بهینه سازی شرایط استخراج ترکیب های زیست فعال از برگ های شیرین بیان (Glycyrrhiza glabra L.) با روش سطح پاسخ (RSM)

سابقه و هدف: شیرین بیان (Glycyrrhiza glabra L.) به عنوان یکی از گیاهان دارویی مهم با خواص بیولوژیکی گسترده، حاوی ترکیب های فعال متعددی ازجمله اسید گلیسیریزیک، فنول ها و فلاونوئیدهاست که نقش مهمی در فعالیت آنتی اکسیدانی ایفا می کنند. استخراج کارآمد این ترکیب ها برای بهره برداری حداکثری از ظرفیت گیاه ضروریست. این پژوهش با هدف بهینه سازی شرایط استخراج این ترکیب ها از برگ های شیرین بیان با استفاده از روش استخراج به کمک امواج التراسونیک (UAE) انجام شد. هدف دستیابی به بهترین شرایط برای حداکثر بازده ترکیب های زیست فعال بود.مواد و روش ها: برگ های شیرین بیان جمع آوری، خشک و پودر شدند. فرایند عصاره گیری با روش UAE و براساس طرح آماری مرکب مرکزی (CCD) و روش سطح پاسخ انجام شد. تاثیر متغیرهای مستقل شامل دما (X۱: ۷۵.۲۲-۲۴.۷۷ درجه سانتی گراد)، زمان استخراج (X۲: ۱۸.۴۰-۱.۵۹ دقیقه) و غلظت حلال (X۳: ۷۵.۲۲-۲۴.۷۷ درصد)، در دامنه های از پیش تعیین شده در پنج سطح بر میزان استخراج ترکیب های فیتوشیمیایی مورد نظر، بررسی شدند. استخراج در ۲۰ آزمایش مختلف با استفاده از دستگاه التراسونیک با فرکانس ۱۲۰ هرتز انجام شد. عصاره های حاصل برای اندازه گیری میزان اسید گلیسیریزیک (GA) از طریق واکنش با وانیلین و سنجش جذب در طول موج ۵۳۵ نانومتر، فنول کل (TPC) با معرف فولین-سیوکالتیو و سنجش جذب در طول موج ۷۶۰ نانومتر، فلاونوئید کل (TFC) با محلول آلومینیوم کلرید و سنجش جذب در طول موج ۴۱۵ نانومتر و فعالیت آنتی اکسیدانی یا قدرت مهار رادیکال های آزاد با روش DPPH و سنجش جذب در طول موج ۵۱۷ نانومتر با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتر مدل UV ۲۱۰۰ PC آزمایش شدند. تجزیه وتحلیل آماری داده ها، مدل سازی و تعیین شرایط بهینه برای حداکثر میزان استخراج، با نرم افزار Design Expert ۱۰ انجام شد.یافته ها: نتایج تجزیه وتحلیل آماری نشان داد که مدل رگرسیونی درجه دو برای GA، TPC و DPPH و مدل برهم کنش برای TFC بهترین برازش را با داده های تجربی داشتند. تمامی مدل ها از نظر آماری معنی دار بودند (P < ۰.۰۵) و آزمون عدم برازش برای آنها غیر معنی دار بود. مقادیر R² در بازه ۰.۷۴۵ تا ۰.۷۹۸، توانایی خوب مدل ها در تبیین تغییرات را نشان داد. بررسی اثرهای عوامل نشان داد که زمان (B) بیشترین تاثیر را بر GA داشته است (P < ۰.۰۵). برای TPC، اثر متقابل دما-زمان (AB) با ضریب ۲۸.۴۱+ بیشترین اثر مثبت را نشان داد و تاثیر عامل حلال (C۲) بسیار معنی دار بود (۲۵.۷۷-). در مورد TFC، اثر تعاملی دما و زمان (AB) بیشترین تاثیر مثبت را داشت (ضریب ۱۸.۱۳)، در حالی که اثر زمان (B) کاهنده بود. برای فعالیت آنتی اکسیدانی (DPPH)، غلظت حلال (C۲) بیشترین تاثیر را نشان داد (ضریب ۱۶.۵۱-) و اثر تعاملی دما-زمان (AB) بسیار معنی دار بود (ضریب ۱۷.۱۵+). نتایج نمودارهای سه بعدی نیز برهم کنش پیچیده عوامل و وجود نقاط بهینه را برای هر پاسخ تایید کردند. به طورکلی دماهای بالاتر و زمان های طولانی تر باعث بهبود استخراج TPC و فلاونوئید شدند؛ اما افزایش بیش از حد آنها می توانست منجر به تخریب شود. غلظت حلال نیز تاثیر مهمی بر فرایند استخراج داشت، به طوری که غلظت های متوسط معمولا عملکرد بهتری نسبت به غلظت های بسیار پایین یا بالا داشتند. براساس نتایج، شرایط بهینه شامل دمای ۵۷-۷۰ درجه سانتی گراد، زمان ۳۵-۴۵ دقیقه و غلظت حلال ۵۰-۶۰ درصد پیشنهاد شد. نتیجه گیری: این مطالعه نشان داد که بهینه سازی همزمان متغیرهای کلیدی شامل غلظت حلال، زمان و دمای استخراج با بهره گیری از روش RSM، به طور معنی داری موجب افزایش کارایی استخراج اسید گلیسیریزیک، ترکیب های فنولی و فلاونوئیدی و ارتقاء فعالیت آنتی اکسیدانی برگ شیرین بیان می گردد. نتایج حکایت از آن دارد که در بین فاکتورهای ارزیابی شده دما و زمان نقش تعیین کننده در فرایند استخراج ایفا می کنند. استفاده از RSM به عنوان یک ابزار آماری قدرتمند، امکان شناسایی شرایط بهینه را با حداقل تعداد آزمایش فراهم می کند. یافته های این پژوهش می تواند در بهینه سازی فرایندهای استخراج صنعتی مواد موثره گیاه شیرین بیان مورد توجه قرار گیرد.

کلیدواژه ها:

اسید گلیسیریزیک ، طرح مرکب مرکزی ، فعالیت آنتی اکسیدانی ، گیاهان دارویی