چکیده

در این تحقیق استخراج و شناسایی ترکیبان موجو در میوه شاه بلوط هندی با دو روش اولتراسونیک وسوکسله مورد بررسی قرار گرفته است. سپس با به دست آوردن بازده استخراجی، دو روش سوکسله و اولتراسونیک مورد مقایسه قرار گرفته است. شاه بلوط دارایی مزایای بسیار زیادی میباشد.از این گیاه می توان در درمان بسیاری از بیماری ها استفاده کرد. استفاده از روش استخراج با امواج اولتراسونیک دارای مزایایی همچون سرعت بالا، هزینه کم، حجم خیلی کم حلال مصرفی، بازده استخراجی بالا، قیمت پایین دستگاه و راحتی اپراتور آن ، سادگی مرحله آماده سازی نمونه، توانایی استفاده بصورت مقادیر عمده و مواردی دیگر همگی از مزایای این تکنیک می باشند. دستگاه سوکسله نیز دستگاهی است که برای استخراج مواد چربی از مواد جامد استفاده می شود. این دستگاه نیز همانند اولتراسونیک عمل استخراج را انجام می دهد با این تفاوت که به زمان، حلال و مقدار نمونه بیشتری نیازمند است. در نتیجه بازده استخراجی توسط اولتراسونیک بیشتر از سوکسله می باشد.در ابتدا ،قبل از شروع آزمایش حلال آلی مناسب جهت استخراج ترکیبات موجود در میوه شاه بلوط انتخاب شد. ۳پارامتر زمان استخراج،دمای استخراج،نسبت حجم حلال به وزن گیاه، در این آزمایش مورد بررسی قرار گرفته و سپس موثرترین پارامترها توسط طراحی باکسن بهکن بهینه شدند.

شرایط بهینه برای پارامترها عبارت اند از :زمان استخراج،دما استخراج،نسبت حجم حلال به وزن گیاه ،پس از استر سازی روغن استخراجی به دستگاه GC-FID تزریق شد.در نهایت با به دست آمدن بهترین برنامه ریزی در GC-FID روغن استری شده با برنامه ریزی بدست آمده به منظور شناسایی ترکیبات به دستگاه GC-MS نیز تزریق شد.بعد از انجام آزمایشاتی که در قسمت بالا گفته شد اسیدهای چرب موجود در میوه شاه بلوط توسط GC-MS شناسایی شد.اسیدهای چرب موجود در شاه بلوط شناسایی شدند این ترکیبات عبارتند از:

Pentadecanoic acid,14-methyl-,methyl ester/ 10,13,-octadecadienoic acid,methyl ester / 9,12,15-octadecatrienoic,methyl ester / octadec-9enoic acid / 9,12,-octadecadienoic acid,methyl ester

کلید واژه:استخراج، اولتراسونیک، سوکسله، شاه بلوط، اسیدهای چرب.

-۱ مقدمه

اثرهای جانبی داروهای شیمیایی،حساسیت افراد زیادی به برخی از این داروها،مقاوم شدن بسیاری از این داروها در برابر داروهای شیمیایی و…باعث می شود که بار دیگر نظر و توجه دانشمندان و محققان به استفاده ازفرآورده های گیاهی در زمینه های مختلف معطوف شود.از مدت ها پیش بشر از بعضی از گیاهان به عنوان دارو استفاده نموده و اثر درمانی و بی ضرر بودن آنها در سال های متمادی تجربه شده است.

تیره شاه بلوط هندی Hippocastanaceae می باشد ، در فارسی به آن شاه بلوط هندی گفته می شود. در زبان های دیگر نیز درخت شاه بلوط دارای نام های متفارتی می باشد برای مثال در عربی قسطنه هندی، ابوفروت الحصان((A.f.el hhussần،در آلمانی Gemeine rosskastanie ،درانگلیسیHorse chesnut ،Conqueror-tree و در زبان فرانسه Chầ taignier de mer،Chầtaignier d’Inde،M.d’Inde،Marronnier گفته می شود.(زرگری،۵۳۷،(۱۳۶۷

این تیره عموما درختی به ارتفاع ۲۰ تا ۲۵ متر بوده و دارای برگهای متقابل،مرکب از برگچه های نامساوی و منتهی بیک نقطه می باشند.شامل ۲ جنس و ۱۸ گونه اند و به نحوی پراکندگی دارند که به فواصل دور از یکدیگر مانند امریکای شمالی ،شبه جزیره بالکان،ارتفاعات هیمالیا،و امریکای مرکزی یافت می شوند.و بومی بلغارستان و یونان می باشد. در ایران نیز به صورت کاشته شده می توان این گیاه را یافت.سابقا این تیره از نظر شباهت کلی گیاهان آن با Sapindaceae ،در تیره اخیر جای داده می شد ولی امروزه با توجه به اختلافات زیادی که گیاهان آن با تیره مذکور دارند،به صورت تیره جداگانه در آمده است. از اختصاصات گیاهان این تیره آن است که گلهائی مجتمع به صورت خوشه های انتهائی دارند و چون گل آذین آنها در زمستان،هنگامی که هنوز به صورت جوانه است،ترکیب بندی حاصل می کند.لذا شکفتن گلهای آنها زودتر از غالب گیاهان،و در اوایل بهار صورت می گیرد.این گیاهان،گلهای نر-ماده یا بر دو نوع نر و ماده،نامنظم،شامل ۴ یا ۵ کاسبرگ و به همان تعداد گلبرگ دارند.پرچمهای آنها به تعداد ۲ برابر گلبرگها (گاهی کمتر)و مادگی آنها مرکب از ۳ برچه است.در ایران یک گونه دارویی Aesculus Hippocastanumبه صورت یک درخت زینتی در نواحی شمال و تهران پرورش می یابد. (زرگری،۱۳۶۷،(۵۳۷

سلول ها و بافت های ترشحی ممکن است در یک یا چند اندام مختلف گیاه پراکنده باشند،لذا اسانس های حاصل از کیفیت و کمیت و نیز اجزای تشکیل دهنده،از اندامی به اندام دیگر متفاوت هستند.بنابراین مطالعه در زمینه اندام های مختلف یک گیاه امری مهم بشمار می آید.اکثر ترکیبات تشکیل دهنده اسانس دارای خواصی هستند که استفاده از آن ها را به صورت فرآورده های دارویی،بهداشتی و غذایی امکانپذیر می سازد ۵۸-۱۱۳(،۲۰۰۱،. ) Sangster et al

گیاه شاه بلوط هندی نیز همانند دیگر گیاه دارای خواص بسیاز زیادی می باشد با شناسایی ترکیبات موثره در این گیاه و با توجه به این که هر کدام از این ترکیبات موثره در کدام قسمت گیاه قرار گرفته است می توان به خواص و ویژگی های دارویی آن پی برد.گیاه شاه بلوط گیاهی است که از تمام قسمت های این گیاه(گل،برگ،پوست،میوه و دانه)استفاده درمانی به عمل می آید. .از عصاره روان گل و برگ گیاه شاه بلوط هندی،برای رفع نقرس،رماتیسم و سیاه سرفه استفاده به عمل می آید. (زرگری،۱۳۶۷،(۵۳۸-۵۴۰ از پوست این درخت به عنوان قابض و جهت رفع اسهالهای ساده و ضعف عمل دستگاه هضم استفاده بعمل می آورند. از پوست ساقه و

پوسته دانه درخت شاه بلوط هندی به علت دارا بودن تانن ،اثر قابض و بطور خفیف تب بر دارد.مصرف آن سابقا به عنوان تب بر بین مردم رواج پیدا کرده است.

همچنین میوه شاه بلوط به علت دارای ترکیباتی مانند ساپونین ،آسین،آسکولین،فراکسین و تانن می باشد.از این مواد در ترکیبات داروهای صنعتی جهت درمان نارحتی های قلبی و گردش خون استفاده می شود.از دیگر خواص دارویی میوه شاه بلوط می توان به درمان واریس،التهاب مجرای تنفس فوقانی نیز اشاره کرد(زرگری ،۱۳۶۷،.(۵۳۸-۵۴۰

مغز دانه گیاهشاه بلوط نیز دارای اثر تنگ کننده مجاری عروق سطحی،منتها با عمل بطنی است.در خونرویهای و مداوای واریس،مورد استفاده قرار می گیرد.تنطور دانه این گیاه نیز اثر آرام کننده سریع درد بواسیر و کاهش دهنده تورم آن دارد.

از جوشانه برگ های شاه بلوط هندی برای درمان سیا سرفه استفاده می شود.همچنین شاه بلوط هندی در طب سنتی برای درمان بواسیر،تب،اسهال،التهاب ورید،بزرگی غده پروستات مورد استفاده قرار می گیرد.از پوست درخت شاه بلوط چای تهیه کرده که در درمان مالاریا و اسهال خونی موثر است.همچنین پوست این درخت به صورت جوشانده ۱۵ تا ۴۰ در هزار به عنوان تب بر و عصاره آبی آن به مقدار ۰٫۶۰ تا یک گرم مخلوط در یک پوسیون به عنوان یک داروی مقوی در مصارف داخلی مصرف می شود.

با مالیدن روغن دانه آن بر روی عضو ،اثر مفید در نقرس و رماتیسم ظاهر می گردد.عصاره الکلی دانه آن بحالت ساده و یا مخلوط د ر الکل (به منظور رقیق کردن)به صورت مالیدن در رماتیسم،دردهای عصبی و بیماری های دردناک و ناراحت کننده پوست مانند سرما خوردگی،خارش و prurigo اثر مفید و آرام کننده به وجود می آورد

راه های بسیار زیادی جهت استخراج ترکیبات موثر از گیاهان وجود دارد اما در این تحقیق روش اولتراسونیک و مقایسه آن با روش سوکسله انتخاب شده است.توسط این تکنیک می توان فرآیند استخراج از نمونه های غذایی، گیاهان دارویی و غیره را که توسط روش سوکسله مورد استخراج قرار می گرفته اند، انجام داد(۲۰۰۸،۱۰۰۳،(Shen et al امواج اولتراسونیک می توانند سبب ایجاد یکسری

انقباض و انبساط های متوالی در محیط می شوند.که این موضوع باعث ایجاد فشار و حذف متوالی آن بر ماده (اثر (spongeمی شود،نیروهای حاصل به وسیله این مکانیسم مکانیکی می توانند نسبت به کشش سطحی که حلال را در لوله های مویینه بافت ماده نگه می دارد بیشتر شده و بنابراین سبب ایجاد کانال های ماکروسکوپیک در دانه های روغنی می شوند که این موضوع باعث استخراج آسانتر روغن از دانه های روغنی می شود. لذا عمل استخراج را می توان در حرارت پایین انجام داد( ۱۰۱۱-۱۰۸۱، Nandes et al., 323-333)(2008،.(Simal et al., 1998 البته در روش استخراج با اولتراسونیک ،به دلیل استفاده از دماهای پایین،امکان استخراج مواد ناپایدار دمایی نیز وجود دارد . ۲۰۰۵(،۱۰۰۸،)Bookird et al در محیط مایع امواج صوتی باعث ایجاد کاویتاسیون می شوند.کاویتاسیون عبارت از تشکیل و فروپاشی حباب در محیط مایع می باشد.سرعت کاویتاسیون،انقباض و انبساط های متوالی بستگی به فرکانس اولتراسوند دارد و سبب دفرمه شدن مواد جامد متخلخل،ایجاد کانال های میکرو)۱۰۴۹-۱۰۵۴،۲۰۰۸،(Fernandes et alو کاهش ضخامت لایه مرزی(۲۰۰۰-۱۰۱،۱۰۲،(Carcel et al می شود که این مواد منجر به افزایش انتقال جرم در میوه ها و دانه های روغنی می شوند.

هدف از مقایسه این دو روش این است که از روش استخراجی استفاده شود که به زمان کمتر،حلال کمتر و نمونه کم تری احتیاج داشته باشد. علت استفاده از روش اولتراسونیک نسبت به روش های دیگراز جمله سوسله این است که روش اولتراسونیک برای استخراج اسیدهای چرب از قسمت های سفت و سخت گیاه استفاده می شود.در این تحقیق از سوکسله هم جهت استخراج اسید چرب موجود در میوه شاه بلوط به منظور مقایسه با روش اولتراسونیک نیز استفاده شده است. روش اولتراسونیک سبب سریع تر استخراج شدن مواد موثره و اسیدهای چرب موجود در گیاه می شود.در نتیجه در زمان صرفه جویی شده و شرکت های دارویی و بهداشتی می توانند از این مزیت بهره مند شوند.

مواد و روش ها

در این تحقیق از چند حلال متانول ،اتانول،کلروفرم وn -هگزان،اسید سولفوریک %۲ جهت استخراج استفاده شد.گیاه شاه بلوط هندی در آبان سال ۱۳۹۲ از تهران تهیه شد. نمونه شاه بلوط مورد نظر با شاخص رسیدگی تجاری ازتهران جمع آوری شد. بافت چوبی میوه با دست از هسته آن جدا شد و میوه روی یک صفحه کاغذی پهن گردید و در محلی خنک و تاریک به مدت یک ماه نگه داری شد تا به طور کامل خشک شود. سپس به منظور افزایش سطح تماس گیاه و حلال هنگام فرآیند استخراج، میوه به صورت یکنواخت آسیاب شدند. میانگین اندازه ذرات آسیاب شده۰ ۴میلی متر بود.

-۱-۲ استخراج با امواج اولتراسونیک و سوکسله

در ابتدای کار،اولین قدم انتخاب حلال مناسب جهت استخراج روغن میوه شاه بلوط می باشد.بدین منظور از روش قدیمی one at a time استفاده می کنیم.بدین ترتیب که پارامترهای زمان،دما و نسبت حجم حلال به وزن نمونه میوه شاه بلوط را ثابت در نظر گرفته و یک پارامتر که نوع حلال است را تغییر می دهیم.

در کار ما چهار نوع حلال با قطبیت های مختلف شامل متانول،اتانول،کلروفرم و – Nهگزان مورد بررسی قرار گرفت.

در این تحقیق میزان معینی از پودر گیاه شاه بلوط را توسط ترازوی دیجیتال وزن کردیم و به داخل بشر ریختیم. سپس به میزان مشخصی از یکی از حلال ها را به نمونه مورد نظرمان اضافه کردیم و درب بشر را توسط پارافیلم بستیم. سپس بشر حاوی نمونه را درون دستگاه قرار دادیم.نمونه مورد نظر تحت دما و زمان مشخص در دستگاه اولتراسونیک قرار داده شد و چون دستگاه فقط حاوی یک فرکانس است ،نیازی به انتخاب فرکانس نیست.سپس بعد از گذشت زمان مشخص شده نمونه مورد نظر را از دستگاه اولتراسونیک خارج کردیم.مواد موجود در هر ۴ بشر را به وسیله قیف و کاغذ صافی واتمن ،صاف کرده و بعد از فیلتر کردن ،کاغذ صافی را دور انداخته و مواد زیر صافی را نگه داشته و به مدت ۲-۳ روز زیر هود گذاشته تا حلال موجود در آن بپرد.به از ۳ روز با به دست آوردن بازده استخراجی بهترین حلال را انتخاب کردیم:

پس از انتخاب حلال مناسب جهت استخراج روغن میوه شاه بلوط نوبت به طراحی روش مناسب برای بهینه سازی استخراج می باشد. بدین منظور برای استفاده از روش های طراحی آزمایش،از نرم افزار STAT GRAPHICS استفاده کردیم.این نرم افزار دارای چندین طراحی است.در این آزمایش از طراحی Box-Behken جهت مشخص کردن شرایط بهینه با در نظر گرفتن سه فاکتور زمان ،دما و نسبت وزن نمونه میوه شاه بلوط به حجم حلال استفاده شد.بعد از مشخص کردن شرایط بهینه آزمایش تحت شرایط بهینه در دستگاه اولتراسونیک انجام شد.سپس ،بعد از استری کردن نمونه، نمونه مورد نظر به منظور شناسایی اسید های چرب موجود در شاه بلوط هندی به GC-FID تزریق شد.

-۲ بحث و نتیجه گیری

به طور کلی می توان گفت استخراج با امواج اولتراسونیک نسبت به سوکسله به دلیل مزایای زیادی که دارد روشی کارا و موثر در استخراج روغن های میوه های گیاهان می باشد.از جمله این مزایا می توان به آسان بودن کار با دستگاه ،هزینه کم،حجم خیلی کم حلال مصرفی،سرعت بالای استخراج و راندمان بالای ترکیب استخراج شده اشاره کرد(۲۰۱۳-۱۰۰۱، ۱۱۱۰،.(Makuta همچنین این روش سبب می شود که دارو هایی با کیفیت با راندمان بالا تهیه کرد ، در زمان نیز صرفه جویی شده و اپراتور می تواند در زمان کمتر با راندمان بیشتر کا را به سرانجام برساند. روش فوق تا کنون برای استخراج اسیدهای چرب میوه شاه بلوط هندی مورد بررسی قرار نگرفته است.

با استفاده از طراحی باکس بهکن شرایط بهینه جهت استخراج شاه بلوط هندی انتخاب شد و سپس طبق نتایجی که از کروماتوگرام حاصل از GC-MS بدست آمد روغن میوه شاه بلوط تعیین شد.

Standardized Pareto Chart for Extraction yield

+ B:Extraction temperature

– BB

A:Extraction time
C:Solvent volume to sample wieght
AA
BC
AB
AC

CC

۱۲ ۱۰ ۸ ۶ ۴ ۲ ۰

Standardized effect

شکل((۱ پارتو چارت براساس بازده استخراج

در نمودار((۱ خط آبی رنگ عمودی بیانگر سطح %۹۵ است.همچنین اثرهای مثبت و منفی به ترتیب با رنگ بنفش و قرمز در شکل نشان داده شده است.خط عمودی روی نمودار جهت بررسی این که آیا یک پارامتر از نظر آماری موثر بر بازده استخراج محسوب می شود یا خیر به کار می رود. در صورتی که نمودار میله ای یک پارامتر تا قبل از خط عمود امتداد یافته باشد،آن پارامتر در سطح اطمینان %۹۵ از نظر آماری موثر نمی باشد. همان طور که در نمودار۲-۴ دیده می شود دمای استخراج (B) مهمترین پارامتر موثر بر بازده استخراج می باشد.با افزایش دما ،بازده استخراجی افزایش پیدا می کند.علاوه بر دما استخراج زمان استخراج و نسبت حجم حلال به وزن نمونه نیز در استخراج اسیدهای چرب موجود در میوه شاه بلوط تاثیر بسیار زیادی دارد. در نتیجه با توجه به نمودارهای حاصل از آنالیز کمومتری، دما بهینه،زمان بهینه و نسبت حجم حلال به وزن گیاه در شرایط بهینه را انتخاب کردیم.

-۴نتیجه

طبق آزمایشات و بررسی های صورت گرفته برای استخراج روغن میوه شاه بلوط هندی به کمک اولتراسونیک،بهترین حلال از بین حلال های اتانول،متانول،کلروفرم و -nهگزان انتخاب شد.

پس از بدست آوردن حلال بهینه،آزمایش هایی توسط نرم افزارSTAT GRAPHICS با طراحی BOX-BEHKEN بدست آمده،که پس از انجام آزمایشات و ارائه آن به دستگاه،شرایط بهینه جهت استخراج با کمک دستگاه اولتراسونیک را بدست آوردیم.

سپس در شرایط بهینه بدست آمده روغن میوه شاه بلوط را به کمک دستگاه اولتراسونیک و نیز در عدم حضور اولتراسونیک (با استفاده از سوکسله)استخراج کردیم راندمان استخراجی در روش استخراج با کمک دستگاه اولتراسونیک روی میوه شاه بلوط هندیبسیار بالاتر از استخراج سوکسله می باشد.

پس از استخراج نمونه مورد نظر را استری کردیم،سپس به منظور شناسایی اسیدهای چرب موجود در میوه شاه بلوط هندی آن را تحت شرایط مناسب به GC-FID و GC-MS تزریق کردیم.

اسید های چرب موجود در میوه شاه بلوط هندی عبارتند از:

Pentadecanoic acid,14-methyl-,methyl ester/ 10,13, -octadecadienoic acid,methyl ester / 9,12,15-octadecatrienoic,methyl ester / octadec-9enoic acid / 9,12,-octadecadienoic acid,methyl ester