Extraction Ratio

2.38.6.1.1 extracția Solid-lichid (SLE)

extracția compușilor fenolici de către les a fost realizată în mod tradițional folosind metanol, etanol, acetonă sau amestecuri ale acestor solvenți cu apă. Apoi, o altă fracționare poate fi efectuată prin partiționare lichidă (LLE), de obicei cu hexan sau acetat de etil, care poate ajunge într-o curățare prin SPE sau într-o fracționare cromatografică pe coloană (Ajila și colab., 2010). De exemplu, acest flux de lucru tradițional a fost utilizat pentru a obține extracte îmbogățite În cucurbitacine și flavonoide din Ecballium elaterium, începând cu un extract brut preparat de SLE cu etanol 96% la un raport solvent / probă de 20 mL g−1. Fracționarea extractului brut cu acetat de etil a dat un extract cu activități antioxidante și antiinflamatorii (Bourebaba și colab., 2018). Cu toate acestea, aceasta nu este cea mai ecologică abordare și ar fi recomandată înlocuirea acesteia cu strategii care duc la reducerea consumului de solvenți, timp și în etapele de evaporare.

utilizarea apei pure este una dintre cele mai ieftine și mai ușoare opțiuni pentru a efectua SLE. Este utilizat pe scară largă pentru a prepara extracte din plante, alimente și deșeuri alimentare pentru a studia compoziția lor chimică și efectele potențiale asupra sănătății. Utilizarea SLE cu apă clocotită este destul de interesantă deoarece emulează procesele care apar în timpul perfuziei sau decoctării plantelor, astfel încât compoziția acestor extracte ar trebui să fie similară cu profilul chimic al ceaiurilor din plante consumate în mod analog. În plus, extractele de apă din deșeurile alimentare cu activitate biologică potențială pot fi ușor extinse pentru valorificarea acestor produse. Pe de altă parte, unii metaboliți ai plantelor pot suferi hidroliză în timpul extracției sau conservării extractelor apoase, iar apa este un mediu bun pentru creșterea bacteriilor (Belwal și colab., 2018). Îndepărtarea solventului este, de asemenea, un dezavantaj, deoarece apa nu este ușor evaporată și liofilizarea necesită o alimentare ridicată cu energie și consumă mult timp; aceasta este de obicei o etapă necesară, deoarece ciclurile de îngheț-dezgheț produse ca o consecință a conservării extractelor la temperaturi scăzute pot degrada compușii de interes. Aceste dezavantaje sunt de obicei depășite prin utilizarea amestecurilor de apă cu alți solvenți organici.

exemple bune de aplicare a solvenților verzi pentru extracția compușilor fenolici biologic activi sunt mai multe studii care au fost publicate în ultima vreme pentru LES a compușilor fenolici din diferite specii de Salvia. Macerarea Salvia eriophora (Bursal și colab., 2019) și Salvia amplexicaulis Lam. (Alimpi XV și colab., 2017) cu apă (10 mL g−1) a produs extracte promițătoare cu activitate inhibitoare împotriva enzimelor precum acetilcolinesteraza (AChE), legate de căile neurodegenerative. Extractele de apă din diferite specii de salvia au prezentat un profil fenolic diferit, dar profilul chimic al extractului de etanol din aceeași specie a fost analog celui apos, astfel încât extractul alcoolic a fost și bioactiv (Alimpi XV și colab., 2017). În ambele studii, metanolul a fost testat și ca solvent, deoarece oferă un randament ridicat de compuși fenolici. Metanolul este puțin mai polar și mai ieftin decât etanolul și este mai ușor de evaporat datorită punctului său de fierbere mai mic; cu toate acestea, datorită caracteristicilor sale de mediu mai proaste, metanolul este înlocuit din ce în ce mai mult cu etanol sau amestecuri de etanol/apă. Cu toate acestea, în ciuda utilizării solvenților verzi, metoda de extracție propusă este consumatoare de timp și poate fi îmbunătățită, deoarece extracția propusă a S. eriophora și S. amplexicaulis lam. a fost efectuată timp de 12 ore și, respectiv, 24 de ore. Extracția sub reflux cu ajutorul unui extractor Soxhlet poate contribui la reducerea timpului necesar recuperării compușilor bioactivi din probă. De exemplu, extracția Soxhlet a compușilor bioactivi din boabele de cafea verde cu etanol a fost obținută în 5 ore (Resende Oliveira și colab., 2019).

SLE folosind etanol, apă și amestecurile lor a fost utilizat pentru recuperarea compușilor fenolici și a flavonoidelor din subproduse din diferite industrii alimentare, cu scopul principal de a valorifica produsele care de obicei sunt considerate deșeuri. De exemplu, SLE folosind 80% etanol în apă, a arătat o recuperare eficientă a polifenolilor din tescovină (piele și semințe) a diferitelor soiuri de vin roșu din industria vinicolă (Makris, 2018). Un amestec de etanol / apă 70: 30 (v/v) a fost utilizat pentru recuperarea compușilor fenolici din coaja Citrus reticulata Blanco, un alt produs secundar industrial alimentar. Extractul a fost obținut fierbând proba în solvent timp de 60 min, cu un raport solvent / probă de 20 mL g−1. Extractul purificat de SPE a prezentat activitate antiproliferativă împotriva celulelor carcinomului mamar uman BT-475 (Ferreira și colab., 2018). Această abordare este destul de interesantă din punct de vedere al chimiei verzi, deoarece valorificarea unui produs secundar contribuie la economia circulară și Sustenabilitate, iar timpul de extracție propus de 1 h pentru obținerea extractelor bioactive este mai viabil decât timpii de macerare variind de la 12 h la 24 h. chiar și un timp de extracție mai redus a fost propus pentru recuperarea compușilor fenolici bioactivi din frunzele kiwi-urilor (Actinidia deliciosa), considerată o risipă a industriei fructelor. În această aplicație, 10 min de apă clocotită a fost utilizată într−un raport solvent-probă de 10 mL g-1, iar etapa SLE a fost urmată de precipitarea etanolică a fibrelor. Au fost observate efecte asupra profilului proteic și efectul de inhibare asupra AChE, arătând potențialul extractului de apă al acestui produs secundar (Henriques și colab., 2018).

pe lângă compușii fenolici, combinațiile de apă și etanol sunt utilizate pe scară largă pentru extracția convențională a carbohidraților. De exemplu, SLE cu apă a fost utilizat pentru extragerea polizaharidelor interesante din ciuperca Hericium erinaceus. Apa fierbinte (15 mL g−1, 1h, de două ori) a fost utilizată pentru a obține o fracție polizaharidică brută și după aceea s-a obținut o fracție polizaharidică concentrată prin precipitarea etanolului. Acest extract a fost supus precipitațiilor proteice și dializat, pentru a obține un extract rafinat. Aceste fracții au fost furnizate șoarecilor prin administrare orală și s-a observat o îmbunătățire a sănătății colonului (Wang și colab., 2018c).

din toate expuse până în prezent, se observă cu ușurință că compușii fenolici și carbohidrații sunt molecule polare adecvate pentru a fi extrase cu apă și etanol, dar sunt necesari mai puțini solvenți verzi polari pentru extracția moleculelor precum carotenoizii sau lipidele. Acești analiți nepolari au fost extrași în mod tradițional cu amestecuri de cloroform/metanol, iar înlocuirea lor cu solvenți mai ecologici pentru Les convențional este o sarcină dificilă. În acest sens, a fost propusă o metodă fără cloroform pentru extracția totală a lipidelor din țesuturile animale pe bază de les cu amestec butanol / metanol (3:1) (Cca. 10 okticlmg−1) urmat de LLE cu acid acetic 1% și amestec de heptan/acetat de etil (3:1) (L., 2016). Această metodă a fost superioară lipidelor de recuperare decât metoda convențională Folch bazată pe utilizarea amestecului cloroform/metanol (2:1) și, de asemenea, mai bună decât extracția lipidelor cu metil terț-butil eter (MTBE). Cu toate acestea, nu toți solvenții utilizați în protocolul propus sunt ecologici, deși este inclus orice solvent clorurat.

în cele din urmă, merită menționat un exemplu de utilizare a les cu solvenți ecologici în aplicațiile de siguranță alimentară. În acest sens, cea mai populară metodă de extracție pentru analiza reziduurilor de pesticide este așa-numita metodă QuEChERS (acronim de rapid, ușor, ieftin, eficient, robust și sigur), bazată pe les urmată de spe dispersiv (dSPE) pentru curățarea extractelor (http://quechers.cvua-stuttgart.de). Pesticidele polare sunt de obicei extrase folosind acetonitril sau metanol înainte de analiza lor prin cromatografie lichidă de înaltă performanță (HPLC), dar pesticidele mai puțin polare sunt extrase de solventul ecologic de acetat de etil, analiza anterioară a cromatografiei de gaze (GC). Ca exemple, două metode de analiză a reziduurilor de pesticide din fructe și legume (UCL inject și colab., 2014) și în bomboane (G Otrivrez și colab., 2017) sunt incluse în tabelul 1, ambele bazate pe extracția QuEChERS cu acetat de etil.