Докритическая водная добыча натуральных продуктов, часть 3

Пожалуйста свяжитесьoscar.xiao@wecistanche.comЧтобы получить больше информации

4.6. Эфирные масла

Эфирные масла, также называемые летучими маслами или эфирными маслами, относятся к летучим химическим соединениям, полученным из растений. Эфирные масла часто состоят из частей цветов, листьев, древесины, коры, корня, семян или кожуры. Эфирные масла обычно липофильны и легко растворимы в маслах, что позволяет им легко проникать через кожу и попадать в организм через богатые капилляры под подкожно-жировой клетчаткой. Эфирные масла использовались в народной медицине в древнем Китае, Египте, Аравии и Греции на протяжении веков. Поэтому некоторые исследователи пытались использовать SBWE в качестве зеленого растворителя для извлечения эфирных масел из растений, и недавние исследования проиллюстрированы в таблице 6 [12,22,28,174-206]. Наиболее распространенные эфирные масла извлекаются дистилляцией [174,176,180,181], н-гексаном [174], сверхкритическим диоксидом углерода [181] или дихлорметаном [181].

Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы узнать больше

Семена кориандра (Coriandrum satioum L.) содержат эфирное масло (до 1 процента) и все чаще используются в качестве приправы в пищевой промышленности. Эйкани и др. [174] и Зекович и др. [175,181] экстрагировали и выделили эфирное масло с помощью SBWE. Температуры экстракции (1{{8}0, 125, 150 и 175 градусов), средний размер частиц (0,25, 0,50 и 1 мм) и скорость потока воды (1,2 и 4 мл/мл). min) были исследованы Eikani et al. Разделение и идентификацию компонентов проводили методами ГХ-ПИД и ГХ-МС. Они пришли к выводу, что гидродистилляция и экстракция по Сокслету показали более высокую эффективность экстракции, но SBWE привела к большей концентрации эфирных масел в ценных кислородсодержащих компонентах. Зоран и др. также пришел к выводу, что процесс SBWE будет иметь преимущество с точки зрения затрат времени, поскольку 20 минут для этого процесса значительно меньше, чем 2 часа, 4-5 часа и 4 часа, необходимые для травяного отвара, Сокслета и сверхкритической флюидной экстракции. , соответственно.

Активность большинства эфирных масел, экстрагированных методом SBWE, не исследована, за исключением Ma et al. [176], которые извлекли эфирные масла из K. galangal с помощью SBWE с ультразвуковым усилением и исследовали антиоксидантную способность эфирных масел. Было исследовано влияние температуры, времени экстракции, давления, плотности мощности ультразвука и частоты на выход экстракции. Антиоксидантную активность эфирных масел оценивали с помощью анализов способности улавливать 2,2-дифенил-1-пикрил-гидразил (DPPH) и активности улавливания супероксидных анион-радикалов. Результат показал, что антиоксидантное действие ОАЭ

извлеченное эфирное масло было лучше, чем отвар трав и SBWE. Как показано на рисунке 9, оптимальная температура экстракции эфирных масел составляет от 120 до 160 градусов, а время — от 10 до 35 минут.

4.7. Алкалоиды

Алкалоиды — класс основных азотсодержащих органических соединений с большим разнообразием строения, большинство из которых являются гетероциклическими соединениями, а атом азота находится в гетероциклическом кольце. Большинство алкалоидов являются щелочными и обладают терапевтической и рекреационной активностью. Алкалоидосодержащие растения веками использовались в народной медицине. Поэтому многие исследователи обращают внимание на экстракцию и выделение алкалоидов из растений. Традиционные экстракции включают органические растворители, такие как метанол [183,184],

Цистанхе может улучшить иммунитет

этанол [183] ​​или кислый раствор [187]. Недавно метод SBWE был успешно применен для экстракции или выделения алкалоидов из растений или животных, как показано в таблице 6.

Из-за разнообразия и относительно плохой термостабильности алкалоидов оптимальные методы экстракции зависят от рН-физио-химических характеристик алкалоидов. Лю и др. [16] использовали SBWE и капиллярный электрофорез (КЭ) для извлечения и определения цитизина, софокарпина, марина, софоридина и оксиматрина в Sophora flavescens Ait., который является традиционной китайской медициной. Выходы экстракции, полученные с использованием методов SBWE, ASE, UAE и экстракции вымачиванием в хлороформе, сравнивали. SBWE требует короткого времени экстракции, так как нет необходимости в потреблении органического растворителя, и он показал самую высокую эффективность экстракции для общего выхода алкалоидов. Точно так же Торто и др. [184]. пришли к выводу, что как SBWE, так и обычные методы обеспечивают сопоставимые результаты экстракции, в то время как дефлегмация и ОАЭ были медленнее (более 6 часов) и требовали больших количеств органических растворителей. Таким образом, метод SBWE был простым и относительно быстрым для экстракции. Однако Лю и соавт. [183] ​​показали, что LC-ESI-orbitrap MS обеспечивает мощный метод идентификации и определения гепатотоксичных пирролизидиновых алкалоидов, а рефлюкс показал более высокую эффективность экстракции по сравнению с SBWE. Хоумс и его сотрудники |186] исследовали традиционные и инновационные методы экстракции (SBWE, ОАЭ). Они обнаружили, что экстракты кожуры банана и свеклы, полученные с помощью THD (100 градусов, 20 минут), демонстрируют самое высокое общее содержание фенолов и антиоксидантную способность. Экстрагирование путем настаивания (80°С, 30 мин) позволило получить экстракт кожуры свеклы с самым высоким общим содержанием бетацианина. Оптимальная температура и время экстракции алкалоидов также указаны на рисунке 9.

4.8.Хиноны

Хиноны представляют собой органические компоненты, имеющие хинонную структуру, которые в основном можно разделить на четыре типа: бензохинон, нафтохинон, фенантрахинон и антрахинон. Антрахинон и его производные широко распространены в растениях и могут быть получены из многих растений, особенно хвойных. Некоторые хиноны обладают желательными рН-фармакологическими свойствами, такими как слабительные, антимикробные и противопаразитарные, антисердечно-сосудистые функции и т. д. Для экстракции хинонов из природных продуктов использовали этилацетат [190], SFE [190], этанол [191, 193] или воду. в качестве экстракционных растворителей, показанных в таблице 6.

Махмуд и др. [188] провели экстракцию pH-фенольных соединений из околоплодника мангустина путем обработки водой в субкритических условиях при температуре и давлении от 120 до 160°С и от 1 до 10 МПа в периодических и полупериодических системах. Они добавили от 10 до 30 процентов глубокого эвтектического растворителя (DES) в субкритическую воду, и результаты показали, что при 30 процентах DES выход ксантона и содержания рН-фенольных соединений составил 24,87 мг / г высушенного образца и 179,54 мг эквивалента галловой кислоты / г. высушенный образец при температурах экстракции 160 и 120°С в периодической системе соответственно. Добавление DES в процесс SBWE может ускорить реакцию гидролиза для извлечения матрицы компонентов растительной биомассы.

Morinda citrifolia (нони), выращиваемая в тропической Азии, использовалась в народных средствах для лечения различных заболеваний и симптомов. Шотипрук и его коллеги провели серию экспериментов на этом растении[191-193]. Они использовали систему непрерывного потока для извлечения дамнакантала, ализарина и 1,2-дигидроксиантрахинона. Они обнаружили, что давление не оказало существенного влияния на результаты в диапазоне 110-220 градусов .Co. По сравнению с обычной экстракцией, SBWE и Сокслета привели к получению экстрактов, которые обладают самой высокой антиоксидантной активностью. Данные были сопоставлены с математическими моделями для определения механизма извлечения. Результаты показали, что на общий механизм экстракции повлияло равновесие распределения растворенных веществ с внешним переносом массы через пленку жидкости.

Оптимальная температура и время экстракции хинонов в SBWE показаны на рисунке 10. Оптимальная температура экстракции хинонов составляет от 160 до 170 градусов, а время составляет от 60 до 120 минут.

4.9. Терпены

Терпены представляют собой большой и разнообразный класс органических соединений, использующих изопрен в качестве основной структурной единицы, которые широко распространены в растениях и некоторых насекомых и могут быть получены из многих растений, особенно из хвойных. Терпены имеют большое разнообразие и могут быть классифицированы по количеству изопреновых звеньев в молекуле, такие как монотерпены, гемитерпены, сесквитерпены, дитерпены, тритерпены, тетратерпены и политерпены. Терпены имеют важное значение для использования в пищевой, косметической и фармацевтической промышленности. Однако извлечение терпенов и терпеноидов из природных продуктов часто проблематично, как показано в таблице 6. Следовательно, они в основном производятся путем промышленного синтеза, обычно из нефтехимических продуктов.

Чен и др. [197] использовали SBWE для эффективной экстракции сесквитерпеновых лактонов из I. racemose. Были исследованы время экстракции (23,2-56,8 мин), температура (129,5-230,5°) и скорость потока (1,3-4,7 мл/мин). Совместное сравнение SBWE с традиционными технологиями экстракции (Soxhlet, UAE и SFE) показало, что субкритическая вода может быть экологичной и эффективной заменой экстракции сесквитерпеновых лактонов из I. racemose. Сяо и др. [13] разработали SBWE для экстракции урсоловой кислоты из Hedyotis diffusa. Модель RSM очень хорошо предсказала экспериментальные результаты и продемонстрировала, что выход UA в основном зависит от соотношения растворитель/твердое вещество, а затем от размера частиц и температуры. Четыре метода экстракции (UAE и SBWE) были подвергнуты сравнительному сравнительному анализу, который показал, что SBWE является экономящей время, экономичной и экологически чистой технологией экстракции UA из Hedyotis fusa. К таким же экспериментальным результатам пришли и другие исследователи, за исключением Falev et al. [200], которые обнаружили, что субкритическая вода плохо растворяет пентациклические тритерпены. Экстракция субкритическими растворителями (алифатическими спиртами, ацетонитрилом, хлороформом) является наиболее быстрым и эффективным способом выделения пентациклических тритерпенов из растительного сырья.

Оптимальная температура и время экстракции терпенов в SBWE представлены на рисунке 10. Оптимальная температура экстракции хинонов составляет от 130 до 225°С, а время составляет от 10 до 50 мин.

4.10.Лиананы

Лигнаны представляют собой природные соединения, образующиеся в результате полимеризации двух молекул фенилпропаноидных производных (т. е. мономеров C3-C6), которые существуют в растениях и относятся к pH-фитоэстрогенам. Мономеры, состоящие из лигнанов, включают коричную кислоту, коричный спирт, акрилбензол, аллилбензол и так далее. Сообщается, что лигнаны обладают потенциальной противоопухолевой, противовоспалительной или антиоксидантной активностью в лабораторных моделях заболеваний человека. Большинство лигнанов липофильны и легко растворимы в органических растворителях. Поэтому при экстракции лигнанов из растений в качестве экстракционных растворителей часто использовали этанол, эфир или ацетон. Исследования по SBWE лигнанов представлены лишь несколькими работами, перечисленными в таблице 6.

Evrim [48,50] провел подробное исследование формы материала (льняное семя, молотая льняная мука и палочки из льняной муки), температуры, времени экстракции, давления, пресной воды и количества образца на влияние содержания секоизоларицирезинол диглюкозид лигнана. с помощью ускоренного экстрактора растворителем. Наибольшее количество (12,94 мг/г) и выход экстракции (72,57%) были получены при 180°С в течение 15 минут, 10,3 МПа и 40% пресной воды при использовании 5 г палочек из льняного семени. Будуар и др. [42] использовали воду и этанол в докритических условиях для экстракции биоактивных соединений из обезжиренных семян кунжута (Sesamum indicum L.). При 220 градусах, 8 МПа и 63,5% этанола в качестве сорастворителя выходы лигнанов, ТФ, соединений флавоноидов были максимальными, а антиоксиданты были аналогичны тем, которые достигаются при использовании синтетических антиоксидантов. Кинетические исследования показали высокую скорость извлечения фенольных соединений pH до первых 50 минут экстракции, и это было параллельно с самой высокой способностью очистки. SBWE может избирательно извлекать различные виды биологически активных соединений только путем изменения условий процесса. Оптимальная температура экстракции лигнанов составляет около 180 градусов, как показано на рисунке 10.

4.11.Стероиды

Астероид представляет собой класс природных химических компонентов, широко существующих в природе, включая рН-гитостерин, желчные кислоты, стероиды С2, гормоны аллергии насекомых, сердечные гликозиды, стероидные сапонины, стероидные алкалоиды, буфогенин и т. д. Структура стероидного ядра имеет базовую скелетную структуру циклопентан-пергидрофентрен, связанные в четыре «слитых» кольца: три шестичленных циклогексановых кольца и одно пятичленное циклопентановое кольцо. Стероидные соединения обладают различной биологической активностью. Они имеют широкий спектр применения. Методы экстракции стероидов из натуральных продуктов, включая мацерацию, метод Сокслета и SBWE, проиллюстрированы в таблице 6.

Женьшень — это хорошо известное средство традиционной китайской медицины с многочисленными рН-фармакологическими эффектами [24-26]. Эти биологически активные компоненты в основном представляют собой гинсенозиды, полифенолы, аминокислоты и полисахариды. Рената и др. [24] использовали SBWE для получения фруктоолигосахаридов и бета-экдизона из корня и надземных частей бразильского женьшеня. Ли и др. [25] экстрагировали красный женьшень, варьируя температуру (150-200 градусов) и время экстракции (5-30 мин) в SBWE. Co По сравнению с традиционными методами тепловой экстракции (этанол, горячая вода и метанол) экстракты красного женьшеня из SBWE имели более высокие концентрации гинзенозидов и антиоксидантные свойства. Шиврадж и др. [204] применяли субкритическую воду для извлечения витанолидов и витанолидов из ашваганды при различных температурах (100-200 градусов) и времени экстракции (10-30 мин). Различные биологические эффекты, включая цитотоксичность, антиоксидантную и ингибирующую активность ферментов, количественно оценивали с помощью ВЭЖХ. Витаферин А показал значительное снижение жизнеспособности клеток рака шейки матки со значениями ICs0 10 мг/мл и 8,5 мкМ/мл соответственно, но не имел цитотоксического действия на нормальные клетки. Таким образом, SBWE можно использовать для выделения рН-фармакологически активных фракций с терапевтическими целями. Оптимальная температура экстракции стероидов составляет около 160 градусов, как показано на рисунке 10.

5. Выводы и перспективы на будущее

Благодаря своей нетоксичности, негорючести и широкой доступности SBWE из натуральных продуктов привлекла к себе повышенное внимание в последнее десятилетие. Наш обзор более 200 статей показывает, что SBWE является перспективной технологией извлечения натуральных продуктов. С помощью субкритической воды было извлечено большое количество растительных материалов. Образцы материалов включают лекарственные травы, приправы, овощи, фрукты, водоросли, кустарники, чайные листья, зерна и семена. С помощью SBWE были извлечены следующие натуральные продукты: алкалоиды, углеводы, эфирное масло, флавоноиды, гликозиды, лигнаны, органические кислоты, полифенолы, хиноны, стероиды и терпены. В SBWE используются как статические, так и динамические режимы. В целом эффективность статической экстракции ниже, чем у динамической модели. Таким образом, большинство экспериментов SBWE проводилось с использованием статического режима, а затем динамической модели. Система SBWE также сочеталась с ВЭЖХ, субкритической водной хроматографией и высокотемпературной жидкостной хроматографией. Сорастворители, такие как этанол,

метанол, соли и ионные жидкости также использовались для повышения эффективности SBWE. Следует отметить, что наиболее существенное влияние на эффективность SBWE оказывает температура, а значит, ее можно оптимизировать. Оптимальная температура колеблется от 120 до 200 градусов для извлечения вышеперечисленных натуральных продуктов.

Основным преимуществом SBWE натуральных продуктов является то, что вода нетоксична, и поэтому она больше подходит для экстракции трав, овощей и фруктов, поскольку экстракты могут безопасно потребляться людьми или животными. Кроме того, если в SBWE не используются органические модификаторы, жидкие отходы, образующиеся после SBWE, не требуют утилизации отходов. Однако высокая температура, используемая в SBWE, потенциально может вызвать деградацию аналита. Таким образом, необходимо оценить стабильность аналита в температурных условиях, которые будут использоваться в SBWE, чтобы убедиться, что экстрагированные аналиты не подвергаются деградации во время SBWE. SBWE использует жидкость под высоким давлением и высокой температурой, и для обеспечения безопасной работы системы SBWE требуется большая осторожность. Кроме того, во время динамического процесса SBWE могут возникать частые засоры водопровода.

Подавляющее большинство опубликованных исследований SBWE изучается в лабораторных масштабах. Следующим уровнем SBWE должно быть масштабирование до промышленного уровня. Результаты некоторых пилотных исследований продемонстрировали потенциальное развитие крупномасштабных процессов SBWE.