Khai thác Quercetin siêu âm
Quercetin là một trong những polyphenol thực vật được nghiên cứu rộng rãi nhất, được đánh giá cao nhờ hoạt tính chống oxy hóa và vai trò của nó trong các sản phẩm thực phẩm chức năng, thực phẩm chức năng và dược phẩm dinh dưỡng. Do quercetin và các glycoside của nó (ví dụ: rutin, isoquercetin) rất nhạy cảm với nhiệt và quá trình oxy hóa, nên việc sản xuất chiết xuất có độ tinh khiết cao đòi hỏi một kỹ thuật chiết xuất hiệu quả nhưng nhẹ nhàng, không sử dụng nhiệt. Đây chính là điểm mạnh của phương pháp chiết xuất quercetin bằng sóng siêu âm.
Ultrasonics hiệu suất cao cho chiết xuất Quercetin chất lượng cao
Phương pháp chiết xuất hỗ trợ bằng sóng siêu âm (UAE) sử dụng sóng siêu âm công suất cao, tần số thấp để phá vỡ cơ học thành tế bào thực vật và tăng đáng kể quá trình truyền khối, giúp giải phóng quercetin vào dung môi chỉ trong vài phút thay vì vài giờ. So với phương pháp ngâm nghiền, phương pháp Soxhlet hoặc phương pháp tiêu hóa bằng nhiệt, phương pháp chiết xuất bằng siêu âm mang lại năng suất cao hơn, thời gian xử lý ngắn hơn, lượng dung môi ít hơn và hoạt tính sinh học được bảo toàn tốt hơn – điều này khiến nó trở thành một lựa chọn hấp dẫn cho các phòng thí nghiệm, nhà máy thí điểm và sản xuất quy mô công nghiệp các chiết xuất thực vật và polyphenol.
Bạn đã sẵn sàng chuyển từ phương pháp ngâm và Soxhlet sang phương pháp chiết xuất nhanh, nhẹ nhàng và không dùng nhiệt chưa? Hãy liên hệ với chúng tôi ngay hôm nay – Chúng tôi sẽ giúp bạn lựa chọn hệ thống siêu âm phù hợp nhất cho nguyên liệu thực vật của bạn.
Khai thác hàng loạt siêu âm 120L của thực vật với sonicator UIP2000hdT
- Năng suất vượt trội
- Khai thác tốc độ cao – trong vòng vài phút
- Chiết xuất chất lượng cao – nhẹ, không nhiệt
- Dung môi xanh (nước, ethanol, metanol, v.v.)
- Vận hành dễ dàng và an toàn
- Chi phí đầu tư và vận hành thấp
- Hoạt động 24/7 dưới nhiệm vụ hạng nặng
- Phương pháp xanh, thân thiện với môi trường
Ảnh hưởng của ultrasonication trên cấu trúc tế bào: Sự gián đoạn siêu âm gây ra của các bức tường tế bào cho phép phát hành quercetin và rutin từ Euonymus alatus.
Hình ảnh và nghiên cứu: ©Yang và Zhang, 2008.
Tại sao quercetin cần một phương pháp chiết xuất nhẹ nhàng
Quercetin có trong nhiều loại trái cây, rau củ và thảo mộc – bao gồm táo, hành tây, các loại quả mọng, trà, nho và rau lá xanh. Là một hợp chất polyphenol/flavonol, nó có thể bị phân hủy khi tiếp xúc với nhiệt độ cao trong thời gian dài, môi trường kiềm mạnh hoặc tiếp xúc lâu với dung môi, điều này làm giảm năng suất và ảnh hưởng đến chất lượng của chiết xuất cuối cùng. Do đó, một phương pháp nhẹ nhàng, không sử dụng nhiệt và thời gian ngắn sẽ giúp bảo toàn cả lượng và chất lượng chức năng (khả năng chống oxy hóa) của quercetin được chiết xuất.
Cơ chế hoạt động của phương pháp chiết xuất quercetin bằng sóng siêu âm
Vai trò của hiện tượng xâm thực âm thanh: Sóng siêu âm cường độ cao tạo ra các bong bóng xâm thực vi mô trong chất lỏng. Sự sụp đổ do nổ ngược của các bong bóng này tạo ra các điểm nóng cục bộ, lực cắt và các tia phun vi mô, làm vỡ thành tế bào thực vật và phá vỡ cấu trúc mô. Điều này mở ra các khoang tế bào nơi quercetin được lưu trữ và đẩy nhanh quá trình khuếch tán của nó vào dung môi xung quanh, nhờ đó hợp chất hoạt tính được giải phóng nhanh hơn và triệt để hơn.
Quy trình tiêu biểu để chiết xuất quercetin bằng sóng siêu âm
- Chuẩn bị: xay, cắt hoặc sấy đông khô nguyên liệu thực vật thô (ví dụ: lá, vỏ, hạt) để tăng diện tích bề mặt.
- Lựa chọn dung môi: Chọn một dung môi màu xanh lá cây, đạt tiêu chuẩn thực phẩm, chẳng hạn như nước, ethanol hoặc hỗn hợp nước–ethanol.
- Sonication: chiết xuất theo chế độ từng mẻ (kèm khuấy) hoặc theo chế độ dòng chảy liên tục trong buồng chiết trong khoảng 5–30 phút.
- Tách: lọc hoặc ly tâm dịch chiết và thu hồi phần chất lỏng giàu quercetin.
- Tách chiết / tinh chế: tùy chọn có thể sấy khô, kết tủa hoặc tinh chế nếu cần.
Lưu ý: Thời gian, biên độ và tỷ lệ dung môi cụ thể phụ thuộc vào loài thực vật và ma trận mục tiêu – Các chuyên gia quy trình của chúng tôi có thể giúp quý vị tối ưu hóa các thông số quy trình phù hợp với nguyên liệu thô của quý vị.
Sonicator UP200Ht để chiết xuất quercetin
Nghiên cứu điển hình: Khai thác Quercetin hỗ trợ siêu âm
Sharifi và các cộng sự (2017) đã chỉ ra rằng phương pháp chiết xuất bằng sóng siêu âm là một phương pháp hiệu quả và thiết thực để chiết xuất các flavonoid như quercetin từ các loài cây thuốc. Họ đã sử dụng máy Hielscher UP400St (400W, xem hình bên trái) ở mức biên độ 50%. Lá củ cải (Raphanus sativus) được ngâm trong methanol và xử lý bằng sóng siêu âm trong 10 phút, cho năng suất quercetin đạt 11,8%.Ưu điểm của phương pháp chiết xuất hỗ trợ bằng sóng siêu âm so với các kỹ thuật truyền thống như ngâm mềm, chiết xuất Soxhlet và phân hủy nhiệt. Chiết xuất bằng sóng siêu âm nổi trội với năng suất cao hơn, thời gian chiết xuất ngắn hơn đáng kể và lượng dung môi sử dụng ít hơn. Việc ứng dụng sóng siêu âm tạo ra hiện tượng xâm thực, làm phá vỡ thành tế bào của vật liệu thực vật và thúc đẩy quá trình truyền khối. Do đó, phương pháp chiết xuất bằng sóng siêu âm hiệu quả hơn các phương pháp truyền thống và vượt trội trong việc chiết xuất quercetin từ các chất nền hữu cơ. Mặc dù quá trình chiết xuất bằng sóng siêu âm chỉ mất 10 phút. – so với thời gian chiết xuất là 24 giờ đối với maceration, 60 phút đối với tiêu hóa nhiệt và 24 giờ đối với chiết xuất Soxhlet – lượng quercetin chiết xuất ultrasonically cao hơn so với tiêu hóa, maceration và khai thác Soxhlet.
Khai thác siêu âm (UAE) cho năng suất quercetin cao hơn đáng kể trong thời gian khai thác ngắn hơn khi so sánh với các phương pháp khai thác thông thường.
nguồn: Sharifi và các cộng sự, 2017
Sonicator UP400ST để khai thác thực vật
thiết bị khai thác siêu âm
Hielscher Ultrasonics chuyên sản xuất bộ xử lý siêu âm hiệu suất cao để sản xuất chiết xuất chất lượng cao từ thực vật.
Hielscher cung cấp một danh mục sản phẩm rộng lớn từ ultrasonicators phòng thí nghiệm nhỏ, mạnh mẽ để băng ghế dự bị mạnh mẽ và hệ thống công nghiệp đầy đủ, cung cấp siêu âm cường độ cao để khai thác hiệu quả và cô lập các chất hoạt tính sinh học (ví dụ như polyphenol, Gừng, Piperine, Curcumin v.v.). Tất cả các thiết bị siêu âm từ 200 watt đến 16.000 watt đều có màn hình màu để điều khiển kỹ thuật số, thẻ SD tích hợp để ghi dữ liệu tự động, điều khiển từ xa của trình duyệt và nhiều tính năng thân thiện với người dùng hơn. Các sonotrodes và tế bào dòng chảy (các bộ phận, tiếp xúc với môi trường) có thể được hấp tiệt trùng và dễ dàng để làm sạch. Tất cả các ultrasonicators của chúng tôi được xây dựng cho hoạt động 24/7, yêu cầu bảo trì thấp và dễ dàng và an toàn để hoạt động.
Một màn hình màu kỹ thuật số cho phép kiểm soát thân thiện với người dùng của ultrasonicator, mà làm cho quá trình điều chỉnh chính xác. Hệ thống của chúng tôi có khả năng cung cấp từ biên độ thấp đến rất cao. Để chiết xuất polyphenol như quercetin, chúng tôi cung cấp sonotrodes siêu âm đặc biệt (còn được gọi là đầu dò siêu âm hoặc sừng) được tối ưu hóa để cách ly hợp lý các hoạt chất chất lượng cao. Sự mạnh mẽ của sonicators Hielscher cho phép hoạt động 24/7 ở nhiệm vụ nặng nề và trong môi trường đòi hỏi khắt khe.
Việc kiểm soát chính xác các thông số quy trình siêu âm đảm bảo khả năng tái tạo và tiêu chuẩn hóa quy trình.
Bộ vi xử lý siêu âm công suất cao từ phòng thí nghiệm để thí điểm và Quy mô công nghiệp.
Các câu hỏi thường gặp về quy trình chiết xuất quercetin bằng sóng siêu âm
Quercetin là gì?
Quercetin, một flavonol thực vật (là một nhóm phụ của nhóm flavonoid của polyphenol) được tìm thấy trong nhiều loại trái cây, rau, lá. Nguồn quercetin tự nhiên là táo, ớt, rượu vang đỏ, anh đào đen và quả mọng (quả việt quất, quả việt quất, quả mâm xôi và các loại khác), cà chua, rau họ cải, như bông cải xanh, bắp cải và mầm; rau lá xanh, auch như rau bina, cải xoăn; trái cây họ cam quýt, ca cao, quả nam việt quất, ngũ cốc nguyên hạt, chẳng hạn như kiều mạch, măng tây, bạch hoa, hành tím, dầu ô liu, trà đen và xanh, đậu và các loại đậu; các loại thảo mộc, chẳng hạn như cây xô thơm, người lớn tuổi người Mỹ, St. John's wort và ginkgo biloba.
Những dung môi nào được sử dụng để chiết xuất quercetin bằng phương pháp siêu âm?
Các dung môi thân thiện với môi trường, đạt tiêu chuẩn thực phẩm như nước, ethanol, methanol hoặc hỗn hợp nước–ethanol thường được sử dụng.
Tại sao cần phải áp dụng phương pháp chiết xuất nhẹ đối với quercetin?
Vì quercetin là một hợp chất sinh học nhạy cảm, nên cần phải áp dụng một kỹ thuật hiệu quả nhưng nhẹ nhàng để ngăn chặn quá trình phân hủy khi sản xuất chiết xuất chất lượng cao dùng làm phụ gia thực phẩm và thực phẩm bổ sung. Chiết xuất bằng sóng siêu âm là một phương pháp nhẹ nhàng, không dùng nhiệt, hoàn toàn dựa trên cơ chế cơ học, cho phép thu được lượng quercetin cao trong thời gian chiết xuất rất ngắn.
Khai thác siêu âm làm việc như thế nào?
Phương pháp chiết xuất bằng sóng siêu âm dựa trên hiện tượng xâm thực âm thanh, giúp phá vỡ thành tế bào của nguyên liệu thực vật và thúc đẩy quá trình chuyển khối, từ đó giải phóng các hợp chất có hoạt tính sinh học như polyphenol, quercetin và các chất chống oxy hóa. Điều này khiến phương pháp siêu âm trở thành phương pháp được ưa chuộng để phân lập các hợp chất thực vật nhạy cảm.
Những ưu điểm chính của phương pháp chiết xuất quercetin bằng sóng siêu âm là gì?
Các lợi ích chính bao gồm năng suất vượt trội, quá trình chiết xuất tốc độ cao chỉ trong vài phút, các chiết xuất chất lượng cao, nhẹ nhàng và không sử dụng nhiệt, việc sử dụng các dung môi thân thiện với môi trường (nước, ethanol, methanol, v.v.), vận hành dễ dàng và an toàn, chi phí đầu tư và vận hành thấp, cùng khả năng hoạt động 24/7 trong điều kiện công suất cao. Đây cũng là một phương pháp thân thiện với môi trường.
Phương pháp chiết xuất bằng sóng siêu âm có thể lặp lại được và phù hợp để áp dụng trên quy mô công nghiệp không?
Đúng vậy. Việc kiểm soát chính xác các thông số của quá trình siêu âm đảm bảo tính lặp lại và tiêu chuẩn hóa quy trình. Hielscher cung cấp các đầu siêu âm (sonotrodes) chuyên dụng, được tối ưu hóa để tách chiết một cách cẩn trọng các hoạt chất chất lượng cao, hỗ trợ việc mở rộng quy mô từ phòng thí nghiệm sang sản xuất thử nghiệm và sản xuất công nghiệp.
Quercetin mang lại những lợi ích sức khỏe nào?
Các glycoside quercetin (như isoquercetin) và các flavonoid liên quan đã được mô tả là các chất có tác dụng kháng vi-rút, kháng vi sinh vật, chống viêm và chống dị ứng, có thể tác động tích cực đến các loại tế bào khác nhau ở động vật và con người. Quercetin có thể giúp giảm viêm, chống dị ứng, hỗ trợ sức khỏe tim mạch, giảm đau, có khả năng cải thiện sức bền, chống ung thư và bảo vệ sức khỏe da và gan.
Văn học/Tài liệu tham khảo
- Sharifi, Niusha; Mahernia, Shabnam; Amanlou, Massoud (2017): So sánh các phương pháp khác nhau trong chiết xuất Quercetin từ lá của Raphanus sativus L. Khoa học dược phẩm tháng 3 năm 2017, 23, 59-65.
- Anaya-Esparza, Luis Miguel; Ramos-Aguirre, Dení; Zamora-Gasga, Víctor Manuel; Yahia, Elhadi; Montalvo-González, Efigenia (2018): Tối ưu hóa khai thác siêu âm hỗ trợ khai thác các hợp chất phenolic từ lá Justicia spicigera. Khoa học thực phẩm và Công nghệ sinh học 27, 2018. 1093–1102.
- Wang, L., Li, Z., Huang, J. et al. (2022): Tác dụng của siêu âm hỗ trợ chiết xuất polyphenol từ vỏ táo trong hệ thống CO2 nước. Công nghệ chế biến sinh học thực phẩm 15, 2022. 1157–1167.
- Lucas-González R., Viuda-Martos M., Pérez-Álvarez J.Á., Fernández-López J. (2024): Các yếu tố cần xem xét ảnh hưởng đến quá trình chiết xuất (poly)phenol từ hạt cây chà là với sự hỗ trợ của siêu âm. Tạp chí Frontiers in Chemistry, Tập 12, năm 2024.
- Sumbal Jamshaid, Dildar Ahmed (2022): Tối ưu hóa siêu âm hỗ trợ chiết xuất các hợp chất có giá trị từ trái cây của Melia azedarach với dung môi eutectic sâu glycerol-choline clorua. Hóa học và Dược phẩm bền vững, Tập 29, 2022.