DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-94781-w
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40121335
تاريخ النشر: 2025-03-22
المؤلف: Bahram Hosseinzadeh Samani وآخرون
الموضوع الرئيسي: الآثار الدوائية للمركبات الطبيعية
نظرة عامة
تبحث الدراسة في فعالية طريقة استخراج مجمعة باستخدام البلازما الباردة فوق الصوتية لتعزيز إنتاج المركبات الحيوية النشطة من جذور العرقسوس (Glycyrrhiza glabra L.). تهدف هذه الطريقة المبتكرة إلى تحسين كفاءة الاستخراج مع تقليل الأثر البيئي مقارنةً بأساليب النقع التقليدية وتقنيات الطريقة الواحدة. باستخدام منهجية سطح الاستجابة (RSM) وتصميم Box-Behnken، تحدد الدراسة معلمات الاستخراج المثلى، بما في ذلك قوة الموجات فوق الصوتية، ونسبة الأرجون إلى الهواء، ووقت الاستخراج، والتي تزيد بشكل كبير من تركيزات الفينولات الكلية، والفلافونويدات، وحمض الجلسيرهيزيك. على وجه التحديد، أسفرت الطريقة المجمعة عن زيادات في محتوى الفينول الكلي بنسبة 10.23%، 15.96%، و13.29%، وزيادات في محتوى الفلافونويد الكلي بنسبة 21.47%، 22.19%، و42.41%، وزيادات في حمض الجلسيرهيزيك بنسبة 10.84%، 12.38%، و15.89% مقارنةً بالنقع.
تشير النتائج إلى أن تقنية الاستخراج الهجينة لا تعزز فقط إنتاج المركبات الحيوية النشطة ولكن أيضًا تحافظ على المكونات الحساسة للحرارة بسبب الطبيعة غير الحرارية للبلازما الباردة. تقدم هذه الطريقة بديلاً مستدامًا لاستخراج مستخلصات العرقسوس عالية الجودة، مع تطبيقات محتملة في كل من القطاعات الطبية والتجارية. ومع ذلك، تؤكد الدراسة على الحاجة إلى مزيد من البحث لتحسين معلمات الاستخراج لتوسيع نطاقها الصناعي، وتقييم الاستقرار على المدى الطويل والتوافر الحيوي للاستخراجات، وتقييم الجدوى الاقتصادية والبيئية لهذه الطريقة. سيكون التعامل مع هذه التحديات أمرًا حاسمًا لتنفيذ هذه التكنولوجيا بنجاح في استخراج المنتجات الطبيعية على نطاق واسع.
الطرق
توضح قسم “الطرق” الإجراءات المستخدمة لاستخراج المواد ذات الصلة بالدراسة. تتفصل في التقنيات المحددة المستخدمة، والتي قد تشمل استخراج المذيبات، والفصل الميكانيكي، أو منهجيات أخرى مصممة لعزل المركبات المرغوبة بفعالية. يعتبر اختيار طريقة الاستخراج أمرًا حاسمًا، حيث يؤثر مباشرة على العائد ونقاء المواد المستخرجة.
بالإضافة إلى ذلك، قد يناقش القسم الظروف التي تم فيها الاستخراج، مثل درجة الحرارة، والوقت، ونوع المذيبات المستخدمة، والتي تعتبر أساسية لتكرار الدراسة والتحقق من النتائج. تم تصميم الطرق لضمان أن المواد المستخرجة تمثل العينات الأصلية، مما يدعم موثوقية التحليلات والنتائج اللاحقة المقدمة في البحث.
النتائج
يقدم قسم النتائج نتائج الدراسة، مع تسليط الضوء على النتائج الرئيسية المستمدة من الطرق التجريبية أو التحليلية المستخدمة. تشير البيانات إلى وجود ارتباط كبير بين المتغيرات قيد التحقيق، حيث تؤكد التحليلات الإحصائية قوة هذه العلاقات. بشكل ملحوظ، تظهر النتائج أن تطبيق المنهجية المقترحة يؤدي إلى تحسينات في مقاييس الأداء، كما يتضح من مقاييس كمية مثل الدقة والكفاءة.
علاوة على ذلك، تتناول المناقشة تداعيات هذه النتائج، موضوعة في السياق الأوسع للأدبيات الموجودة. يقترح المؤلفون أن الاتجاهات الملحوظة قد تُعلم اتجاهات البحث المستقبلية والتطبيقات العملية، مع التأكيد على إمكانية المنهجية لمعالجة تحديات معينة في هذا المجال. بشكل عام، تؤكد النتائج على أهمية الدراسة وتساهم في تقديم رؤى قيمة للنقاشات الجارية في التخصص.
المناقشة
في هذا القسم، تناقش الدراسة المنهجيات والنتائج المتعلقة باستخراج المركبات الحيوية النشطة من جذور العرقسوس باستخدام تقنيات مختلفة، بما في ذلك النقع، والاستخراج بمساعدة الموجات فوق الصوتية، والاستخراج بمساعدة البلازما الباردة، وطريقة مجمعة باستخدام الموجات فوق الصوتية والبلازما الباردة. استخدمت الدراسة مواد كيميائية من الدرجة التحليلية وماء مقطر لعمليات الاستخراج، مع التركيز على تحسين معلمات الاستخراج من خلال منهجية سطح الاستجابة (RSM) وتصميم Box-Behnken. تم تقييم تقنيات الاستخراج من حيث كفاءتها في إنتاج محتوى الفينولات الكلية (TPC)، ومحتوى الفلافونويد الكلي (TFC)، ومحتوى حمض الجلسيرهيزيك، والنشاط المضاد للأكسدة، مع نتائج تشير إلى تفاعلات كبيرة بين وقت الاستخراج، وقوة الموجات فوق الصوتية، ونسبة الأرجون إلى الهواء.
كشفت النتائج أن الطريقة المجمعة باستخدام الموجات فوق الصوتية والبلازما الباردة حسنت بشكل كبير كفاءة الاستخراج للمركبات الحيوية النشطة مقارنةً بالطرق التقليدية. على وجه التحديد، تم تحديد الظروف المثلى، مما أسفر عن أقصى محتوى من حمض الجلسيرهيزيك بلغ 118.64 ملغ/غ من المستخلص. تؤكد الدراسة على أهمية موازنة معلمات الاستخراج لتعظيم العائد والحفاظ على سلامة المركبات الحساسة. بالإضافة إلى ذلك، تسلط الأبحاث الضوء على إمكانية معالجة البلازما الباردة لتحسين قابلية الذوبان والاستخراج للمركبات الفينولية، بينما تسهل تقنيات الموجات فوق الصوتية التحلل الفيزيائي لجدران خلايا النباتات، مما يؤدي إلى زيادة إطلاق المركبات الحيوية النشطة. بشكل عام، يمثل دمج هذه الطرق المتقدمة للاستخراج نهجًا واعدًا لتعزيز استخراج المواد الكيميائية النباتية المفيدة من النباتات الطبية.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-94781-w
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40121335
Publication Date: 2025-03-22
Author(s): Bahram Hosseinzadeh Samani et al.
Primary Topic: Pharmacological Effects of Natural Compounds
Overview
The research investigates the efficacy of a combined ultrasonic-cold plasma extraction method for enhancing the yield of bioactive compounds from Liquorice (Glycyrrhiza glabra L.) root. This innovative approach aims to improve extraction efficiency while minimizing environmental impact compared to traditional maceration and single-method techniques. Utilizing Response Surface Methodology (RSM) and Box-Behnken design, the study identifies optimal extraction parameters, including ultrasonic power, argon-to-air ratio, and extraction time, which significantly increase the concentrations of total phenols, flavonoids, and Glycyrrhizic acid. Specifically, the combined method yielded total phenol content increases of 10.23%, 15.96%, and 13.29%, total flavonoid content increases of 21.47%, 22.19%, and 42.41%, and Glycyrrhizic acid increases of 10.84%, 12.38%, and 15.89% compared to maceration.
The findings suggest that the hybrid extraction technique not only enhances the yield of bioactive compounds but also preserves heat-sensitive components due to the non-thermal nature of cold plasma. This method presents a sustainable alternative for the extraction of high-quality Liquorice extracts, with potential applications in both medicinal and commercial sectors. However, the study emphasizes the need for further research to optimize extraction parameters for industrial scalability, assess the long-term stability and bioavailability of the extracts, and evaluate the economic and environmental feasibility of this extraction method. Addressing these challenges will be crucial for the successful implementation of this technology in large-scale natural product extraction.
Methods
The section on “Methods” outlines the procedures employed for the extraction of materials relevant to the study. It details the specific techniques utilized, which may include solvent extraction, mechanical separation, or other methodologies tailored to isolate the desired compounds effectively. The choice of extraction method is critical, as it directly influences the yield and purity of the extracted materials.
Additionally, the section may discuss the conditions under which the extraction was performed, such as temperature, time, and the type of solvents used, which are essential for replicating the study and validating the results. The methods are designed to ensure that the extracted materials are representative of the original samples, thereby supporting the reliability of subsequent analyses and findings presented in the research.
Results
The results section presents the findings of the study, highlighting key outcomes derived from the experimental or analytical methods employed. The data indicates a significant correlation between the variables under investigation, with statistical analyses confirming the robustness of these relationships. Notably, the results demonstrate that the application of the proposed methodology yields improvements in performance metrics, as evidenced by quantitative measures such as accuracy and efficiency.
Furthermore, the discussion elaborates on the implications of these findings, situating them within the broader context of existing literature. The authors suggest that the observed trends may inform future research directions and practical applications, emphasizing the potential for the methodology to address specific challenges in the field. Overall, the results underscore the relevance of the study and contribute valuable insights to ongoing discussions in the discipline.
Discussion
In this section, the research discusses the methodologies and findings related to the extraction of bioactive compounds from liquorice roots using various techniques, including maceration, ultrasonic-assisted extraction, cold plasma-assisted extraction, and a combined ultrasonic-cold plasma method. The study utilized analytical-grade chemicals and distilled water for the extraction processes, with a focus on optimizing extraction parameters through Response Surface Methodology (RSM) and Box-Behnken design. The extraction techniques were assessed for their efficiency in yielding total phenolic content (TPC), total flavonoid content (TFC), glycyrrhizic acid content, and antioxidant activity, with results indicating significant interactions between extraction time, ultrasonic power, and argon-to-air ratio.
The findings revealed that the combined ultrasonic-cold plasma method significantly enhanced the extraction efficiency of bioactive compounds compared to conventional methods. Specifically, optimal conditions were identified, yielding a maximum glycyrrhizic acid content of 118.64 mg/g extract. The study emphasizes the importance of balancing extraction parameters to maximize yield and preserve the integrity of sensitive compounds. Additionally, the research highlights the potential of cold plasma treatment to improve the solubility and extraction of phenolic compounds, while ultrasonic techniques facilitate the physical breakdown of plant cell walls, leading to increased bioactive compound release. Overall, the integration of these advanced extraction methods presents a promising approach for enhancing the extraction of beneficial phytochemicals from medicinal plants.