बग्गीबूटी (Stachys parviflora) से पॉलीफेनॉल का अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण

बग्गीबूटी (Stachys parviflora L.) पौधे के अर्क को ऐंठन, जोड़ों के दर्द, मिर्गी, अपस्मार और ड्रैकुनकुलियासिस के उपचार में प्रयुक्त हर्बल औषधि के रूप में महत्व दिया जाता है। Stachys parviflora से पॉलीफेनॉल और अन्य पादप रसायनों को पृथक करने के लिए अल्ट्रासोनिक निष्कर्षकों का सफलतापूर्वक उपयोग किया जाता है।

अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण को श्रेष्ठ क्या बनाता है? – पावर अल्ट्रासोनिक्स का कार्य सिद्धांत और लाभ

जब वनस्पतियों से जैवसक्रिय यौगिकों (अर्थात पादप रसायनों, द्वितीयक चयापचयजों) को पृथक करना हो, तो लक्षित यौगिकों को मुक्त करने के लिए पादप सामग्री की कोशिकीय संरचनाओं को विघटित करना आवश्यक होता है। अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण एक तीव्र निष्कर्षण प्रक्रिया में वनस्पतियों (जैसे Stachys parviflora, जड़ी-बूटियों आदि) से पादप रसायनों की पूरी मात्रा को पृथक करने की अत्यधिक दक्ष विधि है। उच्च-शक्ति वाले अल्ट्रासाउंड के प्रयोग से प्रबल कैविटेशन प्रभाव, विक्षोभ / विक्षुब्ध प्रवाह और उच्च-वेग वाली द्रव धाराएँ उत्पन्न होती हैं। ये अल्ट्रासोनिक बल स्थूल और सूक्ष्म स्तर पर कोशिका विघटन और मिश्रण को बढ़ावा देते हैं। इसके अतिरिक्त, विलायक का प्रवेश, जैवसक्रिय यौगिकों का घुलना और द्रव्यमान स्थानांतरण उल्लेखनीय रूप से बेहतर होते हैं। इससे अल्ट्रासाउंड-सहायित निष्कर्षण अत्यधिक प्रभावी बनता है और कम प्रक्रिया समय में अर्क की बेहतर उपज प्राप्त होती है।

बग्गीबूटी (Stachys parviflora) के पादप रसायनों के लाभ

Stachys parviflora L., जिसे सामान्यतः “बग्गीबूटी” कहा जाता है, Lamicae की एक प्रजाति है। Stachys parviflora के इरिडॉइड, फ्लेवोनॉइड, फेनोलिक अम्ल और डाइटरपेनॉइड जैसे यौगिकों को द्वितीयक चयापचयजों के रूप में रिपोर्ट किया गया है और ये अपने वृक्कशोथरोधी, सूजनरोधी, मुक्त मूलक निष्प्रभावीकरण और सूक्ष्मजीवरोधी गुणों के लिए जाने जाते हैं।

बग्गीबूटी (Stachys parviflora) से जैवसक्रिय यौगिकों का अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण

अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण, जिसे अल्ट्रासाउंड-सहायित निष्कर्षण (UAE) भी कहा जाता है, वनस्पतियों से पॉलीफेनॉल, फ्लेवोनॉइड, टरपीन और अनेक अन्य द्वितीयक चयापचयजों जैसे जैवसक्रिय यौगिकों को पृथक करने की वैज्ञानिक रूप से प्रमाणित और औद्योगिक रूप से स्थापित तकनीक है।

बग्गीबूटी (Stachys parviflora) का निष्कर्षण: कार्य सिद्धांत और प्रोटोकॉल

अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण एक सौम्य, गैर-तापीय, फिर भी अत्यधिक दक्ष निष्कर्षण तकनीक है, जो केवल यांत्रिक बलों पर आधारित है। इससे संवेदनशील पादप यौगिक तापीय अपघटन से सुरक्षित रहते हैं, जबकि अल्ट्रासोनिकेशन से प्राप्त अर्क की उपज असाधारण रूप से अधिक और गुणवत्ता श्रेष्ठ होती है।

निष्कर्षण के लिए उच्च-शक्ति वाले अल्ट्रासोनिक्स

निम्न-आवृत्ति, उच्च-तीव्रता वाले अल्ट्रासाउंड द्वारा निष्कर्षण को तीव्र करने की क्रियाविधि मुख्यतः ध्वनिक कैविटेशन की परिघटना पर आधारित है। जब कैविटेशन बुलबुले पादप सामग्री की सतह पर ध्वस्त होते हैं, तो अपरदन और सोनोपोरेशन पादप कोशिकाओं (जैसे Stachys parviflora की कोशिकाओं) के मैट्रिक्स को तोड़ते हैं, जिससे कोशिकीय संरचना नष्ट होती है और पॉलीफेनॉल तथा अन्य पादप रसायनों जैसे अंतःकोशिकीय पदार्थ मुक्त होते हैं। इससे तीव्र हुआ द्रव्यमान स्थानांतरण प्रोटीन, लिपिड और पादप रसायनों जैसे अणुओं के मुक्त होने को सुगम बनाता है।
अल्ट्रासोनिक रूप से उत्पन्न अपरूपण बल क्रमशः पादप सामग्री के कोशिकीय मैट्रिक्स में विलायक के प्रवेश और कोशिका झिल्लियों की पारगम्यता को बेहतर बनाते हैं। वनस्पति निष्कर्षण के लिए अल्ट्रासोनिकेशन का उपयोग करने पर प्रक्रिया में जो उल्लेखनीय तीव्रता आती है, उसके लिए पावर अल्ट्रासोनिक्स की ये क्रियाविधियाँ उत्तरदायी हैं।

Stachys parviflora की सतह की SEM छवि, (a) अनुपचारित नमूना, (b) मैसरेशन, (c) अनुकूलित अल्ट्रासाउंड-सहायित निष्कर्षण (UAE) (UP200Ht, 4 min उपचार समय, 74.5% उच्च-तीव्रता और 74.2 % विलायक शुद्धता)
अध्ययन और चित्र: ©Salarbashi et al., 2016

बग्गीबूटी से फेनोलिक यौगिकों के अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण का प्रोटोकॉल

Salarbashi के अनुसंधान दल ने अल्ट्रासोनिक निष्कर्षक UP200Ht (200W, 26kHz) का उपयोग करके Stachys parviflora की पत्तियों से पॉलीफेनोलिक यौगिक निकाले। अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण और मैसरेशन के तुलनात्मक निष्कर्षण अध्ययन के लिए S. parviflora के सूखे वायवीय भागों (पुष्पन अवस्था के दौरान काटे गए) को पीसकर चूर्ण बनाया गया, जिसका औसत कण आकार 149µm से कम था। पादप निष्कर्षण 35°C तापमान और प्राकृतिक pH पर, मेथनॉल (60, 80 और 100 % (v v-1)) को विलायक के रूप में उपयोग करके, 4, 7 और 10 min की समय अवधियों के लिए किया गया।
अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण के लिए Hielscher के प्रोब-प्रकार के अल्ट्रासोनिकेटर UP200Ht (200W, 26kHz) का उपयोग किया गया। अल्ट्रासोनिक निष्कर्षक UP200Ht का आयाम 100% पर निर्धारित किया गया। 100% आयाम पर अल्ट्रासोनिक उपचार की तीव्रता 21.8346 Wcm-2 थी।
अल्ट्रासोनिक रूप से तैयार अर्क के विश्लेषण परिणामों से पता चला कि अल्ट्रासोनिक उपचार के साथ अर्कों में कुल फ्लेवोनॉइड मात्रा (TFC) रैखिक रूप से बढ़ी, जबकि निष्कर्षण समय का TFC पर विपरीत प्रभाव पड़ा। सबसे अधिक कुल फ्लेवोनॉइड मात्रा 4min. (t = 4 min) की अल्ट्रासोनिकेशन अवधि पर प्राप्त हुई।
अल्ट्रासोनिक रूप से तैयार अर्क में कैफिक अम्ल, टैनिक अम्ल, क्वेरसेटिन, ट्रांस फेरुलिक अम्ल और रोसमैरिनिक अम्ल प्रमुख फेनोलिक यौगिकों के रूप में पाए गए।
SEM छवियों से स्पष्ट दिखाई देता है कि अल्ट्रासोनिकेशन और उससे उत्पन्न ध्वनिक कैविटेशन पादप सामग्री की कोशिका भित्ति और संरचना के प्रभावी विघटन में निश्चित रूप से महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं तथा अल्ट्रासोनिक कंपन और कैविटेशन से उत्पन्न सूक्ष्म प्रवाह अर्क की उपज बढ़ाते हैं। उच्च-शक्ति वाले अल्ट्रासाउंड से उत्पन्न इन प्रभावों के माध्यम से अल्ट्रासाउंड-सहायित निष्कर्षण मध्य पटल की पेक्टिनयुक्त सामग्री के जलयोजन द्वारा कोशिका भित्तियों के फूलने और नरम होने की प्रक्रिया को बढ़ाता है। परिणामस्वरूप, पादप कोशिकाओं का मैट्रिक्स टूट जाता है, जिससे बाद में अन्य पारंपरिक निष्कर्षण विधियों की तुलना में जैवसक्रिय चयापचयज कहीं अधिक तेजी और दक्षता से मुक्त होते हैं। SEM छवियाँ फेनोलिक यौगिकों के अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण की दक्षता दर्शाती हैं। सौम्य, गैर-तापीय निष्कर्षण विधि के रूप में सोनिकेशन से श्रेष्ठ एंटीऑक्सीडेंट और सूक्ष्मजीवरोधी सक्रियता प्राप्त होती है, जो पारंपरिक निष्कर्षण तकनीकों से तैयार अर्कों की सक्रियता से अधिक होती है।
(तुलना करें: Salarbashi et al., 2016)

Stachys parviflora के उस अर्क का HPLC क्रोमैटोग्राम, जिसे अनुकूलित अल्ट्रासाउंड-सहायित निष्कर्षण परिस्थितियों में पृथक किया गया था
अध्ययन और चित्र: ©Salarbashi et al., 2016

Stachys parviflora के निष्कर्षण के लिए उच्च-प्रदर्शन वाले, अत्याधुनिक अल्ट्रासोनिकेटर

Hielscher अल्ट्रासोनिकेटरों की स्मार्ट सुविधाएँ विश्वसनीय संचालन, पुनरुत्पादनीय परिणाम और उपयोग में सुगमता सुनिश्चित करने के लिए डिज़ाइन की गई हैं। सहज मेनू के माध्यम से संचालन सेटिंग्स को आसानी से देखा और चुना जा सकता है; इस मेनू तक डिजिटल रंगीन टच-डिस्प्ले और ब्राउज़र रिमोट कंट्रोल से पहुँचा जा सकता है। इसलिए शुद्ध ऊर्जा, कुल ऊर्जा, आयाम, समय, दाब और तापमान जैसी सभी प्रसंस्करण परिस्थितियाँ अंतर्निर्मित SD-कार्ड पर स्वचालित रूप से दर्ज होती हैं। इससे आप पिछले सोनिकेशन चक्रों की समीक्षा और तुलना कर सकते हैं तथा Stachys parviflora (बग्गीबूटी) से वाष्पशील तेल के निष्कर्षण को उच्चतम दक्षता के लिए अनुकूलित कर सकते हैं।
Hielscher Ultrasonics प्रणालियों का उपयोग उच्च-गुणवत्ता वाले पादप अर्कों के निर्माण के लिए विश्वभर में किया जाता है। Hielscher के औद्योगिक अल्ट्रासोनिकेटर निरंतर संचालन (24/7/365) में आसानी से उच्च आयामों पर चल सकते हैं। मानक सोनोट्रोड (अल्ट्रासोनिक प्रोब / हॉर्न) से 200µm तक के आयाम आसानी से लगातार उत्पन्न किए जा सकते हैं। इससे भी अधिक आयामों के लिए आवश्यकतानुसार निर्मित अल्ट्रासोनिक सोनोट्रोड उपलब्ध हैं। अपनी मजबूती और कम रखरखाव की आवश्यकता के कारण हमारी अल्ट्रासोनिक निष्कर्षण प्रणालियाँ आमतौर पर भारी कार्यभार वाले अनुप्रयोगों और चुनौतीपूर्ण परिवेशों में स्थापित की जाती हैं।

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नीचे दी गई तालिका हमारे अल्ट्रासोनिकेटरों की अनुमानित प्रसंस्करण क्षमता का संकेत देती है: