Extração ultrassónica de quercetina
A quercetina é um dos polifenóis vegetais mais amplamente estudados, valorizado pela sua atividade antioxidante e pelo seu papel nos suplementos alimentares, alimentos funcionais e nutracêuticos. Como a quercetina e os seus glicosídeos (por exemplo, rutina, isoquercetina) são sensíveis ao calor e à oxidação, a produção de um extrato de elevada pureza exige uma técnica de extração eficiente, mas suave e não térmica. É precisamente neste domínio que a extração ultrassónica de quercetina se destaca.
Ultrassons de elevado desempenho para extratos de quercetina de elevada qualidade
A extração assistida por ultrassons (UAE) utiliza ultrassons de elevada potência e baixa frequência para romper mecanicamente as paredes celulares vegetais e aumentar drasticamente a transferência de massa, libertando a quercetina para o solvente em minutos em vez de horas. Em comparação com a maceração, a extração Soxhlet ou a digestão térmica, a extração ultrassónica proporciona rendimentos superiores, tempos de processamento mais curtos, menores volumes de solvente e uma bioatividade mais bem preservada – tornando-a uma opção atrativa para laboratórios, instalações-piloto e produção à escala industrial de extratos vegetais e de polifenóis.
Pronto para passar da maceração e da extração Soxhlet para uma extração rápida, suave e não térmica? Contacte-nos agora – ajudamo-lo a especificar o sistema ultrassónico adequado para o seu material vegetal.
Extração ultrassónica de material vegetal em lote de 120L com o sonicador UIP2000hdT
- Rendimentos superiores
- Extração a alta velocidade – em minutos
- Extratos de elevada qualidade – extração suave e não térmica
- Solventes verdes (água, etanol, metanol, etc.)
- Operação fácil e segura
- Baixos custos de investimento e de operação
- Funcionamento 24/7 em condições de trabalho intensivo
- Método verde e amigo do ambiente
Efeitos da sonicação na estrutura celular: a rutura das paredes celulares induzida por ultrassons permite a libertação de quercetina e rutina de Euonymus alatus.
Imagem e estudo: ©Yang and Zhang, 2008.
Porque exige a quercetina um método de extração suave
A quercetina está presente em muitos frutos, vegetais e ervas – incluindo maçãs, cebolas, bagas, chá, uvas e vegetais de folha verde. Enquanto polifenol/flavonol, pode degradar-se sob exposição prolongada ao calor, em condições fortemente alcalinas ou durante um contacto prolongado com o solvente, o que reduz o rendimento e compromete a qualidade do extrato final. Um método suave, não térmico e de curta duração ajuda, por isso, a preservar tanto a quantidade como a qualidade funcional (capacidade antioxidante) da quercetina extraída.
Como funciona a extração ultrassónica de quercetina
O papel da cavitação acústica Os ultrassons de elevada intensidade criam bolhas de cavitação microscópicas no líquido. O seu colapso implosivo gera pontos quentes localizados, forças de cisalhamento e microjatos que rompem as paredes celulares vegetais e fragmentam as matrizes dos tecidos. Isto abre os compartimentos celulares onde a quercetina está armazenada e acelera a sua difusão para o solvente circundante, permitindo que o composto ativo seja libertado mais rapidamente e de forma mais completa.
Sequência típica do processo de extração ultrassónica de quercetina
- Preparação: moer, cortar ou liofilizar a matéria-prima vegetal (por exemplo, folhas, cascas, sementes) para aumentar a área de superfície.
- Seleção do solvente: escolher um solvente verde de grau alimentar, como água, etanol ou uma mistura de água–etanol.
- Sonicação: extrair em modo de lote (com agitação) ou em modo contínuo numa célula de fluxo durante 5–30 minutos.
- Separação: filtrar ou centrifugar o extrato e recuperar o líquido rico em quercetina.
- Concentração / purificação: opcionalmente, secar, precipitar ou purificar conforme necessário.
Nota: os tempos, as amplitudes e as proporções de solventes específicos dependem da espécie vegetal e da matriz-alvo – os nossos especialistas em processos podem ajudá-lo a otimizar os parâmetros do processo para a sua matéria-prima.
Sonicador UP200Ht para a extração de quercetina
Estudo de caso: extração de quercetina assistida por ultrassons
Sharifi et al. (2017) demonstraram que a extração ultrassónica é um método eficaz e prático para extrair flavonoides, como a quercetina, de plantas medicinais. Utilizaram o Hielscher UP400St (400W, ver imagem à esquerda) com uma amplitude definida em 50%. As folhas de rabanete (Raphanus Sativus) foram colocadas em metanol e sonicadas durante 10 min., o que resultou num rendimento de quercetina de 11,8%. A superioridade da extração assistida por ultrassons em comparação com técnicas convencionais, como a maceração, a extração Soxhlet e a digestão térmica. A extração ultrassónica destaca-se pelos rendimentos superiores, pelos tempos de extração significativamente mais curtos e pelas menores quantidades de solventes. A aplicação de ondas ultrassónicas gera cavitação, que rompe as paredes celulares do material vegetal e promove a transferência de massa. Assim, a extração ultrassónica é mais eficaz do que os métodos tradicionais e destaca-se na extração de quercetina de matrizes orgânicas. Embora a extração ultrassónica tenha exigido apenas 10 min. – em comparação com tempos de extração de 24hrs para a maceração, 60min. para a digestão térmica e 24hrs para a extração Soxhlet – a quantidade de quercetina extraída por ultrassons foi superior à obtida por digestão, maceração e extração Soxhlet.
A extração ultrassónica (UAE) proporciona rendimentos de quercetina significativamente superiores em tempos de extração mais curtos, em comparação com os métodos de extração convencionais.
fonte: Sharifi at al., 2017
Sonicador UP400ST para extração de material vegetal
Equipamento de extração ultrassónica
A Hielscher Ultrasonics é especializada no fabrico de processadores ultrassónicos de elevado desempenho para a produção de extratos de elevada qualidade a partir de material vegetal.
A Hielscher oferece uma vasta gama de produtos, desde pequenos e potentes sonicadores de laboratório até sistemas robustos de bancada e totalmente industriais, que fornecem ultrassons de elevada intensidade para a extração e o isolamento eficientes de substâncias bioativas (por exemplo, polifenóis, gingerol, piperina, curcumina etc.). Todos os dispositivos ultrassónicos de 200 watts a 16 000 watts dispõem de um ecrã a cores para controlo digital, um cartão SD integrado para registo automático de dados, controlo remoto através do navegador e muitas outras funcionalidades fáceis de utilizar. Os sonotrodos e as células de fluxo (as peças que estão em contacto com o meio) podem ser esterilizados em autoclave e são fáceis de limpar. Todos os nossos sonicadores são concebidos para funcionamento 24/7, requerem pouca manutenção e são fáceis e seguros de operar.
Um ecrã digital a cores permite controlar o sonicador de forma fácil, tornando o processo ajustável com precisão. Os nossos sistemas são capazes de fornecer amplitudes desde baixas até muito elevadas. Para a extração de polifenóis, como a quercetina, oferecemos sonotrodos ultrassónicos especiais (também conhecidos como sondas ou cornetas ultrassónicas), otimizados para o isolamento suave de substâncias ativas de elevada qualidade. A robustez dos sonicadores Hielscher permite o funcionamento 24/7 em condições de trabalho intensivo e em ambientes exigentes.
O controlo preciso dos parâmetros do processo ultrassónico garante a reprodutibilidade e a normalização do processo.
Processadores ultrassónicos de elevada potência desde a escala de laboratório até à escala-piloto e à escala industrial.
Perguntas frequentes sobre a extração ultrassónica de quercetina
O que é a quercetina?
A quercetina, um flavonol vegetal (que é um subgrupo do grupo dos flavonoides dos polifenóis), encontra-se em muitos frutos, vegetais e folhas. As fontes naturais de quercetina incluem maçãs, pimentos, vinho tinto, cerejas escuras e bagas (mirtilos, mirtilos silvestres, amoras e outras), tomates, vegetais crucíferos, como brócolos, couves e rebentos; vegetais de folha verde, como espinafres e couve kale; citrinos, cacau, arandos vermelhos, cereais integrais, como o trigo-sarraceno, espargos, alcaparras, cebolas roxas, azeite, chá preto e verde, feijões e leguminosas; ervas, como salva, sabugueiro-americano, hipericão e ginkgo biloba.
Que solventes são utilizados na extração ultrassónica de quercetina?
São habitualmente utilizados solventes verdes de grau alimentar, como água, etanol, metanol ou misturas de água–etanol.
Porque é necessário um método de extração suave para a quercetina?
Como a quercetina é um composto bioativo sensível, é necessária uma técnica eficiente, mas suave, para evitar a decomposição durante a produção de extratos de elevada qualidade para aditivos alimentares e suplementos. A extração ultrassónica é um método suave, não térmico e puramente mecânico que proporciona grandes quantidades de quercetina num tempo de extração muito curto.
Como funciona a extração ultrassónica?
A extração ultrassónica baseia-se no fenómeno da cavitação acústica, que rompe as paredes celulares do material vegetal e promove a transferência de massa, libertando compostos bioativos, como polifenóis, quercetina e antioxidantes. Isto faz da sonicação um método preferencial para o isolamento de compostos vegetais sensíveis.
Quais são as principais vantagens da extração ultrassónica de quercetina?
As principais vantagens incluem rendimentos superiores, extração a alta velocidade em minutos, extratos de elevada qualidade obtidos por extração suave e não térmica, utilização de solventes verdes (água, etanol, metanol, etc.), operação fácil e segura, baixos custos de investimento e de operação e a capacidade de funcionar 24/7 em condições de trabalho intensivo. É também um método verde e amigo do ambiente.
A extração ultrassónica é reprodutível e adequada à escala industrial?
Sim. O controlo preciso dos parâmetros do processo ultrassónico garante a reprodutibilidade e a normalização do processo. A Hielscher fornece sonotrodos especiais otimizados para o isolamento de substâncias ativas sensíveis de elevada qualidade, permitindo o aumento de escala do laboratório para a produção-piloto e industrial.
A que benefícios para a saúde está associada a quercetina?
Os glicosídeos de quercetina (como a isoquercetina) e os flavonoides relacionados têm sido descritos como agentes antivirais, antimicrobianos, anti-inflamatórios e antialérgicos que podem influenciar positivamente diferentes tipos de células em animais e seres humanos. A quercetina pode ajudar a reduzir a inflamação, combater alergias, apoiar a saúde cardíaca, combater a dor, potencialmente melhorar a resistência física, combater o cancro e proteger a saúde da pele e do fígado.
Bibliografia/Referências
- 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.