Ottimizzazione dell'enzima

Jun 19, 2023

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 12872 (2023) Citare questo articolo

296 accessi

1 Altmetrico

Dettagli sulle metriche

L’olio essenziale di Zanthoxylum limonella possiede una potenziale attività antimicrobica ed è di notevole interesse come aroma alimentare ed erba tradizionale. In questo studio, un metodo di estrazione assistita da microonde con pretrattamento enzimatico (EP-MAE) è stato utilizzato per estrarre l'olio essenziale di Z. limonella. La metodologia della superficie di risposta (RSM) con i modelli di progettazione Plackett-Burman (PBD) e Box-Behnken (BBD) è stata impiegata per ottimizzare le condizioni nel metodo EP-MAE. Per determinare i valori ottimali per l'estrazione dell'olio essenziale di Z. limonella, sono state selezionate sette variabili tra cui il rapporto acqua/pianta, la quantità di enzimi, la temperatura di incubazione, il tempo di incubazione, la velocità di agitazione, il tempo delle microonde e la potenza delle microonde. Come risultato, quattro variabili tra cui il rapporto acqua/pianta, la quantità di enzimi, il tempo delle microonde e la potenza sono state valutate come variabili significative che influiscono sulla resa e sui composti volatili dell'olio essenziale di Z. limonella da entrambi gli esperimenti PBD e BBD. Le condizioni ottimali di EP-MAE sono state ottenute come segue: rapporto acqua/pianta (11,16 mL/g), quantità di enzima (0,68%), tempo di microonde (36,73 min) e potenza (1665 W). La composizione dell'olio essenziale di Z. limonella e la sua resa da EP-MAE sono state confrontate con quelle estratte da MAE e idrodistillazione. Le condizioni ottimali di estrazione nel metodo EP-MAE hanno migliorato la resa in olio essenziale significativamente più elevata (7,89 ± 0,08 mg/g) rispetto a quelle riscontrate rispettivamente con MAE (7,26 ± 0,04 mg/g) e idrodistillazione (7,04 ± 0,03 mg/g). . Tra questi metodi sono stati identificati cinquantuno componenti volatili, con composti principali simili di limonene, β-pinene e α-fellandrene, che mostrano percentuali comprese tra 34,59–35,78%, 19,91–22,67%, 8,47–8,75%, rispettivamente. Tuttavia, utilizzando il metodo EP-MAE è stato rilevato un contenuto estremamente elevato di composti. Questo studio dimostra l'importanza dell'EP-MAE, che può essere applicato come metodo di estrazione più potente per gli oli essenziali nelle piante aromatiche rispetto al MAE e all'idrodistillazione.

Gli oli essenziali sono liquidi viscosi contenenti componenti complessi con odore aromatico. Sono stati ampiamente utilizzati in varie applicazioni nel settore farmaceutico e nelle terapie naturali, nonché nell'industria alimentare fin dall'antichità fino ad oggi1,2. Sono stati applicati anche come agenti antimicrobici e antiossidanti per la sicurezza alimentare, in sostituzione dei farmaci chimici e sintetici1,2. Generalmente, l'olio essenziale viene estratto principalmente mediante idrodistillazione per la sua facilità d'uso e il basso costo. Tuttavia, questa tecnica consuma tempo ed energia. Inoltre, questo metodo spesso porta a basse rese e alla produzione di prodotti di degradazione, compresi componenti termosensibili3. A causa dell’elevata domanda di oli essenziali, vi è una crescente preoccupazione per il miglioramento dei rendimenti. Si incoraggia lo sviluppo di nuove tecniche economiche e rispettose dell'ambiente per estrarre gli oli essenziali. L'estrazione assistita da microonde (MAE) è un metodo nuovo ed efficiente per estrarre l'olio essenziale, riducendo significativamente i tempi di estrazione e migliorando la resa dell'olio essenziale4.

La tecnica MAE è ampiamente conosciuta come una tecnica ecologica ed efficiente per l'estrazione dell'olio essenziale senza l'uso di solventi organici5,6. L'estrazione degli oli essenziali mediante la tecnica MAE è direttamente correlata all'interazione della radiazione a microonde con i composti polari e l'acqua, portando a temperature e pressioni elevate all'interno delle cellule vegetali6,7. L'olio essenziale si disperde facilmente e rapidamente dalla pianta aromatica riducendo tempi e consumi energetici7. In questo metodo vengono migliorati anche la resa in olio essenziale e il contenuto di composti volatili. Inoltre, è noto che il pretrattamento enzimatico (EP) migliora la resa di olio essenziale dalle piante aromatiche interfacciandosi con tecniche di estrazione come MAE secondo alta efficienza, basso costo di concentrazione dell'enzima, metodo semplice e ambiente amichevole8,9. In questo approccio vengono utilizzati vari enzimi idrolitici per distruggere il citoderma delle cellule vegetali e i componenti endocellulari di facile rilascio8,9. Pertanto, l'utilizzo di un metodo alternativo di pretrattamento enzimatico combinato con l'irradiazione a microonde è stato interessato e rapidamente aumentato per l'estrazione degli oli essenziali8,10.