Современные исследования в области интенсификации процесса экстракции биологически активных веществ из растительного сырья с применением ферментов

В статье приведен обзор современных исследований отечественных и зарубежных ученых в области экстракции биологически активных веществ из растительного сырья с применением ферментов. Экстракция биологически активных веществ с применением ферментов позволяет осуществлять управляемую биотрансформацию растительного сырья за счет точной специфичности и селективности ферментов, что создает мягкие условия, обеспечивающие сохранение биологически активных веществ. Отмечено, что качество применяемого экстрагента оказывает существенное влияние на эффективность процесса экстракции. Так, сырье, обработанное комбинацией электролита и фермента, экстрагируется более эффективно за счет снижения барьера массопереноса. Главное преимущество применения в качестве экстрагента сверхкритических жидкостей заключается в том, что снижение температуры или давления приводит к выпадению экстрагируемого вещества в осадок. Одним из главных недостатков процесса экстракции биологически активных веществ из растительного сырья с применением ферментов является их высокая стоимость. Для исключения указанного недостатка используют следующие методы интенсификации: ультразвуковую обработку, обработку с применением высокого давления и микроволновую обработку. Наиболее перспективными методами интенсификации процесса экстракции биологически активных веществ из растительного сырья с применением ферментов являются методы ультразвуковой и микроволновой обработки. Ультразвуковая обработка при оптимальных условиях позволяет повысить активность ферментов, а микроволновая обработка обеспечивает более эффективное проникновение экстрагента в ткани растительного материала благодаря разрушению клеточных стенок.

1. Современные технологии функциональных пищевых продуктов / под ред. А.Б. Лисицына, В.Н. Ивановой М.: ДеЛи плюс. 2018. 432 с.

2. Enzyme assisted extraction of bioactives from plants / Puri M. [et al.]. // Trends in Biotechnology. 2012. № 30 (1). P. 37–44.

3. Shamraja S. Nadar, Priyanka Rao, Virendra K. Rathod. Enzyme assisted extraction of biomolecules as an approach to novel extraction technology // Food Research International. 2018. P. 309–330.

4. Extraction and characterisation of pomace pectin from gold kiwifruit (Actinidia chinensis) / Yuliarti O. [et al.] // Food Chemistry. 2015. P. 290–296.

5. Application of non-conventional extraction methods: Toward a sustainable and green production of valuable compounds from mushrooms / E. Rosello-Soto [et al.] // Food Engineering Reviews. 2016. № 8 (2). P. 214–234.

6. Comparison of acidic and enzymatic pectin extraction from passion fruit peels and its gel properties / Liew S.Q. [et al.] // Journal of Food Process Engineering. 2016. № 39 (5). P. 501–511.

7. Application of enzymes for efficient extraction, modification, and development of functional properties of lime pectin / M. Dominiak [et al.] // Food Hydrocolloids. 2014. № 40. P. 273–282.

8. Разработка биотехнологии получения фитовеществ из вторичных продуктов переработки зерна / Битюкова А.В. [и др.] // Техника и технология пищевых производств. 2019. Т. 49, № 1 С. 11–13.

9. Адади П., Филиппова Д.С., Баракова Н.В. Влияние ферментных препаратов на извлечение пигментов из растительного сырья // Вестник Международной академии холода. 2019. № 1. С. 64-68.

10. Бонарева В.К., Хабибулина Н.В., Красноштанова А.А. Изучение влияния ферментативной обработки на углеводную составляющую соевой мелассы нового типа // Успехи в химии и химической технологии. 2019. Т. 33, № 5. C. 28–30.

11. Application of ionic liquids based enzyme assisted extraction of chlorogenic acid from Eucommia ulmoides leaves / Liu T. [et al.] // Analytica Chimica Acta. 2016. № 903. P. 91–99.

12. Microwave assisted extraction of essential oils from enzymatically pretreated lavender (Lavandula angustifolia Miller) / Calinescu I. [et al.] // Central European Journal of Chemistry. 2014. № 12 (8). P. 829–836.

13. Extraction of phytochemicals from saffron by supercritical carbon dioxide with water and methanol as entrainer / Nerome H. [et al.] // The Journal of Supercritical Fluids. 2016. № 107. P. 377–383.

14. Sub-critical water as a green solvent for production of valuable materials from agricultural waste biomass: A review of recent work // Global Journal of Environmental Science Management. 2015. № 1 (13). P. 255–264.

15. Wang X., Chen Q., Lu X. Pectin extracted from apple pomace and citrus peel by subcritical water // Food Hydrocolloids. 2014. № 38. P. 129–137.

16. Enzyme assisted supercritical fluid extraction: An alternative and green technology for non-extractable polyphenols / Mushtaq M. [et al.] // Analytical and Bioanalytical Chemistry. 2017. № 409 (14). P. 3645–3655.

17. Rao P.R., Rathod V.K. Mapping study of an ultrasonic bath for the extraction of andrographolide from Andrographis paniculata using ultrasound // Industrial Crops and Products. 2015. P. 312–318.

18. Sojitra U.V., Nadar S.S., Rathod V.K. Immobilization of pectinase onto chitosan magnetic nanoparticles by macromolecular cross-linker // Carbohydrate Polymers. 2017. P. 677–685.

19. Enzymolysis-ultrasonic assisted extraction, chemical characteristics and bioactivities of polysaccharides from corn silk / Chen S. [et al.] // Carbohydrate Polymers. 2014. № 101(1). P. 332–341.

20. Efficient extraction of pectin from sisal waste by combined enzymatic and ultrasonic process / Yishuo Y. [et al.] // Food Hydrocolloids. 2018. Vol. 79. P. 189–196.

21. Велямов Ш.М., Джингилбаев С.С. Изучение влияния активного перемешивания экстрагента на выход пектина при ферментативной экстракции из выжимок столовой свеклы // Вестник ЮУрГУ. Серия: Пищевые и биотехнологии. 2020. Т. 8, № 1. С. 40–48.

22. Extraction of anthocyanins from grape by-products assisted by ultrasonics, high hydrostatic pressure or pulsed electric fields: A comparison / Corrales M. [et al.] // Innovative Food Science & Emerging Technologies. 2008. № 9 (1). P. 85–91.

23. Effects of high pressure extraction on the extraction yield, total phenolic content and antioxidant activity of longan fruit pericarp / Prasad K.N. [et al.] // Innovative Food Science & Emerging Technologies. 2009. № 10 (2). P. 155–159.

24. Shouqin Z., Jun X., Changzheng W. High hydrostatic pressure extraction of flavonoids from propolis // Journal of Chemical Technology & Biotechnology. 2005. № 80 (1). P. 50–54.

25. Saifuddin N., Saltanat A., Refal H. Enhancing the removal of phenolic compounds from palm oil mill effluent by enzymatic pretreatment and microwave-assisted extraction // Chemical Science Transactions. 2014. № 3 (3). P. 1083–1093.

26. Microwave-assisted extractions of active ingredients from plants / Chan C. [et al.] // Journal of Chromatography A. 2011. № 1218 (37). P. 6213–6225. DOI: 10.1016/j.chroma.2011.07.040

27. Chanioti S., Siamandoura P., Tzia C. Evaluation of extracts prepared from olive oil byproducts using microwave-assisted enzymatic extraction: Effect of encapsulationт on the stability of final products // Waste and Biomass Valorization. 2016. № 7 (4). P. 831–842.

28. Enzyme assisted extraction of carbohydrates from the brown alga Ecklonia radiata: Effect of enzyme type, pH and buffer on sugar yield and molecular weight profiles / Charoensiddhi S. [et al.] // Process Biochemistry. 2016. № 51 (10). P. 1503-1510. DOI: 10.1016/j.procbio.2016.07.014.

29. Optimisation of microwave-assisted enzymatic extraction of corilagin and geraniin from Geranium sibiricum Linne and evaluation of antioxidant activity / Yang Y.C. [et al.] // Food Chemistry. 2010. № 122 (1). P. 373–380. DOI: 10.1016/j.foodchem.2010.02.061.