Ултразвучна екстракција кверцетина

Кверцетин је један од најчешће проучаваних биљних полифенола, цењен због своје антиоксидативне активности и улоге у дијететским суплементима, функционалној храни и нутрацеутици. Пошто су кверцетин и његови гликозиди (нпр. рутин, изокверцетин) осетљиви на топлоту и оксидацију, производња екстракта високе чистоће захтева ефикасну, али благу, нетермалну технику екстракције. Ово је управо оно где ултразвучна екстракција кверцетина предњачи.

Ултразвук високих перформанси за висококвалитетне екстракте кверцетина

Екстракција уз помоћ ултразвука (UAE) користи високопробојни, нискочестотни ултразвук за механичко разрушивање ћелијских зидова биљака и драматично повећава масовни пренос, ослобађајући кверцетин у раствор у року од минута уместо сати. Упоређено са мацерацијом, Совлетом или варном дигестијом, ултразвучна екстракција обезбеђује веће приносе, краће време обраде, мање количине растварача и боље очувану биолошку активност – чинећи је привлачном опцијом за лабораторије, пилот фабрике и индустријску производњу ботаничких и полифенолних екстраката.

Ефекти ултразвучне обраде на ћелијску структуру: Ултразвучно индуковано оштећење ћелијских зидова омогућава ослобађање кверцетина и рутина из Еуонимус алатуса.
Слика и студија: ©Ианг и Зханг, 2008.

Зашто кверцетин захтева благи метод екстракције

Кверцетин се јавља у многом воћу, поврћу и травама – укључујући јабуке, лук, бобице, чај, винову лозу и зелено лишће. Као полифенол/флавонол, може се разлагати под дуготрајном топлотом, јаким алкалним условима или дугим контактом са растварачем, што смањује принос и угрожава квалитет крајњег екстракта. Нежна, нетермална метода кратког трајања стога помаже да се сачувају и количина и функционални квалитет (антиоксидативни капацитет) екстрахованог кверцетина.

Како функционише ултразвучна екстракција кверцетина

Улога акустичне кавитације 
Ултраинтензивни ултразвук ствара микроскопске кавитационе мехуриће у течности. Њихов имплозивни колапс генерише локализоване топлотне тачке, сечуће силе и микро-џетове који разграђују зидове биљних ћелија и разбијају ткивне матриксе. Ово отвора ћелијске компартменте у којима се складишти кверцетин и убрзава његову дифузију у околну течност, тако да се активни соедин брже и потпуније ослобађа.

Типичан ток процеса за ултразвучну екстракцију кверцетина

1. Припрема: самлати,сећи или смрзнуто-сушити сирови биљни материјал (нпр. листове, коре, семена) ради повећања површине.
2. Избор растварача: изабрати зeleni, прехрамбени растварач као што су вода, етанол или мешавина воде и етанола.
3. Соникација: Екстракт у батцх моду (уз мешање) или у континуираном режиму протока ћелија за 5–30 минута.
4. раздвајање: Филтер или центрифугирајте екстракт и опорави течност богату кверцетином.
5. Концентрација / пречишћавање: Опционо суво, таложи или пречисти по потреби.

Напомена: специфична времена, амплитуде и однос растварача зависе од биљних врста и циљне матрице – наши стручњаци за процес могу вам помоћи да оптимизирате параметре процеса за вашу сировину.

Студија случаја: Екстракција кверцетина уз помоћ ултразвука

Схарифи ет ал. (2017) су показали да је ултразвучна екстракција ефикасна и практична метода за издвајање флавоноида као што је кверцетин из лековитог биља. Користили су Хиелсцхер UP400St (400V, види слику лево) при подешавању амплитуде од 50%. Листови ротквице (Рапханус Сативус) су стављени у метанол и соникирани 10 мин., што је резултирало приносом кверцетина од 11,8%. Супериорност ултразвучне екстракције у поређењу са конвенционалним техникама као што су мацерација, Сокхлет екстракција и термална дигестија. Ултразвучна екстракција се одликује већим приносима, знатно краћим временом екстракције и мањим количинама растварача. Примена ултразвучних таласа ствара кавитацију, која ремети ћелијске зидове биљног материјала и подстиче пренос масе. Дакле, ултразвучна екстракција је ефикаснија од традиционалних метода и истиче се у екстракцији кверцетина из органских матрица. Иако је ултразвучној екстракцији било потребно само 10 мин. – у поређењу са временом екстракције од 24 сата за мацерацију, 60 мин. за термичку дигестију и 24 сата за Сокхлет екстракцију – количина ултразвучно екстрахованог кверцетина била је већа него код дигестије, мацерације и Сокхлет екстракције.

Ултразвучна екстракција (УАЕ) даје значајно веће приносе кверцетина у краћим временима екстракције у поређењу са конвенционалним методама екстракције.
Извор: Шарифи и др., 2017

ултразвучна опрема за екстракцију

Хиелсцхер Ултрасоницс је специјализован за производњу ултразвучних процесора високих перформанси за производњу висококвалитетних екстраката из биљака.
Хиелсцхер нуди широк асортиман производа који се креће од малих, моћних лабораторијских ултразвучних апарата до робусних стоних и потпуно индустријских система, који испоручују ултразвук високог интензитета за ефикасну екстракцију и изолацију биоактивних супстанци (нпр. полифенола, гингерол, пиперин, куркумин итд.). Сви ултразвучни уређаји од 200 вати до 16.000 вати поседују екран у боји за дигиталну контролу, интегрисану СД картицу за аутоматско снимање података, даљинско управљање претраживачем и многе друге функције прилагођене кориснику. Сонотроде и проточне ћелије (делови који су у контакту са медијумом) могу се аутоклавирати и лако се чисте. Сви наши ултрасоникатори су направљени за рад 24/7, захтевају мало одржавања и лаки су и безбедни за рад.
Дигитални дисплеј у боји омогућава лаку контролу ултразвучног апарата, што чини процес прецизно подесивим. Наши системи су у стању да испоруче од малих до веома великих амплитуда. За екстракцију полифенола као што је кверцетин, нудимо посебне ултразвучне сонотроде (познате и као ултразвучне сонде или рогови) које су оптимизоване за сензибилну изолацију висококвалитетних активних супстанци. Робусност Хиелсцхер соникатора омогућава 24/7 рад у тешким условима иу захтевним окружењима.
Прецизна контрола параметара ултразвучног процеса обезбеђује поновљивост и стандардизацију процеса.