Extraktionsförhållande

2.38.6.1.1 fast-flytande extraktion (SLE)

extraktionen av fenolföreningar med SLE har traditionellt utförts med metanol, etanol, aceton eller blandningar av dessa lösningsmedel med vatten. Sedan kan en ytterligare fraktionering utföras genom flytande partitionering (LLE), vanligtvis med hexan eller etylacetat, som kan hamna i en sanering med SPE eller i en kolonnkromatografifraktionering (Ajila et al., 2010). Till exempel har detta traditionella arbetsflöde använts för att erhålla extrakt berikade i cucurbitaciner och flavonoider från Ecballiumelaterium, som börjar med ett råextrakt framställt av SLE med etanol 96% vid ett lösningsmedelsprovförhållande på 20 mL g−1. Fraktioneringen av det råa extraktet med etylacetat gav ett extrakt med antioxidant och antiinflammatoriska aktiviteter (Bourebaba et al., 2018). Ändå är detta inte det mest miljövänliga tillvägagångssättet och det rekommenderas att ersätta det med strategier som leder till minskning av förbrukningen av lösningsmedel, tid och i avdunstningsstegen.

användningen av rent vatten är ett av de billigaste och enklaste alternativen att utföra SLE. Det används ofta för att förbereda extrakt från växter, mat och matavfall för att studera deras kemiska sammansättning och potentiella hälsoeffekter. Användningen av SLE med kokande vatten är ganska intressant eftersom det emulerar de processer som uppstår under infusion eller avkok av växter, så sammansättningen av dessa extrakt bör likna den kemiska profilen hos de analoga konsumerade örtteerna. Dessutom kan vattenextrakt av matavfall med potentiell biologisk aktivitet lätt skalas upp för valorisering av dessa produkter. Å andra sidan kan vissa växtmetaboliter genomgå hydrolys under extraktion eller bevarande av vattenhaltiga extrakt och vatten är ett bra medium för tillväxt av bakterier (Belwal et al., 2018). Lösningsmedelsavlägsnande är också en nackdel, eftersom vatten inte lätt avdunstas och frystorkning kräver en hög energiförsörjning och är tidskrävande; detta är vanligtvis ett nödvändigt steg, eftersom frys-tina cykler som produceras som en följd av bevarande av extrakten vid låga temperaturer kan försämra föreningarna av intresse. Dessa nackdelar övervinns vanligtvis genom användning av blandningar av vatten med andra organiska lösningsmedel.

goda exempel på applicering av gröna lösningsmedel för extraktion av biologiskt aktiva fenolföreningar är flera studier som nyligen har publicerats för SLE av fenolföreningar från olika Salvia arter. Maceration av Salvia eriophora (Bursal et al., 2019) och Salvia amplexicaulis Lam. (Alimpi Ukrainian et al., 2017) med vatten (10 mL g−1) producerade lovande extrakt med hämmande aktivitet mot enzymer såsom acetylkolinesteras (AChE), relaterade till neurodegenerativa vägar. Vattenextrakt från olika salvia-arter visade olika fenolprofil, men den kemiska profilen för etanolextrakt av samma art var analog med den vattenhaltiga, så det alkoholhaltiga extraktet var också bioaktivt (Alimpi Ukrainian et al., 2017). I båda studierna testades metanol också som lösningsmedel, eftersom det ger ett högt utbyte av fenolföreningar. Metanol är något mer polär och billigare än etanol, och det är lättare att avdunsta på grund av dess lägre kokpunkt; på grund av dess sämre miljöegenskaper ersätts metanol alltmer med etanol eller etanol/vattenblandningar. Trots användningen av gröna lösningsmedel är den föreslagna extraktionsmetoden tidskrävande och kan förbättras, eftersom den föreslagna extraktionen av S. eriophora och S. amplexicaulis Lam. utfördes för 12 h respektive 24 h. Extraktionen under återflöde med hjälp av en Soxhlet-extraktor kan bidra till att minska den tid som behövs för att återvinna de bioaktiva föreningarna från provet. Till exempel, Soxhlet extraktion av bioaktiva föreningar från gröna kaffebönor med etanol erhölls i 5 h (Resende Oliveira et al., 2019).

SLE användning av etanol, vatten och deras blandningar har använts för återvinning av fenolföreningar och flavonoider från biprodukter från olika livsmedelsindustrier, med huvudsyftet att värdera produkter som vanligtvis betraktas som avfall. Till exempel visade SLE med 80% etanol i vatten en effektiv återvinning av polyfenoler från pomace (hud och frön) av olika rödvinssorter i vinindustrin (Makris, 2018). En blandning av etanol / vatten 70: 30 (v/v) användes för återvinning av fenolföreningar från Citrus reticulata Blanco peel, en annan livsmedelsindustriell biprodukt. Extraktet erhölls genom att koka provet i lösningsmedlet under 60 min, med ett lösningsmedelsprovförhållande på 20 mL g−1. Det renade extraktet av SPE presenterade antiproliferativ aktivitet mot Bt-475 humana bröstkarcinomceller (Ferreira et al., 2018). Detta tillvägagångssätt är ganska intressant ur grön kemi synvinkel, eftersom valoriseringen av en biprodukt bidrar till cirkulär ekonomi och hållbarhet, och den föreslagna extraktionstiden på 1 h för att erhålla bioaktiva extrakt är mer livskraftig än macerationstider från 12 h till 24 h. även en mer reducerad extraktionstid föreslogs för återvinning av bioaktiva fenolföreningar från bladen av kiwiträd (Actinidia deliciosa), betraktad som slöseri med fruktindustrin. I denna applikation användes 10 min kokande vatten i ett lösningsmedelsprovförhållande på 10 mL g−1, och SLE-steget följdes av etanolisk utfällning av fibrerna. Effekter på proteinprofilen och inhiberingseffekten över AChE observerades, vilket visar potentialen för vattenextraktet av denna biprodukt (Henriques et al., 2018).

förutom fenolföreningar används vatten-och etanolkombinationer i stor utsträckning för konventionell extraktion av kolhydrater. Till exempel har SLE med vatten använts för extraktion av intressanta polysackarider från svampen Hericium erinaceus. Kokande vatten (15 mL g−1, 1H, två gånger) användes för att erhålla en rå polysackaridfraktion och därefter erhölls en koncentrerad polysackaridfraktion genom etanolutfällning. Detta extrakt utsattes för proteinutfällning och dialyserades för att erhålla ett raffinerat extrakt. Dessa fraktioner levererades till möss genom oral administrering och en förbättring av kolonhälsan observerades (Wang et al., 2018c).

från alla exponerade hittills observeras det lätt att fenolföreningar och kolhydrater är polära molekyler som är lämpliga att extraheras med vatten och etanol, men mindre polära gröna lösningsmedel behövs för extraktion av molekyler som karotenoider eller lipider. Dessa icke-polära analyter har traditionellt extraherats med kloroform/metanolblandningar och deras ersättning med mer miljövänliga lösningsmedel för konventionell SLE är en utmanande uppgift. I detta avseende har en kloroformfri metod föreslagits för total lipidextraktion av djurvävnader baserat på SLE med butanol/metanol (3:1) blandning (ca. 10 oktyl mg-1) följt av LLE med ättiksyra 1% och heptan/etylacetat (3:1) blandning (l Oktylfgren et al., 2016). Denna metod var överlägsen återvinning av lipider än den konventionella Folch-metoden baserad på användningen av kloroform/metanol (2:1) – blandning, och också bättre än lipidextraktionen med metyl-tert-butyleter (MTBE). Ändå är inte alla lösningsmedel som används i det föreslagna protokollet miljövänliga, även om något klorerat lösningsmedel ingår.

slutligen är det värt att nämna ett exempel på användningen av SLE med miljövänliga lösningsmedel i livsmedelssäkerhetsapplikationer. I detta avseende är den mest populära extraktionsmetoden för analys av bekämpningsmedelsrester den så kallade QuEChERS-metoden (akronym för quick, easy, cheap, effective, rugged and safe), baserad på SLE följt av dispersiv SPE (dSPE) för rengöring av extrakten (http://quechers.cvua-stuttgart.de). Polära bekämpningsmedel extraheras vanligtvis med acetonitril eller metanol innan de analyseras med högpresterande vätskekromatografi (HPLC), men mindre polära bekämpningsmedel extraheras med det miljövänliga etylacetatlösningsmedlet, tidigare gaskromatografi (GC) analys. Som exempel, två metoder för analys av bekämpningsmedelsrester i frukt och grönsaker (UCL usci et al., 2014) och i godis (g Askorrez et al., 2017) ingår i Tabell 1, båda baserade på QuEChERS extraktion med etylacetat.