Ekstrakcja ultradźwiękowa polifenoli z Baggibuti (Stachys parviflora)

Ekstrakty z rośliny Baggibuti (Stachys parviflora L.) są cenione jako lek ziołowy stosowany w leczeniu skurczów, bólów stawów, epilepsji, upadku choroby i dracunculiasis. Ekstraktory ultradźwiękowe są z powodzeniem stosowane do izolacji polifenoli i innych fitochemikaliów z Stachys parviflora.

Co sprawia, że ekstrakcja ultradźwiękowa jest lepsza? – Zasada działania & Zalety ultradźwięków zasilających

Gdy związki bioaktywne (tj. fitochemikalia, metabolity wtórne) powinny być izolowane z roślin, struktury komórkowe materiału roślinnego muszą zostać zakłócone w celu uwolnienia związków docelowych. Ekstrakcja ultradźwiękowa jest wysoce skuteczną metodą izolowania pełnej ilości fitochemikaliów z roślin (np. Stachys parviflora, zioła itp.) w ramach szybkiego procesu ekstrakcji. Zastosowanie ultradźwięków o dużej mocy powoduje silne efekty kawitacji, zakłócenia / turbulencje, strumienie cieczy o dużej prędkości. Te siły ultradźwiękowe sprzyjają rozrywaniu komórek i mieszaniu na poziomie makro i mikro. Ponadto znacznie poprawia się penetracja rozpuszczalnika, rozpuszczanie związków bioaktywnych i przenoszenie masy. Dzięki temu ekstrakcja wspomagana ultradźwiękami jest wysoce skuteczna, co skutkuje wyższą wydajnością ekstraktu w krótkim czasie.

Korzyści z fitochemikaliów z Baggibuti (Stachys parviflora)

Stachys parviflora L., powszechnie znany jako "Baggibuti", jest gatunkiem z rodziny Lamicae. Związki Stachys parviflora, takie jak irydoidy, flawonoidy, kwasy fenolowe i diterpenoidy są zgłaszane jako metabolity wtórne znane ze swoich właściwości przeciwnowotworowych, przeciwzapalnych, zmiatających rodniki i przeciwdrobnoustrojowych.

Ekstrakcja ultradźwiękowa związków bioaktywnych z Baggibuti (Stachys parviflora)

Ekstrakcja ultradźwiękowa, znana również jako ekstrakcja wspomagana ultradźwiękami (UAE), jest naukowo udowodnioną i ugruntowaną przemysłowo technologią izolacji związków bioaktywnych, takich jak polifenole, flawonoidy, terpeny i wiele innych wtórnych metabolitów z roślin.

Ekstrakcja Baggibuti (Stachys parviflora): Zasada działania i protokół

Ekstrakcja ultradźwiękowa jest łagodną, nietermiczną, ale wysoce wydajną techniką ekstrakcji, która opiera się wyłącznie na siłach mechanicznych. W ten sposób wrażliwe związki botaniczne są chronione przed degradacją termiczną, ale wydajność ekstraktu uzyskana za pomocą ultradźwięków jest wyjątkowo wysoka i najwyższej jakości.

Ultradźwięki wysokiej mocy do ekstrakcji

echanizm intensyfikacji ekstrakcji ultradźwięków o niskiej częstotliwości i wysokiej intensywności przypisuje się głównie zjawisku kawitacji akustycznej. Kiedy pęcherzyki kawitacyjne zapadają się na powierzchni materiału botanicznego, erozja i sonoporacja rozbijają matrycę komórek roślinnych (takich jak Stachys parviflora), co powoduje zniszczenie struktury komórkowej i uwolnienie substancji wewnątrzkomórkowych, takich jak polifenole i inne fitochemikalia. Zintensyfikowany w ten sposób transfer masy ułatwia uwalnianie cząsteczek, takich jak białka, lipidy i fitochemikalia.
Ultradźwiękowo generowane siły ścinające poprawiają penetrację rozpuszczalnika do macierzy komórkowej materii botanicznej i poprawiają przepuszczalność błon komórkowych, odpowiednio. Te mechanizmy ultradźwięków mocy są odpowiedzialne za znaczną intensyfikację procesu osiągniętą, gdy ultradźwięki są stosowane do ekstrakcji botanicznej.

SEM z powierzchni Stachys parviflora, (a) próbka nietraktowana, (b) maceracja, (c) zoptymalizowana ekstrakcja wspomagana ultradźwiękami (UAE) (UP200Ht, 4 minuty czasu obróbki, 74,5% wysokiej intensywności i 74,2% czystości rozpuszczalnika)
Badanie i zdjęcie: ©Salarbashi et al., 2016

Protokół ekstrakcji ultradźwiękowej dla fenoli z Baggibuti

Zespół badawczy Salarbashi ekstrahował związki polifenolowe z liści Stachys parviflora za pomocą ekstraktora ultradźwiękowego UP200Ht (200W, 26kHz). W celu przeprowadzenia porównawczego badania ekstrakcji ultradźwiękowej i maceracji, wysuszone części nadziemne (zebrane w fazie kwitnienia) S. parviflora zostały zmielone na proszek o średniej wielkości cząstek mniejszej niż 149 µm. Ekstrakcję botaniczną przeprowadzono w temperaturze 35°C, przy naturalnym pH, stosując metanol (60, 80 i 100% (v v-1)) jako rozpuszczalnik w odstępach czasowych 4, 7 i 10 minut.
Do ekstrakcji ultradźwiękowej użyto ultrasonografu typu Hielscher UP200Ht (200 W, 26 kHz). Amplituda ekstraktora ultradźwiękowego UP200Ht została ustawiona na 100%. Intensywność obróbki ultradźwiękowej wynosiła 21,8346 Wcm-2 przy 100% amplitudzie.
Wyniki analizy ekstraktu wytwarzanego ultradźwiękowo wykazały, że całkowita zawartość flawonoidów (TFC) ekstraktów wzrastała liniowo wraz z obróbką ultradźwiękową, podczas gdy czas ekstrakcji miał odwrotny wpływ na TFC. Najwyższą całkowitą zawartość flawonoidów uzyskano przy czasie trwania ultradźwięków wynoszącym 4 minuty (t = 4 min).
Kwas kawowy, kwas garbnikowy, kwercetyna, kwas trans ferulowy i kwas rozmarynowy zostały znalezione jako główne związki fenolowe w ekstrakcie wytwarzanym ultradźwiękowo.
Na podstawie obrazów SEM wyraźnie widać, że ultradźwięki i wynikająca z nich kawitacja akustyczna zdecydowanie odgrywają ważną rolę w skutecznym zakłócaniu ściany komórkowej i struktury materiału roślinnego, a wydajność ekstrakcji jest zwiększona przez wibracje ultradźwiękowe i mikrostrumień kawitacyjny. Dzięki tym efektom wywołanym przez ultradźwięki mocy, ekstrakcja wspomagana ultradźwiękami zwiększa proces pęcznienia i zmiękczania ścian komórkowych poprzez uwodnienie materiału pektynowego ze środkowej blaszki. W konsekwencji matryca komórek roślinnych jest rozbijana, co następnie prowadzi do znacznie szybszego i bardziej wydajnego uwalniania bioaktywnych metabolitów niż w przypadku innych klasycznych metod ekstrakcji. Obrazy SEM ujawniają skuteczność ultradźwiękowej ekstrakcji związków fenolowych. Jako łagodna, nietermiczna metoda ekstrakcji, sonikacja daje lepsze działanie przeciwutleniające i przeciwdrobnoustrojowe, które przewyższa ekstrakty wytwarzane konwencjonalnymi technikami ekstrakcji.
(por. Salarbashi et al., 2016)

Chromatogram HPLC z ekstraktu Stachys parviflora, który został wyizolowany w zoptymalizowanych warunkach ekstrakcji wspomaganej ultradźwiękami
Badanie i zdjęcie: ©Salarbashi et al., 2016

Wysokowydajne, najnowocześniejsze ultradźwięki do ekstrakcji Stachys parviflora

Inteligentne funkcje ultradźwiękowców Hielscher zostały zaprojektowane tak, aby zagwarantować niezawodne działanie, powtarzalne wyniki i łatwość obsługi. Ustawienia operacyjne są łatwo dostępne i wybierane za pomocą intuicyjnego menu, do którego można uzyskać dostęp za pomocą cyfrowego kolorowego wyświetlacza dotykowego i pilota zdalnego sterowania. W związku z tym wszystkie warunki przetwarzania, takie jak energia netto, energia całkowita, amplituda, czas, ciśnienie i temperatura są automatycznie rejestrowane na wbudowanej karcie SD. Pozwala to na rewizję i porównanie poprzednich przebiegów sonikacji oraz optymalizację ekstrakcji olejku eterycznego ze Stachys parviflora (baggibuti) do najwyższej wydajności.
Systemy ultradźwiękowe firmy Hielscher są wykorzystywane na całym świecie do produkcji wysokiej jakości ekstraktów botanicznych. Przemysłowe ultrasonografy firmy Hielscher mogą z łatwością pracować z wysokimi amplitudami w trybie ciągłym (24/7/365). Amplitudy do 200 µm można łatwo generować w sposób ciągły za pomocą standardowych sonotrod (sond ultradźwiękowych / rogów). Dla jeszcze wyższych amplitud dostępne są dostosowane sonotrody ultradźwiękowe. Ze względu na ich solidność i niskie koszty utrzymania, nasze ultradźwiękowe systemy ekstrakcji są powszechnie instalowane w ciężkich zastosowaniach i wymagających środowiskach.

Skontaktuj się z nami już teraz, aby dowiedzieć się więcej na temat ultradźwiękowej ekstrakcji botanicznej, naszych ultradźwiękowych systemów ekstrakcyjnych i informacji o cenach! Nasz doświadczony personel z przyjemnością omówi z Tobą wymagania dotyczące aplikacji i przetwarzania!

Poniższa tabela przedstawia przybliżoną wydajność przetwarzania naszych ultradźwiękowców: