Ultrasone extractie van polyfenolen uit Baggibuti (Stachys parviflora)

Extracten van de Baggibuti (Stachys parviflora L.) plant worden gewaardeerd als kruidengeneesmiddel dat gebruikt wordt voor de behandeling van krampen, gewrichtspijn, epilepsie, vallende ziekte en dracunculiasis. Ultrasone extractoren worden met succes toegepast voor de isolatie van polyfenolen en andere fytochemicaliën uit Stachys parviflora.

Wat maakt ultrasone extractie superieur? – Het werkingsprincipe & Voordelen van Power-Ultrasonics

Wanneer bioactieve verbindingen (d.w.z. fytochemicaliën, secundaire metabolieten) uit botanische producten moeten worden geïsoleerd, moeten de celstructuren van het plantaardige materiaal worden verstoord om de doelverbindingen vrij te maken. Ultrasone extractie is een zeer efficiënte methode om de volledige hoeveelheid fytochemicaliën van botanische producten (bv. Stachys parviflora, kruiden, enz.) in een snel extractieproces te isoleren. De toepassing van ultrasoon geluid met hoog vermogen veroorzaakt sterke cavitatie-effecten, verstoringen/ turbulenties, vloeistofstromen met hoge snelheid. Deze ultrasone krachten bevorderen de celdisruptie en het mengen op macro- en microniveau. Bovendien worden de oplosmiddelpenetratie, het oplossen van bioactieve verbindingen en de massaoverdracht aanzienlijk verbeterd. Dit maakt ultrageluid-geassisteerde extractie zeer doeltreffend, wat resulteert in superieure extractopbrengsten binnen een snelle procestijd.

De voordelen van fytochemicaliën uit Baggibuti (Stachys parviflora)

Stachys parviflora L., algemeen bekend als "Baggibuti", is een soort van de Lamicae. Stachys parviflora verbindingen zoals iridoïden, flavonoïden, fenolzuren en diterpenoïden worden gerapporteerd als secundaire metabolieten staan bekend om hun anti-nefritische, anti-inflammatoire, radicaal-scavenging en anti-microbiële eigenschappen.

Ultrasone extractie van bioactieve verbindingen uit Baggibuti (Stachys parviflora)

Ultrasone extractie, ook bekend als ultrasonisch ondersteunde extractie (UAE), is een wetenschappelijk bewezen en industrieel ingeburgerde technologie voor de isolatie van bioactieve verbindingen zoals polyfenolen, flavonoïden, terpenen en vele andere secundaire metabolieten uit botanische producten.

Extractie van Baggibuti (Stachys parviflora): Werkingsprincipe en protocol

Ultrasone extractie is een milde, niet-thermische, maar zeer efficiënte extractietechniek, die uitsluitend op mechanische krachten is gebaseerd. Daarbij worden gevoelige botanische verbindingen tegen thermische degradatie beschermd, maar de met ultrasone extractie verkregen extractopbrengsten zijn uitzonderlijk hoog en van superieure kwaliteit.

Ultrageluid met hoog vermogen voor extractie

et extractieversterkende mechanisme van ultrasoon geluid met lage frequentie en hoge intensiteit wordt hoofdzakelijk toegeschreven aan het fenomeen van akoestische cavitatie. Wanneer cavitatiebelletjes op het oppervlak van het botanisch materiaal ineenstorten, wordt de matrix van plantencellen (zoals Stachys parviflora) door erosie en sonoporatie gebroken, waardoor de celstructuur wordt vernietigd en intracellulaire stoffen zoals polyfenolen en andere fytochemicaliën vrijkomen. De daardoor geïntensiveerde massaoverdracht vergemakkelijkt het vrijkomen van moleculen zoals eiwitten, lipiden en fytochemicaliën.
Ultrasoon opgewekte afschuifkrachten verbeteren de penetratie van het oplosmiddel in de cellulaire matrix van de botanische stof, respectievelijk de permeabiliteit van de celmembranen. Deze mechanismen van ultrasoon vermogen zijn verantwoordelijk voor de aanzienlijke procesintensivering die wordt bereikt wanneer ultrasoon vermogen wordt toegepast voor botanische extractie.

SEM van Stachys parviflora-oppervlak, (a) onbehandeld monster, (b) maceratie, (c) geoptimaliseerde ultrageluidondersteunde extractie (UAE) (Uf200 ः t, behandelingstijd van 4 min, hoge intensiteit 74,5 % en zuiverheid van het oplosmiddel 74,2 %)
Studie en foto: ©Salarbashi et al., 2016

Ultrasone extractieprotocol voor fenolen uit Baggibuti

Het onderzoeksteam van Salarbashi heeft polyfenolverbindingen uit de bladeren van Stachys parviflora geëxtraheerd met behulp van de ultrasone extractor UP200Ht (200W, 26kHz). Voor de vergelijkende studie van ultrasone extractie en maceratie werden gedroogde bovengrondse delen (geoogst tijdens de bloeifase) van S. parviflora tot poeder gemalen met een gemiddelde deeltjesgrootte van minder dan 149 µm. De botanische extractie werd uitgevoerd bij een temperatuur van 35°C, natuurlijke pH, met gebruikmaking van methanol (60, 80 en 100 % (v-1)) als oplosmiddel gedurende 4, 7 en 10 minuten.
Voor de ultrasone extractie werd gebruik gemaakt van de Hielscher UP200Ht (200W, 26kHz). De amplitude van de ultrasone extractor UP200Ht werd ingesteld op 100%. De intensiteit van de ultrasone behandeling was 21,8346 Wcm-2 bij 100% amplitude.
Uit de analyseresultaten van het ultrasoon geproduceerde extract bleek dat het totale flavonoïdengehalte (TFC) van de extracten lineair toenam met de ultrasone behandeling, terwijl de extractietijd het tegenovergestelde effect had op de TFC. Het hoogste totale flavonoïdegehalte werd verkregen bij een ultrasoonbehandeling van 4 min. (t = 4 min).
Cafeïnezuur, looizuur, quercetine, transferulinezuur en rosmarijnzuur werden gevonden als de belangrijkste fenolische verbindingen in het ultrasoon geproduceerde extract.
Op basis van de SEM-beelden is duidelijk te zien dat ultrasoon geluid en de resulterende akoestische cavitatie beslist een belangrijke rol spelen bij de efficiënte verstoring van de celwand en de structuur van plantaardig materiaal en dat het extractierendement wordt verbeterd door de ultrasone trillingen en de cavitatie micro-stromen. Door deze door ultrageluid opgewekte effecten verbetert de ultrasone extractie het zwel- en verzachtingsproces van de celwanden via de hydratatie van pectinehoudend materiaal uit de middenlamellen. Bijgevolg wordt de matrix van de plantaardige cellen verbroken, wat vervolgens leidt tot een veel snellere en efficiëntere vrijgave van bioactieve metabolieten dan bij andere klassieke extractiemethoden. SEM-beelden tonen aan dat de efficiëntie van ultrasone extractie van fenolische verbindingen. Als milde, niet-thermische extractiemethode levert sonicatie superieure antioxidant- en antimicrobiële activiteiten op die uitblinken in extracten geproduceerd met conventionele extractietechnieken.
(cf. Salarbashi et al., 2016)

HPLC-chromatogram van Stachys parviflora-extract, dat werd geïsoleerd onder geoptimaliseerde ultrasoon-ondersteunde extractievoorwaarden
Studie en foto: ©Salarbashi et al., 2016

Ultrasone installaties met hoge prestaties en de allernieuwste technologie voor Stachys parviflora-extractie

De slimme functies van Hielscher ultrasoonapparaten zijn ontworpen om een betrouwbare werking, reproduceerbare resultaten en gebruiksvriendelijkheid te garanderen. Operationele instellingen kunnen eenvoudig worden opgeroepen en gekozen via een intuïtief menu, dat toegankelijk is via een digitaal kleuren touch-display en browser-afstandsbediening. Alle verwerkingscondities zoals netto energie, totale energie, amplitude, tijd, druk en temperatuur worden automatisch geregistreerd op een ingebouwde SD-kaart. Dit maakt het mogelijk eerdere sonicaties te herzien en te vergelijken en de extractie van essentiële olie uit Stachys parviflora (baggibuti) te optimaliseren tot het hoogste rendement.
Hielscher ultrasoon systemen worden wereldwijd gebruikt voor de productie van hoogwaardige botanische extracten. Hielscher industriële ultrasooninstallaties kunnen gemakkelijk hoge amplitudes in continubedrijf (24/7/365) draaien. Amplitudes tot 200µm kunnen gemakkelijk continu worden gegenereerd met standaard sonotrodes (ultrasone sondes / hoorns). Voor nog hogere amplitudes zijn aangepaste ultrasone sonotroden beschikbaar. Vanwege hun robuustheid en geringe onderhoud worden onze ultrasone afzuigsystemen vaak geïnstalleerd voor zware toepassingen en in veeleisende omgevingen.

Neem nu contact met ons op voor meer informatie over ultrasone botanische extractie, onze ultrasone extractiesystemen en prijsinformatie! Onze goed ervaren medewerkers bespreken graag met u uw toepassing en verwerkingsvereisten!

Onderstaande tabel geeft een indicatie van de geschatte verwerkingscapaciteit van onze ultrasonicators: