Radiația laser, o tehnologie inovativă de extracție a biomasei vegetale

Aplicațiile laserilor în medicină și biotehnologii farmaceutice se datorează faptului că laserul poate genera un fascicul coerent de lumină care poate fi țintit într-un punct anume, dar și răspândit pe întreaga suprafață, cu ajutorul unui telescop, lungimea de undă, puterea și intensitatea radiației laser utilizate fiind modalitățile prin care se pot obține efecte fizice, chimice, biochimice sau biologice specifice la interacția cu materialul, viu sau non-viu, expus.

În cazul lucrărilor punctuale de cercetare aplicativă realizate de Institutul Național de Cercetare – Dezvoltare Chimico – Farmaceutică, ICCF București în Tehnologia inovativă de extracție a biomasei vegetale utilizând radiația laser, studiile  și datele științifice recente au demonstrat capacitatea radiației laser la 532 nm de a acționa asupra ligninei vegetale. După cum se cunoaște, lignina este liantul care leagă microfibrilele de celuloză în structura dură și impermeabilă a peretelui celulei vegetale. Din punct de vedere chimic, lignina este un polimer fenolic care conține trei tipuri de unități fenolice: alcool cumarilic, alcool coniferilic și alcool sinapilic. Efectul specific al laserului la 532 nm de a acționa asupra legăturilor alcoolului coniferilic din structura ligninei, așa cum s-a demonstrat prin măsurători RAMAN, conduce în fapt, la destabilizarea structurii tridimensionale, așadar și la destabilizarea, până la distrugere a integrității peretelui celulei vegetale, dacă se crește puterea laserului. Acest efect destabilizator are multiple consecințe practice, lignina fiind o materie primă importantă pentru chimia farmaceutică; în cazul prezentei cercetări, pornindu-se de la premisa că există posibilitatea măririi randamentului de extracție a metaboliților secundari, exact prin mărirea porilor și accesul unor cantități mai mari de compuși extractibili, prin slăbirea structurii ligninei din pereții celulari vegetali. În acest context, s-au cercetat pentru prima dată efectele iradierii cu 6 lungimi de undă laser în vizibil a unor extracte apoase din două materii prime vegetale cu valoare terapeutică, dar și alimentară și nutrițională foarte ridicată; respectiv frunze de patlagină îngustă foarte bogată în fibre din categoria mucilagiilor citoprotectoare, polifenoli activi, minerale și microelemente, precum și fructe de scorus negru recunoscute ca fiind cele mai bogate fructe medicinale în polifenoli activi, cu activitate antioxidantă foarte ridicată.

Rezultatele obținute au confirmat capacitatea radiației laser în vizibil de a acționa atât în direcția creșterii randamentului de extracție a metaboliților secundari din plante, în mod special în cazul extracției fracției mineralelor și microelementelor, cât și în direcția augmentării activității antioxidante a extractelor vegetale. În acelasi timp, rezultatul s-a materializat prin Instalația de extracție a biomasei vegetale asistată cu 6 lasere în vizibil, în două variante de extracție: varianta cu bioreactor de 2 L pentru studii laborator și varianta cu bioreactor de 12 L pentru studii micropilot și printr-o cerere de brevet de invenție pentru un “Procedeu de obținere a unor produse active vegetale îmbogățite în minerale și microelemente prin extracție asistată cu radiație laser”, premiată cu Diplomă de Excelență și Medalia de Aur la Salonul Internațional al Cercetării Ştiințifice, Inovării şi Inventicii - PRO INVENT din acest an.

Foto: Instalația de extracție a biomasei vegetale – 6 lasere.

Material realizat cu sprijinul ICCF București.