Az olívamalmi szennyvízből kivont polifenolokkal dúsított olaj fejlesztése 1. rész
Jun 02, 2023
Absztrakt:Az olívaolaj kinyerése jelentős maradék olajmalom szennyvizet (OMW) termel. Az OMW összetétele az olajbogyó fajtájától, a gyümölcs érettségi fokától és az extrakciós módszertől (hagyományos egysajtolásos rendszer vagy az olívapép centrifugálásán alapuló folyamatos rendszerek) függően változik. Az olajbogyó-termelő országokban az OMW fontos a környezet és a gazdaság szempontjából, valamint a magas antioxidáns tulajdonságokkal rendelkező polifenol vegyületek alacsony költségű forrása. Az olívaolaj tulajdonságait, például atherogén, gyulladáscsökkentő, öregedésgátló és immunológiai moduláló hatásait a polifenoloknak tulajdonítják. Ebben a tanulmányban a zavarosodási pont extrakciós (CPE) módszert alkalmazták a polifenolvegyületek OMW-ből való kinyerésére. A három visszanyerés teljes micelláris fázisa 24,2 százalék volt, az összes polifenol (szonikáció után) 504 mg GAE/kg. Ezenkívül az OMW-ből kinyert polifenolok hozzáadása javította az olívaolajat és meghosszabbította annak eltarthatóságát anélkül, hogy az érzékszervi tulajdonságai megváltoztak volna. A micelláris diszperziók 0,5 százalékos dúsítása után 42,2 százalékos változást tapasztaltunk a polifenolokban. Így azt javasolják, hogy a CPE-módszer jobb hulladékgazdálkodást eredményezhet az olívaolaj-iparban, és javíthatja az élelmiszerek táplálkozási minőségét.
A cisztanche glikozidja növelheti az SOD aktivitását a szív- és májszövetekben, és jelentősen csökkentheti az egyes szövetek lipofuscin- és MDA-tartalmát, hatékonyan megkötve a különböző reaktív oxigéngyököket (OH-, H2O₂ stb.) és megvédheti a DNS-károsodást. OH-gyökök által. A Cistanche feniletanoid glikozidok erős szabad gyökfogó képességgel rendelkeznek, nagyobb redukáló képességgel rendelkeznek, mint a C-vitamin, javítják a SOD aktivitását a spermiumszuszpenzióban, csökkentik az MDA-tartalmat, és bizonyos védő hatást fejtenek ki a spermium membrán működésére. A cistanche poliszacharidok fokozhatják a SOD és a GSH-Px aktivitását a D-galaktóz által okozott kísérletileg öregedő egerek eritrocitáiban és tüdőszöveteiben, valamint csökkenthetik a tüdő és a plazma MDA- és kollagéntartalmát, valamint növelhetik az elasztintartalmat. jó eltávolító hatás a DPPH-ra, meghosszabbítja a hipoxia idejét öregedő egerekben, javítja a SOD aktivitását a szérumban, és késlelteti a tüdő fiziológiás degenerációját kísérletileg öregedő egerekben A sejtmorfológiai degenerációval a kísérletek kimutatták, hogy a Cistanche jó antioxidáns képességgel rendelkezik és potenciálisan gyógyszer lehet a bőröregedési betegségek megelőzésére és kezelésére. Ugyanakkor a Cistanche-ban található echinakozid jelentős mértékben képes megkötni a DPPH szabad gyököket, és képes megkötni a reaktív oxigénfajtákat, megakadályozza a szabad gyökök által kiváltott kollagén lebomlását, valamint jó javító hatással van a timin szabad gyökök anionjainak károsodására.
Kattintson az Anti-aging Cistanche Para Que Serve elemre
【További információ: david.deng@wecistanche.com / WhatApp:86 13632399501】
Kulcsszavak: antioxidánsok; zavarosodási pont extrakció; élelmiszeripar; dúsítás; olajbogyó malom szennyvíz; olivaolaj; polifenolok; felépülés
1. Bemutatkozás
Az olívaolaj iránti kereslet világszerte folyamatosan növekszik. A Földközi-tenger térségében, amely a világ legnagyobb olajbogyó-termelő területe, hatalmas mennyiségű agráripari szennyvíz keletkezik az olajbogyó-feldolgozó iparból [1,2]. Az olívagyári szennyvíz (OMW) maradékai szilárd – olajfapépből álló – hulladékból, valamint folyékony hulladékból állnak, amely zöldségekből és a dekantálás során keletkező további vízből áll. Az OMW sötétbarna színű (amely feketévé is válhat) és jellegzetes, erőteljes aromája, amely az olajbogyóra emlékeztet [3]. Az olajbogyó-malom melléktermékei környezetvédelmi és gazdasági jelentőséggel bírnak az olajbogyó-termelő országokban. Az OMW nagy mennyiségű szennyezőanyagot termel magas szervesanyag-terhelése és magas fitotoxikus és antibakteriális polifenol tartalma miatt, amelyek ellenállnak a biológiai lebomlásnak [4]. Az OMW kezelése és ártalmatlanítása komoly környezeti problémává válik. Így az olívaolaj-termelő országok komoly kihívással néznek szembe, hogy környezetbarát és gazdaságilag életképes megoldást találjanak az OMW kezelésére és ártalmatlanítására.
Egy innovatív és környezetbarát technológia a bioaktív anyagok, különösen az élelmiszerekből történő kinyerésére, a zavarosodási pont extrakció (CPE). Ez egy olyan technika, amelyben a kémiai vagy biológiai komponenseket nemionos felületaktív anyagokkal vonják ki, amelyek kritikus hőmérsékletre (vagy magasabbra) melegítve hajlamosak elválni az ömlesztett oldattól, és felhőket hozni létre [5]. A felületaktív anyagokat kifejezetten extrahálószerként alkalmazzák a CPE eljárás során. Megfelelő körülmények között az extrakció a zavarosodási pont alatti hőmérsékleten megy végbe – amikor a felületaktív anyag zavarossá válik (azaz kevésbé oldódik, mint a kezdeti minta, vagy akár oldhatatlan is), ami két fázis szétválásához vezet: a vizes fázis és a felületaktív anyag. -gazdag fázis. A zavarosodási folyamatok miatt a technika az analitok (például polifenolok) előkoncentrációjához vezet a felületaktív anyagokban gazdag fázisban [6]. Továbbá kimutatták, hogy a micella által szolubilizált vegyületek védettek az oxidációval szemben [7].
A polifenol vegyületek, cukrok és szerves savak teszik ki az OMW többségét. Az OMW gazdag erőforrásokkal is rendelkezik, mint például a kálium és más ásványi tápanyagok, amelyek újra felhasználhatók műtrágyaként [8]. Az OMW azonban az antioxidánsok természetes forrása lehet a magas polifenolvegyület-tartalma miatt. Az olívaolaj polifenoljai potenciálisan előnyös táplálkozási tulajdonságokkal rendelkeznek antioxidáns és biológiai hatásuk miatt, például antiallergiás, gyulladásgátló, rákellenes és magas vérnyomás elleni hatásuk miatt [9,10]. Antioxidáns aktivitásuk alapja a polifenolok alacsony redoxpotenciálja, amely lehetővé teszi, hogy redukálószerként működjenek azáltal, hogy hidrogént vagy elektronokat adnak át, és megkötik a szabad gyököket [7].
Az olajtermelők célja olyan élelmiszerek előállítása, amelyek tápértéküket és eltarthatóságukat hosszabb ideig megőrzik. Ezek a tényezők az antioxidáns-kiegészítést gyakori technikává teszik a lipidoxidáció csökkentésére az élelmiszertermelésben [11]. A zsírokat és olajokat tartalmazó élelmiszerek oxidációjának megakadályozására szintetikus antioxidánsokat, köztük butilezett hidroxitoluolt (BHT), terc-butil-hidrokinont (TBHQ) és butilezett hidroxi-anizolt (BHA) alkalmaztak élelmiszer-adalékanyagként. Kiderült azonban, hogy ezek a kémiai antioxidánsok számos egészségügyi veszélyhez kötődnek, beleértve a rákot és a karcinogenezist [12].
A legújabb kutatások kimutatták, hogy a természetes antioxidánsok megakadályozhatják az étolaj oxidációját [11–13]. Az olívaolaj polifenolos anyagokkal való dúsítása megnövelheti az olívaolaj eltarthatóságát anélkül, hogy az érzékszervi jellemzőit befolyásolná. Az antioxidáns/pro-oxidáns egyensúly azonban számos tényezőtől függ, különösen a dózistól (pl. koncentráció) és az időzítéstől (pl. tárolási időtartam), és ez egy nagyon kényes folyamat, amely könnyen megváltoztatható [14]. Következésképpen a polifenolos vegyületek kinyerése nemcsak gazdasági lehetőséget jelent, hanem csökkenti a szennyvíz környezetterhelését is.
A tanulmány célja egyrészt az OMW-ből származó polifenol anyagok kinyerése CPE módszerrel, másrészt az olívaolaj dúsítása volt a visszanyert polifenol anyagokkal. A polifenolok stabilitása fontos paraméter ebben a dúsításban. E célból emulgeálószereket, például lecitint tanulmányoztak.
2. Anyagok és módszerek
2.1. Anyagok
Ebben a vizsgálatban a Preveza régióból (Epirus, Görögország) származó olajbogyó-malom szennyvízmintáját (Olea europaea var. Koroneiki) használtuk. Az OMW mintát kifejezetten az olívaolaj-ipar gyűjtötte össze, lefagyasztotta és még aznap szállította laborunkba. A szűz és finomított olívaolajokból álló kontrollminta mátrixaként Karditsa (Thesszália, Görögország) helyi piacáról származó olívaolajat használtak.
2.2. Reagensek
The 2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH• ) and α-tocopherol were purchased from Alfa Aesar (Karlsruhe, Germany). Sodium chloride, citric acid, lecithin of soya (>97 százalék), a dietil-étert és az izooktánt Carlo Erbától (Milano, Olaszország) szereztük be. A vízmentes nátrium-karbonát és a nátrium-hidroxid a Pentától (Prága, Csehország) származott. Az abszolút etanol, a metanol, a Folin-Ciocalteu reagens és a galluszsav-monohidrát a Panreactól (Barcelona, Spanyolország) származott. A ciklohexán és az n-hexán a Sigma-Aldrich-től (Steinheim, Németország) származott. A kísérletekben használt ionmentesített vizet ionmentesítő oszlop segítségével állították elő.
2.3. Polifenolok kinyerése az OMW-ből
A zavarosodási pont extrakciónak (CPE) nevezett módszert alkalmazták. A CPE módszer azon az elgondoláson alapul, hogy ha egy felületaktív anyag koncentrációja az oldatban meghaladja a kritikus micelláris diszperzióét, akkor micelláris diszperziókat tud létrehozni [6]. Az 1. ábra a CPE módszer kísérleti lépéseit mutatja. Először a mintát le kellett olvasztani, mielőtt a szilárd anyagokat centrifugával (Digicen 20-R, Orto Alresa, Madrid, Spanyolország) 10 percig, 4500 fordulat/perc mellett szétválasztották volna. A felülúszó összegyűjtése után 50%-os citromsavat adtunk hozzá, hogy a pH-t 3,5-re állítsuk be. A teljes mintát három részre osztottuk, mindegyikhez 1 százalékos, 3 százalékos és 5 százalékos koncentrációban lecitint adtunk felületaktív anyagként, valamint 30 százalékos sót. A keveréshez intenzív mágneses keverőt használtunk. 20 perc elteltével az oldatot 5 percig centrifugáltuk 4500 fordulat/perc sebességgel. A felső micellás (felületaktív) fázist (SP) és az alsó vizes (vizes) fázist (WP) külön vizsgáltuk. A polifenolos diszperziók első kinyerése ezen a ponton történt. A nem extrahált analitokat tartalmazó vizes fázissal a CPE módszert még kétszer végeztük el azonos körülmények között (2. és 3. visszanyerés). Foods 2023, 12, x PEER REVIEW 3/13. Az abszolút etanol, a metanol, a Folin–Ciocalteu reagens és a galluszsav-monohidrát a Panreacból (Barcelona, Spanyolország) származott. A ciklohexán és az n-hexán a Sigma-Aldrich-től (Steinheim, Németország) származott. A kísérletekben használt ionmentesített vizet ionmentesítő oszlop segítségével állították elő
2.4. CPE módszer teljesítményének meghatározása
2.4.1. Összes polifenoltartalom
Chatzilazarou et al. [15], a Folin–Ciocalteu módszert alkalmazták a teljes polifenoltartalom (TPC) fotometriai meghatározására. Röviden: 0,5 g micelláris diszperziót és 0,5 ml Folin–Ciocalteu reagenst egy 25- ml-es mérőlombikba adtunk. 3 perc elteltével 1 ml Na2C03-ot (35 tömegszázalék) adtunk hozzá. Ionmentesített vizet használtunk a lombikok szükséges térfogatra való feltöltésére, majd 60 percig sötétben tartottuk. Egy Shimadzu UV{12}} UV/Vis spektrofotométert (Kyoto, Japán) használtunk a 750 nm-es abszorpció mérésére. Standard oldatokat (1-10 mg/L) használtunk a standard galluszsavgörbe létrehozásához. A TPC-t mg galluszsav-ekvivalensben (GAE) adtuk meg a micelláris diszperziók kg-jára vonatkoztatva.
Katsoyannos et al. DPPH módszere. [16], némi módosítással, a felületaktív fázisban extrahált polifenolok gyökfogó aktivitásának értékelésére szolgált, valamint a CPE-kezelést követően a mintában még jelen lévő polifenolok (vízfázis) gyökfogó aktivitásának értékelésére. Röviden: 1 ml, 0,1 mM metanolos DPPH-oldatot adtunk 4 ml mintaoldathoz (500, 1000 és 2000 mg/L). Az elegyet alaposan felrázzuk, majd szobahőmérsékleten, sötétben 30 percig állni hagyjuk, miközben az abszorbanciát 517 nm-en mérjük. A százalékos gátlás meghatározásához használt képlet a következő volt: százalékos gátlás=100 × (Akontroll − minta)/Akontroll, ahol az Akontroll és az Asample az abszorbanciák. Az IC50-et a megfelelő minta görbe koncentrációinak (százalékos) öblítési aktivitásából határoztuk meg.
2.5. Olívaolaj dúsítása micellás diszperziókkal
Ultrahangos szonda (Misonix Sonicator S3000, Qsonica, LLC, Newtown, CT, USA) és szonikációs protokoll (75 százalékos energia 60, 75 és 90 percig 0,5 impulzus mellett) ciklusok), a micelláris méret csökkenését vizsgálták. A CPE módszert használták a micellás diszperziók visszanyerésére, amelyeket azután az olívaolajhoz adtak annak javítása érdekében. A dúsításhoz 0,5, 1 és 5%-os koncentrációkat alkalmaztunk.
2.6. Dúsított olívaolaj minőségi elemzés
A 2568/91/EGK bizottsági rendelet [17] értelmében kidolgozták az olívaolajban található szabad zsírsavak (FFA) meghatározásának módszerét.
2.6.2. Törésmutató
A minta törésmutatójának mérésére refraktométert (Quartz/Digital Abbe refractometer, Medline Scientific Limited, Oxon, UK) használtunk. A műszert desztillált vízzel kalibráltuk, amelynek törésmutatója 20 ◦C-on 1,3333 volt.
2.6.3. Kolorimetria
A kolorimétert az olívaolajminták színének meghatározására használtuk (Lovibond CAM-System 500, The Tintometer Ltd., Amesbury, UK). A CIELAB színének meghatározásához egy mintát (25 ml) helyeztünk egy 50 ml-es főzőpohárba, és helyeztük a koloriméterbe. Meghatároztuk a világosság pszichometriai indexét, az L*-ot és a színkoordinátákat, a* és b*. Ezenkívül a színárnyalat vagy C* kiszámításának képlete a következő volt: C*=[(a*)2 plusz (b*)2 ] 1/2 .
2.6.4. Spektrofotometriás vizsgálat ultraibolya sugárzásban
Az ultraibolya spektrofotometriás vizsgálat módszerét spektrofotométerrel a 299/2013/EK bizottsági végrehajtási rendelet [18] alapján végezték el.
2.6.5. Rancimat módszer
Lalas et al. [19], a Rancimat módszert alkalmazták az olívaolajminták oxidációs stabilitásának tesztelésére. Pontosabban, a Rancimat 743 (Metrhom LTD, Herisau, Svájc) reakcióedényeit körülbelül 3 g olívaolajjal töltöttük meg. A kiválasztott paraméterek 90 ◦C hőmérséklet és 15 l/h légáramlás volt. Azt a pontot, amikor az oxidáció sebessége gyorsan változik, és erős inflexiós pontot hoz létre az oxidációs görbén, indukciós időnek nevezzük, és ezt az olívaolaj stabilitási indexének értékével jelöljük. Ez volt az indukciós periódus (IP), amelyet órákban adtunk meg. Ezenkívül ezt a képletet használták a védelmi tényező (PF) kiszámításához: PF=(IP antioxidánssal)/(IP antioxidáns nélkül). A lipidoxidáció gátlását egynél nagyobb védőfaktor jelzi, az antioxidáns aktivitást pedig a magasabb PF érték javítja.
2.6.6. Differenciális pásztázó kalorimetria
A differenciális pásztázó kalorimetria (DSC) méri az anyagok átmeneteihez kapcsolódó hőmérsékleteket és hőáramlásokat az idő és a hőmérséklet függvényében. Ezek az intézkedések mennyiségi és minőségi adatokat egyaránt tartalmaznak az endoterm vagy exoterm folyamatokat magában foglaló fizikai és kémiai változásokról, valamint a hőkapacitás változásairól. Ebben a vizsgálatban DSC-t használtunk az olaj oxidatív stabilitásának felmérésére [20]. Egy speciális alumínium serpenyőt használtak 5 mg ± 0,5 mg olaj lemérésére. Egy üres serpenyőt (referencia) is hozzáadtunk. Az oxigénáramlás 20 ml/perc volt, és az oxidatív körülményeket a Diamond DSC-ben (PerkinElmer Inc., Shelton, CT, USA) programoztuk. A mintát és a referenciát a DSC-re helyeztük, és a termogramot 40 ◦C-on indítottuk 1 percig, majd 300 ◦C-on 10 ◦C/perc sebességgel. Az oxidációs csúcs kezdeti hőmérséklete (Tmax) határozza meg az oxidáció kezdő hőmérsékletét.
2.6.7. Polifenolos vegyületek kinyerése a dúsított olívaolajokból
A polifenolok extrakcióját az olívaolajokból Kalantzakis és mtsai. [21]. Olívaolaj-mintákat (1 g) feloldunk 2 ml n-hexánban és 2 ml 60:40 (v/v) metanol/víz oldatban. A végső oldatot erőteljes keverés után 5 percig 4500 fordulat/perc sebességgel centrifugáltuk. Az olívaolajminták metanol/vízben oldható (poláris) frakcióját megkaptuk és úgy használtuk fel, ahogy volt.
2.6.8. Összes polifenoltartalom
Mint korábban említettük, a teljes polifenol-tartalmat (TPC) a Folin–Ciocalteu módszerrel határoztuk meg. A TPC-t mg galluszsav-ekvivalensben (GAE) fejeztük ki olívaolaj kilogrammonként.
2.6.9. Gyökérfogó tevékenység
A DPPH-módszert, mint korábban említettük, az olívaolajmintákból kivont polifenolok gyökfogó aktivitásának értékelésére használták. A DPPH-gyök megkötő képességét százalékos gátlásban fejeztük ki, és az IC50-et a megkötő aktivitások (százalék) és a megfelelő minta görbe koncentrációi alapján számítottuk ki.
2.7. Statisztikai analízis
Az eredményeket három egyidejű vizsgálat átlagára és standard eltérésére (SD) adjuk meg. Az IBM SPSS Statistics (26-os verzió) statisztikai szoftvercsomag (SPSS Inc., Chicago, IL, USA) segítségével egyirányú ANOVA-t végeztünk annak meghatározására, hogy van-e statisztikailag szignifikáns különbség az átlagértékek között. Jelentős p < 0,05 szintet használtunk.
3. Eredmények és megbeszélés
3.1. A polifenolok visszanyerése
Lecitinkoncentrációjú vizes fázist végeztünk, ahol ugyanezt az eljárást alkalmaztuk a polifenolok kinyerésére. Az alacsony, 1 százalékos lecitinkoncentráció miatt nem keletkezett felületaktív micella. Másrészt, amikor a lecitin 5 százaléka magas volt, ez csökkentette a vízben való oldhatóságukat, és két fázis képződését eredményezte. Mind az egyensúlyi hőmérséklet (45 ◦C), mind a sótartalom (30 százalék) állandó volt (harmadik visszanyerés). A három visszanyerés teljes micelláris fázisát a Total SP oszlop segítségével fejezzük ki (2. ábra).
Ezenkívül ultrahangos szondával végzett ultrahangos kezelési eljárásokat (75 százalékos energia 60, 75 és 90 percig 60, 75 és 90 percig) alkalmaztunk ultrahangos szondával a micellaméret-csökkenés vizsgálatára. Végül a CPE-módszerrel kinyert polifenol diszperziók 0,5 százalékát adtuk az olajhoz annak fokozására. Ezt az eredményt Víctor-Ortega et al. [22], akik azt találták, hogy a fenolos vegyületek szolubilizációja a felületaktív anyag micellákon magasabb felületaktív anyag koncentrációknál telítődik, és a polifenolok visszatartása csökkent. Ezenkívül Sliwa és Sliwa [23] szerint, ha a felületaktív anyag koncentrációja a kritikus micelláris koncentráció (CMC) alatt van, a hatóanyag oldhatósága alacsony.
A Katsoyannos et al. [24] tanulmány, amikor a Triton X‐114 felületaktív anyag 6 százalékát alkalmazták, az OMW CPE-technikája (a zsíros vegyületek eltávolítása után) 60 százaléknál magasabb visszanyerést eredményezett. Egy másik tanulmányban Gortzi et al. [25] kimutatta, hogy egyszerű és utólagos CPE alkalmazásával a teljes fenolvisszanyerés az OMW-ből különböző Genapol X‐080 koncentrációkkal (2, 5 és 20 %, v/v) elérte a 89,5 százalékot. Ezenkívül Katsoyannos et al. [16], kétlépcsős CPE-t használt 5 százalék plusz 5 százalék Tween 80-nal, hogy az OMW-ből az összes fenol 94,4 százalékát visszanyerje. Végül az Alibade et al. [6] tanulmányban a lecitint felületaktív anyagként, míg a CPE-t a boriszap-hulladékból (WSL) származó fenolos vegyületek kinyerésére használták. A felületaktív anyagokban gazdag fázisok erős antioxidáns aktivitást mutattak. Eredményeik azt mutatják, hogy a CPE és a lecitin felhasználható a polifenolok WSL-től való sikeres elkülönítésére.
3.2. Olívaolaj dúsítása olívaolaj szennyvízből származó polifenolokkal
A micelláris diszperziók érzékszervi tulajdonságaiban változást figyeltek meg 0,5 tömeg/térfogat%-os dúsítás (turbiditás) után. Ez a módosítás a 3 százalékos lecitin dúsítás végső kiválasztásához vezetett. A jobb eredmények elérése érdekében az első gyógyulást kombinálták a második és harmadikkal. Ezenkívül az ultrahangos kezelés sikeresnek bizonyult a micelláris diszperziók csökkentésében. Az olajrendszer 1 és 5 százalékos összegekre reagált negatívan. Néhány órás dúsítás után az olajmintákban látható volt a csapadék.
A kezdeti mintát CPE módszernek vetettük alá, aminek hatására a polifenol koncentrációja 3448 mg-ról 346 mg GAE/kg-ra csökkent (3. ábra). Molekuláris szinten a polifenolok és a víz közötti hidrogénkötések számának csökkenése lehetővé tette a polifenolok beépülését a micellába annak szolubilizációjának rovására [26]. A micellákat ezután ultrahanggal és metanollal kezeltük a polifenolok extrahálására, így a polifenol tartalmat 1562 mg GAE/kg-ra növeltük. A polifenolok végső koncentrációja 504 mg GAE/kg volt (szonikáció után), ami azt mutatja, hogy a micelláris diszperzió csökkenése az összes polifenol koncentrációjának csökkenését eredményezi [27]. Ezenkívül a hosszabb ultrahang-idő hatására a részecskék feloldódnak az oldószerben, ami csökkenti a TPC-értéket [28].
【További információ: david.deng@wecistanche.com / WhatApp:86 13632399501】
