بهینه‌سازی استخراج اسانس کرفس و فعالیت آنتی اکسیدانی آن با استفاده از روش سطح پاسخ و امواج التراسونیک

علوم باغبانی

مقاله 8، دوره 32، شماره 1، خرداد 1397، صفحه 171-183   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jhorts4.v32i1.65721

نویسندگان

فاطمه سلیمی^{* 1}؛ محمد فتاحی¹؛ جواد حمزه ئی²

¹دانشگاه ارومیه

²دانشگاه بوعلی سینا

چکیده

گیاهان دارویی به موجب داشتن ترکیبات آنتی اکسیدان در حفظ سلامت بشر بسیار مفید بوده و کرفس به عنوان یک گیاه دارویی، غنی از این ترکیبات است. بذر کرفس دارای اسانس قابل توجهی است و در تهیه عطر، ادویه و درمان بیماری‌ها کاربرد دارد. در این تحقیق، اثر نسبت‌ آب به بذر (375، 500 و 625 میلی‌لیتر به 35 گرم بذر)، زمان التراسونیک (10، 20 و 30 دقیقه) و زمان استخراج با کلونجر (1، 2 و 3 ساعت) بر استخراج اسانس (درصد حجمی/وزنی) از بذر کرفس و فعالیت آنتی اکسیدانی اسانس به دو روش فرپ (FRAP) و درصدDPPH30min بررسی و برای بهینه‌سازی از روش سطح پاسخ (RSM) استفاده شد. براساس نتایج، بهترین نسبت تیمارها مربوط به نسبت 625 میلی‌لیتر آب به 35 گرم بذر، اعمال امواج التراسونیک 20 دقیقه و اسانس‌گیری با کلونجر در مدت زمان 3 ساعت بود. در همین شرایط بهینه، نسبت 625 میلی‌لیتر آب به 35 گرم بذر، عدم اعمال امواج التراسونیک و اسانس‌گیری در مدت زمان 3 ساعت به عنوان تیمار شاهد در نظر گرفته شد. در شرایط بهینه، میزان اسانس، فعالیت آنتی‌اکسیدانی اسانس در روش فرپ و روش درصدDPPH30min به‌ترتیب 33/2 درصد حجمی/وزنی، 6/1513 میکرومولار Fe+2 در 50 میکرولیتر اسانس و 52/48 درصد بدست آمد. در تیمار شاهد نیز میزان اسانس، فعالیت آنتی‌اکسیدانی اسانس در روش فرپ و روش درصدDPPH30min به‌ترتیب 45/1 درصد حجمی/وزنی، 1064 میکرومولار Fe+2 در 50 میکرولیتر اسانس و 30/29 درصد حاصل شد. مقادیر داده‌های حاصل از آزمایش با مدل پیش بینی شده توسط RSM تطابق داشت و این نشان می‌دهد که استفاده از این روش در بهینه‌سازی شرایط اسانس‌گیری، مناسب است. علاوه بر این، کاربرد التراسونیک میزان استخراج اسانس و ظرفیت آنتی اکسیدانی آن را افزایش داد.

کلیدواژه‌ها

امواج فراصوت؛ دی پی پی اچ؛ روغن فرار؛ فرپ؛ گیاه دارویی

مراجع

1- Assami K., Pingretc D., Chemat S., Meklatia B.Y., and Chematc F. 2012. Ultrasound induced intensification and selective extraction of essential oil from Carum carvi L. seeds. Chemical Engineering and Processing, 62: 99–105.

2- Benzie I. F., and Strain J. J. 1996. The ferric reducing ability of plasma (FRAP) as a measure of “antioxidant power”: the FRAP assay. Analytical Biochemistry, 239: 70–76.

3- Bostan A., Razavi S. M. A., and Farhoosh R. 2008. Optimization of extraction process of crude hydrocolloid from wild sage seed (Salvia macrosiphon) and evaluation of its time-independent rheological properties. MSc thesis, Ferdowsi University of Mashhad, Iran. (In Persian with English abstract)

4- Burits M., and Bucar F. 2000. Antioxidant activity of Nigella sativa essential oil. Phytotherapy Research, 14:323–328.

5- Cravotto G., Boffa L., Mantegna S., Perego P., Avogadro M., and Cintas P. 2008. Improved extraction of vegetable oils under high intensity ultrasound and/or microwaves. Ultrasonics Sonochemistry, 15: 202–898.

6- Fattahi M., and Rahimi R. 2016. Optimization of extraction parameters of phenolic antioxidants from leaves of Capparis spinosa using response surface methodology. Food Analytical Methods, 9 (8): 2321–2334.

7- Fazal S. S., and Singla R. K. 2012. Review on the Pharmacognostical and pharmacological characterization of Apium graveolens L. Indo Global Journal of Pharmaceutical Sciences, 2 (1): 36–42.

8- Flock H. 2005. Medicinal Plants. PP: 264.

9- Galadima M. S., Ahmed A. S., Olawale A. S., and Bugaje I. M. 2012. Optimization of steam distillation of essential oil of Eucalyptus tereticornis by response surface methodology. Nigerian Journal of Basic and Applied Science, 20 (4): 368–372.

10- Ghafoor K., Choi Y. H., Jeon J. Y., and Jo I. H. 2009. Optimization of ultrasound-assisted extraction of phenolic compounds, antioxidants, and anthocyanins from grape (Vitis vinifera) seeds. Journal of Agriculture Food Chemistry, 57: 4988–4994.

11- Hardlei T. F., Morkbak A. L., and Nexo E. 2007. Enzymatic extraction of cobalamin from monoclonal antibody captured haptocorrin and transcobalamin. Clinical Biochemistry, 40: 1392–1397.

12- Hossain M. B., Brunton N. P., Patras A., Tiwari B., O’Donnell C. P., Martin-Diana A. B., and Barry-Ryan C. 2012. Optimization of ultrasound assisted extraction of antioxidant compounds from marjoram (Origanum majorana L.) using response surface methodology. Ultrasonics Sonochemistry, 19: 582–590.

13- Hossain M. B., Barry-Ryan C., Martin-Diana A. B., and Brunton N. P. 2011. Optimisation of accelerated solvent extraction of antioxidant compounds from rosemary (Rosmarinus officinalis L.), marjoram (Origanum majorana L.) and oregano (Origanum vulgare L.) using response surface methodology. Food Chemistry, 126: 339–346.

14- Jabarouty A., and Ghofrani A. 2015. Introduction to response surface methodology. Fourth National Conference on Innovative Technologies Chemistry and Chemical Engineering, December 15, Iran, Tehran.

15- Kaneko T., Tahara S., and Takayabashi F. 2007. Inhibitory effect of natural coumarin compounds, esculetin and esculin, on oxidative DNA damage and formation of aberrant crypt foci and tumors induced by 1, 2-dimethylhydrazine in rat colons. Biological and Pharmaceutical Bulletin, 30: 2052–2057.

16- Kimbaris A. C., Siatis N. G., Daferera D. J., Tarantilis P. A., Pappas C. S., and Polissiou M. G. 2006. Comparison of distillation and ultrasound-assisted extraction methods for the isolation of sensitive aroma compounds from garlic (Allium sativum). Ultrasonics Sonochemistry, 13: 54–60.

17- Koocheki A., Mortazavi S. A., Shahidi F., Razavi S. M. A., Kadkhodaee R., and Mohamadzadeh Milani J. 2010. Optimization of mucilage extraction from Qodume Shirazi seed (Alyssum homolocarpum) using response surface methodology. Journal of Food Process Engineering, 33: 861–882.

18- Milani E., Hosseini F., Zaerzadeh E., Golimovahhed Q. A., and Tavakkoli A. 2012. Optimization of inulin extraction from burdock tuber by using response surface methodology (RSM). Journal of Medicinal Plants, 1 (41): 149–158.

19- Modaresi M. 2012. A comparative analysis of the effects of garlic, elderberry, and black seed extract on the immune system in mice. Journal of Animal and Veterinary Advances, 11 (4): 458–461.

20- Premkumar G., Sankaranarayanan R., Jeeva S., and Rajarathinam K. 2011. Cytokinin induced shoot regeneration and flowering of Scoparia dulcis L. (Scrophulariaceae)–an ethnomedicinal herb. Asian Pacific Journal of Tropical Biomedicine, 1 (3): 169–172.

21- Salar Bashi D., Mortazavi S. A., Rezaei K., Rajaei A., and Karimkhani M. M. 2012. Optimization of ultrasound-assisted extraction of phenolic compounds from Yarrow (Achillea beibrestinii) by response surface methodology, Food Science Biotechnology, 21 (4): 1005–1011.

22- Stahl-Biskup E., and Saez, F. 2002. Thyme the genus thymus. NY, NJ: Taylor & Francis.

23- Subhashini N., Thangathirupathi A., and Lavanya N. 2011. Antioxidant activity of Trigonella foenum- graecum using various in vitro and ex vitro models. International Journal of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences, 3 (2): 96–102.

24- Tan Q. L. P., Kieu X.N.T., Kim N. H. T., and Hong X. N. T. 2012. Application of response surface methodology (RSM) in condition optimization for essential oil production from Citrus latifolia. Emirates Journal of Food and Agriculture, 24 (1): 25–30

25- Tyagi S., Dhruv M., Ishita M., Gupta A.K., Usman M.R.M., Nimbiwal B., and Maheshwar R.K. 2013. Medical benefits of Apium graveolens (celery herb). Journal of Drug Discovery and Therapeutics, 1 (5): 36-38.

26- Velickovic D. T., Milenovic D. M., Ristic M. S., and Veljkovic V. B. 2008. Ultrasonic extraction of waste solid residues from the Salvia sp. essential oil hydrodistillation. Biochemical Engineering Journal, 42: 97–104.

27- Wang L., and Weller C. L. 2006. Resent advances in extraction of nutraceuticals from plants. Trends in Food Science and Technology, 17: 300–312.

28- Wu Y., Cui S.W., Tang J., and Gu X. 2007. Optimization of extraction process of crude polysaccharides from boat-fruited sterculia seeds by response surface methodology. Food Chemistry, 105: 1599–1605.

29- Yang H., Li X., Tang Y., Zhang N., Chen J., and Cai B. 2009. Supercritical fluid CO2 extraction and simultaneous determination of eight annonaceous acetogenins in Annona genus plant seeds by HPLC-DAD method. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis, 49: 140–144.

30- Zou T. B., Wang M., Gan R. Y., and Ling W. H. 2011. Optimization of ultrasound-assisted extraction of anthocyanins from mulberry, using response surface methodology. International Journal of Molecular Sciences, 12: 3006–3017.