Loodussaaduste alakriitiline vee ekstraheerimine, 3. osa

Palun võtke ühendustoscar.xiao@wecistanche.comrohkem informatsiooni

4.6. Eeterlikud õlid

Eeterlikud õlid, mida nimetatakse ka lenduvateks õlideks või eeterlikeks õlideks, viitavad taimedest saadud lenduvatele keemilistele ühenditele. Eeterlikud õlid koosnevad sageli lillede, lehtede, puidu, koore, juure, seemnete või koore osadest. Eeterlikud õlid on tavaliselt lipofiilsed ja õlides kergesti lahustuvad, mis võimaldab neil kergesti läbi naha tungida ja nahaaluse rasva all olevate rikkalike kapillaaride kaudu kehasse siseneda. Eeterlikke õlisid on rahvameditsiinis kasutatud Vana-Hiinas, Egiptuses, Araabias ja Kreekas läbi sajandite. Seetõttu on mõned teadlased püüdnud kasutada SBWE-d rohelise lahustina taimedest eeterlike õlide ekstraheerimiseks ning hiljutisi uuringuid illustreerib tabel 6 [12,22,28,174-206]. Kõige tavalisemad eeterlikud õlid ekstraheeritakse destilleerimise [174,176,180,181], n-heksaani [174] või ülekriitilise süsinikdioksiidi [181] või diklorometaaniga [181].

Lisateabe saamiseks klõpsake siin

Koriandri (Coriandrum satioum L.) seemned sisaldavad eeterlikku õli (kuni 1 protsenti) ja neid kasutatakse toiduainetööstuses üha enam maitseainetena. Eikani jt.[174] ja Zekovic et al. [175 181] on SBWE ekstraheerinud ja eraldanud eeterliku õli. Ekstraheerimistemperatuurid (100, 125, 150 ja 175 kraadi), keskmised osakeste suurused (0,25, 0,50 ja 1 mm) ning vee voolukiirused (1,2 ja 4 ml/ min) uurisid Eikani jt. Komponentide eraldamine ja identifitseerimine viidi läbi GC-FID ja GC-MS abil. Nad jõudsid järeldusele, et hüdrodestilleerimine ja Soxhleti ekstraheerimine näitasid kõrgemat ekstraheerimistõhusust, kuid SBWE tulemusel kontsentreeriti eeterlikud õlid rohkem väärtuslikesse hapnikuga rikastatud komponentidesse. Zoran et al. järeldati ka, et SBWE protsessil oleks ajakulu osas eelis, kuna selle protsessi 20 minutit oli oluliselt madalam kui 2 tundi, 4-5h ja 4 tundi, mis on nõutud taimsete keetmise, Soxhleti ja ülekriitilise vedeliku ekstraheerimiseks. , vastavalt.

Enamikul SBWE poolt ekstraheeritud eeterlikest õlidest pole tegevust uuritud, välja arvatud Ma et al. [176], kes ekstraheeris K. galangalist eeterlikke õlisid ultraheliga täiustatud SBWE abil ja uuris eeterlike õlide antioksüdantset võimet. Uuriti temperatuuri, ekstraheerimisaja, rõhu, ultraheli võimsustiheduse ja sageduse mõju ekstraheerimissaagisele. Eeterlike õlide antioksüdantset aktiivsust hinnati 2,2-difenüül-1-pikrüülhüdrasüüli (DPPH) püüdmisvõime ja superoksiidi anioonide radikaalide eemaldamise aktiivsuse analüüsidega. Tulemus näitas, et AÜE antioksüdantne toime

ekstraheeritud eeterlikud õlid olid paremad kui ravimtaimede keetmise ja SBWE omad. Nagu on näidatud joonisel 9, on eeterlike õlide optimaalne ekstraheerimistemperatuur 120–160 kraadi ja aeg 10–35 minutit.

4.7. Alkaloidid

Alkaloidid on põhiliste lämmastikku sisaldavate orgaaniliste ühendite klass, millel on suur struktuurne mitmekesisus, millest enamik on heterotsüklilised ühendid ja lämmastikuaatom on heterotsüklilises ringis. Enamik alkaloide on leeliselised ning neil on terapeutiline ja meelelahutuslik tegevus. Alkaloidi sisaldavaid taimi on rahvameditsiinis kasutatud sajandeid. Seetõttu pööratakse paljudele teadlastele tähelepanu alkaloidide taimedest ekstraheerimisele ja eraldamisele. Traditsioonilised ekstraheerimised hõlmavad orgaanilisi lahusteid, nagu metanool [183,184],

Cistanche võib parandada immuunsust

etanool [183] ​​või happeline lahus [187]. Hiljuti rakendati SBWE-d edukalt alkaloidide ekstraheerimiseks või eraldamiseks taimedest või loomadest, nagu on näidatud tabelis 6.

Alkaloidide mitmekesisuse ja suhteliselt halva termilise stabiilsuse tõttu sõltuvad optimaalsed ekstraheerimismeetodid alkaloidide pH-füsiokeemilistest omadustest. Liu et al. [16l kasutas SBWE-d ja kapillaarelektroforeesi (CE) tsütsiini, sopho-karpiini, mere-, soforidiini ja oksümatriini ekstraheerimiseks ja määramiseks Sophora flavescens Ait.-s, mis on traditsiooniline hiina meditsiin. SBWE, ASE, AÜE ja kloroformi leotamise ekstraheerimismeetodite abil saadud ekstraheerimissaagiseid võrreldi. SBWE vajab lühikest ekstraheerimisaega, kuna puudub vajadus orgaaniliste lahustite tarbimiseks ja sellel oli kõrgeim ekstraheerimise efektiivsus alkaloidide kogusaagise osas. Samamoodi Torto jt.[184] järeldasid, et nii SBWE kui ka tavapärased meetodid saavutasid võrreldava ekstraheerimise, samas kui tagasijooksul ja AÜE olid aeglasemad (üle 6 tunni) ja kasutati suures koguses orgaanilisi lahusteid. Seetõttu oli SBWE meetod ekstraheerimiseks lihtne ja suhteliselt kiire. Siiski, Liu et al. [183] ​​näitas, et LC-ESI-orbitrap MS on võimas meetod hepatotoksiliste pürrolizidiini alkaloidide tuvastamiseks ja määramiseks ning tagasijooksul oli SBWE-ga võrreldes suurem ekstraheerimise efektiivsus. Homes ja tema kaastöötajad |186] uurisid tavapäraseid ja uuenduslikke ekstraheerimistehnikaid (SBWE, AÜE). Nad leidsid, et nii THD-ga (100 kraadi, 20 min) saadud banaani- kui ka peedikoorte ekstraktidel oli kõrgeim üldfenoolisisaldus ja antioksüdantne võime. Ekstraheerimine infusiooniga (80 kraadi, 30 min) andis kõrgeima beetatsüaniini üldsisaldusega peedikoore ekstrakti. Alkaloidide optimaalne ekstraheerimistemperatuur ja aeg on samuti toodud joonisel 9.

4.8.KinoonS

Kinoonid on teatud tüüpi orgaanilised komponendid, millel on kinoonstruktuurid ja mida saab peamiselt jagada nelja tüüpi: bensokinoon, naftokinoon, pH-enantrakinoon ja antrakinoon. Antrakinoon ja selle derivaadid eksisteerivad taimedes laialdaselt ja neid saab saada paljudest taimedest, eriti okaspuudest. Mõnel kinoonil on soovitavad pH-armakoloogilised omadused, näiteks puhastavad, antimikroobsed ja parasiidivastased, südame-veresoonkonna vastased jne. Kinoonide ekstraheerimisel looduslikest toodetest on kasutatud etüülatsetaati [190], SFE[190], etanooli [191,193] või vett. ekstraheerimislahustitena, mis on näidatud tabelis 6.

Mahmud jt. [188] teostas mangustanipuu viljakestade pHenoolsete ühendite ekstraheerimise subkriitilise veetöötlusega temperatuuril ja rõhul 120–160 °C ning 1–10 MPa perioodilistes ja poolpartiisüsteemides. Nad lisasid subkriitilisele veele 10–30 protsenti sügaveutektilist lahustit (DES) ja tulemused näitasid, et 30 protsendilise DES-ga oli ksantooni ja pHenoolsete ühendite saagis 24,87 mg/g kuivatatud proovi ja 179,54 mg gallushappe ekvivalenti/g. kuivatatud proov ekstraheerimistemperatuuridel vastavalt 160 ja 120 °C partiisüsteemis. DES lisamine SBWE protsessis võib kiirendada hüdrolüüsi reaktsiooni taimede biomassi komponentide maatriksi ekstraheerimiseks.

Troopilises Aasias istutatud Morinda citrifolia (Noni) on kasutatud rahvapärastes ravimites mitmesuguste haiguste ja sümptomite raviks. Shotipruk ja töökaaslased on selle taimega läbi viinud rea katseid[191-193]. Nad kasutasid damnakantaali, alisariini ja 1,2-dihüdroksüantrakinooni ekstraheerimiseks pideva voolusüsteemi. Nad leidsid, et rõhk ei mõjutanud oluliselt tulemusi vahemikus 110-220 kraadi. Co Võrreldes tavapärase ekstraheerimisega andsid SBWE ja Soxhlet ekstraktid, millel on kõrgeim antioksüdantne aktiivsus. Andmed paigaldati ekstraheerimismehhanismi määramiseks matemaatiliste mudelitega. Tulemused näitasid, et üldist ekstraheerimismehhanismi mõjutas lahustunud ainete jaotumise tasakaal välise massiülekandega läbi vedela kile.

Kinoonide optimaalne ekstraheerimistemperatuur ja aeg SBWE-s on näidatud joonisel 10. Kinoonide optimaalne ekstraheerimistemperatuur on vahemikus 160 kuni 170 kraadi ja aeg on umbes 60 kuni 120 minutit.

4.9. Terpeenid

Terpeenid on suur ja mitmekesine orgaaniliste ühendite klass, mille põhistruktuuriühikuna kasutatakse isopreeni, mis esineb laialdaselt taimedes ja mõnedes putukates ning mida on võimalik saada paljudest taimedest, eriti okaspuudest. Terpeene on palju erinevaid ja neid saab klassifitseerida molekulis olevate isopreeniühikute arvu järgi, näiteks monoterpeenid, hemiterpeenid, seskviterpeenid, diterpeenid, triterpeenid, tetraterpeenid ja polüterpeenid. Terpeenid on olulised toidu-, kosmeetika- ja pH-ravimitööstuses. Terpeenide ja terpenoidide ekstraheerimine looduslikest saadustest on aga sageli problemaatiline, mida illustreerib tabel 6. Järelikult toodetakse neid peamiselt tööstusliku sünteesi teel, tavaliselt naftakeemiast.

Chen et al. [197] kasutas SBWE-d seskviterpeeni laktoonide tõhusaks ekstraheerimiseks I. racemose'ist. Uuriti ekstraheerimisaega (23.2-56.8 min), temperatuuri (129.5-230.5 kraadi) ja voolukiirust (1.3-4.7 ml/min). SBWE ja traditsiooniliste ekstraheerimistehnoloogiate (Soxhlet, AÜE ja SFE) võrdlus näitas, et alakriitiline vesi võib olla roheline ja tõhus asendusaine seskviterpeenlaktoonide ekstraheerimiseks I. ratsemoosist. Xiao et al. [13] töötas välja SBWE ursoolhappe ekstraheerimiseks Hedyotis diffusast. RSM-mudel ennustas katsetulemusi väga hästi ja näitas, et UA saagis sõltus peamiselt lahusti / tahke aine suhtest, millele järgnes osakeste suurus ja temperatuur. Võrdlevalt analüüsiti nelja ekstraheerimismeetodit (AÜE ja SBWE), mis näitasid, et SBWE oli aegasäästlik, kulusäästlik ja keskkonnasõbralik ekstraheerimistehnoloogia UA eraldamiseks Hedyotis fusast. Teised teadlased saavutasid samad katsetulemused, välja arvatud Falev et al. [200], kes leidsid, et subkriitiline vesi on pentatsükliliste triterpeenide jaoks halb lahusti. Ekstraheerimine subkriitiliste lahustitega (alifaatsed alkoholid, atsetonitriil ja kloroform) on kõige kiirem ja tõhusam viis pentatsükliliste triterpeenide eraldamiseks taimsetest toorainetest.

Terpeenide optimaalne ekstraheerimistemperatuur ja aeg SBWE-s on kokku võetud joonisel 10. Kinoonide optimaalne ekstraheerimistemperatuur on vahemikus 130–225 °C ja aeg umbes 10–50 minutit.

4.10.Lianans

Lignaanid on teatud tüüpi looduslik ühend, mis moodustub kahe fenüülpropanoidderivaadi (st C3-C6 monomeeri) molekuli polümerisatsioonil, mis eksisteerivad taimedes ja kuuluvad pH-tsütoöstrogeenide hulka. Lignaanidest koosnevate monomeeride hulka kuuluvad kaneelhape, kaneelalkohol, akrüülbenseen, allüülbenseen ja nii edasi. Inimeste haiguste laboratoorsetes mudelites on lignaanidel teadaolevalt potentsiaalne kasvajavastane, põletikuvastane või antioksüdantne toime. Enamik lignaane on lipofiilsed ja kergesti lahustuvad orgaanilistes lahustites. Seetõttu kasutati taimedest lignaanide ekstraheerimisel ekstraheerimislahustitena sageli etanooli, eetrit või atsetooni. Lignaanide SBWE-uuringud on vaid mõned dokumendid, nagu on loetletud tabelis 6.

Evrim [48,50] on üksikasjalikult uurinud materjali kuju (linaseemned, jahvatatud linaseemnejahu ja linaseemnejahu pulgad), temperatuuri, ekstraheerimisaega, rõhku, magevett ja proovi kogust sekoisolaritsiresinooli diglükosiidi lignaani sisaldusele. kasutades kiirendatud lahustiekstraktorit. Suurim kogus (12,94 mg/g) ja ekstraheerimissaagis (72,57 protsenti) saadi 180 kraadi juures 15 min, 10,3 MPa ja 40 protsenti magevees, kasutades 5 g linaseemnejahu. Buduaar jt. [42] kasutas vett ja etanooli alakriitilistel tingimustel bioaktiivsete ühendite ekstraheerimiseks seesami (Sesamum indicum L.) rasvatustatud seemnetest. Temperatuuril 220 kraadi, 8 MPa ja 63,5% etanooli kaaslahusti tingimustes maksimeeriti lignaanide, TP ja flavonoidide ühendite saagised ning antioksüdandid olid sarnased sünteetiliste antioksüdantide kasutamisega saavutatutele. Kineetilised uuringud näitasid pH-fenoolsete ühendite kõrget ekstraheerimiskiirust kuni ekstraheerimise esimese 50 minutini ja see oli paralleelselt kõrgeima puhastusvõimega. SBWE sai erinevaid bioaktiivseid ühendeid selektiivselt ekstraheerida ainult protsessi tingimusi muutes. Lignaanide optimaalne ekstraheerimistemperatuur on umbes 180 kraadi, nagu on näidatud joonisel 10.

4.11.Steroidid

Asteroid on looduslike keemiliste komponentide klass, mida leidub looduses laialdaselt, sealhulgas pHytosteriin, sapphapped, C2 steroidid, putukate allergilised hormoonid, südameglükosiidid, steroidsed saponiinid, steroidsed alkaloidid, bufogeniin jne. Steroidide tuuma struktuuril on põhiline skeleti struktuur: tsüklopentaan-perhüdrofentreen, mis on seotud nelja "sulatatud" tsükliga: kolm kuueliikmelist tsükloheksaani tsüklit ja üks viieliikmeline tsüklopentaantsükkel. Steroidühenditel on erinev bioloogiline toime. Neil on lai valik rakendusi. Steroidide ekstraheerimismeetodid looduslikest toodetest, sealhulgas leotamine, Soxhlet ja SBWE, on näidatud tabelis 6.

Ženšenn on tuntud traditsiooniline Hiina meditsiin, millel on palju pH-armakoloogilisi toimeid [24-26]. Need bioaktiivsed komponendid on peamiselt ginsenosiidid, polüfenoolid, aminohapped ja polüsahhariidid. Renata et al. [24]kasutas SBWE-d fruktooligosahhariidide ja beeta-ekdüsooni saamiseks Brasiilia ženšenni juurtest ja õhust osadest. Lee et al. [25]ekstraheeris punast ženšenni, muutes SBWE-s temperatuuri (150-200 kraadi) ja ekstraheerimisaegu (5-30 min). Co Võrreldes traditsiooniliste kuumekstraktsioonimeetoditega (etanool, kuum vesi ja metanool), oli SBWE punase ženšenni ekstraktidel kõrgem ginsenosiidi kontsentratsioon ja antioksüdatiivsed omadused. Shivraj et al. [204] kasutas ashwagandhast withanoliide ja withanoliide ekstraheerimiseks alakriitilist vett erinevatel temperatuuridel (100-200 kraadi) ja ekstraheerimisaegadel (10-30 min). HPLC abil kvantifitseeriti mitmesuguseid bioloogilisi toimeid, sealhulgas tsütotoksilisust, antioksüdante ja ensüüme inhibeerivaid toimeid. Withaferin A näitas emakakaelavähi rakkude rakkude elujõulisuse olulist vähenemist, ICs0 väärtused olid vastavalt 10 mg/ml ja 8,5 µM/ml, kuid normaalsetele rakkudele tsütotoksilist toimet ei avaldanud. Seega saab SBWE-d kasutada pH-armakoloogiliselt aktiivsete fraktsioonide ekstraheerimiseks terapeutiliste rakendustega. Steroidide optimaalne ekstraheerimistemperatuur on umbes 160 kraadi, nagu on näidatud joonisel 10.

5. Järeldused ja tulevikuperspektiivid

Oma mittetoksilise, mittesüttiva ja laialdaselt kättesaadava olemuse tõttu on looduslike toodete SBWE pälvinud viimase kümnendi jooksul suuremat tähelepanu. Meie üle 200 artikli ülevaade näitab, et SBWE on paljulubav tehnoloogia looduslike toodete kaevandamiseks. Subkriitilise veega on ekstraheeritud palju erinevaid taimedega seotud materjale. Näidismaterjalide hulka kuuluvad ravimtaimed, maitsetaimed, köögiviljad, puuviljad, vetikad, põõsad, teelehed, terad ja seemned. SBWE on ekstraheerinud järgmisi looduslikke tooteid: alkaloidid, süsivesikud, eeterlikud õlid, flavonoidid, glükosiidid, lignaanid, orgaanilised happed, polüfenoolid, kinoonid, steroidid ja terpeenid. SBWE-s kasutatakse nii staatilisi kui ka dünaamilisi režiime. Üldiselt on staatilise ekstraheerimise efektiivsus madalam kui dünaamilisel mudelil. Seega viidi enamik SBWE katseid läbi staatilise režiimi ja seejärel dünaamilise mudeli abil. SBWE süsteem ühendati ka HPLC, subkriitilise veekromatograafia ja kõrgtemperatuurse vedelikkromatograafiaga. Kaaslahustid nagu etanool,

SBWEefektiivsuse parandamiseks kasutati ka metanooli, sooli ja ioonseid vedelikke. Tuleb märkida, et temperatuuril on SBWE efektiivsusele kõige olulisem mõju ja seega saab seda optimeerida. Ülalmainitud looduslike saaduste ekstraheerimiseks on optimaalne temperatuur 120-200 kraadi.

Looduslike toodete SBWE suur eelis on see, et vesi on mittetoksiline ja seetõttu sobib see paremini ürtide, köögiviljade ja puuviljade ekstraheerimiseks, kuna ekstrakte võivad inimesed või loomad ohutult tarbida. Lisaks, kui SBWE-s ei kasutata orgaanilisi modifikaatoreid, ei vaja pärast SBWE-d tekkinud vedelaid jäätmeid jäätmete kõrvaldamist. SBWE-s kasutatav kõrge temperatuur võib aga potentsiaalselt põhjustada analüüdi lagunemist. Seega tuleb hinnata analüüdi stabiilsust SBWE-s kasutatavatel temperatuuritingimustel tagamaks, et ekstraheeritud analüüdid ei laguneks SBWE ajal. SBWE kasutab kõrgsurve ja kõrge temperatuuriga vedelikku ning SBWE süsteemi ohutu töö tagamiseks tuleb olla väga ettevaatlik. Lisaks võib dünaamilise SBWE protsessi käigus tekkida sage torustiku ummistus.

Valdav enamus teatatud SBWE uuringutest uuritakse katseskaalal. SBWE järgmine tase peaks tõusma tööstuslikule tasemele. Mõnede pilootuuringute tulemused on näidanud suuremahuliste SBWE protsesside võimalikku arengut.