Fenil-etanol-glikozidok kivonása Cistanche Tubulosa-ból nagysebességű nyíró homogenizációs extrakcióval

Háttér:

A Cistanche tubulosa egy jól ismert hagyományos kínai orvoslás, amely Xinjiangból származik. Széles körben elterjedt Észak-Afrikában, Indiában stb. Cél: A C. tubulosa fő bioaktív összetevője afenil-etanol-glikozidok (PhG-k). Az echinakozid és az akteozid a PhG-k meghatározásának indikatív komponensei, és főként májvédelemre, immunvédelemre stb. használják. Ezért nagyon fontos a PhG-k kinyerése a C. tubulosa-ból. Módszerek: Ebben a vizsgálatban az ultrahang-asszisztált extrakció (UAE), a mikrohullámmal segített extrakció (MAE) és a nagy sebességű nyíró homogenizációs extrakció (HSHE) módszereit hasonlították össze. Továbbá optimalizáltuk a HSHE módszer extrakciós körülményeit. Eredmények: Az eredmények azt mutatták, hogy a HSHE módszer mind az UAE, mind a MAE módszernél jobb, és a HSHE optimális extrakciós paraméterei 50%-os etanol koncentráció, 70 fokos extrakciós hőmérséklet, 16000 ford./perc forgási sebesség, extrakció volt. 2 perces idő, 1:9 szilárd-folyadék arány és egy extrakciós ciklus. A hozamokechinakozid és akteozid1,366 és 0,519% volt, az echinakozid és az akteozid átviteli sebessége pedig elérte a 87, illetve 94%-ot. Következtetések: Megállapítható, hogy a HSHE módszer egy egyszerű, gyors és hatékony technika a PhG-k kinyerésére C. tubulosa-ból. Főbb jellemzők: Hatékony és környezetbarát HSHE-módszert vizsgáltak PhG-k kivonására C. tubulosa-ból. Megkaptuk a HSHE módszer optimális körülményeit a PhG-k C. tubulosa-ból történő extrakciójához. Ez a kutatás új módszert kínál a PhG-k ipari extrakciójára C. tubulosa-ból.

TERMÉSZETES CISTANCHE TUBULOSA A SZEXUÁLIS FUNKCIÓ JAVÍTÁSÁRA PHGS75% ECH 30% ACT 12%

CIstanche tubulosaegy elterjedt hagyományos kínai orvoslás, amely Xinjiangból származik. Széles körben elterjedt Afrika északi részén, aAz Arab-félszigeten, Pakisztánban és Indiában, és 2010-ben hivatalosan is bejegyezték a Kínai Gyógyszerkönyvbe. A C fő bioaktív komponense. tubulosaa feniletanoid-glikozidok (PhG-k), a vízben oldódó természetes termékek osztálya, beleértveechinakozid, akteozid, izoakteozidés 2-acetil-lakteozid (1, 2). A PhG-k szerkezete fahéjsavból és hidroxi-fenil-etil-részekből áll, amelyek mindegyike egy - glükopiranóz észteren keresztülilletve glikozidos kötések (3). Farmakológiai vizsgálatok kimutatták, hogy a PhGs ofC. tubulosaszámos gyógyászati ​​funkciójuk van, például fáradtsággátló (4), neuroprotektív (5–7), májvédő (8–10) és immunvédő hatásuk (11). Ezért a PhG-k hatékony kinyerése aC. tubulosanagy jelentőséggel bír a természetes termékek fejlesztése és hasznosítása szempontjából.

A PhG-k jelenlegi hagyományos extrakciós módszerei a forró refluxos extrakció, az ultrahanggal segített extrakció (UAE) és a mikrohullámú kezeléssel segített extrakció (MAE; 12–16). Ezeknek a módszereknek különböző hátrányai vannak, mint például az alacsony hatásfok, a hosszú extrakciós idő és a magas költségek. A hagyományos módszerekkel összehasonlítva a nagy sebességű nyíró homogenizációs extrakció (HSHE) egy feltörekvő, újszerű extrakciós módszer, amelynek előnyei a gyorsabb extrakciós idők, a kevesebb oldószerpazarlás, a nagyobb hozam, az egyszerűbb eszközök és a könnyebb működés (17). A HSHE módszer működési elve egy forgó belső marószerszámon alapul, amelyet nagy sebességű motor hajt meg. Erőteljes nyíróerőt hoznak létre a belső és külső vágószerszámok, amelyek megzavarják és összekeverik a mintákat. Eközben a nagysebességű vágószerszám nyomáskülönbséget okoz a vágó belső és külső üregei között, ami tömegátadást eredményez a minták és az oldószerek között. A nagy nyíróerő, ütközési erő, nyomás és egyéb erők kombinációjával gyorsan elérhető az oldható egyensúly a szilárd minták és az oldószerek között (18). Így a HSHE extrakciós folyamata néhány perc alatt, sőt akár több tucat másodperc alatt is végrehajtható (19–22).

A közelmúltban a HSHE-t a bioaktív komponensek különféle természetes termékekből történő kinyerésében vizsgálták (23–25). Cheng és mtsai. HSHE-t használtak öt lignán kivonására a Schisandra chinensis terméséből (26). Az eredmények azt mutatták, hogy az optimális körülmények a 75%-os etanol-koncentráció, az 1 perces extrakciós idő, a szilárd-folyadék arány 1:19, a 180 V extrakciós feszültség és a mintarészecske volt. mérete 120 háló. Az öt lignán összhozama 13,89 ± 0,014 mg/g volt optimalizált körülmények között. Tang et al. HSHE-t használtak bioaktív olaj előállítására perilla magvakból (27). Az optimális feltételek a 2 perces extrakciós idő, az 1:10 szilárd-folyadék arány, 150 V extrakciós feszültség és két extrakciós ciklus voltak. A perillamagolaj hozama elérte az 59,3%-ot. A fenti eredmények azt mutatják, hogy a HSHE előnye a rövid extrakciós idő, az alacsony költségek és a magas hozam. Hiányoznak azonban a PhG-k HSHE általi kinyerésével kapcsolatos kutatások.

Jelen tanulmányban a HSHE-t használták annak feltárására, hogy miként alkalmazható a PhG-k C. tubulosa-ból történő extrakciójában. A PhG-k hozamát HPLC-vel határoztuk meg. A három extrakciós módszert, a HSHE-t, az UAE-t és a MAE-t azonos körülmények között hasonlították össze. Vizsgálták az etanol koncentráció, az extrakciós hőmérséklet, a forgási sebesség, az extrakciós idő, a szilárd-folyadék arány és az extrakciós ciklusok számának hatását a hozamra. A munka és a hivatkozások előnyeit és hátrányait összehasonlítjuk és megvitatjuk.

TERMÉSZETES CISTANCHE TUBULOSA KÍNAI HAGYOMÁNYOS GYÓGYSZER 75% ECH 30% ACT 12%

Anyagok és metódusok

Anyag és kémiai reagensek

A C. tubulosát a Xinjiang Congrongtang Biological Technology Co., Ltd.-től (Xinjiang, Kína) vásároltuk. Az echinakozid (tisztaság 98%-nál nagyobb vagy egyenlő) és az akteozid (98%-nál nagyobb tisztaság) standardokat a Shanghai Standard Biological Technology Co., Ltd.-től (Sanghaj, Kína) vásároltuk. Az acetonitril, a metanol és az ecetsav HPLC minőségűek voltak (Fisher Scientific, Fair Lawn, NJ). Az analitikai minőségű etanolt a Tianjin Yongsheng Fine Chemical Co., Ltd.-től (Tianjin, Kína) vásároltuk. A kísérletek során mindvégig ionmentes vizet használtunk.

HPLC analízis

A HPLC analízist Waters e2695 folyadékkromatográfon (Waters, Milford, MA) végeztük, amely 2489 UV/látható detektorral és Symmetry C18 oszloppal (Waters) volt felszerelve, 250 × 4,6 mm, 5 μm részecskeméret. Az echinakozid és az akteozid koncentrációját HPLC módszerrel elemeztük. A mozgófázis (1) acetonitrilből és (2) 2%-os vizes jégecet-oldatból állt. A gradiens elúciós programot az 1. táblázat mutatja be.

A detektált hullámhossz 330 nm, az áramlási sebesség 1 ml/perc, a befecskendezési térfogat 10 μL, a kemence hőmérsékletét 30 fokra állítottuk be. Az analit kromatográfiás csúcsát a retenciós idejének összehasonlításával igazoltuk a standardokéval. A mennyiségi meghatározást a csúcs integrálásával végeztük, külső standard módszerrel.

A precíziós vizsgálatot ugyanazon extrakciós minták ötszöri injektálásával végeztük. A stabilitási teszthez ugyanazokat a mintákat elemezték 0, 1, 2, 4, 12, 24 és 48 órás lépésekben.

Az echinakozid és az akteozid visszanyerési vizsgálatát a standardok extrakciós mintákba történő hozzáadásával végeztük. Feljegyeztük az echinakozid és az akteozid összes csúcsterületét és retenciós idejét. Az echinakozid és az akteozid kalibrációs görbéinek eredményeit a 2. táblázat tartalmazza.

A hozam kiszámítása

Az echinakozidot és az akteozidot indikatív komponensként használtuk a PhG-k meghatározásához. Az echinakozid vagy akteozid hozamát a következő egyenlettel számítottuk ki:

ahol Y=echinakozid vagy akteozid hozama (%); Echinakozid vagy akteozid C=koncentrációi (mg/ml); Az extrakciós oldat V=térfogata (ml); és W=a C. tubulosa por tömege (mg).

PhG-k extrakciós módszerei A C. tubulosa szárát először elektromos darálóval (JC-500g; Yongkang Kaiyuan Industry & Trade Co., Ltd., Yongkang, Kína) megőrölték, majd szűrőszitán (körülbelül 380 μm) szűrték. ). Ezután a C. tubulosa port kemencében 70 fokon tömegállandóságig szárítottuk. Öt gramm C. tubulosa port összekeverünk az extrakciós oldószerrel, és egy extrakciós palackba helyezzük. Ezt követően a folyékony keveréket előmelegítettük (30-80 fok) 5 percig állandó hőmérsékletű vízfürdőben (DF-101S; Jintan Analytical Instrument Co., Ltd, Jintan, Kína).

(a) HSHE módszer. A HSHE-t egy FA25 rendszerrel (FLUKO Co., Ltd., Shanghai, Kína) hajtottuk végre, amely a forgó vágóból, nagy sebességű motorból és vezérlőből állt. A belső maró forgási sebességét 10000-28000 ford./perc tartományban, a kihúzási időket 2-15 perc tartományban állítottuk be.

(b) Egyesült Arab Emírségek módszere – Öt gramm szárított mintát és 300 ml metanolt pontosan lemértünk, és egy extrakciós palackba töltöttük. Az extrakciós palackot ultrahangos fürdőbe merítettük, és 300 W ultrahangteljesítménnyel hajtottuk végre 10 percig. Az extrakciós hőmérsékletet 30 fokra állítottuk be.

(c) MAE módszer. Öt gramm szárított mintát és 300 ml metanolt pontosan lemértünk, és egy extrakciós palackba töltöttük. Az extrakciós palackot mikrohullámú reaktorba helyeztük, és 180 W-on 10 percig hajtottuk. Az extrakciós hőmérsékletet 30 fokra állítottuk be.

A HSHE módszert az UAE és a MAE módszerekkel hasonlították össze, azonos extrakciós oldószerrel, extrakciós idővel, extrakciós hőmérséklettel, szilárd-folyadék aránnyal és extrakciós ciklusszámmal. Az extrakciós oldatot 0,22 μm-es membránon szűrtük, és HPLC-vel analizáltuk az echinakozid és az akteozid koncentrációjának meghatározására. Az összes extrakciós eljárást háromszor megismételtük.

TERMÉSZETES CISTANCHE TUBULOSA AZ IMUNITÁS JAVÍTÁSÁRA PHGS75% ECH 30% ACT 12%

Átviteli árfolyamok meghatározása

A 2015 China Pharmacopoeia standard módszere alapján meghatározták a C. tubulosa por echinakozid- és akteozidtartalmát (28). Egy gramm C. tubulosa port és 50 ml 50%-os metanolt pontosan lemértünk, és egy 50 ml-es barna mérőlombikba adtuk. A folyékony keveréket lemérjük és 30 percig áztatjuk. Ezután a barna mérőlombikot ultrahangos fürdőbe merítettük, és 250 W ultrahangteljesítménnyel és 35 kHz frekvenciával 40 percig végeztük. A folyékony keveréket újra lemértük, és 50%-os metanolt adtunk hozzá az oldószerveszteség biztosítására. Az extrakciós oldatot 0,22 μm-es membránon szűrtük, és HPLC-vel analizáltuk az echinakozid és az akteozid koncentrációjának meghatározására. Az extrakciós eljárást háromszor megismételtük.

Az echinakozid vagy akteozid átviteli sebességét a következő egyenlettel számítottuk ki:

ahol X=echinakozid vagy akteozid átviteli sebessége (%); Az echinakozid vagy akteozid M1=minősége a kivonatban (mg); és az echinakozid vagy akteozid M2=minősége C. tubulosa porban (mg).

Eredmények és megbeszélés

A HPLC módszer validálása

A C. tubulosa-ból származó echinakozid és akteozid HPLC-profilja HSHE segítségével az 1. ábrán látható. Az echinakozid és az akteozid csúcsterületének RSD-je 1,89, illetve 1,4{5}}% volt. Az eredmények azt mutatták, hogy a HPLC módszer jó pontossággal rendelkezik az echinakozid és az akteozid mennyiségi analízisében. Különböző időpontokban (0–48 óra) az echinakozid és az akteozid csúcsterületének RSD-je 1,71, illetve 1,70% volt, ami azt jelzi, hogy a minta 48 óra alatt stabil volt. Az echinakozid és az akteozid visszanyerése 99,3, illetve 99,1%, RSD-jük 0,70, illetve 0,67% volt, ami megerősítette a HPLC módszer megbízhatóságát.

Különböző extrakciós módszerek összehasonlítása Az echinakozid és az akteozid hozamát illetően a HSHE módszert a MAE és az Egyesült Arab Emírségek módszereivel hasonlítottuk össze.

Megfigyeltük, hogy a HSHE-vel kapott echinakozid és akteozid hozama magasabb volt, mint a MAE és az Egyesült Arab Emírségek által kapott hozam. A MAE-hez képest a HSHE-vel nyert echinakozid és akteozid hozama 20,5, illetve 20,8%-kal volt nagyobb. Az Egyesült Arab Emírségekhez képest a HSHE által nyert echinakozid és akteozid hozama 6,6, illetve 7,4%-kal volt magasabb. Ezek az eredmények azt mutatják, hogy a HSHE jelentősen növelheti a PhG-k hozamát.

A HSHE módszer optimalizálása

A PhG-k HSHE-vel történő extrakciós paraméterei közé tartozik az etanol koncentrációja, az extrakciós hőmérséklet, a forgási sebesség, az extrakciós idő, a szilárd-folyadék arány és az extrakciós ciklusok száma (26, 29).

Az etanol-koncentráció hatása a PhG-k extrakciójára

Az etanol koncentrációja fontos tényező, amely befolyásolja a PhG-k hozamát. A 3. ábrán látható módon a C. tubulosa-ból származó echinakozid és akteozid hozamát vizsgáltuk különböző etanolkoncentrációk mellett. Kiderült, hogy az echinakozid hozama 0-ról 30%-ra nőtt, majd az etanol koncentrációjának növekedésével 30-ról 90%-ra csökkent. Az akteozid hozama 0-ról 70%-ra nőtt, majd az etanol koncentrációjának növekedésével 70-ről 90%-ra csökkent. Amikor az etanol koncentráció

50%, az echinakozid és az akteozid hozamok összege a maximumon volt. A különböző etanolkoncentrációk eltérő polaritásúak, ami az echinakozid és az akteozid eltérő oldhatóságához vezet. Így az optimális etanol koncentráció 50% volt.

Az extrakciós hőmérséklet hatása a PhG-k extrakciójára

Az extrakciós hőmérséklet PhG-kihozatalra gyakorolt ​​hatásának értékelésére különböző extrakciós hőmérsékleteket (30-80 fok) vizsgáltunk. Az echinakozid és az akteozid hozama különböző hőmérsékleteken a 4. ábrán látható. Megfigyelhető, hogy amikor az extrakciós hőmérséklet 30-ról 70 fokra emelkedett, az echinakozid és az akteozid hozama nőtt. Amikor a hőmérséklet 80 fokra emelkedett, az echinakozid és az akteozid hozama csökkent. Ez a magasabb hőmérsékletnek tulajdonítható, ami felgyorsítja a PhG-k lebomlását. Ezért az optimális extrakciós hőmérséklet 70 fok volt.

A forgási sebesség hatása a PhG-k kivonására

Az 5. ábra a különböző forgási sebességek hatását mutatja a PhG-k hozamára. Az echinakozid és az akteozid hozama a forgási sebesség növekedésével nőtt. A forgási sebesség növelése növelheti a belső és a külső maró nyíróerejét, így nő a PhG-k hozama. Az optimális fordulatszám 16000 ford./perc volt.

Az extrakciós idő hatása a PhG-k extrakciójára

Az echinakozid és az akteozid hozama különböző extrakciós idők mellett a 6. ábrán látható. Az echinakozid és az akteozid hozama stabil volt az extrakciós idők növekedésével. Ebből arra következtethetünk, hogy a PhG-k 2 perc alatt teljesen kivonhatók a C. tubulosa-ból, és az optimális extrakciós idő 2 perc volt.

A szilárd-folyadék arány hatása a PhG-k extrakciójára

Amint a 7. ábrán látható, az echinakozid és az akteozid hozamát a különböző szilárd-folyadék arányok mellett tárgyaltuk. Az echinakozid és az akteozid hozama 1:3-ról 1:9-re nőtt, és 1:9-ről 1:24-re stabilizálódott. Mivel kis mennyiségű extrakciós oldószer nem tudja teljesen feloldani az echinakozidot és az akteozidot, a tömegátadási sebesség csökkent. Az oldószerek túlzott extrakciója felesleges pazarlást okozott. Ezért az optimális szilárd-folyadék arány 1:9 volt.

Az extrakciós ciklusok számának hatása a PhG-k extrakciójára

A 8. ábra számos extrakciós ciklus hatását mutatja a PhG-k hozamára. Az echinakozid és az akteozid hozama az extrakciós ciklusok számának növekedésével nőtt. Az extrakciós idők azonban jelentősen megnőttek az extrakciós ciklusok növekedésével, és több energiát fogyasztottak. Az extrakciós ciklusok optimális száma egy volt.

A HSHE módszer összehasonlítása más extrakciós módszerekkel a PhG-k kivonására

A HSHE módszer eredményei összehasonlítva más extrakciós módszerekkel aPhG-k extrakciója C. tubulosa-bólA HSHE egyszerűbb és könnyebb, mint az olyan csatolási eljárások, mint az ultrahanggal segített vizes kétfázisú extrakció és az ultrahangos mikrohullámú extrakciós technológia. Ezenkívül a HSHE extrakciós nyomása alacsonyabb, mint a nyomás alatti folyadék extrakciós módszere, és az előbbi működési feltételei biztonságosabbak. Ennél is fontosabb, hogy a 3. táblázatból látható, hogy az összes extrakciós módszer közül a HSHE mutatja a legrövidebb extrakciós időt és a legkevesebb oldószer felhasználást. Megállapítható, hogy a HSHE módszer számos előnnyel rendelkezik, mint például a nagy hatásfok, az enyhe működési feltételek, az alacsony fogyasztási szint, az egyszerű berendezés és a könnyű kezelhetőség a természetes termékek kinyerésére.

Következtetések

Ebben a tanulmányban egy hatékony és környezetbarát HSHE módszert vizsgáltak PhG-k kivonására C. tubulosa-ból. Az Egyesült Arab Emírségek és a MAE módszerekhez képest az új HSHE módszer magasabb PhG-kitermelést eredményez azonos körülmények között. A MAE módszerrel összehasonlítva a hozamok aechinakozid és akteozid20,5, illetve 20,8%-kal emelkedtek. Az Egyesült Arab Emírségekhez képest az echinakozid és az akteozid hozama 6,6, illetve 7,4%-kal nőtt. A C. tubulosa-ból származó PhG-k HSHE extrakciós paramétereit optimalizáltuk. Az optimalizált paraméterek mellett az echinakozid és az akteozid hozama 1,366, illetve 0,519%-ot, az echinacoside és az akteozid transzfer sebessége pedig 87, illetve 94%-ot ért el. A HSHE módszer előnyei a nagy hatékonyság, az enyhe működési feltételek, az alacsony fogyasztási szint, az egyszerű felszerelés, a könnyű kezelhetőség és az alacsony költségek. Ez a kutatás új módszert kínál a PhG-k ipari extrakciójára C. tubulosa-ból.

TERMÉSZETES CISTANCHE TUBULOSA CISTANCHE GYÓGYNÖVÉNYEK PHGS75% ECH 30% ACT 12%