การสกัดอัลตราโซนิกเควอซิติน

ควอร์เซตินเป็นหนึ่งในโพลีฟีนอลจากพืชที่ได้รับการวิจัยอย่างกว้างขวางที่สุด โดยได้รับการยกย่องเนื่องจากคุณสมบัติต้านอนุมูลอิสระและบทบาทของมันในผลิตภัณฑ์เสริมอาหาร อาหารฟังก์ชันนัล และผลิตภัณฑ์นุทราซูติคัล เนื่องจากควอร์เซตินและไกลโคไซด์ของมัน (เช่น รูติน, ไอโซควอร์เซติน) มีความไวต่อความร้อนและการออกซิเดชัน การผลิตสารสกัดที่มีความบริสุทธิ์สูงจึงต้องการเทคนิคการสกัดที่มีประสิทธิภาพแต่ไม่รุนแรง และไม่ใช้ความร้อน ซึ่งนี่คือจุดที่การสกัดควอร์เซตินด้วยคลื่นอัลตราโซนิกมีความโดดเด่นเป็นพิเศษ

อัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูงสําหรับสารสกัดจากเควอซิตินคุณภาพสูง

การสกัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิก (UAE) ใช้คลื่นอัลตราโซนิกกำลังสูงและความถี่ต่ำเพื่อทำลายผนังเซลล์พืชอย่างกลไก และเพิ่มการถ่ายโอนมวลอย่างมหาศาล ทำให้ควอร์เซทินถูกปล่อยออกมาสู่ตัวทำละลายภายในไม่กี่นาที แทนที่จะต้องใช้เวลาหลายชั่วโมง เมื่อเทียบกับวิธีการบดละเอียด, Soxhlet หรือการย่อยสลายด้วยความร้อน การสกัดด้วยคลื่นอัลตราซาวนด์ให้ผลผลิตที่สูงขึ้น เวลาการประมวลผลที่สั้นลง ปริมาณตัวทำละลายที่น้อยลง และรักษาความมีชีวิตชีวาทางชีวภาพได้ดีกว่า – ทำให้มันเป็นตัวเลือกที่น่าสนใจสำหรับห้องปฏิบัติการ โรงงานทดลอง และการผลิตในระดับอุตสาหกรรมของสารสกัดจากพืชและโพลีฟีนอล

ผลของอัลตราโซนิกต่อโครงสร้างเซลล์: การหยุดชะงักของผนังเซลล์ที่เกิดจากอัลตราโซนิกช่วยให้สามารถปล่อยเควอซิตินและรูตินจาก Euonymus alatus
รูปภาพและการศึกษา: ©Yang และ Zhang, 2008.

ทำไมควอร์เซตินจึงต้องการวิธีการสกัดที่อ่อนโยน

ควอร์เซตินมีอยู่ในผลไม้ ผัก และสมุนไพรหลายชนิด – รวมถึงแอปเปิล หัวหอม เบอร์รี ชา องุ่น และผักใบเขียว ในฐานะโพลีฟีนอล/ฟลาโวนอล สารนี้อาจสลายตัวเมื่อถูกความร้อนเป็นเวลานาน สภาพความเป็นด่างสูง หรือสัมผัสกับตัวทำละลายเป็นเวลานาน ซึ่งทำให้ปริมาณที่ได้ลดลงและคุณภาพของสารสกัดสุดท้ายลดลง ดังนั้น วิธีสกัดที่อ่อนโยน ไม่ใช้ความร้อน และใช้เวลาสั้น จึงช่วยรักษาทั้งปริมาณและคุณภาพทางหน้าที่ (ความสามารถต้านอนุมูลอิสระ) ของควอร์เซทินที่สกัดได้

วิธีการสกัดควอร์เซตินด้วยคลื่นอัลตราโซนิก

บทบาทของปรากฏการณ์คาวิเทชันทางเสียง คลื่นอัลตราซาวนด์ความเข้มสูงสร้างฟองคาวิเทชันขนาดไมโครสโคปิกในของเหลว การยุบตัวแบบระเบิดภายในของฟองเหล่านี้ก่อให้เกิดจุดร้อนเฉพาะที่ แรงเฉือน และลำน้ำขนาดเล็ก ซึ่งทำให้ผนังเซลล์พืชแตกและทำลายโครงสร้างเนื้อเยื่อ สิ่งนี้ช่วยเปิดช่องเซลล์ที่เก็บควอร์เซทินไว้ และเร่งการแพร่กระจายของสารนี้เข้าสู่ตัวทำละลายรอบข้าง ทำให้สารออกฤทธิ์ถูกปล่อยออกมาได้เร็วขึ้นและครบถ้วนยิ่งขึ้น

ขั้นตอนกระบวนการทั่วไปในการสกัดควอร์เซทินด้วยคลื่นอัลตราโซนิก

1. การตระเตรียม: บด, ตัด หรือทำให้แห้งด้วยวิธีฟรีซ-ดราย (freeze-dry) วัตถุดิบพืชดิบ (เช่น ใบ, เปลือก, เมล็ด) เพื่อเพิ่มพื้นที่ผิว
2. การเลือกตัวทําละลาย: เลือกตัวทำละลายสีเขียวที่เหมาะสำหรับอาหาร เช่น น้ำ เอทานอล หรือส่วนผสมของน้ำและเอทานอล
3. Sonication: สกัดในโหมดแบบเป็นชุด (พร้อมการกวน) หรือในโหมดเซลล์ไหลต่อเนื่อง เป็นเวลา 5–30 นาที
4. การแบ่งแยก: กรองหรือแยกด้วยเครื่องแยกแรงเหวี่ยงจากสารสกัด และเก็บส่วนน้ำที่มีควอร์เซทินสูง
5. การเข้มข้น / การทำให้บริสุทธิ์: สามารถทำให้แห้ง ตกตะกอน หรือทำให้บริสุทธิ์ได้ตามความจำเป็น

หมายเหตุ: เวลา ความกว้างของคลื่น และสัดส่วนของตัวทำละลายที่เฉพาะเจาะจงนั้นขึ้นอยู่กับชนิดของพืชและแมทริกซ์เป้าหมาย – ผู้เชี่ยวชาญด้านกระบวนการของเราสามารถช่วยคุณปรับแต่งพารามิเตอร์กระบวนการให้เหมาะสมกับวัตถุดิบของคุณ

กรณีศึกษา: การสกัดเควอซิตินด้วยอัลตราซาวนด์

Sharifi และคณะ (2017) ได้แสดงให้เห็นว่าวิธีการสกัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิกเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพและใช้งานได้จริงในการสกัดฟลาโวนอยด์ เช่น เควอร์ซิทิน จากพืชสมุนไพร พวกเขาได้ใช้ เครื่อง Hielscher UP400St (400W, ดูรูปด้านซ้าย) ที่ระดับแอมพลิจูด 50% ใบหัวไชเท้า (Raphanus Sativus) ถูกวางในเมทานอลและผ่านกระบวนการอัลตราโซนิกเป็นเวลา 10 นาที ซึ่งให้ผลผลิตควอร์เซทินได้ 11.8%ความเหนือกว่าของกระบวนการสกัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิกเมื่อเทียบกับเทคนิคแบบดั้งเดิม เช่น การบดละเอียด (maceration), การสกัดแบบซอกเลต (Soxhlet extraction) และการย่อยสลายด้วยความร้อน (thermal digestion) กระบวนการสกัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิกมีประสิทธิภาพสูงกว่าด้วยปริมาณสารสกัดที่ได้มากขึ้น เวลาสกัดที่สั้นลงอย่างมีนัยสำคัญ และปริมาณตัวทำละลายที่น้อยลง การใช้คลื่นอัลตราโซนิกก่อให้เกิดปรากฏการณ์คาวิเทชัน ซึ่งทำลายผนังเซลล์ของวัสดุพืชและส่งเสริมการถ่ายโอนมวล ดังนั้น การสกัดด้วยอัลตราโซนิกจึงมีประสิทธิภาพมากกว่าวิธีการแบบดั้งเดิม และโดดเด่นในการสกัดควερเซตินจากแมทริกซ์อินทรีย์ แม้ว่าการสกัดด้วยอัลตราโซนิกจะใช้เวลาเพียง 10 นาที – เมื่อเทียบกับเวลาในการสกัด 24 ชั่วโมงสําหรับการหมัก 60 นาทีสําหรับการย่อยด้วยความร้อน และ 24 ชั่วโมงสําหรับการสกัด Soxhlet – ปริมาณเควอซิตินที่สกัดด้วยอัลตราโซนิกสูงกว่าการย่อยอาหารการหมักและการสกัด Soxhlet

การสกัดด้วยอัลตราโซนิก (UAE) ให้ผลผลิตเควอซิตินที่สูงขึ้นอย่างมีนัยสําคัญในเวลาสกัดที่สั้นลงเมื่อเทียบกับวิธีการสกัดแบบเดิม
แหล่งที่มา: Sharifi et al., 2017

อุปกรณ์สกัดอัลตราโซนิก

Hielscher Ultrasonics มีความเชี่ยวชาญในการผลิตโปรเซสเซอร์อัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูงสําหรับการผลิตสารสกัดคุณภาพสูงจากพฤกษศาสตร์
Hielscher นําเสนอกลุ่มผลิตภัณฑ์ที่หลากหลายซึ่งมีตั้งแต่เครื่องอัลตราโซนิกในห้องปฏิบัติการขนาดเล็กที่ทรงพลังไปจนถึงระบบแบบตั้งโต๊ะและระบบอุตสาหกรรมเต็มรูปแบบซึ่งให้อัลตราซาวนด์ความเข้มสูงสําหรับการสกัดและแยกสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพอย่างมีประสิทธิภาพ (เช่นโพลีฟีนอล จินเจอรอล, ไพเพอรีน, เคอร์คูมิน ฯลฯ ) อุปกรณ์อัลตราโซนิกทั้งหมดตั้งแต่ 200 วัตต์ถึง 16,000 วัตต์มีจอแสดงผลสีสําหรับการควบคุมแบบดิจิตอลการ์ด SD ในตัวสําหรับการบันทึกข้อมูลอัตโนมัติรีโมทคอนโทรลของเบราว์เซอร์และคุณสมบัติที่ใช้งานง่ายอื่น ๆ อีกมากมาย โซโนทรอดและโฟลว์เซลล์ (ชิ้นส่วนที่สัมผัสกับสื่อ) สามารถนึ่งฆ่าเชื้อและทําความสะอาดได้ง่าย เครื่องอัลตราโซนิกทั้งหมดของเราสร้างขึ้นสําหรับการทํางานตลอด 24 ชั่วโมงทุกวันต้องการการบํารุงรักษาต่ําและใช้งานง่ายและปลอดภัย
จอแสดงผลสีดิจิตอลช่วยให้สามารถควบคุมเครื่องอัลตราโซนิกได้อย่างเป็นมิตรกับผู้ใช้ซึ่งทําให้กระบวนการสามารถปรับได้อย่างแม่นยํา ระบบของเราสามารถส่งมอบแอมพลิจูดได้ตั้งแต่ต่ําถึงสูงมาก สําหรับการสกัดโพลีฟีนอลเช่นเควอซิตินเรามีโซโนทรอดอัลตราโซนิกพิเศษ (หรือที่เรียกว่าโพรบอัลตราโซนิกหรือแตร) ที่ปรับให้เหมาะสมสําหรับการแยกสารออกฤทธิ์คุณภาพสูงอย่างสมเหตุสมผล ความทนทานของเครื่องสะท้อนเสียงของ Hielscher ช่วยให้สามารถทํางานได้ตลอด 24 ชั่วโมงทุกวันในงานหนักและในสภาพแวดล้อมที่มีความต้องการสูง
การควบคุมพารามิเตอร์กระบวนการอัลตราโซนิกที่แม่นยําช่วยให้มั่นใจได้ถึงความสามารถในการทําซ้ําและมาตรฐานกระบวนการ