Extraction ultrasonique des polyphénols du Baggibuti (Stachys parviflora)

Les extraits de la plante Baggibuti (Stachys parviflora L.) sont appréciés en tant que plantes médicinales utilisées pour le traitement des crampes, de l'arthralgie, de l'épilepsie, de la maladie de la chute et de la dracunculose. Les extracteurs ultrasoniques sont utilisés avec succès pour isoler les polyphénols et d'autres substances phytochimiques de Stachys parviflora.

Qu'est-ce qui fait la supériorité de l'extraction par ultrasons ? – Le principe de fonctionnement & Avantages de la technologie Power-Ultrasonics

Lorsqu'il s'agit d'isoler des composés bioactifs (c'est-à-dire des composés phytochimiques, des métabolites secondaires) à partir de plantes, les structures cellulaires du matériel végétal doivent être perturbées afin de libérer les composés cibles. L'extraction par ultrasons est une méthode très efficace pour isoler la totalité des composés phytochimiques des plantes (Stachys parviflora, herbes, etc.) dans le cadre d'un processus d'extraction rapide. L'application d'ultrasons de forte puissance produit de puissants effets de cavitation, des perturbations / turbulences, des flux de liquides à grande vitesse. Ces forces ultrasoniques favorisent la rupture et le mélange des cellules aux niveaux macro et micro. En outre, la pénétration du solvant, la dissolution des composés bioactifs et le transfert de masse sont considérablement améliorés. L'extraction assistée par ultrasons est donc très efficace et permet d'obtenir des extraits de qualité supérieure en un temps record.

Les bienfaits des substances phytochimiques du Baggibuti (Stachys parviflora)

Stachys parviflora L., communément appelé "Baggibuti", est une espèce de Lamicae. Les composés de Stachys parviflora tels que les iridoïdes, les flavonoïdes, les acides phénoliques et les diterpénoïdes sont signalés comme des métabolites secondaires connus pour leurs propriétés anti-néphrétiques, anti-inflammatoires, anti-radicalaires et antimicrobiennes.

Extraction ultrasonique des composés bioactifs du Baggibuti (Stachys parviflora)

L'extraction par ultrasons, également connue sous le nom d'extraction assistée par ultrasons (AAE), est une technologie scientifiquement prouvée et industriellement établie pour l'isolement de composés bioactifs tels que les polyphénols, les flavonoïdes, les terpènes et de nombreux autres métabolites secondaires à partir de plantes médicinales.

Extraction du Baggibuti (Stachys parviflora) : Principe de fonctionnement et protocole

L'extraction par ultrasons est une technique d'extraction douce, non thermique, mais très efficace, qui repose uniquement sur des forces mécaniques. Les composés botaniques sensibles sont ainsi préservés de la dégradation thermique, mais les rendements des extraits obtenus par ultrasons sont exceptionnellement élevés et de qualité supérieure.

Ultrasons à haute puissance pour l'extraction

e mécanisme d'intensification de l'extraction des ultrasons à basse fréquence et à haute intensité est principalement attribué au phénomène de cavitation acoustique. Lorsque les bulles de cavitation s'effondrent à la surface de la matière végétale, l'érosion et la sonoporation brisent la matrice des cellules végétales (comme Stachys parviflora), ce qui entraîne la destruction de la structure cellulaire et la libération de substances intracellulaires telles que les polyphénols et d'autres substances phytochimiques. Le transfert de masse ainsi intensifié facilite la libération de molécules telles que les protéines, les lipides et les substances phytochimiques.
Les forces de cisaillement générées par les ultrasons améliorent la pénétration du solvant dans la matrice cellulaire de la matière végétale et la perméabilité des membranes cellulaires, respectivement. Ces mécanismes des ultrasons de puissance sont responsables de l'intensification significative du processus obtenue lorsque les ultrasons sont appliqués à l'extraction botanique.

MEB de la surface de Stachys parviflora, (a) échantillon non traité, (b) macération, (c) extraction optimisée assistée par ultrasons (UP200Ht(durée de traitement de 4 minutes, 74,5 % de haute intensité et 74,2 % de pureté du solvant)
Étude et photo : ©Salarbashi et al., 2016

Protocole d'extraction ultrasonique des phénols de Baggibuti

L'équipe de recherche de Salarbashi a extrait les composés polyphénoliques des feuilles de Stachys parviflora à l'aide de l'extracteur ultrasonique UP200Ht (200W, 26kHz). Pour l'étude comparative de l'extraction par ultrasons et de la macération, les parties aériennes séchées (récoltées pendant la floraison) de S. parviflora ont été réduites en poudre avec une taille moyenne de particules inférieure à 149 µm. L'extraction botanique a été réalisée à une température de 35°C, à un pH naturel, en utilisant du méthanol (60, 80 et 100 % (v v-1)) comme solvant pendant des intervalles de temps de 4, 7 et 10 minutes.
Pour l'extraction par ultrasons, l'extracteur à ultrasons UP200Ht (200 W, 26 kHz) de Hielscher a été utilisé. L'amplitude de l'extracteur ultrasonique UP200Ht a été réglée à 100 %. L'intensité du traitement ultrasonique était de 21,8346 Wcm-2 à une amplitude de 100 %.
Les résultats de l'analyse de l'extrait produit par ultrasons ont révélé que la teneur totale en flavonoïdes (TFC) des extraits augmentait linéairement avec le traitement par ultrasons, tandis que la durée d'extraction avait l'effet inverse sur la TFC. La teneur totale en flavonoïdes la plus élevée a été obtenue pour une durée d'ultrasons de 4 minutes (t = 4 min).
L'acide caféique, l'acide tannique, la quercétine, l'acide trans-férulique et l'acide rosmarinique sont les principaux composés phénoliques de l'extrait obtenu par ultrasons.
Sur la base des images SEM, il est clairement visible que les ultrasons et la cavitation acoustique qui en résulte jouent un rôle important dans la perturbation efficace de la paroi cellulaire et de la structure du matériel végétal et que le rendement de l'extraction est amélioré par les vibrations ultrasoniques et le micro-flux de cavitation. Grâce à ces effets induits par les ultrasons de puissance, l'extraction assistée par ultrasons renforce le processus de gonflement et de ramollissement des parois cellulaires via l'hydratation de la matière pectineuse de la lamelle centrale. Par conséquent, la matrice des cellules végétales est brisée, ce qui conduit à une libération beaucoup plus rapide et efficace des métabolites bioactifs que dans les autres méthodes d'extraction classiques. Les images SEM révèlent l'efficacité de l'extraction ultrasonique des composés phénoliques. En tant que méthode d'extraction douce et non thermique, la sonication permet d'obtenir des activités antioxydantes et antimicrobiennes supérieures à celles des extraits produits par les techniques d'extraction conventionnelles.
(cf. Salarbashi et al., 2016)

Chromatogramme CLHP de l'extrait de Stachys parviflora, qui a été isolé dans des conditions optimisées d'extraction assistée par ultrasons.
Étude et photo : ©Salarbashi et al., 2016

Ultrasons de haute performance et de pointe pour l'extraction de Stachys parviflora

Les caractéristiques intelligentes des appareils à ultrasons Hielscher sont conçues pour garantir un fonctionnement fiable, des résultats reproductibles et une grande facilité d'utilisation. Les paramètres de fonctionnement sont facilement accessibles et réglés à l'aide d'un menu intuitif, auquel on peut accéder par l'intermédiaire d'un écran tactile couleur numérique et d'une télécommande à navigateur. Par conséquent, toutes les conditions de traitement telles que l'énergie nette, l'énergie totale, l'amplitude, la durée, la pression et la température sont automatiquement enregistrées sur une carte SD intégrée. Cela vous permet de revoir et de comparer les cycles de sonication précédents et d'optimiser l'extraction de l'huile essentielle de Stachys parviflora (baggibuti) pour une efficacité maximale.
Les systèmes ultrasoniques Hielscher sont utilisés dans le monde entier pour la fabrication d'extraits botaniques de haute qualité. Les ultrasons industriels Hielscher peuvent facilement produire des amplitudes élevées en fonctionnement continu (24/7/365). Des amplitudes allant jusqu'à 200µm peuvent être facilement générées en continu avec des sonotrodes standard (sondes / cornets à ultrasons). Pour des amplitudes encore plus élevées, des sonotrodes ultrasoniques personnalisées sont disponibles. En raison de leur robustesse et de leur faible maintenance, nos systèmes d'extraction par ultrasons sont couramment installés pour des applications lourdes et dans des environnements exigeants.

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Le tableau ci-dessous vous donne une indication de la capacité de traitement approximative de nos ultrasons :