مجله پژوهش در متابولیت‌های  گیاهی

مجله پژوهش در متابولیت‌های گیاهی

تأثیر شرایط آماده‌سازی نمونه بر کارایی پیش‌تیمار پلاسمای سرد در استخراج ترکیبات زیست‌فعال از مرزنجوش (Origanum vulgare)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 استادیار گروه علوم و مهندسی باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه جهرم، جهرم، ایران
2 گروه علوم و مهندسی صنایع غذایی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه جهرم، جهرم، ایران
10.22034/jrpsm.2026.565335.1103
چکیده
سابقه و هدف: مرزنجوش (Origanum vulgare) یکی از گیاهان دارویی مهم مربوط به خانواده نعنائیان است که در مناطق مدیترانه‌ای و ایران کشت می‌شود. پیکره رویشی این گیاه حاوی اسانس‌ و ترکیبات فنلی ارزشمند بوده و به دلیل وجود تیمول، کاربرد گسترده‌ای در طب سنتی دارد. استخراج کارآمد و انتخابی ترکیبات فرّار و غیرفرّار از ماتریکس‌های گیاهی همواره با محدودیت‌هایی نظیر تغییر در ترکیب شیمیایی بر اثر حرارت، طولانی بودن فرآیند استخراج، مصرف بالای حلال‌های آلی و احتمال تخریب بیومولکول‌های حساس مواجه است؛ ازاین‌رو توسعه روش‌های سبز و غیرگرمایی با هدف افزایش کارایی استخراج و حفظ فعالیت زیستی ترکیبات، برای صنایع غذایی و دارویی از اهمیت بالایی برخوردار است. پیش‌تیمار پلاسمای سرد به‌عنوان روشی نوظهور در بهبود استخراج ترکیبات زیست‌فعال گیاهان دارویی مطرح می‌باشد و برخی محققین تحقیقاتی را در این زمینه انجام داده‌اند. پژوهش حاضر به‌منظور بررسی تاثیر حالت‌های مختلف آماده‌سازی نمونه در مرحله پیش‌تیمار پلاسما بر استخراج مواد مؤثره از پیکره رویشی مرزنجوش انجام شد. پلاسمای سرد به‌عنوان یک فناوری نوین، توانایی قابل‌توجهی در بهبود فرآیند استخراج ترکیبات زیست‌فعال از گیاهان دارویی نشان داده است؛ به‌طوری‌که از طریق تولید گونه‌های فعال اکسیژن و نیتروژن و القای تغییرات میکروساختاری در دیواره و ماتریکس سلولی، نفوذپذیری بافت افزایش یافته و در نتیجه، نفوذ حلال و آزادسازی متابولیت‌های ثانویه گیاهی با سرعت و کارایی بیشتری انجام می‌گیرد.
مواد و روشها: این مطالعه در قالب طرح کاملاً تصادفی با چهار تیمار و سه تکرار اجرا شد. تیمارها شامل نمونه خشک پودر شده بدون حلال، نمونه خشک پودر نشده بدون حلال، نمونه پودر شده با حلال که قبل از عصاره‌گیری در معرض پیش‌تیمار پلاسما قرار گردند و یک نمونه شاهد که بدون پیش‌تیمار پلاسما بود. در این تحقیق از دستگاه پلاسمای سرد تخلیه دی‌الکتریک (DBD) ساخت کشور ایران (شرکت کاوش یاران، مدل Enhanced Tech-18A) استفاده شد. پس از اعمال تیمارها، عصاره‌گیری با استفاده از متانول ۷۰ درصد با نسبت پنج به یک (حجمی-وزنی حلال به نمونه) به روش خیساندن انجام شد. ارزیابی فعالیت آنتی‌اکسیدانی نمونه‌ها، با استفاده از آزمون مهار کردن رادیکال‌های آزاد با استفاده از DPPHانجام شد. میزان ترکیبات فنلی کل با استفاده از معرف فولینسیوکالتئو انجام شد و نتایج به صورت میلی‌گرم معادل گالیک اسید در هر گرم وزن خشک نمونه اندازه‌گیری شد. تعیین مقادیر فلاون‌ها و فلاونول‌ها و فلاونوئیدها بر اساس روش رنگ سنجی با استفاده از معرف کلرید آلومینیوم انجام شد و از کوئرستین به عنوان استاندارد استفاده گردید. تعیین محتوای تانن کل، با استفاده از روش رنگ‌سنجی مبتنی بر معرف وانیلین ـ اسیدکلریدریک انجام شد و نتایج به‌صورت میلی‌گرم معادل کاتکین در هر گرم وزن خشک نمونه گزارش گردید. مقدار کربوهیدرات کل، بر اساس روش رنگ سنجی با استفاده از معرف آنترون و گلوکز خالص به عنوان استاندارد اندازه‌گیری شد. داده­های بدست آمده از اندازه­گیری صفات مختلف با استفاده از نرم افزار جامپ (JMP) و مقایسه میانگین داده­ها با استفاده از آزمون توکی (Tukey) انجام شد.
نتایج: نتایج نشان داد نوع آماده‌­سازی نمونه تاثیر معنی­داری بر غلظت بیشتر شاخص­‌های فیتوشیمیایی داشت. تیمار پودر شده همراه با حلال بیشترین فعالیت آنتی‌اکسیدانی (21/79 درصد) و بالاترین مقادیر فلاون‌ها و فلاونول­ها (81/0 میلی­گرم معادل کوئرستین بر گرم نمونه خشک)، ترکیبات فنلی (36/93 میلی­گرم معادل گالیک­اسید بر گرم نمونه خشک) و فلاونوئیدهای کل (37/10 میلی­گرم معادل کوئرستین بر گرم نمونه خشک) را نشان داد؛ درحالی‌که کمترین مقادیر اغلب ترکیبات در نمونه پودر شده بدون حلال مشاهده شد. اضافه کردن حلال باعث افزایش 94/34 درصدی فعالیت آنتی‌اکسیدانی اضافه کردن و افزایش 37/26 درصدی در میزان ترکیبات فنلی عصاره گردید. همچنین بالاترین میزان تانن (80/6 میلی­گرم معادل کاتکین بر گرم نمونه خشک) مربوط به تیمار پودر شده بدون حلال بود. درحالی­که کمترین میزان (41/3 میلی­گرم) مربوط به نمونه پودر شده بدون حلال بود که اختلاف معنی­داری با تیمارهای شاهد و نمونه پودر شده با حلال نداشت. در رابطه با تانن، برخلاف سایر صفات انداره­گیری شده، پودر کردن نمونه­ها بدون اضافه کردن حلال باعث افزایش 41/99 درصدی میزان ترکیبات تاننی گردید. این نتایج بیانگر آن است که پودر شدن همراه با حضور حلال در مرحله پیش‌تیمار پلاسما، آزادسازی و استخراج اغلب متابولیت‌های ثانویه را تقویت می‌کند؛ در حالی‌که پاسخ تانن‌ها به این شرایط متفاوت بود.
نتیجه‌گیری: یافته‌های این پژوهش نشان داد که جهت استخراج متابولیت‌های ثانویه موجود در عصاره مرزنجوش مانند ترکیبات فنولی، فلاونوئیدها، ترکیبات تاننی و کربوهیدرات کل، کاربرد پیش‌تیمار پلاسمای سرد و آماده‌سازی نمونه به شکل پودر شده همراه با حلال، مطلوب‌ترین گزینه می‌باشد. این راهکار می‌تواند به‌عنوان یک روش سبز و کارآمد در استخراج عصاره‌های گیاهی با فعالیت زیستی بالا مورد توجه قرار گیرد؛ با این‌حال برای تعمیم نتایج به مقیاس صنعتی، نیاز به بهینه‌سازی دقیق پارامترهای پلاسما و استخراج و بررسی کیفیت و پایداری عصاره وجود دارد. بر اساس یافته‌های حاضر، انتخاب شرایط مناسب آماده‌سازی نمونه در فرایندهای مبتنی بر پلاسما می‌تواند نقش تعیین‌کننده‌ای در ترکیب و کیفیت عصاره مرزنجوش داشته باشد.
کلیدواژه‌ها

Amiri, M., Arab, M., & Mortazavian, A. M. (2025). The effect of cold plasma treatment on the phenolic and flavonoid content and antioxidant activity of whole buckwheat grain and flour. Scientific Reports, 15: 25132.
Ghani, A., Amini, S., Mohtashami, S., &Neamati, S.H. (2022). Physicochemical and biochemical variations of jujube (Ziziphus jujuba Mill.) populations: A comparison of Iranian and imported types. Industrial Crops and Products, 183: 114898.
 Heydari, M., Carbone, K., Gervasi, F., Parandi, E., Rouhi, M., Rostami, O., Abedi‑Firoozjah, R., Kolahdouz‑Nasiri, A., Garavand, F., & Mohammadi, R. (2023). Cold Plasma‑Assisted Extraction of Phytochemicals: A Review. Foods, 12: 3181.
Jafari Khorsand, G., Morshedloo, M. R., Mumivand, H., Emami Bistgani, Z., Maggi, F., & Khademi, A. (2022). Natural diversity in phenolic components and antioxidant properties of oregano (Origanum vulgare L.) accessions, grown under the same conditions. Scientific Reports, 12: 5813.
Keshavarzi, M., Najafi, G., Ahmadi Gavlighi, H., Seyfi, P., & Ghomi, H. (2020). Enhancement of polyphenolic content extraction rate with maximal antioxidant activity from green tea leaves by cold plasma. Journal of Food Science, 85: 3415–3422.
Kyriakoudi, A., Loukri, A., Christaki, S., Oliinychenko, Y., Stratakos, A. Ch., & Mourtzinos, I. (2024). Impact of Cold Atmospheric Plasma Pretreatment on the Recovery of Phenolic Antioxidants from Spent Coffee Grounds. Food Analytical Methods, 17: 1484–1496.
Maleki-Bohlooli, Z., Dalvi-Isfahan, M., Elmizadeh, A., Taghipour, L., & Mohtashami, S. (2025). Comparative effects of cold plasma and high-voltage electric field on physicochemical changes in persimmon during storage. Applied Food Research, 5(2): 101171.
Menichini, F., Tundis, R., Bonesi, M., Loizzo, M. R., Conforti, F., Statti, G., De Cindio, B., Houghton, P. J., & Menichini, F. (2009). The influence of fruit ripening on the phytochemical content and biological activity of Capsicum chinense Jacq. cv Habanero. Food Chemistry, 114(2): 553-560.
Mohtashami, S. (2024). Enhancing the extraction yield of bioactive compounds from Mentha mozaffarianii Jamzad under ultrasound pre‑treatment. Journal of Research in Plant Metabolites, 2(2): 87-106. (In persian)
Mohtashami, S. (2026). Assessment of active compound extraction from the marjoram (Origanum vulgare) influenced by dielectric barrier discharge (DBD) plasma pretreatment. Journal of Horticultural Science, 39(3): 735-748. (In Persian with English abstract).
Mohtashami, S., & Ghani, A. (2025). Phytochemical Investigation of Anisosciadium orientale DC.: A valuable Plant with Medicinal and Food Potentials. Iranian Journal of Horticultural Science, 56(1): 103–124. (In persian with English abstract)
Mohtashami, S., Gholami, H., Ghani, A., & Kamalizadeh, M. (2025). The effect of different levels of phosphorus and zinc spraying on growth properties, oil content and biochemical characteristics of Securigera securidaca. Journal of Horticultural Science, 39(1): 123-137. (In Persian with English abstract). https://doi.org/10.22067/jhs.2024.88891.1362
Oke, F., Aslim, B., Ozturk, S., & Altundag, S. (2009). Essential oil composition, antimicrobial and antioxidant activities of Satureja cuneifolia Ten. Food Chemistry, 112: 874-879.
Popova, M., Bankova, V., Butovska, D., Petkov, V., Nikolova-Damyanova, B., Sabatini, A.G., Marcazzan, G.L., & Bogdanov, S. (2004). Validated methods for the quantification of biologically active constituents of poplar-type propolis, Phytochemical Analysis, 15: 235-240.
Prasedya, E. S., Frediansyah, A., Martyasari, N. W. R., Ilhami, B. K., Abidin, A. S., Padmi, H., Fahrurrozi, A. B. Juanssilfero, S. Widyastuti & Sunarwidhi, A. L. (2021). Effect of particle size on phytochemical composition and antioxidant properties of Sargassum cristaefolium ethanol extract. Scientific Reports, 11: 17876.
Razazian, G., Dalvi-Isfahan, M., & Mohtashami, S. (2025). Cold Plasma Pretreatment Enhances Antioxidant Stability in Lime Fruit During Storage. Food Science & Nutrition, 13: e71091.
Wojdylo, A., Oszmianski, J., & Czemerys, R. (2007). Antioxidant activity and phenolic compound in 32 selected herbs, Food Chemistry, 1005: 940-949.