Luonnontuotteiden alikriittinen vedenotto, osa 3

Ota yhteyttäoscar.xiao@wecistanche.comLisätietoja

4.6. Eteeriset öljyt

Eteeriset öljyt, joita kutsutaan myös haihtuviksi öljyiksi tai eteerisiksi öljyiksi, viittaavat kasveista peräisin oleviin haihtuviin kemiallisiin yhdisteisiin. Eteeriset öljyt koostuvat usein kukkien, lehtien, puun, kuoren, juuren, siementen tai kuoren osista. Eetteriöljyt ovat yleensä lipofiilisiä ja helposti liukenevia öljyihin, minkä ansiosta ne tunkeutuvat helposti ihon läpi ja pääsevät kehoon ihonalaisen rasvan alla olevien rikkaiden kapillaarien kautta. Eteerisiä öljyjä on käytetty kansanlääketieteessä muinaisessa Kiinassa, Egyptissä, Arabiassa ja Kreikassa vuosisatojen ajan. Siksi jotkut tutkijat ovat yrittäneet käyttää SBWE:tä vihreänä liuottimena eteeristen öljyjen uuttamiseen kasveista, ja viimeaikainen tutkimus on havainnollistettu taulukossa 6 [12,22,28,174-206]. Yleisimmät eteeriset öljyt uutetaan tislaamalla [174,176,180,181], n-heksaanilla [174] tai ylikriittisellä hiilidioksidilla [181] tai dikloorimetaanilla [181].

Napsauta tätä saadaksesi lisätietoja

Korianterin (Coriandrum satioum L.) siemenet sisältävät eteeristä öljyä (jopa 1 prosentti), ja niitä käytetään yhä enemmän mausteina elintarviketeollisuudessa. Eikani et al.[174] ja Zekovic et ai. [175 181] ovat uuttaneet ja eristäneet eteerisen öljyn SBWE:n toimesta. Uuttolämpötilat (100, 125, 150 ja 175 astetta), keskimääräiset hiukkaskoot (0,25, 0,50 ja 1 mm) ja veden virtausnopeudet (1,2 ja 4 ml/ min) tutkivat Eikani et ai. Komponenttien erottelu ja tunnistaminen suoritettiin GC-FID:llä ja GC-MS:llä. He päättelivät, että vesitislaus ja Soxhlet-uutto osoittivat korkeamman uuttotehokkuuden, mutta SBWE johti siihen, että eteeriset öljyt keskittyivät enemmän arvokkaisiin hapetettuihin komponentteihin. Zoran et ai. totesi myös, että SBWE-prosessilla olisi etu ajankulutuksen suhteen, koska prosessin 20 minuuttia oli huomattavasti lyhyempi kuin yrttikeittämiseen, Soxhlet- ja ylikriittisten nesteiden uuttoon vaadittavat 2 tuntia, 4-5h ja 4 tuntia. , vastaavasti.

Useimpien SBWE:n uuttamien eteeristen öljyjen toiminnasta ei ole tutkimusta, paitsi Ma et al. [176], joka loi eteerisiä öljyjä K. galangalista ultraäänitehostetulla SBWE:llä ja tutki eteeristen öljyjen antioksidanttikykyä. Lämpötilan, uuttoajan, paineen, ultraäänitehotiheyden ja taajuuden vaikutuksia uuttotuloon tutkittiin. Eteeristen öljyjen antioksidanttiaktiivisuus arvioitiin 2,2-difenyyli-1-pikryylihydratsyyli(DPPH)-puhdistuskyvyn ja superoksidianionin radikaaleja poistavan aktiivisuuden määrityksillä. Tulos osoitti, että Yhdistyneiden arabiemiirikuntien antioksidanttiset vaikutukset

uutetut eteeriset öljyt olivat parempia kuin yrttikeite ja SBWE. Kuten kuvasta 9 näkyy, eteeristen öljyjen optimaalinen uuttolämpötila on 120-160 astetta ja aika 10-35 min.

4.7. Alkaloidit

Alkaloidit ovat luokka emäksisiä typpeä sisältäviä orgaanisia yhdisteitä, joilla on suuri rakennemonimuotoisuus, joista suurin osa on heterosyklisiä yhdisteitä ja typpiatomi on heterosyklisessä renkaassa. Useimmat alkaloidit ovat emäksisiä ja niillä on terapeuttista ja virkistystoimintaa. Alkaloidipitoisia kasveja on käytetty kansanlääketieteessä vuosisatojen ajan. Siksi monet tutkijat kiinnittävät huomiota alkaloidien uuttamiseen ja erottamiseen kasveista. Perinteisiä uuttoja ovat orgaaniset liuottimet, kuten metanoli [183,184],

Cistanche voi parantaa immuniteettia

etanoli [183] ​​tai hapan liuos [187]. Äskettäin SBWE:tä sovellettiin menestyksekkäästi alkaloidien uuttamiseen tai erottamiseen kasveista tai eläimistä, kuten taulukosta 6 on esitetty.

Alkaloidien monimuotoisuudesta ja suhteellisen huonosta lämpöstabiilisuudesta johtuen optimaaliset uuttomenetelmät riippuvat alkaloidien pH-fysiokemiallisista ominaisuuksista. Liu et ai. [16 l käytti SBWE:tä ja kapillaarielektroforeesia (CE) sytisiinin, sopho-karpiinin, meren, soforidiinin ja oksimatriinin erottamiseen ja määrittämiseen Sophora flavescens Ait.:ssa, joka on perinteinen kiinalainen lääketiede. SBWE-, ASE-, UAE- ja kloroformiliotusuuttomenetelmiä käyttämällä saatuja uuttosantoja verrattiin. SBWE tarvitsee lyhyen uuttoajan, koska orgaanisten liuottimien kulutukseen ei ole tarvetta ja sillä oli suurin uuttotehokkuus alkaloidin kokonaissaatoon nähden. Vastaavasti Torto et al.[184] päätteli, että sekä SBWE että tavanomaiset menetelmät saavuttivat vertailukelpoisia uuttomenetelmiä, kun taas palautusjäähdytys ja UAE olivat hitaampia (yli 6 tuntia) ja käyttivät suuria määriä orgaanisia liuottimia. Siksi SBWE-menetelmä oli yksinkertainen ja suhteellisen nopea uuttamiseen. Kuitenkin Liu et ai. [183] ​​osoitti, että LC-ESI-orbitrap MS tarjoaa tehokkaan menetelmän maksatoksisten pyrrolitsidiinialkaloidien tunnistamiseen ja määrittämiseen, ja refluksointi osoitti korkeampaa uuttotehokkuutta yhdessä SBWE:n kanssa. Homes ja hänen yhteistyökumppaninsa |186]tutkivat tavanomaisia ​​ja innovatiivisia uuttotekniikoita (SBWE, Arabiemiirikunnat). He havaitsivat, että sekä THD:llä (100 astetta, 20 min) saaduilla banaanin ja punajuuren kuoriuutteilla oli suurin kokonaisfenolipitoisuus ja antioksidanttikapasiteetti. Uuttaminen infuusiolla (80 astetta, 30 min) tuotti punajuuren kuoriuutteen, jolla oli korkein kokonaisbeetasyaniinipitoisuus. Optimaalinen uuttolämpötila ja -aika alkaloideille on myös lueteltu kuvassa 9.

4.8.KinoniS

Kinonit ovat eräänlaisia ​​orgaanisia komponentteja, joilla on kinonirakenteita ja jotka voidaan jakaa pääasiassa neljään tyyppiin: bentsokinoni, naftokinoni, pH-enantrakinoni ja antrakinoni. Antrakinonia ja sen johdannaisia ​​on laajalti kasveissa, ja niitä voidaan saada monista kasveista, erityisesti havupuista. Joillakin kinoneilla on toivottavia pH-armakologisia ominaisuuksia, kuten puhdistavia, antimikrobisia ja antiparasiittisia, sydän- ja verisuonisairauksia ehkäiseviä tehtäviä jne. Kinonien uuttamisessa luonnontuotteista on käytetty etyyliasetaattia [190], SFE[190], etanolia [191,193] tai vettä. uuttoliuottimina, jotka on esitetty taulukossa 6.

Mahmud et ai. [188] suoritti pH-enolisten yhdisteiden uuttamisen mangosteenin siemenkalvoista alikriittisellä vesikäsittelyllä lämpötiloissa ja paineissa 120-160 astetta ja 1-10 MPa panos- ja puolipanosjärjestelmissä. He lisäsivät 10-30 prosenttia syväeutektista liuotinta (DES) alikriittiseen veteen, ja tulokset osoittivat, että 30 prosentin DES:llä ksantoni- ja pH-enolisten yhdisteiden saannot olivat 24,87 mg/g kuivattua näytettä ja 179,54 mg gallushappoekvivalenttia/g. kuivattu näyte uuttolämpötiloissa 160 ja 120 °C eräjärjestelmässä, vastaavasti. DES:n lisääminen SBWE-prosessiin voisi nopeuttaa hydrolyysireaktiota kasvien biomassakomponenttien matriisin uuttamiseksi.

Trooppisessa Aasiassa istutettua Morinda citrifoliaa (Noni) on käytetty kansanlääkkeissä erilaisten sairauksien ja oireiden hoitoon. Shotipruk ja työtoverit ovat tehneet sarjan kokeita tällä kasvilla[191-193]. He käyttivät jatkuvavirtausjärjestelmää damnakantaalin, alitsariinin ja 1,2-dihydroksiantrakinonin uuttamiseen. He havaitsivat, että paineella ei ollut merkittävää vaikutusta tuloksiin alueella 110-220. Co Verrattuna tavanomaiseen uuttoon, SBWE ja Soxhlet johtivat uutteisiin, joilla on korkein antioksidanttiaktiivisuus. Tiedot varustettiin matemaattisilla malleilla erotusmekanismin määrittämiseksi. Tulokset viittasivat siihen, että kokonaisuuttomekanismiin vaikutti liuenneen aineen jakautumistasapaino ulkoisen massansiirron kanssa nestekalvon läpi.

Kinonien optimaalinen uuttolämpötila ja aika SBWE:ssä on esitetty kuvassa 10. Kinonien optimaalinen uuttolämpötila on 160 - 170 astetta ja aika on noin 60 - 120 minuuttia.

4.9. Terpeenit

Terpeenit ovat suuri ja monipuolinen orgaanisten yhdisteiden luokka, jonka perusrakenneyksikkönä on isopreeni, jota esiintyy laajalti kasveissa ja joissakin hyönteisissä ja jota voidaan saada monista kasveista, erityisesti havupuista. Terpeeneillä on laaja valikoima, ja ne voidaan luokitella molekyylin isopreeniyksiköiden lukumäärän mukaan, kuten monoterpeenit, hemiterpeenit, seskviterpeenit, diterpeenit, triterpeenit, tetraterpeenit ja polyterpeenit. Terpeenit ovat tärkeitä käytettäväksi elintarvike-, kosmetiikka- ja pH-lääketeollisuudessa. Terpeenien ja terpenoidien uuttaminen luonnontuotteista on kuitenkin usein ongelmallista, kuten taulukko 6 havainnollistaa. Näin ollen niitä valmistetaan pääasiassa teollisella synteesillä, yleensä petrokemian raaka-aineista.

Chen et ai. [197] käytti SBWE:tä seskviterpeenilaktonien tehokkaaseen uuttamiseen I. racemosesta. Uuttoaika (23.2-56.8 min), lämpötila (129.5-230.5 astetta) ja virtausnopeus (1.3-4.7 ml/min) tutkittiin. SBWE:n vertailu perinteisten uuttotekniikoiden kanssa (Soxhlet, Yhdistyneet arabiemiirikunnat ja SFE) osoitti, että alikriittinen vesi voisi olla vihreä ja tehokas korvike seskviterpeenilaktonien uuttamiselle I. racemosesta. Xiao et ai. [13] kehitti SBWE:n ursolihapon uuttamiseen Hedyotis diffusasta. RSM-malli osoitti ennustavan koetulokset erittäin hyvin ja osoitti, että UA:n saanto riippui pääasiassa liuotin/kiintoaine-suhteesta, jota seurasi hiukkaskoko ja lämpötila. Neljä uuttomenetelmää (UAE ja SBWE) analysoitiin yhdessä. Vertailuanalyysi osoitti, että SBWE oli aikaa säästävä, kustannuksia säästävä ja ympäristöystävällinen uuttotekniikka UA:n uuttamiseen Hedyotis fusasta. Muut tutkijat saavuttivat samat kokeelliset tulokset paitsi Falev et al. [200], joka havaitsi, että alikriittinen vesi on huono liuotin pentasyklisille triterpeeneille. Uutto alikriittisillä liuottimilla (alifaattiset alkoholit, asetonitriili ja kloroformi) on nopein ja tehokkain tapa eristää pentasyklisiä triterpeenejä kasviraaka-aineista.

Optimaalinen uuttolämpötila ja aika terpeenien SBWE:ssä on esitetty kuvassa 10. Kinonien optimaalinen uuttolämpötila on 130-225C ja aika noin 10-50 min.

4.10. Lianaanit

Lignaanit ovat eräänlainen luonnollinen yhdiste, joka muodostuu kasveissa esiintyvien ja pH-estrogeeneihin kuuluvan kahden fenyylipropanoidijohdannaisen (eli C3-C6-monomeerin) molekyylin polymeroinnista. Lignaaneista koostuvia monomeerejä ovat kanelihappo, kanemyylialkoholi, akryylibentseeni, allyylibentseeni ja niin edelleen. Lignaaneilla on raportoitu olevan mahdollista kasvaintenvastaista, anti-inflammatorista tai antioksidanttista aktiivisuutta ihmisen sairauksien laboratoriomalleissa. Useimmat lignaanit ovat lipofiilisiä ja helposti liukenevia orgaanisiin liuottimiin. Siksi lignaanien uuttamisessa kasveista käytettiin usein uuttoliuottimina etanolia, eetteriä tai asetonia. Lignaanien SBWE:tä koskevat tutkimukset ovat vain muutamia artikkeleita, kuten taulukossa 6 on lueteltu.

Evrim [48,50] on tehnyt yksityiskohtaisen tutkimuksen materiaalin muodosta (pellavansiemen, jauhettu pellavansiemenjauho ja pellavansiemenjauhotangot), lämpötila, uuttoaika, paine, makea vesi ja näytemäärä sekoisolariciresinolidiglukosidilignaanipitoisuuden vaikutukseen käyttämällä nopeutettua liuotinuutinta. Suurin määrä (12,94 mg/g) ja uuttosaanto (72,57 prosenttia) saatiin 180 asteessa 15 min, 10,3 Mpa ja 40 prosenttia makeassa vedessä käyttämällä 5 g pellavansiemenjauhotikkuja. Budoir et ai. [42] käytti vettä ja etanolia alikriittisissä olosuhteissa bioaktiivisten yhdisteiden uuttamiseen seesamin (Sesamum indicum L.) rasvattomista siemenistä. 220 asteen lämpötilassa 8 Mpa ja 63,5 prosentin etanolilla lisäliuottimena lignaanien, TP:n ja flavonoidiyhdisteiden saannot maksimoivat ja antioksidantit olivat samanlaisia ​​kuin synteettisiä antioksidantteja käyttämällä. Kineettiset tutkimukset osoittivat pH-enolisten yhdisteiden suuren uuttonopeuden ensimmäiseen 50 minuuttiin asti, ja se oli rinnakkain suurimman huuhtelukapasiteetin kanssa. SBWE pystyi valikoivasti uuttamaan erilaisia ​​bioaktiivisia yhdisteitä vain muuttamalla prosessiolosuhteita. Lignaanien optimaalinen uuttolämpötila on noin 180 astetta, kuten kuvasta 10 näkyy.

4.11. Steroidit

Asteroidi on luonnossa laajalti esiintyvien luonnollisten kemiallisten komponenttien luokka, mukaan lukien pHytosteriini, sappihapot, C2-steroidit, hyönteisten allergiset hormonit, sydämen glykosidit, steroidiset saponiinit, steroidialkaloidit, bufogeniini jne. Steroidin ydinrakenteessa on perusrunkorakenne syklopentaani-perhydrofentreeni, joka on sidottu neljään "fuusioituneeseen" renkaaseen: kolme kuusijäsenistä sykloheksaanirengasta ja yksi viisijäseninen syklopentaanirengas. Steroidiyhdisteillä on erilaisia ​​biologisia vaikutuksia. Niillä on laaja valikoima sovelluksia. Steroidien uuttamismenetelmät luonnontuotteista, mukaan lukien maseraatio, Soxhlet ja SBWE, on kuvattu taulukossa 6.

Ginseng on tunnettu perinteinen kiinalainen lääketiede, jolla on lukuisia pH-armakologisia vaikutuksia [24-26]. Nämä bioaktiiviset komponentit ovat pääasiassa ginsenosideja, polyfenoleja, aminohappoja ja polysakkarideja. Renata et ai. [24]käytti SBWE:tä frukto-oligosakkaridejen ja beeta-ekdysonin saamiseksi brasilialaisesta ginsengin juuresta ja ilmaosista. Lee et ai. [25]uutoi punaista ginsengiä muuttamalla lämpötilaa (150-200 astetta) ja uuttoaikoja (5-30 min) SBWE:ssä. Co Verrattuna perinteisiin lämpöuuttomenetelmiin (etanoli, kuuma vesi ja metanoli), SBWE:n punaisen ginsenguutteilla oli korkeammat ginsenosidipitoisuudet ja antioksidanttisia ominaisuuksia. Shivraj et ai. [204] käytti alikriittistä vettä erilaisten ashwagandhan lämpötilojen (100-200 astetta) ja uuttoaikojen (10-30 min) erottamiseen. Erilaiset biologiset vaikutukset, mukaan lukien sytotoksisuus, antioksidantti- ja entsyymejä estävät aktiivisuudet, kvantifioitiin käyttämällä HPLC:tä. Withaferin A:lla kohdunkaulan syöpäsolujen solujen elinkelpoisuus väheni merkittävästi ICs0-arvoilla 10 mg/ml ja 8,5 µM/ml, mutta ei sytotoksista vaikutusta normaaleihin soluihin. Siten SBWE:tä voitaisiin käyttää pH-armakologisesti aktiivisten fraktioiden uuttamiseen terapeuttisilla sovelluksilla. Optimaalinen uuttolämpötila steroideille on noin 160 astetta, kuten kuvasta 10 näkyy.

5. Päätelmät ja tulevaisuuden näkymät

Myrkyttömän, syttymättömän ja laajasti saatavilla olevan luonteensa ansiosta luonnontuotteiden SBWE on saanut enemmän huomiota viimeisen vuosikymmenen aikana. Yli 200 artikkelin katsaus osoittaa, että SBWE on lupaava tekniikka luonnontuotteiden talteenotossa. Alikriittisellä vedellä on uutettu laaja valikoima kasveihin liittyviä materiaaleja. Näytemateriaaleja ovat lääkeyrtit, mausteyrtit, vihannekset, hedelmät, levät, pensaat, teelehdet, jyvät ja siemenet. SBWE on uuttanut seuraavat luonnontuotteet: alkaloidit, hiilihydraatit, eteeriset öljyt, flavonoidit, glykosidit, lignaanit, orgaaniset hapot, polyfenolit, kinonit, steroidit ja terpeenit. SBWE:ssä käytetään sekä staattisia että dynaamisia tiloja. Yleisesti ottaen staattinen uuttoteho on alhaisempi kuin dynaamisen mallin. Siten useimmat SBWE-kokeet suoritettiin käyttämällä staattista tilaa ja sitten dynaamista mallia. SBWE-järjestelmä yhdistettiin myös HPLC:hen, alikriittiseen vesikromatografiaan ja korkean lämpötilan nestekromatografiaan. Apuliuottimet, kuten etanoli,

metanolia, suoloja ja ionisia nesteitä käytettiin myös parantamaan SBWE-tehokkuutta. On huomattava, että lämpötilalla on merkittävin vaikutus SBWE:n tehokkuuteen ja siten se voidaan optimoida. Optimaalinen lämpötila on 120-200 astetta yllä mainittujen luonnontuotteiden uuttamiseksi.

Luonnontuotteiden SBWE:n suuri etu on se, että vesi on myrkytöntä ja siksi se soveltuu paremmin yrttien, vihannesten ja hedelmien uuttamiseen, koska uutteet voidaan turvallisesti kuluttaa ihmisille tai eläimille. Lisäksi, jos SBWE:ssä ei käytetä orgaanisia modifikaatioita, SBWE:n jälkeen syntyvä nestemäinen jäte ei vaadi jätteiden hävittämistä. SBWE:ssä käytetty korkea lämpötila voi kuitenkin mahdollisesti aiheuttaa analyytin hajoamista. Siten on arvioitava analyytin stabiilisuus SBWE:ssä käytettävissä lämpötilaolosuhteissa sen varmistamiseksi, että uutetut analyytit eivät hajoa SBWE:n aikana. SBWE käyttää korkeapaineista ja korkean lämpötilan nestettä, ja SBWE-järjestelmän turvallinen käyttö edellyttää suurta varovaisuutta. Lisäksi dynaamisen SBWE-prosessin aikana saattaa esiintyä usein putkistotukoksia.

Suurin osa raportoiduista SBWE-tutkimuksista tutkitaan bench-mittakaavassa. SBWE:n seuraavan tason pitäisi skaalautua teolliselle tasolle. Joidenkin pilottitutkimusten tulokset ovat osoittaneet laajamittaisten SBWE-prosessien mahdollisen kehityksen.