Poliol bazlı teknoloji kullanılarak kozmetik uygulamalar için fenolik bileşiklerin ve antioksidanların mikrodalga destekli ekstraksiyonu

Günümüzde, güzellik endüstrisinde çevre bilincine yönelik küresel bir eğilim var ve bu da üreticilerin sürdürülebilir alternatifler kullanarak bitki bileşenlerini çıkarmak için yeşil teknolojiye odaklanmasına yol açıyor¹. Tipik olarak, etanol, metanol ve heksan gibi geleneksel çözücüler, bitki fenolik bileşenlerini ve doğal antioksidanları çıkarmak için kullanılır². Bununla birlikte, bitki özleri içindeki solvent kalıntılarının varlığı, insan sağlığı için potansiyel bir risk oluşturur ve özellikle kozmetikte amaçlanan uygulamalarıyla ilgili olarak cilt ve göz tahrişine³ neden olur. Sonuç olarak, zaman, enerji ve insan kaynaklarına önemli ölçüde yatırım gerektiren bir süreç olan bu tür solvent kalıntılarını ekstraktlardan çıkarmak zordur⁴. Son zamanlarda, aşırı ısıtılmış su, iyonik sıvılar, derin ötektik çözücüler ve biyo-türevli çözücüler, yeşil çözücü ekstraksiyonu için umut verici yaklaşımlar olarak ortaya çıkmıştır⁵. Bununla birlikte, kullanımları hala sulu bazlı işlemlerde ürün ayırma ile sınırlıdır. Bu zorlukların üstesinden gelmek için, kullanıma hazır ekstraktların geliştirilmesi uygulanabilir bir çözüm olarak ortaya çıkmaktadır⁶.

Polioller, iyi polariteleri ve ortamdan nem tutma yetenekleri nedeniyle kozmetik formülasyonlarda genellikle nemlendirici olarak kullanılır⁷. Ek olarak, bitki ekstraksiyonları için gliserin, propilen glikol, bütilen glikol, metilpropandiol, izopentildiol, pentilen glikol, 1,2-heksandiol ve heksilen glikol gibi polioller kullanılabilir. Bitki ekstraksiyonunda kullanım için toksik olmayan, biyolojik olarak parçalanabilir, çevre dostu, reaktif olmayan ve güvenli çözücüler olarak kabul edilirler⁸. Ek olarak, polioller, yüksek kaynama noktaları ve polariteleri⁹ nedeniyle mikrodalga destekli ekstraksiyon (MAE) sırasında üretilen ısıya dayanabilir. Bu polioller genellikle Amerika Birleşik Devletleri Gıda ve İlaç Dairesi (FDA) tarafından güvenli (GRAS) kimyasallar olarak kabul edilir. Potansiyel olarak zararlı etkileri nedeniyle ekstrakttan titiz bir şekilde uzaklaştırılmasını gerektirebilen etanol veya metanol gibi geleneksel çözücülerin aksine, polioller, çözücü giderme işlemleriyle ilişkili enerji, zaman ve maliyetleri en aza indirme avantajını sunar¹⁰. Bu sadece ekstraksiyon işlemini kolaylaştırmakla kalmaz, aynı zamanda ekstraksiyon yönteminin genel verimliliğini ve sürdürülebilirliğini de artırır. Önceki araştırmalar, Camellia sinensis çiçekleri 10 ve kahve posası^11’den biyoaktif bileşiklerin ekstraksiyonunda çözücü olarak propilen glikol ve bütilen glikol gibi polioller kullanmış ve bitki ekstraksiyon işleminde sürdürülebilir alternatif çözücüler olarak rolleri için önemli bir potansiyel ortaya koymuştur. Bu nedenle, bir poliol-su çözücü sisteminin sürekli geliştirilmesi ve optimizasyonu, yeşil kimya ve sürdürülebilir endüstriyel uygulamalarda önemli ilerlemeler için potansiyele sahiptir.

Genel olarak, bitkilerde bulunan biyoaktif bileşikler ikincil metabolitler olarak sentezlenir. Bu bileşikler üç ana gruba ayrılabilir: terpenler ve terpenoidler, alkaloidler ve fenolik bileşikler¹². Bitkilerden spesifik biyoaktif bileşikleri izole etmek için farklı koşullar altında çeşitli ekstraksiyon yöntemleri kullanılır. Bitki materyallerinden elde edilen biyoaktif bileşikler, geleneksel veya geleneksel olmayan teknikler kullanılarak ekstrakte edilebilir. Geleneksel yöntemler arasında maserasyon, geri akış ekstraksiyonu ve hidro-damıtma bulunurken, geleneksel olmayan yöntemler ultrason destekli ekstraksiyon, enzim destekli ekstraksiyon, mikrodalga destekli ekstraksiyon (MAE), darbeli elektrik alan destekli ekstraksiyon, süperkritik sıvı ekstraksiyonu ve basınçlı sıvı ekstraksiyonundan oluşur¹³. Bu geleneksel olmayan yöntemler, daha güvenli çözücüler ve yardımcı maddeler kullanarak, enerji verimliliğini artırarak, biyoaktif bileşenlerin bozulmasını önleyerek ve çevre kirliliğini azaltarak güvenliği artırmak için tasarlanmıştır¹⁴.

Ayrıca MAE, bitkilerden biyoaktif bileşiklerin çıkarılması için gelişmiş yeşil teknolojiler arasındadır. Geleneksel ekstraksiyon prosedürleri, zamanla ısıya duyarlı biyoaktif bileşikleri bozabilecek önemli miktarda zaman, enerji ve yüksek sıcaklıklar gerektirir¹³. Geleneksel termal ekstraksiyonların aksine, MAE, numune içinde lokalize ısıtma üreterek, hücre yapılarını bozarak ve kütle transferini artırarak biyoaktif bileşiklerin ekstraksiyonunu kolaylaştırır, böylece bileşik ekstraksiyonunun verimliliğini artırır. Isı, bitki hücrelerinin içinden, bitki bileşenleri içindeki su molekülleri üzerinde çalışan mikrodalgalar aracılığıyla aktarılır¹³. Ayrıca MAE, aktif bileşiklerin ekstraksiyonunu ve ayrılmasını iyileştirmek, ürün verimini artırmak, ekstraksiyon verimliliğini artırmak, daha az kimyasal gerektirmek ve biyoaktif bileşiklerin yok edilmesini önlerken zamandan ve enerjiden tasarruf etmek için ilerlemiştir¹⁵.

Bu araştırma, çözücü olarak farklı poliol türleri kullanılarak mikrodalga destekli ekstraksiyon (MAE) yoluyla bitki fenolik bileşiklerinin ve doğal antioksidanların ekstraksiyonuna odaklanmaktadır. Poliol bazlı MAE ekstraktlarının toplam fenolik içeriği (TPC), toplam flavonoid içeriği (TFC) ve antioksidan aktiviteleri (DPPH, ABTS ve FRAP) belirlenir. Ek olarak, poliol bazlı MAE, su ve etanol gibi geleneksel çözücüler kullanılarak MAE ile karşılaştırılır. Bu araştırmanın, doğal bileşenler için çevresel açıdan sürdürülebilir ekstraksiyon teknolojisinin geliştirilmesine katkıda bulunması, tehlikeli kimyasallara olan bağımlılığı azaltarak, işlem sürelerini kısaltarak ve kozmetik endüstrisindeki potansiyel uygulamalar için hammadde üretiminde enerji tüketimini en aza indirerek sürdürülebilirliği teşvik etmesi bekleniyor.