مدل سازي و بهينه سازي فعاليت ضد راديكالي تركيبات استخراج شده به كمك امواج فراصوت از برگ گياه زولنگ (Eryngium caucasicum Trautv)

Modelling and optimization of radical scavenging activity of Eryngium caucasicum Trautv leaf extracts obtained by ultrasound assisted extraction

روش شناسي سطح - پاسخ يك مجموعه از تكنيك هاي آماري و رياضيات كاربردي براي ساخت مدل هاي تجربي است. در اين پژوهش از روش شناسي سطح - پاسخ بر اساس طرح باكس - بنكن به منظور بررسي، بهينه سازي و مدل سازي متغيرهاي مستقل فرايند استخراج توسط حلال به كمك امواج فراصوت شامل شدت امواج فراصوت (٪75و50 ،25)، دماي استخراج ºC60 و 45 ،30) و مدت زمان اعمال امواج فراصوت (min 60 و40 ،20) جهت دستيابي به حداكثر ميزان فعاليت ضد راديكالي از برگ گياه زولنگ (Eryngium caucasicum Trautv) استفاده شده است. ميزان فعاليت ضد راديكالي به دو روش دي فنيل پيكريل هيدرازيل (DPPH) و هيدروژن پراكسيد (H2O2) اندازه گيري شد. نتايج به دست آمده نشان داد كه تاثيرات خطي، درجه دوم و متقابل هر سه متغير مستقل بر قدرت جذب راديكال هاي آزادDPPH و H2O2 معني دار بود. براي هر پاسخ با استفاده از تجزيه و تحليل رگرسيون خطي چندگانه، مدل چندجمله اي درجه دوم به دست آمد. بر اساس بهينه سازي به روش عددي شرايط بهينه به صورت ٪50 شدت امواج فراصوت، دما 42 ºC و زمان اعمال امواج فراصوت معادل min51 به دست آمد. در اين شرايط مقدار فعاليت ضد راديكالي عصاره 50.20% مهار راديكال هاي آزاد DPPH و 26.55%مهار راديكال-هاي آزاد H2O2 پيش بيني گرديد. مدل هاي ارائه شده براي پيش بيني مقادير متغيرهاي وابسته نتايج بسيار نزديكي با داده هاي تجربي داشت. درنهايت نتايج به دست آمده با نتايج حاصل از استخراج به روش سنتي (سوكسله) مقايسه گرديد. نتايج حاكي از آن است كه با استفاده از امواج فراصوت امكان دستيابي به تركيبات ضد راديكال بيشتر در مدت زمان كوتاه تري وجود دارد.

Response surface methodology is a collection of mathematical and statistical techniques for empirical model building. In this study، response surface methodology based on Box Behnken design was applied for investigation، optimization and modelling of ultrasound assisted extraction independent variables including amplitude (25، 50 and 75%)، temperature (30، 45 and 60 ºC) and sonication time (20، 40 and 60 min) to maximize the radical scavenging activity of Eryngium caucasicum Trautv leaf extracts. The radical scavenging activity was measured using 2،2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) and hydrogen peroxide (H2O2) radical scavenging activity methods. Based on results obtained linear، quadratic and interaction effects of three independent variables had significant effect on DPPH and H2O2 free radical scavenging activity. Quadratic polynomial model was obtained for each response using multiple linear regression analysis. By using numerical optimization the optimized condition was obtained as 50% amplitude، 42 ºC temperature and 51 min sonication time. The radical scavenging activity of extracts under these optimal conditions was predicted as 50.20% DPPH free radical scavenging activity and 26.55% H2O2 free radical scavenging activity. The models obtained for prediction of dependent variables has a good closeness with experimental results. Finally، the results obtained were compared with conventional Soxhlet extraction results. Based on the results، by applying ultrasound waves it is possible to obtain more compounds with radical scavenging activity during short time.