Raziskave sestave in biološke učinkovitosti rastlinskih izvlečkov, pridobljenih s sub- in superkritičnimi fluidi

Schoss, Katja (avtor), Kočevar Glavač, Nina (mentor), Kreft, Samo (komentor)

Zmanjšana poraba energije, učinkovita pretvorba izhodnih snovi v produkte, manj stranskih odpadkov, možnost vpetosti v krožno gospodarstvo ter večji kakovost in varnost končnih izdelkov so ključne zahteve pri razvoju novih tehnologij. Tehnologiji ekstrakcije s subkritično vodo in superkritičnim ogljikovim dioksidom po optimizaciji ekstrakcijske metode v splošnem ustrezata vsem naštetim kriterijem. V doktorski disertaciji smo raziskali njuno uporabnost za pridobivanje bioaktivnih spojin iz različnih rastlinskih virov. Cilj raziskave je bil oceniti učinkovitost in selektivnost teh metod pri ekstrakciji fenolov, kanabinoidov, rastlinskih olj in hlapnih snovi iz vej bele jelke (Abies alba), industrijske konoplje (Cannabis sativa) ter semen in zeli različnih drugih rastlin. Rezultati so pokazali, da je ekstrakcija s subkritično vodo pri temperaturi 100 °C najboljša metoda za pridobivanje fenolov iz bele jelke, saj so izvlečki pokazali visoko vsebnost fenolov in antioksidativno aktivnost. Ekstrakcija s subkritično vodo se je prav tako izkazala za učinkovito pri pridobivanju fenolov in antioksidantov iz industrijske konoplje, vendar ni bila optimalna za ekstrakcijo kanabinoidov, kjer je bila najboljša visokotlačna etanolna ekstrakcija. Pri ekstrakciji rastlinskih olj se je ekstrakcija s superkritičnim ogljikovim dioksidom izkazala za zelo učinkovito, saj je prinesla najvišje izplene olj iz semen z nizko vsebnostjo olja ter povečala vsebnost bioaktivnih spojin, kot so neumiljive snovi. Poleg tega so analize protimikrobnih lastnosti pokazale, da so nekateri izvlečki rastlin bogatih s hlapnimi spojinami, pridobljeni z ekstrakcijo s superkritičnim ogljikovim dioksidom, še posebej izvlečki kamilice (Chamomilla recutita) in peščenega smilja (Helichrysum arenarium), izkazali močno protiglivno delovanje, predvsem proti Botrytis cinerea, izvleček šentjanževke pa proti bakteriji Staphylococcus aureus. Disertacija potrjuje velik potencial obeh metod za industrijsko uporabo zaradi njihove okoljske prijaznosti, visoke učinkovitosti in možnosti nadaljnje optimizacije. Obe metodi sta se izkazali za učinkoviti za pridobivanje rastlinskih izvlečkov z izboljšano bioaktivnostjo, kar je ključnega pomena za uporabo v farmaciji, kozmetiki in prehrambni industriji.

• Jezik: Slovenski jezik
• Ključne besede: rastlinski izvlečki, subkritična voda, superkritični CO2
• Vrsta gradiva: Doktorsko delo/naloga
• Organizacija: FFA - Fakulteta za farmacijo
• Leto izida: 2024
• PID: 20.500.12556/RUL-166229
• Datum objave v RUL: 26.12.2024

Sekundarni jezik

• Jezik: Angleški jezik
• Naslov: Reseach on the composition and biological efficacy of plant extracts obtained with sub- and supercritical fluids

Izvleček

Lower energy consumption, efficient conversion of raw materials into products, fewer by-products, the possibility of integration into circular economy and improved quality and safety of the end products are the most important requirements in the development of new technologies. The extraction technologies with subcritical water and supercritical carbon dioxide generally meet all these criteria after optimization of the extraction process. In dissertation, we have investigated their applicability for the extraction of bioactive compounds from various plant sources. The aim of the study was to evaluate the efficiency and selectivity of these methods in the extraction of phenols, cannabinoids, plant oils and volatile compounds from silver fir (Abies alba), industrial hemp (Cannabis sativa) and seeds and herbs of various plants. The results showed that subcritical water extraction at 100 °C was the best method for extracting phenols from silver fir, as the extracts had a high phenolic content and high antioxidant activity. Subcritical water extraction also proved to be effective in the extraction of phenols and antioxidants from industrial hemp, but was not optimal for the extraction of cannabinoids, for which high-pressure ethanol extraction proved to be the best method. In the extraction of plant oils, supercritical carbon dioxide extraction proved to be highly efficient as it yielded the highest oil content from seeds with low oil content and increased the content of bioactive compounds, such as unsaponifiables. In addition, analyses of antimicrobial properties showed that some plant extracts obtained by supercritical carbon dioxide extraction rich in volatile compounds, especially chamomile (Chamomilla recutita) and sandy everlasting (Helichrysum arenarium) extracts, exhibited strong antifungal activity, particularly against Botrytis cinerea, while St. John’s wort extract showed strong antibacterial activity against Staphylococcus aureus. The dissertation confirms the great potential of both methods for industrial use due to their environmental friendliness, high efficiency and potential for further optimization. Both methods have proven to be effective in obtaining plant extracts with enhanced bioactivity, which is essential for their application in the pharmaceutical, cosmetic and food industries.

• Ključne besede: plant extracts, subcritical water, supercritical CO2