Ултразвучна екстракција полифенола из биљке багибути (Stachys parviflora)

Екстракти биљке багибути (Stachys parviflora L.) цењени су као биљни лекови за лечење грчева, артралгије, епилепсије, падавице и дракункулозе. Ултразвучни екстрактори успешно се примењују за изоловање полифенола и других фитохемикалија из биљке Stachys parviflora.

Шта ултразвучну екстракцију чини супериорном? – Принцип рада и предности ултразвука велике снаге

Када биљке треба да послуже као извор за изоловање биоактивних једињења (тј. фитохемикалија, секундарних метаболита), ћелијске структуре биљног материјала морају се разорити како би се ослободила циљна једињења. Ултразвучна екстракција је високоефикасна метода за изоловање целокупне количине фитохемикалија из биљака (нпр. Stachys parviflora, лековитог биља итд.) у оквиру брзог процеса екстракције. Примена ултразвука велике снаге ствара снажне кавитационе ефекте, поремећаје / турбуленције и струјање течности великом брзином. Ове ултразвучне силе подстичу разарање ћелија и мешање на макро- и микронивоу. Осим тога, продирање растварача, растварање биоактивних једињења и пренос масе знатно се побољшавају. То екстракцију потпомогнуту ултразвуком чини веома делотворном, уз врхунске приносе екстракта за кратко време процеса.

Предности фитохемикалија из биљке багибути (Stachys parviflora)

Stachys parviflora L., позната под уобичајеним називом „багибути“, врста је из породице Lamicae. Једињења биљке Stachys parviflora, као што су иридоиди, флавоноиди, фенолне киселине и дитерпеноиди, наведена су као секундарни метаболити и позната су по својим својствима деловања против нефритиса, противупалним својствима, способности хватања слободних радикала и антимикробним својствима.

Ултразвучна екстракција биоактивних једињења из биљке багибути (Stachys parviflora)

Ултразвучна екстракција, позната и као екстракција потпомогнута ултразвуком (UAE), научно је доказана и индустријски утемељена технологија за изоловање биоактивних једињења као што су полифеноли, флавоноиди, терпени и многи други секундарни метаболити из биљака.

Екстракција из биљке багибути (Stachys parviflora): принцип рада и протокол

Ултразвучна екстракција је блага, нетермичка, а ипак високоефикасна техника екстракције која се заснива искључиво на механичким силама. Тиме су осетљива биљна једињења заштићена од термичке разградње, док су приноси екстракта добијени ултразвучном обрадом изузетно високи, а квалитет екстракта врхунски.

Ултразвук велике снаге за екстракцију

Механизам интензивирања екстракције ултразвуком ниске фреквенције и високог интензитета углавном се приписује појави акустичне кавитације. Када кавитациони мехурићи колабирају на површини биљног материјала, ерозија и сонопорација разарају матрикс биљних ћелија (као код биљке Stachys parviflora), што доводи до уништавања ћелијске структуре и ослобађања унутарћелијских супстанци као што су полифеноли и друге фитохемикалије. Тиме интензивирани пренос масе олакшава ослобађање молекула као што су протеини, липиди и фитохемикалије.
Силе смицања генерисане ултразвуком побољшавају продирање растварача у ћелијски матрикс биљног материјала, као и пропустљивост ћелијских мембрана. Ови механизми ултразвука велике снаге одговорни су за значајно интензивирање процеса које се постиже када се ултразвучна обрада примењује за екстракцију из биљака.

SEM снимак површине биљке Stachys parviflora, (a) нетретирани узорак, (b) мацерација, (c) оптимизована екстракција потпомогнута ултразвуком (UAE) (UP200Ht, време обраде 4 min, висок интензитет од 74,5% и чистоћа растварача 74,2 %)
Студија и слика: ©Salarbashi et al., 2016

Протокол ултразвучне екстракције фенолних једињења из биљке багибути

Истраживачки тим Salarbashi екстраховао је полифенолна једињења из листова биљке Stachys parviflora помоћу ултразвучног екстрактора UP200Ht (200W, 26kHz). За упоредно истраживање ултразвучне екстракције и мацерације, осушени надземни делови биљке S. parviflora (убрани током фазе цветања) самлевени су у прах са просечном величином честица мањом од 149µm. Екстракција из биљног материјала изведена је на температури од 35°C, при природној pH вредности, уз употребу метанола (60, 80 и 100 % (v v-1)) као растварача, у временским интервалима од 4, 7 и 10 min.
За ултразвучну екстракцију коришћен је Hielscher ултразвучни уређај са сондом UP200Ht (200W, 26kHz). Амплитуда ултразвучног екстрактора UP200Ht подешена је на 100%. Интензитет ултразвучне обраде био је 21,8346 Wcm-2 при амплитуди од 100%.
Резултати анализе екстракта добијеног ултразвуком показали су да се укупан садржај флавоноида (TFC) у екстрактима линеарно повећавао са ултразвучном обрадом, док је време екстракције имало супротан ефекат на TFC. Највиши укупан садржај флавоноида добијен је при трајању ултразвучне обраде од 4min. (t = 4 min).
Као главна фенолна једињења у екстракту добијеном ултразвуком утврђени су кафеинска киселина, танинска киселина, кверцетин, транс-ферулна киселина и рузмаринска киселина.
На основу SEM снимака јасно се види да ултразвучна обрада и акустична кавитација која услед ње настаје несумњиво играју важну улогу у делотворном разарању ћелијског зида и структуре биљног материјала, а принос екстракције повећавају ултразвучне вибрације и кавитационо микрострујање. Овим ефектима изазваним ултразвуком велике снаге, екстракција потпомогнута ултразвуком поспешује процес бубрења и омекшавања ћелијских зидова хидратацијом пектинског материјала из средишње ламеле. Као последица тога, матрикс биљних ћелија се разара, што затим доводи до много бржег и ефикаснијег ослобађања биоактивних метаболита него код других класичних метода екстракције. SEM снимци показују ефикасност ултразвучне екстракције фенолних једињења. Као блага, нетермичка метода екстракције, ултразвучна обрада даје екстракте са врхунском антиоксидативном и антимикробном активношћу, која надмашује активност екстраката произведених конвенционалним техникама екстракције.
(уп. Salarbashi et al., 2016)

HPLC хроматограм екстракта биљке Stachys parviflora, изолованог под оптимизованим условима екстракције потпомогнуте ултразвуком
Студија и слика: ©Salarbashi et al., 2016

Најсавременији ултразвучни уређаји високих перформанси за екстракцију из биљке Stachys parviflora

Паметне функције Hielscher ултразвучних уређаја осмишљене су да гарантују поуздан рад, поновљиве резултате и једноставну употребу. Радним подешавањима може се лако приступити и она се могу одабрати преко интуитивног менија, доступног путем дигиталног екрана у боји осетљивог на додир и даљинског управљања преко прегледача. Стога се сви услови обраде, као што су нето енергија, укупна енергија, амплитуда, време, притисак и температура, аутоматски бележе на уграђену SD картицу. То вам омогућава да прегледате и упоредите претходне циклусе ултразвучне обраде и оптимизујете екстракцију етарског уља из биљке Stachys parviflora (багибути) ради постизања највише ефикасности.
Системи Hielscher Ultrasonics користе се широм света за производњу висококвалитетних биљних екстраката. Индустријски ултразвучни уређаји Hielscher могу лако да раде са високим амплитудама у непрекидном раду (24/7/365). Амплитуде до 200µm могу се лако и непрекидно генерисати помоћу стандардних сонотрода (ултразвучних сонди / рогова). За још више амплитуде доступне су прилагођене ултразвучне сонотроде. Због своје робусности и малих потреба за одржавањем, наши системи за ултразвучну екстракцију често се инсталирају за примене под великим оптерећењем и у захтевним окружењима.

Контактирајте нас сада да бисте сазнали више о ултразвучној екстракцији из биљака, нашим системима за ултразвучну екстракцију и ценама! Наше веома искусно особље радо ће са вама разговарати о вашој примени и захтевима процеса обраде!

Табела у наставку пружа вам увид у приближан капацитет обраде наших ултразвучних уређаја: