Dezvoltarea uleiului îmbogățit cu polifenoli extrași din apele uzate de la mori de măsline Partea 1

Rezumat:Extracția uleiului de măsline produce ape reziduale semnificative de mori de măsline (OMW). Compoziția OMW variază în funcție de tipul de măsline, de gradul de coacere a fructelor și de metoda de extracție (sistem tradițional de presare unică sau sisteme continue bazate pe centrifugarea pulpei de măsline). În țările producătoare de măsline, OMW este importantă pentru mediu și economie și este, de asemenea, o sursă ieftină de compuși polifenolici cu proprietăți antioxidante ridicate. Proprietățile uleiului de măsline, cum ar fi efectele sale anti-aterogene, antiinflamatorii, anti-îmbătrânire și modulatoare imunologice, au fost atribuite polifenolilor săi. În acest studiu, metoda de extracție a punctului de tulburare (CPE) a fost utilizată pentru a recupera compușii polifenolici din OMW. Faza micelară totală a celor trei recuperări a fost de 24,2%, iar polifenolii totali (după sonicare) a fost de 504 mg GAE/Kg. În plus, adăugarea de polifenoli recuperați din OMW a îmbunătățit uleiul de măsline și a prelungit durata de valabilitate a acestuia fără a-i modifica proprietățile organoleptice. A existat o schimbare de 42,2 la sută a polifenolilor după îmbogățirea cu 0,5 la sută a dispersiilor micelare. Astfel, se sugerează că metoda CPE ar putea duce la o mai bună gestionare a deșeurilor în industria uleiului de măsline și la îmbunătățirea calității nutriționale a produselor alimentare.

Glicozidul cistanchei poate crește, de asemenea, activitatea SOD în țesuturile inimii și hepatice și poate reduce semnificativ conținutul de lipofuscină și MDA din fiecare țesut, eliminând eficient diferiți radicali reactivi de oxigen (OH-, H₂O₂ etc.) și protejând împotriva daunelor cauzate de ADN. prin radicalii OH. Glicozidele feniletanoide Cistanche au o capacitate puternică de captare a radicalilor liberi, o capacitate de reducere mai mare decât vitamina C, îmbunătățește activitatea SOD în suspensia de spermă, reduc conținutul de MDA și au un anumit efect protector asupra funcției membranei spermatozoizilor. Polizaharidele Cistanche pot spori activitatea SOD și GSH-Px în eritrocite și țesuturi pulmonare ale șoarecilor senescenți experimental cauzate de D-galactoză, precum și pot reduce conținutul de MDA și colagen în plămâni și plasmă și pot crește conținutul de elastină, au un bun efect de curățare asupra DPPH, prelungește timpul de hipoxie la șoarecii senescenți, îmbunătățește activitatea SOD în ser și întârzie degenerarea fiziologică a plămânilor la șoarecii senescenți experimental. Cu degenerarea morfologică celulară, experimentele au arătat că Cistanche are o bună capacitate antioxidantă. și are potențialul de a fi un medicament pentru prevenirea și tratarea bolilor de îmbătrânire a pielii. În același timp, echinacozidul din Cistanche are o capacitate semnificativă de a elimina radicalii liberi DPPH și poate elimina speciile reactive de oxigen, poate preveni degradarea colagenului indusă de radicalii liberi și, de asemenea, are un efect bun de reparare asupra daunelor anionice a radicalilor liberi de timină.

Faceți clic pe Anti-aging Cistanche Para Que Serve

【Pentru mai multe informații: david.deng@wecistanche.com / WhatApp:86 13632399501】

Cuvinte cheie: antioxidanti; extragerea punctului de tulburare; industria alimentară; îmbogăţire; ape uzate de mori de masline; ulei de masline; polifenoli; recuperare

1. Introducere

Cererea de ulei de măsline este în continuă creștere la nivel mondial. În zona mediteraneană, care este cea mai mare zonă producătoare de măsline din lume, o cantitate uriașă de ape uzate agroindustriale este generată din industria de prelucrare a măslinelor [1,2]. Reziduurile din apele uzate de la mori de măsline (OMW) sunt compuse din deșeuri solide – constând din pulpă de măsline – precum și din deșeuri lichide – constând din legume și apă suplimentară generată în timpul decantarii. OMW are o culoare maro-închis (care poate deveni neagră) și o aromă distinctă, puternică, care amintește de măsline [3]. Produsele secundare ale morții de măsline au o semnificație ecologică și economică în țările producătoare de măsline. OMW creează niveluri ridicate de poluanți datorită încărcăturii sale organice ridicate și a conținutului ridicat de substanțe polifenolice fitotoxice și antibacteriene, care rezistă la degradarea biologică [4]. Tratarea și eliminarea OMW devin o problemă gravă de mediu. Astfel, țările producătoare de ulei de măsline s-au confruntat cu o provocare serioasă de a găsi o soluție ecologică și viabilă din punct de vedere economic pentru manipularea și eliminarea OMW.

O tehnologie inovatoare și prietenoasă cu mediul pentru extragerea substanțelor bioactive, în special din alimente, este extracția punctului de tulburare (CPE). Este o tehnică în care componentele chimice sau biologice sunt extrase folosind agenți tensioactivi neionici care, atunci când sunt încălziți la (sau peste) o temperatură critică, tind să se separe de soluția în vrac și să creeze nori [5]. Agenții tensioactivi sunt utilizați în mod specific ca agenți de extracție în timpul procesului CPE. În circumstanțele potrivite, extracția are loc la o temperatură sub punctul de tulburare - când surfactantul devine tulbure (adică, mai puțin solubil decât proba inițială sau chiar insolubil) - ducând la separarea a două faze: faza apoasă și surfactantul. -faza bogata. Datorită proceselor de tulburare, tehnica conduce la o preconcentrare a analiților (cum ar fi polifenolii) în faza bogată în surfactant [6]. Mai mult, s-a demonstrat că compușii solubilizați de micelă au fost protejați de oxidare [7].

Compușii polifenolici, zaharurile și acizii organici formează majoritatea OMW. OMW are, de asemenea, resurse bogate, cum ar fi potasiul și alți nutrienți minerali, care pot fi utilizați din nou ca îngrășământ [8]. Cu toate acestea, OMW ar putea fi o sursă naturală de antioxidanți datorită conținutului său ridicat de compuși polifenolici. Polifenolii din ulei de măsline au proprietăți nutriționale potențial benefice pentru activitățile lor antioxidante și biologice, cum ar fi antialergice, antiinflamatorii, anticancerigene și antihipertensive [9,10]. Potențialul redox scăzut al polifenolilor, care le permite să acționeze ca agenți reducători prin donarea de hidrogen sau electroni și eliminarea radicalilor liberi, este baza activității lor antioxidante [7].

Producătorii de ulei își propun să producă produse alimentare care își păstrează valoarea nutritivă și durata de valabilitate pe o perioadă lungă de timp. Acești factori fac ca suplimentarea cu antioxidanți să fie o tehnică comună pentru scăderea oxidării lipidelor în producția de alimente [11]. Pentru a preveni oxidarea alimentelor care conțin grăsimi și uleiuri, ca aditivi alimentari au fost folosiți antioxidanți sintetici, inclusiv hidroxitoluen butilat (BHT), terț-butil hidrochinonă (TBHQ) și hidroxianisol butilat (BHA). Cu toate acestea, a fost dezvăluit că acești antioxidanți chimici au fost legați de o varietate de pericole pentru sănătate, inclusiv cancerul și carcinogeneza [12].

Cercetări recente au arătat că antioxidanții naturali pot preveni oxidarea uleiului comestibil [11-13]. Îmbogățirea uleiului de măsline cu substanțe polifenolice poate crește durata de valabilitate a uleiului de măsline fără a afecta caracteristicile organoleptice ale acestuia. Cu toate acestea, echilibrul antioxidant/pro-oxidant depinde de mulți factori, în special de doză (de exemplu, concentrația) și momentul (de exemplu, durata de depozitare) și este un proces foarte delicat care poate fi ușor modificat [14]. În consecință, recuperarea compușilor polifenolici nu oferă doar o oportunitate economică, ci și reduce încărcătura de mediu a apelor uzate.

Scopurile acestui studiu au fost în primul rând recuperarea substanțelor polifenolice din OMW prin aplicarea metodei CPE și în al doilea rând îmbogățirea uleiului de măsline cu substanțele polifenolice recuperate. Stabilitatea polifenolilor este un parametru important în această îmbogățire. Emulgatorii, cum ar fi lecitina, au fost studiati in acest scop.

2. Materiale și metode

2.1. Materiale

În această investigație a fost folosită o probă de apă uzată de mori de măsline (Olea europaea var. Koroneiki) din regiunea Preveza (Epirus, Grecia). Eșantionul OMW a fost colectat în mod special de industria uleiului de măsline, congelat și livrat la laboratorul nostru în aceeași zi. Uleiul de măsline de pe o piață locală din Karditsa (Tesalia, Grecia) a fost folosit ca matrice pentru proba martor, compusă din uleiuri de măsline virgine și rafinate.

2.2. Reactivi

The 2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH• ) and α-tocopherol were purchased from Alfa Aesar (Karlsruhe, Germany). Sodium chloride, citric acid, lecithin of soya (>97 la sută), dietil eter și izooctan au fost obținute de la Carlo Erba (Milano, Italia). Carbonatul de sodiu anhidru și hidroxidul de sodiu erau de la Penta (Praga, Cehia). Etanolul absolut, metanolul, reactivul Folin-Ciocalteu și acidul galic monohidrat au fost de la Panreac (Barcelona, ​​Spania). Ciclohexanul și n-hexanul au fost de la Sigma-Aldrich (Steinheim, Germania). Apa deionizată utilizată în experimente a fost produsă folosind o coloană de deionizare.

2.3. Extracția polifenolilor din OMW

A fost utilizată o metodă numită extracția punctului de tulburare (CPE). Metoda CPE se bazează pe ideea că atunci când concentrația unui surfactant într-o soluție o depășește pe cea a dispersiei micelare critice, poate genera dispersii micelare [6]. Figura 1 prezintă etapele experimentale ale metodei CPE. Mai întâi, proba a trebuit să fie decongelată înainte ca solidele să poată fi separate folosind o centrifugă (Digicen 20-R, Orto Alresa, Madrid, Spania) timp de 10 minute la 4500 rpm. După colectarea supernatantului, sa adăugat acid citric (50 la sută) pentru a aduce nivelul pH-ului la 3,5. Întreaga probă a fost împărțită în trei porții, cu lecitină ca agent tensioactiv adăugat la fiecare dintre ele în concentrații de 1%, 3% și, respectiv, 5%, împreună cu 30% sare. Pentru agitare a fost folosit un agitator magnetic intens. După 20 de minute, soluția a fost centrifugată timp de 5 minute la 4500 rpm. Faza micelară superioară (surfactant) (SP) și faza apoasă inferioară (apă) (WP) au fost examinate separat. Prima recuperare a dispersiilor polifenolice a avut loc în acest moment. Cu faza apoasă care conține analiții neextrași, metoda CPE a fost efectuată de încă două ori în aceleași condiții (a 2-a și a 3-a recuperare). Foods 2023, 12, x PENTRU EVALUAREA PARTICIPĂRII 3 din 13 Etanolul absolut, metanolul, reactivul Folin–Ciocalteu și acidul galic monohidrat au fost de la Panreac (Barcelona, ​​Spania). Ciclohexanul și n-hexanul au fost de la Sigma-Aldrich (Steinheim, Germania). Apa deionizată utilizată în experimente a fost produsă folosind o coloană de deionizare

2.4. Determinarea performanței metodei CPE

2.4.1. Conținutul total de polifenoli

Conform lui Chatzilazarou et al. [15], metoda Folin-Ciocalteu a fost utilizată pentru a determina conținutul total de polifenoli (TPC) fotometric. Pe scurt, 0,5 g de dispersii micelare și 0,5 ml de reactiv Folin–Ciocalteu au fost adăugate într-un balon cotat de 25-mL. După 3 minute, s-a adăugat 1 mL de Na2C03 (35 procente, greutate/greutate). A fost folosită apă deionizată pentru a umple baloanele până la nivelul de volum necesar, iar acestea au fost apoi ținute la întuneric timp de 60 de minute. A fost folosit un spectrofotometru Shimadzu UV-1700 UV/Vis (Kyoto, Japonia) pentru a măsura absorbția la 750 nm. S-au folosit soluții standard (1-10 mg/L) pentru a crea o curbă standard a acidului galic. TPC a fost exprimat ca mg echivalenți de acid galic (GAE) per kg de dispersii micelare.

Metoda DPPH a lui Katsoyannos et al. [16], cu unele modificări, a fost utilizat pentru evaluarea activității de captare a radicalilor a polifenolilor extrași în faza de surfactant, precum și a celor încă prezenți în probă după tratarea CPE (faza apoasă). Pe scurt, o soluție de 1 mL, 0,1 mM de DPPH metanolic a fost adăugată la 4 mL de soluție de probă (500, 1000 și 2000 mg/L). Amestecul a fost agitat bine înainte de a fi lăsat să stea la temperatura camerei în întuneric timp de 30 de minute în timp ce absorbanța a fost măsurată la 517 nm. Formula utilizată pentru a determina procentul de inhibiție a fost: procent de inhibiție=100 × (Acontrol − Asample)/Acontrol, unde Acontrol și Asample sunt absorbanțele. Din activitățile de captare (procentaj) față de concentrațiile curbei probei corespunzătoare, s-a determinat IC50.

2.5. Îmbogățirea uleiului de măsline cu dispersii micelare

Folosind o sondă cu ultrasunete (Misonix Sonicator S3000, Qsonica, LLC, Newtown, CT, SUA) și un protocol de sonicare (75% energie de putere pentru 60, 75 și 90 de minute cu 0,5 puls cicluri), a fost investigată reducerea dimensiunii micelare. Metoda CPE a fost folosită pentru a recupera dispersiile micelare, care au fost apoi adăugate în uleiul de măsline pentru a-l îmbunătăți. Pentru îmbogățire, au fost folosite concentrații de 0,5, 1 și 5 procente.

2.6. Analiza calității uleiului de măsline îmbogățit

Conform Regulamentului Comisiei (CEE) nr. 2568/91 [17], a fost elaborată metoda de determinare a acizilor grași liberi (FFA) din uleiul de măsline.

2.6.2. Indicele de refracție 

A fost utilizat un refractometru (refractometru Quartz/Digital Abbe, Medline Scientific Limited, Oxon, Marea Britanie) pentru a măsura indicele de refracție al probei. Instrumentul a fost calibrat cu apă distilată, care avea un indice de refracție de 1,3333 la 20 ◦C.

2.6.3. Colorimetrie

Colorimetrul a fost utilizat pentru a determina culoarea probelor de ulei de măsline (Lovibond CAM-System 500, The Tintometer Ltd., Amesbury, Marea Britanie). Pentru a determina culoarea CIELAB, o probă (25 ml) a fost plasată într-un pahar de 50 ml și plasată în colorimetru. Au fost definite un indice psihometric de luminozitate, L* și coordonatele de crominanță, a* și b*. În plus, formula pentru calcularea cromului, sau C*, a fost următoarea: C*=[(a*)2 plus (b*)2 ] 1/2 .

2.6.4. Investigarea spectrofotometrică în ultraviolete

Folosind un spectrofotometru, metoda de investigare spectrofotometrică cu ultraviolete a fost efectuată în conformitate cu Regulamentul de punere în aplicare al Comisiei nr. 299/2013 [18].

2.6.5. Metoda Rancimat

Conform lui Lalas et al. [19], metoda Rancimat a fost folosită pentru a testa stabilitatea la oxidare a probelor de ulei de măsline. Mai precis, vasele de reacție ale lui Rancimat 743 (Metrhom LTD, Herisau, Elveția) au fost umplute cu aproximativ 3 g din fiecare ulei de măsline. Parametrii aleși au fost o temperatură de 90 ◦C și un debit de aer de 15 L/h. Punctul în care viteza de oxidare se modifică rapid și produce un punct de inflexiune puternic pe curba de oxidare este cunoscut sub numele de timp de inducție și este reprezentat de valoarea indicelui de stabilitate a uleiului de măsline. Aceasta a fost perioada de inducție (IP), care a fost furnizată în ore. În plus, această formulă a fost utilizată pentru a calcula factorul de protecție (PF): PF=(IP cu antioxidant)/(IP fără antioxidant). Inhibarea oxidării lipidelor este indicată de un factor de protecție mai mare de unu, iar activitatea antioxidantă este îmbunătățită printr-o valoare PF mai mare.

2.6.6. Calorimetrie de scanare diferențială

Calorimetria cu scanare diferențială (DSC) măsoară temperaturile și fluxurile de căldură asociate cu tranzițiile materialelor în funcție de timp și temperatură. Aceste măsuri includ atât date cantitative, cât și calitative despre modificări fizice și chimice care implică procese endoterme sau exoterme, precum și modificări ale capacității termice. DSC a fost folosit în această investigație pentru a evalua stabilitatea oxidativă a uleiului [20]. O tavă specială din aluminiu a fost folosită pentru a cântări 5 mg ± 0,5 mg de ulei. A fost adăugată și o tigaie goală (referință). Debitul de oxigen a fost de 20 ml/min, iar condițiile oxidative au fost programate la Diamond DSC (PerkinElmer Inc., Shelton, CT, SUA). Proba și referința au fost plasate pe DSC și termograma a fost inițiată la 40 °C timp de 1 min, urmată de 300 °C la o viteză de 10 °C/min. Temperatura de debut a vârfului de oxidare (Tmax) determină temperatura de pornire a oxidării.

2.6.7. Extracția compușilor polifenolici din uleiurile de măsline îmbogățite

Extracția polifenolilor din uleiurile de măsline a fost efectuată așa cum este descris de Kalantzakis și colab. [21]. Probele de ulei de măsline (1 g) au fost dizolvate în 2 ml de n-hexan și 2 ml dintr-o soluție de metanol/apă 60:40 (v/v). Soluția finală a fost centrifugată la 4500 rpm timp de 5 minute după agitare puternică. Fracția solubilă în metanol/apă (polară) a probelor de ulei de măsline a fost obținută și utilizată așa cum a fost.

2.6.8. Conținutul total de polifenoli

După cum sa menționat anterior, conținutul total de polifenoli (TPC) a fost determinat prin metoda Folin-Ciocalteu. TPC a fost exprimat ca mg echivalenți de acid galic (GAE) per kg de ulei de măsline.

2.6.9. Activitate Radical-Scavenging

Metoda DPPH, așa cum sa menționat anterior, a fost utilizată pentru a evalua activitatea de captare a radicalilor a polifenolilor extrași din probele de ulei de măsline. Capacitatea de a elimina radicalul DPPH a fost exprimată ca procent de inhibiție, iar IC50 a fost calculată din activitățile de captare (procent) față de concentrațiile curbei probei corespunzătoare.

2.7. Analize statistice

Rezultatele sunt date pentru media și abaterea standard (SD) a trei teste contemporane. Folosind pachetul software statistic IBM SPSS Statistics (Versiunea 26) (SPSS Inc., Chicago, IL, SUA), a fost efectuată o ANOVA unidirecțională pentru a determina dacă au existat diferențe semnificative statistic între valorile medii. A fost utilizat un nivel semnificativ de p < 0.05.

3. Rezultate si discutii

3.1. Recuperarea polifenolilor

A fost efectuată o fază apoasă de concentrare a lecitinei, în care a fost folosită aceeași procedură pentru recuperarea polifenolilor. Datorită concentrației scăzute de lecitină de 1%, nu a fost produsă nicio micelă de surfactant. Pe de altă parte, când a existat o concentrație mare de 5% lecitină, aceasta a redus solubilitatea lor în apă și a dus la formarea a două faze. Atât temperatura de echilibrare (45 ◦ C), cât și conținutul de sare (30 la sută) au fost constante (a treia recuperare). Faza micelară totală a celor trei recuperări este exprimată folosind coloana Total SP (Figura 2).

În plus, procedurile de sonicare (75% energie de putere pentru 60, 75 și 90 min cu un ciclu de puls de 0,5) cu o sondă ultrasonică au fost utilizate pentru a examina reducerea dimensiunii micelelor. În cele din urmă, 0,5% din dispersiile de polifenoli recuperate prin metoda CPE au fost adăugate în ulei pentru a-l îmbunătăți. Acest rezultat poate fi explicat de Víctor-Ortega et al. [22], care au descoperit că solubilizarea compușilor fenolici pe miceliile de surfactant a devenit saturată la concentrații mai mari de surfactant, iar retenția de polifenoli a scăzut. În plus, conform lui Sliwa și Sliwa [23], atunci când concentrația surfactantului este sub concentrația micelară critică (CMC), solubilitatea substanței active este scăzută.

În Katsoyannos et al. [24], când s-a aplicat 6% din surfactantul Triton X‐114, tehnica CPE în OMW (după îndepărtarea compușilor grasi) a produs recuperări mai mari de 60%. Într-un studiu diferit, Gortzi și colab. [25], au arătat că utilizând CPE simplu și ulterior, recuperarea totală a fenolului din OMW cu diferite concentrații Genapol X-080 (2, 5 și 20 la sută, v/v) a atins până la 89,5 la sută. În plus, Katsoyannos și colab. [16], a folosit un CPE în două etape cu 5% plus 5% din Tween 80 pentru a recupera până la 94,4% din totalul fenolilor din OMW. În cele din urmă, în Alibade et al. [6], lecitina a fost folosită ca surfactant, în timp ce CPE a fost folosit pentru a recupera compușii fenolici din deșeurile de nămol de vin (WSL). Fazele bogate în surfactant au arătat o activitate antioxidantă puternică. Descoperirile lor arată că CPE și lecitina pot fi utilizate pentru a separa cu succes polifenolii de WSL.

3.2. Îmbogățirea uleiului de măsline cu polifenoli din apele uzate din ulei de măsline

O alterare a proprietăților organoleptice ale dispersiilor micelare a fost observată după îmbogățirea cu 0,5% g/v (turbiditate). Această modificare a condus la selecția finală a îmbogățirii cu lecitină de 3%. Pentru a obține rezultate mai bune, prima recuperare a fost combinată cu a doua și a treia. În plus, sonicarea sa dovedit a avea succes în reducerea dispersiilor micelare. Sistemul de ulei a răspuns negativ la cantități de 1 % și 5 %. După câteva ore de îmbogățire, precipitatul a fost văzut în probele de ulei.

Proba inițială a fost supusă metodei CPE, care a determinat scăderea concentrației de polifenol de la 3448 mg la 346 mg GAE/Kg (Figura 3). La nivel molecular, reducerea numărului de legături de hidrogen dintre polifenoli și apă a permis încorporarea polifenolilor în micelă în detrimentul solubilizării acestuia [26]. Miceliile au fost apoi tratate cu sonicare și metanol pentru a extrage polifenolii, crescând conținutul de polifenoli la 1562 mg GAE/Kg. Concentrația finală de polifenoli a fost de 504 mg GAE/Kg (după sonicare), ceea ce demonstrează că o scădere a dispersiei micelare are ca rezultat o scădere a concentrației de polifenoli totali [27]. În plus, timpul prelungit cu ultrasunete face ca particulele să se dizolve în solvent, reducând valoarea TPC [28].

【Pentru mai multe informații: david.deng@wecistanche.com / WhatApp:86 13632399501】