Ekstrakcija podkritične vode prirodnih proizvoda, dio 2

Molimo kontaktirajteoscar.xiao@wecistanche.comza više informacija

4. Jedinjenja ekstrahirana podkritičnom vodom 4.1.Flavonoidi

Flavonoidi, poznati i kao bioflavonoidi, široko se nalaze u biljkama i bobicama. Važna su prirodna jedinjenja u ljudskoj ishrani. Koriste se za prevenciju i liječenje kardiovaskularnih bolesti. Osim toga, imaju snažno antioksidativno djelovanje i antibakterijsko djelovanje. Kada se zdravim miševima daju jabuke s visokim sadržajem flavonoida, kod nekih se smanjujeupalaprijavljeni su markeri [73].

Uopšteno govoreći, flavonoidi spadaju u pHenole. Pošto su široko istraženi, mogu se predstaviti odvojeno od pHenola. Flavonoidi imaju opštu strukturu 15-ugljičnog skeleta tako što povezuju dva benzenska prstena sa heterocikličnim prstenom. Osnovno jezgro je 2-fenilhromon.Flavonoidjedinjenja su obično slabo rastvorljiva u ambijentalnoj vodi i većini organskih rastvarača. Tabela 1 sumira SBWE flavonoida iz biljnog materijala.

Ko i saradnici su istraživali odnos između strukture flavonoida i SBWE. Otkrili su da se flavonoidi sa OH bočnim lancem optimalno ekstrahuju na nižim temperaturama od OCH i H bočnih lanaca. Optimalne temperature oblika glikozida su niže od onih manje polarnih aglikona [30]. Turner et al. otkrili da različita glikozidna jedinjenja mogu biti konvertovana njihovim odgovarajućim aglikonima za manje od 10 minuta reakcionog vremena u vodi iz otpada luka [20]. Slične rezultate su dobili Nkurunziza et al. [81] i Zhang et al. [83] koji su istraživali ekstrakciju četiri flavonoida iz okare i iz Puerariae lobata, respektivno.

Molimo kliknite ovdje da saznate više

Objavljeni su različiti radovi o efikasnosti ekstrakcije i ekstrakcijskim aktivnostima uparivanje SBWE sa ekstrakcijom toplom vodom (HWE)[15], maceracijom [76]Soxhlet [50,81, ultrazvučnom potpomognutom ekstrakcijom (UAE)[93,103], mikrovalnom- potpomognuta ekstrakcija (MAE)[93,103] i refluks ekstrakcija [83]. Svi su otkrili da je SBWE učinkovitiji ili barem ekvivalentan drugim metodama ekstrakcije ako se koristi samo jedan rastvarač. Durović i saradnici [103] su odabrali vodu kao odgovarajući rastvarač za dalju ekstrakciju na osnovu efikasnosti ekstrakcije šest različitih rastvarača (voda, aceton, 96% etanol, metilen hlorid, n-heksan i etil acetat). SBWE ima najveći sadržaj ukupnih polifenola (TP) i flavonoida, te antioksidativno djelovanje. Potvrđeno je citotoksično djelovanje i antimikrobno djelovanje na Staphylococcus aureus. Štaviše, Marin i dr. [99] su zajedno uporedili moguću bolju prilagodbu ekstrakcije tekućine pod pritiskom za prenilflavonoide i korišćena su tri rastvarača (heksan, etanol i voda). Zaključili su da je ekstrakcija tekućine pod pritiskom korištenjem etanola kao rastvarača nakon upotrebe heksana bolja od korištenja vode samo za prenilflavonoide. Kada je korišćena sekvencijalna ekstrakcija, gde su rastvarači korišćeni po rastućem polaritetu (prvo heksan, kasnijeetanol, i na kraju voda), prinosi se nisu poboljšali. Različite metode ekstrakcije imaju značajan utjecaj na selektivnost ovih procesa.

Kao što je prikazano u Tabeli 1, efekat temperature i vremena ekstrakcije ima veći Impacts na efikasnost ekstrakcije od pritiska i omjera tečnosti za ekstrakciju uzorka. Optimalna temperatura i vrijeme ekstrakcije sumirani su na slici 6. Optimalna temperatura ekstrakcije flavonoida je između 150 i 200 stepeni, a raspon vremena ekstrakcije je između 10 i 50 min.

4.2. Polifenoli

Polifenoli, također poznati kao polihidroksifenoli, su strukturna klasa koja je uglavnom prirodna, zbog prisustva više od jedne fenolne jedinice i lišena funkcija zasnovanih na dušiku. Mnogo voća, povrća, začinskog bilja, listova čaja, orašastih plodova i algi sadrže visoke nivoe pHenola koji se pojavljuju u prirodi. Prijavljeno je da polifenoli mogu odoljeti oksidaciji [31]. Kao što je prikazano u tabeli 2, ekstrakcije odpolifenolimože se izvesti pomoću jedinog rastvarača kao što je voda, metanol, etanol ili mješavine rastvarača kao što su etanol-voda i metanol-voda-mravlja kiselina.

Većina eksperimenata je dokazala da je SBWE superiorniji od maceracije, Soxhleta i MAE [109,112,125], dok je Vladic i sar. zaključili da su niže temperature SBWE pogodnije za valorizaciju kore nara i MAE je efikasniji od SBWE za ekstrakciju pHenola iz kore nara uz dobijanje 5-ekstrakta bez hidroksimetilfurfurala [109].

Cistanche može poboljšati imunitet

Procijanidini su klasa polifenola koji se nalaze u voću, povrću i žitaricama sa snažnim hemopreventivnim djelovanjem. Gao et al. [119] su uspješno ekstrahirali procijanidine sa podkritičnom vodom iz mekinja sirka, epikarpa sjemena lotosa, mahuna sjemena lotosa i sjemena morske krkavine. Rezultati su pokazali da ekstrakti SBWE imaju bolju redukcijsku moć, antioksidativnu sposobnost i antiproliferativnu sposobnost na ljudskim ćelijama hepatoma G2. Štaviše, utvrđeno je da su antioksidativna i antiproliferativna aktivnost u pozitivnoj korelaciji sa koncentracijom polifenola. Pored toga, Gao et al. pronašli su sličan rezultat, jer je antioksidans ekstrakta ostataka sjemenki morskog trna bio u visokoj korelaciji sa sadržajem polifenola. Oni su pokazali da su vrijeme ekstrakcije i omjer vode i čvrste tvari glavni faktori koji su utjecali na ekstrakciju polifenola i uklanjanje radikala 2,2'-azino-bis-3-etilbenztiazolin-6-sulfonske kiseline (ABTS) aktivnost ekstrakata, dok je temperatura iskazana kao presudan faktor.

Kurkumin spada u polifenole i nestabilan je i slabo bioraspoloživ. Kiama-hallah i dr. [128] proučavali su neke parametre SBWE efikasnosti ekstrakcije kurkumina. Optimalni uslovi ekstrakcije su temperatura od 140 stepeni i pritisak od 10 Mpa. Drugi radovi o SBWE kurkumina mogu se naći u literaturi [29,129-131].

Pinto i njegovi saradnici [110] su procijenili optimalne SBWE uslove antioksidansa i polifenola iz ljuski kestena koristeći metodologiju površine odgovora (RSM). Optimalni uslovi ekstrakcije su određeni RSM kao 220 stepeni/30 min. Na 150 stepeni, TP iantioksidansaktivnost je smanjena, što može biti uzrokovano razgradnjom tanina i stvaranjem drugih produkta reakcije. Osim toga, koncentracija od ispod 0.1 ug/mL ekstrakta bila je sigurna. Ponovna upotreba ovog nusproizvoda ljuske kestena je korisna za profitabilnost agroindustrije, kao i za ekološku i ekonomsku održivost. Optimalna temperatura i vrijeme ekstrakcije za SBWE polifenola prikazani su na slici 7. Može se vidjeti da je optimalna temperatura ekstrakcije je između 130 i 200 stepeni, a vrijeme između 15 i 35 min.

4.3. Organske kiseline

Općenito, organske kiseline u prirodnim proizvodima su široko rasprostranjene u lišću, korijenju i plodovima biljaka. O sintetičkim organskim kiselinama putem kemijske sinteze, enzimske katalize i mikrobne fermentacije ne raspravlja se u ovom pregledu. Organske kiseline su uglavnom rastvorljive u vodi ili etanolu i pokazuju kisela svojstva, ali ih je teško rastvoriti u drugim organskim rastvaračima. Općenito se vjeruje da alifatične organske kiseline nemaju posebnu biološku aktivnost, ali neke prirodne organske kiseline kao što su limunska kiselina, jabučna kiselina, vinska kiselina, askorbinska kiselina, itd. imaju antibakterijsko, protuupalno, hipoglikemijsko, antioksidativno i imunoregulatorno djelovanje. . Ovisno o organskoj kiselini u slobodnom stanju ili u obliku soli, rastvarači za ekstrakciju mogu biti voda, razrijeđeni alkalni rastvor, dietil eter, petroleter i cikloheksan, i drugi lipofilni organski rastvarači. Sažetak nedavnih studija o SBWE organskih kiselina prikazan je u Tabeli 3.

Istražena je upotreba SBWE-a za ekstrakciju galne kiseline, hlorogenske kiseline, kafeinske kiseline, ferulinske kiseline, vanilinske kiseline i kumarinske kiseline iz različitih matrica. Neizbežno su neke druge aktivne komponente kao što su pHenoli [23], flavonoidi [108] proteini [23] lipidi, peptidi, aminokiseline i druga organska jedinjenja često koekstrahovani. Svarc-Gajić i dr. [134] su koristili SBWE za ekstrakciju alkohola, organskih kiselina, šećera i drugih organskih jedinjenja iz stabljika slatke i višnje, smatrajući da su hemijski sastavi dva uzorka slični. Harun et al. [51] je prijavio ekstrakciju lipida sa relativno visokim sadržajem eikozapentaenske kiseline iz Nannochloropsis gaditana, smatrajući da su 237 stepeni i 14 minuta optimalni uslovi ekstrakcije.

Chun et al.[52]istražili su snagu SBWE metode potpomognute jonskom tekućinom (L) u dobijanju različitih pHenolnih jedinjenja iz smeđe morske alge Saccharina japonica i pronašli IL 1-butil-3- na bazi imidazolija. metilimidazolijum tetrafluoroborat je delovao kao katalizator. U poređenju sa SBWE, SBWE plus IL je omogućio progresivno poboljšanje ekstrakcije pHenola. Na 175 stepeni, sadržaj galne, hlorogenske, gentizinske, protokatehične, kafeinske i siringinske kiseline u proizvodima za ekstrakciju iznosio je približno 1.18-,4.68-, 4.66-, 7 .67-,5.12- i 5.08-put više nego u SBWE. Međutim, p-hidroksibenzojeva kiselina je imala blagi nedostatak (0.85-preklop na 175 stepeni), a vanilinska kiselina se lako razgradila u SBWE plus IL.

Raver et al. [38] primijenili su SBWE za istovremeno uklanjanje uljnih ekstrakata i ekstrakata rastvorljivih u vodi. Optimalni prinos ekstrakcije ulja dobijen je na 130 stepeni i masi/uzorku od 1:20 g/mL nakon 30 min. Došlo je do hidrolize antioksidansa vezanih za ester i glikozid, čime je nastalo ulje sa mnogo većim antioksidativnim kapacitetom od ulja ekstrahovanog Soxhlet (n-heksan) metodom. Osim toga, Abdelmoez i saradnici [39]

takođe su uporedili efikasnost vodenih ekstrakata i n-heksanskih ekstrakata iz semena pamuka. Optimalni uslovi ekstrakcije ulja su 270 stepeni, 30 min, a veličina čestica je manja od 0,5 mm.

Optimalna temperatura i vrijeme ekstrakcije SBWE prikazani su na slici 8. Može se vidjeti da je optimalna temperatura ekstrakcije organskih kiselina uglavnom između 130 i 240 stepeni, a vrijeme između 10 i 50 min.

4.4. Glikozidi

Glikozidi su spojevi u kojima su šećeri ili derivati ​​šećera vezani za drugu vrstu nešećerne supstance (takođe zvane aglikoni, ligandi ili supstituenti). Glikozidi su povezani O-N-, S-, ili C-glikozidnom vezom između šećera i komponente bez šećera, koji se široko nalaze u korijenu, stabljikama, listovima, cvjetovima i plodovima biljaka. Većina glikozida su obojeni kristali i općenito malo gorki.

Dokazano je da glikozidi ekstrahovani od strane SBWE imaju antioksidativno djelovanje i aktivnost inhibicije tirozinaze, kao što je prikazano u Tabeli 4[36,144-152]. Gao i ostali.[144] izvršio SBWE pHenolnih jedinjenja iz ostataka sjemenki nara na 80-280 stepen C. Rezultati su pokazali da se TP povećava s porastom temperature ekstrakcije sa 80 stepeni na 220 stepeni i smanjuje sa 220 stepeni na 280 stepeni. Na {{9 }} stepena, kidanje veza dovelo je do povećanja TP, međutim, viša temperatura je uzrokovala degradaciju pHenola. Pored toga, uporedili su SBWE sa ispiranjem i UAE koristeći vodu (sobne temperature) i organske rastvarače, odnosno metanol, etanol i aceton. TP i antioksidativni kapaciteti SBWE (120 stepeni) nisu bili visoki kao organski rastvarači; međutim, s obzirom na vrijeme ekstrakcije (2 h za ispiranje naspram 30 min za SBWE) i toksičnost, podkritična voda je prihvatljivija. Meng i Cheng [149] su proučavali 13 pHenolnih spojeva i 20 neorganskih elemenata Erigeron breviscapus. Takođe su pronašli slične rezultate, jer glikozidi nisu stabilni na visokoj temperaturi i sa dugim vremenom ekstrakcije. Na primjer, skutelarein i apigenin su aglikoni odgovarajućeg skutelarina i apigenin 7-glukuronida, kada na visokoj temperaturi glikozidne veze postanu nestabilne i počnu se razlagati na svoj glikon i aglikon. Haznedaroglu i dr. [147] optimizirali su parametre kao što su temperatura, vrijeme ekstrakcije i brzina protoka. Temperatura i vrijeme ekstrakcije su utvrđeni kao najefikasniji parametri za TP i ukupne flavonoide, dok je vrijeme ekstrakcije i brzina protoka za sadržaj antocijana. Osim toga, temperatura i vrijeme su bili vodeći parametri za efikasnost ekstrakata na inhibiciju tirozinaze.

Optimalna temperatura i vrijeme ekstrakcije za glikozide u SBWE prikazani su na slici 7. Optimalna temperatura ekstrakcije organskih kiselina je između 100 i 160 stepeni, a vrijeme između 20 i 60 min.

4.5. Ugljikohidrati

Ugljikohidrati su vrlo čest pojam koji uključuje šećere, škrob i celulozu, koji su važna klasa organskih spojeva široko rasprostranjenih u prirodi. Saharidi se dijele u četiri grupe: monosaharidi, disaharidi, oligosaharidi i polisaharidi. Kao što je prikazano u tabeli 5, ugljeni hidrati ekstrahovani pomoću SBWE poseduju antioksidanse[153], antimitotičke [154] i efekte inhibitora rasta [55].

Tradicionalni rastvarači za ekstrakciju često koriste alkalni rastvor [154], kiseli rastvor [156] i vodu kao rastvarače za ekstrakciju [157]. Chun et al.[154] izvršio SBWE od Pseuder-anthem palatiferum Radlk i uporedio ga sa konvencionalnom tehnikom koristeći 0.1 M natrijum hidroksida. Konjugati dobijeni od SBWE na 150 stepenu pokazali su bolju antikoagulansnu aktivnost od onih nađenih na 200 stepenu i bili su uporedivi sa onima iz konvencionalne tehnike. Villamiel et al.[156] i Zhang et al. [159] koristio je rastvor limunske kiseline da podesi pH na 3,0, 5,0, respektivno. Co U poređenju sa konvencionalnom ekstrakcijom limunskom kiselinom, SBWE može dobiti veći prinos pektina, veći sadržaj galakturonske kiseline i viši stepen metil esterifikacije. Slično, Chun et al. [158] i Goosen et al. [169] izveo SBWE i uporedio ga sa konvencionalnom ekstrakcijom upotrebom 0,05 M HCl. Svi su otkrili da je efikasnost SBWE značajno veća u poređenju sa konvencionalnim metodama.

SBWE i druge tri inovativne tehnologije UAE, MAE i ekstrakritična ekstrakcija fluida (SFE) su zajedno uparene ili spojene. Duan et al. [56] su koristili UAE za uspješno ekstrahiranje glavnog sastojka polisaharida iz Lentinus edodes. Box-Behnken dizajn (BBD) je primijenjen za optimizaciju uvjeta UAE uključujući temperaturu ekstrakcije, vrijeme ekstrakcije, omjer tekućine i krutine i ultrazvučnu snagu. Pokazalo se da uzorak UAE ima bolje antioksidativne aktivnosti u poređenju sa drugim metodama ekstrakcije (SBWE, UAE). Morales et al.[57] otkrili su da su UAE ili SBWE (200 stepeni, 11,7 Mpa) efikasniji za dobijanje frakcija obogaćenih -glukanom iz šitake pečuraka. Otkrili su da kombinacija ekstrakata UAE plus SBWE pokazuje veće nivoe glukoze i niže ostatke manoze i galaktoze od ostalih ekstrakcija, što ukazuje na određenu specifičnost ekstrakcije prema -glukanima. Osim toga, ekstrakti dobiveni kombinacijom tehnologija djelomično su zadržali svoja imunomodulatorna svojstva, ali su pokazali visoku hipoholesterolemijsko djelovanje prema in vitro studijama.

Sagittaria sagittifolia L. je izvor zdrave hrane i obnavljajuće sredstvo za pomoćnu terapiju tuberkuloze, noćnog sljepila, pankreatitisa, dijabetesa, traheitisa i infekcija urinarnog trakta. Ma i njegov tim [35] su kontinuirano radili na karakterizaciji, antioksidativnim i imunološkim aktivnostima SBWE ekstrakata iz S.sagittifolia L. Strukturne karakteristike ekstrakta su razjašnjene pomoću tečne hromatografije visokih performansi (HPLC), gasne hromatografije (GC) , skenirajuća elektronska mikroskopija (SEM), infracrvena spektroskopija (IR), mikroskopija atomske sile (AFM), zeta potencijal i Kongo crvene metode.

Ekstrahovani polisaharidi su pokazali jaču antioksidativnu aktivnost in vitro i snažniju imunomodulatornu aktivnost. Stoga, polisaharidi ekstrahirani iz S.sagittifolia L. sa SBWE imaju potencijal da se koriste kao imunoreaktivni agensi u medicini i funkcionalnoj hrani. Plaza i dr. pronašli su Maillard, karamelizaciju i njihovu oksidaciju, te Folin reakciju iz uzoraka mikroalgi, makroalgi i ruzmarina. Ovo je prvi put da je potvrđeno neoformiranje antioksidanata tokom ekstrakcije SWE različitih prirodnih proizvoda [165]. Ponekad visoke radne temperature mogu stvoriti nova bioaktivna jedinjenja, a SBWE je vrlo obećavajuća tehnika za dobijanje bioaktivnih jedinjenja iz prirodnih proizvoda. Kao što je prikazano na slici 9, optimalna temperatura ekstrakcije organskih kiselina je između 120 i 180 stepeni, a vreme je između 10 i 40 min.

Slika 9. Optimalni uslovi ekstrakcije za ugljene hidrate, eterična ulja i alkaloide.

Ovaj članak je preuzet iz Molecules 2021, 26, 4004. https://doi.org/10.3390/molecules26134004 https://www.mdpi.com/journal/molecules