استخلاص المواد الفعالة والزيوت الاساسية من النباتات الطبية
استخراج النباتات الطبية : تنتج النباتات في عملية نموها العديد من المركبات التي تتراكم في أعضاء النبات المختلفة.
وتعرف المركبات الموجودة في النباتات بالأيضات الثانوية التي يمكن استخلاصها، ويسمى بعضها بالزيوت الأساسية.
ما هي الزيوت الأساسية للنباتات الطبية؟
الزيوت الأساسية هي مركبات عطرية تتواجد في أعضاء مختلفة من النباتات، وتوجد هذه الزيوت العطرية الأساسية في خلايا أو غدد أو قنوات إفرازية خاصة بالزيت الأساسي داخل النبات.
بسبب تبخرها نتيجة مجاورتها الهواء في الظروف العادية فإنها تسمى بالزيوت الطيارة أو الزيوت العطرية الأساسية.
خصائص الزيوت الأساسية للنباتات
- عديمة اللون ويصبح لونها داكناً بسبب الأكسدة والراتنج.
- الزيوت الأساسية قابلة للذوبان في الكحول كما انها قابلة للذوبان في الماء بمعدلات قليلة.
- يتم الحصول على بعض الزيوت الاساسية فقط نتيجة للتفاعلات الأنزيمية.
- يحتوي كل زيت أساسي على مئات المركبات العضوية التي تسبب التأثير العلاجي والخصائص العطرية والرائحة لكل مادة نباتية.
- يتم استخلاص الزيوت الأساسية من أجزاء مختلفة من النبات، مثل الأزهار، أو البراعم، أو البذور، أو الجذور، أو الأغصان، أو الخشب، أو من كافة أعضاء النبات.
تصنيف مكونات الزيت الأساسي
- الکحوليات
- الالدهيدات
- الاكسيدات
- الأستيرات
- الفينولات
- الكيتونات
- الكومارينات
- المونوتربينات
- االسيركوتيربينات
طرق استخراج المواد المؤثرة
- التقطير (Distillation)
- الضغط البارد (Cold pressing)
- الاستخلاص بواسطة المذيبات (Solvent Extraction )
- الاستخلاص بالزيوت الماصة (Enfleurage)
- التقطير في الفراغ بالميكروويف (Vacuum Microwave Distillation)
- الاستخلاص بواسطة النقع ( Extraction)
ملاحظة: عادة ما تسمى المنتجات التي يتم الحصول عليها من الاستخلاص بالمستخلص التام (Conectrte)، المطلق (Absolute)، المرهم أو الراتنج، بينما تسمى الزيوت المقطرة أو المستخرجة بالزيوت الأساسية.
- على الرغم من أن الاستخلاص والتقطير هما نفس عمليتي استخلاص المواد، إلا أن كلمة الاستخلاص تستخدم بالمعنى الأوسع للحصول على مواد قابلة للاستخلاص مثل الزيوت الأساسية والمركبات الطبية والعطرية الأخرى من المواد النباتية بالطرق الكيميائية والفيزيائية والميكانيكية.
طرق استخلاص الزيوت الأساسية
يتم اختيار طريقة استخلاص الزيت العطري حسب نوع النبات والمواد الفعالة المخزنة ودرجة النقاوة.
- التقطير بالماء
- يعتبر هذا النوع من أقدم وأرخص وأبسط الطرق لاستخلاص الزيت الأساسي.
- يتم استعمال التقطير بالماء للنباتات الجافة التي لا تتضرر بالغليان.
- النباتات مثل الورد الجوري والجذور والمواد الخشبية التي لها أعضاء صلبة وقوية، وعادة ما تستخدم هذه الطريقة لاستخلاص الزيوت الأساسية من هذه النباتات.
- في هذه الطريقة يتم سكب المواد النباتية في خزان التقطير كما ويصب الماء في خزان التقطير حتى يتم غمر جميع المواد النباتية فيه، ويتم غلي الماء عن طريق تسخين الخزان مباشرة.
- يتم خلال هذه العملية استخلاص الزيوت الأساسية من سطح النبات أو من داخله وبدرجة حرارة أقل من 100 درجة مئوية، وذلك عن طريق عامل الانتشار
- في الخطوة التالية، ترتفع المادة العطرية المستخرجة من النبات مع بخار الماء وتدخل إلى نظام التبريد، حيث تبرد وتتحول إلى حالة سائلة.
- في المرحلة التالية، يذهب هذا الخليط إلى نظام فصل الزيت الأساسي المسمى بإناء الفلورنتين (Florentine Vessel) وبسبب اختلاف الكثافة بين الزيت الأساسي والماء، يتم فصل هذين الاثنين.
- سائل التقطير المنفصل، وهو منتج ثانوي، يسمى ماء الورد أو الروح، ويجب إضافته إلى نظام التقطير مرة أخرى للحصول على الزيوت الأساسية.
عيوب طريقة التقطير بالماء
- تكون المادة النباتية على اتصال مباشر مع الماء المغلي ويجب تدويرها في خزان التقطير لمنع تراكم المواد النباتية الثقيلة وللتأكد من أنها على اتصال مباشر مع الماء بشكل مستمر حيث سيؤدي هذا التدوير إلى ارتفاع درجة حرارة النبات وستنخفض جودة الزيت الاساسي الذي يتم الحصول عليه.
- تتطلب هذه الطريقة كادر ماهر وعدد كبير من أجهزة التقطير.
- لا يتم استخلاص الزيوت الأساسية في هذه الطريقة بشكل كامل.
- الزيوت الاساسية المنتجة بهذه الطريقة ذات جودة منخفضة.
- يتم استخدام هذه الطريقة أكثر في الدول النامية.
التقطير بالماء والبخار
- هذه الطريقة عبارة عن مزيج من تقطير الماء والتقطير بالبخار.
- تستخدم هذه الطريقة للأعشاب الطازجة والأعشاب الجافة.
- ومن النباتات التي تستخدم لاستخراج الزيوت الاساسية بهذه الطريقة: عشبة الليمون، الأوكالبتوس ، الزعتر، القرنفل، النعناع، الفلفلي و البتشول .
- في هذه الطريقة، تصب المادة النباتية في خزان على شبكة شبكية وتحفظ النباتات فوق الماء الذي يتم تسخينه بالحرارة المباشرة بواسطة أنابيب البخار أو طرق الغليان الأخرى و تتم عمليات التقطير بواسطة البخار الرطب ذي الضغط المنخفض.
- يجب صب النباتات الرطبة أو الجافة بشكل منتظم ومتساوي في الخزان حتى يتم مرور البخار الموحد بينها بشكل جيد.
عيوب التقطير بطريقة الماء والبخار
- لا يمكن أن تكون المواد النباتية على اتصال مباشر مع مصدر الحرارة الموجود في أسفل المرجل، ولكن لأن جدران الخزان تنقل الحرارة بشكل جيد، فقد لوحظ التأثير غير المرغوب فيه للخزان من خلال ارتفاع درجة حرارة المواد النباتية.
- يمكن أن يتسبب البخار الرطب في بقاء مواد نباتية دقيقة على اللوحة المسامية ويقلل من سرعة التقطير.
ملحوظة: هذه الطريقة أكثر اقتصادية من حيث الوقت واستهلاك الوقود مقارنة بطريقة تقطير الماء وتعطي كمية أكبر من الزيت الاساسي.
التقطير بالبخار المباشر
- الطريقة الأفضل والأكثر شيوعاً في استخلاص الزيت الأساسي.
- حوالي 80% إلى 90% من الزيوت الأساسية يتم استخلاصها بهذه الطريقة.
- تستخدم هذه الطريقة في الغالب للزيوت الأساسية للنباتات الطازجة والطرية.
- ومن أمثلة النباتات التي يتم استخلاصها بهذه الطريقة: النعناع الفلفلي، والبابونج الألماني، والورد الجوري.
- في هذه الطريقة لا يوجد أي ماء داخل خزان التقطير.
- أولاً يتم وضع النباتات على لوحة مسامية داخل خزان التقطير، ويتم حقن البخار المشبع أو الساخن جداً والجاف والضغط العالي في الوعاء ويحقن تحت المادة النباتية.
- يتم إنتاج هذا البخار بواسطة غلاية منفصلة أو بواسطة مولد بخار.
- يجب أن تكون النباتات الموجودة داخل الخزان موزعة بالتساوي داخل الخزان بحيث يواجه البخار الموجود داخل الخزان أقل مقاومة.
- في المرحلة التالية، يمر بخار الماء عبر المادة النباتية ونتيجة لظاهرة الانتشار يتحرر الزيت الاساسي من المادة النباتية.
ويرتفع البخار مع كمية معينة من الزيت الاساسي ويدخل إلى قسم التبريد الذي يتم تبريده عن طريق تحريك الماء، حيث يتم تكثيف البخار ونقله إلى الطور السائل، ومن ثم يتم جمع خليط الماء والزيت الاساسي، ويتم فصلها عن بعضها البعض في إناء فلورنتين.
مزايا طريقة التقطير بالبخار
- تعتبر هذه الطريقة لاستخراج الزيوت الاساسية أكثر ملاءمة واقتصادية على الصعيد التجاري.
- إنها الطريقة الأرخص والأفضل لخفض التكاليف.
- يتم استخراج حوالي 85% من الزيت الاساسي الموجود في النبات باستخدام هذه الطريقة في استخلاص الزيت الاساسي.
- من الممكن تغيير الضغط بهذه الطريقة ومن الممكن استخدام الضغط المنخفض للمواد الأكثر تطايراً والضغط الأعلى للمواد الأقل تطايراً.
- تقل احتمالية تلف الزيوت الاساسية التي تحتوي على مواد تفاعلية مثل الاسترات. (بسبب سرعة التقطير العالية)
- يتم الحصول على أعلى مستويات الجودة من الزيوت الاساسية من خلال طريقة التقطير بالبخار المباشر، وتكون جودة الزيت الاساسي التي يتم الحصول عليها بهذه الطريقة مستقرة وقابلة للتكرار.
طريقة الانزيم
- يتم الحصول على الزيوت الاساسية الجلوكوزايد عن طريق التحلل المائي الأنزيمي للجلوكوزيد. (مثل الزيت الاساسي الحيواني المر وزيت الخردل العطري)
- في نواة اللوز المر، نتيجة لعمل المستحلب على الأميغدالين، يتم الحصول على أجسام مختلفة يمكن فصل الزيت الاساسي منها عن طريق التقطير.
طريقة الضغط بالحرارة العادية
- تتحلل بعض الزيوت الأساسية، مثل زيوت الليمون والبرغموت عن طريق التقطير، لذلك يتم استخدام طرق ميكانيكية أخرى لفصل الزيوت الأساسية الميكانيكية.
- إحدى هذه الطرق هي تفتيت الغدد الزيتية الاساسية عن طريق فرك الثمرة على أطباق ذات شفرة حادة تكفي لاختراق طبقة البشرة فقط، وفي النهاية تسقط قطرات من الزيت الاساسي في داخل الوعاء ومن ثم يتم تجميعه.
الاستخلاص بمساعدة المذيبات
- تستخدم هذه الطريقة عندما يكون الزيت الاساسي في البتلات منخفضاً ويكون من الصعب استخلاص الزيت الاساسي.
- في هذه الطريقة، يتم وضع زيت سائل عديم الرائحة في طبق زجاجي رفيع وتوضع البتلات داخل الطبق لبضع ساعات، ثم توضع البتلات الطازجة مرة أخرى.
- بعد تشبع الزيت بمواد الزيوت الاساسية، يمكن فصل الزيت الاساسي عن الزيت بمساعدة الكحول.
- سبق أن استخدمت هذه الطريقة في تحضير العطور والمراهم.
- في صناعة العطور، يتم استخلاص معظم الزيوت الاساسية باستخدام المذيبات مثل النفط والبنزين والأثير ولهذا الغرض، يتم الحصول على المواد الخام النباتية بالقرب من مذيب غير قطبي عند درجة حرارة 40-50 درجة. وبعبارة أخرى، فإن مدة تعرض المادة النباتية الخام في محيط المذيب تعتمد على نوع المادة ونوع المذيب وحالة النبات.
- يقوم المذيب المستخدم بإذابة معظم المواد المؤثرة الموجودة في النبات.
- في الخطوة التالية يتم تقطير المحلول لتنقية وإزالة المذيب، والمحلول الناتج والذي يسمى الملاط يحتوي على شموع وأصباغ نباتية بالإضافة إلى مواد عطرية يتم تنقيتها إذا لزم الأمر.
- للتنقية، يتم أولاً خلط الملاط مع كحول الميثيل أو الكحول الإيثيلي ثم تسخينها بحيث تذوب المواد العطرية الفعالة في الكحول.
- يتم ترشيح المحلول الناتج لفصله عن الشموع، ثم يتم تقطير محلول الكحول لإزالة المذيب في فراغ نسبي لتنقية الزيت العطري.
الاستخلاص بمساعدة الغازات
- تعتبر هذه الطريقة من طرق التقطير الجديدة التي تعتمد مبادئها على تكثيف غاز ثاني أكسيد الكربون CO2 حول النقطة الحرجة.
- ثاني أكسيد الكربون في الحالة السائلة قادر على إذابة المواد العطرية في حد ذاته، وفي الحالة الغازية يكون على مرحلتين.
- حول النقطة الحرجة، خلال عاملين متناوبين للضغط (Compression)، يصبح ثاني أكسيد الكربون سائلاً في هذه المرحلة ويحدث الذوبان، وفي نهاية التمدد (Expanssion)، الذي يصاحبه تحول ثاني أكسيد الكربون من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية وأثناء جلب الزيوت الاساسية معها يتم فصلها عن المواد العطرية.
التقطير بالتحليل
- تستخدم هذه الطريقة للحصول على الزيوت الاساسية ذات الرائحة المحروقة (Empyreumatic).
- عندما يتم تسخين خشب أو راتينج نباتات عائلة الصنوبر بدون هواء، يتم الحصول على العديد من المركبات المتطايرة بسبب التحلل وستكون الكتلة المتبقية عبارة عن فحم ومواد عطرية مقطرة إلى طبقتين مائيتين تحتويان على كحول الميثيل، والبيرولينجو (حمض الخليك غير النقي) وأخرى طبقة داكنة اللون تحتوي على قطران الصنوبر ومركبات أخرى يعتمد تركيبها على نوع الخشب المستخدم.
- يتم هذا التقطير الجاف عادة في مراجل مغلقة، فإذا كان الخشب المستخدم مفروماً أو مطحوناً، أو إذا تم تسخينه بسرعة فإن كمية القطران تساوي 10% من الخشب المستخدم.
