UTICAJ OPERATIVNIH USLOVA I TEHNIKE EKSTRAKCIJE NA PRINOS, KINETIKU I SASTAV VODENO-ETANOLNIH EKSTRAKATA IZ LISTA KOPRIVE (Urtica dioica L.

Transcription

1 UTICAJ OPERATIVNIH USLOVA I TEHNIKE EKSTRAKCIJE NA PRINOS, KINETIKU I SASTAV VODENO-ETANOLNIH EKSTRAKATA IZ LISTA KOPRIVE (Urtica dioica L.) Aleksandar S. Zdravković 1, Ljiljana P. Stanojević 2*, Mihajlo Z. Stanković 2, Milorad D. Cakić 2, Vesna D. Nikolić 2, Ljubiša B. Nikolić 2, Dušica P. Ilić 2 1 Visoka strukovna škola za tekstil, Leskovac, Srbija 2 Tehnološki fakultet, Univerzitet u Nišu, Leskovac, Srbija (ORIGINALAN NAUČNI RAD) UDK : U radu je ispitan uticaj operativnih uslova (koncentracija etanola, solvomodul, temperatura) i tehnike ekstrakcije (maceracija, Soxhlet, Tillepape i ultrazvučna ekstrakcija) na prinos, sastav i kinetiku ekstrakcije ukupnih ekstraktivnih materija iz lista koprive (Urtica dioica L.). Sadržaj ukupnih fenola je određen Folin-Ciocalteu metodom, a sadržaj ukupnih flavonoida spektofotometrijskim određivanjem primenom AlCl 3. Definisani su kinetički modeli: model Ponomarjeva (A) i model nestacionarne difuzije (B) ekstrakcije maceracijom, Tillepape, Soxhlet i ultrazvučne ekstrakcije ukupnih ekstraktivnih materija (UEM). Definisani su optimalni operativni uslovi ekstrakcije maceracijom UEM (30 % v/v etanol, solvomodul 1:15 m/v i temperatura ključanja rastvarača). Primenjena tehnika ekstrakcije ima uticaja na prinos UEM, kinetiku ekstrakcije i sastav (sadržaj ukupnih fenola i flavonoida) ekstrakata dobijenih iz lista koprive. Najveći prinos ukupnih ekstraktivnih materija, ukupnih fenola i flavonoida dobijen je Soxhlet ekstrakcijom, za vreme od 240 minuta. U poređenju sa klasičnom maceracijom, primena ultrazvuka znatno skraćuje vreme trajanja procesa ekstrakcije (60 minuta za ultrazvučnu ekstrakciju u odnosu na 120 minuta za ekstrakciju maceracijom). Vodeno-etanolni ekstrakti lista koprive imaju visok sadržaj fenola dok je sadržaj ukupnih flavonoida znatno niži. Ključne reči: tehnike ekstrakcije, operativni uslovi ekstrakcije, Urtica dioica L.,sadržaj ukupnih fenola, sadržaj ukupnih flavonoida. Uvod Kopriva (Urtica dioica L.) je višegodišnja zeljasta biljka, pripada porodici Urticaceae. Raste u severnoj Evropi i velikom delu Azije. Zbog vlažnosti zemljišta manje je rasprostranjena u južnoj Evropi i severnoj Africi [1,2]. Od biljke se kao droga koristi koren i list. Sadrži različite komponente koje imaju širok spektar bioloških aktivnosti [3,4]. List koprive je bogat organskim kiselinama, aminima (acetilholin, betain, histamin, serotonin), flavonoidima, karotenoidima, koenzimom Q 10, β-sitosterolom, taninima, kumarinima (skopoletin), glukokininom i vitaminima C i K. Prisutni flavonoidi, fenoli, karotenoidi i koenzim Q 10 su jedinjenja sa antioksidativnim svojstvima. Glikozidi flavonoida pokazuju i imunostimulativna, antikancerogena, antiinflamatorna, i antialergijska svojstva [4-7]. Vodeni i vodeno-etanolni ekstrakti lista koprive pokazuju antioksidativnu aktivnost [8,9], dok etanolni ekstrakti lista koprive pokazuju antiinflamatornu aktivnost [10]. Liofilizirani vodeni ekstrakti lista koprive smanjuju alergijske simptome [2]. Zbog hipotenzivnih efekata, vodeni ekstrakti ove biljke se često koriste u tradicionalnoj medicini kao prirodni lek za hipertenziju i dijabetes [11]. U ranijim ispitivanjima kinetike ekstrakcije UEM iz zečje lobode (Hieracium pilosella L.) primenom različitih tehnika ekstrakcije utvrđeno je da se veći prinos postiže cirkulacionim tehnikama ekstrakcije (Soxhlet i Tillepape ekstrakcijom) u odnosu na ekstrakciju maceracijom. Utvrđeno je da operativni uslovi ekstrakcije imaju uticaja na prinos UEM i kinetiku ektrakcije [12-14]. U literaturi nema dostupnih podataka o kinetici ekstrakcije UEM iz lista koprive vodeno-etanolnim rastvorima, kao ni podataka o efikasnosti ekstrakcije i uticaju različitih tehnika ekstrakcije na prinos i sastav vodeno-etanolnih ekstrakata iz lista koprive. Cilj ovog rada je da se na osnovu uporednih ispitivanja prinosa UEM i kinetike ekstrakcije maceracijom, Soxhlet, Tillepape i ultrazvučnom ekstrakcijom definiše optimalna tehnika ekstrakcije kojom se ostvaruju maksimalni prinosi ekstraktivnih materija, fenola i flavonoida i odrede parametri u jednačinama kinetike ekstrakcije. *Adresa autora: Ljiljana Stanojević, Tehnološki fakultet u Leskovcu, Bulevar Oslobođenja 124, Leskovac, Srbija ljiljas76@yahoo.com Rukopis primljen: 6. maja Paper accepted: 18. juna

2 Eksperimentalni deo Biljni materijal. Korišćen je list koprive (Urticae folium) dobijen iz Instituta za proučavanje lekovitog bilja Dr. Josif Pančić. Suvi list je samleven u laboratorijskom dezintegratoru (laboratorijski električni mlin BRAUN AROMATIC KSM2 ). Reagensi i hemikalije. Etanol (96 % v/v) (Centrochem, Stara Pazova), Folin-Ciocalteu reagens, galna kiselina, rutin, aluminijum(iii)-hlorid heksahidrat, kalijum acetat (Sigma Chemical Company, St. Louis, SAD). Sve ostale hemikalije su analitičkog stepena čistoće (p.a.). Sadržaj vlage u biljnom materijalu. Sadržaj vlage u biljnom materijalu određen je na aparatu SCALTEC SMO 01 (Scaltec Instruments, Germany). Usitnjen i homogenizovan biljni materijal (1 g) sušen je na 105 C do konstantne mase. Sadržaj vlage je određen iz razlike mase nesušenog i sušenog biljnog materijala. Sadržaj UEM u biljnom materijalu. Odmerena količina usitnjenog i homogenizovanog biljnog materijala (10 g) je smeštena u ekstrakcioni deo aparature po Soxhlet-u. U prihvatni sud je stavljeno 150 cm 3 rastvarača (30 % v/v etanol). Ekstrakcija je vršena na temperaturi ključanja rastvarača u toku 6 sati. Rastvarač je uklonjen uparavanjem na rotacionom vakuum uparivaču na 40 C. Dobijeni ekstrakt je sušen u vakuum sušnici na 40 C do konstantne mase i izračunat je sadržaj UEM (g/100g suvog biljnog materijala) u biljnom materijalu. Ekstrakcija maceracijom Uticaj operativnih uslova Uticaj koncentracije etanola. Usitnjen i homogenizovan biljni materijal (2 g) preliven je rastvaračem (30, 50, 70, 96 % v/v etanol) u odnosu 1:20 m/v i ekstrahovan 2 sata na 25 C. Ekstrakt je odvojen filtriranjem na Buchner-ovom levku, a rastvarač uklonjen uparavanjem na rotacionom vakuum uparivaču na 40 C. Uticaj solvomodula. Usitnjen i homogenizovan biljni materijal (2 g) je ekstrahovan 2 sata 30 % v/v etanolom sa različitim solvomodulima (1:15, 1:25 i 1:30 m/v) na temperaturi 25 C. Dobijeni ekstrakt posle odvajanja od biljnog materijala je dalje tretiran kao ekstrakt za određivanje UEM. Uticaj temperature. Usitnjen i homogenizovan biljni materijal (2 g) je ekstrahovan 2 sata uz refluks 30 % v/v etanolom u odnosu 1:15 m/v na 25 C, 50 C i temperaturi ključanja rastvarača. Ekstrakt dobijen posle odvajanja biljnog materijal je dalje tretiran kao ekstrakt za određivanje UEM. Kinetika ekstrakcije. Usitnjen i homogenizovan biljni materijal (2 g) je ekstrahovan uz refluks sa 30 % v/v etanolom pri solvomodulu 1:15 m/v na svim ispitivanim temperaturama u toku minuta. Za svako vreme ekstrakcije rađena je posebna proba. Dobijeni ekstrakt nakon odvajanja biljnog materijala je dalje tretiran kao ekstrakt za određivanje UEM. Prinos UEM (suvog ekstrakta, u g/100 g suvog biljnog materijala) se izračunava iz mase izdvojenog ekstrakta i mase suvog biljnog materijala (s.b.m.). Soxhlet i Tillepape ekstrakcija. Pod optimalnim operativnim uslovima ekstrakcije određenim u ispitivanjima ekstrakcije maceracijom, ispitana je kinetika Soxhlet i Tillepape ekstrakcije UEM u zadatim vremenskim intervalima ( minuta). Prinos UEM određuje se prema postupku opisanom u delu kinetika ekstrakcije. Ultrazvučna ekstrakcija. Samleveni biljni materijal (2 g) je ekstrahovan 60 minuta na 25 C 30 % v/v etanolom pri optimalnom solvomodulu 1:15 m/v u termostatiranom ultrazvučnom kupatilu (Sonic, Niš, Srbija; ukupna nominalna snaga: 3x50 W; dimenzije kupatila: 30x15x20 cm), frekvencije 40 khz. Praćena je kinetika ekstrakcije UEM u zadatim vremenskim intervalima (5-60 minuta). Ekstrakti se odvajaju od biljnog materijala na Bichner -ovom levku uz slab vakuum i dalje tretiraju po postupku opisanom u delu kinetika ekstrakcije. UV-VIS spektrofotometrija. Sva snimanja vršena su na UV-VIS spektrofotometru VARIAN Cary-100 Conc. Spectrophotometer. Ukupni fenoli u ekstraktima (Folin-Ciocalteu metoda) Sadržaj ukupnih fenola određen je u vodeno-etanolnim ekstraktima lista koprive po metodi Folin-Ciocalte-a [15-18]. Po (1 cm 3 ) ekstrakata koji su dobijeni pod optimalnim uslovima, različitim tehnikama ekstrakcije ili standarda galne kiseline ( mg/dm 3 ) prenešeno je u normalni sud od 25 cm 3 i dodato 9 cm 3 destilovane vode. Slepa proba umesto ekstrakta sadrži 10 cm 3 destilovane vode. U rastvor uzoraka doda se Folin-Ciocalteu reagens za fenole (1 cm 3 ), a nakon 5 minuta 7 %-ni Na 2 CO 3 (10 cm 3 ). Smeša se energično meša i inkubira 90 minuta na sobnoj temperaturi. Nakon inkubacije meri se absorbanca na 765 nm. Ukupni fenoli se izražavaju kao ekvivalenti galne kiseline mggke/g suvog ekstrakta prema jednačini 1: A 765 = 0,431. C GK - 9, ,R 2 = 0, (1) Ukupni flavonoidi u ekstraktima. Sadržaj ukupnih flavonoida u vodeno-etanolnim ekstraktima lista koprive određen je spektrofotometrijskom metodom sa aluminijum(iii)-hloridom [18,19]. U uzorke ekstrakata (2 cm 3 ) dobijenih pod optimalnim uslovima, različitim tehnikama ekstrakcije ili standarda rutina (5-100 mg/dm 3 ) dodato je 0,1 cm 3 10 % rastvorom AlCl 3 heksahidrata, 0,1 cm 3 1M CH 3 COOK i 2,8 cm 3 destilovane vode. Nakon inkubacije od 40 minuta na sobnoj temperaturi merena je absorbanca reakcione smeše na 415 nm u odnosu na slepu probu. Na osnovu kalibracione krive određen je sadržaj ukupnih flavonoida. Rezultati se izražavaju kao ekvivalent rutina mgre/g suvog ekstrakta prema jednačini 2: A 415 = 14,171. C R + 4, ,R 2 = 0, (2) 31

3 Rezultati i diskusija Sadržaj vlage u listu koprive iznosi 8,78 %. Sadržaj UEM u biljnom materijalu određen po postupku opisanom u eksperimentalnom delu iznosi 32,07 g/100g s.b.m. Rezultati ispitivanja uticaja koncentracije etanola (vreme ekstrakcije 120 minuta, temperatura 25 C, solvomodul 1:20 m/v) i uticaja solvomodula (vreme ekstrakcije 120 minuta, temperatura 25 C, koncentracija etanola 30 % v/v), maceracijom prikazani su u tabeli 1 i 2 respektivno. Tabela 1. Uticaj koncentracije etanola na prinos UEM (vreme ekstrakcije 120 minuta, temperatura 25 C, solvomodul 1:20 m/v) Table 1. The effect of ethanol concentration on the yield of TEM (extraction time: 120 min., temperature 25 C, solvomodule 1:20 m/v) Koncentracija etanola, v/v UEM, g/100g s.b.m. 30% 21,27 50% 20,12 70% 18,37 96% 6,60 Tabela 2. Uticaj solvomodula na prinos UEM (vreme ekstrakcije 120 minuta, temperatura 25 C, koncentracija etanola 30 % v/v) Table 2. The effect of solvomodule on the yield of TEM (extraction time: 120 min, temperature 25 C, solvent: 30 % v/v ethanol) Solvomodul, m/v 1:15 1:20 1:25 1:30 UEM, g/100g s.b.m. 21,25 21,27 21,38 21,71 Sa povećanjem koncentracije etanola smanjuje se sadržaj UEM, dok se sa povećanjem solvomodula iznad 1:15 m/v sadržaj UEM povećava neznatno. Na osnovu prikazanih rezultata usvojeno je da je 30 % v/v etanol optimalni rastvarač, a solvomodul 1:15 m/v optimalan za ispitivanja ekstrakcije maceracijom. Sa porastom temperature povećava se prinos UEM iz lista koprive. Najveći prinos UEM (27,28 g/100g s.b.m) ostvaruje se na temperaturi ključanja rastvarača za vreme od 120 minuta, pa je ova temperatura usvojena kao optimalna temperatura ekstrakcije (slika 1). Slika 1. Uticaj temperature na prinos UEM (vreme ekstrakcije 120 min, 30 % v/v etanol, solvomodul 1:15 m/v) Figure 1. The effect of temperature on the yield of TEM (extraction time: 120 min, solvent: 30 % v/v ethanol, solvomodule 1:15 m/v) 32

4 Prinos UEM dobijen maceracijom uz refluks na temperaturi ključanja, Tillepape, Soxhlet i ultrazvučnom ekstrakcijom iznosi 27,28, 27,79, 31,58 i 22,34 g/100g s.b.m., respektivno (slika 1 i 2). Cirkulacionim tehnikama ekstrakcije (slika 2) dobijaju se veći prinosi UEM u odnosu na ekstrakciju maceracijom uz refluks na temperaturi ključanja rastvarača (slika 1). Veći prinosi UEM ostvareni Soxhlet i Tillepape ekstrakcijom posledica su cirkulacionog toka rastvarača do potpunog iscrpljenja biljnog materijala. Dobijeni rezultati pokazuju da dejstvo ultrazvuka ima pozitivan efekat na brzinu ekstrakcije UEM iz lista koprive (slika 2). Ultrazvučnom ekstrakcijom na 25 C dobija se veći prinos UEM iz lista koprive u odnosu na maceraciju na 25 C, za dva puta kraći vremenski period, pod istim ostalim operativnim uslovima (koncentracija etanola i solvomodul). Pod dejstvom ultrazvuka povećava se prinos UEM, za znatno kraći vremenski period. Najverovatniji mehanizam dejstva ultrazvuka je intenziviranje prenosa mase i lakše prodiranje rastvarača u ćelije biljnog materijala. Kod klasične maceracije je mehanizam preko normalne difuzije kroz ćelijske zidove. Ovaj proces zahteva znatno duže vreme ekstrakcije [20]. Slika 2. Kinetika Soxhlet, Tillepape i ultrazvučne ekstrakcije UEM (solvomodul 1:15 m/v, temperatura ključanja rastvarača - Soxhlet i Tillepape ekstrakcija, 25 C - ultrazvučna ekstrakcija) Figure 2. Soxhlet, Tillepape and ultrasonic extraction kinetics of TEM (solvomodule 1:15 m/v, solvent boiling point - Soxhlet and Tillepape extraction, 25 C - ultrasonic extraction) Za modelovanje kinetike ekstrakcije UEM iz lista koprive 30 % v/v etanolom primenjena su dva kinetička modela: model Ponomarjeva [21] (model A) i model zasnovan na nestacionarnoj difuziji kroz biljni materijal [22] (model B). Kinetičke jednačine i linearne transformacije date su sledećim izrazima: q 0 - q i Model A:...(3) q i q 0 Model B: ln...(4) q 0 q 0 - količina ekstraktivnih materija prisutnih u biljnom materijalu na početku, q i - količina ekstraktivnih materija posle određenog q i q 0 vremena ekstrakcije, b - koeficijent brze ekstrakcije, k - koeficijent spore ekstrakcije. Na slici 3 prikazana je zavisnost (q 0 -q i )/q 0 (Model A) a na slici 4 zavisnost ln (q i /q 0 ) (Model B), UEM od vremena ekstrakcije različitim tehnikama ekstrakcije 30 % v/v etanolom. Najveći stepen ekstrakcije (97,9 % u odnosu na polazni sadržaj u biljnom materijalu) UEM dobija se Soxhlet ekstrakcijom, za vreme od 240 minuta (slika 3). Krive kinetike ekstrakcije (slike 3 i 4) su tipične krive za ekstrakciju iz celularnih materijala sa dva perioda ekstrakcije [21,23]. U prvom periodu odvija se brza ekstrakcija ispiranjem ekstraktivnih materija rastvaračem sa površine razorenih ćelija. U drugom periodu odvija se spora molekulska difuzija ekstraktivnih materija iz unutrašnjosti nerazorenih ćelija (spora ekstrakcija). 33

5 Slika 3. Zavisnost (q 0 -q i )/q 0 od vremena ekstrakcije UEM (a: maceracija na 25 C, 50 C i temperaturi ključanja rastvarača i ultrazvučna ekstrakcija, b: Soxhlet i Tillepape ekstrakcija) Figure 3. The variation of (q 0 -q i )/q 0 during the extraction process of TEM (a: maceration at 25 C, 50 C and the solvent boiling point and ultrasonic extraction, b: Soxhlet and Tillepape extraction) Slika 4. Zavisnost ln qi/qo od vremena ekstrakcije UEM (a: maceracija na 25 C, 50 C i temperaturi ključanja rastvarača i ultrazvučna ekstrakcija, b: Soxhlet i Tillepape ekstrakcija) Figure 4. The variation of ln qi/qo during the extraction process of TEM (a: maceration at 25 C, 50 C and the solvent boiling point and ultrasonic extraction, b: Soxhlet and Tillepape extraction) Period brze ekstrakcije se kod kinetičkih jednačina modela Ponomarjeva i modela nestacionarne difuzije kroz biljni materijal kvantitativno karakteriše koeficijentom ispiranja (koeficijentom brze ekstrakcije b), a linearni deo ili period spore ekstrakcije koeficijentom spore ekstrakcije k. Parametri kinetičkih jednačina su izračunati na osnovu eksperimentalnih podataka metodom linearne regresije linearizovanih oblika kinetičkih jednačina. Period brze ekstrakcije (PBE), stepen ekstrakcije (SE) u periodu brze ekstrakcije i vrednosti koeficijeneta b i k u jednačinama kinetike primenom različitih tehnika ekstrakcije prikazani su u tabeli 3. U PBE se, spiranjem i rastvaranjem ekstraktivnih materija sa površine razorenih ćelija biljnog materijala ekstrahuje 62,9-94,8 % UEM (tabela 4). Poređenjem vremena PBE i SE UEM (tabela 3) za različite tehnike ekstrakcije po modelu Ponomarjeva vidi se da se za vreme PBE maceracijom uz reflux na temperaturi ključanja (za 30 minuta) ekstrahuje 79,4 % UEM računato na maksimalni sadržaj ekstrahovan 30 % v/v etanolom (q 0 ). SE u periodu brze ekstrakcije je oko 82 % odnosno 95 %, Tillepape i Soxhlet ekstrakcijom, respektivno, za vreme od 90, odnosno 120 minuta, respektivno. Ultrazvučnom ekstrakcijom se u PBE ostvaruje SE od 66,7 % za 15 minuta. Ovom tehnikom ek 34

6 Tabela 3. Period brze ekstrakcije (PBE), stepen ekstrakcije (SE) u periodu brze ekstrakcije i vrednosti koeficijeneta b i k u jednačinama kinetike ekstrakcije UEM Table 3. The fast extraction time (FET), extraction level (EL) in the fast extraction time and the values of b and k coefficients in the equations of the extraction kinetics of TEM Tehnika ekstrakcije PBE, min SE, % 62,9 70,9 79,4 66,7 82,0 94,8 Model (A) b 0,62 0,70 0,78 0,66 0,80 0,93 k 10 4, min -1 3,11 2,89 6,01 5,27 2,82 2,07 b 0,62 0,70 0,77 0,66 0,79 0,91 Model (B) k 10 3, min -1 0,89 1,05 3,40 1,67 1,78 5,93 Maceracija, 25 C Maceracija uz refluks, 50 C Maceracija uz refluks, t.klj. Tillepape Soxhlet Tabela 4. Sadržaj ukupnih fenola i flavonoida u vodeno-etanolnim ekstraktima koprive dobijenim različitim tehnikama ekstrakcije Table 4. The content of total phenolics and total flavonoids of the aqueous-ethanolic U. dioica extracts obtained by different extraction techniques Tehnika ekstrakcije Soxhlet ekstrakcija Tillepape ekstrakcija Maceracija uz refluks, 50 C Maceracija, 25 C Ultr 25 C Ukupni fenoli, mg GKE/g s.e. 630,21 606,77 578,45 570,32 564,86 496,16 Ukupni flavonoidi, mg RE/g s.e. 21,06 20,39 12,03 11,25 10,74 2,56 strakcije ostvaruje se veći prinos (za 5,7 %) UEM za dva puta kraći PBE (15 minuta) od prinosa ostvarenog maceracijom pod istim ostalim operativnim uslovima. Koeficijenti k u jednačinama kinetike ekstrakcije po modelu nestacionarne difuzije (Model B, tabela 3) veći su od koeficijenata k u jednačinama kinetike ekstrakcije po modelu Ponomarjeva (Model A, tabela 3), dok se koficijenti b neznatno razlikuju. Analizom dobijenih rezultata se vidi da oba primenjena kinetička modela mogu biti korišćena za modelovanje procesa ekstrakcije UEM 30 % v/v etanolom iz lista koprive. Sadržaj ukupnih fenola i flavonoida u ekstraktima iz lista koprive određen je spektrofotometrijski. Dobijeni rezultati prikazani su u tabeli 4. Vrednosti sadržaja ukupnih fenola i flavonoida veće su u ekstraktima dobijenim cirkulacionim tehnikama ekstrakcije od vrednosti u ekstraktima dobijenim maceracijom i ultrazvučnom ekstrakcijom. Najveći sadržaj fenola i flavonoida je u ekstraktu dobijenom Soxhlet ekstrakcijom. Ovo je verovatno posledica cirkulacionog toka rastvarača do potpunog iscrpljenja biljne sirovine. Sadržaj ovih bioaktivnih jedinjenja u ekstraktu dobijenom ultrazvučnom ekstrakcijom je najmanji. Ova pojava može se objasniti degradacijom fenolnih i flavonoidnih jedinjenja pod dejstvom ultrazvuka [24]. Na osnovu dobijenih rezultata (tabela 4.) može se zaključiti da vodeno-etanolni ekstrakti lista koprive imaju visok sadržaj fenola. Sadržaj flavonoida u vodeno-etanolnim ekstraktima mnogo je manji od sadržaja ukupnih fenola u svim ispitivanim ekstraktima. Metanolni ekstrakti koprive dobijeni maceracijom na sobnoj temperaturi pokazuju dosta niži sadržaj fenola a viši sadržaj flavonoida u odnosu na sadržaj ovih komponenti u vodeno-etanolnim ekstraktima ispitivanim u ovom radu [25]. Metanolni ekstrakti Urtica urens sadrže znatno manju količinu flavonoida u poređenju sa sadržajem flavonoda u vodeno-etanolnim ekstraktima lista Urtica dioica L. ispitivanim u ovom radu [26]. Razlike u sadržaju fenola i flavonoida u različitim ekstraktima dobijenm iz lista koprive mogu se pripisati različitim rastvaračima korišćenim za ekstrakciju kao i različitim klimatskim uslovima gajenja biljne vrste. Prema nekim autorima sadržaj ukupnih fenola u ekstraktima izražen u ekvivalentima galne kiseline može se podeliti u tri opsega: ekstrakti sa niskim (10 mg GKE/g suvog biljnog ekstrakta), srednjim (10-20 mg GKE/g suvog biljnog ekstrakta) i visokim (više od 40 mg GKE/g suvog biljnog ekstrakta) sadržajem ukupnih fenola [27]. Na osnovu dobijenih rezultata (tabela 4) može se zaključiti da vodeno-etanolni ekstrakti lista koprive imaju visok sadržaj fenola. Zaključak Na osnovu dobijenih rezultata može se zaključiti da operativni uslovi i primenjena tehnika ekstrakcije imaju ticaja na prinos UEM, kinetiku ekstrakcije i sastav ekstrakata iz 35

7 lista koprive. Optimalni uslovi ekstrakcije su: rastvarač: 30 % v/v etanol; solvomodul 1:15 m/v i temperatura ključanja rastvarača. Za praćenje kinetike ekstrakcije primenjena su dva modela, model Ponomarjeva (model A) i model nestacionarne difuzije (model B) i određeni parametri u jednačinama kinetike ekstrakcije maceracijom, Tillepape, Soxhlet i ultrazvučnom ekstrakcijom UEM. Koeficijenti k u jednačinama kinetike ekstrakcije po modelu nestacionarne difuzije veći su od koeficijenata k u jednačinama kinetike ekstrakcije po modelu Ponomarjeva, dok se koficijenti b neznatno razlikuju. Najveći prinos UEM, sadržaj ukupnih fenola i flavonoida dobija se Soxhlet ekstrakcijom, za vreme od 240 minuta. Ultrazvučnom ekstrakcijom se dva puta skraćuje vreme ekstrakcije potrebno za postizanje prinosa koji se dobija klasičnom maceracijom pod istim ostalim operativnim uslovima. Na osnovu dobijenih rezultata može se zaključiti da vodeno-etanolni ekstrakti iz lista koprive imaju visok sadržaj fenola (496,16-630,21 mg GKE/g suvog ekstrakta) nezavisno od primenjene tehnike ekstrakcije, dok je sadržaj flavonoida (2,56-21,06 mg RE/g suvog ekstrakta) dosta niži. Zahvalnica Rad je deo istraživanja u okviru projekta Biljni i sintetski bioaktivni proizvodi novije generacije, br. TR 34012, koji finansira Ministarstvo prosvete i nauke Republike Srbije. Skraćenice i simboli UEM - ukupne ekstraktivne materije (g/100g s.b.m.) PBE - period brze ekstrakcije (min) SE - stepen ekstrakcije (%) k - koeficijent spore ekstrakcije (min -1 ) b - koeficijent brze ekstrakcije s.b.m. - suvi biljni materijal UZ-ultrazvucna ekstrakcija TEM - total extractive matter (g/100 g s.b.m.) FET - fast extraction time (min) EL - extraction level (%) Literatura [1] E. Cetinus, M. Kilinc, F Inanc, B.E. Kurutas, N. Buzkan, The Role of Urtica Dioica (Urticaceae) in the Prevention of Oxidative Stress Caused by Tourniquet Application in Rats, Tohoku J.Exp. Med., 205 (2005) [2] S. Ayers, B.J. Roschek., J.M Williams, R.S. Alberte, Pharmacokinetic analysis of anti-allergy and antiinflammation bioactives in a nettle (Urtica dioica) extract, Online Journal of Pharmacology and Pharmaco Kinetics, 5 (2008) [3] J. Tucakov, Lečenje biljem, RAD-Beograd, Beograd, 1997, [4] D. Komes, A. Belščak-Cvitanović, D. Horžić, G. Rusak, S. Likić, M. Berendikaa, Phenolic Composition and Antioxidant Properties of Some Traditionally Used Medicinal Plants Affected by the Extraction Time and Hydrolysis, Phytochemical Analzysis, 22 (2011) [5] A.Y. Leung, S. Foster, Encyclopedia of common natural ingredients (used in food, drugs, and cosmetics), Second Edition, A John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey, [6] J.P. Glusker, M. Rossi, Molecular aspects of chemical carcinogens and bioflavonoids, Progress in Clinical and Biological Research, 21 (1986) [7] P. Akbay, A.A. Basaran, U. Undeger, N. Basaran, In vitro immunomodulatory activity of flavonoid glycosides from Urtica dioica L., Phytotherapy Research, 17 (2003) [8] P. Trouillas, A.C. Callistea, P.D. Allaisc, A. Simon, A. Marfak, C. Delage, L.J. Duroux, Antioxidant, anti-inflammatory and antiproliferative properties of sixteen water plant extracts used in the Limousin countryside as herbal teas, Food Chemistry, 80 (2003) [9] A.Pieroni, V. Janiak, M.C. Durr, S. Ludeke, E.Trachsel, M. Heinrich, In vitro Antioxidant Activity of Non-cultivated Vegetables of Ethnic Albanians in Southern Italy, Phytotherapy Research, 16 (2002) [10] K. Riehemann, B. Behnke, K. Schulze-Ostho, Plant extracts from stinging nettle (Urtica dioica), an antirheumatic remedy, inhibit the proinflammatory transcription factor NF-UB, FEBS Letters, 442 (1999) [11] E.M. Haouari, I. Jardin, H. Mekhfi, A.J. Rosado, M.G. Salido, Urtica dioica extract reduces platelet hyperaggregability in type 2 diabetes mellitus by inhibition of oxidant production, Ca 2+ mobilization and protein tyrosine phosphorylation, J. Appl. Biomed, 5 (2007) [12] Lj. Stanojević, M. Stanković, V. Veljković, M. Cakić, V. Nikolić, D. Ilić, Uticaj tehnike ekstrakcije na kinetiku, prinos i antioksidativna svojstva etilacetatnih ekstrakata Hieracium pilosella L., Zbornik radova Tehnološkog fakulteta u Leskovcu, 20 (2011) [13] Lj. Stanojević, M. Stanković, Lj. Nikolić, V. Nikolić, The influence of the operation conditions and the extraction techniques on the yield, kinetics and the composition of the ethanol extracts of Hieracium pilosella L., CI&CEQ, 13(4) (2007) [14] Lj.P. Stanojević, M.Z.Stanković, M.D. Cakić, V.D. Nikolić, Lj.B. Nikolić, D.P. Ilić, The effect of the operation conditions and the extraction techniques on the yield, kinetics and the composition of the methanol extracts of Hieracium pilosella L., Hem. ind. 63(2) (2009) [15] V.L. Singelton., J.A Rossi, Colorimerty of total phenolics with phosphomolybdic-phosphotungstic acid reagents, American Journal of Enology and Viticulture, 16 (1965) [16] J.Singh, A.K. Upadhyay, K. Prasad, A. Bahadur, M. Rai, Variability of carotenes, vitamin C, E and phenolics in Brassica vegetables, Journal of Food Composition and Analysis, 20 (2007) [17] M.P. Kähkönen, A.I. Hopia, H.J. Vuorela, J.P. Rauha, K. Pihlaja, T.S Kujala., M. Heinonen, Antioxidant activity of plant extracts containing phenolic compounds, Journal of Agricultural and Food Chemistry, 47 (1999) [18] Lj. Stanojević, M. Stanković, V. Nikolić, Lj. Nikolić, D.Ristić, J. Čanadanovic-Brunet and V. Tumbas, Antioxidant Activity and Total Phenolic and Flavonoid Contents of Hieracium pilosella L. Extracts, Sensors, 9 (2009) [19] J.Y Lin, C.Y. Tang, Determination of total phenolic and flavonoid contents in selected fruits and vegetables, as well as their stimulatory effects on mouse splenocyte proliferation, Food Chemistry, 101 (2007) [20] M. Vinatoru, M. Toma, O. Radu, P.I. Filip, D. Lazurca, T.J. Mason, The use of ultrasound for the extraction of bioactive principles from plant materials, Ultrasonics Sonochemistry, 4 (1997) [21] Б. Д.Пономарев, Экстрагиробание лекартвенного сырья, Медицина, Москва, 1976, [22] V. Veljković, D. Milenović, Hem. Ind. 56(2) (2002)

8 [23] J.M. Coulson, J.F. Richardson, Chemical engineering, Vol. 2, 4 th ed: Particle technology and separation processes, Pergamon Press, Oxford, 1991, [24] M. Vinatoru, An overview of the ultrasonically assisted extraction of bioactive principles from herbs, Ultrasonics Sonochemistry, 8 (2001) [25] F. Pourmorad, S.J. Hosseinimehr, N. Shahabimajd, Antioxidant activity, phenol and flavonoid contents of some selected Iranian medicinal plants, African Journal of Biotechnology, 5(11) (2006) [26] F. Jimoh, A. Adedapo, A. Aliero, and A. Afolayan, Polyphenolic and biological activities of leaves extracts of Argemone subfusiformis (Papaveraceae) and Urtica urens (Urticaceae), Rev. Biol. Trop., 58(4) (2010) [27] P. Maisuthisakul, M. Suttajit, R. Pongsawatmanit, Assessment of phenolic content and free radical-scavenging capacity of some Thai indigenous plants, Food Chemistry, 100 (2007) Summary THE INFLUENCE OF OPERATIONAL CONDITIONS AND THE EXTRACTION TECHNIQUES ON THE YIELD, KINETICS AND COMPOSITION OF AQUEOUS-ETHANOLIC EXTRACTS FROM THE NETTLE LEAF (Urtica dioica L.) Aleksandar S. Zdravković 1, Ljiljana P. Stanojević 2*, Mihajlo Z. Stanković 2, Milorad D. Cakić 2, Vesna D. Nikolić 2, Ljubiša B. Nikolić 2, Dušica P. Ilić 2 1 College of Textile Leskovac, Leskovac, Serbia 2 Faculty of Technology, University of Niš, Leskovac, Serbia (ORIGINAL SCIENTIFIC PAPER) UDC : The influence of operational extraction conditions (the concentration of ethanol, solvomodule, temperature) and extraction techniques (maceration, Soxhlet, Tillepape and ultrasonic extraction) on the yield, composition and kinetics of total extractive matter from the nettle leaf (Urtica dioica L.) was investigated in this paper. The total phenolic content was determined by using the Folin-Ciocalteu assay and the total flavonoids content was measured spectrophotometrically by using AlCl 3. The extraction kinetics models (extraction by maceration, Tillepepe, Soxhlet and ultrasonic extraction) for the extraction of total extractive matter (TEM) were defined: model Ponomaryov (A) and non-stationary diffusion model (B). The optimal operational extraction conditions by maceration of total extractive matter were defined (30 % v/v ethanol, solvomodule 1:15 m/v and solvent boiling point). The extraction techniques used have the influence on the yield of total extractive matter, extraction kinetics and the composition (the content of total phenolics and flavonoids) of the extracts obtained from the nettle leaf. The higest yield of total extractive matter, total phenols and flavonoids were achieved by using Soxhlet extraction, for the time period of 240 minutes. Compared to the classical maceration, the ultrasound significantly reduced the time duration of the extraction process (60 minutes for the ultrasonic extraction versus 120 minutes for maceration). Aqueous-ethanolic extracts of the nettle leaf have a high content of total phenols, while the content of total flavonoids was significantly lower. Keywords: extraction techniques, operational extraction conditions, Urtica dioica L., total phenolics content, total flavonoids content. 37