מיצוי אולטרסוני של פוליפנולים מבגיבוטי (Stachys parviflora)

תמציות של צמח הבגיבוטי (Stachys parviflora L.) מוערכות כתרופה צמחית המשמשת לטיפול בעוויתות, בכאבי מפרקים, באפילפסיה, במחלת הנפילה ובדרקונקוליאזיס. מכשירי מיצוי אולטרסוניים משמשים בהצלחה לבידוד פוליפנולים ופיטוכימיקלים אחרים מ־Stachys parviflora.

מה הופך את המיצוי האולטרסוני לעדיף? – עקרון הפעולה והיתרונות של אולטרסאונד רב־עוצמה

כאשר יש לבודד תרכובות פעילות ביולוגית (כלומר פיטוכימיקלים, מטבוליטים משניים) מחומרים צמחיים, יש לפרק את המבנים התאיים של החומר הצמחי כדי לשחרר את תרכובות המטרה. מיצוי אולטרסוני הוא שיטה יעילה ביותר לבידוד מלוא כמות הפיטוכימיקלים מחומרים צמחיים (למשל Stachys parviflora, עשבי תיבול ומרפא וכו׳) בתהליך מיצוי מהיר. הפעלת אולטרסאונד רב־עוצמה יוצרת השפעות קוויטציה חזקות, הפרעות / מערבולות וזרימת נוזל במהירות גבוהה. כוחות אולטרסוניים אלה מקדמים פירוק תאים וערבוב ברמת המאקרו והמיקרו. נוסף על כך, חדירת הממס, המסת התרכובות הפעילות ביולוגית ומעבר המסה משתפרים במידה ניכרת. כך נעשה המיצוי בסיוע אולטרסאונד יעיל ביותר, ומתקבלות תפוקות תמצית מעולות בזמן עיבוד קצר.

היתרונות של פיטוכימיקלים מבגיבוטי (Stachys parviflora)

Stachys parviflora L., המוכר בדרך כלל בשם ״בגיבוטי״, הוא מין של Lamicae. תרכובות של Stachys parviflora כגון אירידואידים, פלבונואידים, חומצות פנוליות ודיטרפנואידים מדווחות כמטבוליטים משניים וידועות בתכונותיהן נגד דלקת כליות, נגד דלקת, בלכידת רדיקלים ובפעילותן האנטימיקרוביאלית.

מיצוי אולטרסוני של תרכובות פעילות ביולוגית מבגיבוטי (Stachys parviflora)

מיצוי אולטרסוני, המכונה גם מיצוי בסיוע אולטרסאונד (UAE), הוא טכנולוגיה שהוכחה מדעית והתבססה בתעשייה לבידוד תרכובות פעילות ביולוגית כגון פוליפנולים, פלבונואידים, טרפנים ומטבוליטים משניים רבים אחרים מחומרים צמחיים.

מיצוי בגיבוטי (Stachys parviflora): עקרון הפעולה והפרוטוקול

מיצוי אולטרסוני הוא טכניקת מיצוי עדינה, לא־תרמית ועם זאת יעילה ביותר, המבוססת אך ורק על כוחות מכניים. כך מוגנות תרכובות צמחיות רגישות מפני פירוק תרמי, ואילו תפוקות התמצית המתקבלות באמצעות אולטרסאונד גבוהות במיוחד ואיכותן מעולה.

אולטרסאונד רב־עוצמה למיצוי

המנגנון המגביר את המיצוי באמצעות אולטרסאונד בתדר נמוך ובעוצמה גבוהה מיוחס בעיקר לתופעת הקוויטציה האקוסטית. כאשר בועות קוויטציה קורסות על פני החומר הצמחי, שחיקה וסונופורציה מפרקות את המטריצה של תאי הצמח (כגון Stachys parviflora), וגורמות להרס המבנה התאי ולשחרור חומרים תוך־תאיים כגון פוליפנולים ופיטוכימיקלים אחרים. מעבר המסה המוגבר הנוצר כך מקל על שחרור מולקולות כגון חלבונים, ליפידים ופיטוכימיקלים.
כוחות גזירה הנוצרים באמצעות אולטרסאונד משפרים את חדירת הממס למטריצה התאית של החומר הצמחי ומשפרים את חדירות קרומי התאים, בהתאמה. מנגנונים אלה של אולטרסאונד רב־עוצמה אחראים להגברה הניכרת של התהליך המושגת כאשר משתמשים באולטרסאונד למיצוי חומרים צמחיים.

תמונת SEM של פני השטח של Stachys parviflora, (a) דגימה ללא טיפול, (b) השריה, (c) מיצוי בסיוע אולטרסאונד (UAE) בתנאים מיטביים (UP200Ht, זמן טיפול של 4 min, עוצמה גבוהה של 74.5% וטוהר ממס של 74.2 %)
מחקר ותמונה: ©Salarbashi et al., 2016

פרוטוקול למיצוי אולטרסוני של תרכובות פנוליות מבגיבוטי

צוות המחקר של Salarbashi מיצה תרכובות פוליפנוליות מעלי Stachys parviflora באמצעות מכשיר המיצוי האולטרסוני UP200Ht (200W, 26kHz). לצורך המחקר ההשוואתי של מיצוי אולטרסוני ומיצוי בהשריה, חלקים עיליים מיובשים של S. parviflora (שנקטפו בשלב הפריחה) נטחנו לאבקה שגודל החלקיקים הממוצע שלה קטן מ־149µm. מיצוי החומר הצמחי בוצע בטמפרטורה של 35°C, ב־pH טבעי, תוך שימוש במתנול (60, 80 ו־100 % (v v-1)) כממס, לפרקי זמן של 4, 7 ו־10 min.
למיצוי האולטרסוני שימש מכשיר האולטרסאונד מסוג גשוש של Hielscher, מדגם UP200Ht (200W, 26kHz). המשרעת של מכשיר המיצוי האולטרסוני UP200Ht הוגדרה ל־100%. עוצמת הטיפול האולטרסוני הייתה 21.8346 Wcm-2 במשרעת של 100%.
תוצאות האנליזה של התמצית שהופקה באמצעות אולטרסאונד הראו כי תכולת הפלבונואידים הכוללת (TFC) בתמציות עלתה באופן ליניארי עם הטיפול האולטרסוני, ואילו לזמן המיצוי הייתה השפעה הפוכה על ה־TFC. תכולת הפלבונואידים הכוללת הגבוהה ביותר התקבלה במשך טיפול אולטרסוני של 4min. (t = 4 min).
חומצה קפאית, חומצה טאנית, קוורצטין, חומצה פרולית בתצורת טרנס וחומצה רוזמרינית נמצאו כתרכובות הפנוליות העיקריות בתמצית שהופקה באמצעות אולטרסאונד.
על סמך תמונות ה־SEM ניתן לראות בבירור כי הטיפול האולטרסוני והקוויטציה האקוסטית הנוצרת בעקבותיו בהחלט ממלאים תפקיד חשוב בפירוק יעיל של דופן התא ושל מבנה החומר הצמחי, וכי תפוקת המיצוי עולה בזכות התנודות האולטרסוניות והמיקרו־זרימה הנוצרת בקוויטציה. באמצעות השפעות אלה, הנגרמות מאולטרסאונד רב־עוצמה, מיצוי בסיוע אולטרסאונד מגביר את תהליך ההתנפחות והריכוך של דופנות התאים באמצעות הידרציה של חומר פקטיני מהלמלה האמצעית. כתוצאה מכך מתפרקת המטריצה של תאי הצמח, ובהמשך הדבר מוביל לשחרור מהיר ויעיל הרבה יותר של מטבוליטים פעילים ביולוגית בהשוואה לשיטות מיצוי קלאסיות אחרות. תמונות ה־SEM מדגימות את יעילות המיצוי האולטרסוני של תרכובות פנוליות. כשיטת מיצוי עדינה ולא־תרמית, סוניקציה מניבה פעילויות נוגדות חמצון ואנטימיקרוביאליות מעולות, העולות על אלה של תמציות המופקות בטכניקות מיצוי קונבנציונליות.
(ראו Salarbashi et al., 2016)

כרומטוגרמת HPLC של תמצית Stachys parviflora, שבודדה בתנאים מיטביים של מיצוי בסיוע אולטרסאונד
מחקר ותמונה: ©Salarbashi et al., 2016

מכשירי אולטרסאונד מתקדמים ביותר ובעלי ביצועים גבוהים למיצוי Stachys parviflora

התכונות החכמות של מכשירי האולטרסאונד של Hielscher נועדו להבטיח פעולה אמינה, תוצאות הניתנות לשחזור וידידותיות למשתמש. ניתן לגשת בקלות להגדרות ההפעלה ולכוונן אותן באמצעות תפריט אינטואיטיבי, הזמין דרך צג מגע דיגיטלי צבעוני ובאמצעות שליטה מרחוק בדפדפן. לפיכך, כל תנאי העיבוד, כגון אנרגיה נטו, אנרגיה כוללת, משרעת, זמן, לחץ וטמפרטורה, נרשמים אוטומטית בכרטיס SD מובנה. כך תוכלו לסקור ולהשוות מחזורי סוניקציה קודמים ולייעל את מיצוי השמן האתרי מ־Stachys parviflora (בגיבוטי) להשגת היעילות הגבוהה ביותר.
מערכות Hielscher Ultrasonics משמשות ברחבי העולם לייצור תמציות צמחיות באיכות גבוהה. מכשירי האולטרסאונד התעשייתיים של Hielscher יכולים לפעול בקלות במשרעות גבוהות בהפעלה רציפה (24/7/365). ניתן לייצר בקלות וברציפות משרעות של עד 200µm באמצעות סונוטרודות סטנדרטיות (גשושים / קרניים אולטרסוניים). למשרעות גבוהות עוד יותר זמינות סונוטרודות אולטרסוניות המותאמות אישית. הודות לעמידותן ולדרישות התחזוקה הנמוכות שלהן, מערכות המיצוי האולטרסוניות שלנו מותקנות בדרך כלל ביישומים תובעניים ובסביבות קשות.

צרו איתנו קשר כעת כדי ללמוד עוד על מיצוי אולטרסוני של חומרים צמחיים, על מערכות המיצוי האולטרסוניות שלנו ולקבל מידע על מחירים! הצוות המנוסה שלנו ישמח לדון איתכם ביישום שלכם ובדרישות העיבוד שלכם!

הטבלה שלהלן נותנת לכם מושג על כושר העיבוד המשוער של מכשירי האולטרסאונד שלנו: