بهینه‌سازی استخراج عصارة آنتی‌اکسیدانی از جلبک دریایی خلیج فارس (Chaetomorpha sp) با کمک مایکروویو و اولتراسوند و با استفاده از روش پاسخ سطح

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد گروه فرآوری محصولات شیلاتی، دانشکدة علوم دریایی، دانشگاه تربیت مدرس، نور

2 استاد گروه فرآوری محصولات شیلاتی، دانشکدة علوم دریایی، دانشگاه تربیت مدرس، دانشکدة علوم دریایی تربیت مدرس، شهرستان نور

3 استادیار مؤسسة تحقیقات علوم دامی کشور

4 استادیار گروه شیلات، دانشکدة منابع طبیعی صومعه‌سرا، دانشگاه گیلان

چکیده

جلبک Chaetomorpha sp یکی از جلبک‌های سبز خلیج‌فارس است که می‌تواند به‌منزلة منبعی دریایی حاوی آنتی‌اکسیدان‌های طبیعی از جمله پلی‌فنول‌ها باشد. استخراج و کاربرد ترکیبات آنتی‌اکسیدانی و سایر مواد زیست‌فعال از منابع طبیعی و استفاده از ظرفیت‌های بومی می‌تواند موجب رشد اقتصادی و صنعتی هر منطقه شود. استخراج به کمک مایکروویو و اولتراسوند از جمله روش‌های جدید است و با مزیت‌هایی چون کاهش زمان استخراج و افزایش بهره‌وری انرژی همراه با کاهش تخریب ترکیبات هدف پتانسیل استفاده در آزمایشگاه‌ها را دارد. در این مطالعه برای بهینه‌سازی استخراج ترکیبات آنتی‌اکسیدانی از جلبک C. sp از طراحی مرکب مرکزی در روش مایکروویو شامل 6 تکرار در نقطة مرکزی و 20 دور آزمایشی و در روش اولتراسوند از طرح باکس بنکن شامل 6 تکرار در نقطة مرکزی و 17 دور آزمایشی استفاده شد. خاصیت آنتی‌اکسیدانی با آزمایش‌های میزان فنول کل، قدرت کاهندگی آهن، فعالیت جذب رادیکال آزاد و ظرفیت آنتی‌اکسیدانی‌ کل اندازه‌گیری شد. نتایج نشان داد که بیشترین فعالیت آنتی‌اکسیدانی در شرایط بهینه در روش مایکروویو در قدرت 300، زمان َ8 و غلظت استون به آب 25% و در روش اولتراسوند در زمان 30َ، دمای  30 و غلظت اســتون به آب 0 % به دست آمد و میزان فنول به ترتیب 096/1 و 091/1 میلی‌گرم تانیک‌اسید بر گرم پودر جلبکی بود. مقادیر واقعی آزمایشی و مقادیر پیش‌بینی‌شده با نرم‌افزار نیز دارای روابط منطقی بودند که نشان‌دهندة تناسب مدل‌های به‌کاررفته و نیز سازگاری روش پاسخ سطح برای تعیین شرایط بهینه بوده است. همچنین، جلبک C. sp دارای فعالیت آنتی‌اکسیدانی بود و به‌منزلة منبعی از فنول‌های طبیعی قابلیت استفاده در صنایع غذایی و دارویی را خواهد داشت.
 
 

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Optimization of microwave and ultrasound-assisted extraction of antioxidant extract from Green marine algae (Chaetomorpha sp) using response surface methodology (RSM)

نویسندگان [English]

  • parva safari 1
  • masud rezaei 2
  • amirreza Shaviklo 3
  • aria babakhani 4
1 MSc student, Department of Seafood processing, Faculty of Marine Science, Tarbiat Modares University,Noor,Mazandaran, Iran
2 Department of Seafood processing, Faculty of Marine Science, Tarbiat Modares University*,Noor, Mazandaran, Iran
3 ssistant Prof., Animal Sciences Reseach Institute of Iran
4 Assistant prof., Faculty of natural resources, Guilan University, Iran
چکیده [English]

Chaetomorpha sp is one of the Persian Gulf green algae which can be a marine source of natural antioxidants such as polyphenols. Industrial and economic development of these materials is influenced by effective extraction and application methods. Microwave-assisted extraction (MAE) and ultrasound-assisted extraction (UAE) are novel techniques which have a potential to apply in laboratory with advantages like reduction in extraction time and target compounds deterioration and enhancement in efficiency. In this study, in MAE a central composite design with six replication in central point and 20 experimental runs and a Box-behnken design with six replications at central point and 17 runs were used in order to optimization of antioxidant components extraction from C.sp. Total phenol content, ferric reducing power, DPPH radical scavenging activity and total antioxidant capacity assays were used to evaluate antioxidant activity of the extracts. The results revealed that the highest antioxidant activity in optimum condition in MAE were in following initial factors: power (300, W), time (8, min) and solvent concentration (25%) and in UAE were: time (8, min), temperature (30, ) and TPC was 1.096 and 1.091 mg tannic acid equivalent/g algae in MAE and UAE, respectively. Moreover, the actual experimental values were adjacent to the corresponding predicted values which demonstrated fitness of the employed models and suitability of RSM in extraction parameters optimization. Furthermore, result revealed the green algae has antioxidant activity and can be used as a resource of natural phenols in food and pharmaceutical industries.
 
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Green algae (Chaetomorpha.sp)
  • phenolic compounds
  • Response Surface Methodology
  • Microwave-assisted extraction
  • Uultrasound-assisted extraction

مراجع

 
Ballard, T.S., Mallikarjunan, P., Zhou, K., O’Keefe, S., 2010. Microwave-assisted extraction of phenolic antioxidant compounds from peanut skins. Food Chemistry 120, 1185-1192.
 
Ballard, T.S., Mallikarjunan, P., Zhou, K., O’Keefe, S.F., 2009. Optimizing the Extraction of Phenolic Antioxidants from Peanut Skins Using Response Surface Methodology. Journal of Agricultural and Food Chemistry 57, 3064-3072.
 
Brand-Williams, W., Cuvelier, M.E., Berset, C., 1995. Use of a free radical method to evaluate antioxidant activity. LWT - Food Science and Technology 28, 25-30.
 
Camel, V., 2000. Microwave-assisted solvent extraction of environmental samples. TrAC Trends in Analytical Chemistry 19, 229-248.
 
Chemat, F., Zill e, H., Khan, M.K., 2011. Applications of ultrasound in food technology: Processing, preservation and extraction. Ultrasonics Sonochemistry 18, 813-835.
 
Chew, Y.L., Lim, Y.Y., Omar, M., Khoo, K.S., 2008. Antioxidant activity of three edible seaweeds from two areas in South East Asia. LWT - Food Science and Technology 41, 1067-1072.
Ghafoor, K., Ju Y. J., Jo, In. Hee., 2009. Optimization of Ultrasound-Assisted Extraction of Phenolic Compounds, Antioxidants, and Anthocyanins from Grape (Vitis vinifera) Seeds. Journal of Agriculture and Food Chemistry 57, 4988–4994.
 
Hossain, M.B., Brunton, N.P., Patras, A., Tiwari, B., O’Donnell, C., Martin-Diana, A.B., Barry-Ryan, C., 2011. Optimization of ultrasound assisted extraction of antioxidant compounds from Marjoram (Origanum majorana) using response surface methodology. Ultrasonics sonochemistry.
 
Huang, W., Xue, A., Niu, H., Jia, Z., Wang, J., 2009. Optimised ultrasonic-assisted extraction of flavonoids from Folium eucommiae and evaluation of antioxidant activity in multi-test systems in vitro. Food Chemistry 114, 1147-1154.
 
Krishnaswamy, K., Orsat, V., Gariépy, Y., Thangavel, K., 2012. Optimization of Microwave-Assisted Extraction of Phenolic Antioxidants from Grape Seeds (Vitis vinifera). Food and Bioprocess Technology, 1-15.
 
Kuda, T., Tsunekawa, M., Goto, H., Araki, Y., 2005. Antioxidant properties of four edible algae harvested in the Noto Peninsula, Japan. Journal of Food Composition and Analysis 18, 625-633.
 
Li, H., Deng, Z., Wu, T., Liu, R., Loewen, S., Tsao, R., 2012. Microwave-assisted extraction of phenolics with maximal antioxidant activities in tomatoes. Food Chemistry 130, 928-936.
 
Li, W., Wang, Z., Sun, Y.-s., Chen, L., Han, L.-k., Zheng, Y.-n., 2011. Application of response surface methodology to optimise ultrasonic-assisted extraction of four chromones in Radix Saposhnikoviae. Phytochemical Analysis 22, 313-321.
 
Li, Y., Qian, Z.-J., Ryu, B., Lee, S.-H., Kim, M.-M., Kim, S.-K., 2009. Chemical components and its antioxidant properties in vitro: An edible marine brown alga, Ecklonia cava. Bioorganic & Medicinal Chemistry 17, 1963-1973.
 
Liyana-Pathirana, C., Shahidi, F., 2005. Optimization of extraction of phenolic compounds from wheat using response surface methodology. Food Chemistry 93, 47-56.
 
López, A., Rico, M., Rivero, A., Suárez de Tangil, M., 2011. The effects of solvents on the phenolic contents and antioxidant activity of Stypocaulon scoparium algae extracts. Food Chemistry 125, 1104-1109.
 
Nahas, R., Abatis, D., Anagnostopoulou, M.A., Kefalas, P., Vagias, C., Roussis, V., 2007. Radical-scavenging activity of Aegean Sea marine algae. Food Chemistry 102, 577-581.
 
Nüchter M, O.B., Bonrath W, Gum A, 2004. Microwave assisted synthesis – a critical technology overview. G r e e n C h e m 6, 1 2 8 – 1 4 1.
 
Plaza, M., Cifuentes, A., Ibáñez, E., 2008. In the search of new functional food ingredients from algae. Trends in Food Science & Technology 19, 31-39.
 
Prieto, P., Pineda, M., Aguilar, M., 1999. Spectrophotometric Quantitation of Antioxidant Capacity through the Formation of a Phosphomolybdenum Complex: Specific Application to the Determination of Vitamin E. Analytical Biochemistry 269, 337-341.
 
Routray, W., Orsat, V., Microwave-Assisted Extraction of Flavonoids: A Review. Food and Bioprocess Technology, 1-16.
 
Silva, E.M., Rogez, H., Larondelle, Y., 2007. Optimization of extraction of phenolics from Inga edulis leaves using response surface methodology. Separation and Purification Technology 55, 381-387.
 
Souza, B.W.S., Cerqueira, M.A., Martins, J.T., Quintas, M.A.C., Ferreira, A.n.C.S., Teixeira, J.A., Vicente, A.n.A., 2011. Antioxidant Potential of Two Red Seaweeds from the Brazilian Coasts. Journal of Agricultural and Food Chemistry 59, 5589-5594.
 
Su, X.-Y., Wang, Z.-Y., Liu, J.-R., 2009. In vitro and in vivo antioxidant activity of Pinus koraiensis seed extract containing phenolic compounds. Food Chemistry 117, 681-686.
 
Tabaraki, R., Heidarizadi, E., Benvidi, A., 2012. Optimization of ultrasonic-assisted extraction of pomegranate (Punica granatum) peel antioxidants by response surface methodology. Separation and Purification Technology.
 
Tabaraki, R., Nateghi, A., 2011. Optimization of ultrasonic-assisted extraction of natural antioxidants from rice bran using response surface methodology. Ultrasonics sonochemistry 18, 1279-1286.
 
Taga. M. silvia, M.E.E.a.P.D.E., 1984. Chia Seeds as a Source of Natural Lipid Antioxidants. JAOCS~ vol. 61, no, 5
 
Vilkhu, K., Mawson, R., Simons, L., Bates, D., 2008. Applications and opportunities for ultrasound assisted extraction in the food industry — A review. Innovative Food Science & Emerging Technologies 9, 161-169.
 
Wanasundara, P.K.J.P.D., Shahidi, F., 1996. Optimization of hexametaphosphateassisted extraction of flaxseed proteins using response surface methodology. Journal of Food Science 61, 604−607.
 
Wang, J., Zhang, J., Zhao, B., Wang, X., Wu, Y., Yao, J., 2010. A comparison study on microwave-assisted extraction of Potentilla anserina L  polysaccharides with conventional method: Molecule weight and antioxidant activities evaluation. Carbohydrate Polymers 80, 84-93.
 
Wang, X., Wu, Q., Wu, Y., Chen, G., Yue, W., Liang, Q., 2012. Response Surface Optimized Ultrasonic-Assisted Extraction of Flavonoids from Sparganii Rhizoma and Evaluation of Their in Vitro Antioxidant Activities. Molecules 17, 6769-6783.
 
Zhang, G., He, L., Hu, M., 2011. Optimized ultrasonic-assisted extraction of flavonoids from Prunella vulgaris L. and evaluation of antioxidant activities in vitro. Innovative Food Science & Emerging Technologies 12, 18-25.
 
Zheng X, W.X., Lan Y,Shi J, Jun Xue S, Liua C, 2009. Application of response urface methodology to optimize microwave-assisted extraction of silymarin from milk thistle seeds. Separation and Purification Technology 70, 34–40.
 
 
 
 
 
 
 
 

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار