استخلاص جليكوسيدات فينيلثانويد من Cistanche Tubulosa عن طريق استخلاص تجانس القص عالي السرعة

خلفية:

Cistanche tubulosa هو دواء صيني تقليدي معروف نشأ في شينجيانغ. يتم توزيعه على نطاق واسع في شمال أفريقيا والهند وغيرها. الهدف: المكون الحيوي الرئيسي لـ C. tubulosa هوجليكوسيدات فينيليثانويد (PhGs). يعد Echinacoside وacteoside من المكونات الإرشادية لتحديد PhGs ويستخدمان بشكل أساسي لحماية الكبد، وحماية المناعة، وما إلى ذلك. لذلك، من المهم جدًا 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). وعلاوة على ذلك، تم تحسين شروط استخراج طريقة HSHE. النتائج: أظهرت النتائج أن طريقة HSHE كانت أفضل من طريقتي الإمارات العربية المتحدة و MAE، وكانت معاملات الاستخلاص المثلى لـ HSHE هي تركيز الإيثانول 50٪، ودرجة حرارة الاستخلاص 70 درجة، وسرعة دوران 16000 دورة في الدقيقة، والاستخلاص. زمن 2 دقيقة، ونسبة الصلبة إلى السائلة 1:9، ودورة استخراج واحدة. عوائدإشيناكوسيد وأكتيوسيديكانت 1.366 و0.519% على التوالي، وبلغت معدلات نقل الإكيناكوسيد والأكتيوسيد 87 و94% على التوالي. الاستنتاجات: يمكن أن نستنتج أن طريقة HSHE هي تقنية بسيطة وسريعة وفعالة لاستخراج PhGs من C. tubulosa. أبرز الملامح: 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. يوفر هذا البحث طريقة جديدة للاستخلاص الصناعي لل PhGs من C. tubulosa.

سيستانش توبولوسا الطبيعي لتحسين الوظيفة الجنسية PHGS75% ECH 30% ACT 12%

Cإستانش توبولوساهو دواء صيني تقليدي شائع يعود أصله إلى شينجيانغ. وينتشر على نطاق واسع في شمال أفريقياشبه الجزيرة العربية وباكستان والهند وتم تسجيله رسميًا في دستور الأدوية الصيني في عام 2010. المكون الحيوي الرئيسي لـ C. tubulosaهو جليكوسيدات فينيليثانويد (PhGs)، وهي فئة من المنتجات الطبيعية القابلة للذوبان في الماء بما في ذلكإشيناكوسيد، أكتيوسيدي، إيزو أكتيوسيديو 2-أسيتيللاكتيوسايد (1، 2). يتكون هيكل PhGs من حمض السيناميك وشظايا هيدروكسي فينيل إيثيل، وكلاهما مرتبطان بحمض السيناميك. -الجلوكوبيرانوز من خلال الإستروالروابط الجليكوسيدية، على التوالي (3). وقد أظهرت الدراسات الدوائية أن PhGsجيم توبولوسالها العديد من الوظائف الطبية، مثل مضاد للتعب (4)، وقائي للأعصاب (5-7)، وقائي للكبد (8-10)، وتأثيرات وقائية للمناعة (11). ولذلك، فإن الاستخراج الفعال لل PhGs منجيم توبولوساله أهمية كبيرة لتطوير واستخدام المنتجات الطبيعية.

طرق الاستخراج التقليدية الحالية لـ PhGs هي الاستخلاص بالارتجاع الساخن، والاستخلاص بمساعدة الموجات فوق الصوتية (الإمارات العربية المتحدة)، والاستخلاص بمساعدة الميكروويف (MAE؛ 12-16). ولهذه الطرق عيوب مختلفة، مثل الكفاءة المنخفضة، ومدة الاستخراج الطويلة، والتكاليف المرتفعة. بالمقارنة مع الطرق التقليدية، تعد طريقة استخلاص تجانس القص عالي السرعة (HSHE) طريقة استخلاص ناشئة وجديدة ولها مزايا أوقات الاستخراج الأسرع، ونفايات المذيبات الأقل، والإنتاجية الأعلى، والأجهزة الأبسط، والتشغيل الأسهل (17). يعتمد مبدأ عمل طريقة HSHE على قاطع داخلي دوار يتم تشغيله بواسطة محرك عالي السرعة. يتم إنتاج قوة قص قوية بواسطة القواطع الداخلية والخارجية لتعطيل العينات وخلطها. وفي الوقت نفسه، فإن القاطع ذو الدوران عالي السرعة يسبب اختلافات في الضغط بين التجاويف الداخلية والخارجية للقاطع، مما يؤدي إلى نقل جماعي 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 استخلاص المكونات النشطة بيولوجيا من مختلف المنتجات الطبيعية (23-25). تشنغ وآخرون. استخدم HSHE لاستخراج خمسة قشور من ثمرة Schisandra chinensis (26). أظهرت النتائج أن الظروف المثالية كانت تركيز إيثانول بنسبة 75%، ووقت استخلاص قدره دقيقة واحدة، ونسبة الصلبة إلى السائل 1:19، وجهد استخلاص قدره 180 فولت، وعينة جسيمية. حجم 120 شبكة. وكان العائد الإجمالي للقشور الخمسة 13.89 ± 0.014 ملغم / غرام في ظل الظروف المحسنة. تانغ وآخرون. استخدم HSHE للحصول على الزيت النشط بيولوجيًا من بذور البريلا (27). كانت الظروف المثالية هي وقت استخلاص قدره دقيقتين، ونسبة الصلبة إلى السائل 1:10، وجهد استخلاص 150 فولت، ودورتين للاستخلاص. بلغ محصول زيت بذور بريلا 59.3%. تشير النتائج المذكورة أعلاه إلى أن HSHE يتمتع بمزايا أوقات الاستخراج القصيرة والتكاليف المنخفضة والعائدات العالية. ومع ذلك، هناك نقص في الأبحاث حول استخراج PhGs بواسطة HSHE.

في هذه الدراسة، تم استخدام HSHE لاستكشاف تطبيقه المحتمل في استخراج PhGs من C. tubulosa. تم تحديد العائد من PhGs بواسطة HPLC. وتمت مقارنة طرق الاستخراج الثلاثة، HSHE، والإمارات العربية المتحدة، وMAE، في ظل نفس الظروف. تم دراسة تأثير تركيز الإيثانول، درجة حرارة الاستخلاص، سرعة الدوران، زمن الاستخلاص، نسبة المادة الصلبة إلى السائل، وعدد دورات الاستخلاص للمحصول. تتم مقارنة ومناقشة مزايا وعيوب هذا العمل والمراجع.

سيستانش توبولوسا الطبيعي الطب الصيني التقليديPHGS75% ECH 30% ACT 12%

المواد والأساليب

المواد والكواشف الكيميائية

تم شراء C. tubulosa من شركة Xinjiang Congrongtang Biological Technology Co., Ltd (شينجيانغ، الصين). تم شراء معايير الإكيناكوسيد (نسبة نقاء أكبر من أو تساوي 98٪) والأكتيوسيد (نسبة نقاء أكبر من أو تساوي 98٪) من شركة Shanghai Standard Biological Technology Co., Ltd (شنغهاي، الصين). كان الأسيتونيتريل والميثانول وحمض الأسيتيك من درجة HPLC (Fisher Scientific، Fair Lawn، NJ). تم شراء الإيثانول التحليلي من شركة Tianjin Yongsheng Fine Chemical Co., Ltd (تيانجين، الصين). تم استخدام الماء منزوع الأيونات طوال التجارب.

تحليل HPLC

تم إجراء تحليل HPLC على كروماتوجرافيا سائل Waters e2695 (Waters، Milford، MA) المجهز بكاشف 2489 للأشعة فوق البنفسجية / المرئية وعمود Symmetry C18 (المياه) ، 250 × 4.6 مم ، حجم الجسيمات 5 ميكرون. تم تحليل تركيزات echinacoside وacteoside بواسطة طريقة HPLC. يتكون الطور المتحرك من (1) أسيتونيتريل و(2) محلول مائي من حمض الأسيتيك الجليدي بنسبة 2%. ويرد برنامج شطف التدرج في الجدول 1.

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. تم تأكيد الذروة الكروماتوغرافية للحليلة من خلال مقارنة وقت الاحتفاظ بها مع زمن المعايير. تم إجراء القياس الكمي من خلال دمج الذروة باستخدام طريقة قياسية خارجية.

تم إجراء اختبار الدقة عن طريق حقن نفس عينات الاستخلاص خمس مرات. بالنسبة لاختبار الثبات، تم تحليل نفس العينات بزيادات 0 و1 و2 و4 و12 و24 و48 ساعة.

تم إجراء اختبارات استرداد الإكيناكوسيد والأكتيوسايد عن طريق إضافة المعايير إلى عينات الاستخلاص. تم تسجيل جميع مناطق الذروة وأوقات الاحتفاظ بالإكيناكوسيد والأكتيوسيد. يتم سرد نتائج منحنيات المعايرة للإكيناكوسيد والأكتيوسيد في الجدول 2.

حساب العائد

تم استخدام Echinacoside وacteoside كمكونات إرشادية لتحديد PhGs. تم حساب العائد من إكيناكوسيد أو أكتيوسيدي باستخدام المعادلة التالية:

حيث Y=ناتج الإكيناكوسيد أو الأكتيوسيد (%)؛ C=تركيزات الإكيناكوسيد أو الأكتيوسيد (مجم/مل)؛ V=حجم محلول الاستخراج (مل)؛ و W=وزن مسحوق C. tubulosa (مجم).

طرق استخلاص PhGs تم طحن سيقان C. tubulosa لأول مرة بواسطة مطحنة كهربائية (JC-500g; Yongkang Kaiyuan Industry & Trade Co., Ltd، Yongkang، الصين) وتم ترشيحها بواسطة منخل مرشح (حوالي 380 ميكرومتر) ). بعد ذلك، تم تجفيف مسحوق C. tubulosa في الفرن على درجة حرارة 70 درجة حتى ثبات الوزن. تم خلط خمسة جرامات من مسحوق C. tubulosa مع مذيب الاستخلاص ووضعها في زجاجة استخلاص. بعد ذلك، تم تسخين الخليط السائل مسبقًا (30-80 درجة) لمدة 5 دقائق في حمام مائي بدرجة حرارة ثابتة (DF-101S; Jintan Analytical Instrument Co., Ltd، Jintan، الصين).

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

(ب) طريقة الإمارات العربية المتحدة. - تم وزن خمسة جرامات من العينة المجففة و300 مل من الميثانول بدقة وإضافتها إلى زجاجة الاستخلاص. تم غمر زجاجة الاستخراج في حمام بالموجات فوق الصوتية وتم تنفيذها بقوة فوق صوتية تبلغ 300 واط لمدة 10 دقائق. تم ضبط درجة حرارة الاستخراج على 30 درجة.

(ج) طريقة MAE. - تم وزن خمسة جرامات من العينة المجففة و300 مل من الميثانول بدقة وإضافتها إلى زجاجة استخلاص. تم وضع زجاجة الاستخلاص في مفاعل الميكروويف وتم تشغيلها عند 180 وات لمدة 10 دقائق. تم ضبط درجة حرارة الاستخراج على 30 درجة.

تمت مقارنة طريقة HSHE مع طريقتي الإمارات العربية المتحدة وMAE بنفس مذيب الاستخلاص، وزمن الاستخلاص، ودرجة حرارة الاستخلاص، ونسبة المادة الصلبة إلى السائل، ورقم دورة الاستخلاص. تم ترشيح محلول الاستخلاص بواسطة غشاء 0.22 ميكرومتر وتم تحليله عبر HPLC لتحديد تركيزات الإكيناكوسيد والأكتيوسيد. وتكررت جميع عمليات الاستخراج ثلاث مرات.

سيستانش توبولوسا الطبيعي لتحسين المناعة PHGS75% ECH 30% ACT 12%

تحديد أسعار التحويل

استنادًا إلى الطريقة القياسية في دستور الأدوية الصيني رقم 2015، تم تحديد محتويات الإكيناكوسيد والأكتيوسيد في مسحوق C. tubulosa (28). تم وزن جرام واحد من مسحوق C. tubulosa و50 مل ميثانول بنسبة 50% بدقة وإضافتهما إلى دورق حجمي بني سعة 50 مل. تم وزن الخليط السائل ونقعه لمدة 30 دقيقة. بعد ذلك، تم غمر الدورق الحجمي البني في حمام بالموجات فوق الصوتية وتم تنفيذه بقوة فوق صوتية تبلغ 250 واط وتردد 35 كيلو هرتز لمدة 40 دقيقة. تمت إعادة وزن الخليط السائل، وتمت إضافة 50% ميثانول لتوفير فقد المذيب. تم ترشيح محلول الاستخلاص بواسطة غشاء 0.22 ميكرومتر وتم تحليله باستخدام HPLC لتحديد تركيزات الإكيناكوسيد والأكتيوسيد. وتكررت عمليات الاستخراج ثلاث مرات.

تم حساب معدلات نقل الإكيناكوسيد أو الأكتيوسيد باستخدام المعادلة التالية:

حيث X=معدل نقل الإكيناكوسيد أو الأكتيوسيد (%)؛ M1=جودة الإكيناكوسيد أو الأكتيوزيد في المستخلص (مجم)؛ و M 2=جودة الإكيناكوسيد أو الأكتيوسيد في مسحوق C. tubulosa (مجم).

النتائج والمناقشة

التحقق من صحة طريقة HPLC

يظهر الشكل 1. ملفات تعريف HPLC للإكيناكوسيد والأكتيوسيد من C. tubulosa باستخدام HSHE. وكان RSD لمناطق الذروة للإكيناكوسيد والأكتيوسيد 1.89 و1.4 0٪ على التوالي. أظهرت النتائج أن طريقة HPLC تتمتع بدقة جيدة في التحليل الكمي للإكيناكوسيد والأكتيوسيد. في أوقات مختلفة (0–48 ساعة)، كانت RSDs لمناطق الذروة للإكيناكوسيد والأكتيوسيد 1.71 و1.7 0٪، على التوالي، مما يشير إلى أن العينة كانت مستقرة خلال 48 ساعة. وكان استرداد إشيناكوسيد وأكتيوسيدي 99.3 و99.1% على التوالي، وكان تحديد وضع اللاجئ الخاص بهم 0.70 و0.67% على التوالي، مما أكد موثوقية طريقة HPLC.

مقارنة طرق الاستخلاص المختلفة: تمت مقارنة طريقة HSHE مع طرق MAE والإمارات العربية المتحدة فيما يتعلق بإنتاجية الإكيناكوسيد والأكتيوسيد.

أجريت، وتظهر نتائجها في الشكل 2. وقد لوحظ أن عوائد الإكيناكوسيد والأكتيوزيد التي حصلت عليها HSHE كانت أعلى من تلك التي حصلت عليها كل من وزارة الزراعة والإمارات العربية المتحدة. بالمقارنة مع MAE، كانت عوائد الإكيناكوسيد والأكتيوسيد التي حصلت عليها HSHE أكبر بنسبة 20.5 و20.8٪ على التوالي. وبالمقارنة مع دولة الإمارات العربية المتحدة، كانت عوائد الإكيناكوسيد والأكتيوسيد التي حصلت عليها شركة HSHE أكبر بنسبة 6.6 و7.4% على التوالي. تشير هذه النتائج إلى أن HSHE يمكن أن يزيد بشكل كبير من إنتاجية PhGs.

تحسين طريقة HSHE

تشمل معلمات استخلاص PhGs بواسطة HSHE تركيز الإيثانول، ودرجة حرارة الاستخلاص، وسرعة الدوران، ووقت الاستخلاص، ونسبة المادة الصلبة إلى السائل، وعدد دورات الاستخلاص (26، 29).

تأثير تركيز الإيثانول على استخلاص PhGs

يعد تركيز الإيثانول عاملاً مهمًا يؤثر على إنتاجية PhGs. كما هو مبين في الشكل 3، تم التحقيق في عوائد إشيناكوسيد وأكتيوسيدي من C. توبولوسا تحت تركيزات مختلفة من الإيثانول. أظهرت النتائج أن إنتاجية الإكيناكوسيد زادت من 0 إلى 30% ثم انخفضت من 30 إلى 90% مع زيادة تراكيز الإيثانول. زاد محصول الأكتيوسيد من 0 إلى 70% ثم انخفض من 70 إلى 90% مع زيادة تركيزات الإيثانول. عند تركيز الإيثانول

كان 50٪، وكان مجموع عوائد إكيناكوسيد وأكتيوسيد في الحد الأقصى. تركيزات الإيثانول المختلفة لها أقطاب مختلفة، الأمر الذي يؤدي إلى ذوبان مختلفة من إكيناكوسيد وأكتيوسيدي. وهكذا، كان تركيز الإيثانول الأمثل 50٪.

تأثير درجة حرارة الاستخلاص على استخلاص PhGs

لتقييم تأثير درجة حرارة الاستخلاص على إنتاجية PhGs، تمت دراسة درجات حرارة الاستخلاص المختلفة (30-80 درجة). يظهر الشكل 4 إنتاجية الإكيناكوسيد والأكتيوسيد تحت درجات حرارة مختلفة. ويمكن ملاحظة أنه عندما زادت درجة حرارة الاستخلاص من 30 إلى 70 درجة، زاد إنتاج الإكيناكوسيد والأكتيوسيد. عندما ارتفعت درجة الحرارة إلى 80 درجة، انخفض إنتاجية الإكيناكوسيد والأكتيوسيد. ويعزى ذلك إلى ارتفاع درجة الحرارة مما يؤدي إلى تسريع تدهور PhGs. ولذلك، كانت درجة الحرارة المثلى لاستخراج 70 درجة.

تأثير سرعة الدوران على استخلاص PhGs

ويبين الشكل 5 تأثيرات سرعات الدوران المختلفة على إنتاجية PhGs. زادت إنتاجية الإكيناكوسيد والأكتيوسيد مع زيادة سرعات الدوران. يمكن أن تؤدي الزيادة في سرعة الدوران إلى زيادة قوة القص للقاطع الداخلي والخارجي، وبالتالي زيادة إنتاجية PhGs. كانت سرعة الدوران المثالية 16000 دورة في الدقيقة.

تأثير وقت الاستخلاص على استخلاص PhGs

تظهر عائدات إشيناكوسيد وأكتيوسيدي في أوقات الاستخراج المختلفة في الشكل 6. وكانت عائدات إكيناكوسيد وأكتيوسيدي مستقرة مع زيادة أوقات الاستخراج. ولذلك يمكن أن نستنتج أنه يمكن استخراج PhGs بالكامل من C. tubulosa في دقيقتين، وكان وقت الاستخراج الأمثل هو دقيقتين.

تأثير نسبة الصلبة إلى السائلة على استخلاص PhGs

كما هو مبين في الشكل 7، تمت مناقشة عوائد إكيناكوسيد وأكتيوسيدي في ظل النسب الصلبة إلى السائلة المختلفة. زادت إنتاجية الإكيناكوسيد والأكتيوسايد من 1:3 إلى 1:9 وأصبحت مستقرة من 1:9 إلى 1:24. نظرًا لأن كمية صغيرة من مذيب الاستخلاص لا يمكنها إذابة الإكيناكوسيد والأكتيوسيد بشكل كامل، فقد تم تقليل معدلات النقل الجماعي. تسبب الاستخلاص المفرط للمذيبات في هدر غير ضروري. ولذلك، كانت النسبة المثلى للصلبة إلى السائلة 1:9.

تأثير عدد دورات الاستخلاص على استخلاص PhGs

ويبين الشكل 8 آثار عدد من دورات الاستخراج على عوائد PhGs. زادت إنتاجية الإكيناكوسيد والأكتيوسايد مع زيادة عدد دورات الاستخلاص. ومع ذلك، زادت أوقات الاستخراج بشكل ملحوظ مع زيادة دورات الاستخراج، وتم استهلاك المزيد من الطاقة. وكان العدد الأمثل لدورات الاستخراج واحدة.

مقارنة طريقة HSHE مع طرق الاستخلاص الأخرى لاستخراج PhGs

نتائج طريقة HSHE مقارنة بطرق الاستخلاص الأخرىاستخراج PhGs من C. tubulosaتم إدراجها في الجدول 3. HSHE أبسط وأسهل من طرق الاقتران مثل الاستخلاص المائي على مرحلتين بمساعدة الموجات فوق الصوتية وطرق تكنولوجيا استخلاص الميكروويف بالموجات فوق الصوتية. بالإضافة إلى ذلك، فإن ضغط الاستخلاص لـ HSHE أقل من طريقة استخلاص السائل المضغوط، وظروف التشغيل للأولى أكثر أمانًا. والأهم من ذلك، يمكن أن نرى من الجدول 3 أن HSHE يُظهر أقصر وقت استخلاص وأقل استهلاك للمذيبات بين جميع طرق الاستخلاص. يمكن الاستنتاج أن طريقة HSHE لها العديد من المزايا مثل الكفاءة العالية، وظروف التشغيل المعتدلة، ومستويات الاستهلاك المنخفضة، والمعدات البسيطة، وسهولة التشغيل لاستخلاص المنتجات الطبيعية.

الاستنتاجات

في هذه الدراسة، تم التحقيق في طريقة HSHE فعالة وصديقة للبيئة لاستخراج PhGs من C. tubulosa. بالمقارنة مع أساليب دولة الإمارات العربية المتحدة وMAE، تنتج طريقة HSHE الجديدة عائدًا أعلى من PhGs في ظل نفس الظروف. بالمقارنة مع طريقة MAE، فإن عوائدإشيناكوسيد وأكتيوسيديبنسبة 20.5 و20.8% على التوالي. وبالمقارنة مع دولة الإمارات العربية المتحدة، ارتفعت إنتاجية الإكيناكوسيد والأكتيوسايد بنسبة 6.6 و7.4% على التوالي. تم تحسين معلمات استخراج HSHE من PhGs من C. tubulosa. في ظل المعلمات الأمثل، وصلت عوائد إشيناكوسيد وأكتيوسيدي إلى 1.366 و0.519% على التوالي، ووصلت معدلات نقل إشيناكوسيد وأكتيوسيدي إلى 87 و94% 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 للاستخلاص الصناعي لل PhGs من C. tubulosa.

أعشاب سيستانش توبولوسا الطبيعية PHGS75% ECH 30% ACT 12%