Baggibuti（Stachys parviflora）からのポリフェノールの超音波抽出

Baggibuti（Stachys parviflora L.）という植物の抽出物は、けいれん、関節痛、てんかん、癲癇（古称）、およびメジナ虫症の治療に用いられる生薬として高く評価されています。超音波抽出装置は、Stachys parvifloraからポリフェノールやその他の植物化学物質を単離するために有効に利用されています。

超音波抽出が優れている理由 – 高出力超音波の動作原理と利点

植物から生理活性化合物（すなわち植物化学物質、二次代謝産物）を単離するには、目的の化合物を放出させるために植物材料の細胞構造を破砕する必要があります。超音波抽出は、迅速な抽出プロセスで植物（例えばStachys parviflora、ハーブなど）から植物化学物質の全量を単離する、非常に効率的な方法です。高出力超音波を適用すると、強いキャビテーション作用、流れの乱れ／乱流、高速の液体流動が生じます。これらの超音波による力は、マクロおよびミクロのレベルで細胞破砕と混合を促進します。さらに、溶媒の浸透、生理活性化合物の溶解、物質移動が大幅に改善されます。そのため、超音波支援抽出は非常に効果的で、短い処理時間で優れた抽出収率が得られます。

Baggibuti（Stachys parviflora）由来の植物化学物質の利点

一般に「Baggibuti」と呼ばれるStachys parviflora L.は、Lamicaeの一種です。Stachys parvifloraの化合物であるイリドイド、フラボノイド、フェノール酸、ジテルペノイドなどは二次代謝産物として報告されており、抗腎炎作用、抗炎症作用、ラジカル消去作用、抗微生物作用で知られています。

Baggibuti（Stachys parviflora）からの生理活性化合物の超音波抽出

超音波支援抽出（UAE）とも呼ばれる超音波抽出は、植物からポリフェノール、フラボノイド、テルペン、およびその他の多くの二次代謝産物などの生理活性化合物を単離するための、科学的に実証され、産業的に確立された技術です。

Baggibuti（Stachys parviflora）の抽出：動作原理とプロトコル

超音波抽出は、機械的な力のみに基づく、穏やかで非加熱の、しかも非常に効率的な抽出技術です。これにより、影響を受けやすい植物由来化合物は熱分解から保護される一方、超音波処理によって得られる抽出物は、収率が極めて高く、品質にも優れています。

抽出のための高出力超音波

低周波・高強度超音波による抽出促進の機構は、主に音響キャビテーション現象に起因します。植物材料の表面でキャビテーション気泡が崩壊すると、侵食とソノポレーションによって植物細胞（Stachys parvifloraなど）のマトリックスが壊れ、細胞構造が破壊されて、ポリフェノールやその他の植物化学物質などの細胞内物質が放出されます。これによって促進される物質移動は、タンパク質、脂質、植物化学物質などの分子の放出を容易にします。
超音波によって生じるせん断力は、植物材料の細胞マトリックスへの溶媒の浸透と、細胞膜の透過性をそれぞれ改善します。これらの高出力超音波の機構によって、植物抽出に超音波処理を適用した際に、プロセスが大幅に促進されます。

Stachys parviflora表面のSEM画像：（a）未処理サンプル、（b）浸漬抽出、（c）最適化された超音波支援抽出（UAE）（UP200Ht、処理時間4 min、74.5%の高強度、溶媒純度74.2 %）
研究および画像：©Salarbashi et al., 2016

Baggibutiからのフェノール性化合物の超音波抽出プロトコル

Salarbashiの研究チームは、超音波抽出装置UP200Ht（200W、26kHz）を用いて、Stachys parvifloraの葉からポリフェノール化合物を抽出しました。超音波抽出と浸漬抽出の比較研究のために、S. parvifloraの乾燥した地上部（開花期に収穫）を、平均粒径149µm未満の粉末に粉砕しました。植物抽出は、温度35°C、自然のpHで、メタノール（60、80および100 %（v v-1））を溶媒として使用し、4、7および10 minの各時間で行いました。
超音波抽出には、Hielscherのプローブ型超音波処理装置UP200Ht（200W、26kHz）を使用しました。超音波抽出装置UP200Htの振幅は100%に設定しました。振幅100%での超音波処理の強度は21.8346 Wcm-2でした。
超音波で製造した抽出物の分析結果から、抽出物の総フラボノイド含有量（TFC）は超音波処理に伴って直線的に増加する一方、抽出時間はTFCに対して逆の影響を及ぼすことが明らかになりました。総フラボノイド含有量が最も高くなったのは、超音波処理時間が4min.（t = 4 min）のときでした。
超音波で製造した抽出物には、主要なフェノール性化合物として、カフェ酸、タンニン酸、ケルセチン、トランスフェルラ酸、ロスマリン酸が認められました。
SEM画像から、超音波処理とそれによって生じる音響キャビテーションが、植物材料の細胞壁と構造の効果的な破砕に確実に重要な役割を果たし、超音波振動とキャビテーションによる微小流によって抽出収率が向上することが明確に確認できます。高出力超音波によって生じるこれらの作用により、超音波支援抽出は、中葉のペクチン質の水和を介して細胞壁の膨潤と軟化のプロセスを促進します。その結果、植物細胞のマトリックスが破壊され、他の従来の抽出方法よりもはるかに迅速かつ効率的に生理活性代謝産物が放出されます。SEM画像は、フェノール性化合物の超音波抽出の効率性を示しています。穏やかな非加熱抽出方法である超音波処理では、従来の抽出技術で製造された抽出物を上回る、優れた抗酸化活性と抗微生物活性が得られます。
（参照：Salarbashi et al., 2016）

最適化された超音波支援抽出条件下で単離されたStachys parviflora抽出物のHPLCクロマトグラム
研究および画像：©Salarbashi et al., 2016

Stachys parviflora抽出用の高性能・最先端の超音波処理装置

Hielscherの超音波処理装置のスマート機能は、信頼性の高い運転、再現性のある結果、使いやすさを保証するよう設計されています。デジタルカラータッチディスプレイとブラウザーによる遠隔操作で利用できる直感的なメニューから、運転設定に簡単にアクセスし、調整できます。したがって、正味エネルギー、総エネルギー、振幅、時間、圧力、温度など、すべての処理条件が内蔵SDカードに自動記録されます。これにより、過去の超音波処理を見直して比較し、Stachys parviflora（baggibuti）からの精油抽出を最高の効率に最適化できます。
Hielscher Ultrasonicsのシステムは、高品質な植物抽出物の製造に世界中で使用されています。Hielscherの産業用超音波処理装置は、連続運転（24/7/365）において高振幅で容易に稼働できます。標準のソノトロード（超音波プローブ／ホーン）で、最大200µmの振幅を容易に連続して発生させることができます。さらに高い振幅には、カスタム仕様の超音波ソノトロードをご用意しています。当社の超音波抽出システムは、堅牢でメンテナンスの負担が少ないため、高負荷の用途や厳しい環境に広く導入されています。

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