Flavonoidok ultrahangos kivonása propoliszból

Flavonoidok ultrahangos extrakciója propoliszból

A propolisz ragacsos, kocsonyás szilárd anyag, amely a méhek által összegyűjtött gyantából és a mirigyeik váladékából képződik. A méhek a kaptárak javítására használják, mind a betolakodó ellenségek elleni védekezésre, mind a mikroorganizmusok növekedésének gátlására a kaptárban. A propolisz összetétele rendkívül összetett, 20 fő kategóriában több mint 300 összetevőt azonosítottak, elsősorban flavonoidokat, fenolsavakat, terpéneket, észtereket, szteroidokat, aminosavakat és vitaminokat. A propolisz összetétele nem statikus; olyan tényezők határozzák meg, mint a földrajzi régió, a gyűjtési időszak, a növényfajok és a méhpopuláció. A propolisz számos farmakológiai hatással rendelkezik, beleértve az antibakteriális, gombaellenes, gyulladáscsökkentő, vírusellenes, daganatellenes, antioxidáns és immunmoduláló hatásokat. 

Az elmúlt években a propoliszt széles körben használták az élelmiszeriparban, a kozmetikai iparban és a gyógyszeriparban. A flavonoidok a propolisz fontos hatóanyagai, amelyek különféle biológiai aktivitásokat mutatnak, például antioxidáns, antimikrobiális, rákellenes és immunmoduláló hatásokat. Ezért a propolisz flavonoidok extrakciós folyamatának optimalizálása és a propolisz flavonoidok hozamának javítása nagy referenciaértéket jelent a propolisz fejlesztése és kutatása szempontjából, valamint nagy jelentőséggel bír az ipari és társadalmi fejlődés szempontjából. 

Jelenleg számos módszer létezik a propolisz flavonoidok extrahálására, beleértve a macerációs módszert, a melegítési reflux módszert, a mikrohullámú extrakciós módszert, az ultrahangos extrakciós módszert, az ultramagas nyomású extrakciós módszert és a szuperkritikus CO2 extrakciós módszert. A macerálási módszer egyszerűen kezelhető, de hosszú időt vesz igénybe és nagy mennyiségű oldószert igényel; a melegítő visszafolyatásos módszer kevesebb oldószert használ, de működése zavaró, kivonása hosszú ideig tart, és magas az extrakciós hőmérséklet, ami könnyen tönkreteheti a hatóanyagokat; a mikrohullámú extrakciós módszer egyszerűen kezelhető és rövid extrakciós idővel rendelkezik, de a magas extrakciós hőmérséklet könnyen tönkreteheti a hatóanyagokat; az ultra-nagy nyomású extrakciós módszer és a szuperkritikus CO2 extrakciós módszer rövid ideig működik, alacsony az energiafogyasztása és szennyezésmentes, de a berendezés költsége magas. A fenti extrakciós módszerekkel összehasonlítva az ultrahangos extrakciós módszer egyszerű berendezéssel, egyszerű működéssel, rövid idővel, nagy hatékonysággal, alacsony energiafogyasztással és kis mennyiségű oldószerrel rendelkezik. Az ultrahanghullámok mechanikai hatás és kavitációs hatás révén csökkentik a nyersanyagok részecskeméretét, hatékonyan roncsolják a sejtszerkezetet, fokozzák az oldott anyagok tömegátadási sebességét, és ezáltal javítják a hozamot[4].

A Design Expert 8.0.6 szoftverrel végzett elemzés feltárta az optimális extrakciós körülményeket: 163,38 W ultrahang teljesítmény, 15,89 perc ultrahangos extrakciós idő és 85,67 etanol koncentráció. Ilyen körülmények között a becsült extrakciós hozam 21,11% volt. A regressziós modell megbízhatóságának és pontosságának további igazolására validációs kísérletet végeztünk a fent említett optimális feltételekkel. A gyakorlati használhatóságot figyelembe véve az optimális feltételeket a következőkre módosítottuk: ultrahang teljesítmény 150 W, ultrahangos extrakciós idő 16 perc, etanol koncentráció 86%. Ilyen körülmények között a propolisz flavonoidok extrakciós hozama 21,10% ± 0,075% (n=3 kísérlet), közel a modell előrejelzett értékéhez, így megerősítve a modell pontosságát és megbízhatóságát.

Ultrahangos extrakciós módszerek összehasonlító elemzése

Általában a propolisz minőségét a flavonoid tartalma alapján ítélik meg; az 5% feletti tartalom minősítettnek, a 15% feletti tartalom pedig jobbnak minősül. A propolisz flavonoid extrakciós hozama ebben a kísérletben optimális ultrahangos extrakciós körülmények között elérte a 21,10%-ot, ezért a kísérletben a Hubei tartományból, Xiaoganból származó propolisz kiváló minőségű. A propolisz flavonoid tartalma közvetlenül összefügg a propolisz földrajzi eredetével, a régiók között jelentős eltérések mutatkoznak. Az ebben a kísérletben használt propoliszról nem számoltak be a létező irodalomban, és forrása eltér a meglévő irodalomtól. Ezért az ultrahangos eljárás minőségének megítélése kizárólag a flavonoid hozam alapján nem megfelelő; csak az extrakciós körülményeket hasonlították össze. Cao Xiaoyan et al. ultrahangot használt a flavonoidok Shaanxi propoliszból való extrahálására, és az optimális extrakciós eljárást a következőképpen kapta: ultrahang időtartama 20 perc, extrakciós hőmérséklet 50 ℃, anyag-folyadék arány 1:30, etanol koncentráció 80%, flavonoid hozam 9,60%; Li Shuai [6] válaszfelületi módszerrel optimalizálta a Jilin propolisz flavonoidok ultrahangos extrakciós folyamatát, és a következőképpen kapta meg az optimális extrakciós feltételeket: ultrahang időtartama 27 perc, extrakciós hőmérséklet 66 ℃, ultrahang teljesítmény 220 W, etanol koncentráció 73%, flavonoid hozam 23,38%; An Yanbo et al. A Shandong propolisz flavonoidok optimális ultrahang extrakciós eljárási paramétereit a következő kísérletekkel kapta: ultrahang idő 25 perc, etanol koncentráció 72%, ultrahang teljesítmény 82%, tényleges flavonoid hozam 13,07%. Összehasonlítva a propolisz flavonoidok meglévő ultrahangos extrakciós eljárásaival, ebben a kísérletben az ultrahangos extrakciós módszer előnye az alacsony extrakciós hőmérséklet és a rövid extrakciós idő. 

Következtetés

Ez a cikk optimalizálja a propolisz flavonoidok ultrahangos extrakciós folyamatát válaszfelületi módszertan segítségével, és a következő következtetéseket vonja le:

(1) A propolisz flavonoidok extrakciós hozama először növekszik, majd csökken az ultrahangos teljesítmény és az ultrahangos extrakciós idő növekedésével, majd először nő, majd állandó marad az etanol koncentrációjának növekedésével.

(2) A regressziós egyenlet varianciaanalízise révén a propolisz flavonoidok extrakciós hozamát befolyásoló fő és másodlagos tényezők sorrendben az ultrahangos extrakciós idő, az etanol koncentráció és az ultrahang teljesítménye.

(3) A válaszfelület módszertanát alkalmazó elemzéssel és a tényleges működés megvalósíthatóságát figyelembe véve az optimális extrakciós feltételek a következők: 150 W ultrahang teljesítmény, 16 perces ultrahangos extrakciós idő és 86%-os etanol koncentráció. Ilyen körülmények között a propolisz flavonoidok becsült extrakciós hozama 21,11%. A fenti extrakciós körülményekre vonatkozó ellenőrző kísérletek azt mutatják, hogy a propolisz flavonoidok extrakciós hozama 21,10% ± 0,075% (n=3), ami közel áll a modell előrejelzett értékéhez, így igazolja a modell pontosságát és megbízhatóságát.

A találmány előnyös hatásai: A hagyományos etanolos extrakciós eljárások hosszú időt igényelnek és alacsony extrakciós sebességgel rendelkeznek. A Soxhlet extrakció túl magas extrakciós hőmérsékletével más komponenseket is kivon, ami befolyásolja az extrakciós folyamatot, és jelentős berendezés-befektetést igényel. Az ultrahangos extrakció az előző két módszerhez képest jelentősen javítja az extrakciós időt és hatékonyságot, mindössze 25 perc alatt kivonja a propoliszból az alkoholban oldódó anyagok nagy részét, így hatékony módszert biztosít a propoliszból a funkcionális komponensek kinyerésére.

Nyilvánvaló, hogy az ultrahang jelentős előnyöket kínál az extrakciós idő és a hatékonyság tekintetében, így rendkívül hatékony a propolisz kivonásának felgyorsításában. Ez bizonyítja az ultrahangos extrakcióban rejlő nagy lehetőségeket és ipari alkalmazásokra való alkalmasságát.

Az ultrahang felgyorsítja a tömegátadást, jó eredményeket ér el alacsonyabb hőmérsékleten, hatékonyan megőrzi az alapanyag természetes ízét, színét és hőérzékeny anyagait. Továbbá az ultrahang propolisz fokozó hatása folyamatos; az ultrahangos kezelés leállítása után is egy ideig folytatódik a gyorsított extrakciós folyamata. Ezért széles körű fejlődési kilátásai vannak az élelmiszeriparban.