Extracție cu ultrasunete quercetin

Quercetina este unul dintre cei mai studiați polifenoli vegetali, apreciată pentru activitatea sa antioxidantă și pentru rolul pe care îl joacă în suplimentele alimentare, alimentele funcționale și produsele nutraceutice. Deoarece quercetina și glicozidele sale (de exemplu, rutina, izoquercetina) sunt sensibile la căldură și la oxidare, obținerea unui extract de înaltă puritate necesită o tehnică de extracție eficientă, dar blândă și fără aplicarea căldurii. Tocmai în acest domeniu excelează extracția ultrasonică a quercetinei.

Ultrasonics de înaltă performanță pentru extracte de quercetin de înaltă calitate

Extracția asistată de ultrasunete (UAE) utilizează ultrasunete de mare putere și frecvență joasă pentru a distruge mecanic pereții celulari ai plantelor și pentru a spori semnificativ transferul de masă, eliberând quercetina în solvent în câteva minute, în loc de ore. În comparație cu macerarea, metodei Soxhlet sau digestiei termice, extracția cu ultrasunete asigură randamente mai mari, timpi de procesare mai scurți, volume mai mici de solvent și o bioactivitate mai bine păstrată – făcându-l o opțiune atractivă pentru laboratoare, instalații pilot și producția la scară industrială de extracte botanice și polifenolice.

Efectele ultrasonication asupra structurii celulare: Perturbarea indusă ultrasonically a pereților celulari permite eliberarea de quercetin și rutină de la Euonymus alatus.
Imagine și studiu: ©Yang și Zhang, 2008.

De ce quercetina necesită o metodă de extracție delicată

Quercetina se găsește în multe fructe, legume și plante aromatice – inclusiv mere, ceapă, fructe de pădure, ceai, struguri și legume cu frunze verzi. Fiind un polifenol/flavonol, acesta se poate degrada în urma expunerii prelungite la căldură, în condiții puternic alcaline sau în urma contactului îndelungat cu solvenți, ceea ce reduce randamentul și compromite calitatea extractului final. Prin urmare, o metodă blândă, netermică și de scurtă durată ajută la păstrarea atât a cantității, cât și a calității funcționale (capacitatea antioxidantă) a quercetinei extrase.

Cum funcționează extracția cu ultrasunete a quercetinei

Rolul cavitației acustice Ultrasunetele de intensitate ridicată generează bule microscopice de cavitație în lichid. Prăbușirea lor prin implozie generează puncte fierbinți localizate, forțe de forfecare și microjeturi care rup pereții celulelor vegetale și distrug matricile țesuturilor. Acest lucru deschide compartimentele celulare în care este stocată quercetina și accelerează difuzia acesteia în solventul înconjurător, astfel încât compusul activ este eliberat mai rapid și mai complet.

Fluxul tipic al procesului de extracție ultrasonică a quercetinei

1. Pregătire: măcinați, tăiați sau liofilizați materia primă vegetală (de exemplu, frunze, coji, semințe) pentru a mări suprafața de contact.
2. Selectarea solvenților: alegeți un solvent ecologic, adecvat pentru uz alimentar, cum ar fi apa, etanolul sau un amestec de apă și etanol.
3. Sonicare: se efectuează extracția în regim discontinuu (cu agitare) sau în regim continuu, cu celulă de curgere, timp de 5–30 de minute.
4. Separare: se filtrează sau se centrifughează extractul și se recuperează lichidul bogat în quercetină.
5. Concentrare / purificare: opțional, se poate usca, precipita sau purifica, după cum este necesar.

Notă: timpii, amplitudinile și proporțiile de solvent depind de specia de plantă și de matricea țintă – Experții noștri în procese vă pot ajuta să optimizați parametrii de proces pentru materia primă pe care o utilizați.

Studiu de caz: Extracția quercetinei asistată cu ultrasunete

Sharifi și colab. (2017) au demonstrat că extracția cu ultrasunete este o metodă eficientă și practică pentru extragerea flavonoidelor, precum quercetina, din plante medicinale. Aceștia au utilizat aparatul Hielscher UP400St (400 W, vezi imaginea din stânga) la o amplitudine de 50%. Frunzele de ridiche (Raphanus sativus) au fost introduse în metanol și supuse tratamentului cu ultrasunete timp de 10 minute, ceea ce a dus la un randament de quercetină de 11,8%.Superioritatea extracției asistate de ultrasunete în comparație cu tehnicile convenționale, precum macerarea, extracția Soxhlet și digestia termică. Extracția cu ultrasunete se remarcă prin randamente mai mari, timpi de extracție semnificativ mai scurți și cantități mai mici de solvenți. Aplicarea undelor ultrasonice generează cavitație, care distruge pereții celulari ai materialului vegetal și favorizează transferul de masă. Astfel, extracția ultrasonică este mai eficientă decât metodele tradiționale și excelează în extracția quercetinei din matrici organice. Deși extracția ultrasonică a necesitat doar 10 minute. – comparativ cu timpii de extracție de 24 de ore pentru macerare, 60 de minute pentru digestia termică și 24 de ore pentru extracția Soxhlet – cantitatea de quercetină extrasă ultrasonically a fost mai mare decât cea a digestiei, macerării și extracției Soxhlet.

Extracția cu ultrasunete (EAU) oferă randamente semnificativ mai mari de quercetină în timpi de extracție mai scurți în comparație cu metodele convenționale de extracție.
sursă: Sharifi și col., 2017

Echipamente de extracție cu ultrasunete

Hielscher Ultrasonics este specializata in fabricarea de procesoare cu ultrasunete de înaltă performanță pentru producerea de extracte de înaltă calitate din botanice.
Hielscher oferă un portofoliu larg de produse care variază de la mici, ultrasonicators de laborator puternic la banc-top robust și sisteme complet industriale, care oferă ultrasunete de înaltă intensitate pentru extracția eficientă și izolarea substanțelor bioactive (de exemplu, polifenoli, gingerol, Piperina, Curcumina etc.). Toate dispozitivele cu ultrasunete de la 200 wați la 16.000 wați dispun de un afișaj colorat pentru control digital, un card SD integrat pentru înregistrarea automată a datelor, telecomanda browserului și multe alte caracteristici ușor de utilizat. Sonotrodes și celulele de flux (părțile, care sunt în contact cu mediul) pot fi autoclavizate și sunt ușor de curățat. Toate ultrasonicators noastre sunt construite pentru funcționare 24/7, necesită întreținere redusă și sunt ușor și sigur de operat.
Un afișaj color digital permite un control ușor de utilizat al ultrasonicator, ceea ce face procesul reglabil cu precizie. Sistemele noastre sunt capabile să livreze de la amplitudini mici până la amplitudini foarte mari. Pentru extracția polifenolilor, ar fi quercetin, oferim sonotrodes speciale cu ultrasunete (de asemenea, cunoscut sub numele de sonde cu ultrasunete sau coarne), care sunt optimizate pentru izolarea sensibilă a substanțelor active de înaltă calitate. Robustețea sonicatoarelor Hielscher permite funcționarea 24/7 la grele și în medii solicitante.
Controlul precis al parametrilor procesului cu ultrasunete asigură reproductibilitatea și standardizarea procesului.