Optimisation of ultrasound-assisted extraction of phenolic compounds from Flomidoschema parviflora

Document Type: Original article

Authors

1 Department of Food Sciences, Sabzevar Branch, Islamic Azad University, Sabzevar, Iran;

2 Department of Food Sciences, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran;

3 Department of Pharmacognosy, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran;

4 Department of Food Additives, Academic Center of Education of Mashhad, Mashhad, Iran;

5 Health Network, Semnan Medical of University, Semnan, Iran;

Abstract

Background & Aim: Restrictions on the use of synthetic antioxidant such as butylated hydroxyanisole (BHA) and butylated hydroxytoluene (BHT) are being imposed because of their carcinogecity . Experimental: In this investigation, optimization of phenolic extraction process from methanolic (80%) extract (v/v) of  Flomideschema parviflorum through response surface methodology by Fulin Cio-calteu is performed for optimizing the process of three factor (time, temperature and pH) were investigated. Each factor was repeated three times including time (15, 35 and 55 min), temperature (15, 30 and 45 °C), and pH (6, 7 and 8). The experiment was conducted based on box-Behnken design with three factors and three levels comprising a total of nineteen tests. Results & Discussion: Considering the results and graphs, time was identified as the most effective factor. In addition, the graphs showed that increasing behavior of phenolic compound and extract is achieved when time and temperature are incremental. In all tests, there was a significant difference between ultrasound and flooding extraction. Industrial and practical recommendations: Extraction using Ultrasound method can be recommended for its effectiveness in extracting phenolic content of Fhlomidoschema parviflorum extracts.  

Keywords


Article Title [Persian]

بهینه سازی استخراج ترکیبات فنولیک از گیاه پونه گاوی (Flomidoschema parviflora) با استفاده از دستگاه اولتراسوند

Authors [Persian]

  • مجتبی حیدری مجد 1
  • سید علی مرتضوی 2
  • جواد اصیلی 3
  • شادی بلوریان 4
  • محمد آرمین 1
  • آنا عبدالشاهی 5
1 دانشگاه آزاد اسلامی، واحد سبزوار، گروه علوم و صنایع غذایی، سبزوار، ایران؛
2 گروه مهندسی علوم و صنایع غذایی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران؛‏
3 گروه فارماکوگنوزی، دانشکده داروسازی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران؛
4 گروه پژوهشی و افزودنی های غذایی جهاد دانشگاهی مشهد، مشهد، ایران؛
5 شبکه بهداشت و درمان دامغان دانشگاه علوم پزشکی سمنان، سمنان، ایران؛
Abstract [Persian]

مقدمه و هدف:  با پیشرفت علوم و صنایع غذایی گرایش به جایگزینی افزودنی های طبیعی به جای انواع سنتزی در مواد غذایی ‏به وجود آمده است. با توجه به اثرات سوء و نامطلوب آنتی اکسیدان های سنتزی استفاده از آنتی اکسیدان های حاصل از ‏منایع طبیعی در چربی ها و روغن های خوراکی به عنوان یک راه حل منطقی در نظر گرفته می شود. در این پژوهش، ‏بهینه سازی استخراج ترکیبات فنولیک از عصاره متانولی 80 درصد گیاه پونه گاوی با استفاده از اولتراسوند و به کمک روش ‏سطح پاسخ پرداخته شده است.‏. روش تحقیق:  ‏برای بهینه سازی فرآیند در آزمون ها 3 عامل دما (15، 30 و 45 درجه سانتی­گراد) ، زمان (15، 35 و 55 دقیقه) و ‏pH‏ ‏‏(6، 7 و 8) هر کدام در 3 سطح مورد بررسی قرار گرفت. این طرح از طریق ‏Box-Behnken‏ در سه عامل و در سه ‏سطح که شامل 17 آزمون است انجام شد. نتایج و بحث: نتایج به دست آمده نشان می دهد که مناسب ترین شرایط برای استخراج ‏ترکیبات فنولیک زمان 47 دقیقه، دمای 34 درجه سانتی­گراد و 6.6‏pH=‎‏ می باشد. ‏در بررسی نتایج و روند نمودارها زمان به عنوان موثرترین عامل شناسایی شد. هم­چنین مقایسه بین دو روش استخراج، یعنی غرقابی و اولتراسوند نشان داد که راندمان استخراج ترکیبات فنولیک در روش اولتراسوند نسبت به روش غرقابی بیشتر است. توصیه کاربردی/ صنعتی: در نهایت عصاره گیری به روش  اولتراسوند ممکن است از نظر کارآیی استخراج مواد فنولیک از گیاه پونه گاوی پیشنهاد می شود. 

Keywords [Persian]

  • اولتراسوند بهینه سازی ترکیبات فنولیک روش سطح پاسخ

دزاشیبی، ز. 1385. ارزیابی فعالیت آنتی اکسیدانی عصاره برگ حنا. پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه آزاد اسلامی واحد سبزوار.

سالارباشی، داود. 1388. بررسی خصوصیات آنتی اکسیدانی گیاه بومادران. پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه آزاد اسلامی واحد سبزوار.

هاربون، ج. ب. (ترجمه دکتر ی، آیینه چی) 1385. روش­های تجزیه شیمیایی گیاهان. تهران: انتشارات دانشگاه تهران.

Albu, S., Joyce, E., Paniwnyk, L., Lorime, J. P. and Manson, T. J. 2004. Potential for the use of ultrasound in the extraction of antioxidant from Rosmarinus officinalis for the food and pharmaceutical industry. Ultrasonics Sonochemistry., 11(3-4): 261-265.

Cacace, J.E. and Maza, G. 2003. Optimization of extraction of antocyanins from black currant with aqueous ethanol. Journal of Food Science., 68: 240-248.

Hayouni, E. A., Abedrabba, M., Bouix, M. and Hamdi, M. 2007. The effects of solvents and extraction method on the phenolic contents and biological activities in vitro of Tunisian Quercus coccifera L. and Juniperus phoenicea L. fruit extracts. Food Chemistry., 105: 1126-1134.

Herrera, M. and Luque, M.D. 2005. Ultrasound-assisted extraction of phenolic compounds from strawberries prior to liquid chromatographic separation and photodiode array ultraviolet detection. Journal of Chromatography A. 1100: 1-7.

Mahdavi, D.I., Deshpande, S.S. and Salunkhe, D.K. 1995. Food antioxidant. Marcel Dekker, inc., New York.

Manthey, J.A. and Grohmann, K. 2001. Phenols in citrus peel byproducts concentrations of hydroxycinnamates and polymethoxylated flavones in citrus peel molasses. Journal of Agriculture and Food Chemistry., 49: 3268-3273.

Pinelo, M., Rubilar, M. and Jerez. M. 2005. Effect of solvent, temperature, and solvent-to-solid ratio on the total phenolic content and antiradical activity of extracts from different components of grape pomace. Journal of Agriculture and Food Chemistry., 53: 2111-2117.

Rodriges, S., Gustavo, A. S. Pinto. 2007. Optimization of ultrasound extraction of phenolic compound from coconut shell powder by response surface methodology. Ultrasonics Sonochemistry., 15: 95-100.

Weisburger, J.H. 1999. Mechanisms of action antioxidants as exemplified in vegetables, tomatoes, and tea. Food and Chemical Toxicology., 37: 943-948.

Yalmiz, Y. and Toledo, R.T. 2004. Major flavonoids in grape seeds and skins: Antioxidant capacity of catechin, epicatechin, and gallic acid. Journal of Agriculture and Food Chemistry, 52: 255-260.

Ya-Qin, Ma. Jian-Chu, Chen. 2009. Simultaneous extraction of phenolic compound of citrus peel extracts: Effect of ultrasound. Journal of Ultrasonics Sonochemistry., 16: 57-62.