نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• فاطمه بخشی ¹
• محمد فتاحی ²
• ساناز اشرفی سعیدلو ³

¹ دانشجوی مقطع کارشناسی ارشد، گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

² استاد، گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ارومیه

³ محقق (Ph.D.)، بخش تحقیقات خاک و آب، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان آذربایجان غربی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج

چکیده

سابقه و هدف: شیرین‌بیان (Glycyrrhiza glabra L.) به عنوان یکی از گیاهان دارویی مهم با خواص بیولوژیکی گسترده، حاوی ترکیبات فعال متعددی از جمله اسید گلیسیریزیک، فنول‌ها و فلاونوئیدهاست که نقش مهمی در فعالیت آنتی‌اکسیدانی ایفا می‌کنند. استخراج کارآمد این ترکیبات برای بهره‌برداری حداکثری از پتانسیل گیاه ضروری است. این پژوهش با هدف بهینه‌سازی شرایط استخراج این ترکیبات از برگ‌های شیرین بیان با استفاده از روش استخراج به کمک امواج اولتراسونیک (UAE) انجام شد. هدف دستیابی به بهترین شرایط برای حداکثر بازده ترکیبات زیست‌فعال بود.
مواد و روش‌ها: برگ‌های شیرین بیان جمع‌آوری، خشک و پودر شدند. فرآیند عصاره‌گیری با روش UAE و بر اساس طرح آماری مرکب مرکزی (CCD) و روش سطح پاسخ انجام گرفت. تاثیر متغیرهای مستقل شامل دما (X1: 22/75-77/24 درجه سانتی‌گراد)، زمان استخراج (X2: 40/18-59/1 دقیقه) و غلظت حلال (X3: 22/75-77/24 درصد)، در دامنه‌های از پیش تعیین‌شده در پنج سطح بر میزان استخراج ترکیبات فیتوشیمیایی موردنظر، مورد بررسی قرار گرفتند. استخراج در ۲۰ آزمایش مختلف با استفاده از دستگاه التراسونیک با فرکانس ۱۲۰ هرتز انجام شد. عصاره‌های حاصل برای اندازه‌گیری 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 آنتی‌اکسیدانی یا قدرت مهار رادیکال‌های آزاد با روش DPPH و سنجش جذب در طول موج ۵۱۷ نانومتر با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتر مدل UV 2100 PC مورد آزمایش قرار گرفتند. تجزیه و تحلیل آماری داده‌ها، مدل‌سازی و تعیین شرایط بهینه برای حداکثر میزان استخراج، با نرم‌افزار Design Expert 10 انجام شد.
نتایج: نتایج تجزیه و تحلیل آماری نشان داد که مدل‌ رگرسیونی درجه دو برای GA، TPC و DPPH، و مدل برهم‌کنش برای TFC بهترین برازش را با داده‌های تجربی داشتند. تمامی مدل‌ها از نظر آماری معنی‌دار بودند (P < 0.05) و آزمون عدم برازش برای آن‌ها غیر معنی‌دار بود. مقادیر R² در بازه 745/0 تا 798/0، توانایی خوب مدل‌ها در تبیین تغییرات را نشان داد. بررسی اثرات عوامل نشان داد که زمان (B) بیشترین تأثیر را بر GA داشته است (P < 0.05). برای TPC، اثر متقابل دما-زمان(AB) با ضریب 41/28+ بیشترین اثر مثبت را نشان داد و تاثیر عامل حلال (C2) بسیار معنی‌دار بود (77/25-). در مورد TFC، اثر تعاملی دما و زمان (AB) بیشترین تأثیر مثبت را داشت (ضریب 13/18)، در حالی که اثر زمان (B) کاهنده بود. برای فعالیت آنتی‌اکسیدانی (DPPH)، غلظت حلال (C2) بیشترین تأثیر را نشان داد (ضریب 51/16-) و اثر تعاملی دما-زمان (AB) بسیار معنی‌دار بود (ضریب 15/17+). نتایج نمودارهای سه‌بعدی نیز برهم‌کنش پیچیده عوامل و وجود نقاط بهینه برای هر پاسخ را تأیید کردند. به‌طور کلی دماهای بالاتر و زمان‌های طولانی‌تر باعث بهبود استخراج TPC و فلاونوئید شدند؛ اما افزایش بیش از حد آن‌ها می‌توانست منجر به تخریب شود. غلظت حلال نیز تأثیر مهمی بر فرآیند استخراج داشت، بطوری‌که غلظت‌های متوسط معمولاً عملکرد بهتری نسبت به غلظت‌های بسیار پایین یا بالا داشتند. بر اساس نتایج، شرایط بهینه شامل دمای 57-۷۰ درجه سانتی‌گراد، زمان ۳۵-۴۵ دقیقه و غلظت حلال ۵۰-۶۰ درصد پیشنهاد شد.
‌نتیجه‌گیری: این مطالعه نشان داد که بهینه‌سازی هم‌زمان متغیرهای کلیدی شامل غلظت حلال، زمان و دمای استخراج با بهره‌گیری از روش RSM، به‌طور معنی‌داری موجب افزایش کارایی استخراج اسید گلیسیریزیک، ترکیبات فنولی و فلاونوئیدی و همچنین ارتقاء فعالیت آنتی‌اکسیدانی از برگ شیرین‌بیان می‌گردد. نتایج حاکی از آن است که در بین فاکتورهای ارزیابی شده دما و زمان نقش تعیین‌کننده در فرآیند استخراج ایفا می‌کنند. استفاده از RSM به عنوان یک ابزار آماری قدرتمند، امکان شناسایی شرایط بهینه را با حداقل تعداد آزمایش فراهم می‌سازد. یافته‌های این پژوهش می‌تواند در بهینه‌سازی فرایندهای استخراج صنعتی مواد مؤثره گیاه شیرین بیان مورد توجه قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها

• اسید گلیسیریزیک
• طرح مرکب مرکزی
• فعالیت آنتی‌اکسیدانی
• گیاهان دارویی

موضوعات

• فیتوشیمی (استخراج، شناسایی و اندازه گیری مواد موثره)