Optimizacija ultrazvučne ekstrakcije berberina iz korijena žutike (Berberis vulgaris L.)

professional thesis

• Author: Marina Dulić
• Mentor: Marijana Zovko Končić (mentor)
• Committee member: Marijana Zovko Končić (predsjednik povjerenstva)
• Committee member: Mario Jug (član povjerenstva)
• Committee member: Irena Vedrina-Dragojević (član povjerenstva)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Pharmacy and Biochemistry; (Department of pharmacognosy); Zagreb
• Defense date and country: 2019-12-18, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: BIOMEDICINE AND HEALTHCARE; Pharmacy; Pharmacy

Abstract

Uvod:
Žutika (Berberis vulgaris L., Berberidaceae) je biljna vrsta s dugom povijesti, koja se
koristi u prehrambene i ljekovite potrebe u Europi, Aziji i Americi. Ima raznovrsne terapijske
učinke, koji uglavnom potječu od izokinolinskih alkaloida, osobito berberina.
Ciljevi:
Cilj ovog istraživanja bio je razviti metodu za ultrazvučnu ekstrakciju berberina iz kore
korijena žutike. Za ekstrakciju je korišten glicerol, netoksično i biorazgradivo otapalo dostupno
iz obnovljivih izvora.
Materijali i metode:
Pokusi su planirani pomoću Box-Brehnkenovog dizajna. Raspon projektnih parametara
(nezavisne varijable) bio je: temperatura (X1) 20-80 oC, maseni udio glicerola (X2), 10-90 % i
snaga ultrazvuka (X3), 144-720 W. Sadržaj berberina u ekstraktima određen je pomoću RPHPLC-
DAD metode, a sposobnost hvatanja slobodnih radikala (RSA) određena je
spektrofotometrijski pomoću DPPH radikala (zavisne varijable). Za pronalaženje odnosa
između zavisnih i nezavisnih varijabli korištena je metodologija površine odgovora.
Rezultati i rasprava:
Odnosi između zavisnih i nezavisnih varijabli najbolje su odgovarali kvadratnom
modelu. Odabrani kvadratni modeli su bili statistički visoko značajni (P> 0,01), a njihova
vrijednost r2 bila je iznad 0,93. Najznačajnije varijable za ekstrakciju su bile temperatura i
koncentracija glicerola. One su značajno (P> 0,05) utjecale na RSA u vidu linearnih i
kvadratnih faktora. Osim toga, jačina ultrazvuka imala je statistički značajan (P< 0,05) utjecaj
na koncentraciju berberina kao kvadratni faktor, kao i u interakciji s temperaturom ekstrakcije.
Rješenja kvadratnih jednadžbi pokazala su da su najbolji uvjeti za ekstrakciju berberina (X1,
X2, X3) temperatura ekstrakcije 80 oC, koncentracija glicerola 50 % i snaga ultrazvuka 144 W.
Najbolji RSA pokazali su ekstrakti priređeni pri 80 oC, koncentracija glicerola 40 % i snazi
ultrazvuka od 720 W. Eksperimentalni podaci su potvrdili predviđanja s odstupanjem  5%.
Zaključak:
Rezultati pokazuju da je ultrazvučna ekstrakcija pomoću glicerola bila učinkovita i brza
metoda za dobivanje ekstrakata sa značajnom koncentracijom berberina i antiradikalnom
aktivnošću.

Abstract (english)

Introduction:
Barberry (Berberis vulgaris L., Berberidaceae) is a well known medicinal plant with a
long history of medicinal and nutritional use in Europe, Asia and America. It has various
therapeutic effects, mostly related to its isoquinoline alkaloids, particularly berberine.
Objectives:
The aim of this study was to examine the efficiency of ultrasound-assisted extraction of
berberine from root bark of Berberis vulgaris using glycerol a non-toxic, biodegradable solvent
available from renewable sources.
Materials and methods:
Experiment was planned using Box-Behnken design. The range of design parameters
(independent variables) was: temperature (X1, 20-80C), glycerol concentration (m/m) (X2, 10-
90%) and ultrasonication power (X3, 144-720 W). Berberine content of the extracts was
determined using RP-HPLC-DAD, while radical scavenging activity of the extracts (RSA) was
determined spectrophotometrically, using DPPH free radical (dependent variables). Responsesurface
methodology was used to find the relationship between dependent and independent
variables.
Results and discussion:
The relationship between variables was best described by quadratic models. The
selected quadratic models were highly significant (P > 0.01) with r2 values over 0.93. The most
important extraction variables were temperature and glycerol content. They significantly (P >
0.05) influenced berberine concentration and RSA both as linear and quadratic terms.
Furthermore, ultrasonication power had a significant (P< 0.05) effect on berberine
concentration as a quadratic term, as well as in interaction with the extraction temperature. The
solutions to the quadratic equations have shown that the best conditions for berberine
extractions are (X1, X2, X3) are 80 C, 50 % glycerol and 144 W, while the extracts showing
best RSA were obtained using 80 C, 40 % glycerol and 720 W. The experimental data has
confirmed these findings with deviation 5%.
Conclusions:
The results demonstrate that ultrasonication-assisted extraction using glycerol is a fast
and efficient method for preparation of extracts with notable berberine concentration and radical
scavenging activity.

• Keywords: Berberis vulgaris; berberin; antiradikalna aktivnost
• Keywords (english): Berberis vulgaris; berberine; radical scavenging activity
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:163:606744
• Study programme: Title: Phytopharmacy with dietotherapy; Study programme type: university; Study level: postgraduate specialist; Academic / professional title: sveučilišni magistar/sveučilišna magistra fitofarmacije s dijetoterapijom (sveučilišni magistar/sveučilišna magistra fitofarmacije s dijetoterapijom)
• Type of resource: Text
• File origin: Born digital
• Access conditions: Open access
• Created on: 2020-03-05 16:38:03