بهینه‌سازی پارامترهای موثر در استخراج اسانس از بذر (Heracleum persicum Desf. Ex Fischer) با استفاده از روش سطح پاسخ

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 هیات علمی گروه باغبانی دانشگاه ارومیه

2 گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ارومیه

چکیده

چکیده
امروزه استفاده از اسانس­های گیاهی در صنایع غذا و دارو در حال افزایش است. لذا مطالعه حاضر، با هدف بهینه­سازی فاکتورهای موثر در به حداکثر رساندن عملکرد اسانس و تعیین ترکیبات اسانس در شرایط بهینه صورت گرفت. اثر پارامترهای: مقادیر مختلف گیاه (X1)، زمان اسانس­گیری (X2) و اندازه ذرات بذرها با مش (X3)، در سه سطح (1، 0، 1-) به‌عنوان متغیر مستقل، برای بهینه­سازی درصد اسانس به عنوان متغیر وابسته با استفاده از روش سطح پاسخ بررسی شد. پس از جمع‌آوری بذرهای گیاه گلپر از منطقه­ آینالو (آذربایجان شرقی) در مرداد ماه 1394، اسانس به روش تقطیر با آب توسط دستگاه کلونجر استخراج شد و شناسایی ترکیبات اسانس با استفاده از دستگاه GC-MS صورت گرفت. نتایج تجزیه ANOVA و اشتباه آزمایشی برای مدل RSM نشان داد که مدل پیش­بینی شده برای درصد اسانس به‌طور معنی­داری دقیق است (P<0.01). بیشترین درصد اسانس (33/5) در محدوده 30 گرم ماده گیاهی، به مدت 2ساعت اسانس­گیری و یک دقیقه آسیاب بذرها به‌دست آمد. در آنالیز با کروماتوگرافی گازی 28 ترکیب در اسانس بذر گلپر شناسایی شد که ترکیبات عمده ­آن شامل هگزیل بوتیرات (27/43 درصد) و ان-اکتیل استات (78/15 درصد) بودند. با توجه به اینکه در بخش صنعت استخراج اسانس فرایندی زمان­بر و مستلزم صرف انرژی و در نتیجه هزینه زیادی می­باشد، لذا نتایج حاصل از این پژوهش پس از تایید در مقیاس صنعتی، می­تواند در صنایع مربوطه مورد استفاده قرار گیرد.
 

کلیدواژه‌ها


References

1.Amini, M., Younesi, H., Bahramifar, N., Lorestani, A.A.Z., Ghorbani, F., Daneshi, A. and Sharifzadeh, M. 2008. Application of response surface methodology for optimization of lead biosorption in an aqueous solution by Aspergillus niger. Journal of hazardous materials, 154(1-3):694-702.

2.Ara, K.M., Jowkarderis, M. and Raofie, F. 2015. Optimization of supercritical fluid extraction of essential oils and fatty acids from flixweed (Descurainia Sophia L.) seed using response surface methodology and central composite design. Journal of food science and technology, 52(7):4450-4458.

3.Bakkali, F., Averbeck, S., Averbeck, D. and Idaomar, M. 2008. Biological effects of essential oils–a review. Food and Chemical Toxicology, 46(2): 446-475.

4.DarvishiCheshmehSoltani, R., Rezaee, A., Khataee, A.R. and Godini, H. 2014. Optimisation of the operational parameters during a biological nitrification process using response surface methodology.The Canadian Journal of ChemicalEngineering,92(1): 13-22.

5.Davari, M. and Ezazi, R. 2017. Chemical composition and antifungal activity of the essential oil of Zhumeriamajdae, Heracleumpersicum and Eucalyptus sp. against some important phytopathogenic fungi.Journal de mycologiemedicale, 27(4):463-468.

6.Dehghan, H., Sarrafi, Y., Salehi, P. and Ebrahimi, S.N. 2017. α-Glucosidase inhibitory and antioxidant activity of furanocoumarins from Heracleumpersicum. Medicinal ChemistryResearch, 26(4): 849-855.

7.Dey, S.S. and Dora, K.C. 2014. Optimization of the production of shrimp waste protein hydrolysate using microbial proteases adopting response surface methodology.Journal of food science and technology, 51(1):16-24.

8.Ebrahimniaketai, SH. and Golestan, L. 2015. the factors affecting the extraction of essential oils using supercritical fluids, Twenty-third National Congress of Food Science and Technology, Quchan, Islamic Azad University, Quchan.

9.Ebadollahi, A., Zavieh, E.A., Nazifi, A., Sendi, J.J., Farjaminezhad, M., Samadzadeh, A. and Tajmiri, P. 2014. Chemical composition and bio-pesticidal values of essential oil isolated from the seed of HeracleumpersicumDesf. ex Fischer (Apiaceae). Spanish Journal of Agricultural Research, 12(4): 1166-1174.

10.Fattahi, M. and Fattahi, B. 2010. Principles of medicinal plants.First Edition.Publications of Tehran University Jihad-e Daneshgahi publication.473 p.

11.Ghahraman, A. 1996. The Scientific Names of 2000 Plants in Iranian Color Flora.First Edition.Forestry and Rangeland Research Institute, 347p.

12.Hajhashemi, V., Sajjadi, S.E. and Heshmati, M. 2009. Anti-inflammatory and analgesic properties of Heracleumpersicum essential oil and hydroalcoholic extract in animal models. Journal of Ethnopharmacology, 124(3): 475-480.

13.Hajhashemi, V., Dashti, G., Saberi, S. and Malekjamshidi, P. 2014. The effect of hydroalcoholic extract and essential oil of Heracleumpersicum on lipid profile in cholesterol-fed rabbits.AvicennaJournal of phytomedicine, 4(3): p.144.

14.Hemati, A., Azarnia, M. and Angaji, A.H. 2010. Medicinal effects of Heracleumpersicum(Golpar). Middle-East Journal of Scientific Research, 5(3): 174-176.

15.Kan, Y., Chen, T., Wu, Y. and Wu, J., 2015. Antioxidant activity of polysaccharideextracted from Ganodermalucidum using response surface methodology. International journal of biological macromolecules, 72: 151-157.

16.Khazaei, K.M., Jafari, S.M., Ghorbani, M., Kakhki, A.H. and Sarfarazi, M. 2016. Optimization of anthocyanin extraction from saffron petals with response surface methodology.Food Analytical Methods, 9(7): 1993-2001.

17.Larkeche, O., Zermane, A., Meniai, A.H., Crampon, C. and Badens, E. 2015. Supercritical extraction of essential oil from Juniperuscommunis L. needles: Application of response surface methodology. The Journal of Supercritical Fluids, 99: 8-14.

18.Majidi, Z. and Lamardi, S.N.S. 2018. Phytochemistry and biological activities of Heracleumpersicum: a review. Journal of integrative medicine, 3: 34-51.

19.Mozaffarian, V. 2007. Iran Flora Apiaceae family.Research Institute forests and rangelands, 580p.

20.Mojab, F., Rustaiyan, A.H. and Jasbi, A.R. 2002.Essential oils of HeracleumpersicumDesf.ex Fischer leaves. DARU Journal of Pharmaceutical Sciences, 10(1): 6-10.

21.Noorimotlagh, Z., Shahriyar, S., DarvishiCheshmehSoltani, R. and Tajik, R. 2016. Optimized adsorption of 4-chlorophenol onto activated carbon derived from milk vetch utilizing response surface methodology. Desalination and Water Treatment, 57(30): 14213-14226.

22.Puértolas, E., Saldaña, G., Álvarez, I. and Raso, J. 2011. Experimental design approach for the evaluation of anthocyanin content of rosé wines obtained by pulsed electric fields. Influence of temperature and time of maceration. Food Chemistry, 126(3): 1482-1487.

23.Radjabian, T., Salimi, A., Rahmani, N., Shockravi, A. and Mozaffarian, V. 2013.Essential oil composition of some wild populations of HeracleumpersicumDesf.Ex Fischer growing in Iran. Journal of Essential Oil Bearing Plants, 16(6): 841-849.

24.Raut, J.S. and Karuppayil, S.M. 2014. A status review on the medicinal properties of essential oils.Industrial Crops and Products, 62: 250-264.

25.Saeidnia, S., Gohari, A.R., Hadjiakhoondi, A., Afrapoli, F.M.and Shafiee, A. 2005. Cytotoxicity and chemical constituents of the volatile oil of golpar (HeracleumpersicumDesf.Ex Fischer). Bioscience Research, 2:107-10.

26.Sayyah, M., Moaied, S. and Kamalinejad, M. 2005. Anticonvulsant activity of Heracleumpersicum seed. Journal of Ethno pharmacology, 98(1): 209-211.

27.Sodeifian, G., Ardestani, N.S., Sajadian, S.A. and Ghorbandoost, S. 2016. Application of supercritical carbon dioxide to extract essential oil from Cleome coluteoidesBoiss.: experimental, response surface and grey wolf optimization methodology. The Journal of Supercritical Fluids, 114: 55-63.

28.Srivastava, M., Maheshwari, S., Kundra, T.K. and Rathee, S. 2017. Multi-response optimization of fused deposition modelling process parameters of ABS using response surface methodology (RSM)-based desirability analysis. Materials Today: Proceedings, 4(2):1972-1977.

29.Walasek, M., Grzegorczyk, A., Malm, A. and Skalicka-Woźniak, K. 2015. Bioactivity-guided isolation of antimicrobial coumarins from HeracleummantegazzianumSommier& Levier (Apiaceae) fruits by high-performance counter-current chromatography. Food chemistry, 186:133-138.

30.Walia, A., Mehta, P., Guleria, S. and Shirkot, C.K. 2015. Improvement for enhanced xylanase production by Cellulosimicrobiumcellulans CKMX1 using central composite design of response surface methodology.3 Biotech, 5(6): 1053-1066.

31.Xu, H., Xu, X., Tao, Y., Yuan, F. and Gao, Y. 2015. Optimization by response surface methodology of supercritical carbon dioxide extraction of flavour compounds from Chinese liquor vinasse. Flavour and fragrance journal, 30(4): 275-281.

32.Yılmaz, F.M., Karaaslan, M. and Vardin, H. 2015. Optimization of extraction parameters on the isolation of phenolic compounds from sour cherry (Prunuscerasus L.) pomace. Journal of Food Science and Technology, 52(5): 2851-2859.