Ультразвукова екстракція поліфенолів із Baggibuti (Stachys parviflora)

Екстракти рослини Baggibuti (Stachys parviflora L.) цінуються як фітопрепарати, що застосовуються для лікування судом, артралгії, епілепсії, падучої хвороби та дракункульозу. Ультразвукові екстрактори успішно застосовуються для ізоляції поліфенолів та інших фітохімічних речовин із Stachys parviflora.

Що робить ультразвукову екстракцію кращою? – Принцип дії та переваги потужної ультразвукової технології

Коли біоактивні сполуки (тобто фітохімічні речовини, вторинні метаболіти) слід ізолювати з рослинної сировини, клітинні структури рослинного матеріалу необхідно порушити, щоб вивільнити цільові сполуки. Ультразвукова екстракція є високоефективним методом для виділення повної кількості фітохімічних речовин із рослинної сировини (наприклад, Stachys parviflora, трави тощо) у швидкому процесі екстракції. Застосування високоефективного ультразвуку створює сильні ефекти кавітації, збурення / турбулентність, високосхильне протікання рідини. Ці ультразвукові сили сприяють руйнуванню клітин та змішуванню на макро- та мікрорівні. Крім того, значно покращуються проникнення розчинника, розчинення біоактивних сполук та масоперенесення. Це робить ультразвукову екстракцію надзвичайно ефективним процесом, що забезпечує вищі виходи екстрактів за короткий час обробки.

Переваги фітохімічних речовин із Baggibuti (Stachys parviflora)

Stachys parviflora L., загальновідомий як «Baggibuti», є видом Lamicae. Сполуки Stachys parviflora, такі як іридоїди, флавоноїди, фенольні кислоти та дитерпеноїди, повідомляються як вторинні метаболіти, відомі своїми антинефритичними, протизапальними, радикал-поглинаючими та антимікробними властивостями.

Ультразвукова екстракція біоактивних сполук із Baggibuti (Stachys parviflora)

Ультразвукова екстракція, також відома як ультразвукова екстракція (UAE), є науково доведеною та промислово впровадженою технологією для ізоляції біоактивних сполук, таких як поліфеноли, флавоноїди, терпени та багато інших вторинних метаболітів із рослинної сировини.

Екстракція Baggibuti (Stachys parviflora): принцип дії та протокол

Ультразвукова екстракція є м’яким, нетермічним, але високоефективним методом екстракції, який базується виключно на механічних силах. При цьому чутливі рослинні сполуки захищені від термічної деградації, але виходи екстрактів, отримані за допомогою ультразвукової обробки, є надзвичайно високими та мають вищу якість.

Високоефективний ультразвук для екстракції

Механізм інтенсифікації екстракції низькочастотним високоефективним ультразвуком переважно пояснюється явищем акустичної кавітації. Коли кавітаційні бульбашки колапсують на поверхні рослинного матеріалу, ерозія та сонопорація руйнують матрицю рослинних клітин (таких як Stachys parviflora), що призводить до руйнування клітинної структури та вивільнення внутрішньоклітинних речовин, таких як поліфеноли та інші фітохімічні речовини. Таким чином інтенсифіковане масоперенесення сприяє вивільненню молекул, таких як білки, ліпіди та фітохімічні речовини.
Зсувні сили, що генеруються ультразвуком, покращують проникнення розчинника в клітинну матрицю рослинної речовини та відповідно покращують проникність клітинних мембран. Ці механізми потужного ультразвуку відповідають за значну інтенсифікацію процесу, досягнуту при застосуванні ультразвукової обробки для екстракції рослинної сировини.

SEM із поверхні Stachys parviflora, (a) необроблений зразок, (b) мацерація, (c) оптимізована ультразвукова екстракція (UAE) (UP200Ht, 4 хв час обробки, 74,5% високої інтенсивності та 74,2 % чистоти розчинника)
Дослідження та зображення: ©Salarbashi et al., 2016

Протокол ультразвукової екстракції фенольних сполук із Baggibuti

Дослідницька група Salarbashi екстрагувала поліфенольні сполуки з листя Stachys parviflora, використовуючи ультразвуковий екстрактор UP200Ht (200W, 26kHz). Для порівняльного дослідження екстракції ультразвуком та мацерації, сухі надземні частини (зібрані під час фази цвітіння) S. parviflora були подрібнені в порошок із середнім розміром частинок менше 149µm. Екстракцію рослинної сировини проводили при температурі 35°C, природному pH, використовуючи метанол (60, 80 та 100 % (v v-1)) як розчинник протягом 4, 7 та 10 хвилин.
Для ультразвукової екстракції використовувався Hielscher зондовий ультразвуковий апарат UP200Ht (200W, 26kHz). Амплітуда ультразвукового екстрактора UP200Ht була встановлена на 100%. Інтенсивність ультразвукової обробки становила 21,8346 Wcm-2 при 100% амплітуді.
Результати аналізу екстракту, отриманого ультразвуком, показали, що загальний вміст флавоноїдів (TFC) екстрактів лінійно зростав із ультразвуковою обробкою, тоді як час екстракції мав протилежний вплив на TFC. Найвищий загальний вміст флавоноїдів був отриманий при тривалості ультразвукової обробки 4хв. (t = 4 хв).
Кафейна кислота, танінова кислота, кверцетин, транс-ферулова кислота та розмаринова кислота були виявлені як основні фенольні сполуки в екстракті, отриманому ультразвуком.
На основі зображень SEM чітко видно, що ультразвукова обробка та її результуюча акустична кавітація безумовно відіграють важливу роль у ефективному руйнуванні клітинної стінки та структури рослинного матеріалу, а вихід екстракції підвищується завдяки ультразвуковим вібраціям та кавітаційному мікроструменю. Завдяки цим ефектам, викликаним потужним ультразвуком, ультразвукова екстракція посилює процес набухання та пом’якшення клітинних стінок через гідратацію пектинових речовин із середньої пластинки. Внаслідок цього матриця рослинних клітин руйнується, що згодом призводить до значно швидшого та ефективнішого вивільнення біоактивних метаболітів, ніж в інших класичних методах екстракції. Зображення SEM показують ефективність ультразвукової екстракції фенольних сполук. Як м’який, нетермічний метод екстракції, ультразвукова обробка забезпечує вищу антиоксидантну та антимікробну активність, яка перевищує активність екстрактів, отриманих за допомогою звичайних методів екстракції.
(пор. Salarbashi et al., 2016)

Хроматограма HPLC екстракту Stachys parviflora, який був ізольований за оптимізованих умов ультразвукової екстракції
Дослідження та зображення: ©Salarbashi et al., 2016

Високоефективні, сучасні ультразвукові апарати для екстракції Stachys parviflora

Розумні функції ультразвукових апаратів Hielscher розроблені для гарантування надійної роботи, відтворюваних результатів та зручності використання. Експлуатаційні налаштування можна легко отримати та встановити через інтуїтивно зрозуміле меню, доступ до якого здійснюється через цифровий кольоровий сенсорний дисплей та браузерне дистанційне керування. Тому всі умови обробки, такі як чиста енергія, загальна енергія, амплітуда, час, тиск та температура, автоматично записуються на вбудовану SD-картку. Це дозволяє переглядати та порівнювати попередні сеанси ультразвукової обробки та оптимізувати екстракцію ефірної олії зі Stachys parviflora (baggibuti) до найвищої ефективності.
Системи Hielscher Ultrasonics використовуються у всьому світі для виробництва високоякісних рослинних екстрактів. Промислові ультразвукові апарати Hielscher можуть легко працювати з високими амплітудами в безперервному режимі (24/7/365). Амплітуди до 200µm можуть бути легко безперервно згенеровані зі стандартними сонотродами (ультразвукові зонди / рупори). Для ще вищих амплітуд доступні індивідуальні ультразвукові сонотроди. Завдяки своїй надійності та низьким вимогам до обслуговування, наші системи ультразвукової екстракції зазвичай встановлюються для важких умов експлуатації та у вимогливих середовищах.

Зв’яжіться з нами зараз, щоб дізнатися більше про ультразвукову екстракцію рослинної сировини, наші системи ультразвукової екстракції та інформацію про ціни! Наш досвідчений персонал буде радий обговорити з вами ваші вимоги до застосування та обробки!

Нижче наведена таблиця дає уявлення про приблизну потужність обробки наших ультразвукових апаратів: