Ultrasound-assisted extraction of Alhagi pseudalhagi root and its mathematical modeling

А. Кокораева; Г. Байсалова; Р. Сергибаев; А. Талтенов; Б. Торсыкбаева; П. Кужатова; С. Сансызбай

doi:10.32523/2616-6771-2025-153-4-30-39

Ультразвуковая экстракция корней Alhagi pseudalhagi и ее математическое моделирование

Просмотры: 8 / Загрузок PDF: 1

Авторы

А. Кокораева Евразийский национальный университет имени Л.Н. Гумилева, Астана, Казахстан https://orcid.org/0009-0008-1724-4569
Г. Байсалова Евразийский национальный университет имени Л.Н. Гумилева, Астана, Казахстан https://orcid.org/0000-0003-1338-0308
Р. Сергибаев Евразийский национальный университет имени Л.Н. Гумилева, Астана, Казахстан https://orcid.org/0009-0001-7011-5052
А. Талтенов Евразийский национальный университет имени Л.Н. Гумилева, Астана, Казахстан https://orcid.org/0000-0002-0620-3816
Б. Торсыкбаева Медицинский университет Астана, Астана, Казахстан https://orcid.org/0009-0007-6999-3900
П. Кужатова Медицинский университет Астана, Астана, Казахстан https://orcid.org/0009-0008-4378-0568
С. Сансызбай Евразийский национальный университет имени Л.Н. Гумилева, Астана, Казахстан https://orcid.org/0000-0003-1338-0308

DOI:

https://doi.org/10.32523/2616-6771-2025-153-4-30-39

Ключевые слова:

ультразвуковая экстракция, мощность ультразвука, время обработки ультразвуком, полный трехфакторный эксперимент, уравнение регрессии

Аннотация

В настоящее время активно проводятся исследования, направленные на модификацию и совершенствование методов экстракции. Эти направления охватывают широкий спектр задач — от оптимизации технического оснащения и выбора экстрагентов до уточнения условий проведения процесса. Особое внимание уделяется применению физических факторов воздействия, в частности, ультразвука. Ультразвуковая экстракция рассматривается как один из перспективных методов извлечения биологически активных веществ из природного сырья.

В данной статье представлены результаты научного исследования, посвящённого ультразвуковой экстракции корней Alhagi pseudalhagi. Химический состав экстракта, полученного методом ультразвуковой экстракции, изучен с использованием газ хроматографии-масс-спектрометрии. Выявлено 30 химических соединений, среди которых установлено наличие ценных биологически активных веществ. По результатам ГХ-МС анализа наибольшую долю среди компонентов составили гентриаконтан (18,83%), β-ситостерол (18,13%) и лупеол (11,85%).

Определены основные факторы, влияющие на диффузию экстрактивных веществ из растительного сырья в экстрагент: мощность ультразвука, продолжительность ультразвуковой обработки и температурный режим. На основе этих факторов проведён полный трёхфакторный эксперимент. В результате разработана математическая модель процесса ультразвуковой экстракции. Полученное уравнение регрессии позволяет количественно оценить влияние указанных факторов на выход экстракта.

Скачивания

Данные скачивания пока недоступны.

Библиографические ссылки

Abazi Bajrami, D., Marinkovski, M., Lisichkov, K., & Kuvendziev, S. (2023). Kinetic modeling of ultrasound-assisted extraction of bioactive compounds from Helichrysum Arenarium. Biomed J Sci & Tech Res, 50(4), 41935-41943. https://dx.doi.org/10.26717/BJSTR.2023.50.007994

Anaya-Esparza, L. M., Aurora-Vigo, E. F., Villagrán, Z., Rodríguez-Lafitte, E., Ruvalcaba-Gómez, J. M., Solano-Cornejo, M. Á., Zamora-Gasga, V. M., Montalvo-González, E., Gómez-Rodríguez, H., & Aceves-Aldrete, C. E. (2023). Design of experiments for optimizing ultrasound-Assisted extraction of bioactive compounds from plant-based sources. Molecules, 28, 7752. https://doi.org/10.3390/molecules28237752

Assunção, J., Amaro, H. M., Malcata, F. X., & Guedes, A. C. (2023). Factorial optimization of Ultrasound assisted extraction of Phycocyanin from Synechocystis salina: Towards a Biorefinery Approach. Life, 12, 1389. https://doi.org/10.3390/life12091389

Awad, A. B., & Fink, C. S. (2000). Phytosterols as anticancer dietary components: evidence and mechanism of action 1,2. J. Nutr, 130(9), 2127-2130. https://doi.org/10.1093/jn/130.9.2127

Azmir, J., Zaidul, I. S. M., Rahman, M. M., Sharif, K. M., Mohamed, A., Sahena, F., Jahurul, M. H. A., Ghafoor, K., Norulaini, N. A. N., & Omar, A. K. M. (2013).Techniques for extraction of bioactive compounds from plant materials: A review. J Food Eng, 117(4). 426-436. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2013.01.014

Dzah, C. S., Duan, Y., Zhang, H., Wen, C., Zhang, J., Chen, G., & Ma, H. (2020). The effects of ultrasound assisted extraction on yield, antioxidant, anticancer and antimicrobial activity of polyphenol extracts: A review. Food Biosci, 35, 100547. https://doi.org/10.1016/j.fbio.2020.100547

Kwaw, E., Ma, Y., Tchabo, W., Apaliya, M. T., Sackey, A. S., Wu, M., & Xiao, L. (2018). Impact of ultrasonication and pulsed light treatments on phenolics concentration and antioxidant activities of lactic-acid-fermented mulberry juice, LWT, 92, 61-66. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2018.02.016

Li, Y., Li, S. J., Zhang, J. J., Zhao, C. N., & Li, H. B. (2017). Microwave-assisted extraction of natural antioxidants from the exotic Gordonia axillaris fruit optimization asnd identification of phenolic compounds. Molecules, 22, 1481. https://doi.org/10.3390/molecules22091481

Liu, K., Zhang, X., Xie, L., Deng, M., Chen, H., Song, J., Long, J., Li, X., & Luo, J. (2021). Lupeol and its derivatives as anticancer and anti-inflammatory agents: Molecular mechanisms and therapeutic efficacy. J Pharmacol Res, 164, 105373. https://doi.org/10.1016/j.phrs.2020.105373

Liu, Y., She, X. R, Huang, J. B., Liu, M. C., & Zhan M. E. (2018). Ultrasonic-extraction of phenolic compounds from Phyllanthus urinaria: optimization model and antioxidant activity. Food Sci Technol, 38, 286–293. https://doi.org/10.1590/1678-457X.21617

Lytovchenko, A., Beleggi, R., Schauer, N., Isaacson, T., Leuendorf, J. E., Rose, J., & Fernie, A. R. (2009). Application of GC-MS for detection of lipophilic compounds in diverse plant tissues. Plant Methods, 5(4). https://doi.org/10.1186/1746-4811-5-4

Mason, T. J., Chemat, F., & Vinatoru, M. (2011). The extraction of natural products using ultrasound or microwaves. Curr Org Chem, 15, 237-247. http://dx.doi.org/10.2174/138527211793979871

Mehmood, A., Ishaq, M., Zhao, L., Yaqoob, S., Safdar, B., Nadeem, M., Munir, M., & Wang, C. (2019). Impact of ultrasound and conventional extraction techniques on bioactive compounds and biological activities of blue butterfly pea flower (Clitoria ternatea L.), Ultrason Sonochem, 51, 12-19. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2018.10.013

Orio, L., Alexandru, L., Cravotto, G., Mantegna, S., & Barge, A. (2012). UAE, MAE, SFE-CO2 and classical methods for the extraction of Mitragyna speciosa leaves. Ultrason Sonochem, 19, 591-595. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2011.10.001

Rashad, S., El-Chaghaby, G., Lima, E., & Simoes, G. (2023). Optimizing the ultrasonic-assisted extraction of antioxidants from Ulva lactuca algal biomass using factorial design. Biomass convers bior, 13, 5681–5690. https://doi.org/10.1007/s13399-021-01516-8

Reche, C., Rosselló, C., Umaña, M. M., Eim, V., & Simal, S. (2021). Mathematical modelling of ultrasound-assisted extraction kinetics of bioactive compounds from artichoke by-products. Foods, 10, 931. https://doi.org/10.3390/foods10050931

Rostagno, M. A., Palma, M., & Barroso, C. G. (2003). Ultrasound-assisted extraction of soy isoflavones. J Chromatogr, 1012, 119–128. https://doi.org/10.1016/S0021-9673(03)01184-1

Sala-Vila, A., Fleming, J., Kris-Etherton, P., & Ros, E. (2022). Impact of α-linolenic acid, the vegetable ω-3 fatty acid, on cardiovascular disease and cognition. Adv Nutr, 13(5), 1584-1602. https://doi.org/10.1093/advances/nmac016

Shah Buddin, M. M. H., Amat Rithuan, M. Z., Aiman Surni, M. S., Mhd Jamal, N. H., & Faiznur, M. F. (2018). Ultrasonic assisted extraction (UAE) of Moringa oleifera seed oil: Kinetic study. ASM Sci J, 11(3), 158-166. http://dx.doi.org/10.32802/asmscj.2019.174

Shen, L., Pang, S., Zhong, M., Sun, Y., Qayum, A., Liu, Y., Rashid, A., Xu, B., Liang, Q., Ma, H., & Ren, X. (2023). A comprehensive review of ultrasonic assisted extraction (UAE) for bioactive components: Principles, advantages, equipment, and combined technologies. Ultrason. Sonochem, 13, 1350-4177. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2023.106646

Srivastava, B., Sharma, H., Dey Y. N., Wanjari, M. M., & Jadhav, A. D. (2014). Alhagi pseudalhagi: a review of its phytochemistry, pharmacology, folklore claims and Ayurvedic studies. Jnter J Herbalmedicine, 2(2), 47-51.

Vinatoru, M. (2001). An overview of the ultrasonically assisted extraction of bioactive principles from herbs. Ultrason Sonochem, 8, 303-313. https://doi.org/10.1016/S1350-4177(01)00071-2

Uvidia Armijo, L. A., García Cabezas, E. F., Moyano Alulema, J. C., & Millán Ramos, D. H. (2025). Mathematical modeling of the extraction of bioactive compounds present in the leaves of Annona muricata L. Afr J Biomed Res, 28, 598-603 https://doi.org/10.53555/AJBR.v28i1S.6173

Wen, C. T., Zhang, J. X., Zhang, H. H., Dzah, C. S., Zandile, M., Duan, Y. Q., Ma, H. L., & Luo, X. P. (2018). Advances in ultrasound assisted extraction of bioactive compounds from cash crops - A review. Ultrason Sonochem, 48, 538–549. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2018.07.018

Zhu, Y., Sun, J., Xu, D., Wang, S., Yuan, Y., & Cao, Y. (2018). Investigation of (+)-catechin stability under ultrasonic treatment and its degradation kinetic modeling. J. Food Process Eng, 41, 12904. https://doi.org/10.1111/jfpe.12904