Name: В центре внимания автора: Экологически чистая экстракция биологически активных соединений с помощью микроволновых технологий на основе полиола
Uploaded: 2024-08-23T13:40:00
Description: The utilization of polyols as green solvents for extracting bioactive compounds from plant materials has gained attention due to their safety and inert ...

Это исследование было профинансировано Университетом Мае Фах Луанг. Авторы хотели бы выразить признательность Институту чая и кофе Университета Мае Фах Луанг за содействие установлению связей между исследователями и местными фермерами в отношении приобретения образцов серебристой кожи кофе.

Подробная информация о реагентах и оборудовании, использованных в этом исследовании, приведена в Таблице материалов.
1. Подготовка к эксперименту
<ol><li>Подготовка образцов растений<ol><li>Соберите свежий кофе серебристой кожицы (Coffea arabica) и высушите е...

Микроволновая экстракция на основе полиола для получения фенольных и антиоксидантных выходов

<ol>
	<li>Wawoczny, A., Gillner, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+most+potent+natural+pharmaceuticals,+cosmetics,+and+food+ingredients+isolated+from+plants+with+deep+eutectic+solvents.">The most potent natural pharmaceuticals, cosmetics, and food ingredients isolated from plants with deep eutectic solvents.</a> J Agric Food Chem. 71 (29), 10877-10900 (2023).</li><li>Syukur, M., Prahasiwi, M. S., Yuliani, S., Purwaningsih, Y., Indriyanti, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Profiling+of+active+compounds+of+extract+ethanol,+n-hexane,+ethyl+acetate+and+fraction+ethanol+of+star+anise+(Illicium+verum+hook.+F.)+and+determination+of+total+flavonoids,+total+phenolics+and+their+potential+as+antioxidants.">Profiling of active compounds of extract ethanol, n-hexane, ethyl acetate and fraction ethanol of star anise (Illicium verum hook. F.) and determination of total flavonoids, total phenolics and their potential as antioxidants.</a> Sci Technol Indones. 8 (2), 219-226 (2023).</li><li>Supjaroenporn, C., Khongcharoen, P., Myo, H., Khat-Udomkiri, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Studying+the+optimization,+characterization,+and+antioxidant+activities+of+phenolic+extracts+extracted+from+Rhus+chinensis+Mill.+Leaf+using+microwave-assisted+extraction+system+with+glycerol+as+a+green+solvent.">Studying the optimization, characterization, and antioxidant activities of phenolic extracts extracted from Rhus chinensis Mill. Leaf using microwave-assisted extraction system with glycerol as a green solvent.</a> Curr Bioact Compd. 20 (3), 68-82 (2024).</li><li>Gasser, M. S., Abdel Rahman, R. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sustainability+of+solvent+extraction+techniques+in+pollution+prevention+and+control.">Sustainability of solvent extraction techniques in pollution prevention and control.</a> Handbook of advanced approaches towards pollution prevention and control. , 33-66 (2021).</li><li>P&#322;otka-Wasylka, J., Rutkowska, M., Owczarek, K., Tobiszewski, M., Namie&#347;nik, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extraction+with+environmentally+friendly+solvents.">Extraction with environmentally friendly solvents.</a> TrAC, Trends Anal Chem. 91, 12-25 (2017).</li><li>Queffelec, J., Beraud, W., Torres, M. D., Dom&#237;nguez, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advances+in+obtaining+ready-to-use+extracts+with+natural+solvents.">Advances in obtaining ready-to-use extracts with natural solvents.</a> Sustain Chem Pharm. 38, 101478 (2024).</li><li>Can Karaca, A., Erdem, I. G., Ak, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+polyols+on+gelation+kinetics,+gel+hardness,+and+drying+properties+of+alginates+subjected+to+internal+gelation.">Effects of polyols on gelation kinetics, gel hardness, and drying properties of alginates subjected to internal gelation.</a> LWT. 92, 297-303 (2018).</li><li>Nastasi, J. R., Daygon, V. D., Kontogiorgos, V., Fitzgerald, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Qualitative+analysis+of+polyphenols+in+glycerol+plant+extracts+using+untargeted+metabolomics.">Qualitative analysis of polyphenols in glycerol plant extracts using untargeted metabolomics.</a> Metabolites. 13 (4), 566 (2023).</li><li>Khat-Udomkiri, N., Gatnawa, G., Boonlerd, N., Myo, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Valorization+of+Camellia+sinensis+flowers+in+cosmetic+and+pharmaceutical+applications:+Optimization+of+microwave-assisted+glycerin+extraction.">Valorization of Camellia sinensis flowers in cosmetic and pharmaceutical applications: Optimization of microwave-assisted glycerin extraction.</a> Waste Biomass Valori. 15, 323-335 (2023).</li><li>Myo, H., Yaowiwat, N., Pongkorpsakol, P., Aonbangkhen, C., Khat-Udomkiri, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Butylene+glycol+used+as+a+sustainable+solvent+for+extracting+bioactive+compounds+from+Camellia+sinensis+flowers+with+ultrasound-assisted+extraction.">Butylene glycol used as a sustainable solvent for extracting bioactive compounds from Camellia sinensis flowers with ultrasound-assisted extraction.</a> ACS omega. 8 (5), 4976-4987 (2023).</li><li>Myo, H., Khat-Udomkiri, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimization+of+ultrasound-assisted+extraction+of+bioactive+compounds+from+coffee+pulp+using+propylene+glycol+as+a+solvent+and+their+antioxidant+activities.">Optimization of ultrasound-assisted extraction of bioactive compounds from coffee pulp using propylene glycol as a solvent and their antioxidant activities.</a> Ultrason Sonochem. 89, 106127 (2022).</li><li>Twaij, B. M., Hasan, M. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bioactive+secondary+metabolites+from+plant+sources:+Types,+synthesis,+and+their+therapeutic+uses.">Bioactive secondary metabolites from plant sources: Types, synthesis, and their therapeutic uses.</a> Int J Plant Biol. 13 (1), 4-14 (2022).</li><li>Bitwell, C., Sen, I. S., Luke, C., Kakoma, M. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+of+modern+and+conventional+extraction+techniques+and+their+applications+for+extracting+phytochemicals+from+plants.">A review of modern and conventional extraction techniques and their applications for extracting phytochemicals from plants.</a> Sci Afr. 19, e01585 (2023).</li><li>Chakrabortty, S., Kumar, A., Patruni, K., Singh, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Recent advances in food biotechnology. , 353-370 (2022).</li><li>Fan, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanochemical+assisted+extraction+as+a+green+approach+in+preparation+of+bioactive+components+extraction+from+natural+products+-+A+review.">Mechanochemical assisted extraction as a green approach in preparation of bioactive components extraction from natural products - A review.</a> Trends Food Sci Technol. 129, 98-110 (2022).</li><li>Bessada, S. M., C Alves, R., Pp Oliveira, M. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coffee+silverskin:+A+review+on+potential+cosmetic+applications.">Coffee silverskin: A review on potential cosmetic applications.</a> Cosmetics. 5 (1), 5 (2018).</li><li>Myo, H., Nantarat, N., Khat-Udomkiri, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Changes+in+bioactive+compounds+of+coffee+pulp+through+fermentation-based+biotransformation+using+Lactobacillus+plantarum+TISTR+543+and+its+antioxidant+activities.">Changes in bioactive compounds of coffee pulp through fermentation-based biotransformation using Lactobacillus plantarum TISTR 543 and its antioxidant activities.</a> Fermentation. 7 (4), 292 (2021).</li><li>Molole, G. J., Gure, A., Abdissa, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Determination+of+total+phenolic+content+and+antioxidant+activity+of+Commiphora+mollis+(oliv).+Engl.+Resin.">Determination of total phenolic content and antioxidant activity of Commiphora mollis (oliv). Engl. Resin.</a> BMC Chem. 16 (1), 48 (2022).</li><li>Barku, V., Opoku-Boahen, Y., Owusu-Ansah, E., Mensah, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Antioxidant+activity+and+the+estimation+of+total+phenolic+and+flavonoid+contents+of+the+root+extract+of+Amaranthus+spinosus.">Antioxidant activity and the estimation of total phenolic and flavonoid contents of the root extract of Amaranthus spinosus.</a> Asian J Plant Sci Res. 3 (1), 69-74 (2013).</li><li>Samarasiri, M., Chandrasiri, T., Wijesinghe, D., Gunawardena, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Antioxidant+capacity+and+total+phenolic+content+variations+against+Morinda+citrifolia+L.+fruit+juice+production+methods.">Antioxidant capacity and total phenolic content variations against Morinda citrifolia L. fruit juice production methods.</a> Int J Food Eng. 5, 293-299 (2019).</li><li>Rumpf, J., Burger, R., Schulze, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Statistical+evaluation+of+DPPH,+ABTS,+FRAP,+and+Folin-Ciocalteu+assays+to+assess+the+antioxidant+capacity+of+lignins.">Statistical evaluation of DPPH, ABTS, FRAP, and Folin-Ciocalteu assays to assess the antioxidant capacity of lignins.</a> Int J Biol Macromol. 233, 123470 (2023).</li><li>Lainez-Cer&#243;n, E., Ram&#237;rez-Corona, N., Jim&#233;nez-Mungu&#237;a, M. T., Palou, E., L&#243;pez-Malo, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extraction+of+bioactive+compounds+from+plants+by+means+of+new+environmentally+friendly+solvents.">Extraction of bioactive compounds from plants by means of new environmentally friendly solvents.</a> Research and technological advances in food science. , 301-332 (2022).</li><li>Yu, M., Gouvinhas, I., Rocha, J., Barros, A. I. R. N. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phytochemical+and+antioxidant+analysis+of+medicinal+and+food+plants+towards+bioactive+food+and+pharmaceutical+resources.">Phytochemical and antioxidant analysis of medicinal and food plants towards bioactive food and pharmaceutical resources.</a> Sci Rep. 11 (1), 10041 (2021).</li><li>Lefebvre, T., Destandau, E., Lesellier, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Selective+extraction+of+bioactive+compounds+from+plants+using+recent+extraction+techniques:+A+review.">Selective extraction of bioactive compounds from plants using recent extraction techniques: A review.</a> J Chromatogr A. 1635, 461770 (2021).</li><li>Nandasiri, R., Eskin, N. M., Thiyam-H&#246;llander, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Antioxidative+polyphenols+of+canola+meal+extracted+by+high+pressure:+Impact+of+temperature+and+solvents.">Antioxidative polyphenols of canola meal extracted by high pressure: Impact of temperature and solvents.</a> J Food Sci. 84 (11), 3117-3128 (2019).</li><li>Jha, A. K., Sit, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extraction+of+bioactive+compounds+from+plant+materials+using+combination+of+various+novel+methods:+A+review.">Extraction of bioactive compounds from plant materials using combination of various novel methods: A review.</a> Trends Food Sci Technol. 119, 579-591 (2022).</li><li>Czarnecki, M. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Solvent+effect+on+the+competition+between+weak+and+strong+interactions+in+phenol+solutions+studied+by+near-infrared+spectroscopy+and+DFT+calculations.">Solvent effect on the competition between weak and strong interactions in phenol solutions studied by near-infrared spectroscopy and DFT calculations.</a> Phys Chem Chem Phys. 23 (35), 19188-19194 (2021).</li><li>Lu, W., Mackie, C. J., Xu, B., Head-Gordon, M., Ahmed, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+computational+and+experimental+view+of+hydrogen+bonding+in+glycerol+water+clusters.">A computational and experimental view of hydrogen bonding in glycerol water clusters.</a> J Phys Chem A. 126 (10), 1701-1710 (2022).</li><li>Fan, C., Liu, Y., Sebbah, T., Cao, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+theoretical+study+on+terpene-based+natural+deep+eutectic+solvent:+Relationship+between+viscosity+and+hydrogen-bonding+interactions.">A theoretical study on terpene-based natural deep eutectic solvent: Relationship between viscosity and hydrogen-bonding interactions.</a> Glob Chall. 5 (3), 2000103 (2021).</li><li>Liese, S., Schlaich, A., Netz, R. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dielectric+constant+of+aqueous+solutions+of+proteins+and+organic+polymers+from+molecular+dynamics+simulations.">Dielectric constant of aqueous solutions of proteins and organic polymers from molecular dynamics simulations.</a> J Chem Phys. 156 (22), 224903 (2022).</li><li>Noreland, E., Gestblom, B., Sj&#246;blom, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dielectric+relaxation+studies+of+1-hexanol+and+1,+2-hexanediol+in+heptane.">Dielectric relaxation studies of 1-hexanol and 1, 2-hexanediol in heptane.</a> J Solution Chem. 18, 303-312 (1989).</li><li>Wohlfarth, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Permittivity+(dielectric+constant)+of+liquids.">Permittivity (dielectric constant) of liquids.</a> CRC Handbook of Chemistry and Physics. 6, (1994).</li><li>Dean, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Extraction techniques for environmental analysis. , (2022).</li><li>Nour, A. H., Oluwaseun, A. R., Nour, A. H., Omer, M. S., Ahmed, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microwave-assisted+extraction+of+bioactive+compounds.">Microwave-assisted extraction of bioactive compounds.</a> Microwave heating. Electromagnetic fields causing thermal and non-thermal effects. , 1-31 (2021).</li><li>David, F., Ochiai, N., Sandra, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stir+bar+sorptive+extraction:+A+versatile,+sensitive+and+robust+technique+for+targeted+and+untargeted+analyses.">Stir bar sorptive extraction: A versatile, sensitive and robust technique for targeted and untargeted analyses.</a> Evolution of solid-phase microextraction technology. , (2023).</li><li>L&#243;pez-Fern&#225;ndez, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Determination+of+polyphenols+using+liquid+chromatography-tandem+mass+spectrometry+technique+(LC-MS/MS):+A+review.">Determination of polyphenols using liquid chromatography-tandem mass spectrometry technique (LC-MS/MS): A review.</a> Antioxidants. 9 (6), 479 (2020).</li></ol>

Различные факторы играют решающую роль в успешном внедрении MAE, такие как фитохимическое содержание растительных компонентов, продолжительность экстракции, температура, микроволновая мощность, соотношение твердой и жидкой фаз и концентрация растворителя13. Растения обыч...

В настоящее время в индустрии красоты наблюдается глобальный тренд на экологическую сознательность, что заставляет производителей сосредоточиться на зеленых технологиях извлечения растительных компонентов с использованием устойчивых альтернатив1. Как правило, традиционные растворители, такие как этанол, метанол и гексан, используются для извлечения растительных фенольных компонентов и природных антиоксидантов. Тем не менее, присутствие остатков растворителей в растительных экстрактах представляет потенциальный риск для здоровья человека, вызывая раздражение кожи иглаз3, особенно в отношении их предполагаемого применения в косметике. Следовательно, удаление таких остатков растворителя из экстрактов является сложной задачей, что требует значительных затрат времени, энергии и человеческих ресурсов4. В последнее время перегретая вода, ионные жидкости, глубоководные эвтектические растворители и растворители биологического происхождения стали перспективными подходамик экстракции зелеными растворителями. Тем не менее, их использование все еще ограничено разделением продукта в процессах на водной основе. Для решения этих проблем разработка готовых к использованию экстрактов представляется жизнеспособным решением6.
Полиолы часто используются в косметических составах в качестве увлажнителей из-за их хорошей полярности и способности удерживать влагу из окружающей среды7. Кроме того, полиолы, такие как глицерин, пропиленгликоль, бутиленгликоль, метилпропандиол, изопентилдиол, пентиленгликоль, 1,2-гександиол и гексиленгликоль, могут быть использованы для экстракции растений. Они считаются нетоксичными, биоразлагаемыми, экологически чистыми, нереактивными и безопасными растворителями для использования в экстракции растений8. Кроме того, полиолы могут выдерживать тепло, выделяемое во время микроволновой экстракции (MAE) благодаря их повышенным температурам кипения иполярности9. Эти полиолы в целом признаны безопасными химическими веществами (GRAS) Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA). В отличие от обычных растворителей, таких как этанол или метанол, которые могут потребовать тщательного удаления из экстракта из-за их потенциально вредного воздействия, полиолы имеют преимущество минимизации энергии, времени и затрат, связанныхс процессами удаления растворителей. Это не только оптимизирует процесс экстракции, но и повышает общую эффективность и экологичность метода экстракции. В предыдущих исследованиях полиолы, такие как пропиленгликоль и бутиленгликоль, использовались в качестве растворителей при экстракции биологически активных соединений из цветков Camellia sinensis 10 и кофейной мякоти11, что выявило значительный потенциал их роли в качестве устойчивых альтернативных растворителей в процессе экстракции растений. Таким образом, продолжающаяся разработка и оптимизация системы полиол-водный растворитель таит в себе потенциал для значительного прогресса в области зеленой химии и устойчивых промышленных методов.
Как правило, биологически активные соединения, содержащиеся в растениях, синтезируются в виде вторичных метаболитов. Эти соединения можно разделить на три основные группы: терпены и терпеноиды, алкалоиды и фенольные соединения12. Для выделения конкретных биологически активных соединений из растений в различных условиях используются различные методы экстракции. Биологически активные соединения из растительного сырья могут быть экстрагированы как традиционными, так и нетрадиционными методами. Традиционные методы включают мацерацию, дефлегмацию и гидродистилляцию, в то время как нетрадиционные методы включают экстракцию с помощью ультразвука, экстракцию с помощью ферментов, экстракцию с помощью микроволновой печи (MAE), импульсную экстракцию с помощью электрического поля, сверхкритическую экстракцию жидкостьюи экстракцию жидкостью под давлением. Эти нетрадиционные методы предназначены для повышения безопасности за счет использования более безопасных растворителей и вспомогательных средств, повышения энергоэффективности, предотвращения деградации биологически активных компонентов и снижения загрязнения окружающейсреды.
Кроме того, MAE является одной из самых современных «зеленых» технологий для извлечения биологически активных соединений из растений. Обычные процедуры экстракции требуют значительного количества времени, энергии и высоких температур, которые со временем могут привести кразложению чувствительных к нагреванию биологически активных соединений. В отличие от обычной термической экстракции, MAE облегчает экстракцию биологически активных соединений за счет создания локального нагрева внутри образца, разрушения клеточных структур и усиления массообмена, тем самым повышая эффективность экстракции соединений. Тепло передается изнутри растительных клеток микроволнами, которые воздействуют на молекулы воды внутри растительных компонентов13. Кроме того, MAE продвинулась вперед в улучшении экстракции и разделения активных соединений, увеличении выхода продукта, повышении эффективности экстракции, требовании меньшего количества химикатов и экономии времени и энергии при предотвращении разрушения биологически активных соединений15.
Это исследование сосредоточено на экстракции растительных фенольных соединений и природных антиоксидантов с помощью микроволновой экстракции (MAE) с использованием различных типов полиолов в качестве растворителей. Определено общее содержание фенолов (TPC), общее содержание флавоноидов (TFC) и антиоксидантная активность (DPPH, ABTS и FRAP) экстрактов MAE на основе полиола. Кроме того, МАЭ на основе полиола сравнивают с МАЭ с использованием обычных растворителей, таких как вода и этанол. Ожидается, что это исследование внесет вклад в разработку экологически устойчивой технологии экстракции природных компонентов, способствуя устойчивому развитию за счет снижения зависимости от опасных химических веществ, сокращения времени обработки и минимизации потребления энергии при производстве сырья для потенциального применения в косметической промышленности.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>1,2-Hexanediol</td>
			<td>Chanjao Longevity Co., Ltd.</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2,2 -Azino-bis 3 ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid diammonium salt (ABTS)</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>A1888</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH)</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>D9132</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2,4,6-Tri(2-pyridyl)-s-triazine (TPTZ)</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>93285</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2-Digital balance</td>
			<td>Ohaus</td>
			<td></td>
			<td>Pioneer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4-Digital balance</td>
			<td>Denver</td>
			<td>SI-234</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>6-hydroxy-2,5,7,8 tetramethylchroman -2-carboxylic acid (Trolox)</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>238813</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>96-well plate</td>
			<td>SPL Life Science</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Absolute ethanol</td>
			<td>RCI Labscan</td>
			<td>64175</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetic acid</td>
			<td>RCI Labscan</td>
			<td>64197</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Aluminum chloride</td>
			<td>Loba Chemie</td>
			<td>898</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Automatic pipette</td>
			<td>Labnet</td>
			<td></td>
			<td>Biopett</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Butylene glycol</td>
			<td>Chanjao Longevity Co., Ltd.</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethos X advanced microwave extraction</td>
			<td>Milestone Srl, Sorisole, Italy</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ferrous sulfate</td>
			<td>Ajex Finechem</td>
			<td>3850</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Folin-Ciocalteu&#39;s reagent</td>
			<td>Loba Chemie</td>
			<td>3870</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Freezer SF</td>
			<td>Sanyo</td>
			<td>C697(GYN)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gallic acid</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>398225</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Grinder</td>
			<td>Ou Hardware Products Co.,Ltd</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hexylene glycol</td>
			<td>Chanjao Longevity Co., Ltd.</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrochloric acid (37%)</td>
			<td>RCI Labscan</td>
			<td>AR1107</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Iron (III) chloride</td>
			<td>Loba Chemie</td>
			<td>3820</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isopentyldiol</td>
			<td>Chanjao Longevity Co., Ltd.</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methanol</td>
			<td>RCI Labscan</td>
			<td>67561</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methylpropanediol&#160;</td>
			<td>Chanjao Longevity Co., Ltd.</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pentylene glycol</td>
			<td>Chanjao Longevity Co., Ltd.</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potassium persulfate</td>
			<td>Loba Chemie</td>
			<td>5420</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Propylene glycol</td>
			<td>Chanjao Longevity Co., Ltd.</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Quercetin</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>Q4951</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Refrigerated centrifuge</td>
			<td>Hettich</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium acetate</td>
			<td>Loba Chemie</td>
			<td>5758</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium carbonate</td>
			<td>Loba Chemie</td>
			<td>5810</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium hydroxide</td>
			<td>RCI Labscan</td>
			<td>AR1325</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium nitrite</td>
			<td>Loba Chemie</td>
			<td>5954</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SPECTROstar Nano microplate reader</td>
			<td>BMG- LABTECH</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SPSS software</td>
			<td>IBM SPSS Statistics 20</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tray dryer</td>
			<td>France Etuves</td>
			<td>XUE343</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

microwave-assisted extraction of phenolic compounds and antioxidants for cosmetic applications using polyol-based technology

Использование полиолов в качестве зеленых растворителей для извлечения биологически активных соединений из растительного сырья привлекло внимание из-за их безопасности и инертного поведения по отношению к растительным биологически активным химическим веществам. В этом исследовании изучается устойчивая экстракция фенольных соединений и природных антиоксидантов из серебристой кожи кофе с использованием метода микроволновой экстракции (MAE) с растворителями на основе полиола: глицерином, пропиленгликолем (PG), бутиленгликолем (BG), метилпропандиолом (MPD), изопентилдиолом (IPD), пентиленгликолем, 1,2-гександиолом и гексиленгликолем (HG). Был проведен сравнительный анализ традиционных и нетрадиционных экстракций растворителями, в котором основное внимание уделялось их влиянию на биологически активные соединения МАЭ, включая такие параметры, как общее содержание фенольных соединений (ТПК), общее содержание флавоноидов (ТФК) и антиоксидантная активность, такие как анализ поглощения радикалов 1,1-дифенил-2-пикрилгидразил (DPPH), анализ поглощения радикалов 2,2'-азино-бис(-3-этилбензотиазолин-6-сульфоновая кислота) (ABTS) и анализ антиоксидантной способности железа (FRAP). Наибольшие значения наблюдались для ТПК с экстракцией водно-1,2-гександиола (52,0 ± 3,0 мг ГАЕ/г образца), ТФК с экстракцией водного 1,2-гександиола (20,0 ± 1,7 мг QE/г образца), DPPH с водной экстракцией HG (13,6 ± 0,3 мг TE/г образца), ABTS с экстракцией водного пентиленгликоля (8,2 ± 0,1 мг TE/г образца) и FRAP с водной экстракцией HG (21,1 ± 1,3 мг Fe (II) E/г образца). Это исследование направлено на продвижение экологически чистой технологии экстракции за счет натуральных растительных компонентов, способствуя устойчивому развитию за счет минимизации использования опасных химических веществ при одновременном сокращении времени и потребления энергии, с потенциальным применением в косметике.

Nowadays, there is a global trend towards environmental awareness in the beauty industry, leading manufacturers to focus on green technology for extracting plant components using sustainable alternatives1. Typically, traditional solvents such as ethanol, methanol, and hexane are used to extract plant phenolic components and natural antioxidants2. Nevertheless, the presence of solvent residues within plant extracts poses a potential risk to human health, inducing skin and eye irritation3, particularly concerning their intended application in cosmetics. Consequently, it is challenging to eliminate such solvent residues from the extracts, a process that demands considerable investment in time, energy, and human resources4. Recently, superheated water, ionic liquids, deep eutectic solvents, and bio-derived solvents have emerged as promising approaches for green solvent extraction5. However, their use is still limited by product separation in aqueous-based processes. To address these challenges, the development of ready-to-use extracts emerges as a viable solution6.
Polyols are often used in cosmetic formulations as humectants because of their good polarity and ability to retain moisture from the environment7. In addition, polyols such as glycerin, propylene glycol, butylene glycol, methylpropanediol, isopentyldiol, pentylene glycol, 1,2-hexanediol, and hexylene glycol can be utilized for plant extractions. They are considered non-toxic, biodegradable, environmentally friendly, non-reactive, and safe solvents for use in plant extraction8. Additionally, polyols can withstand the heat generated during microwave-assisted extraction (MAE) due to their elevated boiling points and polarity9. These polyols are generally recognized as safe (GRAS) chemicals by the United States Food and Drug Administration (FDA). Unlike conventional solvents such as ethanol or methanol, which may require rigorous removal from the extract due to their potentially harmful effects, polyols offer the advantage of minimizing the energy, time, and costs associated with solvent removal processes10. This not only streamlines the extraction process but also enhances the overall efficiency and sustainability of the extraction method. Previous investigations have employed polyols such as propylene glycol and butylene glycol as solvents in the extraction of bioactive compounds from Camellia sinensis flowers10 and coffee pulp11, revealing significant potential for their role as sustainable alternative solvents in the plant extraction process. Thus, the continued development and optimization of a polyols-water solvent system holds the potential for significant advancements in green chemistry and sustainable industrial practices.
Generally, bioactive compounds found in plants are synthesized as secondary metabolites. These compounds can be categorized into three primary groups: terpenes and terpenoids, alkaloids, and phenolic compounds12. Various extraction methods are utilized under different conditions to isolate specific bioactive compounds from plants. Bioactive compounds from plant materials can be extracted using either conventional or non-conventional techniques. Traditional methods include maceration, reflux extraction, and hydro-distillation, while non-conventional methods consist of ultrasound-assisted extraction, enzyme-assisted extraction, microwave-assisted extraction (MAE), pulsed electric field-assisted extraction, supercritical fluid extraction, and pressurized liquid extraction13. These non-conventional methods are designed to enhance safety by utilizing safer solvents and auxiliaries, improving energy efficiency, preventing degradation of the bioactive components, and reducing environmental pollution14.
Furthermore, MAE is among the sophisticated green technologies for extracting bioactive compounds from plants. Conventional extraction procedures require significant amounts of time, energy, and high temperatures, which over time might degrade heat-sensitive bioactive compounds13. In contrast to conventional thermal extractions, MAE facilitates the extraction of bioactive compounds by generating localized heating within the sample, disrupting cell structures, and enhancing mass transfer, thereby increasing the efficiency of compound extraction. Heat is transferred from inside the plant cells by microwaves, which operate on the water molecules within the plant components13. Moreover, MAE has advanced to improve the extraction and separation of active compounds, increasing product yield, enhancing extraction efficiency, requiring fewer chemicals, and saving time and energy while preventing the destruction of bioactive compounds15.
This research focuses on the extraction of plant phenolic compounds and natural antioxidants through microwave-assisted extraction (MAE) using different types of polyols as solvents. The total phenolic content (TPC), total flavonoid content (TFC), and antioxidant activities (DPPH, ABTS, and FRAP) of polyol-based MAE extracts are determined. Additionally, polyol-based MAE is compared with MAE using conventional solvents such as water and ethanol. This research is expected to contribute to the development of environmentally sustainable extraction technology for natural components, promoting sustainability by reducing reliance on hazardous chemicals, shortening processing times, and minimizing energy consumption in raw material production for potential applications within the cosmetics industry.

В центре внимания автора: Экологически чистая экстракция биологически активных соединений с помощью микроволновых технологий на основе полиола

Микроволновая экстракция фенольных соединений и антиоксидантов для косметических целей с использованием технологии на основе полиола

This research talks about finding eco-friendly ways to extract plant bioactive compounds. We are testing how well microwave assisted extraction with the polyol-based solvents work for extracting plants bioactive substances, especially phenol compounds. Additionally, exploring this method could lead to more efficient and effective extraction technique for the cosmetic industries.Today's cosmetic research is also about using green technology and green chemistry. Nonconventional extraction techniques such as microwave-assist extraction, and extraction, have been interestingly employed to extract plants bioactive compounds. However, organic solvents are still commonly utilized for bioactive component extraction.Using polyol-based solvent for microwave assistant extraction turned out to be more effective than using traditional solvent like water and ethanol. The results show that the plant extract obtained with polyol have higher level of phenolic content for the flavanoid content and antioxidant activity. Compared to those extracted with conventional solvent.Our procedure stands out because it is beneficial, environmentally friendly and safe for human health. It is also more energy efficient and cost effective than traditional processes, making it an excellent alternative for sustainable and simple production. Our finding show that polyols combined with unconventional extraction methods can extract phenol compounds.The next challenge is whether this extraction method can be used to extract other plant, secondary metabolized, and if it can be commercialized to extract bioactive compounds for cosmetic purposes.

Влияние полиольных растворителей и обычных растворителей на общее содержание фенольных соединений, общее содержание флавоноидов, анализы антиоксидантов DPPH, FRAP и ABTS Полярность растворителя должна быть совместима с полярностью целевых активных молекул для повышения эффект?...

В этом протоколе подробно описывается использование метода микроволновой экстракции на основе полиола для экстракции фенольных соединений и природных антиоксидантов, представляя собой практический и экологически устойчивый подход к разработке готовых к использованию экстрактов.

The utilization of polyols as green solvents for extracting bioactive compounds from plant materials has gained attention due to their safety and inert ...

microwave-assisted-extraction-phenolic-compounds-antioxidants-for

Research

JoVE Journal

Chemistry

Microwave-Assisted Extraction of Phenolic Compounds and Antioxidants for Cosmetic Applications Using Polyol-Based Technology

The utilization of polyols as green solvents for extracting bioactive compounds from plant materials has gained attention due to their safety and inert behavior with plant bioactive chemicals. This study explores the sustainable extraction of phenolic compounds and natural antioxidants from coffee silverskin using the microwave-assisted extraction (MAE) method with polyol-based solvents: glycerin, propylene glycol (PG), butylene glycol (BG), methylpropanediol (MPD), isopentyldiol (IPD), pentylene glycol, 1,2-hexanediol, and hexylene glycol (HG). A comparative analysis was conducted on conventional and non-conventional solvent extractions, focusing on their impact on the bioactive compounds of MAE, encompassing parameters such as total phenolic content (TPC), total flavonoid content (TFC), and antioxidant activities like the 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl radical scavenging assay (DPPH), the 2,2&#8242;-azino-bis(-3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonic acid) radical scavenging assay (ABTS), and the ferric reducing antioxidant power assay (FRAP). The highest values were observed for TPC with aqueous-1,2-hexanediol extraction (52.0 &#177; 3.0 mg GAE/g sample), TFC with aqueous-1,2-hexanediol extraction (20.0 &#177; 1.7 mg QE/g sample), DPPH with aqueous-HG&#160;extraction (13.6 &#177; 0.3 mg TE/g sample), ABTS with aqueous-pentylene glycol extraction (8.2 &#177; 0.1 mg TE/g sample), and FRAP with aqueous-HG extraction (21.1 &#177; 1.3 mg Fe (II) E/g sample). This research aims to advance eco-friendly extraction technology through natural plant components, promoting sustainability by minimizing hazardous chemical use while reducing time and energy consumption, with potential applications in cosmetics.

This protocol details the utilization of a polyol-based microwave-assisted extraction method for extracting phenolic compounds and natural antioxidants, representing a practical and environmentally sustainable approach to the development of ready-to-use extracts.

Extraction of Phenolic Compounds and Natural Antioxidants from Coffee Silverskin Using the Polyol-Based Microwave-Assisted Extraction Method

To begin, place the diluted 60%solvents for microwave assisted extraction on the working platform. Weigh 0.67 grams of the coffee silver skin and mix with 20 milliliters of extraction solvent at a one is to 30 ratio in a reaction container. Add a magnetic stir bar to the vessel to ensure uniform distribution of the heat and solvent within the sample.Close the vessel firmly with a special tool and place it into the microwave assisted extraction chamber. To set up the method, click on the toolbox icon on the top bar of the monitor and select the SK eT rotor in the accessory section. Then click on the stir and type 20%to set the stirring rate.Click on the door lock sector and set it to activate at temperatures exceeding 80 degrees Celsius. Then click on the table icon on the top bar and set the temperature gradient T1 to an extraction duration of 10 minutes. Microwave power to 1800 watts and temperature to 120 degrees Celsius.To activate the stir, click on the stir button and wait until the green light appears. Set the blower fan speed to level three. To hold the extraction time, select the desired extraction temperature T2 by setting the extraction duration to 15 minutes, the microwave power to 1800 watts and the temperature to 120 degrees Celsius.Now, click on the cooling button at the lower left corner of the screen and select the cooling time of 10 minutes. Click the Save icon at the top right corner of the screen. Start the extraction process by choosing the number of vessels used.Following extraction, centrifuge extracts at 9072g for 15 minutes at four degrees Celsius. Collect the supernatant with a 10 milliliter glass pipette and store it at minus 20 degrees Celsius. Dilute the coffee silver skin extracts tenfold with distilled water in a 96 well plate.Mix 10 microliters of the diluted sample with 20 microliters of undiluted folin-ciocalteu reagent, and allow them to react for three minutes. Next, add 100 microliters of 7.5%sodium carbonate solution to the mixture in each well of a 96 well plate. Prepare different concentrations for the gallic acid standard concentration range by diluting with distilled water.Mix them with 20 microliters of folin-ciocalteu reagent, and allow them to react for three minutes. Next, add 100 microliters of 7.5%sodium carbonate solution to the mixture in each well of a 96 well plate. Incubate the reaction for 30 minutes in the dark at room temperature.On a microplate reader, measure the absorbance of the reaction mixture at 765 nanometers. Plot the standard calibration curve using the concentrations of the standard and absorbance at 765 nanometers. Express the results as milligrams of gallic acid equivalent per gram of the sample.Aqueous 1, 2 hexanediol extraction yielded the highest total phenolic content and water extraction yielded the lowest. Aqueous 1, 2 hexanediol extraction yielded the highest total flavonoid content and aqueous isopentyldiol extraction yielded the lowest. Aqueous hexylene glycol extraction exhibited the highest DPPH assay value and aqueous ethanol extraction exhibited the lowest.Aqueous pentylene glycol extraction resulted in the highest ABTS assay value and water extraction resulted in the lowest. Aqueous hexylene glycol extraction showed the highest FRAP value and water extraction showed the lowest.