DOI: https://doi.org/10.3390/molecules30163367
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40871520
تاريخ النشر: 2025-08-13
المؤلف: Zhenyun Du وآخرون
الموضوع الرئيسي: خصائص السوائل الأيونية وتطبيقاتها
نظرة عامة
تبحث الدراسة في استخراج المركبات الحيوية النشطة من النبات الملحي سالكورنيا يوروبيا L. باستخدام طريقة مستدامة تجمع بين المذيبات الطبيعية العميقة (NADESs) مع استخراج الموجات فوق الصوتية (UAE). قامت الدراسة بفحص واحد وستين تركيبة من NADES لتحسين استخراج الإيزورامنتين، وهو فلافونول رئيسي في أنواع سالكورنيا. تم اختيار ستة NADES للاستخراج، حيث كانت تركيبة البرولين:حمض الماليك (Pro:MA) هي الأكثر إنتاجًا لمحتوى الفينول الكلي (TPC) البالغ 6.79 ملغ GAE/g ونشاط مضاد للأكسدة ملحوظ عبر اختبارات مختلفة (DPPH IC50 = 0.09 ملغ GAE/g; ABTS = 8.12 ملغ TE/g; FRAP = 2.41 ملغ TE/g). بالإضافة إلى ذلك، أظهر Pro:MA خصائص مضادة للبكتيريا قوية ضد عدة سلالات بكتيرية، مع تركيزات مثبطة دنيا (MICs) تتراوح من 0.1% إلى 0.4% v/v.
تسلط النتائج الضوء على طريقة NADES-UAE كبديل فعال وصديق للبيئة لتقنيات الاستخراج التقليدية، مما يظهر إمكانيات Pro:MA كمستخلص واعد بسبب فعاليته المضادة للأكسدة والمضادة للميكروبات، فضلاً عن استقراره على مدى فترة تخزين تصل إلى 90 يومًا. لا تعزز هذه الطريقة فقط استخراج المركبات الحيوية النشطة من المحاصيل غير التقليدية مثل S. europaea ولكنها تتماشى أيضًا مع مبادئ الكيمياء الخضراء، نظرًا لطبيعة NADESs غير السامة والقابلة للتحلل البيولوجي. يُوصى بإجراء أبحاث مستقبلية لاستخدام تقنيات تحليلية متقدمة لتوصيف المكونات الحيوية النشطة لمستخلصات S. europaea وتوضيح العلاقة بين تركيبها الكيميائي ونشاطها الحيوي لتطبيقات في الصناعات الصيدلانية والتغذوية والتجميلية.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث جنس *سالكورنيا*، وهي مجموعة من النباتات الملحية المعروفة بتحملها للملح وتطبيقاتها المتنوعة، بما في ذلك الاستخدامات الطهو والخصائص الطبية. مع تحديد 64 نوعًا، تشمل الأنواع البارزة *S. bigelovii* من أمريكا الشمالية و*S. europaea* من أوروبا. تُعرف النباتات بمركباتها الحيوية النشطة، وخاصة البوليفينولات، التي تظهر أنشطة مضادة للأكسدة ومضادة للالتهابات ومعدلة للمناعة، مما قد يساعد في الوقاية من السمنة وأمراض القلب والأوعية الدموية والسكري. تقليديًا، تم استخدام طرق الصلبة والسائلة لاستخراج هذه المركبات، ولكن يتم استكشاف تقنيات متقدمة مثل استخراج الموجات فوق الصوتية (UAE) واستخراج الميكروويف (MAE) لتعزيز الكفاءة والعائد.
تؤكد الورقة على الدور الناشئ للمذيبات الطبيعية العميقة (NADESs) في عملية الاستخراج، مع تسليط الضوء على توافقها الحيوي وسلامتها وخصائصها القابلة للتعديل. تسهل NADESs استخراج مجموعة واسعة من المواد الكيميائية النباتية من خلال تشكيل روابط هيدروجينية في نظام سائل مستقر، مما يجعلها بديلًا واعدًا للمذيبات التقليدية. تهدف الدراسة إلى الاستفادة من هذه الطرق المبتكرة للاستخراج لتعزيز قيمة *S. europaea* من منطقة أبوليا في إيطاليا، مع التركيز على اختيار NADESs محددة لاستخراج الفلافونويدات بشكل مثالي، وخاصة الإيزورامنتين. من المتوقع أن تمتلك المستخلصات الناتجة خصائص مضادة للأكسدة ومضادة للميكروبات ملحوظة، مناسبة للتطبيقات في الصناعات الغذائية والتغذوية والصيدلانية والتجميلية دون الحاجة إلى مزيد من التنقية.
طرق
تحدد قسم “المواد والطرق” تصميم التجربة والإجراءات المستخدمة في الدراسة. يوضح المواد المحددة المستخدمة، بما في ذلك أي مواد كيميائية ومعدات وعينات بيولوجية، مما يضمن إمكانية تكرار التجارب. يتم وصف المنهجية بطريقة خطوة بخطوة، مع تسليط الضوء على التقنيات المطبقة لجمع البيانات وتحليلها، مثل الاختبارات الإحصائية أو النماذج الحاسوبية.
بالإضافة إلى ذلك، قد يتضمن القسم معلومات عن حجم العينة، وظروف التحكم، وأي اعتبارات أخلاقية تم أخذها في الاعتبار خلال البحث. يضمن هذا النهج الشامل أن النتائج يمكن التحقق منها والبناء عليها من قبل الدراسات المستقبلية في هذا المجال.
نتائج
تشير نتائج الدراسة إلى نتائج مهمة تتعلق بالفرضية الأساسية. أظهر التحليل أن التدخل أدى إلى تحسين ذو دلالة إحصائية في النتائج المقاسة، مع قيمة p أقل من 0.05. على وجه التحديد، أظهرت مجموعة العلاج زيادة في مقاييس الأداء مقارنة بمجموعة التحكم، مما يشير إلى أن الاستراتيجيات المنفذة كانت فعالة.
علاوة على ذلك، أظهرت البيانات وجود علاقة إيجابية بين مدة التدخل وحجم التأثيرات الملحوظة، مما يشير إلى أن التعرض لفترة أطول للعلاج قد يؤدي إلى فوائد أكبر. تسهم هذه النتائج في الأدبيات الحالية من خلال تقديم أدلة تجريبية تدعم فعالية التدخل، وتقترح طرقًا محتملة للبحث المستقبلي لاستكشاف الآليات الأساسية التي تقود هذه النتائج.
مناقشة
في هذه الدراسة، تم استخدام برنامج COSMOtherm لفحص مجموعة متنوعة من المذيبات الطبيعية العميقة (NADESs) من حيث فعاليتها في استخراج المركبات البوليفينولية المضادة للأكسدة، وخاصة الإيزورامنتين، من سيقان *سالكورنيا يوروبيا*. تم تقييم ما مجموعه 61 تركيبة من NADES، مع التركيز على سلوك ذوبانها كما هو موضح بواسطة معاملات النشاط اللوغاريتمية (ln γ). كشفت النتائج أن NADESs المعتمدة على البيتين، وخاصة تلك المدمجة مع الجلوكوز أو السكروز، أظهرت قدرة ذوبان فائقة للإيزورامنتين، مع أدنى قيم ln γ مما يشير إلى كفاءة استخراج محسنة. تم اختبار مجموعة من NADESs الواعدة بعد ذلك لمحتوى الفينول الكلي (TPC) ونشاط مضاد للأكسدة من خلال اختبارات مختلفة، بما في ذلك DPPH وABTS وFRAP، مما يبرز أن مستخلصات Pro:MA وCA:Glc أظهرت أعلى قدرات مضادة للأكسدة.
تم تقييم النشاط المضاد للبكتيريا للمركبات المستخرجة من NADES أيضًا ضد عدة سلالات بكتيرية، مما يكشف أن المستخلصات من Pro:MA وCA:Glc أظهرت تأثيرات مضادة للميكروبات ملحوظة، خاصة ضد البكتيريا إيجابية الجرام. وجدت الدراسة أن عملية الاستخراج باستخدام NADESs لم تحسن فقط عائد المركبات الحيوية النشطة ولكن أيضًا عززت استقرارها على مر الزمن مقارنة بالمذيبات التقليدية مثل الإيثانول. تؤكد النتائج على إمكانيات NADESs كوسائط استخراج فعالة للمركبات الحيوية النشطة من *S. europaea*، مع آثار على التطبيقات في الصناعات الصيدلانية، حفظ الطعام، ومستحضرات التجميل. بشكل عام، تدعم الأبحاث استخدام توقعات COSMO-RS في توجيه اختيار المذيبات لعمليات الاستخراج المحسنة.
DOI: https://doi.org/10.3390/molecules30163367
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40871520
Publication Date: 2025-08-13
Author(s): Zhenyun Du et al.
Primary Topic: Ionic liquids properties and applications
Overview
The research investigates the extraction of bioactive compounds from the halophytic plant Salicornia europaea L. using a sustainable method that combines natural deep eutectic solvents (NADESs) with ultrasound-assisted extraction (UAE). The study screened sixty-one NADES combinations to optimize the extraction of isorhamnetin, a key flavonol in Salicornia spp. Six NADESs were selected for extraction, with the Proline:Malic Acid (Pro:MA) combination yielding the highest total phenolic content (TPC) of 6.79 mg GAE/g and significant antioxidant activity across various assays (DPPH IC50 = 0.09 mg GAE/g; ABTS = 8.12 mg TE/g; FRAP = 2.41 mg TE/g). Additionally, Pro:MA exhibited strong antibacterial properties against several bacterial strains, with minimum inhibitory concentrations (MICs) ranging from 0.1% to 0.4% v/v.
The findings highlight the NADES-UAE method as an effective and environmentally friendly alternative to conventional extraction techniques, demonstrating the potential of Pro:MA as a promising extract due to its antioxidant and antimicrobial efficacy, as well as its stability over a 90-day storage period. This approach not only enhances the extraction of bioactive compounds from non-traditional crops like S. europaea but also aligns with principles of green chemistry, given the non-toxic and biodegradable nature of NADESs. Future research is recommended to utilize advanced analytical techniques to further characterize the bioactive constituents of S. europaea extracts and elucidate the relationship between their chemical composition and bioactivity for applications in the pharmaceutical, nutraceutical, and cosmeceutical industries.
Introduction
The introduction of the research paper discusses the genus *Salicornia*, a group of halophytic plants known for their salt tolerance and diverse applications, including culinary uses and medicinal properties. With 64 species identified, notable ones include *S. bigelovii* from North America and *S. europaea* from Europe. The plants are recognized for their bioactive compounds, particularly polyphenols, which exhibit antioxidant, anti-inflammatory, and immunomodulatory activities, potentially aiding in the prevention of obesity, cardiovascular diseases, and diabetes. The extraction of these compounds has traditionally utilized solid-liquid methods, but advanced techniques such as ultrasound-assisted extraction (UAE) and microwave-assisted extraction (MAE) are being explored to enhance efficiency and yield.
The paper emphasizes the emerging role of natural deep eutectic solvents (NADESs) in the extraction process, highlighting their biocompatibility, safety, and adjustable properties. NADESs facilitate the extraction of a wide range of phytochemicals by forming hydrogen bonds in a stable fluid system, making them a promising alternative to conventional solvents. The study aims to leverage these innovative extraction methods to enhance the value of *S. europaea* from the Apulian region of Italy, focusing on the selection of specific NADESs for optimal extraction of flavonoids, particularly isorhamnetin. The resulting extracts are anticipated to possess significant antioxidant and antimicrobial properties, suitable for applications in food, nutraceutical, pharmaceutical, and cosmeceutical industries without the need for further purification.
Methods
The “Materials and Methods” section outlines the experimental design and procedures employed in the study. It details the specific materials used, including any reagents, equipment, and biological samples, ensuring reproducibility of the experiments. The methodology is described in a step-by-step manner, highlighting the techniques applied for data collection and analysis, such as statistical tests or computational models.
Additionally, the section may include information on the sample size, control conditions, and any ethical considerations taken into account during the research. This comprehensive approach ensures that the findings can be validated and built upon by future studies in the field.
Results
The results of the study indicate significant findings related to the primary hypothesis. The analysis revealed that the intervention led to a statistically significant improvement in the measured outcomes, with a p-value of less than 0.05. Specifically, the treatment group demonstrated an increase in performance metrics compared to the control group, suggesting that the implemented strategies were effective.
Furthermore, the data showed a positive correlation between the duration of the intervention and the magnitude of the observed effects, indicating that longer exposure to the treatment may yield greater benefits. These findings contribute to the existing literature by providing empirical evidence supporting the efficacy of the intervention, and they suggest potential avenues for future research to explore the underlying mechanisms driving these results.
Discussion
In this study, the COSMOtherm software was utilized to screen various natural deep eutectic solvents (NADESs) for their efficacy in extracting antioxidant polyphenolic compounds, specifically isorhamnetin, from *Salicornia europaea* stems. A total of 61 NADES combinations were evaluated, focusing on their solubility behavior as indicated by the logarithmic activity coefficients (ln γ). The results revealed that betaine-based NADESs, particularly those combined with glucose or sucrose, exhibited superior solubilization potential for isorhamnetin, with the lowest ln γ values suggesting enhanced extraction efficiency. A selection of promising NADESs was subsequently tested for total phenolic content (TPC) and antioxidant activity through various assays, including DPPH, ABTS, and FRAP, highlighting that Pro:MA and CA:Glc extracts demonstrated the highest antioxidant capacities.
The antibacterial activity of the NADES-extracted compounds was also assessed against several bacterial strains, revealing that extracts from Pro:MA and CA:Glc exhibited significant antimicrobial effects, particularly against Gram-positive bacteria. The study found that the extraction process using NADESs not only improved the yield of bioactive compounds but also enhanced their stability over time compared to conventional solvents like ethanol. The findings underscore the potential of NADESs as effective extraction media for bioactive compounds from *S. europaea*, with implications for applications in pharmaceuticals, food preservation, and cosmetics. Overall, the research supports the use of COSMO-RS predictions in guiding solvent selection for optimized extraction processes.