نانوکپسولاسیون ترکیبات زیست فعال استخراج شده با روش‌های “سبز” از محصولات جانبی گیاهی برای کاربردهای غذایی

فرآورده‌های جانبی حاصل از تقطیر گیاهان دارویی و معطر (MAPs) با پیروی از اصول اقتصاد چرخشی، پایدار و اکولوژیکی، می‌توانند به عنوان منبعی ارزشمند برای کاربردهای مختلف در نظر گرفته شوند. در این مطالعه، یک رویکرد عملیاتی جدید برای بازیابی ترکیبات زیست‌فعال از فرآورده‌های جانبی جامد MAPs که پس از پردازش باقی می‌مانند، ارائه شده است. استفاده از فناوری نانوکپسولاسیون برای افزایش فعالیت زیستی ترکیبات بازیابی شده در حداقل غلظت عصاره با کپسوله کردن آنها، با هدف توسعه فناوری نانو سازگار با محیط زیست و مناسب برای کاربردهای مختلف غذایی، پیشنهاد شده است. در مجموع چهار MAP خاص که فرآورده‌های جانبی پس از تقطیر و/یا پس از برداشت تولید می‌کنند، مورد بررسی قرار گرفتند: گلبرگ‌های زعفران (Crocus sativus)، بابونه (Matricaria chamomilla)، قسمت‌های هوایی ریشه طلایی (Rhodiola rosea) و اسطوخودوس (Lavandula angustifolia vera).

فناوری‌های برتر در حال انتشار هستند و تحقیقات بر پیشرفت‌های نوظهور در تکنیک‌های بازیابی و همچنین کاربرد نانوفناورانه ترکیبات یا مخلوط‌های زیست‌فعال متمرکز است. پس از تکمیل تولید مواد حاصل از محصولات جانبی گیاهی، مرحله بعدی شامل جمع‌آوری و تثبیت یک زیست‌توده خاص خواهد بود. فناوری‌های مختلف خشک کردن نوظهور، از جمله سیستم‌های خلاء، مایکروویو و خشک کردن انجمادی، از طریق تجزیه و تحلیل تجربی و پارامتری ارزیابی خواهند شد.

روش‌های استخراج برای ترکیبات زیست‌فعال شامل استفاده از استخراج سیال فوق بحرانی، استخراج با کمک مایکروویو، استخراج با کمک اولتراسونیک و استخراج با حلال‌های یوتکتیک عمیق خواهد بود، در حالی که برای استخراج و خالص‌سازی و جزءبندی بعدی، می‌توان از کروماتوگرافی ستونی مقدماتی نیز استفاده کرد. پروفایل متابولیت‌های محصولات جانبی گیاهی خاص با استفاده از تکنیک‌های خط فاصله‌دار مانند UPLC-DAD-MS/MS، GC-MS/MS و رویکردهای فیتوشیمیایی مرسوم برای شناسایی اجزای اصلی و فرعی در بخش‌های به‌دست‌آمده، تجزیه و تحلیل می‌شوند.

By-products derived from the distillation of medicinal and aromatic plants (MAPs) following the principles of a circular, sustainable, and ecological economy, may be regarded as a valuable resource for various applications. Α novel operational approach to retrieve bioactive compounds from solid by-products of MAPs that remain post-processing is presented in this study. The utilization of nanoencapsulation technology is proposed to enhance the bioactivity of the recovered compounds at minimal extract concentrations by encapsulating them, aiming at the development of environmentally friendly nanotechnology suitable for various food applications. A total of four specific MAPs, generating by-products post-distillation and/or post-harvesting, were examined: Saffron (Crocus sativus) petals, Chamomile (Matricaria chamomilla), Golden Root (Rhodiola rosea) aerial parts, and Lavender (Lavandula angustifolia vera).

Best-practice technologies are being disseminated, with research focusing on emerging developments in recovery techniques as well as on the nanotechnological application of the bioactive compounds or mixtures. Upon the completion of the production of plant by-product materials, the subsequent stage will involve the collection and stabilization of a specific biomass. Various emerging drying technologies, including vacuum, microwave, and freeze-drying systems, will be evaluated through experimental and parametric analysis. Extraction methods for bioactive compounds will encompass the use of supercritical fluid extraction, microwave-assisted extraction, ultrasonic-assisted extraction, and deep eutectic solvents extraction, while for extraction and subsequent purification and fractionation, preparative column chromatography may be employed as well.

The metabolite profiles of specific plant by-products will undergo analysis using hyphenated techniques like UPLC-DAD-MS/MS, GC-MS/MS, and conventional phytochemical approaches to identify main and minor components in the obtained fractions.