Changshan Pomelo Kabuğundan Elde Edilen Uçucu Yağ için Ekstraksiyon İşlem Modelinin Optimizasyonu, Kimyasal Bileşim ve Antioksidan Aktivite Üzerine Çalışma

Changshan huyou (Citrus aurantium Changshan huyou), Rutaceae familyasında yer alan ve çoğunlukla Zhejiang Eyaleti, Changshan İlçesinde üretilen bir narenciye bitkisidir. Çoraklığa, soğuğa, alçak tepelere ve hafif eğimlere toleranslı kırmızı toprak alanlarında yetişir. Yetiştirme ve ıslah geçmişi yüz yılı aşkın bir süredir. Tıbbi ve yenilebilir bir bitki olarak, Changshan Hu pomelo'nun kabuğu ve meyvesi tıbbi parçalar olarak kullanılabilir. Compendium of Materia Medica'ya göre, pomelo ekşi ve soğuk bir kokuya sahiptir, toksik değildir ve sindirim, taze alkol toksisitesi, alkol içtikten sonra ağız kokusunu tedavi etme, gastrointestinal kötü qi'yi giderme, hamileliğe bağlı bulantı ve kusmayı tedavi etme ve ağız zayıflığını azaltma işlevlerine sahiptir. Changshan pomelosunun Çin'deki ana üretim alanı olan Zhejiang Eyaletindeki Changshan İlçesi, Changshan pomelosunun en iyi kalitesini ve iyi etkinliğini üretmektedir. Changshan pomelo, bir meyve olmasının yanı sıra amino asitler, şekerler ve vitaminler gibi zengin besin bileşenleri nedeniyle içecek ve gıda işleme endüstrilerinde de popülerdir. Changshan Huyou pomelosunun üretimi ve işlenmesinin ana yan ürünü, Changshan Huyou pomelosunun toplam ağırlığının yaklaşık 50%'sini oluşturan Changshan Huyou peridap'tır (Citrus × aurantium Changshan huyou peridap, CP). Çoğu atık kalıntı olarak değerlendirilmiş ve tam olarak kullanılmamıştır. Çalışmalar, Changshan Huyou pomelosunun kabuğunun bol miktarda uçucu yağ bileşenleri içerdiğini ve kabuğun taze ağırlığının yaklaşık 0,5% ila 2,0%'sini oluşturduğunu göstermiştir. Bu uçucu bileşenler önemli anti-enflamatuar, antibakteriyel ve antioksidan etkilere sahiptir ve gıda katkı maddeleri, baharat, esans ve doğal koruyucu kaynağı olarak kullanılabilir. Bu nedenle, CP'nin derinlemesine araştırılması ve geliştirilmesi büyük önem taşımaktadır.
Geleneksel Çin tıbbının ekstraksiyon yöntemi, Çin tıbbı endüstrisinin gelişiminin arkasındaki itici güçtür. Bitkisel uçucu yağlar için geleneksel ekstraksiyon yöntemleri arasında buhar distilasyonu, mikrodalga ekstraksiyonu, organik solvent ekstraksiyonu, presleme, süperkritik CO2 ekstraksiyonu, subkritik akışkan ekstraksiyonu, enzimatik hidroliz vb. bulunmaktadır. Şu anda, buhar distilasyonu, düşük maliyetli, kullanımı kolay ve kirlilik içermeyen CP'den uçucu yağları çıkarmak için yaygın olarak kullanılmaktadır. CP uçucu yağları için en yaygın kullanılan ekstraksiyon yöntemidir. Mevcut araştırma sonuçlarına göre, buhar distilasyonu ile CP uçucu yağının ekstraksiyon oranının yaklaşık 0,4% ila 1,28% olduğu ve bunun Changshan Huyou'nun çeşidi, kökeni ve ekstraksiyon koşulları ile ilgili olduğu bulunmuştur. Buhar distilasyonu yöntemi, bitki uçucu yağlarının ekstraksiyonu için yaygın olarak kullanılmaktadır ve tıbbi ve yenilebilir bitkilerden uçucu yağların ekstraksiyonu için tercih edilen yöntemdir. Buna ek olarak, az sayıda çalışma CP uçucu yağını çıkarmak için presleme, organik çözücü ekstraksiyonu ve süperkritik CO2 ekstraksiyonu gibi yöntemler kullanmıştır, bunlar arasında presleme uzun bir çalışma döngüsüne ve düşük yağ verimine sahiptir; Organik çözücü ekstraksiyon yöntemi yüksek bir ekstraksiyon oranına sahip olmasına rağmen, organik çözücüleri uçucu yağlardan ayırmak zordur, bu da uçucu yağların düşük saflıkta olmasına neden olur. Ayrıca, organik çözücüler genellikle düşük kaynama noktalarına ve son derece yüksek risk faktörlerine sahiptir; Süperkritik CO2 ekstraksiyon yöntemi maliyetlidir.
Bu çalışmada hammadde olarak CP kullanılmış ve buhar distilasyonu ile CP uçucu yağı elde edilmiştir. Tek faktörlü deneyler aracılığıyla, uçucu yağ ekstraksiyon sürecini optimize etmek için yanıt yüzeyi metodolojisi (RSM) ve yapay sinir ağı (YSA) uygulanmış ve kimyasal bileşimini analiz etmek için gaz kromatografisi-kütle spektrometresi (GC-MS) kullanılmıştır. Amaç, CP uçucu yağının çıkarılması ve uygulanması için teorik bir temel sağlamak ve fizikokimyasal özelliklerinin incelenmesi ve kapsamlı geliştirme ve kaynak kullanımı için teknik ve teorik temel sağlamaktır.

Bu makale, buhar distilasyonu kullanarak CP'den uçucu yağ bileşenlerini sistematik olarak çıkarmakta ve ekstraksiyon sürecini optimize etmektedir. İlk olarak, uçucu yağ ekstraksiyonu için optimum toz partikül boyutu ve ön işlem koşulları taranmış ve CP uçucu yağının ekstraksiyon oranı üzerinde önemli bir etkiye sahip olan üç faktör üzerinde tek faktörlü tarama deneyleri yapılmıştır: ekstraksiyon süresi, ekstraksiyon sıcaklığı ve sıvı-katı oranı. Tek faktörlü tarama sonuçlarına dayanarak, ekstraksiyon koşullarını daha da optimize etmek için RSM ve YSA olmak üzere iki farklı yöntem kullanılmıştır. RSM analizi, sıvı-katı oranının CP uçucu yağının ekstraksiyon hızı üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğunu ortaya koymuştur. Çok küçük bir sıvı-katı oranı, malzeme ve çözücü arasında yeterli temasa elverişli değildir, bu da ekstraksiyon hızında bir düşüşe neden olur; Aşırı sıvı-katı oranı kolayca kaynak israfına yol açabilir, bu da düşük enerjili ve yüksek verimli ekstraksiyon hedefine ulaşamaz ve pratik uygulamalar için uygun değildir. YSA modelindeki çeşitli verilerin uyum derecesi yüksek bir seviyeye ulaşmıştır ve deneysel değerler ile modelin öngörülen değerleri arasında iyi bir korelasyon vardır. Tahmin edilen sonuçlar makul ve güvenilirdir. İki yöntemin öngörülen değerleri deneysel değerlerle karşılaştırıldığında, YSA'nın öngörülen değerleri ile deneysel değerler arasındaki farkın daha küçük ve daha üstün olduğu bulunmuştur. Buna dayanarak, YSA modeli için optimum ekstraksiyon koşulları şu şekilde belirlenmiştir: 24 mesh partikül boyutu, 1 saat damıtılmış suda bekletme, 34,86 mL/g sıvı-katı oranı, 300,00°C ekstraksiyon sıcaklığı, 166,21 dakika ekstraksiyon süresi ve 0,82% CP uçucu yağ ekstraksiyon oranı. CP uçucu yağının GC-MS analiz sonuçları, esas olarak 47.56% bağıl içeriğe sahip D-limonenden oluşan bol miktarda terpenoid içerdiğini ve bunu β - cubane ve γ - terpinenin izlediğini göstermiştir. Buna ek olarak, fizikokimyasal özelliklerin ve antioksidan aktivitenin analizi, buhar distilasyonu ile çıkarılan CP uçucu yağının iyi bir stabiliteye ve antioksidan aktiviteye sahip olduğunu ve doğal bir antioksidan ve koruyucu kaynağı olarak kullanılabileceğini göstermektedir.
Ülkenin geleneksel Çin tıbbındaki güçlü gelişiminin arka planında, Changshan Huyou'nun eşsiz çeşitliliği henüz tam olarak araştırılmamış ve geliştirilmemiştir. Changshan Huyou'nun işlenmesi ve üretiminden elde edilen ana yan ürün olan CP, bol miktarda uçucu yağ bileşeni içerir ve önemli bir geliştirme ve kullanım değerine sahiptir. Bu çalışma, CP uçucu yağının ekstraksiyon sürecini optimize etmeyi ve kimyasal bileşimini ve fizikokimyasal özelliklerini araştırmayı amaçlamaktadır. Changshan pomelo atık kaynaklarının rasyonel kullanımı için yeni bir yaklaşım sağlayabilir ve Changshan pomelo kabuğundaki doğal aktif bileşenlerin derinlemesine geliştirilmesini teşvik etmek için büyük önem taşımaktadır. Araştırma sonuçları 2024 yılında Doğal Ürün Araştırma ve Geliştirme dergisinin 7. sayısında yayınlanmıştır.