Podkritična vodna ekstrakcija naravnih produktov, 2. del

Prosim kontaktirajteoscar.xiao@wecistanche.comza več informacij

4. Spojine, ekstrahirane s subkritično vodo 4.1. Flavonoidi

Flavonoidi, znani tudi kot bioflavonoidi, so široko prisotni v rastlinah in jagodah. So pomembne naravne spojine v prehrani ljudi. Uporabljali so jih za preprečevanje in zdravljenje bolezni srca in ožilja. Poleg tega imajo močno antioksidativno in antibakterijsko delovanje. Ko so jabolka z visoko vsebnostjo flavonoidov hranili zdrave miši, se je pri nekaterih zmanjšalovnetjeoznačevalcev [73].

Na splošno flavonoidi spadajo med pHenole. Ker so obsežno raziskani, jih lahko predstavimo ločeno od pHenolov. Flavonoidi imajo splošno strukturo 15-ogljikovega skeleta, ki povezuje dva benzenova obroča s heterocikličnim obročem. Osnovno jedro je 2-fenilkromon.flavonoidspojine so običajno slabo topne v okoliški vodi in večini organskih topil. Tabela 1 povzema SBWE flavonoidov iz rastlinskih materialov.

Ko in sodelavci so raziskali razmerje med flavonoidno strukturo in SBWE. Ugotovili so, da se flavonoidi s stransko verigo OH optimalno ekstrahirajo pri nižjih temperaturah kot stranski verigi OCH in H. Optimalne temperature glikozidnih oblik so nižje kot pri manj polarnih aglikonih [30]. Turner et al. ugotovili, da lahko različne glikozidne spojine pretvorijo njihovi ustrezni aglikoni v manj kot 10 minutah reakcijskega časa v vodi iz odpadkov čebule [20]. Podobne rezultate so dobili Nkurunziza et al. [81] in Zhang et al. [83], ki je raziskoval ekstrakcijo štirih flavonoidov iz okare oziroma Puerariae lobata.

Za več informacij kliknite tukaj

Objavljena so bila različna dela o učinkovitosti ekstrakcije in dejavnostih ekstrakcije s souporabo SBWE z ekstrakcijo z vročo vodo (HWE)[15], maceracijo [76]Soxhlet [50,81, ekstrakcijo s pomočjo ultrazvoka (ZAE)[93,103], mikrovalovno asistirana ekstrakcija (MAE) [93,103] in refluksna ekstrakcija [83]. Vsi so ugotovili, da je SBWE učinkovitejša ali vsaj enakovredna drugim ekstrakcijskim metodam, če se uporablja le eno topilo. Durovic in sodelavci [103] so izbrali vodo kot primerno topilo za nadaljnjo ekstrakcijo na podlagi učinkovitosti ekstrakcije šestih različnih topil (voda, aceton, 96-odstotni etanol, metilen klorid, n-heksan in etil acetat). SBWE ima najvišjo vsebnost skupnih polifenolov (TP) in flavonoidov ter antioksidativno aktivnost. Potrjena je bila citotoksična aktivnost in protimikrobna aktivnost proti Staphylococcus aureus. Še več, Marin et al. [99] so primerjali možno boljše prileganje tekočinske ekstrakcije pod pritiskom za prenilflavonoide, pri čemer so bila uporabljena tri topila (heksan, etanol in voda). Ugotovili so, da je tekočinska ekstrakcija pod pritiskom z uporabo etanola kot topila po uporabi heksana boljša od uporabe samo vode za prenilflavonoide. Ko je bila uporabljena sekvenčna ekstrakcija, kjer so bila topila uporabljena v vrstnem redu naraščajoče polarnosti (najprej heksan, kasnejeetanolin nazadnje voda), se donos ni izboljšal. Različne metode ekstrakcije pomembno vplivajo na selektivnost teh procesov.

Kot je prikazano v tabeli 1, imata učinek temperature in časa ekstrakcije večji I Mpacts na učinkovitost ekstrakcije kot tlak in razmerje med vzorcem in tekočino za ekstrakcijo. Optimalna temperatura in čas ekstrakcije sta povzeta na sliki 6. Optimalna temperatura ekstrakcije flavonoidov je med 150 in 200 stopinjami, razpon časa ekstrakcije pa med 10 in 50 min.

4.2.Polifenoli

Polifenoli, znani tudi kot polihidroksifenoli, so strukturni razred, ki je večinoma naraven zaradi prisotnosti več kot ene fenolne enote in brez funkcij na osnovi dušika. Veliko sadja, zelenjave, zelišč, čajnih listov, oreščkov in alg vsebuje visoko raven naravno prisotnih pH-fenolov. Poročali so, da so polifenoli odporni proti oksidaciji [31]. Kot je prikazano v tabeli 2, ekstrakcijepolifenolilahko izvedemo bodisi z uporabo enega samega topila, kot je voda, metanol, etanol, ali mešanice topil, kot je etanol-voda in metanol-voda-mravljinčna kislina.

Večina poskusov je dokazala, da je SBWE boljši od maceracije, Soxhlet in MAE [109,112,125], medtem ko Vladic et al. zaključili, da so nižje temperature SBWE bolj primerne za valorizacijo lupine granatnega jabolka in da je MAE učinkovitejši od SBWE za ekstrakcijo pHenolnih snovi iz lupine granatnega jabolka, medtem ko pridobiva ekstrakt brez 5-hidroksimetilfurfurala [109].

Cistanche lahko izboljša imuniteto

Procianidini so razred polifenolov, ki jih najdemo v sadju, zelenjavi in ​​žitih z močnim kemopreventivnim delovanjem. Gao et al. [119] so uspešno ekstrahirali procianidine s podkritično vodo iz sirkovih otrobov, epikarpa lotusovega semena, stroka lotosovega semena in semena rakitovca. Rezultati so pokazali, da imajo izvlečki SBWE boljšo redukcijsko moč, antioksidativno sposobnost in antiproliferativno sposobnost na celicah človeškega hepatoma G2. Poleg tega je bilo ugotovljeno, da sta antioksidativna in antiproliferativna aktivnost pozitivno povezana s koncentracijo polifenola. Poleg tega so Gao et al. so ugotovili podoben rezultat, saj je bil antioksidant izvlečkov ostankov semen rakitovca močno povezan z vsebnostjo polifenolov. Dokazali so, da sta bila čas ekstrakcije in razmerje med vodo in trdno snovjo glavna dejavnika, ki sta vplivala na izkoristek ekstrakcije polifenolov in odstranjevanje radikalov 2,2'-azino-bis-3-etilbenztiazolin-6-sulfonske kisline (ABTS). aktivnost izvlečkov, temperatura pa je bila izražena kot ključni dejavnik.

Kurkumin spada med polifenole in je nestabilen ter slabo biološko razpoložljiv. Kiama-hallah et al. [128] so preučevali nekatere parametre učinkovitosti ekstrakcije SBWE kurkumina. Optimalni pogoji ekstrakcije so temperatura 140 stopinj in tlak 10 Mpa. Druga dela o SBWE kurkumina je mogoče najti v literaturi [29,129-131].

Pinto in njegovi sodelavci [110] so ovrednotili optimalne pogoje SBWE antioksidantov in polifenolov iz kostanjevih lupin z uporabo metodologije odzivne površine (RSM). Optimalne pogoje ekstrakcije je RSM določil kot 220 stopinj/30 min. Pri 150 stopinjah, TP inantioksidantaktivnost zmanjšana, kar je lahko posledica razgradnje tanina in tvorbe drugih reakcijskih produktov. Poleg tega je bila koncentracija pod 0,1 ug/mL ekstraktov varna. Ponovna uporaba tega stranskega proizvoda kostanjevih lupin je koristna za dobičkonosnost kmetijske industrije ter okoljsko in gospodarsko trajnost. Optimalna temperatura in čas ekstrakcije polifenolov SBWE sta prikazana na sliki 7. Vidimo lahko, da je optimalna temperatura ekstrakcije je med 130 in 200 stopinjami, čas pa med 15 in 35 min.

4.3. Organske kisline

Na splošno so organske kisline v naravnih izdelkih široko razširjene v listih, koreninah in plodovih rastlin. Sintetične organske kisline s kemično sintezo, encimsko katalizo in mikrobno fermentacijo v tem pregledu niso obravnavane. Organske kisline so večinoma topne v vodi ali etanolu in kažejo kisle lastnosti, vendar se težko topijo v drugih organskih topilih. Na splošno velja, da alifatske organske kisline nimajo posebnega biološkega delovanja, vendar imajo nekatere naravne organske kisline, kot so citronska kislina, jabolčna kislina, vinska kislina, askorbinska kislina itd., antibakterijske, protivnetne, hipoglikemične, antioksidativne in imunsko uravnavajoče učinke. . Odvisno od organske kisline v prostem stanju ali v obliki soli so lahko ekstrakcijska topila voda, razredčena alkalna raztopina, dietil eter, petroleter in cikloheksan ter druga lipofilna organska topila. Povzetek nedavnih študij o SBWE organskih kislin je prikazan v tabeli 3.

Raziskovali so uporabo SBWE za ekstrakcijo galne kisline, klorogenske kisline, kofeinske kisline, ferulinske kisline, vanilijeve kisline in kumarične kisline iz različnih matrik. Neizogibno so bile nekatere druge aktivne sestavine, kot so pHenoli [23], flavonoidi [108], proteini [23] lipidi, peptidi, aminokisline in druge organske spojine, pogosto sočasno ekstrahirane. Svarc-Gajić et al. [134] so uporabili SBWE za ekstrakcijo alkoholov, organskih kislin, sladkorjev in drugih organskih spojin iz stebel sladke in češnje, pri čemer so ugotovili, da sta kemični sestavi obeh vzorcev podobni. Harun et al. [51] je poročal o ekstrakciji lipidov z relativno visoko vsebnostjo eikozapentaenojske kisline iz Nannochloropsis gaditana, pri čemer so ugotovili, da so 237 stopinj in 14 minut optimalni pogoji ekstrakcije.

Chun in drugi [52] so raziskovali moč metode SBWE s pomočjo ionske tekočine (L) pri pridobivanju različnih pHenolnih spojin iz rjave morske alge Saccharina japonica in našli IL 1-butil-3- na osnovi imidazolija. metilimidazolijev tetrafluoroborat je deloval kot katalizator. V primerjavi s SBWE sta SBWE in IL zagotovila postopno izboljšanje ekstrakcije pHenolov. Pri 175 stopinjah je bila vsebnost galne, klorogenske, gentizinske, protokatehove, kavne in siringične kisline v produktih ekstrakcije približno 1.18-,4.68-, 4.66-, 7 .67-,5.12- in 5.08-krat višje kot pri SBWE. Vendar je imela p-hidroksibenzojska kislina rahlo pomanjkanje (0.85-krat pri 175 stopinjah), vanilijeva kislina pa se zlahka razgradi v SBWE plus IL.

Raver et al. [38] so uporabili SBWE za sočasno odstranjevanje oljnih in vodotopnih ekstraktov. Optimalni ekstrakcijski izkoristek olja je bil dosežen pri 130 stopinjah in masi/vzorcu 1:20 g/mL po 30 minutah. Prišlo je do hidrolize antioksidantov, vezanih na estre in glikozide, kar je proizvedlo olje z veliko večjo antioksidativno zmogljivostjo kot olje, ekstrahirano z metodo Soxhlet (n-heksan). Poleg tega so Abdelmoez in sodelavci [39]

so primerjali tudi učinkovitost vodnih izvlečkov in n-heksanskih izvlečkov iz bombaževega semena. Optimalni pogoji za ekstrakcijo olja so 270 stopinj, 30 minut, velikost delcev pa je manjša od 0,5 mm.

Optimalna temperatura in čas ekstrakcije SBWE sta prikazana na sliki 8. Vidimo, da je optimalna temperatura ekstrakcije organskih kislin večinoma med 130 in 240 stopinjami, čas pa med 10 in 50 minutami.

4.4. Glikozidi

Glikozidi so spojine, v katerih so sladkorji ali sladkorni derivati ​​vezani na drugo vrsto nesladkorne snovi (imenovane tudi aglikoni, ligandi ali substituenti). Glikozidi so povezani z O-N-, S- ali C-glikozidno vezjo med sladkorno in nesladkorno komponento, ki jih najdemo v koreninah, steblih, listih, cvetovih in plodovih rastlin. Večina glikozidov je barvnih kristalov in na splošno nekoliko grenkih.

Dokazano je, da imajo glikozidi, ekstrahirani s SBWE, antioksidativno delovanje in inhibitorno delovanje na tirozinazo, kot je prikazano v tabeli 4[36,144-152]. Gao et al.[144] je izvedel SBWE pHenolnih spojin iz ostankov semen granatnega jabolka pri 80-280 stopinjah C. Rezultati so pokazali, da se je TP povečal z dvigom temperature ekstrakcije z 80 stopinj na 220 stopinj in zmanjšal z 220 stopinj na 280 stopinj. Pri {{9 }} stopinje je prekinitev vezi vodila do povečanja TP, vendar je višja temperatura povzročila razgradnjo pHenolov. Poleg tega so primerjali SBWE z izpiranjem in UAE z uporabo vode (sobne temperature) in organskih topil, in sicer metanola, etanola in acetona. TP in antioksidativne zmogljivosti SBWE (120 stopinj) niso bile tako visoke kot organska topila; vendar je glede na čas ekstrakcije (2 uri za izpiranje v primerjavi s 30 min za SBWE) in toksičnost bolj sprejemljiva subkritična voda. Meng in Cheng [149] sta proučevala 13 pHenolnih spojin in 20 anorganskih elementov Erigeron breviscapus. Prav tako so našli podobne rezultate, saj glikozidi niso stabilni pri visoki temperaturi in z dolgim ​​časom ekstrakcije. Na primer, skutelarein in apigenin sta aglikona ustreznega skutelarina in apigenin 7-glukuronida, ko pri visoki temperaturi glikozidne vezi postanejo nestabilne in začnejo razpadati na njegov glikon in aglikon. Haznedaroglu idr. [147] so optimizirali parametre, kot so temperatura, čas ekstrakcije in pretok. Temperatura in čas ekstrakcije sta bila najučinkovitejša parametra za TP in skupne flavonoide, medtem ko sta čas ekstrakcije in hitrost pretoka za vsebnost antocianinov. Poleg tega sta bila temperatura in čas vodilna parametra za učinkovitost izvlečkov pri zaviranju tirozinaze.

Optimalna temperatura ekstrakcije in čas za glikozide v SBWE sta prikazana na sliki 7. Optimalna temperatura ekstrakcije organskih kislin je med 100 in 160 stopinjami, čas pa med 20 in 60 minutami.

4.5. Ogljikovi hidrati

Ogljikovi hidrati so zelo pogost izraz, ki vključuje sladkorje, škrob in celulozo, ki so pomemben razred organskih spojin, široko razširjenih v naravi. Saharide delimo v štiri skupine: monosaharide, disaharide, oligosaharide in polisaharide. Kot je prikazano v tabeli 5, imajo ogljikovi hidrati, ekstrahirani s SBWE, antioksidante [153], antimitotike [154] in učinke zaviranja rasti [55].

Tradicionalna ekstrakcijska topila pogosto uporabljajo alkalno raztopino [154], kislo raztopino [156] in vodo kot ekstrakcijska topila [157]. Chun et al.[154] izvedel SBWE iz Pseuder-anthem palatiferum Radlk in ga skupaj primerjal s konvencionalno tehniko z uporabo 0.1 M natrijevega hidroksida. Konjugati, pridobljeni iz SBWE pri 150 stopinjah, so pokazali boljšo antikoagulantno aktivnost kot tisti, ugotovljeni pri 200 stopinjah, in so bili primerljivi s tistimi pri običajni tehniki. Villamiel et al.[156] in Zhang et al. [159] je uporabil raztopino citronske kisline za prilagoditev pH na 3,0 oziroma 5,0. Co V primerjavi s konvencionalno ekstrakcijo s citronsko kislino lahko SBWE doseže večji izkoristek pektina, višjo vsebnost galakturonske kisline in višjo stopnjo metil esterifikacije. Podobno Chun et al. [158] in Goosen et al. [169] je izvedel SBWE in ga primerjal s konvencionalno ekstrakcijo z uporabo 0,05 M HCl. Vsi so ugotovili, da je bila učinkovitost SBWE znatno večja v primerjavi s konvencionalnimi metodami.

SBWE in druge tri inovativne tehnologije ZAE, MAE in superkritična tekočinska ekstrakcija (SFE) so bile primerjane ali povezane. Duan et al. [56] so uporabili ZAE za uspešno ekstrakcijo glavne sestavine polisaharidov iz Lentinus edodes. Za optimizacijo pogojev ZAE, vključno s temperaturo ekstrakcije, časom ekstrakcije, razmerjem med tekočino in trdno snovjo in ultrazvočno močjo, je bila uporabljena zasnova Box-Behnken (BBD). Dokazano je bilo, da ima vzorec ZAE boljše antioksidativne aktivnosti v primerjavi z drugimi metodami ekstrakcije (SBWE, ZAE). Morales et al.[57] so ugotovili, da sta UAE ali SBWE (200 stopinj, 11,7 Mpa) učinkovitejša za pridobivanje -glukanom obogatenih frakcij iz gob šitake. Razkrili so, da je kombinacija izvlečkov UAE in SBWE pokazala višje ravni glukoze ter nižje ostanke manoze in galaktoze kot druge ekstrakcije, kar kaže na določeno ekstrakcijsko specifičnost za -glukane. Poleg tega so izvlečki, pridobljeni s kombinacijo tehnologij, delno ohranili svoje imunomodulatorne lastnosti, vendar so glede na študije in vitro pokazali visoko hipoholesterolemično aktivnost.

Sagittaria sagittifolia L. je zdrav vir hrane in obnovitveno sredstvo za adjuvantno terapijo tuberkuloze, nočne slepote, pankreatitisa, sladkorne bolezni, traheitisa in okužb sečil. Ma in njegova ekipa [35] sta nenehno delala na karakterizaciji, antioksidativnih in imunoloških aktivnostih izvlečkov SBWE iz S. sagittifolia L. Strukturne lastnosti izvlečka so bile razjasnjene s tekočinsko kromatografijo visoke ločljivosti (HPLC), plinsko kromatografijo (GC). , vrstična elektronska mikroskopija (SEM), infrardeča spektroskopija (IR), mikroskopija na atomsko silo (AFM), zeta potencial in metode Kongo rdeče.

Ekstrahirani polisaharidi so pokazali močnejšo antioksidativno aktivnost in vitro in močnejšo imunomodulatorno aktivnost. Zato imajo polisaharidi, ekstrahirani iz S. sagittifolia L. s SBWE, potencial za uporabo kot imunoreaktivna sredstva v medicini in funkcionalni hrani. Plaza idr. so odkrili Maillardovo, karamelizacijo in njihovo oksidacijo ter Folinovo reakcijo iz vzorcev mikroalg, makroalg in rožmarina. To je prvič, da je preverjena neoformacija antioksidantov med SWE ekstrakcijo različnih naravnih proizvodov [165]. Včasih lahko visoke delovne temperature ustvarijo nove bioaktivne spojine in SBWE je zelo obetavna tehnika za pridobivanje bioaktivnih spojin iz naravnih proizvodov. Kot je prikazano na sliki 9, je optimalna temperatura ekstrakcije organskih kislin med 120 in 180 stopinjami, čas pa med 10 in 40 minutami.

Slika 9. Optimalni pogoji ekstrakcije za ogljikove hidrate, eterična olja in alkaloide.

Ta članek je izvleček iz Molecules 2021, 26, 4004. https://doi.org/10.3390/molecules26134004 https://www.mdpi.com/journal/molecules