Екстракција подкритичне воде природних производа, део 3

Контактирајтеoscar.xiao@wecistanche.comза више информација

4.6. Есенцијална уља

Етерична уља, која се називају и испарљива уља или етерична уља, односе се на испарљива хемијска једињења која потичу из биљака. Етерична уља се често састоје од делова цветова, листова, дрвета, коре, корена, семена или коре. Етерична уља су обично липофилна и лако растворљива у уљима, што им омогућава да лако продиру у кожу и улазе у тело кроз богате капиларе испод поткожног масног ткива. Етерична уља су се вековима користила у народној медицини у старој Кини, Египту, Арабији и Грчкој. Стога су неки истраживачи покушали да искористе СБВЕ као зелени растварач за екстракцију етеричних уља из биљака, а недавна истраживања су илустрована у табели 6 [12,22,28,174-206]. Најчешћа етерична уља се екстрахују дестилацијом [174,176,180,181], н-хексаном [174] или суперкритичним угљен-диоксидом [181] или дихлорометаном [181].

Кликните овде да бисте сазнали више

Семе коријандера (Цориандрум сатиоум Л.) садржи есенцијално уље (до 1 одсто) и све се више користи као зачин у прехрамбеној индустрији. Еикани и др.[174] и Зековић и др. [175,181] су екстраховали и изоловали етерично уље помоћу СБВЕ. Температуре екстракције (100, 125, 150 и 175 степени), средње величине честица (0,25, 0,50 и 1 мм) и брзине протока воде (1,2 и 4 мЛ/ мин) истраживали су Еикани ет ал. Раздвајање и идентификација компоненти је извршена помоћу ГЦ-ФИД и ГЦ-МС. Закључили су да су хидро дестилација и Сокхлет екстракција показале већу ефикасност екстракције, али је СБВЕ резултирао више концентрисаним етеричним уљима у вредним оксигенисаним компонентама. Зоран и др. такође је закључио да би СБВЕ процес имао предност у погледу потрошње времена јер је 20 минута за овај процес значајно мање од 2 х, 4-5 х и 4 х потребних за биљну децокцију, Сокхлет и екстракритичну екстракцију течности , редом.

Већина етеричних уља које екстрахује СБВЕ нема истраживања о активностима, осим Ма ет ал. [176], који је екстраховао етерична уља из К. галангала користећи СБВЕ побољшан ултразвуком и истражио антиоксидативну способност етеричних уља. Испитивани су утицаји температуре, времена екстракције, притиска, густине ултразвучне снаге и фреквенције на принос екстракције. Антиоксидативна активност есенцијалних уља процењена је тестовима способности уклањања 2,2-дифенил-1-пикрил-хидразил(ДППХ) и активности уклањања супероксидних ањонских радикала. Резултат је показао да су антиоксидативни ефекти УАЕ

екстрахована есенцијална уља била су боља од оног од биљних децокција и СБВЕ. Као што је приказано на слици 9, оптимална температура екстракције етеричних уља је између 120 и 160 степени, а време је између 10 и 35 мин.

4.7. Алкалоиди

Алкалоиди су класа основних органских једињења која садрже азот са великом структурном разноврсношћу, од којих су већина хетероциклична једињења, а атом азота је у хетероцикличном прстену. Већина алкалоида је алкална и има терапеутске и рекреативне активности. Биљке које садрже алкалоиде се вековима користе у народној медицини. Због тога се многим истраживачима обраћа пажња на екстракцију и одвајање алкалоида из биљака. Традиционалне екстракције укључују органске раствараче, као што је метанол [183,184],

Цистанцхе може побољшати имунитет

етанол [183], или кисели раствор [187]. Недавно је СБВЕ успешно примењен на екстракцију или одвајање алкалоида из биљака или животиња, као што је илустровано у табели 6.

Због разноврсности и релативно лоше термичке стабилности алкалоида, оптималне методе екстракције зависе од пХ физиохемијских карактеристика алкалоида. Лиу ет ал. [16л је користио СБВЕ и капиларну електрофорезу (ЦЕ) за екстракцију и одређивање цитизина, софо-карпина, марина, софоридина и оксиматрина у Сопхора флавесценс Аит., која је традиционална кинеска медицина. Приноси екстракције добијени применом СБВЕ, АСЕ, УАЕ и метода екстракције намакањем хлороформом су заједно упоређени. СБВЕ је потребно кратко време екстракције, јер нема потребе за потрошњом органских растварача и показао је највећу ефикасност екстракције за укупан принос алкалоида. Слично, Торто ет ал.[184] закључили су да су и СБВЕ и конвенционалне методе постигле компатибилна поља екстракције, док су рефлукс и УАЕ били спорији (преко 6 сати) и користили су велике количине органских растварача. Стога је СБВЕ метода била једноставна и релативно брза за екстракцију. Међутим, Лиу ет ал. [183] ​​су показали да ЛЦ-ЕСИ-орбитрап МС пружа моћан метод за идентификацију и одређивање хепатотоксичних пиролизидин алкалоида, а рефлукс је показао већу ефикасност екстракције у поређењу са СБВЕ. Хомес и његови сарадници |186] су истраживали конвенционалне и иновативне технике екстракције (СБВЕ, УАЕ). Открили су да оба екстракта коре банане и цвекле добијени ТХД (100 степени, 20 мин) показују највећи укупан садржај фенола и антиоксидативни капацитет. Екстракција инфузијом (80 степени, 30 мин) дала је екстракт коре цвекле са највећим укупним садржајем бетацијанина. Оптимална температура и време екстракције за алкалоиде су такође наведени на слици 9.

4.8.КинонеС

Хинони су нека врста органских компоненти које имају кинонске структуре, које се углавном могу поделити у четири типа: бензохинон, нафтохинон, пХенантрахинон и антрахинон. Антракинон и његови деривати широко постоје у биљкама и могу се добити из многих биљака, посебно четинара. Неки кинони имају пожељна пХ-армаколошка својства, као што су пургативне, антимикробне и антипаразитске, анти-кардиоваскуларне улоге, итд. Екстракција кинона из природних производа користи етил ацетат [190], СФЕ[190], етанол [191,193] или воду као растварачи за екстракцију, приказани у табели 6.

Махмуд и др. [188] су извршили екстракцију пХенолних једињења из перикарпа мангостина субкритичним третманом воде на температурама и притисцима од 120 до 160 степени Ц и 1 до 10 Мпа у шаржним и полусеријским системима. Они су додали 10 до 30 процената дубоког еутектичког растварача (ДЕС) у подкритичну воду, а резултати су показали да је са 30 процената ДЕС, приноси садржаја ксантона и пХенолних једињења били 24,87 мг/г осушеног узорка и 179,54 мг еквивалента галне киселине/г. осушени узорак на температурама екстракције од 160 и 120 степени Ц у шаржном систему, респективно. Додавање ДЕС-а у СБВЕ процес може убрзати реакцију хидролизе за екстракцију матрице компоненти биљне биомасе.

Моринда цитрифолиа (Нони), засађена у тропској Азији, користи се у народним лековима за лечење различитих врста болести и симптома. Шотипрук и сарадници су спровели низ експеримената на овој биљци[191-193]. Користили су систем континуираног протока за екстракцију дамнакантала, ализарина и 1,2-дихидроксиантракинона. Открили су да притисак није имао значајан утицај на резултате за опсег 110-220 степена. Цо У поређењу са конвенционалном екстракцијом, СБВЕ и Сокхлет су резултирали екстрактима који имају највећу антиоксидативну активност. Подаци су опремљени математичким моделима за одређивање механизма екстракције. Резултати сугеришу да је на укупни механизам екстракције утицала равнотежа поделе раствора са спољним преносом масе кроз течни филм.

Оптимална температура и време екстракције за киноне у СБВЕ приказани су на слици 10. Оптимална температура екстракције кинона је између 160 до 170 степени и време је између око 60 до 120 мин.

4.9. Терпени

Терпени су велика и разнолика класа органских једињења која користе изопрен као основну структурну јединицу, која широко постоји у биљкама и неким инсектима, а може се добити из многих биљака, посебно четинара. Терпени имају широке варијанте и могу се класификовати према броју изопренских јединица у молекулу, као што су монотерпени, хемитерпени, сесквитерпени, дитерпени, тритерпени, тетратерпени и политерпени. Терпени су од значаја за употребу у прехрамбеној, козметичкој и пХармацеутској индустрији. Међутим, екстракција терпена и терпеноида из природних производа је често проблематична, што је илустровано у табели 6. Сходно томе, они се углавном производе индустријском синтезом, обично из петрохемијских производа.

Цхен ет ал. [197] је ангажовао СБВЕ за ефикасну екстракцију сесквитерпенских лактона из И. рацемосе. Испитивано је време екстракције (23.2-56.8 мин), температура (129.5-230.5 степени) и брзина протока (1.3-4.7 мЛ/мин). Заједничко поређење СБВЕ са традиционалним технологијама екстракције (Сокхлет, УАЕ и СФЕ) показало је да би субкритична вода могла бити зелена и ефикасна замена за екстракцију сесквитерпенских лактона из И. рацемосе. Ксиао ет ал. [13] развио СБВЕ за екстракцију урсолне киселине из Хедиотис диффуса. Показало се да РСМ модел веома добро предвиђа експерименталне резултате и показао је да је принос УА углавном зависио од односа растварач/чврста материја, а затим од величине честица и температуре. Четири методе екстракције (УАЕ и СБВЕ) су заједно анализиране, што је показало да је СБВЕ технологија екстракције која штеди време, штеди и животну средину за екстракцију УА из Хедиотис фуса. Други истраживачи су постигли исте експерименталне резултате, осим Фалев ет ал. [200], који је открио да је подкритична вода лош растварач за пентацикличне тритерпене. Екстракција субкритичним растварачима (алифатични алкохоли, ацетонитрил и хлороформ) је најбржи и најефикаснији начин за изоловање пентацикличних тритерпена из биљних сировина.

Оптимална температура и време екстракције терпена у СБВЕ су сумирани на слици 10. Оптимална температура екстракције кинона је између 130 и 225Ц, а време је између око 10 и 50 мин.

4.10.Лиананс

Лигнани су врста природних једињења насталих полимеризацијом два молекула деривата фенилпропаноида (тј. Ц3-Ц6 мономера), који постоје у биљкама и припадају пХитоестрогенима. Мономери састављени од лигнана укључују циметну киселину, цинамил алкохол, акрил бензен, алилбензол и тако даље. Извештава се да лигнани имају потенцијалну антитуморску, антиинфламаторну или антиоксидативну активност у лабораторијским моделима људских болести. Већина лигнана је липофилна и лако растворљива у органским растварачима. Стога је екстракција лигнана из биљака често користила етанол, етар или ацетон као раствараче за екстракцију. Истраживања о СБВЕ лигнана су само неколико радова, као што је наведено у табели 6.

Еврим [48,50] је спровео детаљно испитивање облика материјала (ланено семе, млевено ланено семе и штапићи од ланеног брашна), температуре, времена екстракције, притиска, слатке воде и количине узорка на ефекат садржаја лигнана секоизоларицирезинол диглукозида. коришћењем убрзаног екстрактора растварача. Највећа количина (12,94 мг/г) и принос екстракције (72,57 процената) добијени су на 180 степени током 15 минута, 10,3 Мпа и 40 процената слатке воде коришћењем 5 г штапића ланеног брашна. Боудоир ет ал. [42] користили су воду и етанол у подкритичним условима за екстракцију биоактивних једињења из одмашћеног семена сусама (Сесамум индицум Л.). На 220 степени, 8 Мпа и 63,5 процената етанола као корастварача, приноси лигнана, ТП, флавоноидних једињења су били максимизирани, а антиоксиданси су били слични онима постигнутим употребом синтетичких антиоксиданата. Кинетичке студије су показале високу брзину екстракције пХенолних једињења до првих 50 мин екстракције, и то је било упоредо са највећим капацитетом чишћења. СБВЕ би могао селективно екстраховати различите врсте биоактивних једињења само променом услова процеса. Оптимална температура екстракције за лигнане је око 180 степени, као што је приказано на слици 10.

4.11.Стероиди

Астероид је класа природних хемијских компоненти које су широко присутне у природи, укључујући пХитостерин, жучне киселине, Ц2 стероиде, алергијске хормоне инсеката, срчане гликозиде, стероидне сапонине, стероидне алкалоиде, буфогенин, итд. Структура језгра стероида има основну структуру скелета од циклопентан-перхидрофентрена, везан у четири "стопљена" прстена: три шесточлана циклохексанска прстена и један петочлани циклопентански прстен. Стероидна једињења имају различите биолошке активности. Имају широк спектар примена. Методе екстракције стероида из природних производа укључујући мацерацију, Сокхлет и СБВЕ су илустроване у табели 6.

Гинсенг је добро позната традиционална кинеска медицина са бројним пХармаколошким ефектима [24-26]. Ове биоактивне компоненте су углавном гинсенозиди, полифеноли, аминокиселине и полисахариди. Рената и др. [24] је користио СБВЕ за добијање фруктоолигосахарида и бета-екдизона из корена бразилског гинсенга и надземних делова. Лее ет ал. [25] екстраховао црвени гинсенг варирањем температуре (150-200 степен) и времена екстракције (5-30 мин) у СБВЕ. У поређењу са традиционалним методама екстракције топлотом (етанол, топла вода и метанол), екстракти црвеног гинсенга из СБВЕ имали су веће концентрације гинсенозида и антиоксидативна својства. Схиврај и др. [204] применио је подкритичну воду за екстракцију витанолида и витанолида из ашваганде на различитим температурама (100-200 степен ) и временима екстракције (10-30 мин). Различити биолошки ефекти, укључујући цитотоксичност, активност антиоксиданса и инхибиције ензима су квантификовани коришћењем ХПЛЦ. Витхаферин А је показао значајно смањење вијабилности ћелија ћелија рака грлића материце, са вредностима ИЦс0 од 10 мг/мЛ и 8,5 μМ/мЛ, респективно, али без цитотоксичног ефекта за нормалне ћелије. Дакле, СБВЕ би се могао користити за екстракцију пХармаколошки активних фракција са терапијским применама. Оптимална температура екстракције за стероиде је око 160 степени, као што је приказано на слици 10.

5. Закључци и будуће перспективе

Због своје нетоксичне, незапаљиве и широко доступне природе, СБВЕ природних производа је стекао већу пажњу током последње деценије. Наш преглед преко 200 артикала показује да је СБВЕ технологија која обећава у екстракцији природних производа. Велики избор биљних материјала екстрахован је подкритичном водом. Узорци материјала укључују лековито биље, зачинско биље, поврће, воће, алге, жбуње, листове чаја, житарице и семенке. СБВЕ је екстраховао следеће природне производе: алкалоиде, угљене хидрате, етерично уље, флавоноиде, гликозиде, лигнане, органске киселине, полифеноли, киноне, стероиде и терпене. У СБВЕ се користе и статички и динамички режими. Генерално, статичка ефикасност екстракције је нижа од оне код динамичког модела. Дакле, већина СБВЕ експеримената је спроведена коришћењем статичког режима, а затим, праћеног динамичким моделом. СБВЕ систем је такође повезан са ХПЛЦ, субкритичном воденом хроматографијом и течном хроматографијом на високим температурама. Ко-растварачи као што је етанол,

метанол, соли и јонске течности су такође коришћени за побољшање ефикасности СБВЕ. Треба напоменути да температура има најзначајнији утицај на ефикасност СБВЕ, те се стога може оптимизовати. Оптимална температура се креће од 120 до 200 степени за екстракцију горе наведених природних производа.

Главна предност СБВЕ природних производа је та што је вода нетоксична, па је стога погоднија за екстракцију биља, поврћа и воћа јер екстракте могу безбедно да конзумирају људи или животиње. Поред тога, ако се у СБВЕ не користе органски модификатори, течни отпад настао након СБВЕ не захтева одлагање отпада. Међутим, висока температура која се користи у СБВЕ може потенцијално изазвати деградацију аналита. Стога се мора проценити стабилност аналита под температурним условима који ће се користити у СБВЕ како би се осигурало да екстраховани аналити не подлежу деградацији током СБВЕ. СБВЕ користи течност високог притиска и високе температуре и потребан је велики опрез да би се обезбедио безбедан рад СБВЕ система. Поред тога, током динамичког СБВЕ процеса може доћи до честих блокада водовода.

Огромна већина пријављених истраживања СБВЕ проучава се на клупи. Следећи ниво СБВЕ би требало да буде скалирање на индустријски ниво. Резултати неких пилот студија су показали потенцијални развој великих СБВЕ процеса.