Extracția cu apă subcritică a produselor naturale Partea 2

Vă rog contactațioscar.xiao@wecistanche.compentru mai multe informatii

4. Compuși extrași prin apă subcritică 4.1.Flavonoide

Flavonoidele, cunoscute și ca bioflavonoide, se găsesc pe scară largă în plante și fructe de pădure. Sunt compuși naturali importanți în alimentația umană. Au fost folosite pentru prevenirea și tratarea bolilor cardiovasculare. În plus, au activități antioxidante puternice și activități antibacteriene. Când merele bogate în flavonoide au fost hrănite șoarecilor sănătoși, la unii s-a redusinflamaţieau fost raportați markeri [73].

În general, flavonoidele aparțin pHenolilor. Deoarece sunt investigați pe scară largă, pot fi prezentați separat de pHenoli. Flavonoidele au structura generală a unui 15-schelet de carbon prin conectarea a două inele benzenice cu un inel heterociclic. Nucleul de bază este 2-fenilcromona.Flavonoidcompușii sunt de obicei slab solubili în apa ambientală și majoritatea solvenților organici. Tabelul 1 rezumă SBWE a flavonoidelor din materiale vegetale.

Ko și colegii de muncă au investigat relația dintre structura flavonoidelor și SBWE. Ei au descoperit că flavonoidele cu un lanț lateral OH au fost extrase în mod optim la temperaturi mai scăzute decât lanțurile laterale OCH și H. Temperaturile optime ale formelor glicozide sunt mai scăzute decât cele ale agliconilor mai puțin polari [30]. Turner și colab. a constatat că diferiți compuși glicozidici pot fi transformați de agliconii lor respectivi în mai puțin de 10 minute timp de reacție în apă din deșeurile de ceapă [20]. Rezultate similare au fost obținute de Nkurunziza și colab. [81] și Zhang și colab. [83] care au investigat extracția a patru flavonoide din okara și, respectiv, din Puerariae lobata.

Vă rugăm să faceți clic aici pentru a afla mai multe

Au fost publicate diverse lucrări privind eficiența extracției și activitățile de extracție prin compararea SBWE cu extracție cu apă caldă (HWE)[15], macerare [76]Soxhlet [50,81, extracție asistată cu ultrasunete (UAE)[93,103], microunde- extracție asistată (MAE)[93,103] și extracție cu reflux [83].Toți au descoperit că SBWE a fost mai eficient sau cel puțin echivalent cu alte metode de extracție dacă folosește doar un singur solvent. Durovic și colegii [103] au selectat apa ca solvent adecvat pentru extracția ulterioară, pe baza eficienței extracției a șase solvenți diferiți (apă, acetonă, etanol 96%, clorură de metilen, n-hexan și acetat de etil). SBWE are cel mai mare conținut total de polifenolici (TP) și flavonoide și activitate antioxidantă. Au fost confirmate activitatea citotoxică și activitățile antimicrobiene împotriva Staphylococcus aureus. Mai mult, Marin și colab. [99] au comparat o posibilă mai bună potrivire a extracției lichide sub presiune pentru prenilflavonoide și au fost utilizați trei solvenți (hexan, etanol și apă). Ei au ajuns la concluzia că extracția lichidului sub presiune folosind etanol ca solvent după utilizarea hexanului este mai bună decât utilizarea numai a apei pentru prenilflavonoide. Când s-a folosit o extracție secvențială, în care solvenții au fost utilizați într-o ordine de polaritate crescătoare (mai întâi hexan, mai târziuetanol, și în final apă), recoltele nu s-au îmbunătățit. Diferite metode de extracție au influențe notabile asupra selectivității acestor procese.

După cum se arată în Tabelul 1, efectul temperaturii și al timpului de extracție au I Mpact mai mari asupra eficienței extracției decât presiunea și raportul lichid de extracție a probei. Temperatura și timpul optim de extracție sunt rezumate în Figura 6. Temperatura optimă de extracție a flavonoidelor este între 150 și 200 de grade, iar intervalul de timp de extracție este între 10 și 50 de minute.

4.2.Polifenoli

Polifenolii, cunoscuți și sub denumirea de polihidroxifenoli, sunt o clasă structurală care este în principal naturală, prin prezența mai multor unități fenolice și fiind lipsite de funcții pe bază de azot. Multe fructe, legume, ierburi, frunze de ceai, nuci și alge conțin niveluri ridicate de pHenoli naturali. Sa raportat că polifenolii pot rezista la oxidare [31]. După cum se arată în Tabelul 2, extracțiile depolifenolipoate fi realizat fie utilizând un singur solvent cum ar fi apa, metanol, etanol sau un amestec de solvenți cum ar fi etanol-apă și metanol-apă-acid formic.

Majoritatea experimentelor au demonstrat că SBWE este superior macerării, Soxhlet și MAE [109,112,125], în timp ce Vladic și colab. a concluzionat că temperaturile mai scăzute ale SBWE sunt mai convenabile pentru valorizarea cojii de rodie și MAE este mai eficientă decât SBWE pentru extracția pHenolicilor din coaja de rodie, obținând în același timp un extract fără 5-hidroximetilfurfural [109].

Cistanche poate îmbunătăți imunitatea

Procianidinele sunt o clasă de polifenoli care se găsesc în fructe, legume și cereale cu activități chimiopreventive puternice. Gao şi colab. [119] au extras cu succes procianidine cu apă subcritică din tărâțe de sorg, epicarp de semințe de lotus, păstaie de semințe de lotus și, respectiv, semințe de cătină. Rezultatele au arătat că extractele de SBWE au o putere de reducere, o capacitate antioxidantă și o capacitate antiproliferativă mai bună asupra celulelor G2 ale hepatomului uman. Mai mult, sa constatat că activitatea antioxidantă și antiproliferativă este corelată pozitiv cu concentrația de polifenoli. În plus, Gao și colab. au găsit un rezultat similar, deoarece antioxidantul extractelor de reziduuri de semințe de cătină a fost puternic corelat cu conținutul de polifenoli. Ei au demonstrat că timpul de extracție și raportul apă/solid au fost factorii majori care au afectat randamentul de extracție al polifenolilor și captarea radicalilor acidului 2,2'-azino-bis-3-etilbenztiazolin{-6-sulfonic (ABTS) activitatea extractelor, în timp ce temperatura a fost exprimată ca un factor crucial.

Curcumina aparține polifenolilor și este instabilă și slab biodisponibilă. Kiama-hallah și colab. [128] au studiat câțiva parametri privind eficiența extracției SBWE a curcuminei. Condițiile optime de extracție sunt o temperatură de 140 de grade și o presiune de 10 Mpa. Alte lucrări despre SBWE ale curcuminei pot fi găsite în literatură [29,129-131].

Pinto și colegii săi [110] au evaluat condițiile optime SBWE ale antioxidanților și polifenolilor din cojile de castan folosind metodologia de suprafață de răspuns (RSM). Condițiile optime de extracție au fost determinate de RSM ca 220 grade/30 min. La 150 de grade , TP șiantioxidantactivitatea a fost scăzută, ceea ce poate fi cauzat de degradarea taninului și formarea altor produse de reacție. În plus, o concentrație de sub 0,1 ug/mL extracte a fost sigură. Reutilizarea acestui produs secundar de coajă de castan este benefică pentru rentabilitatea industriei agroalimentare, precum și pentru sustenabilitatea ecologică și economică. Temperatura și timpul optim de extracție pentru SBWE a polifenolilor sunt prezentate în Figura 7. Se poate observa că cel optim temperatura de extracție este între 130 și 200 de grade, iar timpul este între 15 și 35 min.

4.3. Acizi organici

În general, acizii organici din produsele naturale sunt distribuiți pe scară largă în frunzele, rădăcinile și fructele plantelor. Acizii organici sintetici prin sinteză chimică, cataliză enzimatică și fermentație microbiană nu sunt discutați în această recenzie. Acizii organici sunt în mare parte solubili în apă sau etanol și prezintă proprietăți acide, dar sunt dificil de dizolvat în alți solvenți organici. În general, se crede că acizii organici alifatici nu au activitate biologică specială, dar unii acizi organici naturali precum acidul citric, acidul malic, acidul tartric, acidul ascorbic etc. au efecte antibacteriene, antiinflamatorii, hipoglicemiante, antioxidante și de reglare imunitară. . În funcție de acidul organic în stare liberă sau sub formă de sare, solvenții de extracție pot fi apă, soluție alcalină diluată, dietil eter, eter de petrol și ciclohexan și alți solvenți organici lipofili. Un rezumat al studiilor recente privind SBWE a acizilor organici este prezentat în Tabelul 3.

Utilizarea SBWE a fost explorată pentru extracția acidului galic, acidului clorogenic, acidului cafeic, ferulic, vanilic și cumaric din diferite matrice. În mod inevitabil, unele alte componente active, cum ar fi pHenoli [23], flavonoide [108] proteine ​​[23] lipide, peptide, aminoacizi și alți compuși organici au fost adesea coextrași. Svarc-Gajic şi colab. [134] au folosit SBWE pentru extracția alcoolilor, acizilor organici, zaharurilor și a altor compuși organici din tulpinile de vișine dulci și acrișoare, constatând compozițiile chimice ale celor două probe similare. Harun și colab. [51]a raportat extracția lipidelor cu un conținut relativ ridicat de acid eicosapentaenoic din Nannochloropsis gaditana, constatând că 237 de grade și 14 min sunt condițiile optime de extracție.

Chun și colab.[52] au explorat puterea metodei SBWE asistate de lichid ionic (L) în obținerea diferiților compuși pHenolici din algele marine brune Saccharina japonica și au găsit IL 1-butil-3- pe bază de imidazoliu tetrafluoroboratul de metilimidazoliu a acționat ca catalizator. În comparație cu SBWE, SBWE plus IL au oferit o îmbunătățire progresivă în extracția pHenolicilor. La 175 de grade , conținutul de acizi galic, clorogenic, gentizic, protocatecuic, cafeic și siringic din produsele de extracție a fost de aproximativ 1.18-,4.68-, 4.66-, 7. .67-,5.12- și de 5.08-ori mai mare decât în ​​SBWE. Cu toate acestea, acidul p-hidroxibenzoic a avut o deficiență ușoară (0.{85-ori la 175 de grade ) și acidul vanilic se descompune ușor în SBWE plus IL.

Raver et al. [38] au aplicat SBWE la îndepărtarea simultană a extractelor uleioase și a extractelor solubile în apă. Randamentul optim de extracție a uleiului a fost obținut la 130 de grade și masă/probă de 1:20 g/mL după 30 de minute. A avut loc hidroliza antioxidanților legați cu esteri și glicozide, care a produs ulei cu capacități antioxidante mult mai mari decât uleiul extras prin metoda Soxhlet (n-hexan). În plus, Abdelmoez și colegii [39]

au comparat, de asemenea, eficiența extractelor de apă și a extractelor de n-hexan din semințe de bumbac. Condițiile optime de extracție a uleiului sunt 270 grade, 30 min, iar dimensiunea particulelor este mai mică de 0,5 mm.

Temperatura optimă de extracție SBWE și timpul sunt prezentate în Figura 8. Se poate observa că temperatura optimă de extracție a acizilor organici este în principal între 130 și 240 de grade, iar timpul este între 10 și 50 min.

4.4. Glicozide

Glicozidele sunt compuși în care zaharurile sau derivații de zahăr sunt legați de un alt tip de substanță non-zahar (numite și agliconi, liganzi sau substituenți). Glicozidele sunt legate printr-o legătură O-N-, S-, sau C-glicozidică între un zahăr și o componentă non-zahar, care se găsesc pe scară largă în rădăcina, tulpinile, frunzele, florile și fructele plantelor. Majoritatea glicozidelor sunt cristale colorate și, în general, puțin amare.

S-a dovedit că glicozidele extrase prin SBWE au activități antioxidante și activitate inhibitoare a tirozinazei, așa cum se arată în Tabelul 4[36,144-152]. Gao și colab.[144] a efectuat SBWE de compuși pHenolici din reziduuri de semințe de rodie la 80-280 grade C. Rezultatele au arătat că TP a crescut odată cu creșterea temperaturii de extracție de la 80 de grade la 220 de grade și a scăzut de la 220 de grade la 280 de grade. La {{9 }} grad , ruperea legăturilor a dus la creșterea TP, totuși, o temperatură mai ridicată a determinat degradarea pHenolicilor. În plus, au combinat SBWE cu leșierea și EAU folosind apă (temperatura camerei) și solvenți organici, și anume metanol, etanol și acetonă. TP și capacitățile antioxidante ale SBWE (120 de grade) nu au fost la fel de mari ca solvenții organici; totuși, în ceea ce privește timpul de extracție (2 ore pentru leșiere față de 30 min pentru SBWE) și toxicitate, apa subcritică este mai acceptabilă. Meng și Cheng [149] au studiat 13 compuși pHenolici și 20 de elemente anorganice ale Erigeron breviscapus. De asemenea, au găsit rezultate similare, deoarece glicozidele nu sunt stabile la temperatură ridicată și cu un timp de extracție lung. De exemplu, scutellareina și apigenina sunt agliconii scutelarinei și apigeninei 7-glucuronidei corespondente, când legăturile glicozidice la temperatură înaltă devin instabile și încep să se descompună în gliconul și agliconul său. Haznedaroglu și colab. [147] au optimizat parametri precum temperatura, timpul de extracție și debitul. Temperatura și timpul de extracție s-au găsit ca fiind cei mai eficienți parametri pentru TP și flavonoidele totale, în timp ce timpul de extracție și debitul pentru conținutul de antociani. În plus, temperatura și timpul au fost principalii parametri pentru eficacitatea extractelor asupra inhibării tirozinazei.

Temperatura optimă de extracție și timpul de extracție pentru glicozide în SBWE sunt prezentate în Figura 7. Temperatura optimă de extracție a acizilor organici este între 100 și 160 de grade și timpul este între 20 și 60 min.

4.5. Carbohidrați

Carbohidrații sunt un termen foarte comun care include zaharuri, amidon și celuloză, care sunt o clasă importantă de compuși organici larg distribuiti în natură. Zaharidele sunt împărțite în patru grupe: monozaharide, dizaharide, oligozaharide și polizaharide. După cum se arată în Tabelul 5, carbohidrații extrași de SBWE posedă antioxidanți [153], antimitotice [154] și efecte inhibitoare de creștere [55].

Solvenții tradiționali de extracție folosesc adesea soluție alcalină [154], soluție acidă [156] și apă ca solvenți de extracție [157]. Chun și colab.[154] a efectuat SBWE de la Pseuder-anthem palatiferum Radlk și a combinat-o cu o tehnică convențională folosind hidroxid de sodiu 0.1 M. Conjugatele obținute din SBWE la 150 grade au prezentat o activitate anticoagulantă mai bună decât cele găsite la 200 grade și au fost comparabile cu cea a tehnicii convenționale. Villamiel și colab.[156] şi Zhang şi colab. [159] a folosit soluție de acid citric pentru a ajusta pH-ul la 3,0,5,0, respectiv.Co Comparativ cu extracția convențională cu acid citric, SBWE poate obține un randament mai mare de pectină, un conținut mai mare de acid galacturonic și un grad mai mare de esterificare metilic. În mod similar, Chun și colab. [158] și Goosen și colab. [169] au efectuat SBWE și l-au comparat cu extracția convențională folosind 0,05 M HCI. Toți au descoperit că eficiența SBWE a fost semnificativ mai mare comparativ cu metodele convenționale.

SBWE și alte trei tehnologii inovatoare UAE, MAE și extracția fluidului supercritic (SFE) au fost combinate sau cuplate. Duan şi colab. [56] au folosit Emiratele Arabe Unite pentru a extrage cu succes ingredientul principal polizaharide din Lentinus edodes. A fost aplicat un design Box-Behnken (BBD) pentru a optimiza starea Emiratelor Arabe Unite, inclusiv temperatura de extracție, timpul de extracție, raportul lichid-solid și puterea ultrasonică. Sa demonstrat că proba din Emiratele Arabe Unite are activități antioxidante mai bune în comparație cu alte metode de extracție (SBWE, Emiratele Arabe Unite). Morales și colab.[57] au descoperit că EAU sau SBWE (200 de grade, 11,7 Mpa) au fost mai eficiente pentru a obține fracțiuni îmbogățite cu glucan din ciupercile shiitake. Ei au dezvăluit că o combinație de extracte din EAU și SBWE a arătat niveluri mai mari de glucoză și reziduuri de manoză și galactoză mai mici decât celelalte extracții, sugerând o anumită specificitate de extracție față de -glucani. Mai mult, extractele obținute în urma unei combinații de tehnologii și-au păstrat parțial proprietățile imunomodulatoare, dar au prezentat activități hipocolesterolemice ridicate conform studiilor in vitro.

Sagittaria sagittifolia L. este o sursă de hrană sănătoasă și un refacetor pentru terapia adjuvantă a tuberculozei, orbirii nocturne, pancreatitei, diabetului, traheitei și infecțiilor tractului urinar. Ma și echipa sa [35] au desfășurat lucrări continue privind caracterizarea, activitățile antioxidante și imunologice ale extractelor SBWE din S.sagittifolia L. Caracteristicile structurale ale extractului au fost elucidate folosind cromatografia lichidă de înaltă performanță (HPLC), cromatografia gazoasă (GC) , microscopie electronică cu scanare (SEM), spectroscopie în infraroșu (IR), microscopie cu forță atomică (AFM), potențial zeta și metode roșu Congo.

Polizaharidele extrase au prezentat o activitate antioxidantă mai puternică in vitro și o activitate imunomodulatoare mai puternică. Prin urmare, polizaharidele extrase din S.sagittifolia L. cu SBWE au potențialul de a fi utilizate ca agenți imunoreactivi în medicină și alimente funcționale. Plaza și colab. au descoperit reacția Maillard, caramelizarea și oxidarea lor și reacția Folin din probe de microalge, macroalge și rozmarin. Este prima dată când se verifică neoformarea antioxidanților în timpul extracției SWE a diferitelor produse naturale [165]. Uneori, temperaturile ridicate de funcționare pot genera noi compuși bioactivi, iar SBWE este o tehnică foarte promițătoare pentru obținerea de compuși bioactivi din produse naturale. După cum se arată în Figura 9, temperatura optimă de extracție a acizilor organici este între 120 și 180 de grade, iar timpul este între 10 și 40 de minute.

Figura 9. Condiții optime de extracție pentru carbohidrați, uleiuri esențiale și alcaloizi.

Acest articol este extras din Molecules 2021, 26, 4004. https://doi.org/10.3390/molecules26134004 https://www.mdpi.com/journal/molecules