Baggibuti(Stachys parviflora)에서 폴리페놀의 초음파 추출

Baggibuti(Stachys parviflora L.) 식물 추출물은 경련, 관절통, 뇌전증, 간질 및 메디나충증 치료에 사용되는 약초 제제로서 가치를 인정받고 있습니다. 초음파 추출기는 Stachys parviflora에서 폴리페놀과 기타 식물화학물질을 분리하는 데 성공적으로 적용되고 있습니다.

초음파 추출이 우수한 이유는 무엇일까요? – 고출력 초음파의 작동 원리와 이점

식물에서 생리활성 화합물(즉, 식물화학물질, 이차 대사산물)을 분리하려면 목표 화합물이 방출되도록 식물 재료의 세포 구조를 파쇄해야 합니다. 초음파 추출은 신속한 추출 공정을 통해 식물(예: Stachys parviflora, 허브 등)에서 식물화학물질 전량을 분리하는 매우 효율적인 방법입니다. 고출력 초음파를 가하면 강력한 캐비테이션 효과, 교란 / 난류 및 고속 액체 흐름이 발생합니다. 이러한 초음파의 힘은 세포 파쇄와 거시적·미시적 수준의 혼합을 촉진합니다. 또한 용매 침투, 생리활성 화합물의 용해 및 물질 전달이 크게 개선됩니다. 따라서 초음파 보조 추출은 매우 효과적이며, 짧은 공정 시간 내에 우수한 추출 수율을 제공합니다.

Baggibuti(Stachys parviflora) 유래 식물화학물질의 이점

일반적으로 “Baggibuti”로 알려진 Stachys parviflora L.는 Lamicae에 속하는 종입니다. Stachys parviflora의 이리도이드, 플라보노이드, 페놀산 및 디테르페노이드와 같은 화합물은 이차 대사산물로 보고되어 있으며, 항신염, 항염증, 라디칼 소거 및 항미생물 특성으로 알려져 있습니다.

Baggibuti(Stachys parviflora)에서 생리활성 화합물의 초음파 추출

초음파 보조 추출(UAE)이라고도 하는 초음파 추출은 식물에서 폴리페놀, 플라보노이드, 테르펜 및 기타 여러 이차 대사산물과 같은 생리활성 화합물을 분리하기 위해 과학적으로 입증되고 산업적으로 확립된 기술입니다.

Baggibuti(Stachys parviflora) 추출: 작동 원리 및 프로토콜

초음파 추출은 오직 기계적 힘에만 기반하는 온화한 비열적 추출 기법이면서도 매우 효율적입니다. 따라서 민감한 식물성 화합물을 열분해로부터 보호하며, 초음파 처리로 얻는 추출물은 수율이 매우 높고 품질이 우수합니다.

추출용 고출력 초음파

저주파 고강도 초음파의 추출 강화 메커니즘은 주로 음향 캐비테이션 현상에 기인합니다. 식물 재료 표면에서 캐비테이션 기포가 붕괴하면 침식과 초음파 천공에 의해 식물 세포(예: Stachys parviflora)의 매트릭스가 파괴되어 세포 구조가 무너지고 폴리페놀과 기타 식물화학물질 등 세포 내 물질이 방출됩니다. 이로 인해 강화된 물질 전달은 단백질, 지질 및 식물화학물질과 같은 분자의 방출을 촉진합니다.
초음파로 발생한 전단력은 식물 재료의 세포 매트릭스로 용매가 침투하는 것을 개선하고 세포막의 투과성을 높입니다. 이러한 고출력 초음파의 메커니즘은 식물 추출에 초음파 처리를 적용할 때 달성되는 상당한 공정 강화의 원인입니다.

Stachys parviflora 표면의 SEM 이미지: (a) 무처리 시료, (b) 침용, (c) 최적화된 초음파 보조 추출(UAE)(UP200Ht, 처리 시간 4 min, 74.5% 고강도 및 용매 순도 74.2 %)
연구 및 사진: ©Salarbashi et al., 2016

Baggibuti에서 페놀성 화합물을 추출하기 위한 초음파 추출 프로토콜

Salarbashi 연구팀은 초음파 추출기 UP200Ht(200W, 26kHz)를 사용하여 Stachys parviflora 잎에서 폴리페놀 화합물을 추출했습니다. 초음파 추출과 침용을 비교하는 추출 연구를 위해 S. parviflora의 건조 지상부(개화기에 수확)를 평균 입자 크기가 149µm 미만인 분말로 분쇄했습니다. 식물 추출은 온도 35°C, 자연 pH에서 메탄올(60, 80 및 100 % (v v-1))을 용매로 사용하여 각각 4, 7 및 10 min 동안 수행했습니다.
초음파 추출에는 Hielscher 프로브형 초음파 처리기 UP200Ht(200W, 26kHz)를 사용했습니다. 초음파 추출기 UP200Ht의 진폭은 100%로 설정했습니다. 진폭 100%에서 초음파 처리 강도는 21.8346 Wcm-2였습니다.
초음파로 제조한 추출물의 분석 결과, 추출물의 총 플라보노이드 함량(TFC)은 초음파 처리에 따라 선형적으로 증가한 반면, 추출 시간은 TFC에 반대의 영향을 미치는 것으로 나타났습니다. 가장 높은 총 플라보노이드 함량은 초음파 처리 시간이 4min.일 때 얻어졌습니다(t = 4 min).
초음파로 제조한 추출물에서 주요 페놀성 화합물로 카페산, 탄닌산, 퀘르세틴, 트랜스 페룰산 및 로즈마린산이 확인되었습니다.
SEM 이미지를 바탕으로, 초음파 처리와 그에 따른 음향 캐비테이션이 식물 재료의 세포벽과 구조를 효과적으로 파쇄하는 데 분명히 중요한 역할을 하며, 초음파 진동과 캐비테이션 미세유동이 추출 수율을 높인다는 것을 명확히 확인할 수 있습니다. 고출력 초음파에 의해 유도되는 이러한 효과를 통해 초음파 보조 추출은 중간층의 펙틴성 물질을 수화시켜 세포벽의 팽윤과 연화 과정을 강화합니다. 그 결과 식물 세포의 매트릭스가 파괴되어, 다른 전통적인 추출 방법보다 생리활성 대사산물이 훨씬 더 빠르고 효율적으로 방출됩니다. SEM 이미지는 페놀성 화합물의 초음파 추출 효율을 보여줍니다. 온화한 비열적 추출 방법인 초음파 처리는 기존 추출 기법으로 제조한 추출물을 능가하는 우수한 항산화 및 항미생물 활성을 제공합니다.
(Salarbashi et al., 2016 참조)

최적화된 초음파 보조 추출 조건에서 분리한 Stachys parviflora 추출물의 HPLC 크로마토그램
연구 및 사진: ©Salarbashi et al., 2016

Stachys parviflora 추출용 고성능 최첨단 초음파 처리기

Hielscher 초음파 처리기의 스마트 기능은 신뢰할 수 있는 작동, 재현 가능한 결과 및 사용자 편의성을 보장하도록 설계되었습니다. 디지털 컬러 터치 디스플레이와 브라우저 원격 제어를 통해 이용할 수 있는 직관적인 메뉴에서 작동 설정에 쉽게 접근하여 조정할 수 있습니다. 이에 따라 순에너지, 총에너지, 진폭, 시간, 압력 및 온도 등 모든 처리 조건이 내장 SD 카드에 자동으로 기록됩니다. 이를 통해 이전 초음파 처리 작업을 검토하고 비교하며, Stachys parviflora(baggibuti)의 에센셜 오일 추출을 최고의 효율로 최적화할 수 있습니다.
Hielscher Ultrasonics 시스템은 전 세계에서 고품질 식물 추출물 제조에 사용됩니다. Hielscher 산업용 초음파 처리기는 연속 운전(24/7/365) 중에도 높은 진폭으로 손쉽게 작동할 수 있습니다. 표준 소노트로드(초음파 프로브 / 혼)로 최대 200µm의 진폭을 손쉽게 연속적으로 발생시킬 수 있습니다. 더 높은 진폭을 위해서는 맞춤형 초음파 소노트로드를 사용할 수 있습니다. 당사의 초음파 추출 시스템은 견고하고 유지보수 요구가 적어 고부하 작업과 까다로운 환경에 널리 설치되고 있습니다.

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