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【COSMOlogic应用实例】从葡萄藤根中提取低聚己烯类化合物的可持续性及稳定性研究

本文采用COSMO-RS计算了溶解度趋势。

所属分类:

化工设计


方案详情

摘要:

葡萄根作为葡萄园的侧流,是回收低聚二苯乙烯类化合物的可持续资源,如生物活性r-乙烯素。本研究的目的是评估一种基于真实溶剂类导体筛选模型(COSMO-RS)的硅支撑方法,用于选择环境友好的天然深共晶溶剂(NADES),以提取葡萄根。超声辅助提取乙酰胆碱/1,2-丙二醇的NADES体系最合适。通过单因素实验确定了r-viniferin的最佳提取参数为: 氯化胆碱/1,2-丙二醇1/2mol/mol, 10wt%H2O,生物质/NADES比1/10g/g,提取时间10min。在优化条件下,葡萄根茎中r-viniferin的提取率可达总含量的76%。在稳定性方面,氯化胆碱/1,2-丙二醇中的二苯乙烯类化合物在室温下保存128天保持稳定。然而,基于果糖/乳酸的NADES被观察到降解二苯乙烯类化合物;因此,使用Amberlite XAD-16N树脂实现合适的方法去除NADES将是有意义的。作为绿色溶剂,NADES已被用作从葡萄根中提取含二苯乙烯类化合物的有效和环保的萃取剂,在化妆品和制药工业或食品工业的营养保健品中有潜在的应用。

 

引言:

Stilbenoids是保护植物免受病原菌侵害的重要植物抗毒素。此外,二苯乙烯类化合物显示出许多促进健康的益处,即抗氧化、抗炎、抗癌、抗动脉粥样硬化、抗病毒和神经保护活性。

 

因此,本研究的主要目的是利用COSMO-RS筛选潜在的NADES系统从葡萄根(Vitis vinifera cv.)中获得具有生物活性的茋类化合物。(2)选择奥本海姆4号作为砧木。据我们所知,同时从葡萄藤根中提取反式白藜芦醇、ε-葡萄维尼素、r-2-葡萄维尼素和r-葡萄维尼素的研究尚未进行过。研究了COSMO-RS计算的溶解度趋势与超声辅助提取后UHPLC-UV测定的实验提取率之间的相关性。以最合适的NADES为研究对象,通过单因素实验优化其含水量(wt%)、HBA/HBD摩尔比(mol/mol)、生物量/NADES比(b/N比,每克NADES中葡萄干根粉的克数)和提取时间(min),使二苯乙烯类化合物的提取量最大化。通过比较NADES葡萄根提取物和NADES白藜芦醇溶液,评估了即食NADES提取物中二苯乙烯类化合物在储存时间内的稳定性。此外,还测试了XAD-16N树脂材料对NADES混合物中茋类化合物的去除效果。

 

计算细节:

因此,软件BIOVIA COSMOthermX(Version 22.0.0,Dassault systemmes)[49]与BP_TZVPD_FINE_22。用ctd参数化法计算了反式白藜芦醇、ε-醋素、r-2-醋素和r-醋素在NADES中的活度系数,温度为25℃,用0.70 wt%的水无限稀释。

 

结果与讨论:

图1显示了用于提取葡萄藤根(Vitis vinifera cv.)的实验装置。利用NADES技术选育<s:1>rztraminer和选择奥本海姆4号作为砧木。

 

 

图2中的热图显示了r-viniferin在这些不同组合(摩尔比为1/1,含水量为0wt%)中的溶解度趋势,表明甜菜碱基NADES比氯化胆碱、葡萄糖或果糖的系统具有更高的溶解度。

 

 

图3显示了用Ch/Pdiol为基础的NADES(摩尔比为1/2,10wt% H2O)从葡萄藤根中提取的二苯乙烯类化合物白藜芦醇(1)、ε长春素(2)、r-2长春素(3)和r-长春素(4)在λ324nm处的UHPLC-UV色谱图。

 

 

Ch/Pdiol1/2, 10wt%H2O体系是最适合提取r-viniferin的NADES(7.25 0.84mg/gDW),其提取率与其他体系有显著差异,如图4所示。

 

 

如图5A所示,当NADES系统中加入10wt%的水时,r-viniferin的产率显著最高(p<0.05)。

 

如图5B所示,当Ch/Pdiol摩尔比为1/1时,r-viniferin的最大提取量为7.50 0.67mg/gDW,ε-viniferin也是如此。

 

 

图6显示无显著差异(p<;(统计分析ANOVA和Tukey s HSD检验列于补充资料表S8)。

 

 

在Fru/LA葡萄根提取物中stilbenoids的第一次稳定性研究中,观察到stilbenoids在前36天内完全降解(数据未显示)。因此,Fru/LA葡萄根提取物中二苯乙烯类化合物的储存研究必须以较小的分析间隔重复进行。此外,可以使用添加白藜芦醇的Fru/LA-based NADES进行模型研究。如图7所示。

 

 

根据NADES在λ324nm处的紫外吸收增加,保留时间为5-6min,以及NADES的酸度,我们假设白藜芦醇的低聚化是由乳酸催化的(图8)。

 

总结:

综上所述,本研究首次证明了cosmo-rs支持的超声波辅助提取葡萄藤根中白藜芦醇、ε- viniferin、r-2-viniferin和r-viniferin的工作流程。通过筛选COSMO-RS支持提取二苯乙烯类化合物的潜在HBA/HBD组合,找到了一种由氯化胆碱/1,2-丙二醇组成的NADES。通过优化提取参数(摩尔比1/2mol/mol,含水量10wt%,生物质/NADES比1/10g/g,提取时间10min),r-viniferin的提取率为9.28 1.25mg/gDW,显著高于常规乙醇/水混合物(80/20;V/V)表示提取。这些现成的NADES葡萄根提取物含有0.69%的二苯乙烯类化合物。与传统的乙醇/水萃取法相比,基于nades的萃取法消除了溶剂去除步骤,具有优势。仍然需要对含有二苯乙烯类化合物的即食提取物进行储存研究。因此,将氯化胆碱/1,2-丙二醇葡萄根提取物保存128天,以评价其稳定性。在提取的二苯乙烯类化合物中没有观察到明显的变化,证实了使用氯化胆碱/1,2-丙二醇来生产化妆品配方的即食葡萄藤根提取物。在由果糖和乳酸组成的NADES中,首次观察到stilbenoids在59 d内的降解情况。因此,去除NADES将是有益的。随后,XAD-16N树脂的使用证明了一种可行的方法,可以从含二苯乙烯类化合物的提取物中去除NADES,作为食品工业的营养保健品。去除NADES成分后,得到了富含二苯乙烯类化合物的提取物,其中白藜芦醇含量为2.4%,ε-醋素含量为1.9%,r-2-醋素含量为1.7%,r-醋素含量为20.5%。总体而言,本研究展示了一种可持续的工作流程,用于使用环保的NADES从葡萄酒生产的侧流中提取二苯乙烯类化合物,这可以通过利用食品工业的其他侧流来转移到其他天然化合物的提取中,从而变得更加可持续。

 

文章详情:https://doi.org/10.3390/foods13020324

 

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