Оптимизация фермента

Jun 19, 2023

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 12872 (2023) Цитировать эту статью

296 Доступов

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Эфирное масло Zanthoxylum limonella обладает потенциальной антимикробной активностью и представляет значительный интерес в качестве пищевого ароматизатора и традиционного лекарственного растения. В этом исследовании для экстракции эфирного масла Z. limonella использовался метод микроволновой экстракции с предварительной энзимолизом и предварительной обработкой (EP-MAE). Методология поверхности отклика (RSM) с моделями дизайна Плакетта-Бермана (PBD) и дизайна Бокса-Бенкена (BBD) использовалась для оптимизации условий в методе EP-MAE. Для определения оптимальных значений для экстракции эфирного масла Z. limonella были выбраны семь переменных, включая соотношение воды и растения, количество фермента, температуру инкубации, время инкубации, скорость встряхивания, время микроволнового излучения и мощность микроволнового излучения. В результате четыре переменных, включая соотношение воды и растений, количество ферментов, время микроволнового воздействия и мощность, были оценены как значимые переменные, влияющие на урожайность и летучие соединения эфирного масла Z. limonella в экспериментах как с PBD, так и с BBD. Оптимальные условия ЭП-МАЭ были получены следующим образом: соотношение воды и растения (11,16 мл/г), количество фермента (0,68%), время микроволнового воздействия (36,73 мин) и мощность (1665 Вт). Состав эфирного масла Z. limonella и его выход из EP-MAE сравнивали с маслами, экстрагированными из МАЭ и гидродистилляции. Оптимальные условия экстракции методом ЭП-МАЭ обеспечили значительно более высокий выход эфирного масла (7,89 ± 0,08 мг/г) по сравнению с выходом, полученным с помощью МАЭ (7,26 ± 0,04 мг/г) и гидродистилляции (7,04 ± 0,03 мг/г) соответственно. . Среди этих методов был идентифицирован пятьдесят один летучий компонент со схожими основными соединениями лимонен, β-пинен и α-фелландрен, процентное содержание которых колебалось в пределах 34,59–35,78%, 19,91–22,67%, 8,47–8,75% соответственно. Однако методом ЭП-МАЭ было обнаружено чрезвычайно высокое содержание соединений. Это исследование демонстрирует значение EP-MAE, который может применяться как более эффективный метод экстракции эфирных масел из ароматических растений по сравнению с МАЭ и гидродистилляцией.

Эфирные масла представляют собой вязкие жидкости, содержащие сложные компоненты с ароматным запахом. Они широко использовались в различных областях фармацевтики и естественных методов лечения, а также в пищевой промышленности с древних времен до наших дней1,2. Они также применяются в качестве противомикробных и антиоксидантных средств для обеспечения продовольственной безопасности, заменяя химические и синтетические лекарства1,2. Как правило, эфирное масло в основном добывают гидродистилляцией из-за простоты эксплуатации и низкой стоимости. Однако этот метод требует как времени, так и энергии. Кроме того, этот метод часто приводит к низким выходам и образованию продуктов разложения, в том числе термочувствительных компонентов3. Из-за высокого спроса на эфирные масла растет озабоченность по поводу повышения урожайности. Поощряется разработка новых экономически эффективных и экологически чистых методов извлечения эфирных масел. Микроволновая экстракция (MAE) — это новый и эффективный метод экстракции эфирного масла, значительно сокращающий время экстракции и повышающий выход эфирного масла4.

Метод МАЭ широко известен как экологически чистый и эффективный метод экстракции эфирного масла без использования органических растворителей5,6. Экстракция эфирных масел методом МАЭ напрямую связана с взаимодействием микроволнового излучения с полярными соединениями и водой, что приводит к повышению температуры и давления внутри растительных клеток6,7. Эфирное масло легко и быстро диспергируется из ароматического растения, сокращая затраты времени и энергии7. При этом методе также повышаются выход эфирного масла и содержание летучих соединений. Кроме того, известно, что предварительная обработка ферментом (EP) повышает выход эфирного масла из ароматических растений за счет взаимодействия с такими методами экстракции, как MAE, благодаря высокой эффективности, низкой стоимости концентрации фермента, простоте метода и благоприятной окружающей среде8,9. В этом подходе используются различные гидролитические ферменты для разрушения цитодермы растительных клеток и легкого высвобождения внутриклеточных компонентов8,9. Поэтому использование альтернативного метода предварительной обработки энзимолиза в сочетании с микроволновым облучением вызвало интерес и быстро возросло для экстракции эфирных масел8,10.