Ultrazvučna ekstrakcija polifenola iz biljke baggibuti (Stachys parviflora)
Ekstrakti biljke baggibuti (Stachys parviflora L.) cijenjeni su kao biljni lijek koji se primjenjuje za liječenje grčeva, artralgije, epilepsije, padavice i drakunkuloze. Ultrazvučni ekstraktori uspješno se primjenjuju za izolaciju polifenola i drugih fitokemikalija iz biljke Stachys parviflora.
Što ultrazvučnu ekstrakciju čini superiornom? – Načelo rada i prednosti ultrazvuka velike snage
Kada iz biljnog materijala treba izolirati bioaktivne spojeve (tj. fitokemikalije, sekundarne metabolite), stanične strukture biljnog materijala moraju se razoriti kako bi se oslobodili ciljni spojevi. Ultrazvučna ekstrakcija vrlo je učinkovita metoda za izolaciju cjelokupne količine fitokemikalija iz biljnog materijala (npr. Stachys parviflora, ljekovitog bilja itd.) u brzom postupku ekstrakcije. Primjena ultrazvuka velike snage stvara snažne kavitacijske učinke, poremećaje / turbulencije i strujanje tekućine velikom brzinom. Te ultrazvučne sile potiču razaranje stanica i miješanje na makrorazini i mikrorazini. Nadalje, znatno se poboljšavaju prodiranje otapala, otapanje bioaktivnih spojeva i prijenos tvari. Zbog toga je ekstrakcija potpomognuta ultrazvukom vrlo djelotvorna te omogućuje superiorne prinose ekstrakta u kratkom vremenu obrade.
Ultrazvučni ekstraktor UP400St (400W, 24kHz) s miješalicom za ekstrakciju bioaktivnih metabolita iz biljnog materijala poput biljke Stachys parviflora (poznate i kao baggibuti).
Prednosti fitokemikalija iz biljke baggibuti (Stachys parviflora)
Stachys parviflora L., uobičajeno poznata kao „Baggibuti”, vrsta je iz skupine Lamicae. Spojevi iz biljke Stachys parviflora, poput iridoida, flavonoida, fenolnih kiselina i diterpenoida, navode se kao sekundarni metaboliti i poznati su po svojim svojstvima djelovanja protiv nefritisa, protuupalnog djelovanja, hvatanja slobodnih radikala i antimikrobnog djelovanja.
Ultrazvučna ekstrakcija bioaktivnih spojeva iz biljke baggibuti (Stachys parviflora)
Ultrazvučna ekstrakcija, poznata i kao ekstrakcija potpomognuta ultrazvukom (UAE), znanstveno je dokazana i industrijski etablirana tehnologija za izolaciju bioaktivnih spojeva poput polifenola, flavonoida, terpena i mnogih drugih sekundarnih metabolita iz biljnog materijala.
Ekstrakcija biljke baggibuti (Stachys parviflora): načelo rada i protokol
Ultrazvučna ekstrakcija blaga je, netoplinska, a ipak vrlo učinkovita tehnika ekstrakcije koja se temelji isključivo na mehaničkim silama. Time se osjetljivi biljni spojevi štite od toplinske razgradnje, a prinosi ekstrakta dobiveni ultrazvučnom obradom iznimno su visoki, uz superiornu kvalitetu.
Ultrazvuk velike snage za ekstrakciju
Mehanizam kojim ultrazvuk niske frekvencije i visokog intenziteta intenzivira ekstrakciju uglavnom se pripisuje pojavi akustične kavitacije. Kada kavitacijski mjehurići kolabiraju na površini biljnog materijala, erozija i sonoporacija razaraju matriks biljnih stanica (poput stanica biljke Stachys parviflora), što dovodi do uništenja stanične strukture i oslobađanja unutarstaničnih tvari poput polifenola i drugih fitokemikalija. Tako intenziviran prijenos tvari olakšava oslobađanje molekula poput proteina, lipida i fitokemikalija.
Ultrazvučno generirane smične sile poboljšavaju prodiranje otapala u stanični matriks biljnog materijala, odnosno poboljšavaju propusnost staničnih membrana. Ti mehanizmi ultrazvuka velike snage odgovorni su za znatnu intenzifikaciju procesa koja se postiže primjenom ultrazvučne obrade za ekstrakciju biljnog materijala.
SEM snimka površine biljke Stachys parviflora, (a) neobrađeni uzorak, (b) maceracija, (c) optimizirana ekstrakcija potpomognuta ultrazvukom (UAE) (UP200Ht, vrijeme obrade 4 min, 74,5% visokog intenziteta i čistoća otapala 74,2 %)
Istraživanje i slika: ©Salarbashi et al., 2016
Protokol ultrazvučne ekstrakcije fenolnih spojeva iz biljke baggibuti
Istraživački tim Salarbashija ekstrahirao je polifenolne spojeve iz listova biljke Stachys parviflora ultrazvučnim ekstraktorom UP200Ht (200W, 26kHz). Za usporedno istraživanje ultrazvučne ekstrakcije i maceracije osušeni nadzemni dijelovi biljke S. parviflora (ubrani tijekom cvatnje) samljeveni su u prah prosječne veličine čestica manje od 149µm. Ekstrakcija biljnog materijala provedena je pri temperaturi od 35°C i prirodnom pH, uz metanol (60, 80 i 100 % (v v-1)) kao otapalo, tijekom vremenskih intervala od 4, 7 i 10 min.
Za ultrazvučnu ekstrakciju upotrijebljen je Hielscher ultrazvučni uređaj sa sondom UP200Ht (200W, 26kHz). Amplituda ultrazvučnog ekstraktora UP200Ht postavljena je na 100%. Intenzitet ultrazvučne obrade iznosio je 21,8346 Wcm-2 pri amplitudi od 100%.
Rezultati analize ultrazvučno proizvedenog ekstrakta pokazali su da se ukupni sadržaj flavonoida (TFC) u ekstraktima linearno povećavao s ultrazvučnom obradom, dok je vrijeme ekstrakcije imalo suprotan učinak na TFC. Najviši ukupni sadržaj flavonoida postignut je pri trajanju ultrazvučne obrade od 4min. (t = 4 min).
Kafeinska kiselina, taninska kiselina, kvercetin, trans-ferulinska kiselina i ružmarinska kiselina utvrđene su kao glavni fenolni spojevi u ultrazvučno proizvedenom ekstraktu.
Na temelju SEM snimaka jasno je vidljivo da ultrazvučna obrada i akustična kavitacija koja iz nje proizlazi nedvojbeno imaju važnu ulogu u djelotvornom razaranju stanične stijenke i strukture biljnog materijala te da ultrazvučne vibracije i kavitacijsko mikrostrujanje povećavaju prinos ekstrakcije. Tim učincima izazvanima ultrazvukom velike snage ekstrakcija potpomognuta ultrazvukom pospješuje proces bubrenja i omekšavanja staničnih stijenki hidratacijom pektinskog materijala iz srednje lamele. Posljedično se razara matriks biljnih stanica, što zatim dovodi do znatno bržeg i učinkovitijeg oslobađanja bioaktivnih metabolita nego kod drugih klasičnih metoda ekstrakcije. SEM snimke pokazuju učinkovitost ultrazvučne ekstrakcije fenolnih spojeva. Kao blaga, netoplinska metoda ekstrakcije, sonikacija daje ekstrakte sa superiornim antioksidacijskim i antimikrobnim djelovanjem koji nadmašuju ekstrakte proizvedene konvencionalnim tehnikama ekstrakcije.
(usp. Salarbashi et al., 2016)
HPLC kromatogram ekstrakta biljke Stachys parviflora izoliranog u optimiziranim uvjetima ekstrakcije potpomognute ultrazvukom
Istraživanje i slika: ©Salarbashi et al., 2016
- Veći prinosi
- Superiorna kvaliteta
- Brza ekstrakcija
- Odaberite željeno otapalo
- Bez toplinske razgradnje
- Prikladno za svježi i osušeni biljni materijal
- Uvjeti koji se mogu precizno kontrolirati
- Troškovno učinkovito
Najsuvremeniji ultrazvučni uređaji visokih performansi za ekstrakciju biljke Stachys parviflora
Pametne funkcije Hielscher ultrazvučnih uređaja osmišljene su kako bi jamčile pouzdan rad, ponovljive rezultate i jednostavnost uporabe. Radnim postavkama može se jednostavno pristupiti i podesiti ih putem intuitivnog izbornika, kojem se pristupa preko digitalnog zaslona u boji osjetljivog na dodir i daljinskog upravljanja putem preglednika. Stoga se svi uvjeti obrade, poput neto energije, ukupne energije, amplitude, vremena, tlaka i temperature, automatski bilježe na ugrađenu SD karticu. To vam omogućuje pregled i usporedbu prethodnih ciklusa sonikacije te optimizaciju ekstrakcije eteričnog ulja iz biljke Stachys parviflora (baggibuti) radi postizanja najviše učinkovitosti.
Sustavi Hielscher Ultrasonics upotrebljavaju se diljem svijeta za proizvodnju visokokvalitetnih biljnih ekstrakata. Hielscher industrijski ultrazvučni uređaji mogu lako raditi pri visokim amplitudama u neprekidnom radu (24/7/365). Standardnim sonotrodama (ultrazvučnim sondama / rogovima) lako se mogu neprekidno generirati amplitude do 200µm. Za još više amplitude dostupne su prilagođene ultrazvučne sonotrode. Zbog svoje robusnosti i malih potreba za održavanjem naši sustavi za ultrazvučnu ekstrakciju često se ugrađuju za zahtjevne primjene i u zahtjevnim okruženjima.
Kontaktirajte nas odmah kako biste saznali više o ultrazvučnoj ekstrakciji biljnog materijala, našim sustavima za ultrazvučnu ekstrakciju i cijenama! Naše vrlo iskusno osoblje rado će s vama razgovarati o vašoj primjeni i zahtjevima obrade!
Tablica u nastavku daje okvirni prikaz približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja:
| Volumen šarže | Protok | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 1 do 500mL | 10 do 200mL/min | UP100H |
| 10 do 2000mL | 20 do 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 do 20L | 0,2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | veći | skup uređaja UIP16000 |
Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!
Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi za primjene miješanja, dispergiranja, emulgiranja i ekstrakcije u laboratorijskom, pilotnom i industrijskom mjerilu.
Literatura / Reference
- Salarbashi D.; Attaran Dowom S.; Fazly Bazzaz B.S.; Khanzadeh F.; Soheili V.; Mohammadpour A. (2016): Evaluation, prediction and optimization the ultrasound-assisted extraction method using response surface methodology: antioxidant and biological properties of Stachys Parviflora L. Iranian Journal of Basic Medicinal Science 19, 2016. 829-841.
- Majd, Mojtaba; Rajaei, Ahmad; Bashi, Davoud; Mortazavi, Seyyed; Bolourian, Shadi. (2014): Optimization of ultrasonic-assisted extraction of phenolic compounds from bovine pennyroyal (Phlomidoschema parviflorum) leaves using response surface methodology. Industrial Crops and Products 57. 2014. 195–202.
- M. Z. Borhan, R. Ahmad, M. Rusop, S. Abdullah (2013): Green Extraction: Enhanced Extraction Yield of Asiatic Acid from Centella asiatica (L.) Nanopowders. Journal of Applied Chemistry, Vol. 2013.
- Petigny L., Périno-Issartier S., Wajsman J., Chemat F. (2013): Batch and Continuous Ultrasound Assisted Extraction of Boldo Leaves (Peumus boldus Mol.). International journal of Molecular Science 14, 2013. 5750-5764.
- Fooladi, Hamed; Mortazavi, Seyyed Ali; Rajaei, Ahmad; Elhami Rad, Amir Hossein; Salar Bashi, Davoud; Savabi Sani Kargar, Samira (2013): Optimize the extraction of phenolic compounds of jujube (Ziziphus Jujube) using ultrasound-assisted extraction method.
Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi od laboratorijskih do industrijskih izvedbi.