Otimização de enzima

Jun 19, 2023

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 12872 (2023) Citar este artigo

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O óleo essencial de Zanthoxylum limonella possui potencial atividade antimicrobiana e é de considerável interesse como aromatizante de alimentos e erva tradicional. Neste estudo, um método de extração assistida por microondas com pré-tratamento enzimático (EP-MAE) foi utilizado para extrair o óleo essencial de Z. limonella. A metodologia de superfície de resposta (RSM) com modelos de design Plackett-Burman (PBD) e design Box-Behnken (BBD) foram empregadas para otimizar as condições no método EP-MAE. Sete variáveis, incluindo proporção água/planta, quantidade de enzima, temperatura de incubação, tempo de incubação, velocidade de agitação, tempo de micro-ondas e potência de micro-ondas, foram selecionadas para determinar os valores ideais para a extração do óleo essencial de Z. limonella. Como resultados, quatro variáveis, incluindo proporção de água para planta, quantidade de enzima, tempo de microondas e potência, foram avaliadas como variáveis ​​significativas que afetam o rendimento e os compostos voláteis do óleo essencial de Z. limonella de experimentos com PBD e BBD. As condições ótimas de EP-MAE foram obtidas da seguinte forma: relação água/planta (11,16 mL/g), quantidade de enzima (0,68%), tempo de micro-ondas (36,73 min) e potência (1665 W). A composição do óleo essencial de Z. limonella e seu rendimento do EP-MAE foram comparados com aqueles extraídos do MAE e da hidrodestilação. As condições ótimas de extração no método EP-MAE aumentaram significativamente o rendimento de óleo essencial (7,89 ± 0,08 mg/g) em comparação com aqueles encontrados pelo MAE (7,26 ± 0,04 mg/g) e hidrodestilação (7,04 ± 0,03 mg/g), respectivamente . Cinquenta e um componentes voláteis foram identificados entre esses métodos, com compostos majoritários semelhantes de limoneno, β-pineno e α-felandreno, apresentando percentuais variando entre 34,59–35,78%, 19,91–22,67%, 8,47–8,75%, respectivamente. No entanto, um teor extremamente elevado de compostos foi detectado utilizando o método EP-MAE. Este estudo demonstra a importância do EP-MAE, que pode ser aplicado como um método de extração mais potente para óleos essenciais em plantas aromáticas em comparação ao MAE e à hidrodestilação.

Os óleos essenciais são líquidos viscosos contendo componentes complexos com odor aromático. Eles têm sido amplamente utilizados em diversas aplicações em produtos farmacêuticos e terapias naturais, bem como na indústria alimentícia, desde a antiguidade até agora1,2. Também têm sido aplicados como agentes antimicrobianos e antioxidantes para segurança alimentar, substituindo drogas químicas e sintéticas1,2. Geralmente, o óleo essencial é extraído principalmente por hidrodestilação devido à sua facilidade de operação e baixo custo. No entanto, esta técnica consome tempo e energia. Além disso, este método resulta frequentemente em baixos rendimentos e na produção de produtos de degradação, incluindo componentes termossensíveis3. Devido à grande demanda por óleos essenciais, há uma preocupação crescente em melhorar os rendimentos. O desenvolvimento de novas técnicas econômicas e ecologicamente corretas é incentivado para extrair óleos essenciais. A extração assistida por microondas (MAE) é um método novo e eficiente para extrair óleo essencial, reduzindo significativamente os tempos de extração e aumentando o rendimento do óleo essencial4.

A técnica MAE é amplamente conhecida como técnica verde e eficiente para extração de óleo essencial sem uso de solventes orgânicos5,6. A extração de óleos essenciais pela técnica MAE está diretamente correlacionada à interação da radiação de micro-ondas com compostos polares e água, levando a temperaturas e pressões elevadas no interior das células vegetais6,7. O óleo essencial dispersa-se fácil e rapidamente da planta aromática, reduzindo tempo e consumo de energia7. Neste método, o rendimento do óleo essencial e o teor de compostos voláteis também são aumentados. Além disso, sabe-se que o pré-tratamento enzimólise (EP) melhora o rendimento de óleo essencial de plantas aromáticas, interagindo com técnicas de extração como MAE, de acordo com alta eficiência, baixo custo de concentração enzimática, método simples e ambiente amigável8,9. Várias enzimas hidrolíticas são usadas nesta abordagem para destruir o citoderma das células vegetais e liberar facilmente os componentes endocelulares8,9. Portanto, a utilização de um método alternativo de pré-tratamento enzimático combinado com irradiação de micro-ondas tem sido interessante e rapidamente aumentado para extração de óleos essenciais8,10.