Ultraljud Quercetin extraktion

Quercetin är en av de mest välstuderade växtpolyfenolerna och uppskattas för sin antioxidativa verkan och sin roll i kosttillskott, funktionella livsmedel och nutraceuticals. Eftersom quercetin och dess glykosider (t.ex. rutin och isoquercetin) är känsliga för värme och oxidation krävs en effektiv men samtidigt skonsam, icke-termisk extraktionsteknik för att framställa ett högrenat extrakt. Det är just här som ultraljudsextraktion av quercetin utmärker sig.

Högpresterande ultraljud för högkvalitativa quercetinextrakt

Ultraljudsassisterad extraktion (UAE) använder kraftfullt, lågfrekvent ultraljud för att mekaniskt bryta ned växtcellväggarna och avsevärt öka massöverföringen, vilket frigör quercetin till lösningsmedlet inom några minuter istället för timmar. Jämfört med maceration, Soxhlet-metoden eller värmebaserad uppslutning ger ultraljudsextraktion högre utbyten, kortare bearbetningstider, mindre lösningsmedelsvolymer och bättre bevarad bioaktivitet – vilket gör det till ett attraktivt alternativ för laboratorier, pilotanläggningar och industriell produktion av växtbaserade extrakt och polyfenolextrakt.

Ultraljudshomogenisator UP400St för omrörd satsextraktion av växter

Få högre utbyte av quercetin på några minuter – Inte timmar!
Är du redo att gå från maceration och Soxhlet-metoden till snabb, skonsam och icke-termisk extraktion? Kontakta oss redan idag – Vi hjälper dig att välja rätt ultraljudssystem för ditt växtmaterial.

Fördelar med ultraljud extraktion

Överlägsen avkastning
Extraktion med hög hastighet – inom några minuter
Extrakt av hög kvalitet – Mild, icke-termisk
Gröna lösningsmedel (vatten, etanol, metanol, etc.)
Enkel och säker drift
Låga investerings- och driftskostnader
24/7 drift under tung drift
Grön, miljövänlig metod

Ultraljud stör cellstrukturen hos växter och underlättar därmed utvinning av bioaktiva föreningar som quercetin och rutin.

Effekter av ultraljud på cellulär struktur: Den ultraljudsinducerade störningen av cellväggarna gör det möjligt att frigöra quercetin och rutin från Euonymus alatus.
Bild och studie: ©Yang och Zhang, 2008.

Varför quercetin kräver en skonsam extraktionsmetod

Quercetin finns i många frukter, grönsaker och örter – bland annat äpplen, lök, bär, te, druvor och bladgrönsaker. Eftersom det är en polyfenol/flavonol kan den brytas ned vid långvarig upphettning, starkt alkaliska förhållanden eller långvarig kontakt med lösningsmedel, vilket minskar utbytet och försämrar kvaliteten på det färdiga extraktet. En mild, icke-termisk metod med kort varaktighet bidrar därför till att bevara både mängden och den funktionella kvaliteten (antioxidantkapaciteten) hos det extraherade quercetinet.

Hur ultraljudsextraktion av quercetin fungerar

Akustisk kavitationens roll Ultraljud med hög intensitet skapar mikroskopiska kavitationsbubblor i vätskan. När dessa imploderar uppstår lokala värmepunkter, skjuvkrafter och mikrostrålar som spränger växtcellernas cellväggar och bryter upp vävnadsmatriserna. Detta öppnar de cellkompartiment där quercetin lagras och påskyndar dess diffusion ut i det omgivande lösningsmedlet, vilket gör att den aktiva substansen frigörs snabbare och mer fullständigt.

Typiskt processflöde för ultraljudsextraktion av quercetin

Förberedelse: Mala, skär eller frystorka det råa växtmaterialet (t.ex. blad, skal, frön) för att öka ytan.
Val av lösningsmedel: Välj ett grönt lösningsmedel av livsmedelskvalitet, till exempel vatten, etanol eller en blandning av vatten och etanol.
Ultraljudsbehandling: Extrahera i satsvis drift (med omrörning) eller i kontinuerlig flödescellsdrift i 5–30 minuter.
Separation: filtrera eller centrifugera extraktet och samla upp den quercetinrika vätskan.
Koncentration/rening: Vid behov kan man torka, fälla ut eller rena ämnet.

Obs! De exakta tiderna, amplituderna och lösningsmedelsförhållandena beror på växtarten och målmatrisen. – Våra processexperter kan hjälpa dig att optimera processparametrarna för just ditt råmaterial.

Fallstudie: Ultraljudsassisterad Quercetin-extraktion

Sharifi m.fl. (2017) har visat att ultraljudsextraktion är en effektiv och praktisk metod för att extrahera flavonoider, såsom quercetin, från medicinalväxter. De använde Hielscher UP400St (400 W, se bilden till vänster) vid en amplitudinställning på 50 %. Bladen från rädisan (Raphanus sativus) placerades i metanol och behandlades med ultraljud i 10 minuter, vilket resulterade i en utbyte av quercetin på 11,8 %.Ultraljudsassisterad extraktion är överlägsen jämfört med konventionella tekniker såsom maceration, Soxhlet-extraktion och termisk nedbrytning. Ultraljudsextraktion utmärker sig genom högre utbyten, betydligt kortare extraktionstider och lägre mängder lösningsmedel. Användningen av ultraljudsvågor genererar kavitation, vilket bryter ned växtmaterialets cellväggar och främjar massöverföringen. Därför är ultraljudsextraktion effektivare än traditionella metoder och utmärker sig vid extraktion av quercetin från organiska matriser. Även om ultraljudsextraktionen endast tog 10 minuter. – jämfört med extraktionstider på 24 timmar för maceration, 60 minuter för termisk nedbrytning och 24 timmar för Soxhlet-extraktion – mängden ultraljudsextraherat quercetin var högre än den för digestion, maceration och Soxhlet-extraktion.

Ultraljud extraktion av quercetin från rädisblad överträffar traditionella extraktionstekniker. Klicka för att förstora!

Ultraljudsextraktion (UAE) ger betydligt högre quercetinutbyten i kortare extraktionstider jämfört med konventionella extraktionsmetoder.
källa: Sharifi m.fl., 2017

I den här presentationen introducerar vi dig till tillverkning av botaniska extrakt. Vi förklarar utmaningarna med att producera högkvalitativa botaniska extrakt och hur en ultraljudsbehandling kan hjälpa dig att övervinna dessa utmaningar. Den här presentationen kommer att visa dig hur ultraljudsextraktion fungerar. Du kommer att lära dig, vilka fördelar du kan förvänta dig att använda en sonikator för extraktion och hur du kan implementera en ultraljud extraktor i din extrakt produktion.

Utrustning för extraktion med ultraljud

Hielscher Ultrasonics är specialiserat på tillverkning av högpresterande ultraljudsprocessorer för produktion av högkvalitativa extrakt från växter.
Hielscher erbjuder en bred produktportfölj som sträcker sig från små, kraftfulla laboratorieultraljudsapparater till robusta stationära och helt industriella system, som levererar ultraljud med hög intensitet för effektiv extraktion och isolering av bioaktiva ämnen (t.ex. polyfenoler, gingerol, Piperin, Curcumin och så vidare). Alla ultraljudsenheter från 200 watt till 16 000 watt har en färgad display för digital kontroll, ett integrerat SD-kort för automatisk dataregistrering, fjärrkontroll till webbläsaren och många fler användarvänliga funktioner. Sonotroderna och flödescellerna (de delar som är i kontakt med mediet) kan autoklaveras och är lätta att rengöra. Alla våra ultraljudsapparater är byggda för 24/7 drift, kräver lågt underhåll och är enkla och säkra att använda.
En digital färgdisplay möjliggör en användarvänlig kontroll av ultraljudsapparaten, vilket gör processen exakt justerbar. Våra system är kapabla att leverera från låga upp till mycket höga amplituder. För extraktion av polyfenoler som quercetin erbjuder vi speciella ultraljudssonotroder (även kända som ultraljudssonder eller horn) som är optimerade för förnuftig isolering av högkvalitativa aktiva substanser. Robustheten hos Hielscher sonikatorer möjliggör 24/7 drift vid tung belastning och i krävande miljöer.
Den exakta kontrollen av ultraljudsprocessparametrarna säkerställer reproducerbarhet och processstandardisering.

Relaterade ämnen

Vanliga frågor om ultraljudsextraktion av quercetin

Vad är quercetin?

Quercetin, en växtflavonol (som är en undergrupp av flavonoidgruppen av polyfenoler) finns i många frukter, grönsaker, blad. Naturliga källor till quercetin är äpplen, paprika, rött vin, mörka körsbär och bär (blåbär, blåbär, björnbär och andra), tomater, korsblommiga grönsaker, såsom broccoli, kål och groddar; bladgrönsaker, auch som spenat, grönkål; citrusfrukter, kakao, tranbär, fullkorn, såsom bovete, sparris, kapris, rödlök, olivolja, svart och grönt te, bönor och baljväxter; örter, såsom salvia, amerikansk fläder, johannesört och ginkgo biloba.

Vilka lösningsmedel används vid ultraljudsextraktion av quercetin?

Miljövänliga lösningsmedel av livsmedelskvalitet, såsom vatten, etanol, metanol eller blandningar av vatten och etanol, används ofta.

Varför krävs en skonsam extraktionsmetod för quercetin?

Eftersom quercetin är en känslig bioaktiv förening krävs en effektiv men skonsam teknik för att förhindra nedbrytning vid framställning av högkvalitativa extrakt avsedda för livsmedelstillsatser och kosttillskott. Ultraljudsextraktion är en skonsam, icke-termisk och rent mekanisk metod som ger stora mängder quercetin på mycket kort tid.

Hur fungerar ultraljudsextraktion?

Ultraljudsextraktion bygger på fenomenet akustisk kavitation, som bryter ned växtmaterialets cellväggar och främjar massöverföring, vilket frigör bioaktiva ämnen såsom polyfenoler, quercetin och antioxidanter. Detta gör ultraljudsextraktion till en föredragen metod för att isolera känsliga växtbaserade ämnen.

Vilka är de främsta fördelarna med ultraljudsextraktion av quercetin?

De viktigaste fördelarna är bland annat överlägsna utbyten, snabb extraktion på bara några minuter, högkvalitativa, skonsamma och icke-termiska extrakt, användning av miljövänliga lösningsmedel (vatten, etanol, metanol m.fl.), enkel och säker drift, låga investerings- och driftskostnader samt möjligheten att köra dygnet runt under krävande förhållanden. Det är dessutom en miljövänlig metod.

Är ultraljudsextraktion reproducerbar och lämplig för industriell skala?

Ja. En exakt styrning av ultraljudsprocessens parametrar säkerställer reproducerbarhet och standardisering av processen. Hielscher tillhandahåller specialsonotroder som är optimerade för skonsam isolering av aktiva substanser av hög kvalitet, vilket underlättar uppskalningen från laboratorie- till pilot- och industriskala.

Vilka hälsofördelar förknippas med quercetin?

Quercetinglykosider (som isoquercetin) och besläktade flavonoider har beskrivits som antivirala, antimikrobiella, antiinflammatoriska och antiallergiska ämnen som kan ha en positiv inverkan på olika celltyper hos djur och människor. Quercetin kan bidra till att minska inflammation, bekämpa allergier, främja hjärthälsan, lindra smärta, eventuellt förbättra uthålligheten, bekämpa cancer samt skydda huden och levern.

Litteratur/Referenser

Sharifi, Niusha; Mahernia, Shabnam; Amanlou, Massoud (2017): Jämförelse av olika metoder vid Quercetin extraktion från blad av Raphanus sativus L. Pharmaceutical Sciences mars 2017, 23, 59-65.
Anaya-Esparza, Luis Miguel; Ramos-Aguirre, Dení; Zamora-Gasga, Víctor Manuel; Yahia, Elhadi; Montalvo-González, Efigenia (2018): Optimering av ultraljudsassisterad extraktion av fenolföreningar från Justicia spicigera blad. Livsmedelsvetenskap och bioteknik 27, 2018. 1093–1102.
Wang, L., Li, Z., Huang, J. et al. (2022): Effekt av ultraljudsassisterad extraktion av polyfenoler från äppelskal i vatten CO2-system. Bioprocessteknik för livsmedel 15, 2022. 1157–1167.
Lucas-González R., Viuda-Martos M., Pérez-Álvarez J.Á., Fernández-López J. (2024): Faktorer som påverkar ultraljudsassisterad extraktion av (poly)fenoler från daddelpalmsfrön. Frontiers in Chemistry, volym 12, 2024.
Sumbal Jamshaid, Dildar Ahmed (2022): Optimering av ultraljudsassisterad extraktion av värdefulla föreningar från frukt av Melia azedarach med glycerol-kolinklorid djupt eutektiskt lösningsmedel. Hållbar kemi och farmaci, volym 29, 2022.