روش های استخراج مواد مؤثره گیاهان دارویی

روش های استخراج مواد مؤثره گیاهان دارویی چیست؟

گیاهان دارویی

گیاهان دارویی برای مصرف مستقیم با عنوان گیاهی یا طب سنتی یا آماده شده برای اهداف آزمایشی استخراج و فرآوری می‌شوند. مفهوم تهیه گیاه دارویی برای اهداف آزمایشی شامل جمع‌آوری مناسب و به موقع گیاه، احراز هویت توسط یک متخصص، خشک شدن و آسیاب کافی است.

به دنبال آن استخراج، شكافت و جداسازي ماده فعال در صورت لزوم صورت مي‌گيرد. علاوه بر این، تعیین مقدار و کیفیت ترکیبات فعال زیستی است.اخیراً، گیاه به عنوان منبع دارو محبوبیت بین‌المللی پیدا می‌کند، زیرا دارای منشأ طبیعی، در دسترس بودن در جوامع محلی، ارزان‌تر از خرید، سهولت اداره و شاید کمتر دردسرساز بودن آن است.

همچنین، داروهای گیاهی ممکن است در صورت بروز عوارض جانبی بی‌شمار و مقاومت در برابر دارو، درمان جایگزین مفیدی باشند.استخراج گیاهان دارویی فرآیند جداسازی مواد گیاهی فعال یا متابولیت های ثانویه مانند آلکالوئیدها، فلاونوئیدها، ترپن‌ها، ساپونین‌ها، استروئیدها و گلیکوزیدها از مواد بی‌اثر یا غیر فعال با استفاده از یک حلال مناسب و روش استخراج استاندارد است.

مشخص شده است که مواد گیاهی دارای محتوای بالای ترکیبات فنلی و فلاونوئیدها دارای خواص آنتی‌اکسیدانی هستند و از این رو برای درمان بیماری های مرتبط با سن مانند بیماری آلزایمر، پارکینسون، اضطراب و افسردگی استفاده می‌شود.از چندین روش در استحصال گیاهان دارویی از قبیل اشباع، تزریق، جوشاندن، نفوذ، هضم و استخراج سوکسله، استخراج سطحی به کمک امواج صوتی و مایکروویو انجام می‌شود.

علاوه بر این، از کروماتوگرافی لایه نازک (TLC)، کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا (HPLC)، کروماتوگرافی کاغذی  (PC) و کروماتوگرافی گازی(GC)  در جداسازی و تصفیه متابولیت‌های ثانویه استفاده شده است.انتخاب روش استخراج مناسب به ماهیت ماده گیاهی، حلال مورد استفاده، pH حلال و دما نمونه بستگی دارد. این امر همچنین به استفاده در نظر گرفته شده از محصولات نهایی بستگی دارد.

تعاریف مورد استفاده در فرآیند استخراج گیاه

تعریف گیاه دارویی

این گیاه به گیاهی متشکل از مواد فعال یا متابولیت‌های ثانویه گفته می‌شود که دارای فعالیت بیولوژیکی هستند. یک گیاه کامل ممکن است از نظر دارویی یا قسمت‌های گیاهی فعال باشد.

تعریف داروی گیاهی

اینها دارویی متشکل از مواد مؤثره‌ای است که از گیاه بدست می‌آید. محصول را می‌توان از کل گیاه یا هر قسمت از گیاه تهیه کرد. آماده‌سازی از محصولات جانبی گیاهان دارویی مانند روغن، صمغ و سایر ترشحات نیز به عنوان داروی گیاهی در نظر گرفته می‌شود.

Menstruum
این یک مایع یا یک حلال مناسب است که برای یک فرآیند استخراج مؤثر انتخاب شده است.

Marc
این ماده دارویی محلول یا بی‌اثر است که در پایان فرآیند استخراج از خود به جای می‌گذارد.

میسل
این مخلوط هر دو ماده دارویی استخراج شده و حلال استخراج است.

ترکیبات اولیه گیاه
این مواد عمدتا از اجزای تغذیه‌ای گیاهان مانند قندهای معمولی، اسید آمینه، پروتئین‌ها و کلروفیل هستند. اینها خاصیت دارویی کمی دارند یا فاقد هرگونه خاصیت دارویی هستند.

ترکیبات ثانویه گیاه
این‌ها به عنوان متابولیت‌های ثانویه مانند آلکالوئیدها، ترپنوئیدها، ساپونین‌ها، ترکیبات فنلی، فلاونوئیدها و تانن‌ها نیز شناخته می‌شوند. این‌ها مسئول بسیاری از فعالیت‌های بیولوژیکی یا دارویی هستند.

 حلال های استخراج

حلالی که برای استخراج گیاهان دارویی استفاده می‌شود به نام menstruum نیز شناخته می‌شود. انتخاب حلال به نوع گیاه، بخشی از گیاه برای استخراج، ماهیت ترکیبات فعال زیستی و در دسترس بودن حلال بستگی دارد.

به طور کلی، از حلال های قطبی مانند آب، متانول و اتانول در استخراج ترکیب قطبی استفاده می‌شود، در حالی که از حلال‌های غیر قطبی مانند هگزان نرمال و دی کلرومتان (متیلن کلراید) در استخراج ترکیبات غیر قطبی استفاده می‌شود. هنگام استخراج مایع و مایع، روش معمول این است که دو حلال غیرقابل اختلاط مانند آب – دی کلرومتان، آب – اتر و آب – هگزان انتخاب کنید. در تمام ترکیبات، آب به دلیل قطبی بودن زیاد و قابلیت اختلاط با حلال آلی وجود دارد.

ترکیبی که با استفاده از استخراج مایع و مایع استخراج می‌شود باید در حلال آلی محلول باشد اما در آب نباشد تا جداسازی آسان شود. علاوه بر این، حلال مورد استفاده در استخراج با توجه به قطبیت آن‌ها، از n-هگزان که کمترین قطبیت را دارد نا آب با بیشترین قطبیت طبقه‌بندی می‌شود.

در زیر 11 حلال مختلف استخراج وجود دارد که با توجه به ترتیب افزایش قطبیت مرتب شده‌اند:

	حلال‌ها	قطبیت
1.	ان هگزان	0.009
2.	اتر نفتی	0.117
3.	دی اتیل اتر	0.117
4.	اتیل استات	0.228
5.	کلروفرم	0.259
6.	دی کلرومتان	0.309
7.	استون	0.355
8.	نرمال بوتانول	0.586
9.	اتانول	0.654
10.	متانول	0.762
11.	اب	1.000

خواص حلال استخراج

(i) آب

این قطبی‌ترین حلال است و در استخراج طیف وسیعی از ترکیبات قطبی استفاده می‌شود.
مزایا:

این طیف گسترده‌ای از مواد را حل می‌کند. ارزان، غیر سمی، قابل اشتعال و بسیار قطبی است.
معایب:

این باعث رشد باکتری و کپک می‌شود. ممکن است باعث هیدرولیز شود و مقدار زیادی گرما برای غلیظ کردن عصاره لازم است.

(ii) الکل

همچنین ماهیت قطبی دارد، با آب قابل اختلاط است و می‌تواند متابولیت‌های ثانویه قطبی را استخراج کند.
مزایا:

با غلظت بالای 20٪ خود نگهدارنده است. این ماده در غلظت کم غیر سمی است و برای غلظت بخشیدن به عصاره مقدار کمی گرما لازم است.
مضرات:

چربی‌ها، صمغ‌ها و موم را حل نمی‌کند. قابل اشتعال و فرار است.

روش های استخراج مواد موثره گیاهان دارویی

(iii) کلروفرم

این یک حلال غیر قطبی است و در استخراج ترکیباتی مانند ترپنوئیدها، فلاونوئیدها، چربی‌ها و روغن‌ها مفید است.
مزایا:

این ماده بی‌رنگ، بوی شیرین و محلول در الکل‌هاست. همچنین به خوبی در بدن جذب و متابولیزه می‌شود.
مضرات:

خاصیت آرام بخشی و سرطان‌زایی دارد.

(iv) اتر
این یک حلال غیر قطبی است و در استخراج ترکیباتی مانند آلکالوئیدها، ترپنوئیدها، کومارین‌ها و اسیدهای چرب مفید است.
مزایا:

با آب مخلوط می‌شود، نقطه جوش کم دارد و ماهیت آن بی‌مزه است. این ماده همچنین یک ترکیب بسیار پایدار است و با اسیدها، بازها و فلزات واکنش نمی‌دهد.
معایب:

ماهیت آن بسیار فرار و قابل اشتعال است.

(v) مایع یونی (حلال سبز)
این یک حلال منحصر به فرد برای استخراج است و بسیار قطبی و بسیار گرم و پایدار است. حتی در دمای 3000 درجه سانتی‌گراد می‌تواند در حالت مایع باقی بماند و در صورت استفاده از دمای بالا قابل استفاده است. این ماده با آب و سایر حلال‌ها بسیار قابل اختلاط است و در استخراج ترکیبات قطبی بسیار مناسب است.

مزایا:
این حلال عالی است که مایکروویو را جذب و منتقل می‌کند و از این رو برای استخراج با کمک مایکروویو مناسب است. قابل اشتعال نیست و برای استخراج مایع -مایع و بسیار قطبی مفید است.

عیب:برای تهیه تنتور ایده‌آل نیست.

عوامل مؤثر در انتخاب حلال های استخراج

فاکتورهای مختلفی که در زیر برشمرده می‌شود که باید هنگام انتخاب یک حلال استخراج در نظر گرفته شود.

• انتخاب‌پذیری: توانایی یک حلال انتخاب شده برای استخراج ماده سازنده فعال و ترک مواد بی‌اثر.
• ایمنی: حلال ایده آل برای استخراج باید غیر سمی و غیر قابل اشتعال باشد.
• هزینه: باید تا حد ممکن ارزان باشد.
• واکنش‌پذیری: حلال مناسب استخراج نباید با عصاره واکنش دهد.
• بازیابی: حلال استخراج باید به سرعت بازیابی شده و از عصاره جدا شود.
• ویسکوزیته: باید ویسکوزیته کمی داشته باشد تا نفوذ آسان داشته باشد.
• دمای جوش: دمای جوش حلال باید تا حد ممکن پایین باشد تا از تخریب گرما جلوگیری کند.

روش های مورد استفاده در استخراج گیاهان دارویی

تعداد زیادی روش از نظر فنی در استخراج گیاهان دارویی استفاده شده است. برخی از روش های جدید هنوز در حال پیشرفت هستند، در حالی که روش‌های موجود در حال تغییر هستند. انتخاب روش مناسب استخراج بسیار حیاتی است، که در بعضی موارد به استفاده در نظر گرفته شده از یک عصاره بستگی دارد.

عواملی که باید در انتخاب روش استخراج در نظر گرفته شوند

(الف) پایداری در برابر گرما

مواد گیاهی پایدار در برابر حرارت با استفاده از استخراج سوکسله یا استخراج با کمک مایکروویو استخراج می‌شوند، در حالی که مواد گیاهی که در برابر حرارت پایدار نیستند با استفاده از ماسوره یا تراوش استخراج می‌شوند.

(ب) ماهیت حلال

اگر حلال استخراج آب باشد، روش خنک‌کننده روش مناسبی است اما برای تزریق حلال فرار و استخراج سوکسله مناسب‌تر است.

(ج) هزینه دارو

داروهای ارزان با استفاده از سوزن‌سوز استخراج می‌شوند، در حالی که داروهای پرهزینه ترجیحاً با استفاده از پرکولاسیون استخراج می‌شوند.

(د) مدت زمان استخراج

استخراج با حلال برای مواد گیاهی که نیاز به قرار گرفتن طولانی در معرض حلال را دارند مناسب است، در حالی که از تکنیک‌هایی مانند استخراج مایکروویو یا سونوگرافی برای مدت زمان کمتری استفاده می‌شود.

(ه) حجم نهایی مورد نیاز است

محصولات با حجم زیاد مانند تنتور با استفاده از خلوص تهیه می‌شود، در حالی که محصولات غلیظ با استفاده از تراوش یا استخراج سوکسله تولید می‌شود.

(و) استفاده در نظر گرفته شده

عصاره هایی که برای مصرف توسط انسان در نظر گرفته می‌شوند معمولاً با استفاده از خیساندن تهیه می‌شوند، در حالی که محصولی که برای آزمایش تجربی در نظر گرفته می‌شود علاوه بر سوزاندن با استفاده از روش های دیگر نیز تهیه می‌شود.

روش های استخراج مواد مؤثره گیاهان دارویی

خیساندن

این یک روش استخراج است که در آن مواد دارویی پودر شده درشت، یا برگ یا پوست ساقه یا پوست ریشه، درون یک ظرف قرار می‌گیرد. حلال روی آن ریخته می‌شود تا مواد دارویی کاملاً پوشانده شود. سپس ظرف بسته شده و حداقل به مدت سه روز نگهداری می شود. محتوا به صورت دوره‌ای هم زده می‌شود و اگر در داخل بطری قرار داده شود باید هر از چندگاهی تکان داده شود تا از استخراج کامل اطمینان حاصل شود.

در پایان استخراج، میسل با فیلتراسیون یا تزریق از Marc جدا می‌شود. پس از آن، میسل سپس با تبخیر در اجاق گاز یا بالای حمام آب از حلال جدا می‌شود. این روش برای مواد گیاهی که از لحاظ حرارتی قابل انعطاف‌پذیری هستند بسیار مناسب است.

تزریق

این یک فرآیند استخراج مانند روش خیساندن است. مواد دارویی را به صورت پودر ریز خرد کرده و سپس درون یک ظرف تمیز قرار می‌دهند. سپس حلال استخراج به صورت گرم یا سرد در بالای مواد دارویی ریخته، خیسانده شده و برای مدت کوتاهی نگهداری می‌شود. این روش برای استخراج مواد تشکیل‌دهنده فعال زیستی که به راحتی قابل حل هستند، مناسب است.

علاوه بر این، این یک روش مناسب برای تهیه عصاره تازه قبل از استفاده است. نسبت حلال به نمونه بسته به کاربرد مورد نظر معمولاً 4: 1 یا 16: 1 است.

هضم

این یک روش استخراج است که شامل استفاده از گرمای متوسط ​​در طی فرآیند استخراج است. حلال استخراج در یک ظرف تمیز ریخته می‌شود و به دنبال آن مواد دارویی پودر می‌شود.

این مخلوط را روی حمام آب یا در کوره‌ای با دمای حدود 50 درجه سانتی‌گراد قرار می‌دهند. برای کاهش ویسکوزیته حلال استخراج و افزایش حذف متابولیت‌های ثانویه، در تمام مراحل استخراج از گرما استفاده می‌شود. این روش برای مواد گیاهی که به راحتی قابل حل هستند مناسب است.

جوشاندن

این فرایندی است که شامل استخراج مداوم گرم با استفاده از حجم مشخص آب به عنوان حلال است. یک ماده گیاهی خشک، آسیاب شده و پودر شده در یک ظرف تمیز قرار داده می‌شود. سپس آب ریخته و هم زده می‌شود.

سپس گرما در طول فرآیند برای تسریع در استخراج اعمال می‌شود. این فرآیند برای مدت کوتاهی معمولاً حدود 15 دقیقه ادامه دارد. نسبت حلال به داروی خام معمولاً 4: 1 یا 16: 1 است. این روش برای استخراج مواد گیاهی محلول در آب و پایدار در برابر حرارت مناسب است.

نفوذ

دستگاه مورد استفاده در این فرآیند را پرکولاتور می‌نامند. این ظرف شیشه‌ای باریک مخروطی شکل است که در دو انتهای آن باز می‌شود. یک ماده گیاهی خشک، آسیاب شده و کاملاً پودر شده با حلال استخراج در یک ظرف تمیز مرطوب می‌شود. مقدار بیشتری از حلال اضافه شده و مخلوط برای مدت 4 ساعت نگهداری می‌شود.

متعاقباً، محتوا سپس به قسمت پرکولاتور منتقل می شود و قسمت انتهایی آن بسته است و اجازه می‌دهد تا برای مدت 24 ساعت بماند. سپس حلال استخراج از بالا ریخته می‌شود تا مواد دارو کاملاً اشباع شود.سپس قسمت تحتانی دستگاه پرکولاتور باز شده و مایع می‌تواند به آرامی چکه کند.

مقداری از حلال به طور مداوم اضافه می‌شود و استخراج با نیروی جاذبه صورت می‌گیرد و حلال را از طریق مواد دارویی به سمت پایین هل می‌دهد. وقتی حجم حلال اضافه شده به 75 درصد مقدار مورد نظر رسید، افزودن حلال متوقف می‌شود. عصاره با فیلتراسیون و پس از آن از محلول جدا می‌شود. سپس مارک بیان می‌شود و مقدار نهایی حلال اضافه می‌شود تا حجم مورد نیاز بدست آید.

استخراج سوکسله

این فرآیند در غیر این صورت به نام استخراج با گرم پیوسته شناخته می‌شود. دستگاه استخراج‌کننده سوکسوله از شیشه ساخته شده است. از یک فلاسک ته‌گرد، محفظه استخراج، لوله سیفون و کندانسور در قسمت بالا تشکیل شده است.

یک ماده گیاهی خشک، آسیاب شده و کاملاً پودر شده در داخل کیسه متخلخل (انگشتانه) قرار گرفته و از پارچه تمیز یا کاغذ صافی محکم ساخته شده و محکم بسته شده است. حلال استخراج به داخل فلاسک پایین ریخته می‌شود و به دنبال آن انگشتانه به داخل محفظه استخراج می‌رود.

سپس حلال از ظرف پایین گرم می‌شود، تبخیر می‌شود و از طریق کندانسور عبور می‌کند و در آنجا متراکم می‌شود و به محفظه استخراج می‌رود و با تماس با آن دارو را استخراج می‌کند.

در نتیجه، وقتی سطح حلال در محفظه استخراج به بالای سیفون می‌رسد، حلال و مواد گیاهی استخراج شده دوباره به داخل فلاسک جریان می‌یابند. کل فرآیند به طور مکرر ادامه دارد تا زمان استخراج کامل دارو، نقطه‌ای که حلال در حال خارج شدن از محفظه استخراج باقی‌مانده‌ای را پشت سر نمی‌گذارد.

این روش برای مواد گیاهی که در حلال انتخاب شده تا حدی محلول است و برای مواد گیاهی با ناخالصی‌های نامحلول مناسب است. با این حال، این روش برای مواد گیاهی انعطاف‌پذیر حرارتی مناسب نیست.

مزایا:

مقدار زیادی از دارو را می‌توان با مقدار کمتری از حلال استخراج کرد. همچنین برای مواد گیاهی که در برابر حرارت پایدار هستند نیز قابل استفاده است. فیلتراسیون لازم نیست و مقدار زیادی گرما قابل استفاده است.

معایب:

تکان دادن منظم امکان‌پذیر نیست و این روش برای موادی که دارای پایداری حرارتی نیستند، مناسب نیست.

استخراج با کمک مایکروویو

این یکی از روش‌های پیشرفته استخراج در تهیه گیاهان دارویی است. در این روش از مکانیزم چرخش دو قطبی و انتقال یونی با جابجایی یون های باردار موجود در ماده حلال و دارو استفاده می‌شود. این روش برای استخراج فلاونوئیدها مناسب است. این شامل استفاده از تابش الکترومغناطیسی در فرکانس‌های بین 300 مگاهرتز و 300 گیگاهرتز و طول موج بین 1 سانتی‌متر و 1 متر است.

مایکروویوهایی که با فرکانس 2450 هرتز استفاده می‌شوند بین 600 تا 700 وات انرژی تولید می‌کنند. از اشعه مایکروویو برای بمباران یک جسم استفاده می‌کند، که می‌تواند انرژی الکترومغناطیسی را جذب کرده و به گرما تبدیل کند. پس از آن، گرمای تولید شده حرکت حلال را به داخل ماتریس دارو تسهیل می‌کند.

هنگامی که از حلال قطبی استفاده می‌شود، چرخش دو قطبی و مهاجرت یون‌ها رخ می‌دهد، نفوذ حلال را افزایش می‌دهد و به روند استخراج کمک می‌کند. با این حال، هنگامی که از حلال غیر قطبی استفاده می‌شود، تابش مایکروویو آزاد شده فقط گرمای کمی تولید می‌کند. بنابراین، این روش استفاده از حلال‌های غیر قطبی را ترجیح نمی‌دهد.

مزایا:

استخراج با کمک مایکروویو دارای مزایای ویژه‌ای مانند به حداقل رساندن حلال و زمان استخراج و همچنین افزایش نتیجه است.
معایب:

این روش فقط برای ترکیبات فنلی و فلاونوئیدها مناسب است. ترکیباتی مانند تانن و آنتوسیانین ممکن است به دلیل دمای بالا تخریب شود.

استخراج با کمک سونوگرافی

این فرآیند شامل استفاده از انرژی صوتی در فرکانس بسیار زیاد بیشتر از 20 کیلوهرتز برای ایجاد اختلال در تمام سلول‌های گیاه و افزایش سطح دارو برای نفوذ حلال است. در نتیجه، متابولیت‌های ثانویه آزاد می‌شوند.

در این روش، مواد گیاهی ابتدا باید خشک شوند، به خوبی خرد شوند و به درستی غربال شوند. سپس نمونه تهیه شده با حلال مناسب استخراج مخلوط شده و در دستگاه استخراج فرا صوت بسته‌بندی می‌شود. انرژی زیاد صدا باعث کاهش سرعت استخراج با کاهش نیاز به گرما می‌شود.

مزایا:

استخراج با کمک سونوگرافی برای نمونه کوچک قابل استفاده است. این زمان استخراج و مقدار حلال استفاده شده را کاهش می‌دهد و عملکرد را به حداکثر می‌رساند.

معایب:

تولید مجدد این روش دشوار است. همچنین، مقدار زیادی از انرژی استفاده شده ممکن است با تولید رادیکال آزاد، ماده فیتوشیمیایی را تخریب کند.