Estrazione assistita da microonde di composti fenolici e antiossidanti per applicazioni cosmetiche utilizzando la tecnologia a base di polioli

Al giorno d’oggi, c’è una tendenza globale verso la consapevolezza ambientale nell’industria della bellezza, che porta i produttori a concentrarsi sulla tecnologia verde per l’estrazione di componenti vegetali utilizzando alternative sostenibili¹. In genere, i solventi tradizionali come l’etanolo, il metanolo e l’esano vengono utilizzati per estrarre componenti fenolici vegetali e antiossidanti naturali². Tuttavia, la presenza di residui di solventi all’interno degli estratti vegetali rappresenta un potenziale rischio per la salute umana, inducendo irritazione della pelle e degli occhi³, in particolare per quanto riguarda la loro applicazione prevista nei cosmetici. Di conseguenza, è difficile eliminare tali residui di solvente dagli estratti, un processo che richiede un notevole investimento in tempo, energia e risorse umane⁴. Recentemente, l’acqua surriscaldata, i liquidi ionici, i solventi eutettici profondi e i solventi bioderivati sono emersi come approcci promettenti per l’estrazione con solventi ecologici⁵. Tuttavia, il loro utilizzo è ancora limitato dalla separazione dei prodotti nei processi a base acquosa. Per affrontare queste sfide, lo sviluppo di estratti pronti all’uso emerge come una soluzione praticabile⁶.

I polioli sono spesso utilizzati nelle formulazioni cosmetiche come umettanti a causa della loro buona polarità e capacità di trattenere l’umidità dall’ambiente⁷. Inoltre, polioli come glicerina, glicole propilenico, glicole butilenico, metilpropandiolo, isopentildiolo, glicole pentilenico, 1,2-esandiolo e glicole esilenico possono essere utilizzati per le estrazioni vegetali. Sono considerati solventi non tossici, biodegradabili, ecologici, non reattivi e sicuri per l’uso nell’estrazione delle piante⁸. Inoltre, i polioli possono resistere al calore generato durante l’estrazione assistita da microonde (MAE) grazie ai loro punti di ebollizione elevati e alla polarità⁹. Questi polioli sono generalmente riconosciuti come sostanze chimiche sicure (GRAS) dalla Food and Drug Administration (FDA) degli Stati Uniti. A differenza dei solventi convenzionali come l’etanolo o il metanolo, che possono richiedere una rimozione rigorosa dall’estratto a causa dei loro effetti potenzialmente dannosi, i polioli offrono il vantaggio di ridurre al minimo l’energia, il tempo e i costi associati ai processi di rimozione dei solventi¹⁰. Ciò non solo semplifica il processo di estrazione, ma migliora anche l’efficienza e la sostenibilità complessive del metodo di estrazione. Precedenti ricerche hanno impiegato polioli come il glicole propilenico e il glicole butilenico come solventi nell’estrazione di composti bioattivi dai fiori di Camellia sinensis ¹⁰ e dalla polpa di caffè¹¹, rivelando un potenziale significativo per il loro ruolo come solventi alternativi sostenibili nel processo di estrazione delle piante. Pertanto, il continuo sviluppo e l’ottimizzazione di un sistema solvente poliolo-acqua ha il potenziale per progressi significativi nella chimica verde e nelle pratiche industriali sostenibili.

Generalmente, i composti bioattivi presenti nelle piante sono sintetizzati come metaboliti secondari. Questi composti possono essere classificati in tre gruppi principali: terpeni e terpenoidi, alcaloidi e composti fenolici¹². Vari metodi di estrazione vengono utilizzati in diverse condizioni per isolare specifici composti bioattivi dalle piante. I composti bioattivi da materiali vegetali possono essere estratti utilizzando tecniche convenzionali o non convenzionali. I metodi tradizionali includono la macerazione, l’estrazione a riflusso e l’idrodistillazione, mentre i metodi non convenzionali consistono nell’estrazione assistita da ultrasuoni, nell’estrazione assistita da enzimi, nell’estrazione assistita da microonde (MAE), nell’estrazione pulsata assistita da campo elettrico, nell’estrazione di fluidi supercritici e nell’estrazione di liquidi pressurizzati¹³. Questi metodi non convenzionali sono progettati per migliorare la sicurezza utilizzando solventi e ausiliari più sicuri, migliorando l’efficienza energetica, prevenendo la degradazione dei componenti bioattivi e riducendo l’inquinamento ambientale¹⁴.

Inoltre, il MAE è tra le sofisticate tecnologie verdi per l’estrazione di composti bioattivi dalle piante. Le procedure di estrazione convenzionali richiedono una notevole quantità di tempo, energia e temperature elevate, che nel tempo potrebbero degradare i composti bioattivi sensibili al calore¹³. A differenza delle estrazioni termiche convenzionali, il MAE facilita l’estrazione di composti bioattivi generando un riscaldamento localizzato all’interno del campione, interrompendo le strutture cellulari e migliorando il trasferimento di massa, aumentando così l’efficienza dell’estrazione dei composti. Il calore viene trasferito dall’interno delle cellule vegetali tramite microonde, che operano sulle molecole d’acqua all’interno dei componenti della pianta¹³. Inoltre, MAE ha fatto progressi per migliorare l’estrazione e la separazione dei composti attivi, aumentando la resa del prodotto, migliorando l’efficienza dell’estrazione, richiedendo meno sostanze chimiche e risparmiando tempo ed energia prevenendo la distruzione dei composti bioattivi¹⁵.

Questa ricerca si concentra sull’estrazione di composti fenolici vegetali e antiossidanti naturali attraverso l’estrazione assistita da microonde (MAE) utilizzando diversi tipi di polioli come solventi. Vengono determinati il contenuto fenolico totale (TPC), il contenuto totale di flavonoidi (TFC) e le attività antiossidanti (DPPH, ABTS e FRAP) degli estratti di MAE a base di polioli. Inoltre, il MAE a base di polioli viene confrontato con il MAE utilizzando solventi convenzionali come acqua ed etanolo. Si prevede che questa ricerca contribuirà allo sviluppo di una tecnologia di estrazione sostenibile dal punto di vista ambientale per i componenti naturali, promuovendo la sostenibilità riducendo la dipendenza da sostanze chimiche pericolose, accorciando i tempi di lavorazione e riducendo al minimo il consumo di energia nella produzione di materie prime per potenziali applicazioni nell’industria cosmetica.