بررسی پیش ‌فرایندبرگ چای سیاه با امواج میکروویو و فراصوت برای استخراج ترکیبات موثره

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، گروه پژوهشی صنایع شیمیایی آلی و دارویی، پژوهشکده فناوری‌های شیمیایی، سازمان پژوهش‌های علمی و صنعتی ایران

2 فارغ التحصیل کارشناسی ارشد شیمی آلی، دانشکده شیمی، مجتمع پیامبر اعظم، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران مرکز (ایران),

چکیده

در مطالعه حاضر اثر دو روش پیش ‌فرآیند شامل تابش‌دهی با امواج میکروویو و فراصوت، بر درصد وزنی بازدهی استخراج ترکیبات موثره از نمونه پودر برگ چای سیاه (Camelia Sinensis) در روش استخراج متوالی با حلال طی سه مرحله استخراج با آب مقطر مقایسه شد. حداکثر درصد بازدهی استخراج از نمونه چای پیش‌ فرآیند نشده، در استخراج متوالی با حلال در شرایط بهینه (مدت زمان min 135، دمای °C65 و نسبت حلال به جامد ml/g 25) مقدار w/w28/0‌±53/24% بدست آمد. در پیش ‌فرآیند با امواج میکروویو، نمونه پودر برگ چای بعد از min80 خیساندن در آب مقطر در دمای محیط، min1 با امواج میکروویو در توان w 600 مورد تابش‌دهی قرار گرفت. حداکثر درصد بازدهی از این نمونه توسط روش استخراج متوالی با حلال در شرایط بهینه (زمان min 90، دمای °C40 و نسبت حلال به جامد ml/g 20) w/w34/0±06/37% بدست آمد. در پیش فرآیند با امواج فراصوت، نمونه پودر برگ چای در یک شرایط متوسط (مدت زمان min 10 در شدت امواج 70% و پالس s 7/0) با امواج فراصوت مورد تابش‌دهی قرار گرفت. حداکثر درصد بازدهی از این نمونه توسط روش استخراج متوالی با حلال در شرایط بهینه (زمان min 108، دمای °C 55 و نسبت حلال به جامد ml/g 18) مقدار w/w38/0±47/31% بدست آمد. هر دو روش پیش فرآیند، تاثیر به سزایی در افزایش درصد بازدهی و متعادل کردن شرایط در استخراج متوالی با حلال داشتند ضمن اینکه پیش فرآیند با امواج میکروویو موثرتر از پیش فرآیند با امواج فراصوت بود. درصد بازدهی (w/w 19/0±15/37%) در روش سوکسله در شرایط بهینه (h 5 ساعت استخراج در دمای جوش آب) نزدیک به مقادیر بدست آمده در روش‌های ترکیبی بود اما مقدار ترکیبات فنولی کل و ایزوفلاونوئیدی در عصاره حاصل به روش سوکسله از مقدار آن در عصاره‌های بدست آمده با روش‌های بررسی شده در این مطالعه کمتر بود.

چکیده تصویری

بررسی پیش ‌فرایندبرگ چای سیاه با امواج میکروویو و فراصوت برای استخراج ترکیبات موثره

تازه های تحقیق

  • دست یافتن به دو روش موثر برای استخراج کمی و کامل ترکیبات محلول در آب و عصاره ای غنی از ترکیبات فنولی از برگ چای سیاه
  • استفاده از حداقل زمان تابش دهی با امواج میکروویو به عنوان مرحله پیش فرایند برای استخراج ترکیبات زیستی از چای سیاه
  • استفاده از حداقل زمان تابش دهی با امواج فراصوت به عنوان مرحله پیش فرایند برای استخراج ترکیبات زیستی از چای سیاه
  • استفاده موثر از روش متداول استخراج چند مرحله ای با حلال برای استخراج ترکیبات محلول در آب از چای سیاه تحت یک شرایط ملایم

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigation of Black Tea Leave Pre-treatment by Microwave and Ultrasound to Extract Effective Compounds

نویسندگان [English]

  • Anvar Shalmashi 1
  • Fatemeh Amani 2
1 Chemical Technology Department, Iranian Research Organization for Science and Technology (IROST)
2 Graduated (MSc of Organic chemistry) from Organic Chemistry, Chemistry Faculty, Payambar Azam Department, Islamic Azad University- Central Tehran (Iran),
چکیده [English]

In this paper, microwave and ultrasound irradiation were compared for pre-treating the black tea (Camelia Sinensis) leaves powder to increase the weight percentage of extraction yield of effectives compounds in multi stage solvent extraction (MSSE) via three stage extraction with distilled water. Maximum extraction yield by MSSE from the un-pretreated tea sample at optimum condition (135 min extraction time, 65°C extraction temperature and 25 ml/g solvent to solid ratio) was obtained 24.53±0.28% w/w. For microwave pre-treating, the tea samples were leached in distilled water at room temperature for 80 min and then exposed to microwaves at 600 W for 1 min. Maximum extraction yield from the microwave pre-treated sample by MSSE at optimum condition (90 min extraction time, 40°C extraction temperature and 20 ml/g solvent to solid ratio) was obtained 37.06±0.34% w/w. For ultrasound pre-treating, the tea samples were irradiated by ultrasonic waves at a mild condition including of 10 min irradiation time at amplitude of 70% and pulse of 0.7 s. Maximum extraction yield from the ultrasound pre-treated sample by MSSE at optimum condition (108 min extraction time, 55°C extraction temperature and 18 ml/g solvent to solid ratio) was obtained 31.47±0.38% w/w. So both of the pre-treating methods had significant effect on improving the extraction yield and softening the extraction condition in MSSE and the microwave pre-treating was the better one. The extraction yield (37.15±0.19% w/w) obtained by SOX at optimum operating condition (5h extraction time at boiling point of water) was close to those obtained by MSSE from pre-treated samples, but amounts of the total phenolic and flavonoid compounds in the SOX extract were less than those obtained by other extraction methods considered in this study that was due to prolong heating process in the soxhlet extraction.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Black Tea leave
  • Multi-stage solvent extraction
  • Microwave pre-treatment
  • Ultrasound pre-treatment
  • Phenolic compounds
  • Flavonoid compounds
[1] Mahmood, T., Naveed, A., & Ali Khan, B. (2010). The morphology, characteristics, and medicinal     properties of Camellia sinensis’ tea, J. Med. Plant Res, 4, 2028-2033.
[2] H-mahmoodi, M.,  Hanifeh, M., Oveisi, M. R., Sadeghi, N., & Jannat, B. (2008). Deterination of total antioxidant capacity of green teas by the ferric reducing/antioxidant power assay, Iran. J. Environ. Health. Sci. Eng., 5, 167-172.
[3] Khanum, H., Shanediwan, A. N., Sulochanamma, G., & Borse, B. B. (2015). Efect of Typees  of Extractions on Antioxidant  Activity of Varieties of  Black teas  from India,  JEBAS, 3, 37-43.
 [4] Khokhar, S., & Magnusdottir, S. G. M. (2002). Total Phenol, Catechin, and Caffeine Contents of Teas Commonly Consumed in the United Kingdom, J. Agric. Food Chem., 50, 565-570.
 [5] Nadiah, N. I.., &  Uthumporn, U. (2015). Determination of Phenolic and Antioxidant Properties in Tea and Spent Tea under Various Extraction Method and Determination of Catechins, Caffeine and Gallic Acid by HPLC, IJASEIT, 5, 158-164.
 [6] Bharadwaz, A., &  Bhattacharjee, C. (2012). Extraction of Polyphenols from Dried Tea Leaves, Int. J. Sci. Eng.  Res., 3, 1-5.
 [7] Gan, P.T., & Yien Ting, A. S. (2017). Our Tea-Drinking Habits: Effects of Brewing Cycles and Infusion Time on Total Phenol Content and Antioxidants of Common Teas, J. Culinary Scienc. Technol., 17, 1-14.
 [8] Zhao, F., Lin, H.,  Zhang, S., Lin, Y. Yang, J., & Ye, N. (2014). Simultaneous determination of caffeine and some selected polyphenols in Wuyi Rock Tea by high-performance liquid chromatography, J. Agric. Food Chem., 62, 2772–2781.
 [9] Jolvis Pou, K. R. (2016). Fermentation: The Key Step in the Processing of Black Tea, J. Biosyst. Engin. 41, 85-92.
 [10] Deb, S., & Jolvis Pou, K. R. (2016). A Review of Withering in the Processing of Black Tea, J. Biosyst. Eng., 41, 365-372.
 [11] Turkmen, N., & Velioglu, Y. S. (2007). Ferda Sari and Gokce Polat, Effect of Extraction Conditions on Measured Total Polyphenol Contents and Antioxidant and Antibacterial Activities of Black Tea, J. Molecules, 12, 484-496.
 [12] EL Sheikh, R.,  S. Amin, A.,  A. Atwa, M.,  A. Gouda, A., &  A. Abdullah,  A. (2015). Determination of Phenolic Components and Antioxidant Activity of  Some Egyptian Tea Samples,  Int. J. Pharm. Pharm. Sci., 7, 198-202.
 [13] Larsson, S.C, Virtamo, J., & Wolk, A. (2013).  Black tea consumption and risk of stroke in women and men. J. Ann. Epidemiol., 23, 157-60.
[14] Fan, F. (2016). Iron deficiency anemia due to excessive green tea drinking, J. Cli. Case Rep., 4, 1053–1056.
 [15]. Setyopratomo, P. (2014). Extraction of phenolic compouns from green tea using ethanol, ARPN J. Eng. Appl. Sci., 9, 1516-1521.
 [16] Bailey, R. G., & Nursten H. E, (1993). The Chemical Oxidation of Catechins and Other Phenolics: A Study of the Formation of Black Tea Pigments, J. Sci. Food Agric. 63, 455-464.
 [17] Hea , Q., Yaoa, K., Jiaa, D., Fanb, H., Liaob X., & Shib B. (2009). Determination of total catechins in tea extracts by HPLC and spectrophotometry, Natural Product Research, 23, 93-100.
 [18] G-mohammadi, V., Zamani, B. ,Afsharpou M., &  Mohammadi A. (2017). Extraction of caffeine and catechins using microwave-assisted and ultrasonic extraction from green tea leaves: an optimization study by the IV-optimal design, Food Sci. Biotechnol., 26, 1281–1290.
 [19] Sedar, G., Demir, E., Bayarak, S., & Sokmen, M.(2016). New approaches for effective microwave assisted extraction of caffeine and catechins from green tea, IJSM., 3, 3-13.
[20] Alara, O.R, Abdurahman, N.H., & Olalere, O. (2017). Optimization of microwave-assisted extraction of flavonoids and antioxidants from Vernonia amygdalina leave using response surface methodology. Food Bioprod. Process., 107,36–48.
 [21] Ebringerová, A., & Hromádková, Z. (2010). An overview on the application of ultrasound in extraction, separation and purification of plant polysaccharides. Cent. Eur. J. Chem., 8, 243–257.
[22] Chemat, F., Rombaut, N., Sicaire, A.G., Meullemiestre, A.,  F-Tixier, A.S., & A-Vian, M. (2017). Ultrasound assisted extraction of food and natural profucts. Mechanisms, techniques, combinations, protocols and applications. A review. ULTRASON. SONOCHEM., 34, 540-560.
 [23] Singleton V.L., Orthofer R., & Lamuela-Raventós, R.M. (1999). Analysis of total phenols and other oxidation substrates and antioxidants by means of folin-ciocalteu reagent, Method. Enzymol., 299, 152-178.
[24] Olajire, A. A., & Azeez, L. (2011). Total antioxidant activity, phenolic, flavonoid and ascorbic acid contents of Nigerian vegetables, AJFST, 2, 22-29.
 [25] Yahya, N.A., Attan N., & Wahab R.A. (2018). An overview of 29 relevant plant extracts and strategies for extraction of plant-based bioactive compounds. Food BioprodP. rocess., 112,69–85.
 [26] Pan, X., Niu, G., & Liu H. (2003). Microwave-assisted extraction of tea polyphenols and tea caffeine from green tea leaves, Chem. Eng. Process., 42, 129-133.
 [27] Afroz Bakht, M., Geesi, M.H, Riadi, Y.  Imran, M.,  Imtiyaz Ali,  M., Ahsane, M.J., &  Ajmal, N. (2019). Ultrasound-assisted extraction of some branded tea: Optimization based on polyphenol content, antioxidant potential and thermodynamic study. Saudy J. Biol. Sci., 26, 1043-1052.
 [28]  Lee, L.S.,  Lee, N.,  Kim, Y.H.,  Lee, C.H.,  Hong, S.P.,  Jeon, Y.W., & Kim. Y.E. (2013). Optimization of Ultrasonic Extraction of Phenolic Antioxidants from Green Tea Using Response Surface Methodology. Molecules., 18, 13530–13545.
 [29]  G-mohammadi, V., Zamani, B.,  Afsharpour,  M.,  & Mohammadi, A. (2017). Extraction of caffeine and catechins using microwave-assisted and ultrasonic extraction from green tea leaves: an optimization study by the IV-optimal design. Food Sci. Biotechnol., 26, 1281–1290.
 [30] Dai, J., & Mumper, R.J. (2010). Plant phenolics: extraction, analysis and their antioxidant and anticancer properties. Molecules, 15, 7313–7352