ポリオールベース技術を用いた化粧品用途向けのフェノール化合物および酸化防止剤のマイクロ波支援抽出

今日、美容業界では環境意識への世界的な傾向があり、メーカーは持続可能な代替品を使用して植物成分を抽出するためのグリーンテクノロジーに焦点を当てるようになりました¹。通常、エタノール、メタノール、ヘキサンなどの従来の溶媒は、植物フェノール成分と天然抗酸化物質を抽出するために使用されます²。それにもかかわらず、植物抽出物中の溶媒残留物の存在は、人間の健康に潜在的なリスクをもたらし、特に化粧品への意図された用途に関して、皮膚や眼の炎症を誘発します³。その結果、抽出物からこのような溶媒残留物を除去することは困難であり、このプロセスには時間、エネルギー、および人的資源に多大な投資が必要です⁴。近年、過熱水、イオン液体、深部共晶溶媒、およびバイオ由来溶媒が、グリーン溶媒抽出の有望なアプローチとして浮上しています⁵。しかし、水系プロセスでの製品分離により、その使用は依然として制限されています。これらの課題に対処するために、すぐに使用できる抽出物の開発が実行可能な解決策として浮上しています⁶。

ポリオールは、その優れた極性と環境からの水分を保持する能力があるため、保湿剤として化粧品の配合物によく使用されます⁷。さらに、グリセリン、プロピレングリコール、ブチレングリコール、メチルプロパンジオール、イソペンチルジオール、ペンチレングリコール、1,2-ヘキサンジオール、ヘキシレングリコールなどのポリオールを植物抽出に利用できます。それらは、^{植物抽出8}に使用するための無毒で、生分解性で、環境にやさしく、非反応性で、安全な溶媒と考えられています。さらに、ポリオールは沸点と極性が高いため、マイクロ波支援抽出(MAE)中に発生する熱に耐えることができます⁹。これらのポリオールは、米国食品医薬品局(FDA)によって一般に安全(GRAS)化学物質として認められています。エタノールやメタノールなどの従来の溶媒とは異なり、ポリオールは、その潜在的に有害な影響のために抽出物からの厳密な除去を必要とする場合があり、溶媒除去プロセスに関連するエネルギー、時間、およびコストを最小限に抑えるという利点を提供する¹⁰。これにより、抽出プロセスが合理化されるだけでなく、抽出方法の全体的な効率と持続可能性も向上します。これまでの研究では、 Camellia sinensis の花¹⁰ およびコーヒーパルプ¹¹からの生理活性化合物の抽出において、プロピレングリコールやブチレングリコールなどのポリオールを溶媒として使用しており、植物抽出プロセスにおける持続可能な代替溶媒としての役割に大きな可能性が明らかになっている。したがって、ポリオール-水溶媒システムの継続的な開発と最適化は、グリーンケミストリーと持続可能な産業慣行の大幅な進歩の可能性を秘めています。

一般に、植物に見られる生理活性化合物は二次代謝産物として合成されます。これらの化合物は、テルペンとテルペノイド、アルカロイド、およびフェノール化合物の3つの主要なグループに分類できます¹²。植物から特定の生理活性化合物を単離するために、さまざまな抽出方法がさまざまな条件下で利用されます。植物材料からの生理活性化合物は、従来の技術または非従来の技術のいずれかを使用して抽出できます。従来の方法には、浸軟、還流抽出、および水蒸留が含まれますが、非従来型の方法は、超音波支援抽出、酵素支援抽出、マイクロ波支援抽出(MAE)、パルス電界支援抽出、超臨界流体抽出、および加圧液体抽出¹³で構成されます。これらの従来とは異なる方法は、より安全な溶剤と助剤を利用し、エネルギー効率を改善し、生物活性成分の劣化を防ぎ、環境汚染を減らすことにより、安全性を高めるように設計されています¹⁴。

さらに、MAEは、植物から生理活性化合物を抽出するための洗練されたグリーンテクノロジーの1つです。従来の抽出手順では、かなりの時間、エネルギー、および高温が必要であり、時間の経過とともに熱に敏感な生理活性化合物を劣化させる可能性があります¹³。従来の熱抽出とは対照的に、MAEは、サンプル内に局所的な加熱を発生させ、細胞構造を破壊し、物質移動を促進することにより、生理活性化合物の抽出を促進し、それによって化合物抽出の効率を高めます。熱は、植物成分¹³内の水分子に作用するマイクロ波によって植物細胞内部から伝達される。さらに、MAEは、活性化合物の抽出と分離を改善し、製品の収率を高め、抽出効率を高め、必要な化学物質を減らし、生理活性化合物の破壊を防ぎながら時間とエネルギーを節約するために進歩しました¹⁵。

この研究では、さまざまな種類のポリオールを溶媒として使用したマイクロ波支援抽出(MAE)による植物フェノール化合物と天然抗酸化物質の抽出に焦点を当てています。ポリオールベースのMAE抽出物の総フェノール含有量(TPC)、総フラボノイド含有量(TFC)、および抗酸化活性(DPPH、ABTS、FRAP)が決定されます。さらに、ポリオールベースのMAEは、水やエタノールなどの従来の溶媒を使用してMAEと比較されます。この研究は、化粧品業界での潜在的な用途のために、有害化学物質への依存を減らし、処理時間を短縮し、原材料生産におけるエネルギー消費を最小限に抑えることにより、持続可能性を促進し、天然成分の環境的に持続可能な抽出技術の開発に貢献することが期待されています。