酵素の最適化

Jun 19, 2023

Scientific Reports volume 13、記事番号: 12872 (2023) この記事を引用

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メトリクスの詳細

Zanthoxylum limonella エッセンシャル オイルは潜在的な抗菌活性を有しており、食品の香料や伝統的なハーブとして非常に興味深いものです。 この研究では、酵素分解前処理マイクロ波支援抽出 (EP-MAE) 法を使用して、Z. limonella エッセンシャル オイルを抽出しました。 EP-MAE 法の条件を最適化するために、Plackett-Burman 計画 (PBD) および Box-Behnken 計画 (BBD) モデルを使用した応答曲面法 (RSM) が採用されました。 Z. リモネラ エッセンシャル オイルを抽出するための最適値を決定するために、水と植物の比率、酵素量、インキュベーション温度、インキュベーション時間、振盪速度、マイクロ波時間、マイクロ波出力を含む 7 つの変数が選択されました。 その結果、PBDとBBDの両方の実験から、水と植物の比率、酵素量、マイクロ波時間、電力を含む4つの変数が、Z.リモネラ精油の収量と揮発性化合物に影響を与える重要な変数として評価されました。 EP-MAE の最適条件は次のように得られました:水対植物比 (11.16 mL/g)、酵素量 (0.68%)、マイクロ波時間 (36.73 分)、および電力 (1665 W)。 EP-MAE からの Z. リモネラ精油組成物とその収量を、MAE および水素蒸留から抽出したものと比較しました。 EP-MAE メソッドの最適な抽出条件により、MAE (7.26 ± 0.04 mg/g) および水素蒸留 (7.04 ± 0.03 mg/g) で見出されたものと比較して、それぞれエッセンシャル オイル収量が大幅に向上しました (7.89 ± 0.08 mg/g)。 。 これらの方法の間で 51 の揮発性成分が特定され、リモネン、β-ピネン、α-フェランドレンの同様の主要化合物が、それぞれ 34.59 ～ 35.78%、19.91 ～ 22.67%、8.47 ～ 8.75% の範囲のパーセンテージを示しました。 ただし、EP-MAE 法を使用すると、非常に高い含有量の化合物が検出されました。 この研究は、MAE や水素蒸留と比較して、芳香植物の精油のより強力な抽出方法として適用できる EP-MAE の重要性を実証しています。

エッセンシャルオイルは、芳香のある香りを持つ複雑な成分を含む粘性のある液体です。 古くから現在に至るまで、医薬品や自然療法、食品産業など、さまざまな用途に幅広く使用されています1,2。 また、化学薬品や合成薬品に代わる、食品安全のための抗菌剤や抗酸化剤としても応用されています1,2。 一般に、エッセンシャルオイルは、操作が簡単でコストが低いため、主に水素蒸留によって抽出されます。 ただし、この手法は時間とエネルギーの両方を消費します。 さらに、この方法では収率が低くなり、感熱成分などの分解生成物が生成されることがよくあります3。 エッセンシャルオイルの需要が高いため、収量の向上に対する関心が高まっています。 エッセンシャルオイルを抽出するには、費用対効果が高く環境に優しい新しい技術の開発が奨励されています。 マイクロ波支援抽出 (MAE) は、エッセンシャル オイルを抽出するための新規かつ効率的な方法で、抽出時間を大幅に短縮し、エッセンシャル オイルの収量を向上させます4。

MAE 技術は、有機溶剤を使用せずにエッセンシャル オイルを抽出する環境に優しい効率的な技術として広く知られています 5,6。 MAE 技術によるエッセンシャル オイルの抽出は、マイクロ波放射と極性化合物および水との相互作用に直接相関しており、植物細胞内の温度と圧力の上昇につながります 6,7。 エッセンシャル オイルは芳香植物から簡単かつ迅速に分散し、時間とエネルギー消費を削減します7。 この方法では、精油の収量と揮発性化合物の含有量も向上します。 さらに、酵素分解前処理（EP）は、高効率、酵素濃縮の低コスト、簡単な方法、および優しい環境に従って、MAEなどの抽出技術と連携することにより、芳香植物からの精油収量を向上させることが知られています8,9。 このアプローチでは、植物細胞の細胞皮と容易に放出される細胞内成分を破壊するために、さまざまな加水分解酵素が使用されます8、9。 したがって、マイクロ波照射と組み合わせた酵素分解前処理の代替方法の使用が関心を集めており、エッセンシャルオイルの抽出において急速に増加しています8,10。