Polifenolok ultrahangos extrakciója Baggibutiból (Stachys parviflora)

A Baggibuti (Stachys parviflora L.) növény kivonatait nagyra értékelik a görcsök, ízületi fájdalom, epilepszia, nyavalyatörés és dracunculiasis kezelésére használt növényi gyógyszerként. Az ultrahangos extraktorokat sikeresen alkalmazzák polifenolok és más fitokemikáliák izolálására Stachys parviflorából.

Mitől kiválóbb az ultrahangos extrakció? – A nagy teljesítményű ultrahang működési elve és előnyei

Amikor bioaktív vegyületeket (azaz fitokemikáliákat, másodlagos metabolitokat) kell izolálni növényekből, a növényi anyag sejtszerkezeteit fel kell bontani a célvegyületek felszabadításához. Az ultrahangos extrakció rendkívül hatékony módszer a fitokemikáliák teljes mennyiségének izolálására növényekből (például Stachys parviflorából, gyógynövényekből stb.), gyors extrakciós folyamat során. A nagy teljesítményű ultrahang alkalmazása erős kavitációs hatásokat, áramlási zavarokat / turbulenciát és nagy sebességű folyadékáramlást hoz létre. Ezek az ultrahang által keltett erők elősegítik a sejtfeltárást és a keveredést makro- és mikroszinten. Ezenfelül jelentősen javul az oldószer behatolása, a bioaktív vegyületek oldódása és az anyagátadás. Ez rendkívül hatásossá teszi az ultrahanggal segített extrakciót, amely rövid feldolgozási idő alatt kiválóbb kivonathozamot eredményez.

A Baggibutiból (Stachys parviflora) származó fitokemikáliák előnyei

A Stachys parviflora L., közismert nevén „Baggibuti”, a Lamicae egyik faja. A Stachys parviflora vegyületeit, például az iridoidokat, flavonoidokat, fenolsavakat és diterpenoidokat másodlagos metabolitokként írják le, és vesegyulladás elleni, gyulladáscsökkentő, szabadgyökfogó és antimikrobiális tulajdonságaikról ismertek.

Bioaktív vegyületek ultrahangos extrakciója Baggibutiból (Stachys parviflora)

Az ultrahangos extrakció, más néven ultrahanggal segített extrakció (UAE), tudományosan igazolt és az iparban bevált technológia bioaktív vegyületek, például polifenolok, flavonoidok, terpének és számos más másodlagos metabolit növényekből történő izolálására.

A Baggibuti (Stachys parviflora) extrakciója: működési elv és protokoll

Az ultrahangos extrakció kíméletes, nem termikus, mégis rendkívül hatékony extrakciós technika, amely kizárólag mechanikai erőkön alapul. Így az érzékeny növényi vegyületek védettek a hő okozta lebomlástól, ugyanakkor az ultrahangos kezeléssel elért kivonathozamok kivételesen magasak, a kivonatok pedig kiválóbb minőségűek.

Nagy teljesítményű ultrahang az extrakcióhoz

Az alacsony frekvenciájú, nagy intenzitású ultrahang extrakciót fokozó mechanizmusa elsősorban az akusztikus kavitáció jelenségének tulajdonítható. Amikor a kavitációs buborékok összeomlanak a növényi anyag felszínén, az erózió és a szonoporáció felbontja a növényi sejtek (például a Stachys parviflora sejtjeinek) mátrixát, ami a sejtszerkezet roncsolódásához és az intracelluláris anyagok, például polifenolok és más fitokemikáliák felszabadulásához vezet. Az ezáltal fokozott anyagátadás elősegíti olyan molekulák felszabadulását, mint a fehérjék, lipidek és fitokemikáliák.
Az ultrahanggal létrehozott nyíróerők javítják az oldószer behatolását a növényi anyag sejtmátrixába, illetve növelik a sejtmembránok áteresztőképességét. A nagy teljesítményű ultrahang ezen mechanizmusai felelősek a folyamat jelentős intenzifikálásáért, amely akkor érhető el, ha növényi extrakcióhoz ultrahangos kezelést alkalmaznak.

SEM-felvétel a Stachys parviflora felszínéről: (a) kezeletlen minta, (b) maceráció, (c) optimalizált ultrahanggal segített extrakció (UAE) (UP200Ht, 4 min kezelési idő, 74,5% nagy intenzitás és 74,2 % oldószertisztaság)
Tanulmány és kép: ©Salarbashi et al., 2016

Ultrahangos extrakciós protokoll a Baggibuti fenolos vegyületeinek kinyeréséhez

Salarbashi kutatócsoportja polifenolos vegyületeket extrahált a Stachys parviflora leveleiből az UP200Ht ultrahangos extraktorral (200W, 26kHz). Az ultrahangos extrakció és a maceráció összehasonlító extrakciós vizsgálatához a S. parviflora szárított, föld feletti részeit (amelyeket a virágzási szakaszban gyűjtöttek be) 149µm-nél kisebb átlagos részecskeméretű porrá őrölték. A növényi extrakciót 35°C hőmérsékleten, természetes pH mellett végezték, metanolt (60, 80 és 100 % (v v-1)) használva oldószerként, 4, 7 és 10 min időtartamig.
Az ultrahangos extrakcióhoz a Hielscher UP200Ht szondás ultrahangos készülékét (200W, 26kHz) használták. Az UP200Ht ultrahangos extraktor amplitúdóját 100%-ra állították. Az ultrahangos kezelés intenzitása 100% amplitúdó mellett 21,8346 Wcm-2 volt.
Az ultrahanggal előállított kivonat elemzési eredményei azt mutatták, hogy a kivonatok teljes flavonoidtartalma (TFC) az ultrahangos kezeléssel lineárisan nőtt, míg az extrakciós idő ellentétes hatást gyakorolt a TFC-re. A legmagasabb teljes flavonoidtartalmat 4min. időtartamú ultrahangos kezeléssel érték el (t = 4 min).
Az ultrahanggal előállított kivonat fő fenolos vegyületeiként kávésavat, csersavat, kvercetint, transz-ferulasavat és rozmaringsavat azonosítottak.
A SEM-felvételek alapján egyértelműen látható, hogy az ultrahangos kezelés és az általa létrehozott akusztikus kavitáció kétségtelenül fontos szerepet játszik a növényi anyag sejtfalának és szerkezetének hatásos felbontásában, és az ultrahangos rezgések, valamint a kavitációs mikroáramlás növelik az extrakció hozamát. A nagy teljesítményű ultrahang által kiváltott ezen hatások révén az ultrahanggal segített extrakció fokozza a sejtfalak duzzadását és lágyulását a középlemez pektintartalmú anyagának hidratálásával. Ennek következtében a növényi sejtek mátrixa felbomlik, ami ezt követően a bioaktív metabolitok sokkal gyorsabb és hatékonyabb felszabadulásához vezet, mint más klasszikus extrakciós módszerek esetében. A SEM-felvételek megmutatják a fenolos vegyületek ultrahangos extrakciójának hatékonyságát. Kíméletes, nem termikus extrakciós módszerként az ultrahangos kezelés kiválóbb antioxidáns és antimikrobiális aktivitású kivonatokat eredményez, amelyek felülmúlják a hagyományos extrakciós technikákkal előállított kivonatokat.
(vö. Salarbashi et al., 2016)

HPLC-kromatogram a Stachys parviflora kivonatáról, amelyet optimalizált ultrahanggal segített extrakciós körülmények között izoláltak
Tanulmány és kép: ©Salarbashi et al., 2016

Nagy teljesítményű, korszerű ultrahangos készülékek a Stachys parviflora extrakciójához

A Hielscher ultrahangos készülékeinek intelligens funkcióit úgy tervezték, hogy garantálják a megbízható működést, a reprodukálható eredményeket és a felhasználóbarát kezelést. A működési beállítások könnyen elérhetők és módosíthatók az intuitív menüben, amely digitális színes érintőkijelzőn és böngészőből történő távvezérléssel érhető el. Ezért minden feldolgozási paraméter, például a nettó energia, az összes energia, az amplitúdó, az idő, a nyomás és a hőmérséklet automatikusan rögzítésre kerül egy beépített SD-kártyán. Ez lehetővé teszi a korábbi ultrahangos kezelések áttekintését és összehasonlítását, valamint a Stachys parviflora (baggibuti) illóolaj-extrakciójának optimalizálását a legmagasabb hatékonyság elérésére.
A Hielscher Ultrasonics rendszereit világszerte használják kiváló minőségű növényi kivonatok előállítására. A Hielscher ipari ultrahangos készülékei könnyedén működnek nagy amplitúdóval folyamatos üzemben (24/7/365). Akár 200µm amplitúdó is könnyedén, folyamatosan előállítható szabványos szonotródákkal (ultrahangos szondákkal / kürtökkel). Még nagyobb amplitúdókhoz egyedi kialakítású ultrahangos szonotródák állnak rendelkezésre. Robusztus felépítésüknek és alacsony karbantartási igényüknek köszönhetően ultrahangos extrakciós rendszereinket gyakran telepítik nagy igénybevételű alkalmazásokhoz és megterhelő környezetekbe.

Lépjen kapcsolatba velünk most, hogy többet megtudjon az ultrahangos növényi extrakcióról, ultrahangos extrakciós rendszereinkről és az árakról! Nagy tapasztalattal rendelkező munkatársaink örömmel megbeszélik Önnel az alkalmazását és a feldolgozási követelményeit!

Az alábbi táblázat tájékoztatást ad ultrahangos készülékeink hozzávetőleges feldolgozási kapacitásáról: