Polifenolu ultraskaņas ekstrakcija no Baggibuti (Stachys parviflora)

Baggibuti (Stachys parviflora L.) auga ekstraktus augstu vērtē kā augu izcelsmes ārstniecības līdzekļus, ko izmanto krampju, artralģijas, epilepsijas, krītamās kaites un drakunkulozes ārstēšanai. Ultraskaņas ekstraktorus veiksmīgi izmanto polifenolu un citu fitoķīmisko vielu izolēšanai no Stachys parviflora.

Kas padara ultraskaņas ekstrakciju pārāku? – Jaudas ultraskaņas darbības princips un priekšrocības

Ja no augiem jāizolē bioaktīvie savienojumi (t. i., fitoķīmiskās vielas, sekundārie metabolīti), augu materiāla šūnu struktūras ir jāsagrauj, lai atbrīvotu mērķa savienojumus. Ultraskaņas ekstrakcija ir ļoti efektīva metode visa fitoķīmisko vielu daudzuma izolēšanai no augiem (piemēram, Stachys parviflora, ārstniecības augiem utt.) ātrā ekstrakcijas procesā. Lielas jaudas ultraskaņas izmantošana rada spēcīgus kavitācijas efektus, plūsmas traucējumus / turbulenci un lielā ātrumā plūstoša šķidruma plūsmas. Šie ultraskaņas radītie spēki veicina šūnu sagraušanu un sajaukšanu makro- un mikrolīmenī. Turklāt ievērojami uzlabojas šķīdinātāja iespiešanās, bioaktīvo savienojumu šķīšana un masas pārnese. Tas padara ekstrakciju ar ultraskaņas palīdzību ļoti efektīvu, ļaujot īsā procesa laikā iegūt lielāku ekstraktu iznākumu.

Baggibuti (Stachys parviflora) fitoķīmisko vielu labvēlīgā iedarbība

Stachys parviflora L., kas plaši pazīstama kā “Baggibuti”, ir Lamicae suga. Stachys parviflora savienojumi, piemēram, iridoīdi, flavonoīdi, fenolskābes un diterpenoīdi, ir aprakstīti kā sekundārie metabolīti un ir pazīstami ar savām pretnefrīta, pretiekaisuma, brīvos radikāļus saistošajām un pretmikrobu īpašībām.

Bioaktīvo savienojumu ultraskaņas ekstrakcija no Baggibuti (Stachys parviflora)

Ultraskaņas ekstrakcija, kas pazīstama arī kā ekstrakcija ar ultraskaņas palīdzību (UAE), ir zinātniski pierādīta un rūpniecībā nostiprinājusies tehnoloģija bioaktīvo savienojumu, piemēram, polifenolu, flavonoīdu, terpēnu un daudzu citu sekundāro metabolītu, izolēšanai no augiem.

Baggibuti (Stachys parviflora) ekstrakcija: darbības princips un protokols

Ultraskaņas ekstrakcija ir saudzīga, netermiska, tomēr ļoti efektīva ekstrakcijas metode, kas balstās tikai uz mehāniskiem spēkiem. Tādējādi jutīgie augu savienojumi tiek pasargāti no termiskās noārdīšanās, savukārt ar ultraskaņu iegūto ekstraktu iznākums ir ārkārtīgi augsts un to kvalitāte ir izcila.

Lielas jaudas ultraskaņa ekstrakcijai

Zemfrekvences augstas intensitātes ultraskaņas ekstrakciju pastiprinošo mehānismu galvenokārt saista ar akustiskās kavitācijas parādību. Kavitācijas burbuļiem sabrūkot uz augu materiāla virsmas, erozija un sonoporācija sagrauj augu (piemēram, Stachys parviflora) šūnu matricu, izraisot šūnu struktūras iznīcināšanu un intracelulāro vielu, piemēram, polifenolu un citu fitoķīmisko vielu, atbrīvošanos. Tādējādi pastiprinātā masas pārnese veicina tādu molekulu kā olbaltumvielu, lipīdu un fitoķīmisko vielu atbrīvošanos.
Ultraskaņas radītie bīdes spēki uzlabo šķīdinātāja iespiešanos augu materiāla šūnu matricā un attiecīgi palielina šūnu membrānu caurlaidību. Šie jaudas ultraskaņas mehānismi nodrošina ievērojamu procesa intensifikāciju, ko panāk, augu ekstrakcijai izmantojot apstrādi ar ultraskaņu.

Stachys parviflora virsmas SEM attēls, (a) neapstrādāts paraugs, (b) macerācija, (c) optimizēta ekstrakcija ar ultraskaņas palīdzību (UAE) (UP200Ht, 4 min apstrādes laiks, 74,5% augsta intensitāte un 74,2 % šķīdinātāja tīrība)
Pētījums un attēls: ©Salarbashi et al., 2016

Fenola savienojumu ultraskaņas ekstrakcijas protokols Baggibuti apstrādei

Salarbashi pētnieku grupa ekstrahēja polifenolu savienojumus no Stachys parviflora lapām, izmantojot ultraskaņas ekstraktoru UP200Ht (200W, 26kHz). Ultraskaņas ekstrakcijas un macerācijas salīdzinošajam pētījumam žāvētas S. parviflora virszemes daļas (ievāktas ziedēšanas stadijā) samala pulverī, kura vidējais daļiņu izmērs bija mazāks par 149µm. Augu ekstrakciju veica 35°C temperatūrā pie dabiskā pH, kā šķīdinātāju izmantojot metanolu (60, 80 un 100 % (v v-1)), 4, 7 un 10 min laika intervālos.
Ultraskaņas ekstrakcijai izmantoja Hielscher zondes tipa ultraskaņas apstrādes ierīci UP200Ht (200W, 26kHz). Ultraskaņas ekstraktora UP200Ht amplitūdu iestatīja uz 100%. Ultraskaņas apstrādes intensitāte pie 100% amplitūdas bija 21,8346 Wcm-2.
Ar ultraskaņu iegūtā ekstrakta analīzes rezultāti atklāja, ka kopējais flavonoīdu saturs (TFC) ekstraktos lineāri palielinājās līdz ar ultraskaņas apstrādi, savukārt ekstrakcijas laikam bija pretēja ietekme uz TFC. Visaugstāko kopējo flavonoīdu saturu ieguva, apstrādājot ar ultraskaņu 4min. (t = 4 min).
Ar ultraskaņu iegūtajā ekstraktā kā galvenie fenola savienojumi tika konstatēta kafijskābe, tanīnskābe, kvercetīns, transferulskābe un rozmarīnskābe.
SEM attēlos ir skaidri redzams, ka apstrādei ar ultraskaņu un tās izraisītajai akustiskajai kavitācijai noteikti ir nozīmīga loma efektīvā augu materiāla šūnu sieniņu un struktūras sagraušanā, un ultraskaņas svārstības un kavitācijas radītās mikroplūsmas palielina ekstrakcijas iznākumu. Pateicoties šiem jaudas ultraskaņas izraisītajiem efektiem, ekstrakcija ar ultraskaņas palīdzību pastiprina šūnu sieniņu uzbriešanu un mīkstināšanos, hidratējot viduslamellas pektīnvielas. Līdz ar to augu šūnu matrica tiek sagrauta, kas savukārt nodrošina daudz ātrāku un efektīvāku bioaktīvo metabolītu atbrīvošanos nekā citas klasiskās ekstrakcijas metodes. SEM attēli parāda fenola savienojumu ultraskaņas ekstrakcijas efektivitāti. Apstrāde ar ultraskaņu kā saudzīga, netermiska ekstrakcijas metode nodrošina augstāku antioksidatīvo un pretmikrobu aktivitāti nekā ar tradicionālajām ekstrakcijas metodēm iegūtajiem ekstraktiem.
(sal. Salarbashi et al., 2016)

Stachys parviflora ekstrakta HPLC hromatogramma; ekstrakts izolēts optimizētos ekstrakcijas ar ultraskaņas palīdzību apstākļos
Pētījums un attēls: ©Salarbashi et al., 2016

Mūsdienīgas augstas veiktspējas ultraskaņas apstrādes ierīces Stachys parviflora ekstrakcijai

Hielscher ultraskaņas apstrādes ierīču viedās funkcijas ir izstrādātas, lai garantētu uzticamu darbību, reproducējamus rezultātus un lietošanas ērtumu. Darbības iestatījumiem var viegli piekļūt un tos pielāgot intuitīvā izvēlnē, kas pieejama digitālajā krāsu skārienekrānā un attālināti ar pārlūkprogrammu. Tādējādi visi apstrādes parametri, piemēram, neto enerģija, kopējā enerģija, amplitūda, laiks, spiediens un temperatūra, tiek automātiski reģistrēti iebūvētajā SD kartē. Tas ļauj pārskatīt un salīdzināt iepriekšējos ultraskaņas apstrādes ciklus un optimizēt ēterisko eļļu ekstrakciju no Stachys parviflora (baggibuti), sasniedzot visaugstāko efektivitāti.
Hielscher Ultrasonics sistēmas visā pasaulē izmanto augstas kvalitātes augu ekstraktu ražošanai. Hielscher rūpnieciskās ultraskaņas apstrādes ierīces var viegli darboties ar augstām amplitūdām nepārtrauktā režīmā (24/7/365). Ar standarta sonotrodēm (ultraskaņas zondēm / ragiem) var viegli un nepārtraukti radīt amplitūdas līdz 200µm. Vēl augstākām amplitūdām ir pieejamas pielāgotas ultraskaņas sonotrodes. Pateicoties izturībai un nelielajām apkopes prasībām, mūsu ultraskaņas ekstrakcijas sistēmas bieži uzstāda darbam ar lielu slodzi un sarežģītos vides apstākļos.

Sazinieties ar mums jau tagad, lai uzzinātu vairāk par augu ultraskaņas ekstrakciju, mūsu ultraskaņas ekstrakcijas sistēmām un cenām! Mūsu pieredzējušie darbinieki labprāt apspriedīs ar jums jūsu lietojumu un apstrādes prasības!

Tālāk redzamā tabula sniedz priekšstatu par mūsu ultraskaņas apstrādes ierīču aptuveno apstrādes jaudu: