Extracția cu ultrasunete a quercetinei

Quercetina este unul dintre cei mai studiați polifenoli vegetali, apreciată pentru activitatea sa antioxidantă și pentru rolul său în suplimentele alimentare, alimentele funcționale și nutraceutice. Deoarece quercetina și glicozidele sale (de ex. rutina, izoquercetina) sunt sensibile la căldură și la oxidare, obținerea unui extract de înaltă puritate necesită o tehnică de extracție eficientă, dar blândă și netermică. Exact în acest punct excelează extracția cu ultrasunete a quercetinei.

Ultrasunete de înaltă performanță pentru extracte de quercetină de înaltă calitate

Extracția asistată de ultrasunete (UAE) utilizează ultrasunete de mare putere și joasă frecvență pentru a distruge mecanic pereții celulari vegetali și a crește dramatic transferul de masă, eliberând quercetina în solvent în câteva minute în loc de ore. Comparativ cu macerarea, extracția Soxhlet sau digestia pe bază de căldură, extracția cu ultrasunete oferă randamente mai mari, timpi de procesare mai scurți, volume mai mici de solvent și o bioactivitate mai bine păstrată – ceea ce o face o opțiune atractivă pentru laboratoare, instalații pilot și producția la scară industrială de extracte botanice și polifenolice.

Omogenizator ultrasonic UP400St pentru extracția din materiale vegetale în loturi cu agitare

Obțineți randamente mai mari de quercetină în câteva minute – nu în ore!
Sunteți gata să treceți de la macerare și Soxhlet la o extracție rapidă, blândă și netermică? Contactați-ne acum – vă vom ajuta să specificați sistemul ultrasonic potrivit pentru materialul dumneavoastră vegetal.

Avantajele extracției cu ultrasunete

Randamente superioare
Extracție de mare viteză – în câteva minute
Extracte de înaltă calitate – blânde, netermice
Solvenți verzi (apă, etanol, metanol etc.)
Operare ușoară și sigură
Costuri reduse de investiție și de operare
Funcționare 24/7 în regim de sarcină grea
Metodă verde, ecologică

Ultrasonicarea distruge structura celulară a materialelor botanice și facilitează astfel extracția compușilor bioactivi precum quercetina și rutina.

Efectele ultrasonicării asupra structurii celulare: distrugerea pereților celulari indusă de ultrasunete permite eliberarea quercetinei și a rutinei din Euonymus alatus.
Imagine și studiu: ©Yang și Zhang, 2008.

De ce quercetina necesită o metodă de extracție blândă

Quercetina se găsește în multe fructe, legume și plante aromatice – inclusiv mere, ceapă, fructe de pădure, ceai, struguri și legume cu frunze verzi. Ca polifenol/flavonol, se poate degrada la expunerea prelungită la căldură, în condiții puternic alcaline sau la contactul îndelungat cu solventul, ceea ce scade 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 mare intensitate creează bule de cavitație microscopice în lichid. Colapsul lor imploziv generează puncte fierbinți localizate, forțe de forfecare și microjeturi care rup pereții celulari vegetali și dezintegrează matricele tisulare. 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 cu ultrasunete a quercetinei

Pregătire: măcinați, tăiați sau liofilizați materia primă vegetală (de ex. frunze, coji, semințe) pentru a mări suprafața.
Alegerea solventului: alegeți un solvent verde, de calitate alimentară, precum apa, etanolul sau un amestec apă–etanol.
Sonicare: extrageți în regim de șarjă (cu agitare) sau în regim continuu cu celulă de flux, timp de 5–30 de minute.
Separare: filtrați sau centrifugați extractul și recuperați lichidul bogat în quercetină.
Concentrare / purificare: opțional, uscați, precipitați sau purificați, după caz.

Notă: timpii, amplitudinile și rapoartele de solvent specifice depind de specia vegetală și de matricea țintă – experții noștri în procese vă pot ajuta să optimizați parametrii de proces pentru materia dumneavoastră primă.

Studiu de caz: extracția quercetinei asistată de ultrasunete

Sharifi et al. (2017) au demonstrat că extracția cu ultrasunete este o metodă eficientă și practică pentru extragerea flavonoidelor, precum quercetina, din plantele medicinale. Aceștia au utilizat Hielscher UP400St (400W, vezi imaginea din stânga) la o setare a amplitudinii de 50%. Frunzele de ridiche (Raphanus Sativus) au fost introduse în metanol și sonicate timp de 10 min., 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 excelează 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 cu ultrasunete este mai eficientă decât metodele tradiționale și excelează în extracția quercetinei din matrice organice. Deși extracția cu ultrasunete a necesitat doar 10 min. – comparativ cu timpi de extracție de 24 ore pentru macerare, 60 min. pentru digestia termică și 24 ore pentru extracția Soxhlet – cantitatea de quercetină extrasă cu ultrasunete a fost mai mare decât cea obținută prin digestie, macerare și extracție Soxhlet.

Extracția cu ultrasunete a quercetinei din frunzele de ridiche depășește tehnicile tradiționale de extracție. Faceți clic pentru a mări!

Extracția cu ultrasunete (UAE) oferă randamente de quercetină semnificativ mai mari în timpi de extracție mai scurți, comparativ cu metodele de extracție convenționale.
sursa: Sharifi at al., 2017

În această prezentare vă introducem în producția de extracte vegetale. Explicăm provocările obținerii unor extracte vegetale de înaltă calitate și modul în care un sonicator vă poate ajuta să le depășiți. Această prezentare vă arată cum funcționează extracția cu ultrasunete. Veți afla ce beneficii puteți obține utilizând un sonicator pentru extracție și cum puteți integra un extractor cu ultrasunete în procesul de producție a extractelor.

Echipamente de extracție cu ultrasunete

Hielscher Ultrasonics este specializată în fabricarea de procesoare ultrasonice de înaltă performanță pentru producția de extracte de înaltă calitate din materiale botanice.
Hielscher oferă un portofoliu larg de produse, de la ultrasonicatoare de laborator mici și puternice până la sisteme robuste de banc și sisteme complet industriale, care furnizează ultrasunete de mare intensitate pentru extracția și izolarea eficientă a substanțelor bioactive (de ex. polifenoli, gingerol, piperină, curcumină etc.). Toate dispozitivele ultrasonice de la 200 de wați la 16.000 de wați sunt dotate cu un afișaj color pentru control digital, un card SD integrat pentru înregistrarea automată a datelor, control de la distanță prin browser și multe alte funcții ușor de utilizat. Sonotrodele și celulele de flux (piesele care intră în contact cu mediul) pot fi autoclavate și sunt ușor de curățat. Toate ultrasonicatoarele noastre sunt construite pentru funcționare 24/7, necesită întreținere redusă și sunt ușor și sigur de operat.
Un afișaj digital color permite controlul ușor al ultrasonicatorului, ceea ce face ca procesul să fie reglabil cu precizie. Sistemele noastre pot furniza amplitudini de la mici până la foarte mari. Pentru extracția polifenolilor precum quercetina, oferim sonotrode ultrasonice speciale (cunoscute și ca sonde ultrasonice sau sonotrode), optimizate pentru izolarea delicată a substanțelor active de înaltă calitate. Robustețea sonicatoarelor Hielscher permite funcționarea 24/7 în regim de sarcină grea și în medii solicitante.
Controlul precis al parametrilor procesului ultrasonic asigură reproductibilitatea și standardizarea procesului.

Subiecte conexe

Întrebări frecvente despre extracția cu ultrasunete a quercetinei

Ce este quercetina?

Quercetina, un flavonol vegetal (care este un subgrup al grupului flavonoidelor din clasa polifenolilor), se găsește în multe fructe, legume și frunze. Sursele naturale de quercetină sunt merele, ardeii, vinul roșu, cireșele închise la culoare și fructele de pădure (afine americane, afine, mure și altele), roșiile, legumele crucifere, precum broccoli, varza și germenii; legumele cu frunze verzi, precum spanacul și varza kale; citricele, cacaoa, merișoarele, cerealele integrale, precum hrișca, sparanghelul, caperele, ceapa roșie, uleiul de măsline, ceaiul negru și verde, fasolea și leguminoasele; plantele medicinale, precum salvia, socul american, sunătoarea și ginkgo biloba.

Ce solvenți se folosesc pentru extracția cu ultrasunete a quercetinei?

Se folosesc frecvent solvenți verzi, de calitate alimentară, precum apa, etanolul, metanolul sau amestecurile apă–etanol.

De ce este necesară o metodă de extracție blândă pentru quercetină?

Deoarece quercetina este un compus bioactiv sensibil, este necesară o tehnică eficientă, dar blândă, pentru a preveni descompunerea la producerea unui extract de înaltă calitate pentru aditivi alimentari și suplimente. Extracția cu ultrasunete este o metodă blândă, netermică, pur mecanică, ce oferă cantități mari de quercetină într-un timp de extracție foarte scurt.

Cum funcționează extracția cu ultrasunete?

Extracția cu ultrasunete se bazează pe fenomenul cavitației acustice, care distruge pereții celulari ai materialului vegetal și favorizează transferul de masă, eliberând compuși bioactivi precum polifenolii, quercetina și antioxidanții. Acest lucru face din sonicare o metodă preferată pentru izolarea compușilor botanici sensibili.

Care sunt principalele avantaje ale extracției cu ultrasunete a quercetinei?

Principalele beneficii includ randamente superioare, extracție de mare viteză în câteva minute, extracte de înaltă calitate obținute blând și netermic, utilizarea solvenților verzi (apă, etanol, metanol etc.), operare ușoară și sigură, costuri reduse de investiție și de operare, precum și capacitatea de a funcționa 24/7 în regim de sarcină grea. Este, de asemenea, o metodă verde, ecologică.

Este extracția cu ultrasunete reproductibilă și potrivită pentru scara industrială?

Da. Controlul precis al parametrilor procesului ultrasonic asigură reproductibilitatea și standardizarea procesului. Hielscher oferă sonotrode speciale, optimizate pentru izolarea delicată a substanțelor active de înaltă calitate, susținând extinderea la scară de la laborator la producția pilot și industrială.

Cu ce beneficii pentru sănătate este asociată quercetina?

Glicozidele quercetinei (precum izoquercetina) și flavonoidele înrudite au fost descrise ca agenți antivirali, antimicrobieni, antiinflamatori și antialergici, care pot influența pozitiv diferite tipuri de celule la animale și la oameni. Quercetina poate ajuta la reducerea inflamației, la combaterea alergiilor, la susținerea sănătății inimii, la combaterea durerii, potențial la îmbunătățirea rezistenței fizice, la combaterea cancerului și la protejarea sănătății pielii și a ficatului.

Literatură/Referințe

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.