4. Discussion
Unlike other common essential oil crops such as peppermint (Mentha piperita) or lemon grass (Cymbopogon flexuosus (Nees ex Steud.)), in which the highest essential oil yield was achieved at 20 or 40 min distillation time ( Cannon et al., 2013), the essential oil yield of A. annua fresh biomass increased with the distillation time up to 240 min. This result may be due to differences in the structure of the glands that sequester the essential oils of peppermint, palmarosa (Cymbopogon martinii (Roxb.) J.F. Watson), and lemon grass, compared to A. annua. This finding is important, because most reports on A. annuaessential oil content seem to be based on much shorter distillation times, e.g., 120 min ( Ozguven et al., 2008 and Tzenkova et al., 2010). It is possible that previous reports based on shorter distillation time of A. annua may have underestimated the essential oil yield. However, overall essential oil yield in this study was similar to literature reports. For example, Malik et al. (2009) reported 0.28% of essential oil yield in A. annua fresh biomass subjected to hydrodistillation for 4 h. However, Héthelyi et al. (1995) reported essential oil content of flowering tops between 0.48 and 0.81%, but the authors did not describe the sample and the flowering tops probably did not include the stems (containing few essential oil glands).
This is the first report that attempts to explore the use of A. annua plant residue from distillation (PRD) as a source of artemisinin, and the first report on the antioxidant activity of PRD subjected to different distillation times. The results demonstrated that distillation using tap water at 100 °C, even for 1.25 min, led to the reduction of artemisinin in leaves from an average of 1.15% (undistilled control) to 0.18% ( Fig. 1). It is important to consider that the oil distillation was performed with plant material composed of stems and leaves and by using tap water, as to mimic industrial distillations. However, artemisinin was not degraded by refluxing leaves in boiling deionized, distilled, water for up to 20 min, and was reduced only from 0.7 to 0.5% at 40 min of boiling. This stability of artemisinin in hot water has not been previously reported. Unlike tap water, deionized, distilled water has no minerals, such as iron, that could react with artemisinin during boiling. Our controlled experiment in Soxhlet apparatus, where the leaves of an undistilled control were boiled with deionized, distilled water showed that artemisinin in the water phase was stable for at least 20 min. These findings indicate that distillation temperature alone for 1.25 min was not the only factor involved in the degradation of 84% of the artemisinin. Further research may be needed to elucidate this assumption. However, even if deionized, distilled water could be used in commercial distillation of A. annua, this technique would have to be improved to allow satisfactory extraction of the essential oil in 20 min, opening the possibility for the use of the PRD for posterior artemisinin extraction.
Regarding the antioxidant capacity of the PRD, our results demonstrated that PRD from 240 min of distillation (the longest time tested) still contained 75% of the antioxidant capacity of the undistilled control, as determined by the ORAC assay. This material represents tons of PRD resulting from essential oil distillation of large quantities of A. annua in commercial settings, and could potentially be incorporated into animal feed or be used as a source of antioxidants for nutraceuticals destined for human/animal consuption. Artemisia annua leaves have been previously shown to be a rich source of antioxidants, crude protein, crude fat, amino acids, and minerals including potassium, manganese, and copper ( Brisibe et al., 2009). In vitro studies also showed that A. annua leaves containing 1.4% artemisinin (g/100 g dw) had in vitro organic matter digestibility of 63.3%, compared to 68.5% in alfalfa (Medicago sativa), indicating that artemisinin had no negative impact on ruminal microflora and fermentation ( Turner and Ferreira, 2005). The leaves of this plant are highly nutritious, non-toxic, and contain three times more antioxidant capacity than conventional forages (e.g., Sericea lespedeza) and seven times more antioxidant capacity than alfalfa hay ( Ferreira, 2009), being of potential benefit for animal nutrition.
Regarding the anti-parasitic activity, in vivo trials using Boer and Boer cross goat artificially infected with the blood-sucking nematode Haemonchus contortus showed that infected animals fed 450 g A. annua/day for 6 days (1/3 of their daily diet) presented no signs of toxicity and kept the Haemonchus fecal egg counts (FEC) unchanged for 14 days. In contrast, goats infected with H. contortus and fed control diets had a 32% increase in FEC ( Hart et al., 2008). Also, 600–1000 mg kg−1 bw of ethanolic extracts of Brazilian and Chinese A. annua (1.26 and 2.7% artemisinin), or 200 mg kg−1 bw of artemisinin fed to gerbils artificially infected with H. contortus showed that both the plant and the drug resulted in no toxicity, although significant reduction in the number of adult worms was not achieved in such a system ( Squires et al., 2011). Although A. annua and artemisinin had a small, or no, impact on H. contortus infections in goats and gerbils, in vitro tests indicate that the plant extracts have good trematocidal and anti-cancer activity ( Singh et al., 2011)
Tests with petroleum ether and water for the extraction of artemisinin by refluxing, by pressurized liquid extraction (PLE), and by the traditional hot water tea procedure (infusion) showed that the use of water to extract artemisinin is the least efficient method, even when using PLE, which used water at 100 °C pressurized to 1500 psi (10.34 MPa) with nitrogen. In contrast, petroleum ether has been shown to be a more efficient solvent to extract artemisinin than water, although not the most efficient (Lapkin et al., 2006). The poor solubility of artemisinin in water only allows 0.048 mg mL−1 of artemisinin to be present in water at 37 °C, although our experience indicated that this solubility can be increased to 0.9 mg artemisinin/mL−1 of water in a hot tea situation (unpublished data). Unfortunately, petroleum ether and other organic solvents also extract several of the essential oil components, thus, limiting the oil distillation technology to water as the most feasible solvent, but destroying artemisinin in the plant material during the lengthy process. Fortunately, steam distillation only extracts 25% of the antioxidant components of the leaf, allowing the byproduct to be used as a source of antioxidants that can be applied immediately to animal feeding and, possibly, with applications in functional foods and other human health applications.
Acknowledgements
We thank Mr. Thomas Horgan of Mississippi State University for his help with the extraction of the essential oils. We greatly acknowledge the work efforts of both Mr. Harish Tummala (Woodraw Wilson High School, Beckley, WV) in helping to perform the experiments that validated our results, and of Mr. Barry Harter (USDA-ARS-AFSRC) for his valuable help with artemisinin and ORAC analyses during this collaborative project involving Mississippi State University, the USDA-ARS in Beaver-WV, and the University of Wyoming.
4 . สนทนาทั่วไป
ซึ่งแตกต่างจากอื่น ๆ น้ำมันพืช เช่น สะระแหน่ ( mentha piperita ) หรือตะไคร้ ( ตะไคร้ flexuosus ( Nees ex steud ) ) ซึ่งผลผลิตน้ำมันสูงสุดเท่ากับร้อยละ 20 หรือ 40 นาทีการกลั่น ( ปืนใหญ่ et al . , 2013 ) , น้ำมันหอมระเหย annua สดเพิ่มปริมาณผลผลิต . กับการกลั่นด้วยเวลานานถึง 240 นาทีผลที่ได้นี้อาจเนื่องจากความแตกต่างในโครงสร้างของต่อมที่โดดเดี่ยวน้ำมันหอมระเหยของสะระแหน่ , palmarosa ( ตะไคร้ martinii ( Roxb . ) ความเสถียร วัตสัน ) และตะไคร้ เทียบกับ . annua . การค้นพบนี้เป็นสิ่งสำคัญเพราะรายงานส่วนใหญ่ในน้ำมัน annuaessential . ดูเหมือนจะขึ้นอยู่กับเวลาที่สั้นมาก เช่น การกลั่น , 120 นาที ( ozguven et al . ,2008 และ tzenkova et al . , 2010 ) มันเป็นไปได้ที่รายงานก่อนหน้านี้ขึ้นอยู่กับเวลาการกลั่นสั้น . annua อาจ underestimated ผลผลิตน้ำมันหอมระเหย อย่างไรก็ตาม ผลผลิตน้ำมันโดยรวมในการศึกษานี้คล้ายคลึงกับรายงานที่เกี่ยวข้อง ตัวอย่างเช่น มาลิค et al . ( 2009 ) รายงาน 0.28 % ของผลผลิตน้ำมันในอ. annua สดชีวมวล ภายใต้วิธีการต้มกลั่นเป็นเวลา 4 ชั่วโมง อย่างไรก็ตามH é thelyi et al . ( 1995 ) รายงานสรุปปริมาณน้ำมันของดอกตัวระหว่าง 0.48 และ 0.81 เปอร์เซ็นต์ แต่ผู้เขียนไม่ได้อธิบายตัวอย่างและดอกหนึ่งตัวอาจไม่รวมก้าน ( มีต่อมสําคัญบางน้ำมัน ) .
นี่คือรายงานแรกที่พยายามที่จะสำรวจการใช้กาก annua จากการกลั่น ( PRD ) พืช . เป็นแหล่งของอาร์ทีมิซินิน ,และเป็นครั้งแรกที่รายงานเกี่ยวกับสารต้านอนุมูลอิสระของกรมประชาสัมพันธ์ภายใต้เวลาการกลั่นที่แตกต่างกัน ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าการกลั่นใช้น้ำประปาที่ 100 องศา C ถึง 1.25 นาที นำไปสู่การลดของอาร์ทีมิซินินในใบ จากเฉลี่ย 1.15 % ( ควบคุมซึ่งไม่ได้ผ่านกระบวนการกลั่น ) 0.18 เปอร์เซ็นต์ ( ภาพที่ 1 )มันเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องพิจารณาว่า การกลั่นน้ำมันถูกดำเนินการกับโรงงานวัสดุประกอบด้วยต้นและใบ และโดยการใช้น้ำประปา โดยเลียนแบบกลั่นอุตสาหกรรม อย่างไรก็ตาม อาร์ทีมิซินินไม่ย่อยสลายด้วยกรดในการต้มใบคล้ายเนื้อเยื่อประสาน , น้ำกลั่น , น้ำได้ถึง 20 นาที และลดลงจาก 0.7 ร้อยละ 0.5 ที่ 40 นาทีเดือดความมั่นคงของอาร์ทีมิซินินในน้ำร้อนได้รายงานก่อนหน้านี้ ซึ่งแตกต่างจากน้ำประปา คล้ายเนื้อเยื่อประสาน น้ำกลั่นไม่มีแร่ธาตุ เช่น เหล็ก ที่สามารถเกิดปฏิกิริยากับยาในระหว่างการต้ม เราทดลองควบคุม 1 เครื่อง ที่ใบของการควบคุมซึ่งไม่ได้ผ่านกระบวนการกลั่นด้วยคล้ายเนื้อเยื่อประสานมาต้ม ,น้ำกลั่นพบว่า อาร์ทีมิซินินในน้ำ ระยะคงที่ อย่างน้อย 20 นาที จากผลการวิจัยแสดงให้เห็นว่า การกลั่นอุณหภูมิไว้ 1.25 นาทีไม่ใช่ปัจจัยเดียวที่เกี่ยวข้องกับการย่อยสลายของ 84% ของวิน การวิจัยครั้งต่อไป อาจจะต้องทำให้สมมติฐานนี้ อย่างไรก็ตาม แม้ว่าคล้ายเนื้อเยื่อประสาน น้ำกลั่น สามารถใช้ในการกลั่นเชิงพาณิชย์ของannua เทคนิคนี้จะได้รับการปรับปรุงเพื่อให้เป็นที่พอใจของการสกัดน้ำมันหอมระเหยใน 20 นาทีเปิดความเป็นไปได้ของการใช้ของยาเพื่อสกัดด้านหลัง
เกี่ยวกับความจุของสารต้านอนุมูลอิสระของ ,ผลของเราแสดงให้เห็นว่ากรมประชาสัมพันธ์จาก 240 นาทีของการกลั่น ( ที่เวลาทดสอบ ) ยังคงมีอยู่ 75 % ของความจุของสารต้านอนุมูลอิสระควบคุมซึ่งไม่ได้ผ่านกระบวนการกลั่น กําหนดโดย ORAC ( . . . วัสดุนี้หมายถึงตันของ PRD ที่เกิดจากการกลั่นน้ำมันหอมระเหยในปริมาณมากของ . annua ในการตั้งค่าในเชิงพาณิชย์และอาจจะรวมอยู่ในอาหารสัตว์ หรือจะใช้เป็นแหล่งของสารต้านอนุมูลอิสระสำหรับ nutraceuticals destined สำหรับมนุษย์ / สัตว์ consuption . อาร์เทมิเซีย annua ใบได้ถูกแสดงไว้ก่อนหน้านี้ เป็นแหล่งที่อุดมไปด้วยสารต้านอนุมูลอิสระ , โปรตีน , ไขมัน , น้ำมันและแร่ธาตุ รวมทั้งกรดอะมิโน , โพแทสเซียม , แมงกานีส และ ทองแดง ( brisibe et al . , 2009 ) ในหลอดทดลอง พบว่า อ.annua ใบที่มี 1.4 % ? ( กรัม / 100 กรัม แห้ง ) มีการย่อยได้ของอินทรีย์วัตถุในการพิจารณาจาก 68.5 % เมื่อเทียบกับในอัลฟัลฟา ( MEDICAGO sativa ) แสดงว่ายาไม่มีผลกระทบเชิงลบต่อจุลินทรีย์ในกระเพาะรูเมน และหมัก ( เทอร์เนอร์ กับ แฟร์ไรร่า , 2005 ) ใบของพืชชนิดนี้มีคุณค่าทางโภชนาการสูง ไม่เป็นพิษและมีมากกว่าสามครั้งสารต้านอนุมูลอิสระความจุกว่าปกติค้นหา ( เช่น sericea lespedeza ) และอีกเจ็ดครั้งสารต้านอนุมูลอิสระความจุกว่าหญ้าเฮย์ ( Ferreira , 2009 ) , เป็นประโยชน์ที่มีศักยภาพสำหรับโภชนาการสัตว์ ป้องกันปรสิต
เกี่ยวกับกิจกรรมโดยทดลองใช้โบเออร์แพะโบเออร์ข้ามและเทียมติดดูดเลือดตัวกลม haemonchus contortus พบว่าสัตว์ที่เลี้ยง 450 g . annua / วัน 6 วัน ( 1 / 3 ของอาหารของพวกเขาทุกวัน ) แสดงไม่มีสัญญาณของความเป็นพิษและเก็บไข่ haemonchus อุจจาระนับ ( FEC ) ไม่เปลี่ยนแปลงเป็นเวลา 14 วัน ในทางตรงกันข้าม ผู้ติดเชื้อเอชcontortus ปรับสูตรได้เพิ่มขึ้น 32% ใน FEC ( ฮาร์ท et al . , 2008 ) ยัง , 600 และ 1000 มิลลิกรัมต่อกิโลกรัมน้ำหนักตัวของ− 1 ( สารสกัดจากบราซิลและจีน . annua ( 1.26 และ 2.7% artemisinin ) หรือ 200 มิลลิกรัมต่อกิโลกรัมน้ำหนักตัวของอาร์ทีมิซินิน− 1 เลี้ยงกระรอกหรือติดเชื้อ เอช contortus พบว่าทั้งพืช และ ยาทำให้ไม่มีความเป็นพิษแม้ว่าอย่างมีนัยสำคัญลดจำนวนหนอนผู้ใหญ่ไม่ประสบความสำเร็จในระบบดังกล่าว ( ควเรส et al . , 2011 ) ถึงแม้ว่า . annua ินและมีขนาดเล็ก หรือ ไม่มีผลกระทบต่อการติดเชื้อ เอช contortus ในแพะและกระรอก ในการทดสอบหลอดทดลองพบว่า สารสกัดจากพืชมีกิจกรรม และต้านมะเร็งที่ดี trematocidal ( Singh et al . , 2011 )
การทดสอบปิโตรเลียมอีเธอร์ และน้ำสกัดของอาร์ทีมิซินิน โดยกรด , ของเหลวที่มีแรงดันการสกัด ( เปิ้ล ) และโดยวิธีการแบบดั้งเดิม น้ำร้อน ชา ( ชง ) พบว่า การใช้น้ำเพื่อสกัดยาเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพน้อยที่สุด แม้เมื่อใช้เปิ้ลซึ่งใช้น้ำที่ 100 องศา C แรงดัน 1500 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว ( 10.34 MPa ) กับไนโตรเจน ในทางตรงกันข้ามปิโตรเลียมอีเทอร์เป็นตัวทำละลายได้รับการแสดงที่จะมีประสิทธิภาพมากขึ้นเพื่อสกัดยากว่าน้ำ แต่ไม่ได้มีประสิทธิภาพมากที่สุด ( lapkin et al . , 2006 ) คนจนละลายของอาร์ทีมิซินินในน้ำเพียงช่วยให้ 0.048 มิลลิกรัม ml − 1 ของอาร์ทีมิซินินไปอยู่ในน้ำที่อุณหภูมิ 37 องศา C แม้ว่าประสบการณ์ของเราพบว่าสามารถเพิ่มการละลายนี้ 09 mg / ml − 1 พบน้ำในสถานการณ์ชาร้อน ( ข้อมูลเผยแพร่ ) ขออภัย อีเธอร์ และสารละลายอินทรีย์อื่น ๆและยังสารสกัดจากหลายส่วนประกอบ น้ำมันจึง จำกัด เทคโนโลยีการกลั่นน้ำมันน้ำเป็นตัวทำละลายที่เป็นไปได้มากที่สุด แต่การทำลายยาในพืชวัสดุในระหว่างกระบวนการที่ยาวเกินไป โชคดีสารสกัดจากการกลั่นไอน้ำเพียง 25% ของส่วนประกอบของสารต้านอนุมูลอิสระในใบ อนุญาตได้ถูกใช้เป็นแหล่งของสารต้านอนุมูลอิสระที่สามารถใช้ทันทีเพื่อให้อาหารสัตว์และอาจจะมีการใช้งานในอาหารสุขภาพและโปรแกรมอื่น ๆสุขภาพ ขอบคุณ
เราขอขอบคุณคุณโทมัส ฮอร์เกิ้นมหาวิทยาลัยรัฐมิสซิสซิปปีเพื่อช่วยเขา ด้วยการสกัดน้ำมันหอมระเหย . เราอย่างมาก ยอมรับงานความพยายามของทั้ง คุณ harish tummala ( โรงเรียน , เบกลีย์ประเทศสหรัฐอเมริกา สูง , woodraw วิลสัน ) มาช่วยในการทำการทดลองที่ตรวจสอบผลของเรา และของคุณแบรี่ มะเขือเทศ ( usda-ars-afsrc ) ช่วยคุณค่าของเขากับอาร์ทีมิซินินและวิเคราะห์ ORAC ในโครงการร่วมที่เกี่ยวข้องกับมหาวิทยาลัยรัฐ , usda-ars ในช่องคลอด WV และมหาวิทยาลัยไวโอมิง .
การแปล กรุณารอสักครู่..
