Ultrazvuková extrakcia polyfenolov z rastliny Baggibuti (Stachys parviflora)

Extrakty z rastliny Baggibuti (Stachys parviflora L.) sú cenené ako rastlinné liečivá používané na liečbu kŕčov, artralgie, epilepsie, padúcnice a drakunkulózy. Ultrazvukové extraktory sa úspešne používajú na izoláciu polyfenolov a ďalších fytochemických látok zo Stachys parviflora.

V čom spočíva nadradenosť ultrazvukovej extrakcie? – Princíp fungovania a výhody výkonového ultrazvuku

Ak sa majú z rastlín izolovať bioaktívne zlúčeniny (t. j. fytochemické látky, sekundárne metabolity), bunkové štruktúry rastlinného materiálu sa musia narušiť, aby sa uvoľnili cieľové zlúčeniny. Ultrazvuková extrakcia je vysoko účinná metóda na izoláciu celého množstva fytochemických látok z rastlín (napr. Stachys parviflora, bylín atď.) v rámci rýchleho extrakčného procesu. Aplikácia vysokovýkonného ultrazvuku vytvára silné kavitačné účinky, poruchy prúdenia / turbulencie a vysokorýchlostné prúdenie kvapaliny. Tieto ultrazvukové sily podporujú narušenie buniek a miešanie na makroúrovni aj mikroúrovni. Okrem toho sa výrazne zlepšuje prenikanie rozpúšťadla, rozpúšťanie bioaktívnych zlúčenín a prenos hmoty. Vďaka tomu je ultrazvukom asistovaná extrakcia vysoko účinná a prináša vynikajúce výťažky extraktov v krátkom čase spracovania.

Prínosy fytochemických látok z rastliny Baggibuti (Stachys parviflora)

Stachys parviflora L., bežne známa ako „Baggibuti“, je druh z čeľade Lamicae. Zlúčeniny Stachys parviflora, ako sú iridoidy, flavonoidy, fenolové kyseliny a diterpenoidy, sa uvádzajú ako sekundárne metabolity známe svojimi účinkami proti zápalu obličiek, protizápalovými a antimikrobiálnymi vlastnosťami a schopnosťou zachytávať radikály.

Ultrazvuková extrakcia bioaktívnych zlúčenín z rastliny Baggibuti (Stachys parviflora)

Ultrazvuková extrakcia, známa aj ako ultrazvukom asistovaná extrakcia (UAE), je vedecky overená a priemyselne zavedená technológia na izoláciu bioaktívnych zlúčenín, ako sú polyfenoly, flavonoidy, terpény a mnohé ďalšie sekundárne metabolity, z rastlín.

Extrakcia z rastliny Baggibuti (Stachys parviflora): princíp fungovania a protokol

Ultrazvuková extrakcia je šetrná, netepelná, no zároveň vysoko účinná extrakčná technika založená výlučne na mechanických silách. Citlivé rastlinné zlúčeniny sú tak chránené pred tepelnou degradáciou, pričom výťažky extraktov získané pôsobením ultrazvuku sú mimoriadne vysoké a majú vynikajúcu kvalitu.

Vysokovýkonný ultrazvuk na extrakciu

Mechanizmus zintenzívnenia extrakcie nízkofrekvenčným ultrazvukom s vysokou intenzitou sa pripisuje najmä javu akustickej kavitácie. Keď kavitačné bubliny kolabujú na povrchu rastlinného materiálu, erózia a sonoporácia narúšajú matricu rastlinných buniek (napríklad Stachys parviflora), čo vedie k deštrukcii bunkovej štruktúry a uvoľneniu vnútrobunkových látok, ako sú polyfenoly a ďalšie fytochemické látky. Takto zintenzívnený prenos hmoty uľahčuje uvoľňovanie molekúl, ako sú bielkoviny, lipidy a fytochemické látky.
Ultrazvukom generované šmykové sily zlepšujú prenikanie rozpúšťadla do bunkovej matrice rastlinnej hmoty a zvyšujú priepustnosť bunkových membrán. Tieto mechanizmy výkonového ultrazvuku sú zodpovedné za výrazné zintenzívnenie procesu dosahované pri použití ultrazvuku na extrakciu z rastlín.

SEM snímka povrchu Stachys parviflora, (a) neošetrená vzorka, (b) macerácia, (c) optimalizovaná ultrazvukom asistovaná extrakcia (UAE) (UP200Ht, čas spracovania 4 min, vysoká intenzita 74,5% a čistota rozpúšťadla 74,2 %)
Štúdia a obrázok: ©Salarbashi et al., 2016

Protokol ultrazvukovej extrakcie fenolových zlúčenín z rastliny Baggibuti

Výskumný tím Salarbashiho extrahoval polyfenolové zlúčeniny z listov Stachys parviflora pomocou ultrazvukového extraktora UP200Ht (200W, 26kHz). Na porovnávaciu štúdiu ultrazvukovej extrakcie a macerácie sa sušené nadzemné časti S. parviflora (zozbierané počas kvitnutia) pomleli na prášok s priemernou veľkosťou častíc menšou ako 149µm. Extrakcia z rastlín sa vykonávala pri teplote 35°C, prirodzenom pH, s použitím metanolu (60, 80 a 100 % (v v-1)) ako rozpúšťadla počas časových intervalov 4, 7 a 10 min.
Na ultrazvukovú extrakciu sa použil sondový ultrazvukový prístroj Hielscher UP200Ht (200W, 26kHz). Amplitúda ultrazvukového extraktora UP200Ht bola nastavená na 100%. Intenzita ultrazvukového spracovania bola 21,8346 Wcm-2 pri 100% amplitúde.
Výsledky analýzy ultrazvukom vyrobeného extraktu ukázali, že celkový obsah flavonoidov (TFC) v extraktoch sa pri ultrazvukovom spracovaní lineárne zvyšoval, zatiaľ čo čas extrakcie mal na TFC opačný účinok. Najvyšší celkový obsah flavonoidov sa dosiahol pri trvaní ultrazvukového spracovania 4min. (t = 4 min).
Ako hlavné fenolové zlúčeniny sa v ultrazvukom vyrobenom extrakte zistili kyselina kávová, kyselina trieslová, kvercetín, kyselina trans-ferulová a kyselina rozmarínová.
Zo snímok SEM je jasne viditeľné, že pôsobenie ultrazvuku a ním vyvolaná akustická kavitácia jednoznačne zohrávajú dôležitú úlohu pri účinnom narúšaní bunkovej steny a štruktúry rastlinného materiálu a že ultrazvukové vibrácie a kavitačné mikroprúdenie zvyšujú výťažok extrakcie. Vďaka týmto účinkom vyvolaným výkonovým ultrazvukom ultrazvukom asistovaná extrakcia podporuje proces napučiavania a mäknutia bunkových stien prostredníctvom hydratácie pektínového materiálu strednej lamely. Následne sa rozruší matrica rastlinných buniek, čo potom vedie k oveľa rýchlejšiemu a účinnejšiemu uvoľňovaniu bioaktívnych metabolitov než pri iných klasických extrakčných metódach. Snímky SEM ukazujú účinnosť ultrazvukovej extrakcie fenolových zlúčenín. Sonikácia ako šetrná, netepelná extrakčná metóda poskytuje extrakty s vynikajúcou antioxidačnou a antimikrobiálnou aktivitou, ktoré prekonávajú extrakty vyrobené konvenčnými extrakčnými technikami.
(porov. Salarbashi et al., 2016)

HPLC chromatogram extraktu zo Stachys parviflora, ktorý bol izolovaný za optimalizovaných podmienok ultrazvukom asistovanej extrakcie
Štúdia a obrázok: ©Salarbashi et al., 2016

Vysokovýkonné, najmodernejšie ultrazvukové prístroje na extrakciu zo Stachys parviflora

Inteligentné funkcie ultrazvukových prístrojov Hielscher sú navrhnuté tak, aby zaručovali spoľahlivú prevádzku, reprodukovateľné výsledky a jednoduché používanie. Prevádzkové nastavenia sú ľahko prístupné a možno ich voliť prostredníctvom intuitívneho menu dostupného cez digitálny farebný dotykový displej a diaľkové ovládanie v prehliadači. Všetky podmienky spracovania, ako sú čistá energia, celková energia, amplitúda, čas, tlak a teplota, sa preto automaticky zaznamenávajú na zabudovanú SD kartu. To vám umožňuje kontrolovať a porovnávať predchádzajúce cykly sonikácie a optimalizovať extrakciu esenciálnych olejov zo Stachys parviflora (baggibuti) na dosiahnutie najvyššej účinnosti.
Systémy Hielscher Ultrasonics sa používajú na celom svete na výrobu vysokokvalitných rastlinných extraktov. Priemyselné ultrazvukové prístroje Hielscher môžu bez problémov pracovať s vysokými amplitúdami v nepretržitej prevádzke (24/7/365). So štandardnými sonotródami (ultrazvukovými sondami / rohmi) možno ľahko nepretržite generovať amplitúdy až do 200µm. Pre ešte vyššie amplitúdy sú k dispozícii ultrazvukové sonotródy vyrobené na mieru. Vďaka svojej robustnosti a nízkym nárokom na údržbu sa naše ultrazvukové extrakčné systémy bežne inštalujú na vysoko náročné aplikácie a v náročných prostrediach.

Kontaktujte nás teraz a získajte viac informácií o ultrazvukovej extrakcii z rastlín, našich ultrazvukových extrakčných systémoch a cenách! Naši skúsení pracovníci s vami radi prediskutujú vašu aplikáciu a požiadavky na spracovanie!

Nasledujúca tabuľka uvádza približnú spracovateľskú kapacitu našich ultrazvukových prístrojov: