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

バギブチ(Stachys parviflora L.)植物の抽出物は、けいれん、関節痛、てんかん、転倒症、ドラキュン症の治療に用いられる漢方薬として重宝されている。超音波抽出器は、Stachys parvifloraからポリフェノールや他の植物化学物質を分離するためにうまく適用されている。

超音波抽出の何が優れているのか？ – 動作原理 & パワー超音波の利点

植物から生理活性化合物（ファイトケミカル、二次代謝産物）を単離する場合、目的とする化合物を放出させるために植物の細胞構造を破壊する必要がある。 超音波抽出は、植物原料（Stachys parviflora、ハーブなど）から迅速な抽出プロセスで植物化学物質を完全に単離するための非常に効率的な方法である。高出力超音波の適用により、強力なキャビテーション効果、乱流／乱流、高速液体流が生じる。これらの超音波の力は、マクロおよびミクロレベルでの細胞の破壊と混合を促進する。さらに、溶媒の浸透、生物活性化合物の溶解、物質移動が著しく改善される。このため、超音波アシスト抽出は非常に効率的であり、迅速なプロセス時間内に優れた抽出収率をもたらす。

バギブチ（Stachys parviflora）のファイトケミカルの効能

Stachys parviflora L.は、通称 "バギブチ "として知られるラミカ科の植物である。二次代謝産物として、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の化合物が報告されており、抗炎症作用、ラジカル消去作用、抗菌作用が知られている。

バギブチ（Stachys parviflora）からの生理活性成分の超音波抽出

超音波抽出（ultrasonically-assisted extraction：UAE）は、ポリフェノール、フラボノイド、テルペン、その他多くの二次代謝産物などの生物活性化合物を植物から単離するための、科学的に証明され、工業的にも確立された技術である。

バギブチ（Stachys parviflora）の抽出：作業原理とプロトコル

超音波抽出は、温和で非加熱的でありながら、機械的な力のみに基づく非常に効率的な抽出技術である。そのため、繊細な植物性化合物は熱劣化から保護されるが、超音波抽出によって得られるエキスの収率は非常に高く、品質も優れている。

高出力超音波による抽出

低周波高強度超音波の抽出強化メカニズムは、主に音響キャビテーション現象に起因する。植物原料の表面でキャビテーション気泡が崩壊すると、浸食と超音波破砕により植物細胞（Stachys parvifloraなど）のマトリックスが破壊され、細胞構造が破壊され、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る。それによって質量移動が激しくなり、タンパク質、脂質、植物化学物質などの分子の放出が促進される。
超音波によって発生するせん断力は、それぞれ植物体の細胞マトリックスへの溶媒の浸透を改善し、細胞膜の透過性を向上させる。パワー超音波のこれらのメカニズムが、植物抽出に超音波処理を適用した場合に達成される大幅なプロセス強化の原因である。

Stachys parviflora表面のSEM、(a)未処理サンプル、(b)浸漬、(c)最適化された超音波支援抽出（UAE）(UP200Ht処理時間4分、高濃度74.5%、溶媒純度74.2%）。
研究と写真：©Salarbashi et al, 2016

バギブチからのフェノールの超音波抽出プロトコル

Salarbashiの研究チームは、超音波抽出機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た。超音波抽出と浸漬の比較抽出研究では、S. parvifloraの乾燥した地上部（開花期に収穫）を平均粒径149μm以下の粉末に粉砕した。植物抽出は、温度35℃、自然pH、溶媒としてメタノール（60、80、100 % (v v-1)）を用い、4、7、10分の時間間隔で行った。
超音波抽出には、Hielscher社製プローブ型超音波抽出器UP200Ht（200W、26kHz）を使用した。超音波抽出器UP200Htの振幅は100％に設定した。超音波処理の強度は100%振幅で21.8346Wcm-2であった。
超音波処理した抽出液の分析結果から、抽出液の総フラボノイド含量（TFC）は超音波処理により直線的に増加したが、抽出時間はTFCに逆の影響を与えた。最もフラボノイド含量が高かったのは、超音波処理時間4分（t = 4 min）であった。
カフェ酸、タンニン酸、ケルセチン、トランスフェルラ酸、ロスマリン酸が超音波抽出エキス中の主要フェノール化合物として認められた。
SEM画像に基づくと、超音波照射とその結果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壊に重要な役割を果たしていることは明らかであり、抽出収量は超音波振動とキャビテーションによるマイクロストリーミングによって向上している。パワー超音波によって誘発されるこれらの効果により、超音波アシスト抽出は、中間層からのペクチン物質の水和を介して細胞壁の膨潤および軟化プロセスを促進する。その結果、植物細胞のマトリックスが破壊され、他の古典的な抽出方法に比べて、生物活性代謝物の放出がより迅速かつ効率的に行われる。SEM画像から、フェノール化合物の超音波抽出の効率性が明らかになった。温和な非加熱抽出法である超音波抽出は、従来の抽出法よりも優れた抗酸化活性と抗菌活性をもたらす。
(参照：Salarbashi et al.）

最適化された超音波アシスト抽出条件下で単離されたStachys parvifloraエキスのHPLCクロマトグラム。
研究と写真：©Salarbashi et al, 2016

Stachys parviflora抽出のための高性能、最新式超音波装置

Hielscher社製超音波発生装置のスマートな機能は、信頼性の高い操作、再現性の高い結果、使いやすさを保証するように設計されています。操作設定は、デジタルカラータッチディスプレイとブラウザリモコンからアクセスできる直感的なメニューから簡単にアクセスし、呼び出すことができます。そのため、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カードに自動的に記録されます。これにより、過去の超音波処理を見直し、比較することができ、Stachys parviflora (baggibuti)からのエッセンシャルオイル抽出を最高の効率に最適化することができます。
Hielscher社の超音波装置は、高品質の植物エキスの製造に世界中で使用されています。Hielscher社の工業用超音波発生装置は、連続運転（24時間365日）で簡単に高振幅を発生させることができます。標準的なソノトロード（超音波プローブ/ホーン）を使用すれば、最大200μmの振幅を簡単に連続発生させることができます。さらに高い振幅を得るには、カスタマイズされた超音波ソノトロードをご利用いただけます。当社の超音波抽出システムは、その堅牢性と低メンテナンス性により、高負荷用途や過酷な環境下でも一般的に設置されています。

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下の表は、超音波処理装置の処理能力の目安です：