Polüfenoolide ultraheliekstraktsioon baggibutist (Stachys parviflora)

Baggibuti (Stachys parviflora L.) taime ekstrakte hinnatakse ravimtaimena, mida kasutatakse krampide, liigesevalu (artralgia), epilepsia, langetõve ja dratsunkuloosi ravis. Ultraheliekstraktoreid kasutatakse edukalt polüfenoolide ja teiste fütokemikaalide isoleerimiseks liigist Stachys parviflora.

Mis teeb ultraheliekstraktsiooni paremaks? – Võimsusultraheli toimimispõhimõte ja eelised

Kui bioaktiivsed ühendid (st fütokemikaalid, sekundaarsed metaboliidid) tuleb taimsest toormest isoleerida, tuleb taimse materjali rakustruktuurid lõhkuda, et sihtühendid vabastada. Ultraheliekstraktsioon on väga tõhus meetod fütokemikaalide kogu hulga isoleerimiseks taimsest toormest (nt Stachys parviflora, ürdid jne) kiires ekstraktsiooniprotsessis. Suure võimsusega ultraheli rakendamine tekitab tugevaid kavitatsiooniefekte, häiringuid / turbulentse voolamist ning suure kiirusega vedelikuvoolu. Need ultrahelijõud soodustavad rakkude lõhkumist (desintegreerimist) ning segunemist makro- ja mikrotasandil. Lisaks paranevad oluliselt lahusti tungimine, bioaktiivsete ühendite lahustumine ja massiülekanne. See muudab ultraheliabistatud ekstraktsiooni väga tõhusaks, andes lühikese protsessiaja jooksul suurema ekstraktisaagise.

Baggibuti (Stachys parviflora) fütokemikaalide eelised

Stachys parviflora L., üldtuntud nimega „Baggibuti“, on Lamicae liik. Stachys parviflora ühendid, nagu iridoidid, flavonoidid, fenoolhapped ja diterpenoidid, on teatatud sekundaarsete metaboliitidena ning need on tuntud oma nefriidivastaste, põletikuvastaste, radikaale hävitavate ja mikroobidevastaste omaduste poolest.

Bioaktiivsete ühendite ultraheliekstraktsioon baggibutist (Stachys parviflora)

Ultraheliekstraktsioon, tuntud ka kui ultraheliabistatud ekstraktsioon (UAE), on teaduslikult tõestatud ja tööstuslikult väljakujunenud tehnoloogia bioaktiivsete ühendite, näiteks polüfenoolide, flavonoidide, terpeenide ja paljude teiste sekundaarsete metaboliitide isoleerimiseks taimsest toormest.

Baggibuti (Stachys parviflora) ekstraktsioon: toimimispõhimõte ja protokoll

Ultraheliekstraktsioon on õrn, mittetermiline, kuid väga tõhus ekstraktsioonitehnika, mis põhineb ainult mehaanilistel jõududel. Seeläbi säilivad tundlikud taimsed ühendid termilise lagunemise eest, kuid ultraheli töötlusega saadud ekstraktisaagised on erakordselt suured ja kõrge kvaliteediga.

Võimsusultraheli ekstraktsiooniks

Madalsagedusliku ja suure intensiivsusega ultraheli ekstraktsiooni intensiivistav mehhanism tuleneb peamiselt akustilise kavitatsiooni nähtusest. Kui kavitatsioonimullid kollabeeruvad taimse materjali pinnal, lõhuvad erosioon ja sonoporatsioon taimerakkude maatriksi (nt Stachys parviflora puhul), mille tulemusel rakustruktuur hävib ja rakusisesed ained, näiteks polüfenoolid ja teised fütokemikaalid, vabanevad. Seeläbi intensiivistunud massiülekanne soodustab selliste molekulide nagu valgud, lipiidid ja fütokemikaalid vabanemist.
Ultraheli tekitatud nihkejõud parandavad lahusti tungimist taimse materjali rakumaatriksisse ning vastavalt parandavad rakumembraanide läbilaskvust. Need võimsusultraheli mehhanismid põhjustavad olulise protsessi intensiivistumise, mis saavutatakse, kui ultraheli töötlust rakendatakse taimse materjali ekstraktsioonil.

SEM-pilt Stachys parviflora pinnast: (a) töötlemata proov, (b) leotusekstraktsioon (maseratsioon), (c) optimeeritud ultraheliabistatud ekstraktsioon (UAE) (UP200Ht, töötlusaeg 4 min, 74,5% suure intensiivsusega ja 74,2 % lahusti puhtus)
Uuring ja pilt: ©Salarbashi et al., 2016

Fenoolsete ühendite ultraheliekstraktsiooni protokoll baggibutist

Salarbashi uurimisrühm ekstraheeris polüfenoolseid ühendeid Stachys parviflora lehtedest, kasutades ultraheliekstraktorit UP200Ht (200W, 26kHz). Ultraheliekstraktsiooni ja maseratsiooni võrdlevaks ekstraktsiooniuuringuks jahvatati S. parviflora kuivatatud maapealsed osad (koristatud õitsemisfaasis) pulbriks keskmise osakeste suurusega alla 149µm. Taimse materjali ekstraktsioon viidi läbi temperatuuril 35°C, loomuliku pH juures, kasutades lahustina metanooli (60, 80 ja 100 % (v v-1)) ajavahemikega 4, 7 ja 10 min.
Ultraheliekstraktsiooniks kasutati Hielscheri sondtüüpi ultraheliseadet UP200Ht (200W, 26kHz). Ultraheliekstraktori UP200Ht amplituud seati 100%-le. Ultraheli töötluse intensiivsus oli 21,8346 Wcm-2 100% amplituudi juures.
Ultraheli abil saadud ekstrakti analüüsi tulemused näitasid, et ekstraktide flavonoidide üldsisaldus (TFC) suurenes ultraheli töötlusega lineaarselt, samas kui ekstraktsiooniaeg avaldas TFC-le vastupidist mõju. Kõrgeim flavonoidide üldsisaldus saavutati ultraheli töötluse kestusel 4min. (t = 4 min).
Ultraheli abil saadud ekstraktis leiti peamiste fenoolsete ühenditena kohvhapet, tanniinhapet, kvertsetiini, trans-ferulhapet ja rosmariinhapet.
SEM-piltide põhjal on selgelt näha, et ultraheli töötlus ja sellest tulenev akustiline kavitatsioon mängivad kindlasti olulist rolli taimse materjali rakuseina ja struktuuri tõhusas lõhkumises ning ekstraktisaagist suurendavad ultraheli vibratsioon ja kavitatsiooniline mikrovoolamine. Nende võimsusultraheli esile kutsutud efektide kaudu tõhustab ultraheliabistatud ekstraktsioon rakuseinte paisumist ja pehmenemist keskmise lamelli pektiinse materjali hüdratatsiooni teel. Seetõttu lõheneb taimerakkude maatriks, mis omakorda toob kaasa palju kiirema ja tõhusama bioaktiivsete metaboliitide vabanemise kui teiste klassikaliste ekstraktsioonimeetodite puhul. SEM-pildid näitavad fenoolsete ühendite ultraheliekstraktsiooni tõhusust. Õrna, mittetermilise ekstraktsioonimeetodina annab ultraheli töötlus parema antioksüdantse ja mikroobidevastase aktiivsusega ekstrakte, mis ületavad tavapäraste ekstraktsioonitehnikatega saadud ekstrakte.
(vrd Salarbashi et al., 2016)

Stachys parviflora ekstrakti HPLC-kromatogramm, mis isoleeriti optimeeritud ultraheliabistatud ekstraktsiooni tingimustes
Uuring ja pilt: ©Salarbashi et al., 2016

Tipptasemel suure jõudlusega ultraheliseadmed Stachys parviflora ekstraktsiooniks

Hielscheri ultraheliseadmete nutikad funktsioonid on mõeldud töökindla toimimise, korratavate tulemuste ja kasutajasõbralikkuse tagamiseks. Tööseadistustele pääseb hõlpsasti ligi ja neid saab seada intuitiivse menüü kaudu, mida saab kasutada digitaalse värvilise puuteekraani ja brauseri kaugjuhtimise kaudu. Seetõttu salvestatakse kõik töötlustingimused, nagu netoenergia, koguenergia, amplituud, aeg, rõhk ja temperatuur, automaatselt sisseehitatud SD-kaardile. See võimaldab teil eelnevaid ultraheli töötluse käike üle vaadata ja võrrelda ning optimeerida eeterliku õli ekstraktsiooni liigist Stachys parviflora (baggibuti) kõrgeima tõhususeni.
Hielscher Ultrasonics süsteeme kasutatakse üle maailma kvaliteetsete taimeekstraktide tootmiseks. Hielscheri tööstuslikud ultraheliseadmed suudavad hõlpsasti töötada suurte amplituudidega pidevas töörežiimis (24/7/365). Standardsete sonotroodidega (ultrahelisondid / -sarvad) saab hõlpsasti ja pidevalt tekitada kuni 200µm amplituude. Veelgi suuremate amplituudide jaoks on saadaval kohandatud ultraheli sonotroodid. Tänu oma töökindlusele ja vähesele hooldusvajadusele paigaldatakse meie ultraheliekstraktsioonisüsteeme tavaliselt raskeks tööks ja nõudlikesse keskkondadesse.

Võtke meiega kohe ühendust, et saada lisateavet ultraheliga taimeekstraktsiooni, meie ultraheliekstraktsioonisüsteemide ja hinnateabe kohta! Meie kogenud töötajad arutavad hea meelega teiega teie rakendust ja töötlusnõudeid!

Allolev tabel annab ülevaate meie ultraheliseadmete ligikaudsest töötlusvõimsusest: