Ултразвучна екстракција кверцетина

Кверцетин је један од најшире проучаваних биљних полифенола, цењен због свог антиоксидативног деловања и улоге у додацима исхрани, функционалној храни и нутрацеутицима. Пошто су кверцетин и његови гликозиди (нпр. рутин, изокверцетин) осетљиви на топлоту и оксидацију, добијање екстракта високе чистоће захтева ефикасну, али благу, нетермичку технику екстракције. Управо се у томе ултразвучна екстракција кверцетина истиче.

Ултразвучна технологија високих перформанси за висококвалитетне екстракте кверцетина

Екстракција потпомогнута ултразвуком (UAE) користи ултразвук велике снаге и ниске фреквенције за механичко разарање зидова биљних ћелија и драстично повећање преноса масе, ослобађајући кверцетин у растварач за неколико минута уместо сати. У поређењу са мацерацијом, екстракцијом по Сокслету или термичком дигестијом, ултразвучна екстракција обезбеђује веће приносе, краће време обраде, мање запремине растварача и боље очувану биоактивност – што је чини привлачном опцијом за лабораторије, пилот-постројења и производњу биљних и полифенолних екстраката у индустријским размерама.

Утицај соникације на ћелијску структуру: Разарање ћелијских зидова изазвано ултразвуком омогућава ослобађање кверцетина и рутина из биљке Euonymus alatus.
Слика и студија: ©Yang and Zhang, 2008.

Зашто кверцетин захтева благу методу екстракције

Кверцетин се налази у многим врстама воћа, поврћа и зељастих биљака – укључујући јабуке, црни лук, бобичасто воће, чај, грожђе и зелено лиснато поврће. Као полифенол/флавонол, може да се разгради при дуготрајном излагању топлоти, у јако алкалним условима или при дуготрајном контакту са растварачем, што смањује принос и нарушава квалитет коначног екстракта. Блага, нетермичка, краткотрајна метода стога помаже да се очувају и количина и функционални квалитет (антиоксидативни капацитет) екстрахованог кверцетина.

Како функционише ултразвучна екстракција кверцетина

Улога акустичне кавитације 
Ултразвук високог интензитета ствара микроскопске кавитационе мехуриће у течности. Њихов имплозивни колапс ствара локализоване вруће тачке, смицајне силе и микромлазеве који разарају зидове биљних ћелија и разбијају ткивне матрице. Тиме се отварају ћелијски одељци у којима се кверцетин налази и убрзава његова дифузија у околни растварач, па се активно једињење ослобађа брже и потпуније.

Типичан ток процеса ултразвучне екстракције кверцетина

1. Припрема: самељите, исеците или лиофилизујте сирови биљни материјал (нпр. листове, коре, семе) да бисте повећали површину.
2. Избор растварача: изаберите зелени растварач прехрамбеног квалитета, као што су вода, етанол или мешавина воде и етанола.
3. Соникација: екстрахујте у шаржном режиму (уз мешање) или у режиму континуалног протока кроз проточну ћелију током 5–30 минута.
4. Раздвајање: филтрирајте или центрифугирајте екстракт и издвојите течност богату кверцетином.
5. Концентрисање / пречишћавање: по потреби, опционо осушите, исталожите или пречистите.

Напомена: конкретна времена, амплитуде и односи растварача зависе од биљне врсте и циљне матрице – наши стручњаци за процесе могу вам помоћи да оптимизујете процесне параметре за своју сировину.

Студија случаја: Екстракција кверцетина потпомогнута ултразвуком

Sharifi и сар. (2017) показали су да је ултразвучна екстракција ефикасна и практична метода за екстракцију флавоноида као што је кверцетин из лековитих биљака. Користили су Hielscher UP400St (400W, видети слику лево) при подешавању амплитуде на 50%. Листови ротквице (Raphanus Sativus) стављени су у метанол и соницирани 10 мин., што је дало принос кверцетина од 11,8%. Надмоћ екстракције потпомогнуте ултразвуком у поређењу са конвенционалним техникама као што су мацерација, Сокслетова екстракција и термичка дигестија. Ултразвучна екстракција истиче се већим приносима, знатно краћим временом екстракције и мањим количинама растварача. Примена ултразвучних таласа ствара кавитацију, која разара ћелијске зидове биљног материјала и подстиче пренос масе. Стога је ултразвучна екстракција ефикаснија од традиционалних метода и истиче се у екстракцији кверцетина из органских матрица. Иако је ултразвучна екстракција захтевала само 10 мин. – у поређењу са временима екстракције од 24 сата за мацерацију, 60 мин. за термичку дигестију и 24 сата за Сокслетову екстракцију – количина ултразвучно екстрахованог кверцетина била је већа него код дигестије, мацерације и Сокслетове екстракције.

Ултразвучна екстракција (UAE) даје знатно веће приносе кверцетина за краће време екстракције у поређењу са конвенционалним методама екстракције.
извор: Sharifi at al., 2017

Опрема за ултразвучну екстракцију

Hielscher Ultrasonics је специјализован за производњу ултразвучних процесора високих перформанси за добијање висококвалитетних екстраката из биљног материјала.
Hielscher нуди широк асортиман производа, од малих, снажних лабораторијских ултразвучних уређаја до робусних стоних и потпуно индустријских система, који стварају ултразвук високог интензитета за ефикасну екстракцију и изоловање биоактивних супстанци (нпр. полифенола, гингерола, пиперина, куркумина итд.). Сви ултразвучни уређаји од 200 вати до 16.000 вати имају екран у боји за дигитално управљање, уграђену SD картицу за аутоматско бележење података, даљинско управљање преко прегледача и многе друге функције које олакшавају употребу. Сонотроде и проточне ћелије (делови који су у контакту са медијумом) могу се стерилисати у аутоклаву и лако се чисте. Сви наши ултразвучни уређаји конструисани су за рад 24/7, захтевају мало одржавања и једноставни су и безбедни за руковање.
Дигитални екран у боји омогућава једноставно управљање ултразвучним уређајем, чиме се омогућава прецизно подешавање процеса. Наши системи могу да остваре амплитуде од ниских до веома високих. За екстракцију полифенола као што је кверцетин нудимо посебне ултразвучне сонотроде (познате и као ултразвучне сонде или рогови), оптимизоване за пажљиво изоловање висококвалитетних активних супстанци. Робусност Hielscher соникатора омогућава рад 24/7 под великим оптерећењем и у захтевним окружењима.
Прецизна контрола параметара ултразвучног процеса обезбеђује поновљивост и стандардизацију процеса.