استخراج ترکیبات زیست فعال از گیاهان و گیاهان دارویی

استخراج ترکیبات زیست فعال از گیاهان و گیاهان دارویی

https://www.intechopen.com/chapters/77433
ترکیبات زیست فعال
تعریف ترکیبات زیست فعال برای مدت طولانی مبهم و نامشخص باقی ماند. تعداد بسیار کمی از مراجع اصطلاح “بیواکتیو” را توصیف می کنند. از دو کلمه تشکیل شده استزیستی- و -فعال. در ریشه شناسیزیستی- از یونانی (βίo-) “bios” است که به معنای زندگی است در حالی که -فعالاز کلمه لاتین “activus” مشتق شده است که به پویا، پر انرژی، با انرژی یا درگیر در فعالیت اشاره دارد [ 37 ، 38 ، 39 ]. اصطلاح “زیست فعال” یک اصطلاح جایگزین برای “فعال بیولوژیکی” است [ 40 ]. از این رو، یک ترکیب زیست فعال به سادگی یک ماده با فعالیت بیولوژیکی است [ 41 ، 42 ].

عصاره گیاهی یک ماده یا ماده فعال با خواص مطلوب است که اغلب با استفاده از یک حلال از بافت گیاه خارج می شود تا برای هدف خاصی استفاده شود. اصطلاح “ترکیبات فعال زیستی” به طور کلی به عنوان مواد شیمیایی مهم بیولوژیکی شناخته می شود اما به عنوان مواد مغذی ضروری شناخته نمی شود [ 43 ]. ترکیبات زیست فعال ترکیبات ضروری (به عنوان مثال، ویتامین ها) و غیر ضروری (به عنوان مثال، پلی فنول ها، آلکالوئیدها و غیره) هستند که در طبیعت وجود دارند، بخشی از زنجیره غذایی هستند و می توانند بر سلامت انسان تأثیر بگذارند [44 ] . آنها از منابع طبیعی مختلفی مانند گیاهان، حیوانات، میکروارگانیسم ها (مثلا قارچ ها) و موجودات دریایی (به عنوان مثال، گلسنگ ها) به دست می آیند [ 2 ]. مقدار محصولات طبیعی زیست فعال در منابع طبیعی همیشه نسبتاً کم است [ 45 ، 46 ]. ترکیبات فعال گیاهی معمولاً در داخل ماتریکس های گیاهی وجود دارند. ترکیبات فعال در مقادیر کم و غلظت های مختلف در تمام اندام ها یا قسمت های گیاه مانند برگ، ریشه، پوست، غده، چوب، صمغ یا ترشح اولئورزین، میوه ها، انجیر، گل ها، ریزوم ها، توت ها، سرشاخه ها و همچنین کل آن سنتز می شوند. گیاه. ممکن است پس از استخراج، فرآیندهای بیشتری برای خالص سازی یا جداسازی ترکیبات مورد نظر مورد نیاز باشد.

5. مواد گیاهی تازه یا خشک
نمونه های تازه و خشک شده استفاده می شود و در ادبیات در تهیه داروهای دارویی گزارش شده است. در حالت ایده‌آل، بافت‌های تازه گیاهی باید برای آنالیز فیتوشیمیایی استفاده شوند و مواد باید در عرض چند دقیقه پس از جمع‌آوری در الکل در حال جوش فرو برده شوند. روش دیگر، ممکن است گیاهان قبل از استخراج خشک شوند [ 47 ]. در بیشتر موارد گزارش شده، مواد خشک شده با توجه به زمان نگهداری طولانی در مقایسه با نمونه های تازه ترجیح داده می شوند. علاوه بر این، نمونه های تازه شکننده هستند و سریعتر از نمونه های خشک شده خراب می شوند. ترکیبات گیاهی مانند روغن‌های ضروری (EOs) در نمونه‌های خشک کمتری نسبت به نمونه‌های تازه یافت می‌شوند. در صورت استخراج مواد گیاهی تازه با استفاده از حلال‌های آلی مانند متانول یا اتانول، برای غیرفعال کردن آنزیم‌های موجود در نمونه گیاه ضروری است. ماده استخراجی ممکن است حاوی مقدار قابل توجهی آب باشد. از این رو می توان آن را با استفاده از حلال های آلی غیر قابل اختلاط خاص تقسیم کرد [ 3 ].

6. روش های خشک کردن
خشک کردن متداول ترین روش برای حفظ مواد گیاهی از تخریب آنزیمی مانند هیدرولیز گلوکوزید و غیره است. باید هرچه سریعتر در اتاق باز و در شرایط اولیه در دمای محیط با گردش هوا در اطراف مواد گیاهی خشک شود. از گرما و رطوبت اجتناب کنید [ 47 ]. با این حال، بسته به ماهیت اجزای مشخص شده یا مشخص شده، آنها را در سینی های کم عمق با هوای خشک هوای خوب در زیر نور آفتاب یا در سایه قرار می دهند. با این حال، معمولاً از نور مستقیم خورشید برای کاهش احتمال واکنش‌های شیمیایی که مسئول تشکیل مصنوعاتی است که ممکن است از دگرگونی‌های شیمیایی پس از قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش ایجاد شود، اجتناب می‌شود. روش دیگر، مواد گیاهی باید در شرایط دمایی بهینه بین 40 تا 50 درجه سانتیگراد خشک شوند یا در صورت نیاز می توان آنها را در فر خشک کرد. به طور کلی، مواد گیاهی در دمای کمتر از 30 درجه سانتیگراد خشک می شوند تا از تجزیه ترکیبات حساس به حرارت جلوگیری شود [ 3 ]. گیاهان حاوی اجزای فرار یا حرارت پذیر ممکن است لیوفیلیزه شوند (خشک شده در انجماد). در خشک کردن انجمادی، مواد منجمد در یک دستگاه تخلیه شده با سطح سرد در دمای -60 تا -80 درجه سانتیگراد قرار می گیرند. سپس بخارات آب از مواد منجمد به سرعت به سطح سرد می گذرد تا مواد خشک تولید شود [ 8 ، 48 ].

7. آسیاب یا پودر کردن مواد گیاهی
کاهش اندازه ذرات باعث افزایش تماس سطحی بین نمونه‌ها و حلال‌های استخراج شده و در نتیجه سرعت بازده و بازده را افزایش می‌دهد. آسیاب کردن منجر به نمونه‌های درشت کوچک‌تر شد، در همین حال، نمونه‌های پودری ذره‌ای همگن‌تر و کوچک‌تر دادند که منجر به تماس سطحی بهتر با حلال‌های مورد استفاده برای استخراج شد. قبل از استخراج، پیش تصفیه هایی مانند خشک کردن و آسیاب کردن مواد گیاهی معمولاً برای افزایش راندمان استخراج انجام می شود [ 48 ]. ضروری است که ذرات تا حد ممکن اندازه یکنواخت داشته باشند زیرا ذرات بزرگتر زمان بیشتری برای تکمیل فرآیند استخراج نیاز دارند [ 49 ]. معمولاً، مولکول های حلال بیشتر با آنالیت های بزرگتر تماس می گیرند و اندازه ذرات کوچکتر از 05 میلی متر برای استخراج کارآمد ایده آل است [ 8 ]. روش‌های مرسوم معمولاً برای کاهش اندازه ذرات نمونه‌های گیاه خشک استفاده می‌شود. ملات و آسیاب یا مخلوط کن برقی و آسیاب و غیره.

8. تکنیک های استخراج ترکیبات فعال از گیاهان و گیاهان
استخراج، جداسازی مخلوط فعال دارویی بسیاری از ترکیبات فعال طبیعی است که معمولاً در داخل مواد گیاهی (بافت ها) با استفاده از حلال های انتخابی از طریق روش استاندارد [ 50 ] موجود است. همچنین می توان آن را به عنوان درمان مواد گیاهی با حلال تعریف کرد که به موجب آن ترکیبات فعال دارویی حل می شوند و بیشتر مواد بی اثر حل نشده باقی می مانند. بنابراین، هدف از تمام استخراج، جداسازی متابولیت‌های محلول گیاهی، باقی گذاشتن مارک سلولی نامحلول به نام باقی مانده است [ 8 ]. محصول به‌دست‌آمده مخلوط نسبتاً پیچیده‌ای از متابولیت‌ها، در حالت مایع یا نیمه جامد یا (پس از حذف آب) به صورت پودر خشک است و برای مصارف خوراکی و/یا خارجی در نظر گرفته می‌شود. استخراج بر اساس تفاوت در حلالیت بین املاح، سایر ترکیبات موجود در ماتریس و حلال مورد استفاده برای تثبیت است [ 29 ].

به طور کلی، سه نوع رایج استخراج وجود دارد: مایع/جامد، مایع/مایع و اسید/باز [ 51 ]. استخراج این ترکیبات فعال نیاز به روش‌های استخراج مناسب دارد که قسمت‌های گیاه مورد استفاده به‌عنوان ماده اولیه، حلال مورد استفاده، زمان استخراج، اندازه ذرات و هم زدن در طول استخراج را در نظر بگیرد [ 52 ، 53 ]. روش های استخراج شامل استخراج با حلال، روش تقطیر، پرس و تصعید بر اساس اصل استخراج می باشد. استخراج با حلال پرکاربردترین روش است [ 47 ].

حلال مورد استفاده، قسمت گیاهی مورد استفاده به عنوان ماده اولیه و روش استخراج سه پارامتر اساسی گزارش شده است که بر کیفیت عصاره تأثیر می گذارد [ 15 ]. تهیه صحیح استخراج اولین گام در جهت جداسازی و شناسایی ترکیبات خاص در مواد خام گیاهی است. نقش مهم و تعیین کننده ای در نتیجه دارد. استخراج موفقیت‌آمیز با انتخاب دقیق و آماده‌سازی نمونه گیاهی و بررسی کامل ادبیات مناسب برای نشانه‌هایی از اینکه کدام پروتکل‌ها برای کلاس خاصی از ترکیبات یا گونه‌های گیاهی مناسب هستند، آغاز می‌شود [3 ] . به عنوان مثال، اگر اجزاء فرار یا مستعد تخریب باشند، می توان ابتدا آنها را منجمد کرد و با نیتروژن مایع همگن کرد [ 29 ]. استخراج، در بیشتر موارد، شامل خیساندن مواد گیاهی در حلال برای مدتی خاص است. خواص گزارش شده روی یک حلال استخراج عالی شامل سمیت کم، اثر نگهدارنده، سهولت تبخیر در حرارت کم، افزایش جذب فیزیولوژیکی سریع عصاره و عدم توانایی در ایجاد پیچیده یا تفکیک عصاره است.

اصل استخراج جامد-مایع این است که وقتی یک ماده جامد با حلال تماس پیدا می کند، اجزای محلول در ماده جامد حل شده و به سمت حلال حرکت می کنند. در استخراج با حلال، انتقال جرم مواد محلول به حلال در یک گرادیان غلظت صورت می گیرد. سرعت انتقال جرم به غلظت مواد بستگی دارد تا زمانی که تعادل حاصل شود. پس از آن دیگر انتقال جرم از مواد گیاهی به حلال وجود نخواهد داشت. علاوه بر این، گرم کردن حلال همچنین می تواند انتقال جرم را به دلیل حلالیت بهتر افزایش دهد.

علاوه بر این، اگر حلال تازه تعادل حلال را با مواد گیاهی جایگزین کند، گرادیان غلظت تغییر می کند [ 50 ]. خواص مورد نیاز برای یک حلال استخراج عالی (یا مخلوطی از حلال ها) عبارتند از حذف، بی اثر، غیر سمی، عاری از نرم کننده ها، به راحتی قابل اشتعال نیست و برهمکنش شیمیایی بدون یا کمتر است [53 ] . بنابراین انتخاب حلال برای استخراج حلال بسیار مهم است. حلالیت، گزینش پذیری، هزینه و ایمنی باید در انتخاب حلال در نظر گرفته شود [ 47 ]. عوامل موثر بر انتخاب حلال عبارتند از: کیفیت مواد شیمیایی گیاهی که قرار است استخراج شود، سرعت استخراج، تنوع متابولیت های استخراج شده، سمیت حلال در فرآیند سنجش زیستی، و خطر بالقوه سلامت عصاره گیری ها و سهولت کار بعدی عصاره. . به دست آوردن حداکثر بازده و بالاترین کیفیت ترکیبات هدف، هدف اصلی فرآیند استخراج است [ 29 ]. روش‌های استخراج معمولاً بر اساس ویژگی‌های ترکیبات فعال هدف، محتوای آب مواد گیاهی و اهداف استخراج انتخاب می‌شوند. در ابتدا، ترکیبات زیست فعال طبیعی با استفاده از تکنیک های مختلف استخراج استخراج می شوند و زیست فعالی های آنها با استفاده ازدرونکشتگاهیوin vivoآزمایش [ 45 ، 47 ]. تعیین موفقیت آمیز ترکیبات فعال بیولوژیکی از مواد گیاهی تا حد زیادی به نوع حلال مورد استفاده در استخراج بستگی دارد. از آنجایی که عصاره حاوی ردپایی از حلال باقیمانده خواهد بود، حلال نباید با سنجش زیستی تداخل داشته باشد [ 15 ].

روش های مختلف مرسوم (کلاسیک) و غیر متعارف (نوآورانه) می توانند مواد گیاهی را استخراج کنند. تنوع در روش های استخراج معمولاً به عوامل کلیدی مانند زمان استخراج، دمای مورد استفاده، اندازه ذرات بافت ها، نسبت حلال به نمونه، pH حلال بستگی دارد.

8.1 تکنیک های کلاسیک و/یا متعارف
روش‌های استخراج رایج (که مدت‌ها مورد استفاده قرار می‌گرفتند) اساساً مبتنی بر استخراج مایع-جامد هستند. کارکرد آنها معمولاً آسان است و بر پایه گرما و/یا حلال هایی با قطبیت های مختلف هستند.

8.1.1 خیساندن
این فرآیند با خیساندن مواد گیاهی (درشت یا نیروزا) در یک ظرف در بسته در یک حلال که در دمای اتاق به مدت 2 تا 3 روز با هم زدن مکرر برای به دست آوردن عصاره های گیاهی می ماند، انجام می شود. برای جلوگیری از تبخیر حلال در فشار اتمسفر از یک استخراج کننده مهر و موم شده استفاده می شود. هدف از این فرآیند نرم کردن و شکستن دیواره های سلولی گیاه برای آزادسازی ترکیبات گیاهی محلول است. سپس مخلوط توسط فیلتراسیون یا تخلیه پس از یک زمان مشخص فشرده یا صاف می شود [ 8 ، 54 ]. خیساندن ساده ترین و همچنان پرکاربردترین روش است. روش استخراج در این فرآیند ثابت بر اساس اصل انتشار مولکولی کار می کند که فرآیندی زمان بر است. خیساندن، پراکندگی تجمع محلول غلیظ در اطراف سطح ذرات را تضمین می کند و حلال تازه را برای استخراج بیشتر به سطح ذرات می آورد [ 46 ].

8.1.2 هضم
این نوعی خیساندن است که در آن حرارت ملایم در طول فرآیند استخراج خیساندن اعمال می شود. دما مواد موثره مواد گیاهی را تغییر نمی دهد، بنابراین کارایی بیشتری در استفاده از قاعدگی (حلال یا مخلوط حلال مورد استفاده برای استخراج) وجود دارد. زمانی استفاده می شود که دمای نسبتاً بالا قابل اعتراض نباشد و در نتیجه کارایی حلال قاعدگی افزایش یابد [ 15 ]. بیشترین استفاده از دما بین 35 تا 40 درجه سانتیگراد است، اگرچه ممکن است تا 50 درجه سانتیگراد بیشتر نشود. قسمت گیاهی که باید استخراج شود در ظرفی با مایع از قبل گرم شده تا دمای مشخص شده قرار داده می شود و برای مدتی که ممکن است بین نیم ساعت تا 24 ساعت متغیر باشد نگهداری می شود و ظرف را مرتب تکان می دهیم. این فرآیند برای مواد گیاهی یا قسمت‌های گیاهی که حاوی مواد کم محلول یا ترکیبات پلی فنلی هستند استفاده می‌شود [ 49 ].

8.1.3 تزریق
انفوزیون یک فرآیند شیمیایی ساده است که برای استخراج مواد گیاهی که فرار است و به آسانی حل می شود یا مواد فعال آن را به راحتی در حلال های آلی آزاد می کند استفاده می شود [ 49 ]. دم کرده و جوشانده از همان اصل خیساندن استفاده می کنند. هر دو شامل خیساندن مواد گیاهی در آب جوشانده یا سرد است که سپس اجازه می‌دهد در مایع خیسانده شود. زمان خیساندن برای انفوزیون هر چند کوتاهتر است. سپس مایع را می توان با استفاده از یک اواپراتور چرخشی در خلاء جدا کرده و غلیظ کرد.

دم کرده کاربرد خود را در تهیه و مصرف چای می یابد که در آستنی روانی، اسهال، برونشیت، آسم و غیره تجویز می شود. در مناطق گرمسیری آفریقا، دم کرده پوست درختPrunus Africana(pygeum) برای افزایش سهولت ادرار و کاهش التهاب و رسوبات کلسترول به صورت خوراکی مصرف می شود [ 30 ].

8.1.4 تخلیه (شستشو)
کلمه “lixiviation” (از کلمه لاتین lixivium، “lessive” آمده است.) استخراج همیشه با حلال سرد یا آب پز، تازه و جدید انجام می شود. استخراج اجزا با استفاده از آب به عنوان حلال انجام می شود.

8.1.5 جوشانده
فرآیند فعلی شامل جوشاندن مواد گیاهی در آب برای به دست آوردن عصاره های گیاهی است. گرما از طریق همرفت و رسانایی منتقل می شود و انتخاب حلال ها نوع ترکیب استخراج شده از مواد گیاهی را تعیین می کند [ 8 ]. نمونه در حجم معینی از آب برای مدت زمان معین (15 تا 60 دقیقه) جوشانده می شود و سپس سرد می شود، صاف می شود، صاف می شود و به اندازه ای آب از طریق دارو اضافه می شود تا حجم مورد نظر به دست آید. این روش برای استخراج ترکیبات مقاوم در برابر حرارت (که با دما تغییر نمی کند) و محلول در آب، مواد گیاهی سخت مناسب است و معمولاً منجر به ترکیبات محلول در روغن بیشتر از خیساندن می شود.

8.1.6 تنتور
استخراج مواد گیاهی در الکل است. معمولاً مواد گیاهی (تازه) و اتیل الکل را به نسبت 1:5 می گیرند. به دلیل محتوای الکل، تنتورها را می توان در دمای اتاق بدون تجزیه نگهداری کرد [ 55 ].

8.1.7 نفوذ
با عبور حلال جوشانده شده از مواد گیاهی با سرعت کنترل شده و متوسط ​​(به عنوان مثال 5-7 قطره در دقیقه) انجام می شود تا زمانی که استخراج قبل از تبخیر کامل شود. عصاره های گیاهی غلیظ معمولاً در ته ظرف جمع آوری می شوند. برای به دست آوردن مقدار قابل توجهی عصاره، می توان با پر کردن مجدد دستگاه پرکولاتور با حلال تازه و ادغام تمام عصاره ها با هم، پرکولاسیون های متوالی را انجام داد. این روش بیشتر برای استخراج ترکیبات فعال در تهیه تنتور و عصاره مایع استفاده می شود. عیب اصلی آن این است که حجم زیادی از حلال مورد نیاز است و این روش می تواند زمان بر باشد و ممکن است به افراد ماهر نیاز داشته باشد [ 49 ].

8.1.8 تقطیر با بخار و تقطیر با آب
روش‌های تقطیر با بخار آب معمولاً برای استخراج ترکیبات فرار از جمله اسانس نامحلول در آب از گیاهان معطر و دارویی مختلف استفاده می‌شود. این کار با جوشاندن مواد گیاهی در آب برای به دست آوردن EOs پس از تراکم بخار انجام می شود. تقطیر با بخار آب در دمایی کمتر از نقطه جوش مواد تشکیل می شود. این روش برای ترکیبات زیست فعال حساس به گرما به عنوان مثال، ترکیبات معطر طبیعی مفید است. گرما منجر به شکستگی در منافذ نمونه می شود و سپس ترکیب مورد نظر را از یک ماتریکس آزاد می کند. همانطور که قانون رائول بیان می کند که هنگام مخلوط کردن دو مایع غیر قابل اختلاط، نقطه جوش کاهش می یابد. بنابراین، در مخلوطی از ترکیبات فرار با نقطه جوش بین 150 تا 300 درجه سانتیگراد و آبی که نقطه جوش آن در حدود 100 درجه سانتیگراد (در فشار اتمسفر) است، تبخیر مخلوط به تبخیر آب نزدیکتر خواهد شد [ 29 , 56 ].

شباهت هایی بین اصول تقطیر با آب و تقطیر با بخار وجود دارد. به طور خلاصه، مواد گیاهی در آب یا یک حلال مناسب غوطه ور می شوند و سپس در آلمبیک تحت فشار اتمسفر حرارت داده می شوند تا به جوش بیایند. در یک کندانسور، بخارات EOs و آب تحت یک فرآیند مایع سازی قرار می گیرند و EOS پس از جمع آوری میعانات در دکانتر از آب/حلال جدا می شود. اصل استخراج بر اساس تقطیر همسانگرد است. تقطیر با آب با غوطه وری در آب، تزریق مستقیم بخار، و غوطه وری در آب و تزریق بخار سه نوع اصلی تقطیر با آب هستند. زمان تقطیر بستگی به مواد گیاهی در حال پردازش دارد [ 56 ].

8.1.9 استخراج مداوم گرم یا استخراج سوکسلت، سوکسله
در این روش، نمونه ریز آسیاب شده در یک کیسه متخلخل یا “انگشت” ساخته شده از یک کاغذ صافی قوی یا سلولز، در محفظه انگشتانه دستگاه سوکسله قرار داده می شود. اولین دستگاه سوکسله در سال 1879 توسط فرانتس فون سوکسله ( شکل 2 ) [ 58 ] توسعه یافت. حلال های استخراج در یک فلاسک ته گرد حرارت داده می شوند، به داخل انگشتان نمونه تبخیر می شوند، در کندانسور متراکم می شوند و دوباره چکه می کنند. هنگامی که محتوای مایع به بازوی سیفون می رسد، محتوای مایع دوباره در فلاسک پایینی تخلیه می شود و این فرآیند ادامه می یابد [ 8 ]. از معایب آن می توان به عدم امکان هم زدن اشاره کرد و مقدار زیادی حلال مورد نیاز است. این روش برای ترکیبات حساس به حرارت نامناسب است زیرا قرار گرفتن در معرض طولانی مدت (زمان استخراج طولانی) در برابر حرارت ممکن است منجر به تخریب آنها شود. این یک روش کلاسیک رسمی است که برای تعیین محتوای چربی غذاهای مختلف استفاده می شود [ 15 ، 29 ، 57 ].

شکل 2.
دستگاه استخراج آزمایشی سوکسله [57].
قرار گرفتن در معرض حلال های آلی مایع خطرناک و قابل اشتعال از مهمترین معایب این روش است و خلوص بالای حلال های استخراج مورد نیاز ممکن است به هزینه آن بیافزاید. همچنین، تکان دادن یا هم زدن را نمی توان در دستگاه سوکسله برای تسریع فرآیند ارائه کرد [ 57 ].

با این حال، در مقایسه با خیساندن به مقدار کمتری از حلال نیاز دارد. علاوه بر این، به جای اینکه بخش‌های زیادی از حلال گرم از نمونه عبور کند، فقط یک دسته از حلال بازیافت می‌شود. از دیگر مزایای این تکنیک می توان به حالت عملیاتی ساده، قابلیت کاربرد آن در دمای بالاتر که فرآیند سینتیک را افزایش می دهد، هزینه سرمایه پایین، عدم وجود فیلتراسیون و تماس مداوم حلال و نمونه اشاره کرد. دمای استخراج نسبتاً بالایی را با حرارت از فلاسک تقطیر حفظ می کند [ 29 ، 57 ، 59 ].

8.1.10 استخراج کامل سریال
این یک روش استخراج استاندارد است که شامل استخراج متوالی با حلال های مختلف با افزایش قطبیت از غیر قطبی به قطبی است. هدف این است که اطمینان حاصل شود که طیف وسیعی از قطبیت ترکیبات می تواند استخراج شود [ 15 ].

8.1.11 تخمیر (استخراج آبی-الکلی)
برخی از آماده سازی های دارویی از روش تخمیر برای استخراج اصول فعال استفاده می کنند. روش استخراج شامل خیساندن داروی خام، اعم از پودر یا جوشانده، برای مدت معینی است. الکل تولید می کنددر موقعیتپس از تخمیر رخ می دهد؛ این امر استخراج اجزای فعال موجود در مواد گیاهی را آسان می کند. الکلی که از این رو تولید می شود علاوه بر این به عنوان نگهدارنده عمل می کند. اگر قرار است تخمیر در ظرف سفالی انجام شود ابتدا باید آب را بجوشانند. خمره های چوبی، کوزه های چینی یا ظروف فلزی به جای ظروف سفالی در تولید در مقیاس بزرگ استفاده می شود. این روش هنوز استاندارد نشده است [ 50 ].

تقطیر با آب و تقطیر با بخار، خیساندن هیدرولیتیک و به دنبال آن تقطیر، بیان و افلوراژ (استخراج چربی سرد) ممکن است برای گیاهان معطر استفاده شود. برخی از آخرین روش‌های استخراج برای گیاهان معطر عبارتند از: به دام انداختن فضای سر، استخراج میکرو فاز جامد، استخراج پروتوپلاست، تقطیر میکرو [ 15 ].

این تکنیک ها ساده ترین و ساده ترین روش ها هستند. علی‌رغم ایجاد روش‌های استخراج پیشرفته، پتانسیل استخراج‌های جامد- مایع معمولی هنوز برای به دست آوردن ترکیبات فعال از گیاهان مورد استفاده قرار می‌گیرد. این روش ها به دلیل مصرف زیاد حلال و زمان استخراج طولانی که می تواند برخی از متابولیت ها را از بین ببرد، مورد انتقاد قرار می گیرد. حلال های مورد استفاده در این تکنیک ها برای خیساندن نقش مهمی دارند. بسیاری از روش‌های استخراج پیشرفته دیگر که فناوری‌های مختلف را در بر می‌گیرند توسعه یافته‌اند [ 8 ، 48 ].

8.2 تکنیک های نوآورانه (غیر متعارف).
در سال های اخیر پیشرفت ثابتی در توسعه فناوری استخراج وجود دارد. آنها همچنین به عنوان تکنیک های پیشرفته با آخرین توسعه یافته شناخته می شوند.

8.2.1 استخراج به کمک مایکروویو (MAE)
امواج مایکروویو بخشی از طیف الکترومغناطیسی نور با محدوده 300 مگاهرتز تا 300 گیگاهرتز هستند و طول موج این امواج از 1 سانتی‌متر تا 1 مترمکعب است [ 60 ]. این امواج از دو میدان نوسانی عمود بر هم تشکیل شده اند که به عنوان حامل انرژی و اطلاعات استفاده می شوند.

در این فرآیند استخراج، استفاده از انرژی مایکروویو منجر به گرم شدن سریعتر می شود. با توجه به قرار گرفتن هر مولکول در معرض میدان مایکروویو، اثرات مستقیم آن شامل کاهش گرادیان حرارتی، تولید حجم در اثر گرما، کاهش اندازه تجهیزات به دلیل سرعت بالاتر فرآیند و در نتیجه افزایش بهره وری از طریق استفاده بهتر از همان است. حجم فرآیند تجهیزات [ 61 ]. MAE یک روش استخراج حلال سبز امکان پذیر است زیرا از آب یا الکل در دمای بالا و شرایط فشار کنترل شده استفاده می کند ( شکل 3 ).

شکل 3.
نمایش شماتیک تجهیزات استخراج به کمک مایکروویو [62].
این روش مزایای مختلفی مانند سهولت در رسیدگی و درک ثبات را نشان داده است. بسیاری از مطالعات گزارش کردند که MAE بازده بالاتری دارد و به طور قابل توجهی سریعتر از روش های مرسوم برای استخراج مواد فعال از مواد گیاهی است [ 48 ، 54 ، 62 ]. MAE می تواند به عنوان یک جایگزین بالقوه برای تکنیک های سنتی استخراج جامد-مایع ارائه شود. برخی از مزایای بالقوه به شرح زیر است:

مقدار کمتری از حلال مورد نیاز است (می توان از چند میلی لیتر حلال استفاده کرد).

زمان استخراج کوتاه تر، از چند ثانیه تا چند دقیقه (15-20 دقیقه).

بهبود عملکرد استخراج؛

مطلوب برای اجزای حرارت پذیر؛

بقایای فلزات سنگین و سموم دفع آفات موجود در ردیابی را می توان از چند میلی گرم نمونه گیاهی استخراج کرد.

در طول استخراج، هم زدنی را فراهم می کند که به وسیله آن پدیده انتقال جرم بهبود می یابد [ 54 ، 60 ، 62 ، 63 ].

تشدید MAE برای عملکردی نیاز به تجهیزات خاصی دارد و الکتریسیته امواج تولید می کند که منجر به سرمایه گذاری های بالاتر و هزینه های عملیاتی بالاتر نسبت به روش های معمولی می شود [ 64 ]. Banar و همکارانش ترکیبات زیست فعال را از آن استخراج کردندگزنهدر لبنان با استفاده از روش‌های مرسوم (خیساندن، رفلاکس، سوکسله، تقطیر با آب، استخراج به کمک اولتراسوند (UAE) و استخراج به کمک مایکروویو (MAE)) با حلال‌های مختلف رشد می‌کند. نتایج آنها نشان داد که MAE موثرترین تکنیک بود. زمان استخراج کاهش یافت، از حلال کمتر استفاده شد و مقدار ترکیبات استخراج شده افزایش یافت [ 65 ].

8.2.2 استخراج با کمک اولتراسوند (امارات متحده عربی) یا استخراج فراصوت
این روش استخراج شامل استفاده از امواج فراصوت با فرکانس های 20 تا 2000 کیلوهرتز است. این باعث افزایش نفوذپذیری دیواره های سلولی و ایجاد حفره می شود. اگرچه این فرآیند در برخی موارد مفید است، اما کاربرد وسیع آن به دلیل هزینه بالای آن محدود است. قابل توجه ترین نقطه ضعف این روش، اثر مضر گاه به گاه اما شناخته شده انرژی اولتراسوند بر اجزای فعال گیاهان دارویی از طریق تشکیل رادیکال های آزاد و در نتیجه تغییرات نامطلوب بر روی مولکول های دارو است [50 ] . نمایش شماتیک تجهیزات در زیر آورده شده است ( شکل 4 ).

شکل 4.
نمایش شماتیک تجهیزات استخراج به کمک اولتراسوند.
عواملی که بر کارایی امارات تأثیر می گذارند عبارتند از: زمان استخراج، قدرت، حلال، نسبت مایع به جامد (L/S)، مواد گیاهی، فرکانس، دامنه و شدت. امارات متحده عربی نسبت به سایر روش های استخراج پیشرفته مزیت بیشتری دارد و بهترین راندمان انتقال جرم و حرارت، کمترین مصرف انرژی و انتشار کربن را ارائه می دهد. گزارش شده است که محتوای فنلی کل، فعالیت آنتی اکسیدانی یا ترکیبات فعال خاص را به همراه دارد [ 62 ، 66 ].

8.2.3 استخراج مایع تحت فشار (PLE) یا استخراج با حلال تسریع شده (ASE)
استخراج مایع تحت فشار (PLE) همچنین به عنوان استخراج مایع تحت فشار (PFE)، استخراج با حلال تسریع شده (ASE) و استخراج با حلال تحت فشار (PSE) یا به عنوان سیستم استخراج حلال تقویت شده (ESE) شناخته می شود [67 ] .

شرکت Dionex PLE را در سال 1995 به عنوان جایگزینی برای خیساندن، نفوذپذیری، فراصوت، استخراج سوکسله و غیره معرفی کرد. این یک روش خودکار برای استخراج نمونه های جامد با حلال های مایع (آبی یا آلی، منفرد یا مخلوط) بالاتر از نقطه جوش، ترکیب بالا است. فشار (4-12 مگاپاسکال) و دمای متوسط ​​تا بالا (50-300 درجه سانتیگراد) [ 68 ]. هنگامی که آب حلال استخراج است، از اصطلاحات مختلفی برای تعریف روش استفاده می شود که شامل استخراج آب گرم (HWE)، استخراج آب زیر بحرانی (SWE)، استخراج آب با دمای بالا (HTWE)، عصاره آب گرم تحت فشار (PHWE)، مایع است. استخراج آب یا استخراج آب فوق گرم [ 67 ]. اندازه نمونه، حلال، فشار، دما، pH، سرعت جریان، زمان استخراج پارامترهای استاندارد موثر بر فرآیند PLE هستند که دما و نوع حلال مهمترین آنها هستند [69 ، 70 ، 71 ] .

در این فرآیند، برای مدت زمان کوتاهی (5 تا 10 دقیقه)، یک کارتریج که فضای کافی در آن قرار داده شده است با یک حلال استخراج پر می شود و برای استخراج استاتیک نمونه تحت دما و فشار بالا استفاده می شود. برای پاکسازی عصاره نمونه از سلول استخراج در یک فلاسک کلکتور از گاز تحت فشار استفاده می شود ( شکل 5 ) [ 68 ].

شکل 5.
طرح تجهیزات استخراج مایع تحت فشار [68].
برای افزایش کارایی این فرآیند استخراج، از حلال های مایع سازگار با محیط زیست در دما و فشار متوسط ​​تا بالا استفاده می شود [ 72 ]. افزایش دما باعث تغییرات چشمگیر در خواص فیزیکی-شیمیایی آب می شود، حلالیت آنالیت ها را افزایش می دهد، برهمکنش های ماتریس-آنالیت را شکسته و به سرعت انتشار بالاتری دست می یابد، و با افزایش نفوذپذیری حلال، فرآیند استخراج را تسریع می بخشد. افزایش فشار در مقابل، حلال را در حالت مایع بدون جوش نگه می دارد و حلال را مجبور می کند تا به منافذ ماتریکس نفوذ کند [ 55 ، 73 ، 74 ، 75 ].

مزایای اصلی این روش عبارتند از: (1) استخراج سریعتر از 15 تا 50 دقیقه، (ب) مقدار کم حلال (15-40 میلی لیتر)، و بدون نیاز به فیلتراسیون. با این حال، تجهیزات پرهزینه و نیاز به بهینه سازی متغیرها برای جلوگیری از کارایی وابسته به ماتریس، معایب اصلی هستند [ 72 ، 73 ، 74 ].

8.2.4 استخراج سیال فوق بحرانی (SFE)
SFE برای جداسازی اجزا از ماتریس با استفاده از سیالات فوق بحرانی به عنوان حلال استخراج استفاده می شود ( شکل 6 ) [ 30 ].

شکل 6.
نمودار شماتیک تنظیم استخراج سیال فوق بحرانی (SFE) [76].
استفاده از CO2 به عنوان سیال استخراج مزایای بسیاری دارد. علاوه بر این، نقطه جوش پایین آن (31 درجه سانتیگراد) و فشار بحرانی آن (74 بار) است. علاوه بر این، دی اکسید کربن در طبیعت فراوان، ایمن و ارزان است. اما در حالی که دی اکسید کربن سیال ترجیحی برای SFE است، دارای چندین محدودیت قطبیت است. هنگام استخراج املاح قطبی و زمانی که برهمکنش های قوی آنالیت-ماتریس وجود دارد، قطبیت حلال بسیار مهم است. سیال دی اکسید کربن معمولاً با حلال های آلی مخلوط می شود تا محدودیت های قطبیت کاهش یابد ( شکل 7 ) [ 2 ].

شکل 7.
نمایش شماتیک یک سیستم استخراج سیال فوق بحرانی (SFE) [62].
روش استخراج SFE دارای مزایای متمایز است:

استخراج ترکیبات در دمای پایین انجام می شود و از آسیب ناشی از گرما و برخی از حلال های آلی به شدت جلوگیری می شود. SFE درمان ملایمی را برای مواد حساس به حرارت ارائه می دهد.

عطرها و عطرها بدون تغییر باقی می مانند.

CO2 یک حلال ارزان قیمت است.

هیچ بقایای حلال باقی نمی ماند.

امکان جفت شدن مستقیم با تکنیک های کروماتوگرافی تحلیلی مانند کروماتوگرافی گازی (GC) یا کروماتوگرافی سیال فوق بحرانی (SFC).

روش استخراج سازگار با محیط زیست CO2 به عنوان حلال مشکلات زیست محیطی ایجاد نمی کند و از نظر فیزیولوژیکی بی ضرر، میکروب کش و غیر قابل اشتعال است.

برخی از معایب خاص این روش عبارتند از:

هزینه سرمایه گذاری بالا؛

استفاده از فشارهای بالا منجر به هزینه های سرمایه ای برای کارخانه می شود و هزینه های عملیاتی نیز ممکن است بالا باشد، بنابراین تعداد فرآیندهای تجاری که از استخراج سیال فوق بحرانی استفاده می کنند نسبتاً کم است، عمدتاً به دلیل وجود روش های اقتصادی تر.

مواد با قطبیت بالا (قندها، اسیدهای آمینه، نمک های معدنی، پروتئین ها و غیره) محلول هستند.

تعادل فاز سیستم حلال/املاح پیچیده است و طراحی شرایط استخراج دشوار است.

SFE کاربرد گسترده ای در استخراج آفت کش ها، نمونه های محیطی، غذاها و عطرها، اسانس ها، پلیمرها و محصولات طبیعی پیدا می کند [ 50 ، 77 ]. Conde-Hernández و همکارانش اسانس رزماری را استخراج کردند (Rosmarinus officinalis) با استخراج S-CO2، تقطیر با آب و تقطیر با بخار. آنها دریافتند که هر دو بازده اسانس و فعالیت آنتی اکسیدانی عصاره SFC بیشتر از دو روش دیگر بود [ 78 ، 79 ].

8.2.5 استخراج میدان الکتریکی پالسی (PEF).
استخراج میدان الکتریکی پالسی تکنیکی است که بر اساس قرار گرفتن ماتریس گیاهی در معرض پتانسیل الکتریکی است. یک ترانسفورماتور یک پالس الکتریکی تولید می کند و ولتاژ را از 140 یا 220 ولت به 1000 ولت یا حتی بیشتر از آن (25000 ولت) افزایش می دهد. یک خازن این ولتاژ بالا را در یک محفظه بسته با الکترودهای فلزی تبدیل می کند. طرح کلی تجهیزات PEF در شکل 8 [ 80 ] ارائه شده است.

شکل 8.
طرح کلی فرآیند تجهیزات PEF.
این استخراج “سرد” با کمک PEF از تخریب سلول و استخراج اجزا از واکوئل های درون سلولی جلوگیری می کند [ 81 ]. به طور قابل توجهی بازده را افزایش می دهد و زمان را کاهش می دهد زیرا می تواند انتقال جرم را با تخریب ساختارهای غشایی در طول فرآیند استخراج افزایش دهد.

انرژی ورودی ویژه، دمای تصفیه و قدرت میدان از جمله پارامترهایی هستند که می توانند بر کارایی تصفیه استخراج PEF تأثیر بگذارند. این روش به عنوان یک روش غیر حرارتی شناخته می شود که تجزیه اجزای حرارت پذیر را کاهش می دهد [ 47 ].

8.2.6 استخراج به کمک آنزیم (EAE)
EAE یک پیش تیمار آنزیمی است که با افزودن آنزیم های هیدرولیز کننده خاص در طول مرحله استخراج انجام می شود. در غشای سلولی و ساختار دیواره سلولی، میسل ها توسط ماکرومولکول هایی مانند پلی ساکاریدها و پروتئین تشکیل می شوند. انعقاد و دناتوره شدن پروتئین ها در دماهای بالا در طول استخراج، موانع اصلی استخراج محصولات طبیعی است. EAE راندمان استخراج را به دلیل عملکرد هیدرولیتیک آنزیم ها بر روی اجزای دیواره سلولی و غشاء و ماکرومولکول های داخل سلول افزایش می دهد که آزادسازی محصولات طبیعی را تسهیل می کند. سلولز، α-آمیلاز و پکتیناز آنزیم‌های هیدرولیزکننده هستند که معمولاً در EAE استفاده می‌شوند [ 47 ، 82 ]. این روش برای استخراج مواد فعال زیستی مختلف از ماتریس های گیاهی مناسب است، اما پس از فیلتراسیون، کسر به دست آمده غنی از مولکول های کوچک محلول در آب است که شامل پلی فنول ها و فلاونوئیدها می شود [82 ] .

8.2.7 استخراج توربو تقطیر یا استخراج توربو (توربولیز)
تقطیر توربو در سال 1983 توسط Martel ثبت اختراع شد و در چندین شرکت به عنوان یک هدف صنعتی برای استخراج EOs از ماتریکس های سخت (مانند چوب، پوست و دانه ها) استفاده شده است [83 ] . فرآیند استخراج مشابه تقطیر با آب با تغییرات جزئی است [ 84 ]. توربو استخراج یا توربولیز بر اساس استخراج با هم زدن و کاهش همزمان اندازه ذرات است. به دلیل نیروی برشی بالا، از هم گسیختگی سلول ها منجر به انحلال سریع اجزای فعال می شود. این منجر به زمان عصاره گیری در حد چند دقیقه می شود و محتوای گیاه تقریباً به طور کامل تخلیه می شود [ 85 ]. در مقایسه با تقطیر با آب، تقطیر توربو زمان استخراج و مصرف انرژی را به حداقل می رساند و از تخریب اجزای فرار جلوگیری می کند ( شکل 9 ) [ 84 ].

شکل 9.
توربو-کلونجر آزمایشگاهی: (الف) شماتیک، (ب) دستگاه نیمکت. کشتی (1)؛ روتور (2)؛ خردکن توربو (3)؛ دماسنج (4)؛ ستون تقطیر (5)؛ کندانسور (6)؛ جداکننده گیرنده-cum (7) [46،84].
در سال 2017، مارتینز و همکارانش استخراج توربوی stevioside و rebaudosideo A را ازاستویا رباودیانابرگ های خشک و پودر شده استخراج با استفاده از یک طرح فاکتوریل کسری انجام می شود که امکان ارزیابی اثرات اصلی اندازه پودر دارو، نسبت حلال به دارو بر اساس وزن، دما، هم زدن و زمان بر عملکرد این گلیکوزیدها را فراهم می کند. کار آنها نشان داد که استخراج توربو امیدوار کننده بوداستویا رباودیانااستخراج گلیکوزیدها این امر باعث تحریک تحقیقات جدید در مورد تصفیه این عصاره ها شد که به منبع درآمد هیجان انگیزی برای کشورهای در حال توسعه مانند هند و برزیل تبدیل شد [ 86 ]. پرینو و همکاران نشان دادند که اسانس استخراج شده به روش تقطیر توربو در 30 دقیقه از نظر کمی (محصول و مشخصات سینتیکی) و از نظر کیفی (پروفایل معطر) مشابه اسانس های حاصل از تقطیر با آب معمولی در 3 ساعت است. آنها به این نتیجه رسیدند که این فرآیند، که زمان استخراج را کاهش می دهد، کاملاً با استخراج ماتریس های سخت سازگار است [ 84 ]. می تواند نسبت به خیساندن دینامیک سودمند باشد.

8.2.8 استخراج جریان مخالف (CCE)
در این روش، مواد خام مرطوب برای تولید دوغاب ریز پودر می شود. ماده مورد نظر در یک جهت (معمولاً به صورت دوغاب ریز) در داخل یک استخراج کننده استوانه ای حرکت می کند که در آن با حلال استخراج کننده تماس پیدا می کند. علاوه بر این، ماده اولیه حرکت می کند و عصاره غلیظ تری ایجاد می کند. بنابراین، استخراج کامل زمانی امکان پذیر است که مقادیر مواد و سرعت جریان حلال بهینه شود، استخراج کامل امکان پذیر است. این فرآیند بسیار کارآمد است، زمان کمی می برد و در صورت اعمال دمای بالا هیچ خطری ندارد. در نهایت، عصاره ها به اندازه کافی در یک انتهای استخراج کننده غلیظ می شوند، در حالی که باقیمانده در انتهای دیگر می ریزد [ 50 ]. این روش استخراج مزایای زیادی دارد:

در مقایسه با روش‌های دیگر مانند خیساندن، جوشانده، پرکولاسیون، مقدار واحدی از کابین مواد گیاهی با حجم بسیار کمتری از حلال استخراج می‌شود.

CCE معمولاً در دمای اتاق انجام می شود، که از قرار گرفتن اجزای حرارت پذیر در معرض گرما که در اکثر تکنیک های دیگر استفاده می شود، جلوگیری می کند.

از آنجایی که دارو در شرایط مرطوب پودر می شود، گرمای تولید شده در حین خرد کردن توسط آب خنثی می شود. این یک بار دیگر از تخریب حرارتی اجزا در اثر قرار گرفتن در معرض گرما جلوگیری می کند.

در مقایسه با استخراج گرم مداوم، CCE کارآمدتر و مؤثرتر ارزیابی می شود.

8.2.9 استخراج فاز جامد (SPE)
استخراج فاز جامد (SPE) یک فناوری آماده‌سازی نمونه با استفاده از مواد بسته‌بندی کروماتوگرافی، ذرات جامد است که معمولاً در دستگاه‌های نوع کارتریج یافت می‌شود تا اجزای مختلف را از نظر شیمیایی جدا کند. نمونه ها تقریباً دائماً در حالت مایع هستند (البته کاربردهای خاصی را می توان با برخی از نمونه ها در فاز گاز اجرا کرد). در این روش ترکیبات محلول یا معلق در یک مخلوط مایع بسته به خواص فیزیکی و شیمیایی از سایر ترکیبات جدا می شوند. نام صحیح فنی این فناوری «استخراج فاز مایع- جامد» است، زیرا ذرات کروماتوگرافی جامد هستند و نمونه در حالت مایع است [ 87 ].

SPE دارای مزایای بسیاری است، اما چهار مزیت قابل توجه شایسته توجه ویژه است:

ساده سازی ماتریس نمونه پیچیده همراه با خالص سازی ترکیب.

کاهش سرکوب یا افزایش یون در کاربردهای MS.

قابلیت تکه تکه کردن ماتریس نمونه برای تجزیه و تحلیل ترکیبات بر اساس کلاس.

غلظت کمی (غنی سازی) ترکیبات سطح بسیار پایین.

این تکنیک سریع، مقرون به صرفه و حساس از انواع مختلف کارتریج و دیسک با جاذب‌های مختلف استفاده می‌کند، جایی که مولکول‌های املاح ترجیحاً به فاز ساکن متصل می‌شوند.

8.2.10 استخراج با کمک ولتاژ بالا
اصل این تجهیزات مشابه PEF است با این تفاوت که تخلیه الکتریکی از طریق یک نقطه کوچک انجام می شود. برای این، یک الکترود سوزنی استفاده می شود که از آن در یک الکترود زمین صفحه ای آزاد می شود.

این روش ها به عنوان روش های سبزتر شناخته می شوند و اغلب از نظر بازده بالا، انتخاب پذیری بالا، مصرف حلال کمتر و زمان استخراج کوتاه تر از روش های معمولی بهتر هستند. همچنین مشخص شده است که آنها با محیط زیست سازگار هستند زیرا مصرف انرژی و حلال های آلی کاهش می یابد. ترکیبی از روش های استخراج برای به دست آوردن عصاره با خلوص بالا یا بازده کلی بالا در ادبیات [ 40 ، 88 ، 89 ، 90 ] توضیح داده شده است. مزیت اصلی آن عملکرد در حالت پیوسته است که از نظر صنعتی و اقتصادی بسیار مهم است [ 80 ].

8.2.11 فرآیند فیتونیک
یک حلال جدید مبتنی بر هیدروفلوئوروکربن-134a و یک فناوری جدید برای بهینه‌سازی خواص قابل توجه آن در استخراج مواد گیاهی، مزایای زیست‌محیطی قابل‌توجهی و مزایای بهداشتی و ایمنی را نسبت به فرآیندهای سنتی برای تولید روغن‌های معطر طبیعی با کیفیت پیشرفته، طعم‌ها و عصاره‌های بیولوژیکی ارائه می‌کند.

فناوری معروف به “فرایند فیتونیک” توسط Advanced Phytonics Limited (منچستر، انگلستان) توسعه یافته و به ثبت رسیده است. اجزای معطر EOs و عصاره های بیولوژیکی یا گیاه دارویی که می توانند مستقیماً بدون درمان شیمیایی یا فیزیکی اضافی استفاده شوند، محصولاتی هستند که اغلب توسط این فرآیند استخراج می شوند. خواص نسل جدید حلال های فلوئوروکربن برای استخراج مواد گیاهی به کار گرفته شده است. هسته حلال 1،1،2،2-تترا فلوئورواتان است که بیشتر با نام هیدروفلوئوروکربن-134a (HFC-134a) شناخته می شود و نقطه جوش آن 25- درجه سانتیگراد است. فشار بخار 5.6 بار در دمای محیط. قابل اشتعال و غیر سمی است. این محصول به عنوان جایگزینی برای کلروفلوئوروکربن ها ساخته شده است و مهمتر از آن لایه ازن را تخریب نمی کند. طبق اکثر استانداردها، این یک حلال ضعیف است که قادر به تجزیه (حل کردن) ضایعات گیاهی نیست.

این فرآیند سودمند است زیرا حلال‌ها را می‌توان سفارشی کرد: با استفاده از حلال‌های اصلاح‌شده با HFC-134a، می‌توان فرآیند را در استخراج یک کلاس خاص از ترکیبات گیاهی بسیار انتخابی کرد. به همین ترتیب، برای حذف طیف وسیع تری از اجزای تشکیل دهنده، می توان از حلال های اصلاح شده دیگر استفاده کرد. محصولات بیولوژیکی به دست آمده از این فرآیند حاوی حلال بسیار کم باقی مانده است. باقیمانده ها به طور مداوم زیر سطح تشخیص هستند و کمتر از 20 قسمت در میلیارد هستند. بنابراین، حلال های انتخاب شده دارای حداقل اثرات واکنش بالقوه بر روی مواد گیاهی هستند و نه اسیدی و نه قلیایی هستند. در پایان هر چرخه تولید، کارخانه فرآوری مهر و موم می شود تا حلال ها به طور مداوم بازیافت و کاملاً بازیافت شوند. برق ابزار منحصر به فرد مورد نیاز برای اجرای این سیستم ها است و حتی در این صورت انرژی کمی مصرف می کنند. هیچ زمینه ای برای فرار حلال ها وجود ندارد و حتی اگر برخی از حلال ها فرار کنند، به دلیل اینکه حاوی کلر نیستند، لایه اوزون را تهدید نمی کنند. مواد زائد (زیست توده) از این گیاهان خشک و “دوستانه محیط زیست” برای رسیدگی است.

به عنوان مزایای این روش، موارد زیر را داریم:

فرآیند فیتونیک نرم است و محصولات آن هرگز با قرار گرفتن در معرض دماهای محیطی آسیب نمی بینند زیرا دماهای نسبتاً پایینی به کار می روند.

پاکسازی خلاء ضروری است که در سایر فرآیندها منجر به از بین رفتن مواد فرار گرانبها می شود.

این فرآیند به طور کامل در PH خنثی انجام می شود و در شرایط بدون اکسیژن، محصولات هرگز دچار آسیب هیدرولیز اسیدی یا اکسیداسیون نمی شوند.

این روش بسیار انتخابی است و انتخابی از شرایط عملیاتی محصولات نهایی را ارائه می دهد.

به حداقل مقدار انرژی الکتریکی نیاز دارد.

برای محیط زیست کمتر تهدید کننده است.

عدم انتشار مضر در جو و مواد زائد بعدی (زیست توده مصرف شده) غیر تهاجمی هستند و هیچ مشکلی در دفع پساب ایجاد نمی کنند.

حلال های مورد استفاده نه سمی، نه قابل اشتعال و نه تخریب کننده لایه لایه ازن هستند.

حلال ها به طور کامل در داخل سیستم بازیافت می شوند.

در بیوتکنولوژی، استفاده از فرآیند فیتونیک اغلب برای استخراج (مثلاً برای تولید آنتی‌بیوتیک)، داروهای گیاهی، مواد غذایی، EOs و صنایع طعم‌دهنده و محصولات فعال دارویی استفاده می‌شود. این به ویژه برای تولید عصاره های درجه دارویی با کیفیت بالا، واسطه های فعال دارویی، عصاره های آنتی بیوتیک و فیتوداروها استفاده می شود. اما استفاده از آن در تمام این زمینه ها مانع استفاده در سایر زمینه ها می شود. این تکنیک برای استخراج اسانس های با کیفیت بالا، اولئورزین ها، رنگ های غذایی طبیعی، طعم دهنده ها و روغن های معطر از انواع مواد گیاهی استفاده می شود. این تکنیک همچنین در پالایش محصولات خام بدست آمده از سایر فرآیندهای استخراج استفاده می شود. استخراج بدون موم یا سایر آلاینده ها را فراهم می کند. این به حذف بسیاری از بیوسیدها از زیست توده آلوده کمک می کند [ 50 ].

8.3 استخراج مایع-مایع (پارتیشن بندی)
پس از استخراج جامدات و رهاسازی مواد آلی مورد نظر در حلال استخراج، متداول‌ترین مرحله بعدی استخراج مایع-مایع است که از مخلوط کردن دو (یا گاهی سه یا حتی بیشتر که می‌توانند دو فاز ایجاد می‌کنند) حلال غیرقابل اختلاط استفاده کنند. به عنوان مثال، آب و اتر. قانون کلی استاندارد این است که ترکیبات قطبی وارد حلال های قطبی می شوند (مثلاً اسیدهای آمینه، قندها و پروتئین ها در آب باقی می مانند). برعکس، اجزای غیرقطبی معمولاً در فاز آلی باقی می مانند (به عنوان مثال، استروئیدها، ترپنوئیدها، موم ها و کاروتنوئیدها معمولاً در حلالی مانند اتیل استات استخراج می شوند).

به حداقل رساندن تداخل از ترکیباتی که ممکن است همزمان با ترکیبات هدف در طول استخراج مواد گیاهی با روش‌های مرسوم یا پیشرفته استخراج شوند، مهم است. همچنین برای جلوگیری از آلودگی عصاره و جلوگیری از تجزیه متابولیت های مهم یا تشکیل آرتیفکت در نتیجه شرایط استخراج یا ناخالصی های حلال مورد نیاز است [ 3 ]. صرف نظر از روش استخراج به کار گرفته شده، محلول حاصل باید فیلتر شود تا ذرات ذرات خارج شود. به دلیل همراهی افزایش خطر تشکیل مصنوع و تجزیه یا ایزومریزاسیون اجزای عصاره، عصاره گیاه را نباید به مدت طولانی در حلال در دمای اتاق یا زیر نور خورشید نگهداری کرد زیرا [3 ] .

9. استخراج متابولیت های خاص
مشخصات بررسی شیمیایی یک عصاره گیاهی، تفکیک عصاره خام برای جداسازی کلاس های اصلی ترکیبات از یکدیگر قبل از تجزیه و تحلیل کروماتوگرافی بیشتر مناسب است. یک روش بر اساس قطبیت های مختلف که ممکن است در یک گیاه حاوی آلکالوئید استفاده شود در شکل 10 نشان داده شده است . نوع و مقدار اجزایی که باید به بخش‌های مختلف تفکیک شوند، از گیاهی به گیاه دیگر متفاوت است. هنگامی که مواد حساس مورد بررسی قرار می گیرند، چنین روشی می تواند اصلاح شود [ 47 ].

شکل 10.
یک روش کلی برای استخراج بافت های تازه گیاهی و تقسیم به کلاس های مختلف بر اساس قطبیت.
9.1 استخراج اسانس (EOs)
اسانس ها (EOs) مایعات فرار روغنی آبگریز معطر غلیظی هستند که با بوی قوی مشخص می شوند و توسط تمام اندام های گیاه تولید می شوند [ 91 ]. آنها از مواد خام با چندین تکنیک استخراج مانند تقطیر با آب یا بخار، هیدرودیفیوژن، استخراج با حلال، استخراج سوکسله، بیان تحت فشار یا روش پرس سرد، همچنین به عنوان روش خراش دادن، استخراج به کمک مایکروویو، هیدرودیفیوژن و گرانش مایکروویو، فوق بحرانی به دست می‌آیند. استخراج آب سیال یا زیر بحرانی بهترین روش استخراج برای استفاده به سهولت تبخیر (فرار بودن) و آب دوستی یا آبگریزی (قطبیت) اجزای مورد نظر بستگی دارد [ 92 ، 93 ، 94 ، 95 ، 96 ]. با این حال، سه تکنیک رایج برای استخراج EOs عبارتند از Soxhlet، تقطیر با آب و SFE [ 97 ]. روش استخراج انتخاب شده به طور قابل توجهی بر ترکیب شیمیایی EOs تأثیر می گذارد [ 91 ]. Benmoussa و همکارانش اخیراً دریافته‌اند که هیدرودیفیوژن و گرانش مایکروویو (MHG) مانند یک فرآیند سریع، یک فناوری سبز و یک پروتکل جایگزین مطلوب برای افزایش کیفیت و کمیت EOs استخراج‌شده از گیاهان دارویی و معطر ظاهر می‌شود [ 92 ] .

9.2 استخراج چربی ها و روغن ها
لیپیدها شامل دسته وسیعی از مولکول‌های غیرقطبی هستند که به سختی در آب محلول یا کاملا نامحلول هستند، اما در حلال‌های آلی قابل حل هستند.n-هگزان، دی اتیل اتر، کلروفرم و الکل [ 98 ]. چربی ها تری گلیسیریدهایی هستند که در دمای اتاق جامد یا نیمه جامد هستند، در حالی که روغن نیز تری گلیسیریدهایی هستند که در دمای اتاق مایع یا مایع شفاف هستند، اما ترکیب شیمیایی آنها با درجه حلالیت تعیین می شود. چربی ها و روغن ها ممکن است منشا گیاهی، حیوانی و دریایی داشته باشند [ 99 ]. تولید دانه های روغنی و چربی نیاز به چندین واحد عملیات دارد که از مرحله پیش تصفیه شروع می شود. اغلب لازم است نمونه قبل از استخراج روغن با استفاده از حلال ها خشک شود زیرا بسیاری از حلال های آلی با آب قابل اختلاط نیستند و به راحتی نمی توانند به ماتریکس نفوذ کنند و استخراج ناکارآمد خواهد بود [100 ] . روش‌های پردازش مورد استفاده معمولاً نه مختص لیپیدها هستند و نه به دلیل ماهیت ماتریس، بازیابی 100٪ مواد لیپیدی را تضمین می‌کنند. دی اتیل اتر و پترولیوم اتر به عنوان حلال های مورد علاقه در مورد چربی خام می ایستند زیرا آنها نسبتاً غیر قطبی هستند، بنابراین بیشتر اجزای غیر قطبی را استخراج می کنند [ 98 ].

فرآیند استخراج روغن های خوراکی ممکن است اثرات منفی بر طعم، ثبات، ظاهر یا ارزش غذایی، حفظ توکوفرول ها و جلوگیری از تغییرات شیمیایی در تری گلیسرول داشته باشد. چربی ها و روغن ها را می توان از گیاهان با استفاده از تکنیک های مرسوم و پیشرفته استخراج کرد که شامل استخراج با آب گرم، پرس سرد، استخراج با حلال، استخراج با حلال با فشار بالا، استخراج به کمک مایکروویو و استخراج سیال فوق بحرانی می شود [99 ] . استخراج روغن شامل مکانیسم های مختلفی برای حذف مایع از جامد می شود مانند شستشو، شستشو، انتشار و دیالیز [ 98 ]. در مورد روغن پالم (دانه هایالئیس اولیفرانفت خام پس از یک مرحله هضم و سپس مرحله پرس بدست می آید. هضم به پارگی یا شکستن سلول های حاوی روغن کمک می کند، بنابراین روغن نخل در میوه آزاد می شود [ 101 ، 102 ، 103 ]. استخراج به کمک آنزیم (EAE) یک روش کارآمد برای بهبود استخراج لیپید از چندین زیست توده مختلف مانند سویا، آفتابگردان و ریزجلبک ها است [ 104 ، 105 ].

واکنش های جانبی اصلی گزارش شده در طول فرآوری روغن عبارتند از (i)ترانستشکیل اسید چرب، (ii)سیس-tدویدایزومریزاسیون، (iii) و از دست دادن فیزیکی [ 99 ]. قبل از فرآوری دانه‌های روغنی، رطوبت نباید از حد معینی تجاوز کند تا از رشد قارچ‌ها و تشکیل لیپاز جلوگیری کند و در نتیجه اسید چرب آزاد افزایش یابد [ 98 ].

9.3 ترکیبات آلی فرار
ترکیبات آلی فرار (VOCs) ترکیبات خوشبویی هستند که از بافت های گیاهی ساطع می شوند. گیاهان می توانند تنوع بالایی از VOC را تولید کنند. آنها مسئول عطر متمایز برخی از گیاهان خشک شده از جمله چای هستند.کاملیا سیننسیس. بنابراین، VOC ها می توانند به عنوان شاخص کیفیت چای استفاده شوند [ 106 ، 107 ]. چندین VOC به عنوان یک مکانیسم دفاعی طبیعی در برابر بندپایان و حملات بیماری‌زا منتشر می‌شوند [ 108 ، 109 ].

تقطیر با آب (HD)، تقطیر با بخار (SD)، استخراج همزمان با حلال (SDE)، تقطیر آبی به کمک مایکروویو (MWHD)، استخراج سیال فوق بحرانی (SFE)، پاکسازی و تله، و میکرواستخراج فاز جامد (SPME)، برای استخراج VOC ها استفاده می شود [ 110 ].

Verde و همکارانش کاری را برای بهینه سازی MAE ترپن های نفتی فرار ازPterodon emarginatusمیوه ها و مشخص کردن ترکیبات فرار. با توجه به مطالعه آنها، MAE با علاقه خاصی در اجتناب از نیاز به حلال های آلی در استخراج روغن فرار از گیاهان امکان پذیر است. آنها ثابت کردند که حداقل مقدار آب می تواند برای استخراج نتیجه کافی باشد. به نظر می رسد که روش سبز جایگزین عالی برای استخراج ترپن ها از گیاهان معطر باشد [ 111 ].

9.4 آلکالوئیدها
آلکالوئیدها ترکیبات حاوی نیتروژن با وزن مولکولی کم هستند که عمدتاً در گیاهان و مقدار کمتری در میکروارگانیسم ها و حیوانات یافت می شوند. آنها حاوی یک یا چند اتم نیتروژن هستند، معمولاً به عنوان آمین های اولیه، ثانویه یا سوم، که معمولاً به آلکالوئیدها بازی می دهند. اگر جفت الکترون آزاد روی اتم نیتروژن در مزومریسم دخالت نداشته باشد، تشکیل نمک می تواند اسیدهای معدنی رخ دهد. این خاصیت اساسی آلکالوئیدها در استخراج و گروه بندی بیشتر آنها استفاده می شود. با توجه به ماهیت ساختار حاوی نیتروژن، آلکالوئیدها به عنوان پیرولیدین، پیپریدین، کینولین، ایزوکینولین، ایندول و غیره طبقه بندی می شوند [ 27 ].

دو روش ممکن است برای استخراج آلکالوئیدها استفاده شود. یکی این است که مواد گیاهی را با استفاده از دی اتیل آمین یا آمونیاک تبدیل کنیم و با یک حلال آلی استخراج کنیم [ 112 ، 113 ]. آلکالوئیدها موادی با خصوصیت اساسی هستند و حلالیت آنها تابعی از pH است. آنها در حلالهای آلی کم قطبی در محیط بازی محلول هستند، در حالی که در محیط اسیدی، در آب محلول هستند.

آلکالوئیدهای حاوی آمین های بازی را می توان به طور انتخابی با استفاده از یک نسخه اصلاح شده از روش کلاسیک “تکان دادن اسید- باز” استخراج کرد ( شکل 11 ).

شکل 11.
روش کلی برای به دست آوردن عصاره آلکالوئیدی از مواد خام گیاهی [114].
به عنوان توصیه، باید از اسیدهای معدنی و بازهای قوی در استخراج آلکالوئیدها (و مواد گیاهی به طور کلی) به دلیل خطر تشکیل آرتیفکت اجتناب شود [ 3 ، 114 ، 115 ].

9.4.1 استخراج کافئین
کافئین یک محصول طبیعی است که به مقدار قابل توجهی در قهوه، دانه های کاکائو، آجیل کولا و برگ های چای یافت می شود. استخراج کارآمد آن از قهوه به شدت به خواص کافئین و سایر اجزای موجود در قهوه بستگی دارد. یکی از محبوب ترین گونه های این جنس که دانه های آن حاوی کافئین استقهوه عربیکا( شکل 12 ). برای استخراج کافئین می توان از چندین روش استفاده کرد، از جمله استخراج اولتراسونیک، استخراج رفلاکس حرارتی و استخراج سوکسله. استخراج رفلاکس حرارتی معمولاً روش‌هایی برای استخراج کافئین از قهوه است [ 116 ]. حلال اولیه مورد استفاده در استخراج کافئین آب است. کافئین در دمای محیط به مقدار کمی در آب حل می شود (2 گرم در 100 میلی لیتر) اما وقتی در آب جوشیده (100 درجه سانتیگراد) با بازده 66 گرم در 100 میلی لیتر مخلوط شود افزایش می یابد. در همین حال، حلالیت کافئین در کلروفرم، تولوئن، استون و اتیل استات در دمای محیط نسبتاً زیاد است [ 116 ، 117 ]. کافئین یک پودر بی رنگ و سفید ضعیف در حالت بی آب است.

شکل 12.
ساختار شیمیایی و چند داده کافئین
راه های مختلفی برای حذف کافئین از قهوه وجود دارد. در اینجا چند روش گزارش شده وجود دارد:

9.4.1.1 روش استخراج I: استخراج با حلال با استفاده از دی کلرومتان (DCM)
دانه های قهوه ابتدا آسیاب شده و در محلول آبی کربنات سدیم به مدت حدود 20 دقیقه تحت هم زدن مداوم رفلکس می شوند. پس از فیلتراسیون، مخلوط به دست آمده اجازه می‌دهد تا در دمای اتاق خنک شود. DCM برای انجام تقسیم فیلتر آبی استفاده می شود. این فرآیند چندین بار تکرار می شود تا کافئین بیشتری استخراج شود. بخش‌های DCM سپس با سولفات سدیم بی آب مخلوط می‌شوند تا آثار آب از بین برود، محلول DCM-کافئین از طریق کاغذ صافی فاز معکوس فیلتر می‌شود، که آب و مواد باقی‌مانده را به دام می‌اندازد. محلول DCM اجازه داده می شود تا تبخیر شود و پودر آمورف سفید کافئین به دست می آید [ 118 ].

افزودن کربنات سدیم، فرم پروتونه کافئین را که به طور طبیعی در قهوه وجود دارد، به شکل کافئین آزاد آن تبدیل می کند. در طول استخراج کافئین، محلول بودن تانن ها در آب و حلال های آلی می تواند در استخراج اختلال ایجاد کند. یک باز ضعیف مانند کربنات کلسیم یا سولفات سدیم را می توان برای تجزیه پیوندهای استرهای تانن به گلوکز و نمک های کلسیم یا سدیم اسید گالیک اضافه کرد که هر دو به حلال آلی استخراج نمی شوند.

9.4.1.2 روش استخراج II: استخراج دی اکسید کربن فوق بحرانی
برخی از مزایای استفاده از این روش گزارش شده است: کافئین به راحتی از محصول نهایی پس از اجتناب از استفاده از حلال های قابل اشتعال و سمی استخراج می شود. در این فرآیند، کافئین با آب به CO 2 فوق بحرانی منتشر می شود . دانه های قهوه در بالا وارد می شوند در حالی که CO2 تازه در پایین ظرف استخراج کننده در یک استخراج مداوم برای حذف کافئین وارد می شود. بازیابی در یک محفظه جذب جداگانه حاوی آب انجام می شود. دما و فشار بالاتر برای به دست آوردن محصول عالی الزامی است. یک مرحله پیش تصفیه در این فرآیند مورد نیاز است. افزودن همحلال های قطبی بر فعل و انفعالات شیمیایی یا فیزیکی خاص حلال همحلال تأثیر می گذارد. سرعت استخراج توسط برهمکنش حلال-همحلال تسریع می شود و استخراج را آسان تر می کند. این ماده با آب فوق خالص برای پیش خیس شدن مرطوب می شود، این امر باعث از بین رفتن پیوندهای هیدروژنی می شود که کافئین را به ماتریکس طبیعی آن متصل می کند. تورم غشای سلولی باعث افزایش انتشار املاح می شود. پس از آن، کیفیت کافئین استخراج شده می تواند به خلوص بیش از 94% برسد که به طور کلی معیار استاندارد برای استفاده در شرکت های نوشابه و دارو است [ 119 ].

9.4.1.3 روش استخراج III: زغال چوب فعال
استفاده از زغال چوب مزایایی دارد: ارزان‌تر، «سبز» است و به راحتی با گرما و بخار بازسازی می‌شود. انتخاب زغال فعال با تعداد ریز منافذ مناسب و سطح مشخص تا 1000 متر مربع در گرم برای عملکرد جذب خوب الزامی است.

دانه های قهوه سبز تمیز شده ابتدا در آب خیس می شوند و کافئین و سایر محتویات محلول به فاز آبی منتقل می شوند. در طول فیلتراسیون از طریق زغال چوب فعال، تنها کافئین به مهاجرت در آب ادامه می دهد. دانه های قهوه بازیابی و خشک شده اکنون بدون کافئین هستند [ 30 ].

9.4.2 استخراج مورفین
نی خشخاش (Papaver somniferumکپسول) یک لاتکس چسبناک سفید رنگ به نام تریاک تولید می کند. معمولاً دو هفته پس از ریزش گلبرگ از جوانه کشاورزان اقدام به برداشت و جمع آوری تریاک می کنند. برای اینکه لاتکس چسبناک به آرامی بیرون بیاید، کشاورزان معمولاً از تیغه های تیز برای ایجاد دو تا پنج برش در پوست غلاف استفاده می کنند. 24 ساعت پس از برش غلاف، تریاک جمع آوری می شود. این لاتکس صمغی یا تریاک (اشک خشخاش)، مخلوط پیچیده ای است که حداقل 50 آلکالوئید مختلف دارد ( شکل 11 ). مورفین آلکالوئید اصلی است که 8 تا 17 درصد وزن خشک تریاک را تشکیل می دهد. ساختار شیمیایی مورفین در سال 1925 ایجاد شد، علیرغم اینکه در واقع قرن ها مورد استفاده قرار گرفته است. حتی اگر برداشت اکثریت عظیم مورفین از خشخاش ادامه یابد، حداقل سه فرآیند کلاسیک (همه قدیمی) برای استخراج مورفین از مواد اولیه ساده وجود دارد [120 ] .

9.4.2.1 استخراج توسط فرآیند مرک
برای تصفیه تریاک از آب سرد استفاده می شود و از محلول آبی به دست آمده غلیظ می شود تا به حالت شربتی درآید. کربنات سدیم نیرومند برای رسوب داغ اضافه می شود و تا زمانی که آمونیاک خارج می شود گرم می شود. توصیه می شود که محلول قلیایی به فنل فتالئین باقی بماند و 24 ساعت در دمای اتاق کنار گذاشته شود. پس از ایستادن، رسوب را صاف کرده و از آب سرد برای شستن چندین بار استفاده می کنند تا زمانی که آب شستشو بی رنگ شود. رسوب در الکل در دمای 85 درجه سانتیگراد حل می شود و محلول الکلی برای تبخیر تا خشک شدن اجازه داده می شود و باقیمانده پس از خنثی سازی با مقدار کمی اسید استیک تخلیه می شود. زغال رنگ زدایی برای تصفیه محلول اسیدی استفاده می شود و پس از آن با آمونیاک رسوب داده می شود، اجتناب از زیاده روی مهم است. پس از فیلتراسیون، رسوب شسته شده و با کریستالیزاسیون در الکل خالص می شود. غلظت مادر الکلی الکلی مقدار بیشتری مورفین تولید می کند. گزارش شده است که این روش برای مقیاس صنعتی غیرممکن است زیرا حلالیت جزئی مورفین الکل است [ 120 ].

9.4.2.2 فرآیند Thiboumery و Mohr
تریاک صمغی را به ورقه های نازک تقسیم کرده و با آب داغ سه برابر وزن آن می مالیم تا خمیری یکدست به دست آید. پس از فیلتراسیون، باقیمانده فشار داده می شود و دوباره با سه برابر وزن آن در آب تصفیه می شود. محلول‌های به‌دست‌آمده با هم ترکیب می‌شوند و اجازه می‌دهیم تا نصف حجم خود تبخیر شوند و در شیر آهک در حال جوش ریخته می‌شوند. یک قسمت آهک در ده قسمت آب برای چهار قسمت تریاک مصرف شود. سپس دوباره فیلتر می شود. محلول های آهک به مقداری دو برابر وزن تریاک مصرفی یکپارچه و تغلیظ می شوند. محلول صاف شده، حرارت داده می شود تا به جوش آید و مورفین با افزودن کلرید آمونیوم رسوب می کند. محلول پس از خنک شدن در دمای اتاق فیلتر می شود و رسوب شسته می شود، سپس با محلول در اسید کلریدریک و تبلور مورفین هیدروکلراید خالص می شود. این یک فرآیند جذاب است زیرا هیچ مشکل فنی وجود ندارد و مورفین به خوبی از آلکالوئیدهای ثانویه جدا می شود. محلول های مورفین نسبتاً تمیز هستند. با این حال، عملکرد ممکن است بد باشد. عوامل مؤثر ممکن است اکسیداسیون مرفین در محلول قلیایی و این واقعیت باشد که آهک همیشه مورفین را حفظ می کند [ 120 ].

9.4.2.3 فرآیند رابرسون-گریگوری
پنج تا ده برابر وزن آن آب مقطر سرد برای تخلیه کامل تریاک استفاده می شود. محلول حاصل تا قوام عصاره نرم تبخیر می شود. این فرآیند با آب مقطر سرد تکرار می شود. این استخراج مجدد آبی باعث رسوب ناخالصی ها می شود، آنها فیلتر می شوند و محلول به دست آمده تا زمانی که چگالی آن 10 درجه باومه شود تبخیر می شود. به ازای هر کیلوگرم تریاک، یکصد و بیست گرم کلرید کلسیم به مشروب در حال جوش اضافه می شود که بیشتر با مقداری آب سرد به اندازه حجم آن رقیق می شود. بنابراین مخلوطی از رسوب مکونات و سولفات کلسیم تشکیل شده و فیلتر می شود. پس از فیلتراسیون، فیلتر یک بار دیگر غلیظ می شود تا رسوب جدیدی تولید کند که تقریباً به طور کامل از مکونات کلسیم تشکیل شده است. پس از حذف باقیمانده با فیلتراسیون، فیلتر را چند روزی می‌مانند تا تبدیل به توده‌ای کریستالی به نام «نمک گریگوری» شود. این ترکیبی از هیدروکلراید و کدئین هیدروکلراید است. کریستال های به دست آمده را آبکش می کنند و سپس در پارچه ای قرار می دهند و در پرس فشار می دهند. از کریستالیزاسیون متوالی استفاده می شود و هر بار از زغال چوب برای رنگ زدایی محلول ها استفاده می شود. برای جداسازی مورفین به کدئین، کریستال های به اندازه کافی خالص در آب حل می شوند و آمونیاک به آن اضافه می شود تا مورفین رسوب کند در حالی که کدئین در محلول آبی باقی می ماند.

اولین عیب این روش این است که 20 تا 25 درصد مورفین با آلکالوئیدهای ثانویه در مایع مادر قهوه ای و چسبناک پس از فیلتراسیون نمک گریگوری باقی می ماند. اشکال دوم این است که هیدروکلراید مورفین و کدئین در سوزن های خزدار متبلور می شوند، مایعات مادری را که در آن تبلور رخ داده است، حفظ می کند. چندین کریستالیزاسیون متوالی و بازیابی های بعدی برای خالص سازی مورد نیاز است که فرآیندی زمان بر است [ 120 ].

بعداً در سال 1957، یک روش کارآمد برای استخراج مورفین از کاه خشخاش توسط Mehltretter و Weakley توسعه یافت. برای استخراج مرفین از ایزوبوتانول اشباع از آب حاوی 23/0 درصد آمونیاک استفاده شد. تقریباً تمام آلکالوئید با دفع تریاک خام از بستر رزین تبادل یونی جذب شد. شستشوی کمی مورفین از بستر با قلیایی آبی رقیق حاصل شد. پس از خنثی سازی و تغلیظ، مورفین خام به دست می آید و محلول خروجی را می توان بدون مشکل به گرید دارویی هیدروکلراید تبدیل کرد. بهبود کلی مورفین 90 درصد بود [ 121 ].

کوپر و نیکولا اخیراً فرآیند ساده ای را برای استخراج مرفین با بازده کلی خوب گزارش کرده اند ( شکل های 11 و 13 ). مورفین و آلکالوئیدهای مربوطه را می‌توان از رزین تریاک و عصاره‌های خام با استخراج به روش زیر خالص‌سازی کرد: ابتدا خیساندن رزین با اسید سولفوریک رقیق شده که آلکالوئیدها را در محلول آزاد می‌کند. سپس هیدروکسید آمونیوم یا کربنات سدیم آلکالوئیدها را رسوب می دهند. آخرین مرحله مرفین را از سایر آلکالوئیدهای تریاک جدا می کند. امروزه، مرفین در مقادیر نسبتاً زیادی از تریاک جدا می شود: بیش از 1000 تن در سال ( شکل 14 ) [ 30 ].

شکل 13.
استخراج تریاک خام از کاه خشخاش.

شکل 14.
پروتکل استخراج مرفین از تریاک خام توسط کوپر و نیکولا [30].
تا به امروز، مورفین به عنوان یک مسکن قوی برای کاهش درد شدید با اثر مستقیم بر روی مغز استفاده می‌شود. همچنین دارای اثرات سرخوشی و توهم آور است. مورفین همچنین می‌تواند توسط یک واکنش استیلاسیون با استفاده از انیدرید استیک و پیریدین به صورت شیمیایی تبدیل شود تا شکل بسیار قوی‌تری از داروی مخدر معروف به هروئین ایجاد کند [ 30 ].

9.5 گلیکوزیدها
گلیکوزیدها نسبتاً قطبی هستند و قطبیت آنها به تعداد و نوع قندهای متصل به آگلیکون بستگی دارد. گلیکوزیدهای قلبی دارای آگلیکون استروئیدی حجیم هستند که در کلروفرم محلول هستند. با این حال، بیشتر گلیکوزیدها با استفاده از حلال های قطبی مانند استون، متانول، اتانول، آب یا مخلوطی از این حلال ها استخراج می شوند. هنگامی که استخراج با استفاده از آب به عنوان حلال انجام شود، تجزیه آنزیمی می تواند اتفاق بیفتد. با استفاده از آب جوش یا افزودن نسبت های مهم الکل یا سولفات آمونیوم به عصاره از این امر جلوگیری می شود. در برخی موارد، ممکن است جداسازی هیدرولیتیک آگلیکون و قند قبل یا بعد از استخراج باشد [ 122 ، 123 ].

9.6 محتوای کل فنول و فلاونوئید کل
ترکیبات فنلی، فیتوکمیکال های شناخته شده ای هستند که تقریباً در همه گیاهان یافت می شوند. آنها می توانند فنل های ساده، مشتقات بنزوئیک و اسید سینامیک، کومارین ها، تانن ها، لیگنین ها، لیگنان ها و فلاونوئیدها باشند [ 124 ]. فلاونوئیدها گروهی از ترکیبات گیاهی هستند، رایج ترین ترکیب فنلی که توسط گیاهان به عنوان متابولیت های ثانویه در پاسخ به عوامل مختلف زیستی و غیرزیستی تولید می شود [ 63 ، 82 ، 124 ]. آنها مسئول ویژگی های طعم، رنگ و فعالیت های دارویی هستند [ 67 ، 80 ، 125 ]. به دلیل اثرات مثبت آنها بر سلامت انسان و حیوانات و کاربرد پزشکی برای درمان بیماری و پیشگیری از شیمی درمانی، علاقه به فلاونوئیدها افزایش می یابد [ 126 ، 127 ]. استخراج کامل فنول ها مرحله حیاتی بعدی پس از آماده سازی نمونه است. رایج‌ترین روش‌های استخراج فنولیک‌ها از حلال‌های آلی یا معدنی استفاده می‌کنند. پارامترهای مختلف ممکن است بر بازده استخراج تأثیر بگذارد که شامل دما، حلال مورد استفاده، زمان، نسبت حلال به نمونه و همچنین تعداد استخراج‌های مکرر از مواد گیاهی است [124 ] .

هیچ روش استخراج جهانی وجود ندارد و هر روش بهینه شده منحصر به فرد است [ 82 ]. با توجه به ماهیت پیچیده ماتریس نمونه و ویژگی‌های شیمیایی متنوع فلاونوئیدها، در بین محققان اتفاق نظر وجود دارد که در حال حاضر هیچ روش واحد یا استانداردی برای استفاده برای هر ماده یا فلاونوئیدی که باید استخراج شود وجود ندارد [67 ] . خیساندن، تزریق آب، و استخراج سوکسله معمولاً در آزمایشگاه‌های تحقیقاتی و/یا در شرکت‌های تولیدی کوچک استفاده می‌شوند. انتخاب حلال برای استخراج مانند آب، استون، اتیل استات، الکل‌ها (متانول، اتانول و پروپانول) و مخلوط‌های آنها بر استخراج فنل‌ها تأثیر می‌گذارد [124 ، 128 ] . استخراج مواد نمونه حاوی فلاونوئید هنوز با استخراج مستقیم حلال ساده انجام می شود. همچنین می توان آن را در دستگاه سوکسله، ابتدا باn-هگزان یا دی اتیل اتر برای حذف چربی ها و سپس با اتیل استات یا اتانول برای به دست آوردن فنل کل. این روش برای اجزای حرارت پذیر نامناسب است. یک تکنیک معمولی و پرکاربرد، استخراج متوالی با حلال است. از دی کلرومتان در مرحله اول برای حذف آگلیکون های فلاونوئید و اجزای غیر قطبی استفاده می شود. در مرحله بعدی با استفاده از الکل یا مخلوط الکل و آب، گلیکوزیدهای فلاونوئید و سایر اجزای قطبی استخراج می‌شوند. کوان نشان داد که استون انتخابی ترین حلال برای استخراج فلاونوئیدها است [ 129 ]. Anokwuru و همکارانش کشف کردند که استون ون،ندی متیل فرمامید (DMF) برای از بین بردن آنتی اکسیدان ها بسیار تأثیرگذار بود [ 130 ]. در بیشتر موارد، فلاونوئیدها و پلی فنل ها همزمان استخراج می شوند [ 82 ]. علاوه بر این، چندین روش امیدوارکننده (استخراج به کمک مایکروویو (MAE)، استخراج به کمک آنزیم (EAE)، استخراج مایع تحت فشار (PLE)، استخراج به کمک اولتراسوند (امارات متحده عربی)، پراکندگی فاز جامد ماتریس (MSPD)، و استخراج مایع فوق بحرانی (SFE) امروزه با افزایش بازده و هزینه کمتر به عنوان مزایای اصلی استفاده می شود [ 8 ، 82 ].

به دلیل تعدد توابع هیدروکسیل، فنل ها تمایل به قطبی بودن نسبتا دارند و در الکل های آبی حل می شوند. آنها همچنین ممکن است استخراج یا به قلیایی های آبی به عنوان نمک های فنولات تقسیم شوند زیرا اسیدهای ضعیفی هستند. مشکلی که در ترکیبات فنلی وجود دارد این است که آنها می توانند تحت واکنش پلیمریزاسیون گسترده توسط اکسیداسیون پلی فنل قرار گیرند. این واکنش مسئول ایجاد رنگ قهوه ای در مواد گیاهی آسیب دیده هنگام قرار گرفتن در معرض هوا و در عصاره های خاص است. واکنش پلیمریزاسیون توسط اسید [ 131 ] کاتالیز می شود.

9.7 کل مخلوط ساپونین های خام
روش جداسازی مخلوط ساپونین های خام (یعنی گلیکوزیدهای استروئیدی یا تری ترپن) در شکل 15 نشان داده شده است . چربی ها با عمل آوری از مواد گیاهی حذف می شوندn-هگزان و پس از استخراج با متانول. عصاره متانولی حاصل در خلاء تبخیر شده و در آب دیونیزه شده (از پیش اشباع شده با n-بوتانول) معلق می شود و با آن تقسیم می شود.n-بوتانول دی اتیل اتر برای رسوب ساپونین ها به محلول بوتانول اضافه می شود [ 3 ، 132 ]. استخراج انتخابی و تکه تکه کردن استرول‌های گیاهی (شامل ساپوژنین‌ها، بوفادینولیدها و گلیکوزیدهای قلبی) با استفاده از دستکاری‌ها و تقسیم‌بندی مایع/مایع شرح داده شده است [ 3 ، 133 ]. تقسیم بین انیدرید فتالیک آبی و حلال آلی می تواند برای جداسازی الکل ها از غیر الکل ها استفاده شود. الکل ها به صورت نیمه فتالات به لایه آبی تقسیم می شوند و می توانند با تیمار متوکسید سدیم در متانول بازسازی شوند. استرول‌های دارای گروه‌های عاملی کتون را می‌توان با تقسیم مایع/مایع بین لایه‌های آلی و آبی با استفاده از معرف‌های هیدرازید Girard ( H.CH 2.NR3 + Cl- ) از غیر کتون‌ها جدا کرد و با هیدرولیز اسیدی کتون تولید کرد [ 3 ، 133 ].

شکل 15.
روش کلی شکنش برای به دست آوردن رسوب ساپونین خام از گیاهان، اقتباس شده از ادبیات [132].
10. نتیجه گیری
علاقه آشکار و رو به رشدی به روش استخراج محصولات طبیعی و جداسازی، شناسایی و کاربردهای آنها وجود دارد. نوآوری تحقیق و فرآیندهای استخراج ایمن در فرآیندهای تحلیلی مدرن که از نظر اقتصادی مقرون به صرفه و سازگار با محیط زیست هستند، از اهمیت اولیه برخوردار است. در فرآیند استخراج گیاه از مواد گیاهی، کاهش تداخل اجزایی که ممکن است همزمان با ترکیبات هدف استخراج شوند و دور زدن آلودگی عصاره و همچنین جلوگیری از تخریب متابولیت‌های لازم و یا تشکیل آرتیفکت به عنوان یک ماده ضروری ضروری است. نتیجه شرایط استخراج یا ناخالصی های حلال. صرف نظر از روش استخراج، محلول به دست آمده باید فیلتر شود تا ذرات معلق حذف شود. عصاره های گیاهی باید برای مدت کوتاهی در دمای اتاق یا زیر نور خورشید نگهداری شوند تا از افزایش خطرات مرتبط با تولید مصنوعات و همچنین تخریب یا ایزومریزاسیون اجزای عصاره جلوگیری شود. مناسب ترین روش استخراج بستگی به ماتریس گیاهان و نوع کمپوست دارد و باید معیارهای انتخاب روشنی را رعایت کند.