Ультразвуковая экстракция полифенолов из баггибути (Stachys parviflora)

Экстракты растения баггибути (Stachys parviflora L.) ценятся как фитотерапия, используемая для лечения судорог, артралгии, эпилепсии, падающей болезни и дракункулеза. Ультразвуковые экстракторы успешно применяются для выделения полифенолов и других фитохимических веществ из Stachys parviflora.

Что делает ультразвуковую экстракцию превосходной? – Принцип работы & Преимущества Power-Ultrasonics

Когда биологически активные соединения (т.е. фитохимические вещества, вторичные метаболиты) должны быть выделены из растительных компонентов, клеточные структуры растительного материала должны быть нарушены, чтобы высвободить целевые соединения. Ультразвуковая экстракция является высокоэффективным методом выделения полного количества фитохимических веществ из растительных компонентов (например, Stachys parviflora, трав и т. д.) в процессе быстрой экстракции. Применение мощного ультразвука приводит к сильным кавитационным эффектам, возмущениям/турбулентностям, высокоскоростному потоку жидкости. Эти ультразвуковые силы способствуют разрушению и смешиванию клеток на макро- и микроуровне. Кроме того, значительно улучшается проникновение растворителей, растворение биологически активных соединений и массоперенос. Это делает экстракцию с помощью ультразвука очень эффективной, что приводит к превосходному выходу экстракта за короткое время процесса.

Польза фитохимических веществ из баггибути (Stachys parviflora)

Stachys parviflora L., более известный как "Baggibuti" — вид насекомых из семейства "Lamicae". Соединения Stachys parviflora, такие как иридоиды, флавоноиды, фенольные кислоты и дитерпеноиды, как вторичные метаболиты, известны своими антинефритическими, противовоспалительными, поглощающими радикалы и антимикробными свойствами.

Ультразвуковая экстракция биологически активных соединений из баггибути (Stachys parviflora)

Ультразвуковая экстракция, также известная как ультразвуковая экстракция (УЗИА), является научно доказанной и промышленно отработанной технологией выделения биоактивных соединений, таких как полифенолы, флавоноиды, терпены и многие другие вторичные метаболиты из растительных компонентов.

Экстракция баггибути (Stachys parviflora): принцип работы и протокол

Ультразвуковая экстракция – это мягкий, нетермический, но высокоэффективный метод экстракции, который основан исключительно на механических силах. Таким образом, чувствительные растительные соединения защищены от термического разложения, но выход экстракта, полученный с помощью ультразвука, исключительно высок и отличается превосходным качеством.

Мощный ультразвук для экстракции

Механизм экстракции, усиливающий низкочастотный ультразвук высокой интенсивности, в основном связан с явлением акустической кавитации. Когда кавитационные пузырьки схлопываются на поверхности растительного материала, эрозия и сонопорация разрушают матрицу растительных клеток (таких как Stachys parviflora), что приводит к разрушению клеточной структуры и высвобождению внутриклеточных веществ, таких как полифенолы и другие фитохимические вещества. Таким образом, усиленный массоперенос способствует высвобождению молекул, таких как белки, липиды и фитохимические вещества.
Создаваемые ультразвуковыми сдвиговыми силами улучшают проникновение растворителя в клеточный матрикс растительного вещества и улучшают проницаемость клеточных мембран, соответственно. Эти механизмы силового ультразвука отвечают за значительную интенсификацию процесса, достигаемую при применении ультразвука для ботанической экстракции.

СЭМ с поверхности Stachys parviflora, (а) необработанный образец, (б) мацерация, (в) оптимизированная экстракция с помощью ультразвука (ОАЭ) (УП200Хт, время обработки 4 минуты, 74,5% высокой интенсивности и 74,2% чистоты растворителя)
Исследование и фото: ©Саларбаши и др., 2016

Протокол ультразвуковой экстракции фенольных соединений из баггибути

Исследовательская группа из Саларбаши извлекла полифенольные соединения из листьев Stachys parviflora с помощью ультразвукового экстрактора UP200Ht (200 Вт, 26 кГц). Для сравнительного экстракционного исследования ультразвуковой экстракции и мацерации высушенные надземные части (собранные в период цветения) S. parviflora измельчали в порошок со средним размером частиц менее 149 мкм. Растительную экстракцию проводили при температуре 35°С, естественном рН, с использованием метанола (60, 80 и 100 % (v v-1)) в качестве растворителя на интервалах 4, 7 и 10 минут.
Для ультразвуковой экстракции был использован ультразвуковой аппарат зондового типа Hielscher UP200Ht (200 Вт, 26 кГц). Амплитуда ультразвукового экстрактора UP200Ht была установлена на 100%. Интенсивность ультразвуковой обработки составила 21,8346 вт/см-2 при 100% амплитуде.
Результаты анализа экстракта, полученного ультразвуком, показали, что общее содержание флавоноидов (ТФК) в экстрактах линейно увеличивалось при ультразвуковой обработке, в то время как время экстракции оказывало обратное влияние на ТФК. Наибольшее общее содержание флавоноидов было получено при длительности ультразвука 4 мин. (t = 4 мин).
Кофейная кислота, дубильная кислота, кверцетин, трансферуловая кислота и розмариновая кислота были обнаружены в качестве основных фенольных соединений в экстракте, полученном ультразвуковым способом.
На основании изображений СЭМ ясно видно, что ультразвуковое излучение и возникающая в результате акустическая кавитация определенно играют важную роль в эффективном разрушении клеточной стенки и структуры растительного материала, а выход экстракции увеличивается за счет ультразвуковых колебаний и кавитационного микропотока. Благодаря этим эффектам, индуцированным мощным ультразвуком, ультразвуковая экстракция усиливает процесс набухания и размягчения клеточных стенок за счет гидратации пектинового материала из средней пластинки. В результате матрикс растительных клеток разрушается, что впоследствии приводит к гораздо более быстрому и эффективному высвобождению биоактивных метаболитов, чем при других классических методах экстракции. Снимки СЭМ показывают, что эффективность ультразвуковой экстракции фенольных соединений доказана. Будучи мягким, нетермическим методом экстракции, ультразвуковая обработка обладает превосходной антиоксидантной и антимикробной активностью, которая превосходит экстракты, полученные традиционными методами экстракции.
(ср. Саларбаши и др., 2016)

Хроматограмма ВЭЖХ из экстракта Stachys parviflora, которая была выделена в оптимизированных условиях ультразвуковой экстракции
Исследование и фото: ©Саларбаши и др., 2016

Высокопроизводительные, современные ультразвуковые аппараты для экстракции Stachys parviflora

Интеллектуальные функции ультразвуковых аппаратов Hielscher разработаны для того, чтобы гарантировать надежную работу, воспроизводимые результаты и удобство использования. Доступ к рабочим настройкам и набор осуществляется через интуитивно понятное меню, доступ к которому осуществляется с помощью цифрового цветного сенсорного дисплея и пульта дистанционного управления в браузере. Таким образом, все условия обработки, такие как чистая энергия, общая энергия, амплитуда, время, давление и температура, автоматически записываются на встроенную SD-карту. Это позволяет пересмотреть и сравнить предыдущие прогоны ультразвука и оптимизировать экстракцию эфирного масла из Stachys parviflora (baggibuti) до максимальной эффективности.
Ультразвуковые системы Hielscher используются во всем мире для производства высококачественных растительных экстрактов. Промышленные ультразвуковые аппараты Hielscher могут легко работать с высокой амплитудой в непрерывной работе (24/7/365). Амплитуды до 200 μм могут быть легко непрерывно сгенерированы с помощью стандартных сонотродов (ультразвуковых зондов / рупоров). Для еще более высоких амплитуд доступны индивидуальные ультразвуковые сонотроды. Благодаря своей надежности и неприхотливости в обслуживании наши ультразвуковые вытяжные системы обычно устанавливаются для тяжелых условий эксплуатации и в сложных условиях.

Свяжитесь с нами сейчас, чтобы узнать больше об ультразвуковой ботанической экстракции, наших системах ультразвуковой экстракции и ценах! Наши опытные сотрудники будут рады обсудить с вами Вашу заявку и требования к ее обработке!

В таблице ниже приведена примерная производительность обработки наших ультразвуковых аппаратов: