Extracția cu ultrasunete a polifenolilor din Baggibuti (Stachys parviflora)

Extractele din planta Baggibuti (Stachys parviflora L.) sunt apreciate ca remediu din plante, utilizat în tratamentul crampelor, artralgiei, epilepsiei, bolii căderii și dracunculozei. Extractoarele cu ultrasunete sunt aplicate cu succes pentru izolarea polifenolilor și a altor fitochimicale din Stachys parviflora.

Ce face extracția cu ultrasunete superioară? – Principiul de funcționare și beneficiile ultrasunetelor de putere

Atunci când compușii bioactivi (adică fitochimicalele, metaboliții secundari) trebuie izolați din materii vegetale, structurile celulare ale materialului vegetal trebuie distruse pentru a elibera compușii țintă. Extracția cu ultrasunete este o metodă extrem de eficientă pentru izolarea întregii cantități de fitochimicale din materii vegetale (de ex., Stachys parviflora, plante aromatice etc.) în cadrul unui proces rapid de extracție. Aplicarea ultrasunetelor de mare putere produce efecte puternice de cavitație, perturbații / turbulențe și curgeri de lichid cu viteză mare. Aceste forțe ultrasonice favorizează dezintegrarea celulelor și amestecarea la nivel macro și micro. În plus, penetrarea solventului, dizolvarea compușilor bioactivi și transferul de masă sunt îmbunătățite semnificativ. Acest lucru face ca extracția asistată de ultrasunete să fie extrem de eficace, conducând la randamente superioare de extract într-un timp de proces rapid.

Beneficiile fitochimicalelor din Baggibuti (Stachys parviflora)

Stachys parviflora L., cunoscută în mod obișnuit sub numele de „Baggibuti”, este o specie din Lamicae. Compușii din Stachys parviflora, precum iridoidele, flavonoidele, acizii fenolici și diterpenoidele, sunt raportați ca metaboliți secundari și sunt cunoscuți pentru proprietățile lor antinefritice, antiinflamatoare, de captare a radicalilor și antimicrobiene.

Extracția cu ultrasunete a compușilor bioactivi din Baggibuti (Stachys parviflora)

Extracția cu ultrasunete, cunoscută și ca extracție asistată de ultrasunete (UAE), este o tehnologie dovedită științific și consacrată industrial pentru izolarea compușilor bioactivi precum polifenolii, flavonoidele, terpenele și mulți alți metaboliți secundari din materii vegetale.

Extracția din Baggibuti (Stachys parviflora): principiu de funcționare și protocol

Extracția cu ultrasunete este o tehnică de extracție blândă, netermică, dar extrem de eficientă, care se bazează exclusiv pe forțe mecanice. Astfel, compușii vegetali sensibili sunt protejați împotriva degradării termice, însă randamentele de extract obținute prin sonicare sunt excepțional de ridicate și de calitate superioară.

Ultrasunete de mare putere pentru extracție

Mecanismul de intensificare a extracției prin ultrasunete de joasă frecvență și intensitate ridicată este atribuit în principal fenomenului de cavitație acustică. Atunci când bulele de cavitație implodează pe suprafața materialului vegetal, eroziunea și sonoporarea rup matricea celulelor vegetale (precum cele de Stachys parviflora), ceea ce duce la distrugerea structurii celulare și la eliberarea substanțelor intracelulare, precum polifenolii și alte fitochimicale. Transferul de masă astfel intensificat facilitează eliberarea unor molecule precum proteinele, lipidele și fitochimicalele.
Forțele de forfecare generate cu ultrasunete îmbunătățesc penetrarea solventului în matricea celulară a materialului vegetal și, respectiv, permeabilitatea membranelor celulare. Aceste mecanisme ale ultrasunetelor de putere sunt responsabile de intensificarea semnificativă a procesului obținută atunci când sonicarea este aplicată pentru extracția din materii vegetale.

Imagine SEM a suprafeței Stachys parviflora, (a) probă netratată, (b) macerare, (c) extracție asistată de ultrasunete (UAE) optimizată (UP200Ht, timp de tratament 4 min, 74,5% intensitate ridicată și 74,2 % puritate a solventului)
Studiu și imagine: ©Salarbashi et al., 2016

Protocol de extracție cu ultrasunete pentru compușii fenolici din Baggibuti

Echipa de cercetare a lui Salarbashi a extras compuși polifenolici din frunze de Stachys parviflora folosind extractorul cu ultrasunete UP200Ht (200W, 26kHz). Pentru studiul comparativ între extracția cu ultrasunete și macerare, părțile aeriene uscate (recoltate în stadiul de înflorire) de S. parviflora au fost măcinate până la o pulbere cu o dimensiune medie a particulelor mai mică de 149µm. Extracția din materialul vegetal a fost efectuată la temperatura de 35°C, la pH natural, folosind metanol (60, 80 și 100 % (v v-1)) ca solvent, pe intervale de timp de 4, 7 și 10 min.
Pentru extracția cu ultrasunete s-a utilizat sonicatorul cu sondă Hielscher UP200Ht (200W, 26kHz). Amplitudinea extractorului cu ultrasunete UP200Ht a fost setată la 100%. Intensitatea tratamentului cu ultrasunete a fost de 21,8346 Wcm-2 la amplitudine de 100%.
Rezultatele analizei extractului obținut cu ultrasunete au arătat că conținutul total de flavonoide (TFC) al extractelor a crescut liniar odată cu tratamentul cu ultrasunete, în timp ce timpul de extracție a avut efectul opus asupra TFC. Cel mai ridicat conținut total de flavonoide a fost obținut la o durată de sonicare de 4min. (t = 4 min).
Acidul cafeic, acidul tanic, quercetina, acidul trans-ferulic și acidul rozmarinic au fost identificați ca principali compuși fenolici în extractul obținut cu ultrasunete.
Pe baza imaginilor SEM, este clar vizibil că sonicarea și cavitația acustică rezultată joacă, fără îndoială, un rol important în dezintegrarea eficace a peretelui celular și a structurii materialului vegetal, iar randamentul extracției este sporit de vibrațiile ultrasonice și de microcurenții generați de cavitație. Prin aceste efecte induse de ultrasunetele de putere, extracția asistată de ultrasunete intensifică procesul de umflare și înmuiere a pereților celulari prin hidratarea materialului pectic din lamela mediană. În consecință, matricea celulelor vegetale este distrusă, ceea ce duce ulterior la o eliberare mult mai rapidă și mai eficientă a metaboliților bioactivi decât în cazul altor metode clasice de extracție. Imaginile SEM evidențiază eficiența extracției cu ultrasunete a compușilor fenolici. Fiind o metodă de extracție blândă, netermică, sonicarea conduce la activități antioxidante și antimicrobiene superioare, care depășesc extractele produse prin tehnici convenționale de extracție.
(cf. Salarbashi et al., 2016)

Cromatograma HPLC a extractului de Stachys parviflora, izolat în condiții optimizate de extracție asistată de ultrasunete
Studiu și imagine: ©Salarbashi et al., 2016

Ultrasonicatoare de înaltă performanță, de ultimă generație, pentru extracția din Stachys parviflora

Funcțiile inteligente ale ultrasonicatoarelor Hielscher sunt concepute pentru a garanta o funcționare fiabilă, rezultate reproductibile și ușurință în utilizare. Setările de operare pot fi accesate și reglate cu ușurință printr-un meniu intuitiv, care poate fi accesat prin intermediul afișajului digital color tactil și al controlului de la distanță prin browser. Prin urmare, toate condițiile de procesare, precum energia netă, energia totală, amplitudinea, timpul, presiunea și temperatura, sunt înregistrate automat pe un card SD încorporat. Acest lucru vă permite să revizuiți și să comparați rulările anterioare de sonicare și să optimizați extracția uleiului esențial din Stachys parviflora (baggibuti) la cea mai mare eficiență.
Sistemele Hielscher Ultrasonics sunt utilizate în întreaga lume pentru fabricarea extractelor vegetale de înaltă calitate. Ultrasonicatoarele industriale Hielscher pot funcționa cu ușurință la amplitudini ridicate în regim continuu (24/7/365). Amplitudini de până la 200µm pot fi generate cu ușurință în regim continuu cu sonotrode standard (sonde ultrasonice / sonotrode). Pentru amplitudini și mai mari sunt disponibile sonotrode ultrasonice personalizate. Datorită robusteții și întreținerii reduse, sistemele noastre de extracție cu ultrasunete sunt instalate în mod obișnuit pentru aplicații grele și în medii solicitante.

Contactați-ne acum pentru a afla mai multe despre extracția cu ultrasunete din materii vegetale, despre sistemele noastre de extracție cu ultrasunete și informații despre prețuri! Personalul nostru cu vastă experiență va discuta cu plăcere cu dumneavoastră despre aplicația și cerințele dumneavoastră de procesare!

Tabelul de mai jos vă oferă o indicație privind capacitatea aproximativă de procesare a ultrasonicatoarelor noastre: