Ultraschallextraktion von Polyphenolen aus Baggibuti (Stachys parviflora)

Extrakte aus der Baggibuti-Pflanze (Stachys parviflora L.) werden als pflanzliche Arzneimittel zur Behandlung von Krämpfen, Arthralgie, Epilepsie, Fallsucht und Dracunculiasis geschätzt. Ultraschallextraktoren werden erfolgreich zur Isolierung von Polyphenolen und anderen Phytochemikalien aus Stachys parviflora eingesetzt.

Was macht die Ultraschallextraktion überlegen? – Das Arbeitsprinzip & Vorteile der Power-Ultraschalltechnik

Bioactive compounds such as polyphenols, flavonoids, terpenes, and other secondary metabolites can be successfully extracted from species of the Stachys genus, eg. Stachys parviflora.Wenn bioaktive Verbindungen (d. h. Phytochemikalien, Sekundärmetaboliten) aus Pflanzen isoliert werden sollen, müssen die Zellstrukturen des Pflanzenmaterials aufgebrochen werden, um die Zielverbindungen freizusetzen. Die Ultraschallextraktion ist eine hocheffiziente Methode zur Isolierung der gesamten Menge an Phytochemikalien aus Pflanzen (z. B. Stachys parviflora, Kräutern usw.) in einem schnellen Extraktionsverfahren. Die Anwendung von Hochleistungsultraschall erzeugt starke Kavitationseffekte, Störungen/Turbulenzen und Flüssigkeitsströmungen mit hoher Geschwindigkeit. Diese Ultraschallkräfte fördern den Zellaufschluss und die Durchmischung auf Makro- und Mikroebene. Darüber hinaus werden die Lösungsmittelpenetration, das Lösen bioaktiver Verbindungen und der Stofftransport erheblich verbessert. Dies macht die ultraschallunterstützte Extraktion hochwirksam und führt zu hervorragenden Extraktausbeuten bei kurzer Prozessdauer.

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Ultrasonic extraction is a simple, efficient and rapid technique to isolate essential oils, polyphenols, flavonoids and other bioactive metabolites from botanicals such as Stachys parviflora (baggibuti)

Ultraschallextraktor UP400St (400W, 24kHz) mit Rührwerk für die Extraktion bioaktiver Metaboliten aus Pflanzen wie Stachys parviflora (auch bekannt als Baggibuti).

Die Vorteile von Phytochemikalien aus Baggibuti (Stachys parviflora)

Stachys parviflora L., gemeinhin als "Baggibuti" bekannt, ist eine Art der Lamicae. Stachys parviflora-Verbindungen wie Iridoide, Flavonoide, Phenolsäuren und Diterpenoide sind als Sekundärmetaboliten bekannt für ihre antinephritischen, entzündungshemmenden, radikalfangenden und antimikrobiellen Eigenschaften.

Ultraschallextraktion von bioaktiven Substanzen aus Baggibuti (Stachys parviflora)

Die Ultraschallextraktion, auch bekannt als ultraschallunterstützte Extraktion (UAE), ist eine wissenschaftlich erprobte und industriell etablierte Technologie zur Isolierung bioaktiver Verbindungen wie Polyphenole, Flavonoide, Terpene und vieler anderer sekundärer Metaboliten aus Pflanzenstoffen.

Extraktion von Baggibuti (Stachys parviflora): Arbeitsprinzip und Protokoll

Die Ultraschallextraktion ist eine milde, nicht-thermische, aber hocheffiziente Extraktionstechnik, die ausschließlich auf mechanischen Kräften beruht. Dadurch werden empfindliche Pflanzeninhaltsstoffe vor thermischem Abbau bewahrt, aber die durch Ultraschall gewonnenen Extraktausbeuten sind außergewöhnlich hoch und von hervorragender Qualität.

Hochleistungs-Ultraschall für die Extraktion

er die Extraktion verstärkende Mechanismus von niederfrequentem, hochintensivem Ultraschall wird hauptsächlich auf das Phänomen der akustischen Kavitation zurückgeführt. Wenn die Kavitationsblasen an der Oberfläche des pflanzlichen Materials kollabieren, wird die Matrix der Pflanzenzellen (z. B. Stachys parviflora) durch Erosion und Sonoporation aufgebrochen, was zur Zerstörung der Zellstruktur und zur Freisetzung von intrazellulären Substanzen wie Polyphenolen und anderen Phytochemikalien führt. Der dadurch verstärkte Stoffaustausch erleichtert die Freisetzung von Molekülen wie Proteinen, Lipiden und Phytochemikalien.
Die durch den Ultraschall erzeugten Scherkräfte verbessern das Eindringen des Lösungsmittels in die Zellmatrix des Pflanzenmaterials bzw. die Durchlässigkeit der Zellmembranen. Diese Mechanismen des Leistungsultraschalls sind für die signifikante Prozessintensivierung verantwortlich, die bei der Anwendung von Ultraschall zur Pflanzenextraktion erreicht wird.

Ultrasonication promotes the isolation of phytochemicals from Stachys parviflora

SEM von der Oberfläche von Stachys parviflora, (a) unbehandelte Probe, (b) Mazeration, (c) optimierte ultraschallgestützte Extraktion (UAE) (UP200Ht, 4 min Behandlungszeit, 74,5 % hohe Intensität und 74,2 % Lösungsmittelreinheit)
Studie und Bild: ©Salarbashi et al., 2016

Ultraschallextraktionsprotokoll für Phenole aus Baggibuti

Das Forschungsteam von Salarbashi extrahierte polyphenolische Verbindungen aus den Blättern von Stachys parviflora mit dem Ultraschallextraktor UP200Ht (200W, 26kHz). Für die vergleichende Extraktionsstudie von Ultraschallextraktion und Mazeration wurden getrocknete oberirdische Teile (geerntet während der Blütezeit) von S. parviflora zu Pulver mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von weniger als 149 µm gemahlen. Die pflanzliche Extraktion wurde bei einer Temperatur von 35°C, einem natürlichen pH-Wert und unter Verwendung von Methanol (60, 80 und 100 % (v v-1)) als Lösungsmittel für 4, 7 und 10 Minuten durchgeführt.
Für die Ultraschallextraktion wurde das Hielscher Sonden-Ultraschallgerät UP200Ht (200W, 26kHz) verwendet. Die Amplitude des Ultraschallextraktors UP200Ht wurde auf 100% eingestellt. Die Intensität der Ultraschallbehandlung betrug 21,8346 Wcm-2 bei 100 % Amplitude.
Die Analyseergebnisse des mit Ultraschall hergestellten Extrakts zeigten, dass der Gesamtflavonoidgehalt (TFC) der Extrakte mit der Ultraschallbehandlung linear anstieg, während die Extraktionsdauer den gegenteiligen Effekt auf den TFC hatte. Der höchste Gesamtflavonoidgehalt wurde bei einer Ultraschallbehandlungsdauer von 4 Min. erzielt. (t = 4 min).
Kaffeesäure, Gerbsäure, Quercetin, trans-Ferulasäure und Rosmarinsäure wurden als wichtigste phenolische Verbindungen in dem mit Ultraschall hergestellten Extrakt gefunden.
Anhand der REM-Bilder ist deutlich zu erkennen, dass die Ultraschallbehandlung und die daraus resultierende akustische Kavitation eine wichtige Rolle beim wirksamen Aufbrechen der Zellwand und der Struktur des Pflanzenmaterials spielen und dass die Extraktionsausbeute durch die Ultraschallschwingungen und die Kavitationsmikroströmung verbessert wird. Durch diese vom Leistungsultraschall induzierten Effekte verstärkt die ultraschallunterstützte Extraktion den Quellungs- und Erweichungsprozess der Zellwände durch die Hydratation des Pektinmaterials aus der Mittellamelle. Dadurch wird die Matrix der pflanzlichen Zellen aufgebrochen, was in der Folge zu einer viel schnelleren und effizienteren Freisetzung bioaktiver Metaboliten führt als bei anderen klassischen Extraktionsmethoden. REM-Bilder zeigen die Effizienz der Ultraschallextraktion von Phenolverbindungen. Als milde, nicht-thermische Extraktionsmethode führt die Beschallung zu überlegenen antioxidativen und antimikrobiellen Aktivitäten, die die mit herkömmlichen Extraktionsverfahren hergestellten Extrakte übertreffen.
(vgl. Salarbashi et al., 2016)

Ultrasonic extraction is highly efficient for the isolation of caffeic acid, tannic acid, quercetin, trans ferulic acid and rosmarinic acid Stachys parviflora (Baggibuti).

HPLC-Chromatogramm von Stachys parviflora-Extrakt, der unter optimierten ultraschallunterstützten Extraktionsbedingungen isoliert wurde
Studie und Bild: ©Salarbashi et al., 2016

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Vorteile der Extraktion von Stachys parviflora mit Ultraschall

  • Höhere Erträge
  • hohe Qualität
  • schnelle Extraktion
  • Wählen Sie Ihr bevorzugtes Lösungsmittel
  • keine thermische Zersetzung
  • Arbeitet mit frischem und getrocknetem botanischem Material
  • Präzise steuerbare Bedingungen
  • Kosteneffizient

Hochleistungs-Ultraschallgeräte auf dem neuesten Stand der Technik für die Extraktion von Stachys parviflora

Ultasonically intensified extraction results in significantly increased rates and yields of botanical extracts.Die intelligenten Funktionen der Hielscher-Ultraschallgeräte sind so konzipiert, dass sie einen zuverlässigen Betrieb, reproduzierbare Ergebnisse und Benutzerfreundlichkeit garantieren. Über ein intuitives Menü, das über ein digitales Farb-Touch-Display und eine Browser-Fernbedienung abgerufen werden kann, lassen sich die Betriebseinstellungen einfach aufrufen und wählen. Dabei werden alle Verarbeitungsbedingungen wie Nettoenergie, Gesamtenergie, Amplitude, Zeit, Druck und Temperatur automatisch auf einer integrierten SD-Karte aufgezeichnet. Dies ermöglicht es Ihnen, frühere Beschallungsläufe zu überprüfen und zu vergleichen und die Extraktion von ätherischem Öl aus Stachys parviflora (Baggibuti) auf höchste Effizienz zu optimieren.
Hielscher Ultraschallsysteme werden weltweit für die Herstellung hochwertiger botanischer Extrakte eingesetzt. Hielscher Industrie-Ultraschallgeräte können problemlos hohe Amplituden im Dauerbetrieb (24/7/365) fahren. Mit Standard-Sonotroden (Ultraschallsonden / -hörner) können Amplituden bis zu 200µm problemlos kontinuierlich erzeugt werden. Für noch höhere Amplituden stehen kundenspezifische Ultraschallsonotroden zur Verfügung. Aufgrund ihrer Robustheit und ihres geringen Wartungsaufwands werden unsere Ultraschall-Extraktionssysteme häufig für Hochleistungsanwendungen und in anspruchsvollen Umgebungen installiert.

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In der folgenden Tabelle finden Sie die ungefähre Verarbeitungskapazität unserer Ultraschallsysteme:

Batch-Volumen Durchfluss Empfohlenes Ultraschallgerät
1 bis 500ml 10 bis 200ml/min UP100H
10 bis 2000ml 20 bis 400ml/min UP200Ht, UP400St
0.1 bis 20l 0,2 bis 4l/min UIP2000hdT
10 bis 100l 2 bis 10l/min UIP4000hdT
n.a. 10 bis 100l/min UIP16000
n.a. größere Cluster aus UIP16000

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Ultrasonic high-shear homogenizers are used in lab, bench-top, pilot and industrial processing.

Hielscher Ultrasonics stellt Hochleistungs-Ultraschallhomogenisatoren für Mischanwendungen, Dispergierung, Emulgierung und Extraktion im Labor-, Pilot- und Industriemaßstab her.

Literatur / Literaturhinweise




High performance ultrasonics! Hielscher's product range covers the full spectrum from the compact lab ultrasonicator over bench-top units to full-industrial ultrasonic systems.

Hielscher Ultrasonics fertigt Hochleistungs-Ultraschall-Homogenisatoren vom Labor bis zum voll-kommerziellen Industriemaßstab.