Extracció d'aigua subcrítica de productes naturals Part 2

Siusplau contactaoscar.xiao@wecistanche.comper a més informació

4. Compostos extrets per aigua subcrítica 4.1.Flavonoides

Els flavonoides, també coneguts com a bioflavonoides, es troben àmpliament en plantes i baies. Són compostos naturals importants en la dieta humana. S'han utilitzat per prevenir i tractar malalties cardiovasculars. A més, tenen una forta activitat antioxidant i activitats antibacterianes. Quan les pomes amb alt contingut en flavonoides es van alimentar a ratolins sans, en alguns disminueixinflamacióes van informar marcadors [73].

En termes generals, els flavonoides pertanyen als pHenols. Com que estan àmpliament investigats, es poden presentar per separat dels pHenols. Els flavonoides tenen l'estructura general d'un 15-esquelet de carboni connectant dos anells de benzè amb un anell heterocíclic. El nucli bàsic és la 2-fenilcromona.Flavonoideels compostos solen ser poc solubles en aigua ambiental i la majoria de dissolvents orgànics. La taula 1 resumeix l'SBWE dels flavonoides de materials vegetals.

Ko i els seus companys de feina han investigat la relació entre l'estructura dels flavonoides i l'SBWE. Van trobar que els flavonoides amb una cadena lateral OH s'extreien de manera òptima a temperatures més baixes que les cadenes laterals OCH i H. Les temperatures òptimes de les formes de glicòsids són inferiors a les de les aglicones menys polars [30]. Turner et al. va trobar que diferents compostos glicosídics es poden convertir per les seves respectives aglicones en menys de 10 minuts de temps de reacció en aigua a partir de residus de ceba [20]. Nkurunziza et al. van obtenir resultats similars. [81] i Zhang et al. [83] que va investigar l'extracció de quatre flavonoides d'okara i de Puerariae lobata, respectivament.

Feu clic aquí per saber-ne més

S'han publicat diversos treballs sobre l'eficiència d'extracció i activitats d'extracció mitjançant la comparació de SBWE amb extracció d'aigua calenta (HWE)[15], maceració [76]Soxhlet [50,81, extracció assistida per ultrasons (UAE)[93,103], microones- extracció assistida (MAE)[93,103] i extracció per reflux [83].Tots ells van trobar que SBWE era més eficaç o almenys equivalent a altres mètodes d'extracció si només utilitzaven un dissolvent. Durovic i els seus companys [103] han seleccionat l'aigua com a dissolvent adequat per a una extracció posterior basant-se en l'eficiència d'extracció de sis dissolvents diferents (aigua, acetona, etanol al 96 per cent, clorur de metilè, n-hexà i acetat d'etil). SBWE té els continguts totals de polifenòlics (TP) i flavonoides més alts i activitat antioxidant. Es va confirmar l'activitat citotòxica i les activitats antimicrobianes contra Staphylococcus aureus. A més, Marín et al. [99] han elaborat un possible millor ajust de l'extracció de líquids a pressió per als prenilflavonoides, i es van utilitzar tres dissolvents (hexà, etanol i aigua). Van concloure que l'extracció líquida a pressió utilitzant etanol com a dissolvent després d'utilitzar hexà és millor que utilitzar només aigua per als prenilflavonoides. Quan es va utilitzar una extracció seqüencial, on es van utilitzar dissolvents en un ordre de polaritat creixent (primer hexà, desprésetanol, i finalment aigua), els rendiments no van millorar. Els diferents mètodes d'extracció tenen influències notables en la selectivitat d'aquests processos.

Tal com es mostra a la taula 1, l'efecte de la temperatura i el temps d'extracció tenen uns I Mpacts més grans sobre l'eficiència de l'extracció que la pressió i la relació líquid d'extracció de mostra. La temperatura i el temps d'extracció òptims es resumeixen a la figura 6. La temperatura òptima d'extracció dels flavonoides és d'entre 150 i 200 graus i el rang de temps d'extracció és d'entre 10 i 50 min.

4.2.Polifenols

Els polifenols, també coneguts com a polihidroxifenols, són una classe estructural que és principalment natural, per la presència de més d'una unitat fenòlica i per estar privats de funcions basades en nitrogen. Moltes fruites, verdures, herbes, fulles de te, fruits secs i algues contenen alts nivells de pHenols naturals. S'ha informat que els polifenols poden resistir l'oxidació [31]. Com es mostra a la taula 2, les extraccions depolifenolses pot dur a terme amb un sol dissolvent com aigua, metanol, etanol o una barreja de dissolvents com etanol-aigua i metanol-aigua-àcid fòrmic.

La majoria dels experiments han demostrat que SBWE és superior a la maceració, Soxhlet i MAE [109,112,125], mentre que Vladic et al. va concloure que les temperatures més baixes de SBWE són més convenients per a la valorització de la pell de magrana i el MAE és més eficient que SBWE per a l'extracció de pHenòlics de la pell de magrana mentre s'obté un extracte lliure d'hidroximetilfurfural [109].

Cistanche pot millorar la immunitat

Les procianidines són una classe de polifenols que es troben en fruites, verdures i cereals amb potents activitats quimiopreventives. Gao et al. [119] van extreure amb èxit procianidines amb aigua subcrítica del segó de sorgo, l'epicarp de llavors de lotus, la beina de llavors de lotus i la llavor d'arç d'arç marí, respectivament. Els resultats van mostrar que els extractes de SBWE tenien un millor poder reductor, capacitat antioxidant i capacitat antiproliferativa a les cèl·lules G2 de l'hepatoma humà. A més, es va trobar que l'activitat antioxidant i antiproliferativa estava positivament correlacionada amb la concentració de polifenols. A més, Gao et al. han trobat un resultat similar, ja que l'antioxidant dels extractes de residus de llavors d'arç de mar estava altament correlacionat amb el contingut dels polifenols. Van demostrar que el temps d'extracció i la relació aigua/sòlid eren els principals factors que van afectar el rendiment d'extracció de polifenols i l'eliminació de radicals de l'àcid 2,2'-azino-bis-3-etilbenztiazolina-6-sulfònic (ABTS) l'activitat dels extractes, mentre que la temperatura es va expressar com un factor crucial.

La curcumina pertany als polifenols i és inestable i poc biodisponible. Kiama-hallah et al. [128] van estudiar alguns paràmetres sobre l'eficiència d'extracció SBWE de la curcumina. Les condicions òptimes d'extracció són una temperatura de 140 graus i una pressió de 10 Mpa. Altres treballs sobre SBWE de curcumina es poden trobar a la literatura [29,129-131].

Pinto i els seus col·laboradors [110] han avaluat les condicions òptimes de SBWE d'antioxidants i polifenols de closques de castanya mitjançant la metodologia de la superfície de resposta (RSM). Les condicions òptimes d'extracció es van determinar per RSM com a 220 graus / 30 min. A 150 graus, TP iantioxidantes va reduir l'activitat, que pot ser causada per la degradació del taní i la formació d'altres productes de reacció. A més, una concentració d'extractes inferior a 0,1 ug/ml era segura. La reutilització d'aquest subproducte de closques de castanya és beneficiosa per a la rendibilitat de l'agroindústria, i per a la sostenibilitat mediambiental i econòmica. La temperatura i el temps òptims d'extracció de polifenols per SBWE es mostren a la figura 7. Es pot veure que l'òptim la temperatura d'extracció és d'entre 130 i 200 graus, i el temps és entre 15 i 35 min.

4.3. Àcids orgànics

En general, els àcids orgànics dels productes naturals estan àmpliament distribuïts a les fulles, arrels i fruits de les plantes. Els àcids orgànics sintètics mitjançant la síntesi química, la catàlisi enzimàtica i la fermentació microbiana no es discuteixen en aquesta revisió. Els àcids orgànics són majoritàriament solubles en aigua o etanol i presenten propietats àcides, però són difícils de dissoldre en altres dissolvents orgànics. En general es creu que els àcids orgànics alifàtics no tenen activitat biològica especial, però alguns àcids orgànics naturals com l'àcid cítric, màlic, tartàric, àcid ascòrbic, etc. tenen efectes antibacterians, antiinflamatoris, hipoglucèmics, antioxidants i reguladors immunològics. . Depenent de l'àcid orgànic en estat lliure o en forma de sal, els dissolvents d'extracció podrien ser aigua, solució alcalina diluïda, èter dietílic, èter de petroli i ciclohexà i altres dissolvents orgànics lipòfils. A la taula 3 es mostra un resum dels estudis recents sobre SBWE d'àcids orgànics.

Es va explorar l'ús de SBWE per a l'extracció d'àcid gàl·lic, àcid clorogènic, àcid cafeic, àcid ferúlic, àcid vainílic i àcid cumàric de diverses matrius. Inevitablement, alguns altres components actius com els pHenòlics [23], els flavonoides [108] les proteïnes [23]lípids, els pèptids, els aminoàcids i altres compostos orgànics sovint es coextreien. Svarc-Gajic et al. [134] han utilitzat SBWE per a l'extracció d'alcohols, àcids orgànics, sucres i altres compostos orgànics tant de tiges de cirera dolça com agra, trobant que les composicions químiques de les dues mostres són similars. Harun et al. [51] va informar d'una extracció de lípids amb un contingut relativament alt d'àcid eicosapentaenoic de Nannochloropsis gaditana, trobant que 237 graus i 14 min eren les condicions òptimes d'extracció.

Chun et al.[52] van explorar el poder del mètode SBWE assistit per líquid iònic (L) per obtenir diferents compostos pHenòlics de l'alga marró Saccharina japonica i van trobar l'IL 1-butil-3- a base d'imidazoli. El tetrafluoroborat de metilimidazoli va actuar com a catalitzador. En comparació amb SBWE, SBWE més IL va proporcionar una millora progressiva en l'extracció de pHenòlics. A 175 graus, el contingut d'àcids gàl·lic, clorogènic, gentsic, protocatecuic, cafeic i siringic en els productes d'extracció era d'aproximadament 1.18-,4.68-, 4.66-, 7. .67-, 5.12- i 5.08- vegades més alt que en SBWE. Tanmateix, l'àcid p-hidroxibenzoic tenia una lleu deficiència (0.85-plegament a 175 graus) i l'àcid vainílic es descomposava fàcilment en SBWE més IL.

Raver et al. [38] han aplicat SBWE a l'eliminació simultània d'extractes d'oli i extractes solubles en aigua. El rendiment òptim d'extracció d'oli es va obtenir a 130 graus i massa/mostra d'1:20 g/mL després de 30 min. Es va produir la hidròlisi d'antioxidants enllaçats amb èster i glicòsid, que va produir oli amb capacitats antioxidants molt més altes que l'oli extret mitjançant el mètode Soxhlet (n-hexà). A més, Abdelmoez i companys de feina [39]

també han comparat l'eficiència dels extractes d'aigua i els extractes de n-hexà de llavors de cotó. Les condicions òptimes d'extracció d'oli són 270 graus, 30 min, i la mida de les partícules és inferior a 0,5 mm.

La temperatura i el temps òptims d'extracció de SBWE es mostren a la figura 8. Es pot veure que la temperatura òptima d'extracció dels àcids orgànics es troba principalment entre 130 i 240 graus, i el temps és entre 10 i 50 min.

4.4. Glicòsids

Els glicòsids són compostos en els quals els sucres o derivats del sucre s'uneixen a un altre tipus de substància no sucre (també anomenades aglicones, lligands o substituents). Els glicòsids estan units per un enllaç glicosídic O-N-, S- o C-entre un sucre i un component no sucre, que es troben àmpliament a l'arrel, tiges, fulles, flors i fruits de les plantes. La majoria de glicòsids són cristalls de colors, i generalment una mica amargs.

S'ha demostrat que els glicòsids extrets per SBWE tenen activitats antioxidants i activitat inhibidora de la tirosinasa, tal com es mostra a la taula 4 [36,144-152]. Gao et al.[144] ha realitzat SBWE de compostos pHenòlics a partir de residus de llavors de magrana a 80-280 graus C. Els resultats van mostrar que el TP augmentava amb l'augment de la temperatura d'extracció de 80 graus a 220 graus i va disminuir de 220 graus a 280 graus. A {{9} }} grau , la ruptura dels enllaços va provocar l'augment de TP, tanmateix, una temperatura més alta va provocar la degradació dels pHenòlics. A més, van combinar SBWE amb lixiviació i Emirats Àrabs Units utilitzant aigua (temperatura ambient) i dissolvents orgànics, és a dir, metanol, etanol i acetona. Les capacitats de TP i antioxidants de SBWE (120 graus) no eren tan altes com els dissolvents orgànics; tanmateix, pel que fa al temps d'extracció (2 h per a la lixiviació vs. 30 min per a SBWE) i la toxicitat, l'aigua subcrítica és més acceptable. Meng i Cheng [149] han estudiat 13 compostos pHenòlics i 20 elements inorgànics d'Erigeron breviscapus. També han trobat resultats similars, ja que els glucòsids no són estables a alta temperatura i amb un llarg temps d'extracció. Per exemple, l'escutellareïna i l'apigenina són les aglicones del glucurònid 7-de l'escutellarina i l'apigenina corresponents, quan a alta temperatura els enllaços glicosídics es tornen inestables i comencen a descompondre's a la seva glicona i aglicona. Haznedaroglu et al. [147] han optimitzat els paràmetres com la temperatura, el temps d'extracció i el cabal. La temperatura i el temps d'extracció es van trobar com els paràmetres més efectius per a TP i flavonoides totals, mentre que el temps d'extracció i el cabal per als continguts d'antocians. A més, la temperatura i el temps van ser els principals paràmetres per a l'eficàcia dels extractes sobre la inhibició de la tirosinasa.

La temperatura òptima d'extracció i el temps per als glucòsids en SBWE es mostren a la figura 7. La temperatura òptima d'extracció dels àcids orgànics està entre 100 i 160 graus i el temps és entre 20 i 60 min.

4.5. Hidrats de carboni

Els hidrats de carboni són un terme molt comú que inclou sucres, midó i cel·lulosa, que són una classe important de compostos orgànics àmpliament distribuïts a la natura. Els sacàrids es divideixen en quatre grups: monosacàrids, disacàrids, oligosacàrids i polisacàrids. Com es mostra a la taula 5, els carbohidrats extrets per SBWE tenen efectes antioxidants [153], antimitòtics [154] i inhibidors del creixement [55].

Els dissolvents d'extracció tradicionals sovint utilitzen una solució alcalina [154], una solució àcida [156] i aigua com a dissolvents d'extracció [157]. Chun et al.[154] va dur a terme SBWE de Pseuder-hymne palatiferum Radlk i el va comparar amb una tècnica convencional utilitzant hidròxid de sodi 0.1 M. Els conjugats obtinguts de SBWE a 150 graus van mostrar una millor activitat anticoagulant que els trobats a 200 graus i eren comparables a la de la tècnica convencional. Villamiel et al.[156] i Zhang et al. [159] va utilitzar una solució d'àcid cítric per ajustar el pH a 3,0, 5,0, respectivament. Co En comparació amb l'extracció convencional amb àcid cítric, SBWE pot obtenir un rendiment més elevat de pectina, un contingut més elevat d'àcid galacturònic i un grau més alt d'esterificació de metil. De la mateixa manera, Chun et al. [158] i Goosen et al. [169] va realitzar SBWE i el va comparar amb extracció convencional utilitzant HCl 0,05 M. Tots van trobar que l'eficiència SBWE era significativament més gran en comparació amb els mètodes convencionals.

SBWE i altres tres tecnologies innovadores UAE, MAE i extracció de fluids supercrítics (SFE) s'han combinat o acoblat. Duan et al. [56] han utilitzat els Emirats Àrabs Units per extreure amb èxit l'ingredient principal polisacàrids de Lentinus edodes. Es va aplicar un disseny de Box-Behnken (BBD) per optimitzar les condicions dels Emirats Àrabs Units, incloent la temperatura d'extracció, el temps d'extracció, la relació líquid-sòlid i la potència ultrasònica. Es va demostrar que la mostra dels Emirats Àrabs Units té millors activitats antioxidants en comparació amb altres mètodes d'extracció (SBWE, Emirats Àrabs Units). Morales et al.[57] han trobat que els Emirats Àrabs Units o SBWE (200 graus, 11,7 Mpa) eren més efectius per obtenir fraccions enriquides en glucà dels bolets shiitake. Van revelar que una combinació d'extractes dels Emirats Àrabs Units i SBWE mostrava nivells de glucosa més grans i residus de manosa i galactosa més baixos que les altres extraccions, cosa que suggereix una certa especificitat d'extracció cap als glucans. A més, els extractes obtinguts després d'una combinació de tecnologies van conservar parcialment les seves propietats immunomoduladores, però van mostrar activitats hipocolesterolèmiques elevades segons estudis in vitro.

Sagittaria sagittifolia L. és una font d'aliments saludables i un restaurador per a la teràpia adjuvant de la tuberculosi, la ceguesa nocturna, la pancreatitis, la diabetis, la traqueïtis i les infeccions del tracte urinari. Ma i el seu equip [35] han dut a terme un treball continu sobre la caracterització, les activitats antioxidants i immunològiques dels extractes de SBWE de S.sagittifolia L. Les característiques estructurals de l'extracte es van dilucidar mitjançant cromatografia líquida d'alt rendiment (HPLC), cromatografia de gasos (GC) , microscòpia electrònica d'escaneig (SEM), espectroscòpia infraroja (IR), microscòpia de força atòmica (AFM), potencial zeta i mètodes vermells del Congo.

Els polisacàrids extrets van mostrar una activitat antioxidant més forta in vitro i una activitat immunomoduladora més potent. Per tant, els polisacàrids extrets de S.sagittifolia L. amb SBWE tenen el potencial de ser utilitzats com a agents immunoreactius en medicina i aliments funcionals. Plaza et al. han trobat la reacció de Maillard, la caramel·lització i la seva oxidació i la reacció de Folin a partir de mostres de microalgues, macroalgues i romaní. És la primera vegada que es verifica la neoformació d'antioxidants durant l'extracció SWE de diferents productes naturals [165]. De vegades, les altes temperatures de funcionament poden generar nous compostos bioactius, i SBWE és una tècnica molt prometedora per obtenir compostos bioactius a partir de productes naturals. Com es mostra a la figura 9, la temperatura òptima d'extracció dels àcids orgànics està entre 120 i 180 graus, i el temps és entre 10 i 40 min.

Figura 9. Condicions òptimes d'extracció d'hidrats de carboni, olis essencials i alcaloides.

Aquest article està extret de Molecules 2021, 26, 4004. https://doi.org/10.3390/molecules26134004 https://www.mdpi.com/journal/molecules