Микроволновая экстракция фенольных соединений и антиоксидантов для косметических целей с использованием технологии на основе полиола

В настоящее время в индустрии красоты наблюдается глобальный тренд на экологическую сознательность, что заставляет производителей сосредоточиться на зеленых технологиях извлечения растительных компонентов с использованием устойчивых альтернатив¹. Как правило, традиционные растворители, такие как этанол, метанол и гексан, используются для извлечения растительных фенольных компонентов и природных антиоксидантов^. Тем не менее, присутствие остатков растворителей в растительных экстрактах представляет потенциальный риск для здоровья человека, вызывая раздражение кожи и^глаз3, особенно в отношении их предполагаемого применения в косметике. Следовательно, удаление таких остатков растворителя из экстрактов является сложной задачей, что требует значительных затрат времени, энергии и человеческих ресурсов⁴. В последнее время перегретая вода, ионные жидкости, глубоководные эвтектические растворители и растворители биологического происхождения стали перспективными подходами^{к экстракции} зелеными растворителями. Тем не менее, их использование все еще ограничено разделением продукта в процессах на водной основе. Для решения этих проблем разработка готовых к использованию экстрактов представляется жизнеспособным решением⁶.

Полиолы часто используются в косметических составах в качестве увлажнителей из-за их хорошей полярности и способности удерживать влагу из окружающей среды⁷. Кроме того, полиолы, такие как глицерин, пропиленгликоль, бутиленгликоль, метилпропандиол, изопентилдиол, пентиленгликоль, 1,2-гександиол и гексиленгликоль, могут быть использованы для экстракции растений. Они считаются нетоксичными, биоразлагаемыми, экологически чистыми, нереактивными и безопасными растворителями для использования в экстракции растений⁸. Кроме того, полиолы могут выдерживать тепло, выделяемое во время микроволновой экстракции (MAE) благодаря их повышенным температурам кипения и^{полярности9}. Эти полиолы в целом признаны безопасными химическими веществами (GRAS) Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA). В отличие от обычных растворителей, таких как этанол или метанол, которые могут потребовать тщательного удаления из экстракта из-за их потенциально вредного воздействия, полиолы имеют преимущество минимизации энергии, времени и затрат, связанных^{с процессами удаления} растворителей. Это не только оптимизирует процесс экстракции, но и повышает общую эффективность и экологичность метода экстракции. В предыдущих исследованиях полиолы, такие как пропиленгликоль и бутиленгликоль, использовались в качестве растворителей при экстракции биологически активных соединений из цветков Camellia sinensis ¹⁰ и кофейной мякоти¹¹, что выявило значительный потенциал их роли в качестве устойчивых альтернативных растворителей в процессе экстракции растений. Таким образом, продолжающаяся разработка и оптимизация системы полиол-водный растворитель таит в себе потенциал для значительного прогресса в области зеленой химии и устойчивых промышленных методов.

Как правило, биологически активные соединения, содержащиеся в растениях, синтезируются в виде вторичных метаболитов. Эти соединения можно разделить на три основные группы: терпены и терпеноиды, алкалоиды и фенольные соединения¹². Для выделения конкретных биологически активных соединений из растений в различных условиях используются различные методы экстракции. Биологически активные соединения из растительного сырья могут быть экстрагированы как традиционными, так и нетрадиционными методами. Традиционные методы включают мацерацию, дефлегмацию и гидродистилляцию, в то время как нетрадиционные методы включают экстракцию с помощью ультразвука, экстракцию с помощью ферментов, экстракцию с помощью микроволновой печи (MAE), импульсную экстракцию с помощью электрического поля, сверхкритическую экстракцию жидкостью^{и экстракцию} жидкостью под давлением. Эти нетрадиционные методы предназначены для повышения безопасности за счет использования более безопасных растворителей и вспомогательных средств, повышения энергоэффективности, предотвращения деградации биологически активных компонентов и снижения загрязнения окружающей^среды.

Кроме того, MAE является одной из самых современных «зеленых» технологий для извлечения биологически активных соединений из растений. Обычные процедуры экстракции требуют значительного количества времени, энергии и высоких температур, которые со временем могут привести к^{разложению} чувствительных к нагреванию биологически активных соединений. В отличие от обычной термической экстракции, MAE облегчает экстракцию биологически активных соединений за счет создания локального нагрева внутри образца, разрушения клеточных структур и усиления массообмена, тем самым повышая эффективность экстракции соединений. Тепло передается изнутри растительных клеток микроволнами, которые воздействуют на молекулы воды внутри растительных компонентов¹³. Кроме того, MAE продвинулась вперед в улучшении экстракции и разделения активных соединений, увеличении выхода продукта, повышении эффективности экстракции, требовании меньшего количества химикатов и экономии времени и энергии при предотвращении разрушения биологически активных соединений¹⁵.

Это исследование сосредоточено на экстракции растительных фенольных соединений и природных антиоксидантов с помощью микроволновой экстракции (MAE) с использованием различных типов полиолов в качестве растворителей. Определено общее содержание фенолов (TPC), общее содержание флавоноидов (TFC) и антиоксидантная активность (DPPH, ABTS и FRAP) экстрактов MAE на основе полиола. Кроме того, МАЭ на основе полиола сравнивают с МАЭ с использованием обычных растворителей, таких как вода и этанол. Ожидается, что это исследование внесет вклад в разработку экологически устойчивой технологии экстракции природных компонентов, способствуя устойчивому развитию за счет снижения зависимости от опасных химических веществ, сокращения времени обработки и минимизации потребления энергии при производстве сырья для потенциального применения в косметической промышленности.