Chiết xuất polyphenol từ Baggibuti (Stachys parviflora) bằng siêu âm

Dịch chiết từ cây Baggibuti (Stachys parviflora L.) được coi trọng như một loại thuốc thảo dược dùng để điều trị co thắt, đau khớp, động kinh, chứng co giật và bệnh giun chỉ Guinea. Các thiết bị chiết xuất siêu âm được ứng dụng thành công để phân lập polyphenol và các hợp chất thực vật khác từ Stachys parviflora.

Điều gì làm cho chiết xuất siêu âm vượt trội? – Nguyên lý hoạt động và lợi ích của siêu âm công suất cao

Khi cần phân lập các hợp chất có hoạt tính sinh học (tức các hợp chất thực vật, chất chuyển hóa thứ cấp) từ thực vật, phải phá vỡ cấu trúc tế bào của nguyên liệu thực vật để giải phóng các hợp chất mục tiêu. Chiết xuất siêu âm là phương pháp có hiệu suất rất cao để phân lập toàn bộ lượng hợp chất thực vật từ thực vật (ví dụ: Stachys parviflora, thảo mộc, v.v.) trong một quy trình chiết xuất nhanh chóng. Việc sử dụng siêu âm công suất cao tạo ra các hiệu ứng xâm thực mạnh, các nhiễu động / dòng chảy rối và dòng chất lỏng có vận tốc cao. Các lực siêu âm này thúc đẩy sự phá vỡ tế bào và quá trình trộn ở cấp độ vĩ mô và vi mô. Hơn nữa, khả năng thâm nhập của dung môi, sự hòa tan các hợp chất có hoạt tính sinh học và quá trình truyền khối đều được cải thiện đáng kể. Nhờ đó, chiết xuất có hỗ trợ siêu âm đạt hiệu quả rất cao, mang lại hiệu suất thu hồi dịch chiết vượt trội trong thời gian xử lý ngắn.

Lợi ích của các hợp chất thực vật từ Baggibuti (Stachys parviflora)

Stachys parviflora L., thường được gọi là “Baggibuti”, là một loài thuộc Lamicae. Các hợp chất của Stachys parviflora như iridoid, flavonoid, axit phenolic và diterpenoid được ghi nhận là các chất chuyển hóa thứ cấp, được biết đến với đặc tính chống viêm thận, chống viêm, bắt giữ gốc tự do và kháng vi sinh vật.

Chiết xuất các hợp chất có hoạt tính sinh học từ Baggibuti (Stachys parviflora) bằng siêu âm

Chiết xuất siêu âm, còn được gọi là chiết xuất có hỗ trợ siêu âm (UAE), là một công nghệ đã được chứng minh khoa học và ứng dụng vững chắc trong công nghiệp để phân lập các hợp chất có hoạt tính sinh học như polyphenol, flavonoid, terpen và nhiều chất chuyển hóa thứ cấp khác từ thực vật.

Chiết xuất Baggibuti (Stachys parviflora): Nguyên lý hoạt động và quy trình

Chiết xuất siêu âm là một kỹ thuật chiết xuất nhẹ nhàng, không dùng nhiệt nhưng có hiệu suất rất cao, chỉ dựa trên các lực cơ học. Nhờ đó, các hợp chất thực vật nhạy cảm được bảo vệ khỏi sự phân hủy do nhiệt, đồng thời hiệu suất thu hồi dịch chiết bằng siêu âm đặc biệt cao và dịch chiết có chất lượng vượt trội.

Siêu âm công suất cao dùng cho chiết xuất

Cơ chế tăng cường chiết xuất của siêu âm tần số thấp, cường độ cao chủ yếu bắt nguồn từ hiện tượng xâm thực âm. Khi các bọt xâm thực sụp đổ trên bề mặt nguyên liệu thực vật, sự xói mòn và tạo lỗ bằng siêu âm phá vỡ mạng cấu trúc tế bào thực vật (như Stachys parviflora), dẫn đến sự phá hủy cấu trúc tế bào và giải phóng các chất nội bào như polyphenol cùng các hợp chất thực vật khác. Quá trình truyền khối được tăng cường nhờ đó tạo điều kiện giải phóng các phân tử như protein, lipid và các hợp chất thực vật.
Các lực cắt do siêu âm tạo ra cải thiện khả năng thâm nhập của dung môi vào mạng cấu trúc tế bào của nguyên liệu thực vật và cải thiện tính thấm của màng tế bào. Các cơ chế này của siêu âm công suất cao giúp tăng cường đáng kể quá trình khi áp dụng siêu âm để chiết xuất thực vật.

Ảnh SEM bề mặt Stachys parviflora, (a) mẫu chưa xử lý, (b) ngâm chiết, (c) chiết xuất có hỗ trợ siêu âm (UAE) đã được tối ưu hóa (UP200Ht, thời gian xử lý 4 min, cường độ cao 74,5% và độ tinh khiết dung môi 74,2 %)
Nghiên cứu và hình ảnh: ©Salarbashi và cộng sự, 2016

Quy trình chiết xuất các hợp chất phenolic từ Baggibuti bằng siêu âm

Nhóm nghiên cứu của Salarbashi đã chiết xuất các hợp chất polyphenol từ lá Stachys parviflora bằng thiết bị chiết xuất siêu âm UP200Ht (200W, 26kHz). Trong nghiên cứu so sánh chiết xuất siêu âm và ngâm chiết, các bộ phận trên mặt đất đã sấy khô (thu hái trong giai đoạn ra hoa) của S. parviflora được nghiền thành bột có kích thước hạt trung bình nhỏ hơn 149µm. Quá trình chiết xuất thực vật được thực hiện ở nhiệt độ 35°C, pH tự nhiên, sử dụng methanol (60, 80 và 100 % (v v-1)) làm dung môi trong các khoảng thời gian 4, 7 và 10 min.
Để chiết xuất siêu âm, thiết bị siêu âm dạng đầu dò Hielscher UP200Ht (200W, 26kHz) được sử dụng. Biên độ của thiết bị chiết xuất siêu âm UP200Ht được đặt ở mức 100%. Cường độ xử lý siêu âm là 21,8346 Wcm-2 tại biên độ 100%.
Kết quả phân tích dịch chiết được tạo ra bằng siêu âm cho thấy tổng hàm lượng flavonoid (TFC) của các dịch chiết tăng tuyến tính theo quá trình xử lý siêu âm, trong khi thời gian chiết xuất có tác động ngược lại đối với TFC. Tổng hàm lượng flavonoid cao nhất thu được khi thời gian siêu âm là 4min. (t = 4 min).
Axit caffeic, axit tannic, quercetin, axit trans-ferulic và axit rosmarinic được xác định là các hợp chất phenolic chính trong dịch chiết được tạo ra bằng siêu âm.
Dựa trên các ảnh SEM, có thể thấy rõ rằng siêu âm và hiện tượng xâm thực âm do siêu âm tạo ra chắc chắn đóng vai trò then chốt trong việc phá vỡ hiệu quả thành tế bào và cấu trúc của nguyên liệu thực vật; hiệu suất thu hồi dịch chiết được nâng cao nhờ các dao động siêu âm và các vi dòng do xâm thực. Thông qua các tác động do siêu âm công suất cao tạo ra này, chiết xuất có hỗ trợ siêu âm tăng cường quá trình trương nở và làm mềm thành tế bào thông qua sự hydrat hóa vật chất pectin trong phiến giữa. Do đó, mạng cấu trúc tế bào thực vật bị phá vỡ, từ đó giải phóng các chất chuyển hóa có hoạt tính sinh học nhanh hơn và hiệu quả hơn nhiều so với các phương pháp chiết xuất cổ điển khác. Các ảnh SEM cho thấy hiệu quả của quá trình chiết xuất các hợp chất phenolic bằng siêu âm. Là một phương pháp chiết xuất nhẹ nhàng, không dùng nhiệt, xử lý siêu âm tạo ra dịch chiết có hoạt tính chống oxy hóa và kháng vi sinh vật vượt trội so với dịch chiết được sản xuất bằng các kỹ thuật chiết xuất thông thường.
(xem Salarbashi và cộng sự, 2016)

Sắc ký đồ HPLC của dịch chiết Stachys parviflora được phân lập trong điều kiện chiết xuất có hỗ trợ siêu âm đã được tối ưu hóa
Nghiên cứu và hình ảnh: ©Salarbashi và cộng sự, 2016

Thiết bị siêu âm hiện đại, hiệu năng cao để chiết xuất Stachys parviflora

Các tính năng thông minh của thiết bị siêu âm Hielscher được thiết kế để bảo đảm hoạt động đáng tin cậy, kết quả có thể tái lập và tính thân thiện với người dùng. Có thể dễ dàng truy cập và điều chỉnh các thông số vận hành qua menu trực quan, được truy cập thông qua màn hình cảm ứng màu kỹ thuật số và chức năng điều khiển từ xa qua trình duyệt. Vì vậy, tất cả các điều kiện xử lý như năng lượng thuần, tổng năng lượng, biên độ, thời gian, áp suất và nhiệt độ đều được ghi tự động vào thẻ SD tích hợp. Điều này cho phép bạn xem lại và so sánh các lần xử lý siêu âm trước đó, đồng thời tối ưu hóa quá trình chiết xuất tinh dầu từ Stachys parviflora (baggibuti) để đạt hiệu suất cao nhất.
Các hệ thống Hielscher Ultrasonics được sử dụng trên toàn thế giới để sản xuất dịch chiết thực vật chất lượng cao. Thiết bị siêu âm công nghiệp Hielscher có thể dễ dàng vận hành ở biên độ cao trong chế độ hoạt động liên tục (24/7/365). Các sonotrode tiêu chuẩn (đầu dò / đầu khuếch đại siêu âm) có thể dễ dàng tạo ra liên tục biên độ lên đến 200µm. Đối với các biên độ cao hơn nữa, có sẵn các sonotrode siêu âm tùy chỉnh. Nhờ độ bền và nhu cầu bảo trì thấp, các hệ thống chiết xuất siêu âm của chúng tôi thường được lắp đặt cho các ứng dụng tải nặng và trong các môi trường khắc nghiệt.

Liên hệ với chúng tôi ngay để tìm hiểu thêm về chiết xuất thực vật bằng siêu âm, các hệ thống chiết xuất siêu âm của chúng tôi và thông tin giá cả! Đội ngũ nhân viên giàu kinh nghiệm của chúng tôi rất sẵn lòng trao đổi với bạn về ứng dụng và các yêu cầu xử lý của bạn!

Bảng dưới đây cung cấp thông tin tham khảo về năng lực xử lý gần đúng của các thiết bị siêu âm của chúng tôi: