Extrakční Poměr

2.38.6.1.1 Kapalina-Pevná látka Extrakce (SLE)

extrakce fenolických sloučenin pomocí SLE byla tradičně prováděna za použití methanolu, ethanolu, acetonu nebo směsí těchto rozpouštědel s vodou. Pak další frakcionace může být provedena pomocí kapalinové rozdělení (LLE), obvykle s hexanem nebo ethyl-acetát, který může skončit v čisté-up SPE nebo ve sloupci chromatografická frakcionace (Ajila et al., 2010). Například, tento tradiční postup byl využit pro získání extraktů obohacený cucurbitacins a flavonoidy z Ecballium elaterium, počínaje surový extrakt připravený SLE s ethanolem 96% v rozpouštědle vzorku poměr 20 mL g−1. Frakcionace surového extraktu ethylacetátem poskytla extrakt s antioxidačními a protizánětlivými účinky (Bourebaba et al ., 2018). Nejedná se však o nejšetrnější přístup k životnímu prostředí a bylo by doporučeno jej nahradit strategiemi, které vedou ke snížení spotřeby rozpouštědel, času a kroků odpařování.

použití čisté vody je jednou z nejlevnějších a nejjednodušších možností provedení SLE. Široce se používá k přípravě výtažků z rostlin, potravin a potravinového odpadu ke studiu jejich chemického složení a potenciálních účinků na zdraví. Využití SLE s vroucí vodou je docela zajímavé, protože emuluje procesy probíhající během infuze nebo odvaru rostlin, takže složení těchto extraktů by mělo být podobné chemickému profilu analogických konzumovaných bylinných čajů. Kromě toho mohou být vodní extrakty potravinového odpadu s potenciální biologickou aktivitou snadno zvětšeny pro valorizaci těchto produktů. Na druhé straně mohou některé rostlinné metabolity podstoupit hydrolýzu během extrakce nebo konzervace vodných extraktů a voda je dobrým prostředkem pro růst bakterií (Belwal et al ., 2018). Odstranění rozpouštědla je také nevýhoda, protože voda se snadno odpaří a freeze-sušení vyžaduje vysoké dodávky energie a je časově náročné; obvykle je to potřebný krok, protože zmrazovacích cyklů vyrábí jako důsledek zachování extrakty při nízkých teplotách může snížit sloučeniny zájmu. Tyto nevýhody jsou obvykle překonány použitím směsí vody s jinými organickými rozpouštědly.

Dobré příklady uplatňování ekologických rozpouštědel na extrakci biologicky aktivních fenolických sloučenin jsou několik studií, které byly publikovány v poslední době pro SLE fenolických sloučenin z různých druhů Salvia. Macerace Salvia eriophora (Bursal et al., 2019) a Salvia amplexicaulis Lam. (Alimpić et al., 2017) s vodou (10 mL g−1) produkovaný slibné výtažky s inhibiční aktivitou proti enzymy, jako jsou acetylcholinesterázy (AChE), související s neurodegenerativním cesty. Vody výtažky z různých druhů salvia ukázal různé fenolické profil, ale chemický profil ethanol extrakt stejné specie byla analogická vodné, takže alkoholický extrakt byl také bioaktivní (Alimpić et al., 2017). V obou studiích byl methanol také testován jako rozpouštědlo, protože poskytuje vysoký výtěžek fenolických sloučenin. Methanol je o něco polárnější a levnější než ethanol a díky nižší teplotě varu se snadněji odpařuje; kvůli horším environmentálním charakteristikám je však methanol stále více nahrazován směsí ethanol nebo ethanol/voda. Nicméně, přes použití zelené rozpouštědla, navržená extrakční metoda je časově náročné a může být zlepšena, neboť navrhovaná těžba. S. eriophora a. S. amplexicaulis Lam. byla provedena po dobu 12 hodin a 24 hodin. Extrakce pod refluxem pomocí soxhletova extraktoru může přispět ke zkrácení doby potřebné k obnovení bioaktivních sloučenin ze vzorku. Například Soxhletova extrakce bioaktivních sloučenin ze zelených kávových zrn s ethanolem byla získána za 5 hodin (Resende Oliveira et al ., 2019).

SLE pomocí ethanolu, voda a jejich směsi byla použita pro obnovu fenolické sloučeniny a flavonoidy z vedlejších produktů různých potravinářských odvětví, s hlavním cílem zhodnotit produkty, které jsou obvykle považovány za odpad. Například SLE s použitím 80% ethanolu ve vodě ukázala účinné zotavení polyfenolů z výlisků (kůže a semen) různých odrůd červeného vína ve vinařském průmyslu (Makris, 2018). Směs ethanolu / vody 70:30 (v / v) byla použita pro regeneraci fenolických sloučenin z kůry Citrus reticulata Blanco, dalšího vedlejšího potravinářského průmyslového produktu. Extrakt byl získán varu vzorku v rozpouštědle během 60 min, s poměrem rozpouštědla ke vzorku 20 mL g−1. Čištěný extrakt pomocí SPE vykazoval antiproliferativní aktivitu proti buňkám karcinomu prsu u člověka BT-475 (Ferreira et al ., 2018). Tento přístup je poměrně zajímavé z Zelené Chemie hlediska, protože valorizace vedlejší produkt přispívá k oběhovému hospodářství a udržitelnosti, a navrhované těžby čas 1 h k získání bioaktivních extraktů je životaschopnější než macerace časy v rozmezí 12 h až 24 h. Ještě více snižuje extrakční čas byl navržen pro využití bioaktivních fenolických sloučenin z listů stromy kiwi (Actinidia deliciosa), považován za odpad z ovoce průmyslu. Při této aplikaci bylo použito 10 min vroucí vody v poměru rozpouštědla k vzorku 10 mL g-1 a po kroku SLE následovalo ethanolové vysrážení vláken. Byly pozorovány účinky na proteinový profil a inhibiční účinek na AChE, což ukazuje potenciál vodního extraktu tohoto vedlejšího produktu (Henriques et al ., 2018).

kromě fenolických sloučenin se pro konvenční extrakci sacharidů hojně používají kombinace vody a ethanolu. Například SLE s vodou byla použita pro extrakci zajímavých polysacharidů z houby Hericium erinaceus. K získání surové polysacharidové frakce byla použita vroucí voda (15 mL g−1, 1h, dvakrát) a poté byla získána koncentrovaná polysacharidová frakce srážením ethanolu. Tento extrakt byl podroben srážení bílkovin a dialyzován, aby se získal rafinovaný extrakt. Tyto frakce byly podávány myším perorálním podáním a bylo pozorováno zlepšení zdraví tlustého střeva (Wang et al., 2018c).

Ze všech exponovaných tak daleko, je snadno pozorovat, že fenolické sloučeniny a sacharidy jsou polární molekuly vhodné k extrakci vody a ethanolu, ale méně polární zelená rozpouštědel potřebných pro extrakci molekul jako jsou karotenoidy nebo lipidy. Tyto nepolární analyty byly tradičně extrahovány směsí chloroform/methanol a jejich nahrazení rozpouštědly šetrnějšími k životnímu prostředí za konvenční SLE je náročný úkol. V tomto ohledu byla navržena metoda bez chloroformu pro celkovou extrakci lipidů živočišných tkání na bázi SLE se směsí butanol/methanol (3:1) (ca. 10 µL mg-1) následuje LLE s 1% kyselinou octovou a směsí heptan / ethylacetát (3: 1) (Löfgren et al., 2016). Tato metoda byla lepší obnovu lipidů než konvenční Folch metoda založená na použití chloroform/methanol (2:1) směsi, a také lepší než extrakce lipidů s methyl terc-butyl ether (MTBE). Nicméně ne všechna rozpouštědla použitá v navrhovaném protokolu jsou šetrná k životnímu prostředí, i když je zahrnuto jakékoli chlorované rozpouštědlo.

nakonec stojí za zmínku příklad použití SLE s rozpouštědly šetrnými k životnímu prostředí v aplikacích pro bezpečnost potravin. V této souvislosti nejvíce populární metoda extrakce analýzy reziduí pesticidů, je tzv. metoda QuEChERS (akronym z rychlé, snadné, levné, efektivní, robustní a bezpečné), na základě SLE následuje disperzní SPE (dSPE) pro čištění extraktů (http://quechers.cvua-stuttgart.de). Polární pesticidy jsou obvykle extrahovány pomocí acetonitrilu nebo methanolu, než jejich analýzu pomocí vysokoúčinné kapalinové chromatografie (HPLC), ale méně polární pesticidy jsou extrahovány pomocí šetrné k životnímu prostředí ethyl-acetát solventní, před plynová chromatografie (GC) analýzy. Jako příklady, dvě metody pro analýzu reziduí pesticidů v ovoci a zelenině (Uclés et al., 2014) a v bonbónech (Gérez et al., 2017) jsou uvedeny v tabulce 1, oba na základě extrakce Quecherů ethylacetátem.