استخراج جليكوسيدات الفينيل إيثانويد من سيستانش توبولوزا عن طريق استخراج تجانس القص عالي السرعة

الاتصال: أودري هو واتساب / حصان: 0086 13880143964 البريد الإلكتروني:audrey.hu@wecistanche.com

وينجينغ بي ورولي قوه

خلفية:

Cistanche tubulosaهو الطب الصيني التقليدي المعروف الذي نشأ في شينجيانغ. يتم توزيعه على نطاق واسع في شمال أفريقيا والهند ، إلخ. الهدف: العنصر الرئيسي النشط بيولوجيا فيجيم - توبولوزاهو جليكوسيدات الفينيل إيثانويد (PhGs). Echinacoside و acteoside هي المكونات الإرشادية لتحديد PhGs وتستخدم أساسا لحماية الكبد ، وحماية المناعة ، وما إلى ذلك. لذلك ، من المهم جدا استخراج PhGs من C. tubulosa. الطرق: في هذه الدراسة ، تمت مقارنة طرق الاستخراج بمساعدة الموجات فوق الصوتية (الإمارات العربية المتحدة) ، والاستخراج بمساعدة الميكروويف (MAE) ، واستخراج تجانس القص عالي السرعة (HSHE). علاوة على ذلك ، تم تحسين ظروف استخراج طريقة HSHE. النتائج: أظهرت النتائج أن طريقة HSHE كانت أفضل من طريقتي الإمارات العربية المتحدة و MAE ، وكانت معلمات الاستخراج المثلى ل HSHE هي تركيز الإيثانول بنسبة 50٪ ، ودرجة حرارة الاستخراج 70 درجة مئوية ، وسرعة دوران تبلغ 16000 دورة في الدقيقة ، ووقت استخراج قدره 2 دقيقة ، ونسبة صلبة إلى سائلة تبلغ 1: 9 ، ودورة استخراج واحدة. بلغت عائدات إيتشيناكوسيد وأكتيوسيد 1.366 و 0.519٪ على التوالي ، وبلغت معدلات نقل إشيناكوسيد وأكتيوسيد 87 و 94٪ على التوالي. الاستنتاجات: يمكن الاستنتاج أن طريقة HSHE هي تقنية بسيطة وسريعة وفعالة لاستخراج PhGs من C. tubulosa. النقاط البارزة: تم التحقيق في طريقة HSHE فعالة وصديقة للبيئة لاستخراج PhGs من C. tubulosa. تم الحصول على الظروف المثلى لطريقة HSHE لاستخراج PhGs من C. tubulosa. يقدم هذا البحث طريقة جديدة للاستخراج الصناعي من PhGs منج. توبولوزا.

Cistanche tubulosa

Cistanche tubulosaهو الطب الصيني التقليدي الشائع الذي ينشأ في شينجيانغ. يتم توزيعه على نطاق واسع في شمال إفريقيا وشبه الجزيرة العربية وباكستان والهند وتم تسجيله رسميا في دستور الأدوية الصيني في عام 2010. المكون الرئيسي النشط بيولوجيا منجيم - توبولوزاهو جليكوسيدات الفينيل إيثانويد (PhGs) ، وهي فئة من المنتجات الطبيعية القابلة للذوبان في الماء بما في ذلك إشيناكوسيد ، أكتيوسيد ، إيزوأكتيوسيد ، و 2-أسيتيلاكتيوسيد (1 ، 2). يتكون هيكل PhGs من حمض القرفة و moieties هيدروكسي فينيل إيثيل ، وكلاهما مرتبط β-glucopyranose من خلال روابط الإستر والجليكوسيديك ، على التوالي (3). أظهرت الدراسات الدوائية أن PhGs of C. tubulosa لها العديد من الوظائف الطبية ، مثل مكافحة التعب (4) ، والحماية العصبية (5-7) ، وحماية الكبد (8-10) ، وتأثيرات الحماية المناعية (11). لذلك ، فإن الاستخراج الفعال ل PhGs من C. tubulosa له أهمية كبيرة لتطوير واستخدام المنتجات الطبيعية.

طرق الاستخراج التقليدية الحالية ل PhGs هي استخراج الارتجاع الساخن ، والاستخراج بمساعدة الموجات فوق الصوتية (الإمارات العربية المتحدة) ، والاستخراج بمساعدة الميكروويف (MAE ؛ 12-16). هذه الطرق لها عيوب مختلفة ، مثل الكفاءة المنخفضة ، وأوقات الاستخراج الطويلة ، والتكاليف المرتفعة. بالمقارنة مع الطرق التقليدية ، فإن طريقة استخراج تجانس القص عالية السرعة (HSHE) هي طريقة استخراج ناشئة وجديدة ولها مزايا أوقات استخراج أسرع ، ونفايات مذيبات أقل ، وغلة أعلى ، وجهاز أبسط ، وتشغيل أسهل (17). يعتمد مبدأ عمل طريقة HSHE على قاطع داخلي دوار مدفوع بمحرك عالي السرعة. يتم إنتاج قوة قص قوية بواسطة القواطع الداخلية والخارجية لتعطيل العينات ومزجها. وفي الوقت نفسه ، يتسبب القاطع ذو الدوران عالي السرعة في اختلافات الضغط بين التجاويف الداخلية والخارجية للقاطع ، مما يؤدي إلى نقل الكتلة بين العينات والمذيبات. مع الجمع بين قوة القص العالية وقوة الاصطدام والضغط والقوى الأخرى ، يمكن تحقيق توازن قابل للذوبان بين العينات الصلبة والمذيبات بسرعة (18). وبالتالي ، يمكن إكمال عملية استخراج HSHE في بضع دقائق ، وحتى بسرعة تصل إلى عشرات الثواني (19-22).

في الآونة الأخيرة ، تم استكشاف HSHE في استخراج المكونات النشطة بيولوجيا من مختلف المنتجات الطبيعية (23-25). استخدم تشنغ وآخرون HSHE لاستخراج خمسة قشور من ثمرة Schisandra Chinensis (26). أظهرت النتائج أن الظروف المثلى كانت تركيز الإيثانول بنسبة 75٪ ، ووقت الاستخراج لمدة دقيقة واحدة ، ونسبة الصلب إلى السائل 1:19 ، وجهد الاستخراج 180 فولت ، وحجم جسيم العينة 120 شبكة. كان العائد الإجمالي للقشور الخمسة 13.89 ± 0.014 مجم / غرام في ظل الظروف المثلى. استخدم تانغ وآخرون HSHE للحصول على زيت نشط بيولوجيا من بذور البريلا (27). كانت الظروف المثلى هي وقت استخراج قدره 2 دقيقة ، ونسبة صلبة إلى سائلة تبلغ 1: 10 ، وجهد استخراج يبلغ 150 فولت ، ودورتي استخراج. بلغ محصول زيت بذور البريلا 59.3٪. تشير النتائج المذكورة أعلاه إلى أن HSHE لديها مزايا أوقات الاستخراج القصيرة والتكاليف المنخفضة والعوائد العالية. ومع ذلك ، هناك نقص في البحوث حول استخراج PhGs بواسطة HSHE.

في هذه الدراسة ، تم استخدام HSHE لاستكشاف تطبيقه المحتمل في استخراج PhGs منجيم - توبولوزا. تم تحديد غلة PhGs بواسطة HPLC. تمت مقارنة طرق الاستخراج الثلاث ، HSHE و UAE و MAE ، في ظل نفس الظروف. تم التحقيق في آثار تركيز الإيثانول ، ودرجة حرارة الاستخراج ، وسرعة الدوران ، ووقت الاستخراج ، ونسبة المواد الصلبة إلى السائلة ، وعدد دورات استخراج الغلة. تتم مقارنة ومناقشة مزايا وعيوب هذا العمل والمراجع.

المواد والأساليب

المواد والكواشف الكيميائية

جيم - توبولوزاتم شراؤها من شينجيانغ Congrongtang التكنولوجيا البيولوجية المحدودة (شينجيانغ ، الصين). تم شراء معايير إشيناكوسيد (نقاوة ≥98٪) و acteoside (نقاوة ≥98٪) من شنغهاي القياسية للتكنولوجيا البيولوجية المحدودة (شنغهاي ، الصين). كان الأسيتونيتريل والميثانول وحمض الخليك من درجة HPLC (فيشر العلمية ، فير لاون ، نيوجيرسي). تم شراء الإيثانول التحليلي من تيانجين يونغ شنغ غرامة الكيميائية المحدودة (تيانجين ، الصين). تم استخدام الماء منزوع الأيونات طوال التجارب.

تحليل HPLC

تم إجراء تحليل HPLC على كروماتوغرافيا سائلة Waters e2695 (ووترز ، ميلفورد ، ماساتشوستس) مجهزة بكاشف 2489 UV / Visible وعمود تناظر C18 (Waters) ، 250 × 4.6 مم ، 5 ميكرومتر حجم الجسيمات. تم تحليل تركيزات إشيناكوسيد وأكتيوسيد بطريقة HPLC. تألفت المرحلة المتنقلة من (1) أسيتونيتريل و (2) محلول مائي من حمض الخليك الجليدي بنسبة 2٪. ويرد في الجدول 1 برنامج التدرج اللوني.

كان الطول الموجي المكتشف 330 نانومتر ، وكان معدل التدفق 1 مل / دقيقة ، وكان حجم الحقن 10 ميكرولتر ، وتم ضبط درجة حرارة الفرن على 30 درجة مئوية. تم تأكيد الذروة الكروماتوغرافية للتحليل من خلال مقارنة وقت الاحتفاظ به مع وقت المعايير. تم إجراء القياس الكمي من خلال دمج الذروة باستخدام طريقة قياسية خارجية.

تم إجراء اختبار الدقة عن طريق حقن نفس عينات الاستخراج خمس مرات. بالنسبة لاختبار الاستقرار ، تم تحليل نفس العينات بزيادات 0 و 1 و 2 و 4 و 12 و 24 و 48 ساعة. تم إجراء اختبارات استرداد إشيناكوسيد وأكتيوسيد عن طريق إضافة المعايير إلى عينات الاستخراج. تم تسجيل جميع مناطق الذروة وأوقات الاحتفاظ ب echinacoside و acteoside. وترد في الجدول 2 نتائج منحنيات المعايرة للإشنكوسيد والأكتيوسيد.

حساب العائد

تم استخدام Echinacoside و acteoside كمكونات إرشادية لتحديد PhGs. تم حساب محصول إشيناكوسيد أو أكتيوسيد باستخدام المعادلة التالية:

Y = السيرة الذاتية / W × 100٪ (1)

حيث Y = غلة إشيناكوسيد أو أكتيوسيد (٪) ؛ C = تركيزات إشيناكوسيد أو أكتيوسيد (ملغم / مل) ؛ V = حجم محلول الاستخراج (مل) ؛ و W = وزن مسحوق C. tubulosa (ملغ).

طرق استخراج PhGs

تم طحن سيقان C. tubulosa لأول مرة بواسطة مطحنة كهربائية (JC-500g; يونغ كانغ Kaiyuan الصناعة والتجارة المحدودة ، يونغ كانغ ، الصين) ورشحها من قبل غربال مرشح (حوالي 380 ميكرومتر). ثم ، تم تجفيف مسحوق C. tubulosa في الفرن عند 70 درجة مئوية حتى يكون الوزن ثابتا. تم خلط خمسة غرامات من مسحوق C. tubulosa مع مذيب الاستخراج ووضعها في زجاجة استخراج. بعد ذلك ، تم تسخين الخليط السائل مسبقا (30-80 درجة مئوية) لمدة 5 دقائق في حمام مائي ثابت الحرارة (DF-101S; Jintan الصك التحليلي المحدودة ، Jintan ، الصين).

(أ) طريقة HSHE.- تم تنفيذ HSHE بواسطة نظام FA25 (FLUKO Co.، Ltd، شنغهاي، الصين)، والذي يتكون من القاطع الدوار، والمحرك عالي السرعة، ووحدة التحكم. تم تنظيم سرعة دوران القاطع الداخلي في نطاق 10000-28000 دورة في الدقيقة ، وتم ضبط أوقات الاستخراج في حدود 2-15 دقيقة.

(ب) الطريقة الإماراتية: تم وزن خمسة غرامات من العينة المجففة و300 مل من الميثانول بدقة وإضافتها إلى زجاجة استخراج. تم غمر زجاجة الاستخراج في حمام بالموجات فوق الصوتية ونفذت بقوة بالموجات فوق الصوتية تبلغ 300 واط لمدة 10 دقائق. تم ضبط درجة حرارة الاستخراج على 30 درجة مئوية.

(ج) طريقة MAE - تم وزن عينة مجففة بوزن خمسة غرامات و 300 مل من الميثانول بدقة وإضافتها إلى زجاجة استخراج. تم وضع زجاجة الاستخراج في مفاعل الميكروويف وتم تنفيذها عند 180 واط لمدة 10 دقائق. تم ضبط درجة حرارة الاستخراج على 30 درجة مئوية.

تمت مقارنة طريقة HSHE مع طرق الإمارات العربية المتحدة و MAE بنفس مذيب الاستخراج ، ووقت الاستخراج ، ودرجة حرارة الاستخراج ، ونسبة المواد الصلبة إلى السائلة ، ورقم دورة الاستخراج. تمت تصفية محلول الاستخراج بواسطة غشاء 0.22 ميكرومتر وتحليله عبر HPLC لتحديد تركيزات إشيناكوسيد وأكتيوسيد. تكررت جميع عمليات الاستخراج ثلاث مرات

تحديد معدلات التحويل

استنادا إلى الطريقة القياسية في دستور الأدوية الصيني لعام 2015 ، تم تحديد محتويات إشيناكوسيد وأكتيوسيد في مسحوق C. tubulosa (28). تم وزن غرام واحد من مسحوق C. tubulosa و 50 مل من الميثانول بنسبة 50٪ بدقة وتمت إضافتهما إلى قارورة حجمية بنية سعة 50 مل. تم وزن الخليط السائل ونقعه لمدة 30 دقيقة. بعد ذلك ، تم غمر القارورة الحجمية البنية في حمام بالموجات فوق الصوتية وتم تنفيذها بقوة بالموجات فوق الصوتية تبلغ 250 واط وتردد 35 كيلو هرتز لمدة 40 دقيقة. تم إعادة وزن الخليط السائل ، وتمت إضافة 50٪ من الميثانول إلى العرض لفقدان المذيبات. تمت تصفية محلول الاستخراج بواسطة غشاء 0.22 ميكرومتر وتم تحليله باستخدام HPLC لتحديد تركيزات إشيناكوسيد وأكتيوسيد. تكررت عمليات الاستخراج ثلاث مرات.

تم حساب معدلات نقل إشيناكوسيد أو أكتيوسيد باستخدام المعادلة التالية:

X = M1 / M2 ×100٪ (2)

حيث X = معدل نقل إشيناكوسيد أو أكتيوسيد (٪) ؛ M1 = جودة إشيناكوسيد أو أكتيوسيد في المستخلص (ملغ) ؛ و M2 = جودة إشيناكوسيد أو أكتيوسيد في مسحوق C. tubulosa (ملغ).

النتائج والمناقشة

التحقق من صحة طريقة HPLC

يتم عرض ملامح HPLC من إشيناكوسيد وأكتيوسيد من C. tubulosa باستخدام HSHE في الشكل 1. كان RSD لمناطق الذروة في إشيناكوسيد وأكتيوسيد 1.89 و 1.40٪ على التوالي. أظهرت النتائج أن طريقة HPLC لديها دقة جيدة في التحليل الكمي للإشنكوسيد و acteoside. في أوقات مختلفة (0-48 ساعة) ، كانت RSDs لمناطق الذروة في إشيناكوسيد وأكتيوسيد 1.71 و 1.70 ٪ ، على التوالي ، مما يشير إلى أن العينة كانت مستقرة في 48 ساعة. كان استرداد إشيناكوسيد وأكتيوسيد 99.3 و 99.1 ٪ ، على التوالي ، وكان RSD 0.70 و 0.67 ٪ على التوالي ، مما أكد موثوقية طريقة HPLC.

مقارنة بين طرق الاستخراج المختلفة

تم إجراء مقارنة بين طريقة HSHE وطرق MAE و UAE فيما يتعلق بغلة echinacoside و acteoside ، والتي تظهر نتائجها في الشكل 2. ولوحظ أن غلة الإيشينكوسيد والأكتيوسيد التي حصلت عليها HSHE كانت أعلى من تلك التي حصلت عليها كل من MAE والإمارات العربية المتحدة. بالمقارنة مع MAE ، كانت غلة إشيناكوسيد وأكتيوسيد التي حصلت عليها HSHE أكبر بنسبة 20.5 و 20.8 ٪ على التوالي. وبالمقارنة مع دولة الإمارات العربية المتحدة، كانت غلة إشيناكوسيد وأكتيوسيد التي حصلت عليها HSHE أكبر بنسبة 6.6 و 7.4٪ على التوالي. تشير هذه النتائج إلى أن HSHE يمكن أن تزيد بشكل كبير من غلة PhGs.

تحسين طريقة HSHE

تشمل معلمات استخراج PhGs بواسطة HSHE تركيز الإيثانول ، ودرجة حرارة الاستخراج ، وسرعة الدوران ، ووقت الاستخراج ، ونسبة المواد الصلبة إلى السائلة ، وعدد دورات الاستخراج (26 ، 29).

تأثير تركيز الإيثانول على استخراج PhGs

تركيز الإيثانول هو عامل مهم يؤثر على غلة PhGs. كما هو موضح في الشكل 3 ، تم التحقيق في غلة إشيناكوسيد وأكتيوسيد من C. tubulosa تحت تركيزات مختلفة من الإيثانول. وكشفت أن غلة إشيناكوسيد زادت من 0 إلى 30٪ ثم انخفضت من 30 إلى 90٪ مع زيادة تركيزات الإيثانول. زاد محصول الأكتيوسيد من 0 إلى 70٪ ثم انخفض من 70 إلى 90٪ مع زيادة تركيزات الإيثانول. عندما كان تركيز الإيثانول 50٪ ، كان مجموع غلة إشيناكوسيد وأكتيوسيد في الحد الأقصى. تركيزات الإيثانول المختلفة لها قطبية مختلفة ، مما يؤدي إلى قابلية ذوبان مختلفة من إشيناكوسيد وأكتيوسيد. وبالتالي ، كان تركيز الإيثانول الأمثل 50 ٪.

تأثير سرعة الدوران على استخراج PhGs

يوضح الشكل 5 تأثيرات سرعات الدوران المختلفة على غلة PhGs. زادت غلة إشيناكوسيد وأكتيوسيد مع زيادة سرعات الدوران. يمكن أن تؤدي زيادة سرعة الدوران إلى زيادة قوة القص للقاطع الداخلي والخارجي ، وبالتالي زيادة غلة PhGs. كانت سرعة الدوران المثلى 16000 دورة في الدقيقة.

تأثير وقت الاستخراج على استخراج PhGs

يوضح الشكل 6 غلة إشيناكوسيد وأكتيوسيد تحت أوقات الاستخراج المختلفة. كانت غلة إشيناكوسيد وأكتيوسيد مستقرة مع زيادة أوقات الاستخراج. لذلك يمكن استنتاج أنه يمكن استخراج PhGs بالكامل من C. tubulosa في 2 دقيقة ، وكان وقت الاستخراج الأمثل 2 دقيقة.

تأثير نسبة المواد الصلبة إلى السائلة على استخراج PhGs

كما هو موضح في الشكل 7 ، تمت مناقشة غلة إشيناكوسيد وأكتيوسيد تحت نسب مختلفة من الصلب إلى السائل. زادت غلة إشيناكوسيد وأكتيوسيد من 1: 3 إلى 1: 9 وأصبحت مستقرة من 1: 9 إلى 1: 24. نظرا لأن كمية صغيرة من مذيب الاستخراج لا يمكنها إذابة إشيناكوسيد وأكتيوسيد تماما ، فقد تم تقليل معدلات نقل الكتلة. تسبب الاستخراج المفرط للمذيبات في هدر غير ضروري. لذلك ، كانت النسبة المثلى للمواد الصلبة إلى السائلة هي 1: 9.

تأثير عدد دورات الاستخراج على استخراج PhGs

يوضح الشكل 8 أن آثار عدد من دورات الاستخراج على غلة PhGs. زادت غلة إشيناكوسيد وأكتيوسيد مع زيادة عدد دورات الاستخراج. ومع ذلك ، زادت أوقات الاستخراج بشكل ملحوظ مع زيادة دورات الاستخراج ، وتم استهلاك المزيد من الطاقة. كان العدد الأمثل لدورات الاستخراج واحدا.

مقارنة طريقة HSHE مع طرق الاستخراج الأخرى لاستخراج PhGs

وترد في الجدول 3 نتائج طريقة HSHE بالمقارنة مع طرق الاستخراج الأخرى لاستخراج PhGs من C. tubulosa. HSHE أبسط وأسهل من طرق الاقتران مثل الاستخراج المائي ثنائي الطور بمساعدة الموجات فوق الصوتية وطرق تكنولوجيا استخراج الموجات فوق الصوتية بالميكروويف. بالإضافة إلى ذلك ، فإن ضغط استخراج HSHE أقل من طريقة استخراج السائل المضغوط ، وظروف تشغيل الأولى أكثر أمانا. والأهم من ذلك، يمكن أن نرى من الجدول 3 أن HSHE تبين أقصر وقت استخراج وأقل استهلاك للمذيبات بين جميع طرق الاستخراج. يمكن الاستنتاج أن طريقة HSHE لها العديد من المزايا مثل الكفاءة العالية وظروف التشغيل المعتدلة ومستويات الاستهلاك المنخفضة والمعدات البسيطة والتشغيل السهل لاستخراج المنتجات الطبيعية.

الاستنتاجات

في هذه الدراسة ، تم التحقيق في طريقة HSHE فعالة وصديقة للبيئة لاستخراج PhGs من C. tubulosa. بالمقارنة مع طرق الإمارات العربية المتحدة و MAE ، تنتج طريقة HSHE الجديدة عائدا أعلى من PhGs في ظل نفس الظروف. بالمقارنة مع طريقة MAE ، زادت غلة إشيناكوسيد وأكتيوسيد بنسبة 20.5 و 20.8 ٪ ، على التوالي. وبالمقارنة مع دولة الإمارات العربية المتحدة، ارتفعت غلة إيتشينكوسيد وأكتيوسيد بنسبة 6.6 و 7.4٪ على التوالي. تم تحسين معلمات استخراج HSHE من PhGs من C. tubulosa. في ظل المعلمات المحسنة ، وصلت عوائد إشيناكوسيد وأكتيوسيد إلى 1.366 و 0.519 ٪ ، على التوالي ، ووصلت معدلات نقل إشيناكوسيد وأكتيوسيد إلى 87 و 94 ٪ على التوالي. تتميز طريقة HSHE بمزايا الكفاءة العالية وظروف التشغيل المعتدلة ومستويات الاستهلاك المنخفضة والمعدات البسيطة والتشغيل السهل والتكاليف المنخفضة. يوفر هذا البحث طريقة جديدة للاستخراج الصناعي ل PhGs من C. tubulosa.