Estrazione subcritica di acqua di prodotti naturali Parte 2

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4. Composti estratti dall'acqua subcritica 4.1.Flavonoidi

I flavonoidi, noti anche come bioflavonoidi, sono ampiamente presenti nelle piante e nelle bacche. Sono importanti composti naturali nelle diete umane. Sono stati usati per prevenire e curare le malattie cardiovascolari. Inoltre, hanno forti attività antiossidanti e attività antibatteriche. Quando le mele ad alto contenuto di flavonoidi sono state somministrate a topi sani, in alcune diminuzioniinfiammazionemarcatori sono stati riportati [73].

In generale, i flavonoidi appartengono ai pHenoli. Poiché sono ampiamente studiati, possono essere presentati separatamente dai pHenoli. I flavonoidi hanno la struttura generale di uno 15-scheletro di carbonio collegando due anelli benzenici con un anello eterociclico. Il nucleo di base è 2-fenilcromone.Flavonoidei composti sono generalmente scarsamente solubili nell'acqua ambiente e nella maggior parte dei solventi organici. La tabella 1 riassume l'SBWE dei flavonoidi da materiali vegetali.

Ko e colleghi hanno studiato la relazione tra la struttura dei flavonoidi e SBWE. Hanno scoperto che i flavonoidi con una catena laterale OH sono stati estratti in modo ottimale a temperature inferiori rispetto alle catene laterali OCH e H. Le temperature ottimali delle forme glicosidici sono inferiori a quelle degli agliconi meno polari [30]. Turner et al. hanno scoperto che diversi composti glicosidici possono essere convertiti dai rispettivi agliconi in meno di 10 minuti di reazione in acqua dai rifiuti di cipolla [20]. Risultati simili sono stati ottenuti da Nkurunziza et al. [81] e Zhang et al. [83] che hanno studiato l'estrazione di quattro flavonoidi rispettivamente da okara e da Puerariae lobata.

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Sono stati pubblicati vari lavori sull'efficienza di estrazione e sulle attività di estrazione mediante co Mparing SBWE con estrazione di acqua calda (HWE)[15], macerazione [76]Soxhlet [50,81, estrazione assistita da ultrasuoni (UAE)[93,103], microonde- estrazione assistita (MAE)[93,103] ed estrazione a reflusso [83]. Tutti hanno scoperto che SBWE era più efficace o almeno equivalente ad altri metodi di estrazione se si utilizzava un solo solvente. Durovic e colleghi [103] hanno selezionato l'acqua come solvente appropriato per un'ulteriore estrazione in base all'efficienza di estrazione di sei diversi solventi (acqua, acetone, etanolo al 96%, cloruro di metilene, n-esano e acetato di etile). SBWE ha il più alto contenuto di polifenolici totali (TP) e flavonoidi e attività antiossidante. Sono state confermate l'attività citotossica e l'attività antimicrobica contro Staphylococcus aureus. Inoltre, Marino et al. [99] hanno collaborato a un possibile migliore adattamento dell'estrazione di liquidi pressurizzati per i prenilflavonoidi e sono stati utilizzati tre solventi (esano, etanolo e acqua). Hanno concluso che l'estrazione di liquido pressurizzato utilizzando l'etanolo come solvente dopo aver utilizzato l'esano è meglio che utilizzare solo acqua per i prenilflavonoidi. Quando è stata utilizzata un'estrazione sequenziale, in cui i solventi sono stati utilizzati in un ordine di polarità crescente (prima esano, poietanolo, e infine l'acqua), le rese non sono migliorate. Diversi metodi di estrazione hanno notevoli influenze sulla selettività di questi processi.

Come mostrato nella Tabella 1, l'effetto della temperatura e del tempo di estrazione ha maggiori impatti I sull'efficienza di estrazione rispetto alla pressione e al rapporto liquido di estrazione del campione. La temperatura e il tempo di estrazione ottimali sono riassunti nella Figura 6. La temperatura di estrazione ottimale dei flavonoidi è compresa tra 150 e 200 gradi e l'intervallo di tempo di estrazione è compreso tra 10 e 50 min.

4.2.Polifenoli

I polifenoli, detti anche poliidrossifenoli, sono una classe strutturale prevalentemente naturale, per la presenza di più unità fenoliche e per la privazione delle funzioni a base di azoto. Molti frutti, verdure, erbe, foglie di tè, noci e alghe contengono alti livelli di pHenoli naturali. È stato riportato che i polifenoli possono resistere all'ossidazione [31]. Come mostrato in Tabella 2, estrazioni dipolifenolipuò essere effettuato sia utilizzando un solo solvente come acqua, metanolo, etanolo o una miscela di solventi come etanolo-acqua e metanolo-acqua-acido formico.

La maggior parte degli esperimenti ha dimostrato che SBWE è superiore alla macerazione, Soxhlet e MAE [109,112,125], mentre Vladic et al. ha concluso che le temperature più basse di SBWE sono più convenienti per la valorizzazione della buccia di melograno e MAE è più efficiente di SBWE per l'estrazione di pHenolici dalla buccia di melograno ottenendo un 5-estratto privo di idrossimetilfurfurolo [109].

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Le procianidine sono una classe di polifenoli presenti in frutta, verdura e cereali con potenti attività chemiopreventive. Gao et al. [119] hanno estratto con successo le procianidine con acqua subcritica rispettivamente da crusca di sorgo, epicarpo di semi di loto, baccello di semi di loto e semi di olivello spinoso. I risultati hanno mostrato che gli estratti di SBWE avevano un potere riducente, una capacità antiossidante e una capacità antiproliferativa migliori sulle cellule G2 dell'epatoma umano. Inoltre, l'attività antiossidante e antiproliferativa è risultata positivamente correlata alla concentrazione di polifenoli. Inoltre, Gao et al. hanno trovato un risultato simile, poiché l'antiossidante degli estratti di semi di olivello spinoso era altamente correlato al contenuto di polifenoli. Hanno dimostrato che il tempo di estrazione e il rapporto acqua/solido erano i principali fattori che influivano sulla resa di estrazione dei polifenoli e dell'eliminazione dei radicali dell'acido 2,2'-azino-bis-3-etilbenztiazolino{7}}acido solfonico (ABTS) attività degli estratti, mentre la temperatura è stata espressa come fattore determinante.

La curcumina appartiene ai polifenoli ed è instabile e scarsamente biodisponibile. Kiama-hallah et al. [128] hanno studiato alcuni parametri sull'efficienza di estrazione SBWE della curcumina. Le condizioni di estrazione ottimali sono una temperatura di 140 gradi e una pressione di 10 Mpa. Altri lavori sull'SBWE della curcumina possono essere trovati in letteratura [29,{5}}].

Pinto e i suoi collaboratori [110] hanno valutato le condizioni SBWE ottimali di antiossidanti e polifenoli dai gusci di castagne utilizzando la metodologia della superficie di risposta (RSM). Le condizioni di estrazione ottimali sono state determinate da RSM come 220 gradi/30 min. A 150 gradi, TP eantiossidantel'attività è stata ridotta, che può essere causata dalla degradazione del tannino e dalla formazione di altri prodotti di reazione. Inoltre, una concentrazione di estratti inferiore a 0,1 ug/mL era sicura. Il riutilizzo di questo sottoprodotto dei gusci di castagne è vantaggioso per la redditività dell'agroindustria e per la sostenibilità ambientale ed economica. La temperatura e il tempo di estrazione ottimali per SBWE dei polifenoli sono illustrati nella Figura 7. Si può vedere che il la temperatura di estrazione è compresa tra 130 e 200 gradi e il tempo è compreso tra 15 e 35 min.

4.3. Acidi organici

In generale, gli acidi organici nei prodotti naturali sono ampiamente distribuiti nelle foglie, nelle radici e nei frutti delle piante. Gli acidi organici sintetici attraverso la sintesi chimica, la catalisi enzimatica e la fermentazione microbica non sono discussi in questa recensione. Gli acidi organici sono per lo più solubili in acqua o etanolo e mostrano proprietà acide, ma sono difficili da dissolvere in altri solventi organici. Si ritiene generalmente che gli acidi organici alifatici non abbiano una particolare attività biologica, ma alcuni acidi organici naturali come acido citrico, acido malico, acido tartarico, acido ascorbico, ecc. hanno effetti antibatterici, antinfiammatori, ipoglicemizzanti, antiossidanti e immunoregolatori . A seconda dell'acido organico allo stato libero o in forma salina, i solventi di estrazione potrebbero essere acqua, soluzione alcalina diluita, etere dietilico, etere di petrolio e cicloesano e altri solventi organici lipofili. Una sintesi degli studi recenti sull'SBWE degli acidi organici è mostrata nella Tabella 3.

L'uso di SBWE è stato esplorato per l'estrazione di acido gallico, acido clorogenico, acido caffeico, acido ferulico, acido vanillico e acido cumarico da varie matrici. Inevitabilmente, alcuni altri componenti attivi come i pHenolici [23], i flavonoidi [108] le proteine ​​[23] i lipidi, i peptidi, gli amminoacidi e altri composti organici sono stati spesso coestratti. Svarc-Gajic et al. [134] hanno utilizzato SBWE per l'estrazione di alcoli, acidi organici, zuccheri e altri composti organici da steli di amarena e agrodolce, trovando simili le composizioni chimiche dei due campioni. Harun et al. [51] hanno riportato l'estrazione di lipidi con un contenuto relativamente alto di acido eicosapentaenoico da Nannochloropsis gaditana, trovando 237 gradi e 14 minuti come condizioni di estrazione ottimali.

Chun et al.[52] hanno esplorato il potere del metodo SBWE assistito dal liquido ionico (L) nell'ottenere diversi composti pHenolici dall'alga bruna Saccharina japonica e hanno trovato l'IL 1-butil-3- a base di imidazolo il metilimidazolio tetrafluoroborato ha agito come catalizzatore. Insieme a SBWE, SBWE plus IL ha fornito un miglioramento progressivo nell'estrazione dei pHenolici. A 175 gradi, il contenuto di acidi gallico, clorogenico, gentisico, protocatechuico, caffeico e siringico nei prodotti estrattivi era di circa 1.18-,4.68-, 4.66-, 7 .67-,5.12- e 5.{17}}volte più alte rispetto a SBWE. Tuttavia, l'acido p-idrossibenzoico presentava una leggera carenza (0.{20}}piega a 175 gradi) e l'acido vanillico si decomponeva facilmente in SBWE più IL.

Raver et al. [38] hanno applicato SBWE alla rimozione simultanea di estratti oleosi ed estratti idrosolubili. La resa di estrazione ottimale dell'olio è stata ottenuta a 130 gradi e massa/campione di 1:20 g/mL dopo 30 min. Si è verificata l'idrolisi degli antiossidanti legati all'estere e al glicoside, che hanno prodotto olio con capacità antiossidanti molto più elevate rispetto all'olio estratto utilizzando il metodo Soxhlet (n-esano). Inoltre, Abdelmoez e collaboratori [39]

hanno anche co Mpared l'efficienza degli estratti d'acqua e degli estratti di n-esano dai semi di cotone. Le condizioni ottimali di estrazione dell'olio sono 270 gradi, 30 minuti e la dimensione delle particelle è inferiore a 0,5 mm.

La temperatura e il tempo di estrazione ottimali per SBWE sono mostrati nella Figura 8. Si può vedere che la temperatura di estrazione ottimale degli acidi organici è principalmente compresa tra 130 e 240 gradi e il tempo è compreso tra 10 e 50 min.

4.4. Glicosidi

I glicosidi sono composti in cui zuccheri o derivati ​​dello zucchero sono legati a un altro tipo di sostanza non zuccherina (chiamata anche agliconi, ligandi o sostituenti). I glicosidi sono legati da un legame O-N-, S- o C-glicosidico tra uno zucchero e un componente non zuccherino, che si trovano ampiamente nella radice, negli steli, nelle foglie, nei fiori e nei frutti delle piante. La maggior parte dei glicosidi sono cristalli colorati e generalmente un po' amari.

È stato dimostrato che i glicosidi estratti da SBWE hanno attività antiossidanti e attività inibitoria della tirosinasi, come mostrato nella Tabella 4[36,{2}}]. Gao et al.[144] ha eseguito SBWE di composti pHenolici da residui di semi di melograno a 80-280 gradi C. I risultati hanno mostrato che TP aumentava con l'aumento della temperatura di estrazione da 80 gradi a 220 gradi e diminuiva da 220 gradi a 280 gradi. A {{9 }} grado , la rottura dei legami ha portato all'aumento di TP, tuttavia una temperatura più elevata ha causato il degrado dei pHenolici. Inoltre, hanno combinato SBWE con la lisciviazione e gli Emirati Arabi Uniti utilizzando acqua (temperatura ambiente) e solventi organici, ovvero metanolo, etanolo e acetone. TP e capacità antiossidanti di SBWE (120 gradi) non erano così elevate come solventi organici; tuttavia, per quanto riguarda il tempo di estrazione (2 h per la lisciviazione contro 30 min per SBWE) e la tossicità, l'acqua subcritica è più accettabile. Meng e Cheng [149] hanno studiato 13 composti pHenolici e 20 elementi inorganici di Erigeron breviscapus. Hanno anche trovato risultati simili, in quanto i glicosidi non sono stabili ad alta temperatura e con un lungo tempo di estrazione. Ad esempio, scutellareina e apigenina sono gli agliconi della corrispondente scutellarina e apigenina 7-glucuronide, quando ad alta temperatura i legami glicosidici diventano instabili e iniziano a decomporsi nel suo glicone e aglicone. Haznedaroglu et al. [147] hanno ottimizzato parametri quali temperatura, tempo di estrazione e portata. La temperatura e il tempo di estrazione sono stati trovati come i parametri più efficaci per TP e flavonoidi totali mentre il tempo di estrazione e la portata per il contenuto di antociani. Inoltre, la temperatura e il tempo erano i parametri principali per l'efficacia degli estratti sull'inibizione della tirosinasi.

La temperatura e il tempo di estrazione ottimali per i glicosidi in SBWE sono mostrati nella Figura 7. La temperatura di estrazione ottimale degli acidi organici è compresa tra 100 e 160 gradi e il tempo è compreso tra 20 e 60 min.

4.5. Carboidrati

I carboidrati sono un termine molto comune che include zuccheri, amido e cellulosa, che sono un'importante classe di composti organici ampiamente distribuiti in natura. I saccaridi si dividono in quattro gruppi: monosaccaridi, disaccaridi, oligosaccaridi e polisaccaridi. Come mostrato nella Tabella 5, i carboidrati estratti da SBWE possiedono effetti antiossidanti[153], antimitotici [154] e inibitori della crescita [55].

I tradizionali solventi di estrazione utilizzano spesso una soluzione alcalina [154], una soluzione acida [156] e acqua come solventi di estrazione [157]. Chun et al.[154] effettuato SBWE da Pseuder-anthem palatiferum Radlk e co Mpared con una tecnica convenzionale utilizzando 0.1 M di idrossido di sodio. I coniugati ottenuti da SBWE a 150 gradi hanno mostrato una migliore attività anticoagulante rispetto a quelli trovati a 200 gradi ed erano comparabili a quella della tecnica convenzionale. Villamiel et al.[156] e Zhang et al. [159] hanno utilizzato una soluzione di acido citrico per regolare il pH rispettivamente a 3,0,5,0. Rispetto all'estrazione convenzionale con acido citrico, SBWE può ottenere una resa di pectina più elevata, un contenuto di acido galatturonico più elevato e un grado più elevato di esterificazione metilica. Allo stesso modo, Chun et al. [158] e Goosen et al. [169] hanno eseguito SBWE e lo hanno confrontato con l'estrazione convenzionale utilizzando 0,05 M HCl. Tutti hanno scoperto che l'efficienza SBWE era significativamente maggiore rispetto ai metodi convenzionali.

SBWE e altre tre tecnologie innovative UAE, MAE e l'estrazione di fluidi supercritici (SFE) sono state combinate o accoppiate. Duan et al. [56] hanno utilizzato gli Emirati Arabi Uniti per estrarre con successo l'ingrediente principale polisaccaridi da Lentinus edodes. È stato applicato un design Box-Behnken (BBD) per ottimizzare le condizioni degli Emirati Arabi Uniti, inclusi temperatura di estrazione, tempo di estrazione, rapporto liquido-solido e potenza ultrasonica. È stato dimostrato che il campione degli Emirati Arabi Uniti ha migliori attività antiossidanti rispetto ad altri metodi di estrazione (SBWE, UAE). Morales et al.[57] hanno scoperto che gli Emirati Arabi Uniti o SBWE (200 gradi, 11,7 Mpa) erano più efficaci per ottenere frazioni arricchite con -glucano dai funghi shiitake. Hanno rivelato che una combinazione di estratti degli Emirati Arabi Uniti più SBWE ha mostrato livelli di glucosio più elevati e residui di mannosio e galattosio inferiori rispetto alle altre estrazioni, suggerendo una certa specificità di estrazione nei confronti dei -glucani. Inoltre, gli estratti ottenuti dopo una combinazione di tecnologie hanno parzialmente mantenuto le loro proprietà immunomodulatorie, ma secondo studi in vitro hanno mostrato elevate attività ipocolesterolemiche.

Sagittaria sagittifolia L. è una sana fonte di cibo e un ricostituente per la terapia adiuvante di tubercolosi, cecità notturna, pancreatite, diabete, tracheite e infezioni del tratto urinario. Ma e il suo team [35] hanno condotto un lavoro continuo sulla caratterizzazione, sulle attività antiossidanti e immunologiche degli estratti di SBWE da S.sagittifolia L. Le caratteristiche strutturali dell'estratto sono state chiarite mediante cromatografia liquida ad alte prestazioni (HPLC), gascromatografia (GC) , microscopia elettronica a scansione (SEM), spettroscopia infrarossa (IR), microscopia a forza atomica (AFM), potenziale zeta e metodi del rosso Congo.

I polisaccaridi estratti hanno mostrato una maggiore attività antiossidante in vitro e un'attività immunomodulante più potente. Pertanto, i polisaccaridi estratti da S.sagittifolia L. con SBWE hanno il potenziale per essere utilizzati come agenti immunoreattivi in ​​medicina e alimenti funzionali. Piazza et al. hanno trovato il Maillard, la caramellizzazione e la loro ossidazione e la reazione di Folin da campioni di microalghe, macroalghe e rosmarino. È la prima volta che viene verificata la neoformazione di antiossidanti durante l'estrazione SWE di diversi prodotti naturali [165]. A volte le elevate temperature di esercizio possono generare nuovi composti bioattivi e SBWE è una tecnica molto promettente per ottenere composti bioattivi da prodotti naturali. Come mostrato nella Figura 9, la temperatura ottimale di estrazione degli acidi organici è compresa tra 120 e 180 gradi e il tempo è compreso tra 10 e 40 min.

Figura 9. Condizioni di estrazione ottimali per carboidrati, oli essenziali e alcaloidi.

Questo articolo è estratto da Molecules 2021, 26, 4004. https://doi.org/10.3390/molecules26134004 https://www.mdpi.com/journal/molecules