تاثیر اندازه ذره و قطر ریشه بر استخراج اسید گلیسیریزیک از شیرین بیان با استفاده از التراسونیک: طراحی تجربی فاکتوریل و روش مدلسازی سطح پاسخ

مجله پژوهشهای علوم و صنایع غذایی ایران

دوره 18، شماره 2 - شماره پیاپی 74، خرداد و تیر 1401، صفحه 179-194   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی فارسی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/ifstrj.2021.67074.0

نویسنده

زرین نصری^*

سازمان پژوهشهای علمی و صنعتی ایران

چکیده

در این پژوهش تاثیر اندازه ذره و قطر ریشه شیرین بیان بر میزان استخراج اسید گلیسیریزیک با استفاده از التراسونیک بررسی شد. از روش طراحی تجربی فاکتوریل کامل و روش سطح پاسخ برای تعیین سطوح پارامترها و مدل کردن پاسخ استفاده شد. متغیرهای مستقل شامل اندازه ذره ریشه شیرین بیان در سه سطح (120 ≤، 120-60، 60- 35 مش) و قطر ریشه شیرین بیان در سه سطح (cm 3 ≤، 3 –2، 2 -1) بود. میزان عصاره کلی و بازدهی اسید گلیسیریزیک به‌عنوان متغیرهای وابسته در نظر گرفته شدند. نتایج نشان داد که قطر ریشه شیرین بیان تاثیر معنی‌داری بر بازدهی اسید گلیسیریزیک داشت، در حالی که تاثیر معنی‌داری بر اندازه ذره مشاهده نشد. بر اساس نتایج مدلسازی فرایند استخراج، شرایط بهینه حداکثرسازی میزان عصاره کلی از ریشه شیرین بیان شامل اندازه ذره،  μm125≥ (mesh 120 ≤) و قطر ریشه شیرین بیان، 28/3 سانتی‌متر حاصل شد که منجر به استخراج عصاره کلی از ریشه شیرین بیان به میزان 16/68 درصد وزنی گردید. شرایط بهینه بازدهی اسید گلیسیریزیک از ریشه شیرین بیان شامل اندازه ذره، μm 125≥ (mesh 120 ≤) و قطر ریشه شیرین بیان، 72/2 سانتی‌متر بود که منجر به استخراج اسید گلیسیریزیک از ریشه شیرین بیان به میزان 02/6 درصد وزنی گردید. همچنین مقایسه بین استخراج اسید گلیسیریزیک از شیرین بیان در حمام التراسونیک و با پراب التراسونیک نشان داد که میزان استخراج اسید گلیسیریزیک توسط پراب التراسونیک و در حمام التراسونیک مشابه و برابر با 5/5 درصد وزنی بود. به‌طور کلی از نتایج این پژوهش می‌توان ادعا کرد که روش سطح پاسخ یک روش مطمئن برای بهینه‌سازی شرایط فرایندی استخراج اسید گلیسیریزیک از ریشه شیرین بیان با استفاده از التراسونیک است.

کلیدواژه‌ها

شیرین بیان؛ التراسونیک؛ اسید گلیسیریزیک؛ روش سطح پاسخ

مراجع

1. Ahmadi Hosseini, S. M., Souri, M.K., Farhadi, N., Moghaddam, M., Omidbaigi, R. (2014). Changes in glycyrrhizin content of Iranian licorice (Glycyrrhiza glabra L.) affected by different root diameter and ecological conditions. Agrcultural Communications, 2(4), 27-33.
2. Ahmadian, H., Mirahmadi, F., Rashidzadeh, B., (2018). Effects of ultrasound on extraction of glycyrrhizin from Glycyrrhiza glabra L. in comparison with modified Rosen's method. Iranian Journal of Medicinal and Aromatic Plants. 33(6), 961-974. (In Persian). DOI: 22092/IJMAPR.2018.108293.1885
3. Bolouri Moghaddam, E., Hemmati, Kh., Bashirisadr, Z., and Mashayekhi, K. (2009). Effect of harvest time and root diameter on Glycyrrhizin content in Glycyrrhiza glabra. Journal of Plant Production, 16(2), 29-45. (in Persian)
4. British Pharmacopoeia, (2009). Medicines and Healthcare products Regulatory Agency,
5. Charpe, T.W., Rathod, V.K. (2012). Extraction of glycyrrhizic acid from licorice root using ultrasound: Process intensification studies. Chemical Engineering and Processing, 54, 37– 41. https://doi.org/10.1016/j.cep.2012.01.002
6. Charpe, T.W., Rathod, V.K. (2014). Effect of ethanol concentration in ultrasound assisted extraction of glycyrrhizic acid from licorice root, Iranian Journal of Chemical Engineering, 11(4), 21-30.
7. Douglas, J.A., Douglas, M. H., Lauren, D. R., Martin, R. J., Deo, B., Follett, J. M.,  Jensen, D. J. (2004).  Effect of plant density and depth of harvest on the production and quality of licorice (Glycyrrhiza glabra) root harvested over 3 years, New Zealand Journal of Crop and Horticultural Science, 32, 363-373. https://doi.org/10.1080/01140671.2004.9514317
8. Hemati, Kh., Hemati, N., Ghaedi, A., (2015). The effect of habtat, root diameter, and type of tissue on some secondary metabolites content of licorice (glycerrhiza glabra) in Khorasan Razavi (Ghoochan), Journal of Plant Evvironmental Physiology, 10(3) 1-10. (In Persian).
9. Hennell, J. R., Lee, S., Khoo, C. S., Gray, M. J., Bensoussan, A. (2008). The determination of glycyrrhizic acid in Glycyrrhiza uralensis Fisch. ExDC. (Zhi Gan Cao) root and the dried aqueous extract by LC– DAD, Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis. 47, 494-500. https://doi.org/10.1016/j.jpba.2008.01.037
10. Keyhani, V., Mortazavi, S.A., Karimi, M., Karazhiyan, H., Sheikholeslami, Z., (2016). Ultrasound-assisted extraction of saponins from chubak plant (Acanthophyllum Glandulosum) root based on their emulsification and foaming properties, Research and Innovation in Food Science and Technology, 4(4), 325-342. (in Persian). DOI:22101/JRIFST.2016.01.30.444
11. Khanahmadi, M., Gaffarzadegan, R., Khalighi-Sigaroodi, F., Naghdi Badi, H., Mehrafarin, A., Hajiaghaee, R. (2018). Optimization of the glycyrrhizic acid extraction from licorice by response surface methodology, Iranian Journal of Chemistry and Chemal Enineering, 37 (1), 121-129 .
12. Liao, J., Qu, B., Zheng, N., (2016). Extraction of glycyrrhizic acid from glycyrrhiza uralensis using ultrasound and Its process extraction model, Applied Sciences, https://doi.org/10.3390/app6110319
13. Mareshige, K., Hayashi, S., Shibata, T., Yamamoto, Y., Sekizaki, H. (2011). Variation of glycyrrhizin and liquiritin contents within a population of 5-year-old licorice (Glycyrrhiza uralensis) plants cultivated under the same conditions, Biological and Pharmaceutical Bulletin. 34, 1334-1337. https://doi.org/10.1248/bpb.34.1334
14. Ming, O. S. (2007). Comparative study on optimization of continuous countercurrent extraction for licorice (MSc thesis), Department of Pharmacy. National University of Singapore, Singapore.
15. Mukhopadhyay, M., Panja, P., (2008). A novel process for extraction of natural sweetener from licorice (Glycyrrhiza glabra) roots. Separation and Purification Technology, 63, 539–545. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2008.06.013
16. Noori, W. O., Waisi, B.I, Alhassani, M.H. (2018). Extraction of glycyrrhizin from licorice (Glycyrrhiza Glabra L.) by bulk liquid membrane. Environmental Technology & Innovation 12, 180–188. https://doi.org/10.1016/j.eti.2018.08.010
17. Pan, X., Liu, H., Jia, G., and Shu, Y. Y. (2000). Microwave-assisted extraction of glycyrrhizic acid from licorice Biochemical Engineering Journal, 5, 173–177. https://doi.org/10.1016/S1369-703X(00)00057-7
18. Shabkhiz, M.A., Eikani, M.H., Golmohammad, F., Bashiri Sadr, Z., (2015). Optimized Pressurized hot water extraction of glycyrrhizic acid from Licorice roots, Innovative Food Technologies, 2(4), 11-21. (In Persian). DOI:22104/JIFT.2015.200
19. Usai, M., Vincenzo, P., Domenico, A. (1995). Glycyrrhizin variability in subterranean organs of Sardinian Glycyrrhiza glabra subspecies glabra var. glabra. Journal of Natural Products, 58, 1727-1729. https://doi.org/10.1021/np50125a013

Yeop, A., Sandanasamy, J., Pang, S. F., Abdullah, S., Yusoff, M.M., Gimbun, J. (2017).The effect of particle size and solvent type on the gallic acid yield obtained from Labisia pumila by ultrasonic extraction, MATEC Web of Conferences 111, 02008 (2017) FluidsChE 2017, https://doi.org/10.1051/matecconf/201711102008