრო, ამპლიტუდები და გამხსნელის თანაფარდობები დამოკიდებულია მცენარის სახეობასა და სამიზნე მატრიცაზე – ჩვენი პროცესის ექსპერტები დაგეხმარებათ პროცესის პარამეტრების ოპტიმიზაციაში თქვენი საწყისი მასალისთვის.
სონიკატორი UP200Ht კვერცეტინის ექსტრაქციისთვის
კვლევის მაგალითი: კვერცეტინის ულტრაბგერით ხელშეწყობილი ექსტრაქცია
Sharifi et al. (2017) აჩვენეს, რომ ულტრაბგერითი ექსტრაქცია არის ეფექტური და პრაქტიკული მეთოდი სამკურნალო მცენარეებიდან ფლავონოიდების, როგორიცაა კვერცეტინის, გამოსაყოფად. მათ გამოიყენეს Hielscher UP400St (400W, იხ. სურათი მარცხნივ) 50% ამპლიტუდის პარამეტრზე. ბოლოკის (Raphanus Sativus) ფოთლები მეთანოლში მოათავსეს და 10 წთ. განმავლობაში ულტრაბგერით დაამუშავეს, რის შედეგადაც კვერცეტინის გამოსავლიანობამ 11,8% შეადგინა. ულტრაბგერით ხელშეწყობილი ექსტრაქციის უპირატესობა ჩვეულებრივ ტექნიკებთან შედარებით, როგორიცაა მაცერაცია, სოქსლეტის ექსტრაქცია და თერმული დამუშავება. ულტრაბგერითი ექსტრაქცია გამოირჩევა უფრო მაღალი გამოსავლიანობით, ექსტრაქციის მნიშვნელოვნად მოკლე დროით და გამხსნელების ნაკლები რაოდენობით. ულტრაბგერითი ტალღების გამოყენება წარმოქმნის კავიტაციას, რომელიც არღვევს მცენარეული მასალის უჯრედების კედლებს და ხელს უწყობს მასის გადატანას. შესაბამისად, ულტრაბგერითი ექსტრაქცია უფრო ეფექტურია, ვიდრე ტრადიციული მეთოდები, და გამოირჩევა ორგანული მატრიცებიდან კვერცეტინის ექსტრაქციაში. მიუხედავად იმისა, რომ ულტრაბგერით ექსტრაქციას მხოლოდ 10 წთ. დასჭირდა – მაცერაციისთვის საჭირო 24სთ, თერმული დამუშავებისთვის საჭირო 60წთ და სოქსლეტის ექსტრაქციისთვის საჭირო 24სთ დროსთან შედარებით – ულტრაბგერით ექსტრაქციით მიღებული კვერცეტინის რაოდენობა მეტი იყო, ვიდრე თერმული დამუშავების, მაცერაციისა და სოქსლეტის ექსტრაქციის შემთხვევაში.
ულტრაბგერითი ექსტრაქცია (UAE) უზრუნველყოფს კვერცეტინის მნიშვნელოვნად მაღალ გამოსავლიანობას ექსტრაქციის უფრო მოკლე დროში, ჩვეულებრივ ექსტრაქციის მეთოდებთან შედარებით.
წყარო: Sharifi et al., 2017
სონიკატორი UP400ST ბოტანიკური ექსტრაქციისთვის
ულტრაბგერითი ექსტრაქციის აღჭურვილობა
Hielscher Ultrasonics სპეციალიზებულია მაღალი წარმადობის ულტრაბგერითი პროცესორების წარმოებაში ბოტანიკური მასალებიდან მაღალი ხარისხის ექსტრაქტების მისაღებად.
Hielscher გთავაზობთ პროდუქციის ფართო ასორტიმენტს, მცირე, მძლავრი ლაბორატორიული ულტრაბგერითი აპარატებიდან გამძლე მაგიდის და სრულად სამრეწველო სისტემებამდე, რომლებიც უზრუნველყოფენ მაღალი ინტენსივობის ულტრაბგერას ბიოაქტიური ნივთიერებების (მაგ. პოლიფენოლების, ჯინჯეროლის, პიპერინის, კურკუმინის და ა.შ.) ეფექტური ექსტრაქციისა და იზოლაციისთვის. ყველა ულტრაბგერითი მოწყობილობა 200 ვატიდან 16 000 ვატამდე აღჭურვილია ფერადი დისპლეით ციფრული მართვისთვის, ინტეგრირებული SD ბარათით მონაცემთა ავტომატური ჩაწერისთვის, ბრაუზერის საშუალებით დისტანციური მართვით და მრავალი სხვა მოსახერხებელი ფუნქციით. სონოტროდებისა და გამდინარე კამერების (ნაწილების, რომლებიც დასამუშავებელ გარემოს ეხება) ავტოკლავირება შესაძლებელია და ისინი ადვილად იწმინდება. ყველა ჩვენი ულტრაბგერითი აპარატი გათვლილია 24/7 მუშაობაზე, მცირე ტექნიკურ მომსახურებას საჭიროებს და მარტივი და უსაფრთხოა ექსპლუატაციაში.
ციფრული ფერადი დისპლეი უზრუნველყოფს ულტრაბგერითი აპარატის მოსახერხებელ მართვას, რაც პროცესის ზუსტად რეგულირების საშუალებას იძლევა. ჩვენს სისტემებს შეუძლიათ უზრუნველყონ როგორც დაბალი, ისე ძალიან მაღალი ამპლიტუდები. პოლიფენოლების, როგორიცაა კვერცეტინი, ექსტრაქციისთვის გთავაზობთ სპეციალურ ულტრაბგერით სონოტროდებს (ასევე ცნობილს, როგორც ულტრაბგერითი ზონდები ან რქები), რომლებიც ოპტიმიზებულია მაღალი ხარისხის აქტიური ნივთიერებების ფრთხილი გამოყოფისთვის. Hielscher-ის სონიკატორების გამძლეობა შესაძლებელს ხდის მათ 24/7 მუშაობას მაღალი დატვირთვით და რთულ გარემო პირობებში.
ულტრაბგერითი პროცესის პარამეტრების ზუსტი კონტროლი უზრუნველყოფს გამეორებადობას და პროცესის სტანდარტიზაციას.
მაღალი სიმძლავრის ულტრაბგერითი პროცესორები ლაბორატორიული მასშტაბიდან საპილოტე და სამრეწველო მასშტაბამდე.
ხშირად დასმული კითხვები ულტრაბგერითი კვერცეტინის ექსტრაქციის შესახებ
რა არის კვერცეტინი?
კვერცეტინი, მცენარეული ფლავონოლი (ფლავონოლები პოლიფენოლების ფლავონოიდთა ჯგუფის ქვეჯგუფს წარმოადგენს), გვხვდება მრავალ ხილში, ბოსტნეულსა და ფოთლებში. კვერცეტინის ბუნებრივი წყაროებია ვაშლი, წიწაკა, წითელი ღვინო, მუქი ალუბალი და კენკრა (ლურჯი მოცვი, შავი მოცვი, მაყვალი და სხვები), პომიდორი, ჯვაროსანი ბოსტნეული, როგორიცაა ბროკოლი, კომბოსტო და ღივები; მწვანე ფოთლოვანი ბოსტნეული, როგორიცაა ისპანახი და ხუჭუჭა კომბოსტო; ციტრუსები, კაკაო, შტოში, მთლიანი მარცვლეული, როგორიცაა წიწიბურა, სატაცური, კაპერსი, წითელი ხახვი, ზეითუნის ზეთი, შავი და მწვანე ჩაი, ლობიო და პარკოსნები; ბალახოვანი მცენარეები, როგორიცაა სალბი, ამერიკული ანწლი, კრაზანა და ორნაკვთიანი გინკგო.
რა გამხსნელები გამოიყენება ულტრაბგერითი კვერცეტინის ექსტრაქციისთვის?
ჩვეულებრივ გამოიყენება ეკოლოგიურად უსაფრთხო, საკვებ პროდუქტებში გამოსაყენებლად ვარგისი გამხსნელები, როგორიცაა წყალი, ეთანოლი, მეთანოლი ან წყლისა და ეთანოლის ნარევები.
რატომ არის საჭირო რბილი ექსტრაქციის მეთოდი კვერცეტინისთვის?
რადგან კვერცეტინი მგრძნობიარე ბიოაქტიური ნაერთია, საკვები დანამატებისა და ბიოლოგიურად აქტიური დანამატებისთვის მაღალი ხარისხის ექსტრაქტის წარმოებისას მისი დაშლის თავიდან ასაცილებლად საჭიროა ეფექტური, მაგრამ რბილი მეთოდი. ულტრაბგერითი ექსტრაქცია არის რბილი, არათერმული, წმინდად მექანიკური მეთოდი, რომელიც ექსტრაქციის ძალიან მოკლე დროში კვერცეტინის დიდი რაოდენობით მიღებას უზრუნველყოფს.
როგორ მუშაობს ულტრაბგერითი ექსტრაქცია?
ულტრაბგერითი ექსტრაქცია ეფუძნება აკუსტიკური კავიტაციის ფენომენს, რომელიც არღვევს მცენარეული მასალის უჯრედის კედლებს და აძლიერებს მასის გადატანას, რის შედეგადაც გამოიყოფა ბიოაქტიური ნაერთები, როგორიცაა პოლიფენოლები, კვერცეტინი და ანტიოქსიდანტები. ეს ულტრაბგერით დამუშავებას მგრძნობიარე ბოტანიკური ნაერთების იზოლაციისთვის სასურველ მეთოდად აქცევს.
რა არის ულტრაბგერითი კვერცეტინის ექსტრაქციის მთავარი უპირატესობები?
ძირითადი სარგებელი მოიცავს უფრო მაღალ გამოსავლიანობას, სწრაფ ექსტრაქციას რამდენიმე წუთში, მაღალი ხარისხის მსუბუქ და არათერმულ ექსტრაქტებს, მწვანე გამხსნელების (წყალი, ეთანოლი, მეთანოლი და ა.შ.) გამოყენებას, მარტივ და უსაფრთხო ექსპლუატაციას, დაბალ ინვესტიციურ და საექსპლუატაციო ხარჯებს, ასევე შესაძლებლობას იმუშაოს 24/7 მძიმე რეჟიმში. ეს ასევე არის მწვანე, ეკოლოგიურად სუფთა მეთოდი.
არის თუ არა ულტრაბგერითი ექსტრაქცია განმეორებადი და შესაფერისი სამრეწველო მასშტაბისთვის?
დიახ. ულტრაბგერითი პროცესის პარამეტრების ზუსტი კონტროლი უზრუნველყოფს განმეორებადობას და პროცესის სტანდარტიზაციას. Hielscher სპეციალურ სონოტროდებს სთავაზობს, რომლებიც ოპტიმიზებულია მაღალი ხარისხის აქტიური ნივთიერებების დამზოგველი იზოლაციისთვის, რაც ხელს უწყობს მასშტაბის ზრდას ლაბორატორიულიდან საცდელ და სამრეწველო წარმოებამდე.
რა ჯანმრთელობის სარგებელთან არის დაკავშირებული კვერცეტინი?
კვერცეტინის გლიკოზიდები (როგორიცაა იზოკვერცეტინი) და მათთან დაკავშირებული ფლავონოიდები აღწერილია როგორც ანტივირუსული, ანტიმიკრობული, ანთების საწინააღმდეგო და ანტიალერგიული აგენტები, რომლებსაც შეუძლიათ დადებითად იმოქმედონ ცხოველებისა და ადამიანების სხვადასხვა ტიპის უჯრედებზე. კვერცეტინმა შეიძლება ხელი შეუწყოს ანთების შემცირებას, ალერგიის წინააღმდეგ ბრძოლას, გულის ჯანმრთელობის შენარჩუნებას, ტკივილის დაძლევას, გამძლეობის პოტენციურ გაუმჯობესებას, კიბოს წინააღმდეგ ბრძოლას და კანისა და ღვიძლის ჯანმრთელობის დაცვას.
ლიტერატურა/გამოყენებული წყაროები
- 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.