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Jan 14, 2024

Neuartiges Dual

Scientific Reports Band 13, Artikelnummer: 12547 (2023) Diesen Artikel zitieren 325 Zugriffe auf 2 Altmetric Metrics-Details Jedes Jahr werden große Mengen an Nebenprodukten von Zitrusfrüchten verschwendet. Da ist ein

Wissenschaftliche Berichte Band 13, Artikelnummer: 12547 (2023) Diesen Artikel zitieren

325 Zugriffe

2 Altmetrisch

Details zu den Metriken

Jedes Jahr werden große Mengen an Zitrusnebenprodukten verschwendet. Es besteht ein hoher Bedarf, diese Nebenprodukte mit hoher Effizienz zu nutzen. Diese Studie konzentriert sich auf die Isolierung ätherischer Öle (EO) aus der Schale von Citrus sinensis (CS)-Nebenprodukten unter Verwendung eines neuartigen Doppelfunktions-Gaschromatographie-Massenspektrometrie-optimierten ultraschallunterstützten Hydrodestillations-Prototyps (DF-GC/MS-). HUS). Das CS-EO wurde mit einem MS-Detektor (GC/MS) GC-analysiert und mit einem Flammenionisationsdetektor (GC/FID) optimiert. Die ultraschallunterstützte Hydrodestillation (HUS) hatte eine Doppelfunktion bei der CS-EO-Isolierung, indem sie eine ausreichende Energie zum Aufbrechen der ölhaltigen Drüsen nutzte und als Dispergiermittel zur Emulgierung der organischen Phase fungierte. Die effektivsten optimierten DF-GC/MS-HUS-Bedingungen waren die Isolierung bei 38 °C und eine 10-minütige Ultraschallbehandlung mit 28,9 Hz. Die Hauptbestandteile von CS-EO waren Limonen, β-Myrcen und α-Pinen (81,32 %, 7,55 % und 4,20 %) im Prototyp, verglichen mit (60,23 %, 5,33 % und 2,10 %) im konventionellen Methode bzw. Der Prototyp CS-EO zeigte ein natürliches antibakterielles Potenzial und hemmte die Biofilmbildung durch Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes und E. coli stärker als die herkömmliche Methode. Im Vergleich zur konventionellen Methode verkürzte die Prototyp-Methode die Isolationszeit um 83,3 %, senkte den Energieverbrauch ohne Kohlendioxidproduktion, indem die Isolationstemperaturen um mehr als die Hälfte reduziert wurden, was die thermolabilen Komponenten schützte, und erhöhte sich die Menge um das 2514-fache und verbesserte die Qualität der CE-EO-Zusammensetzung und ihre antibakteriellen Potenziale. Daher gilt die DF-GC/MS-HUS-Prototypmethode als neuartige umweltfreundliche Technik, die den Energieverbrauch bei höherer Effizienz minimiert.

Die Fruchtproduktion von Citrus sinensis (CS) gilt als eines der ersten Naturprodukte im östlichen Mittelmeerraum. Diese Früchte wachsen an der südlichen Hälfte der libanesischen Küste und machen die Hälfte der gesamten landwirtschaftlichen Produktion des Landes aus. Die CS-Produktion stieg im Laufe des Jahres 2001 und erreichte 2004 ihren Höhepunkt mit einer Produktion von 395.300 Tonnen. Aufgrund des Krieges im Jahr 2006 sank diese Produktion auf 230.497 Tonnen im Jahr 20131. Bei der Herstellung werden diese Früchte für Säfte (frisch oder kommerziell) oder für die Produktion von Zitrusfrüchten verwendet, was meist zu einer großen Abfallmenge führt schält, werden weggeworfen. Die Industrie sucht nach einem Abfallmanagementverfahren, um die kostspielige Entsorgung dieser Abfallstoffe zu minimieren2.

Lebensmittelverschwendung ist seit jeher ein weltweites Problem, bei dem jedes Jahr eine große Anzahl an Nebenprodukten verloren geht und ungenutzt bleibt. Die Isolierung ätherischer Öle aus Nebenprodukten von Zitrusfrüchten gilt als wirksamer Ansatz zur Minimierung von Fruchtabfällen und deren Aufwertung durch die Herstellung von Lebensmittelkonservierungsmitteln, Aromen und Kosmetika3. Zitrusabfälle enthalten wertvolle Verbindungen in ihrem Fruchtfleisch, ihren Samen und Schalen4, wie Flavonoide, Ballaststoffe, Polyphenole, Carotinoide, Ascorbinsäuren und ätherisches Öl2.

Es ist bekannt, dass Polyphenole und Carotinoide verschiedene gesundheitliche Vorteile haben, insbesondere ihre antioxidativen Aktivitäten, da ihr Polyphenolgehalt eine Vielzahl von berichteten biologischen Eigenschaften aufweist, wie z. B. hauthemmende Wirkung, antikarzinogene Wirkung und antiallergene Wirkung5. Darüber hinaus spielen sie im kosmetischen und pharmazeutischen Bereich eine große Rolle. Ätherische Öle (EOs) sind eine Kombination aus vielen Verbindungen, bestehen jedoch hauptsächlich aus Phenylpropanoiden, Monoterpenen und Sesquiterpenen, die für das Aroma verschiedener Pflanzen verantwortlich sind und in der Pharmaindustrie verwendet werden können. Sie können Nutrazeutika zugesetzt werden, um den Geschmack zu verbessern, und können als natürliche antimikrobielle Mittel verwendet werden4. Forscher fanden heraus, dass ätherische Zitrusöle das Wachstum einer Vielzahl von Bakterien kontrollieren können, ohne gesundheitsschädliche Auswirkungen zu haben6.

Die Isolierung ätherischer Öle kann konventionell mit verschiedenen Methoden erfolgen, z. Lösungsmittelextraktion, Kaltpressung und Destillation7. Jede herkömmliche Isolationsmethode hat einige Vorteile und viele Nachteile. Die Lösungsmittelextraktion liefert eine hohe Ausbeute, die Lösungsmittel sind jedoch teuer und schwer zu entfernen8. Darüber hinaus liefert die Kaltpressung hochwertiges Öl, weist jedoch eine geringe Ausbeute auf9. Allerdings erzielen herkömmliche Destillationsmethoden eine höhere Ausbeute, sind aber von geringer Qualität und erfordern einen hohen Energieverbrauch10. Darüber hinaus gibt es zahlreiche Studien zur Verbesserung der konventionellen Hydrodestillation (HD), wie etwa der mikrowellenunterstützten Extraktion (MAE), der durch gepulste elektrische Felder unterstützten HD (PEF-HD) und der ohmschen Hydrodestillation (OAHD). Allerdings sind die Notwendigkeit einer speziellen Apparatur, eine geringere Selektivität und die unvermeidliche Reaktion bei höheren Temperaturen die Hauptnachteile von MAE11. PEF-HD hatte auch Nachteile, zu denen die Reversibilität der Membranwechsel und die Bildung von Luftblasen gehörten, was die Gesamteffizienz der Methode verringerte12. Dennoch hatte OAHD mehrere Nachteile, darunter enorme Ausrüstungskosten, das Risiko eines thermischen Durchgehens und die Ungeeignetheit für die direkte Beheizung von Öllagerstätten13. Daher besteht ein zunehmender Bedarf an einer neuartigen Isolationsmethode, die die Isolationszeit verkürzt, weniger Energie verbraucht, ohne Kohlendioxidproduktion auskommt und eine hohe Ausbeute, Qualität und Effizienz bietet. Ziel der aktuellen Arbeit ist daher die phytochemische Optimierung eines Prototyps einer GC/MS-gestützten ultraschallunterstützten Hydrodestillation mit Doppelfunktion (DF-GC/MS-HUS) unter Verwendung von ätherischem Citrus sinensis-Öl (CS-EO) aus Nebenprodukten. Darüber hinaus wurden auch die antioxidativen und antibakteriellen In-vitro-Potenziale untersucht.

Die Schale von Citrus sinensis (CS), die aus der CS-Pressung stammt, wurde gesammelt (Frühjahr 2019) und aus zwei verschiedenen Saftlokalen in Beirut, Gebiet Tarik El Jdideh, Libanon, zubereitet. CS wurde frisch in gut verschlossenen Containern per Privatwagen im Schatten transportiert. Schalen von CS-Schalen wurden mit einem Schäler (Pedrini, Modell 6018-8AA, Italien) gewonnen. Experimentelle Forschung und Feldstudien an kultivierten CS-Pflanzen in Akar, Libanon, einschließlich der Sammlung von Pflanzenmaterial, entsprechen den einschlägigen nationalen Anbau- und Sammlungsgesetzen.

Die in der konventionellen Methodenstudie verwendeten Chemikalien und Lösungsmittel waren von analytischer Qualität. Darüber hinaus waren die in der Prototypenmethode und der GC-Analyse verwendeten Chemikalien, Lösungsmittel und Standards von GC-Qualität. Sofern nicht anders angegeben, wurden alle Chemikalien, Lösungsmittel und Standards kommerziell von Sigma-Aldrich (USA) erworben. Bei Bedarf wurde in allen Experimenten doppelt destilliertes Wasser verwendet. Ethylcaprat, GC-interner Standard, wurde von Thermo Scientific Chemicals, USA, bezogen.

Zur Durchführung der Analyse im Einklang mit dem Extraktionsprozess wurde ein Waters GC-FID-MS (Waters APNT1545129, Japan) betrieben. Der DF-GC/MS-HUS besteht aus einem modifizierten Clevenger-Hydrodestillator aus rostfreiem Stahl, der mit vier optimierten Ultraschallwandlern ausgestattet ist, die mit einer zentralen Steuerung zur Variation der Ultraschallfrequenz, Beschallung und Destillationszeit betrieben werden, um maximale Ausbeute bei minimaler Zeit zu erzielen. entsprechend der schematischen Darstellung in Abb. 1 und S1. Der Inline-Split-Injektor wurde zur Trennung und Quantifizierung ätherischer Ölverbindungen14 verwendet. Das Waters GC-FID-MS wurde mit einer 5-MS-Kapillarsäule (30 m * 0,25 mm * 0,25 μm) zusätzlich zu einem Waters-Flammenionisationsdetektor (FID) und einem im EI-Modus betriebenen Massendetektor betrieben. Die Trägergase Wasserstoff (FID) und Helium (MS) werden mit einer Durchflussrate von 1 ml/min, einem Aufteilungsverhältnis von 1:30 und einer Einstellung auf 250 °C gesteuert. Die Temperatur des Ofens wurde wie folgt programmiert; 50 °C bei 5 °C pro Minute (5 Min.) 140 °C bei 7 °C pro Minute und auf 275 °C (10 Min.)14. Die optimierte ultraschallunterstützte Hydrodestillation (HUS) hatte eine Doppelfunktion bei der Extraktion des CS-EO. In erster Linie wurde der HUS-Ultraschall-Hydrodestillator als Quelle ausreichender Energie zum Aufbrechen der ölhaltigen Drüsen zur Freisetzung des CS-EO eingesetzt. Zweitens wurde der HUS-Ultraschallwandler als Dispergiermittel verwendet, um die organische Phase in doppelt destilliertem Wasser im Destillationskolben zu emulgieren. Es wurden drei eingebettete Ultraschallsonden mit einer Spannung von 90–250 VAC verwendet und der Pulsationszyklus ist auf 9,9 s eingestellt. an und 9,9 s. aus, und ca. Durchschn. 0,2 VAC/cm² Leistungsdichte. Wir stellten sicher, dass keine falsch positiven Ergebnisse erzielt wurden, indem wir bei jedem größeren positiven Ergebnis einen sekundären TLC-UV-Drogentest zur Bestätigung durchführten15.

Doppelfunktions-GC/MS-optimierter ultraschallunterstützter Hydrodestillations-Prototyp (DF-GC/MS-HUS). (A) Modifizierter Clevenger-Hydrodestillator (oberer Teil). (B) Eingebetteter Ultraschallwandler (unterer Teil). (C) Ultraschallkontrolle. (D) Zentrale Steuerung. (E) GC–FID–MS.

Massenspektraldaten wurden im Vollscanmodus (m/z 50–300) und einem Aufteilungsverhältnis von 1:30 erhalten. CS EO-Proben wurden mit n-Hexan im Verhältnis 1:500 (v/v) verdünnt und für die Analyse wurde Ethylcaprat (interner Standard, 0,38 mg/ml) verwendet16.

Jede Probe wurde in der folgenden Reihenfolge untersucht: Leerprobe, CS EO-Probe, Leerprobe, CS EO-Probe, Leerprobe, CS EO und Leerprobe am Ende. Jede Probe wurde dreifach analysiert und jeder Lauf dauerte 30 Minuten. Die Identität der getrennten Verbindungen wurde durch Vergleich ihrer Retentionszeiten, Retentionsindizes und Massenspektren mit denen verfügbarer Referenzstandards beurteilt.

Die anderen aus den Läufen erhaltenen getrennten Bestandteile wurden anhand ihrer Massendaten aus der NIST-Massenspektrenbibliothek gescreent und ihre Identität wurde mithilfe ihrer linearen Retentionsindizes (LRI) relativ zu (C8–C20) n-Alkanen bestätigt.

Die CS-Schale wurde jeweils im Verhältnis 1:2 in 200 ml destilliertes Wasser eingetaucht. Die Schale wurde über einen Runderhitzer entsorgt, der an einen herkömmlichen Clevenger-Hydro-Destillator (CCH) angeschlossen war, um die Isolierung von CS-EO sicherzustellen. Das CCH wurde 6 Stunden lang bei 100 °C betrieben. Und am Ende der Destillation wurden zwei Phasen erhalten; eine Wasserphase (aromatisches Wasser) und das EO, weniger dicht als Wasser. Das ätherische CS-Öl wurde vor der Analyse bei –80 °C gelagert17.

Nach dem Schälen der Schale zur Gewinnung der Schale wurde das Gewicht der Schale mit einer elektrischen Waage (Ohaus PR124ZH, China) ermittelt. Das Volumen des isolierten CS-Öls wurde mit einer Mikropipette nach Trennung der Wasser- und Ölphase durch Zentrifugation (40 °C, Rühren mit 400 U/min) entnommen. Die Ausbeute an isoliertem CS EO wurde in ml ausgedrückt und die Isolationszeit durch die beiden Methoden wurde pro Stunde ausgedrückt18.

Derzeit wurde die kinetische Modellierung für die CS-Schälölisolierung nach der Prototypenmethode unter Verwendung der Modelle erster und zweiter Ordnung durchgeführt.

Die kinetische Gleichung pseudo-erster Ordnung: dCt/dt = k1(Cs − Ct), wobei Cs die Isolationskapazität, Ct die Konzentration des ätherischen Öls zu jedem Zeitpunkt t (min) und k1 (min−1) ist die Isolationsgeschwindigkeitskonstante erster Ordnung. Cs und k1 könnten unter Verwendung des Schnittpunkts und der Steigung des Diagramms berechnet werden19.

Die kinetische Gleichung zweiter Ordnung: dCt/dt = k2(Cs − Ct)2, wobei k2 (L g−1 min−1) die Isolationsgeschwindigkeitskonstante zweiter Ordnung ist.

Die anfängliche Isolationsrate (h), die Isolationskapazität (Cs) und die Isolationsratenkonstante zweiter Ordnung (k2) können praktisch aus dem Achsenabschnitt und der Steigung eines Diagramms mit t/Ct und t19,20 geschätzt werden.

Zwei kommerzielle ätherische CS-Öle, die mit der konventionellen und der DF-GC/MS-HUS-Methode isoliert wurden, wurden getrennt biologisch, analytisch und biochemisch bewertet.

Das antioxidative Potenzial wurde mittels In-vivo-Serumkatalase (CAT), In-vitro-Test auf freie Radikale/1,1-Diphenyl-2-Picrylhydrazyl (DPPH) und In-vitro-ABTS-Assay21,22,23 bewertet. Die In-vivo-CAT-Werte wurden mit einer zuvor beschriebenen angepassten Methode gemessen (kU/l)23. Die In-vitro-DPPH-Methode wurde unter Verwendung verschiedener Konzentrationen aller ätherischen Öle (25, 50, 100 μg/ml) bewertet, die fünfmal mit DPPH-Lösung in 0,4 mM Methanol verdünnt wurden. Der Blindwert bestand aus einer 0,4 mM methanolischen Lösung von DPPH. Nach 30-minütiger Inkubation bei Raumtemperatur wird die Verringerung der Anzahl freier Radikale durch Ablesen der Absorption bei 517 nm mit einem Spektrophotometer gemessen. Die prozentuale Hemmung der DPPH-Radikale durch jedes EO wird nach der folgenden Formel berechnet: % der Hemmung = [(AB − AA)/AB] × 100, wobei AB-Absorption der Blindprobe (t = 0) und AA = Absorption des geprüften Öls (t = 30 min). Die halbmaximale Hemmkonzentration: IC50-Werte, die die EO-Konzentration darstellen, die eine 50-prozentige Spülung verursachte, werden aus der Auftragung des Hemmungsprozentsatzes gegen die Konzentration bestimmt22. Die In-vitro-ABTS-Assay-Werte wurden mit einer zuvor beschriebenen Methode gemessen21.

Der RI beider CS-Ölproben wurde mit einem digitalen Refraktometer REF 123® gemessen. Die Messung erfolgte bei 20 ± 0,2 °C14.

Laut24 wurde die relative Dichte des ätherischen Öls anhand der folgenden Formel berechnet: dem Verhältnis der Masse der Flüssigkeitsprobe zur Masse des Wassers.

wobei C = Dichte g/ml, m = Masse pro g und V = Volumen pro ml.

Nach der von Taga et al. (1984) werden 100 µL jeder CS-ätherischen Ölprobe in 10 ml 0,4 mm MeOH gelöst und 2 ml dieser Lösung werden mit 0,3 %iger Salzsäure auf 5 ml aufgefüllt. Ein 100-μL-Aliquot der resultierenden Lösung wird zu 2 ml 2 %igem Natriumcarbonat (Na2CO3) gegeben und nach 2 Minuten werden 100 μL Folin-Ciocalteau-Reagenz (verdünnt mit MeOH 1:1) hinzugefügt und gut gemischt. Nach 30-minütiger Inkubation wird die Absorption der Mischungen spektrophotometrisch bei 750 nm gemäß der von22 verwendeten Methode aufgezeichnet.

Der Gesamtphenolgehalt wird als Gallussäureäquivalent (GAE) aus einer Kalibrierungskurve von Gallussäure-Standardlösungen berechnet und in mg Gallussäure pro 100 μl ätherischer Ölprobe ausgedrückt22.

Auf einem Plate-Count-Agar (PCA) wurden 50 μl Öl hinzugefügt und vorsichtig gedreht, um eine gleichmäßige Vermischung des Öls mit dem Agar sicherzustellen. Die Platten werden 48 Stunden lang bei 30 °C inkubiert. Die mikrobiologische Analyse des Öls wurde im Mikrobiologielabor (Libanesisches Agrarforschungsinstitut (LARI), Fanar, LIBANON) durchgeführt.

Auf einen violett-roten Gallenagar wurden 50 µL Öl gegeben und auf dem Agar ausgebreitet. Die Platten werden 24 Stunden lang bei 37 °C inkubiert.

In dieser Studie wurden zwei kommerzielle ätherische CS-Öle und das vom Prototyp extrahierte Öl verwendet. Die Öle wurden zunächst in Dimethylsulfoxid (DMSO) 1:1 (v/v) gelöst, um Stammlösungen (50 % v/v) zu ergeben. Für den Bioassay wurden die Stammlösungen ätherischer Öle vor der Beurteilung ihrer antimikrobiellen Wirkung mit 0,45 μm Einwegspritzenfiltern sterilisiert. Stammlösungen ätherischer Öle wurden zur späteren Verwendung in dunklen Flaschen im Kühlschrank bei 4 °C aufbewahrt.

Die in dieser Studie verwendeten Bakterienstämme wurden vom Department of Health Sciences der Beirut Arab University (BAU) und dem American University of Beirut Medical Center (AUBMC) bereitgestellt. Zwei grampositive Bakterienstämme (Staphylococcus aureus und Listeria monocytogenes) und zwei gramnegative Bakterienstämme (E. coli und Pseudomonas aeruginosa) wurden anhand eines Prototyps gegen die beiden kommerziellen CS-ätherischen Öle und das extrahierte Öl getestet und zur Bildung mono- Arten-Biofilme. Die Bakterienkulturen wurden während der gesamten Studie in ihren entsprechenden Schrägagarplatten bei 4 °C gehalten und als Stammbakterienkulturen verwendet.

Bakterielle Inokulums wurden aus Stammkulturen gewonnen und in Lysogeny-Bouillon-Medium inokuliert und anschließend 18–24 Stunden bei 37 °C inkubiert. Von den frisch gezüchteten Kulturen wurden Dezimalverdünnungen in steriler Kochsalzlösung (0,9 %) hergestellt, bis eine Trübung von 0,5 McFarland (108 KBE/ml) erreicht wurde, um die antibakterielle Wirkung ätherischer Öle zu testen6.

Die antibakterielle Aktivität ätherischer Öle wurde zunächst mit der Agar-Scheiben-Diffusionsmethode untersucht, bei der es sich um den vorläufigen Test zum Screening der antibakteriellen Aktivität ätherischer Öle und zur Auswahl wirksamer Öle handelt25. Die Agar-Scheibendiffusion wurde unter Verwendung einer Bakterienkultur über Nacht durchgeführt, wobei 3 Kolonien jedes zu testenden Stamms gepflückt und in steriler Kochsalzlösung inokuliert und auf etwa 108 KBE/ml eingestellt wurden. Anschließend wurden 100 µL der vorbereiteten Bakteriensuspensionen auf Platten verteilt Mueller-Hinton-Agar (MHA) und 15 Minuten bei Raumtemperatur belassen. Um die Diffusion im Agar zu verbessern, wurden ätherische Öle mit 10 % wässrigem DMSO gemischt und durch Filtration durch einen 0,45 μm-Membranfilter26 sterilisiert. Unter aseptischen Bedingungen wurden 5 μl ätherische Öle in DMSO (1:1) auf die 5-mm-sterilisierten Filterpapierscheiben auf der Oberseite der beimpften MHA-Platten pipettiert und 30 Minuten im Kühlschrank aufbewahrt, um die Öldiffusion zu ermöglichen. Als Negativkontrolle wurde eine mit DMSO imprägnierte Filterpapierscheibe verwendet, während als Positivkontrolle eine Standardscheibe mit Gentamycin (10 μg/Scheibe) verwendet wurde. Alle Platten wurden 18–24 Stunden bei 37 °C inkubiert. Nach der Inkubation über Nacht wurden die Hemmzonen aufgezeichnet6.

Die MHK-Werte wurden für die ätherischen Öle, die eine starke antibakterielle Wirkung gegenüber getesteten Isolaten zeigten, mithilfe der Agar-Verdünnungsmethode ermittelt, die vom National Committee for Clinical Laboratory Standards (NCCLS) mit einigen Modifikationen empfohlen wird6. Um die Löslichkeit ätherischer Öle zu verbessern, wurde dem MHA-Medium eine Endkonzentration von 0,5 % (v/v) Tween-20 zugesetzt. Zunächst wurden Stammlösungen jedes getesteten ätherischen Öls (100 mg/ml) hergestellt, gefolgt von einer Reihe zweifacher Verdünnungen in Mueller-Hinton-Brühe, was zu sechs Konzentrationen führte (50 mg/ml, 25 mg/ml, 12,5 mg/ml). mL, 6,25 mg/mL, 3,12 mg/mL und 1,56 mg/mL), dann wurde 1 mL jeder vorbereiteten Reihenverdünnung zu 9 mL geschmolzenem Mueller-Hinton-Agar bei 48 °C gegeben, gründlich gemischt und in sterile Platten gegossen. Die Platten wurden 30 Minuten lang bei Raumtemperatur getrocknet, bevor der Spot mit 3 μl-Aliquots von Bakterienkulturen, die etwa 104 KBE/ml jedes getesteten Isolats enthielten, versehen wurde. Inokulierte Platten wurden 18–24 Stunden bei 37 °C inkubiert und die MHK-Werte bestimmt. Als negative Wachstumskontrolle wurden Platten mit MHA ohne ätherische Öle verwendet. Die MHK-Werte wurden als die niedrigste Ölkonzentration angesehen, die zur Hemmung des sichtbaren Bakterienwachstums auf der Agarplatte führte27.

Um die Wirkung ätherischer Öle auf die Biofilmbildung zu beurteilen, wurde ein Biofilm-auf-Glasoberflächen-Assay durchgeführt, bei dem der an Glasdeckgläsern haftende Biofilm unter dem Lichtmikroskop sichtbar gemacht wird28. Jeder Bakterienstamm wurde über Nacht in Nährbrühe gezüchtet und 1:5 in Luria-Bertani-Brühe (LB) verdünnt. Verdünnte Kulturen wurden zum Eintauchen eines sterilen Deckglases verwendet. In dieser Studie wurden sterile Bechergläser für jeden Bakterienstamm mit einem 2,5 cm großen Deckglas verwendet, 300 μl Bakteriensuspension wurden mit einem gleichen Volumen ätherischen Öls versetzt, das eine starke antibakterielle Wirkung gegen jedes Isolat zeigte, und das unbehandelte Becherglas wurde als Referenzkontrolle verwendet . Nach der Inkubation über Nacht bei 37 °C wurde jedes Becherglas dreimal mit destilliertem Wasser gewaschen, 30 Minuten lang mit 95 % Ethanol fixiert und dann eine Stunde lang bei Raumtemperatur mit 0,1 % Kristallviolett gefärbt. Nach einem letzten Waschgang wurden alle Deckgläser getrocknet und mikroskopisch auf Biofilmbildung untersucht, und alle Tests wurden in dreifacher Ausfertigung durchgeführt6.

Die Ergebnisse werden als Mittelwert ± SD ausgedrückt. Die Varianzanalyse (ANOVA) wurde verwendet, um Unterschiede in den Gruppen zu testen, und es wurde ein Mehrbereichs-Signifikanztest verwendet. Der Tukeys-Test wurde angewendet, um die Mittelwerte bei ap < 0,05 zu untersuchen. Für grafische Präsentationen wurde das Programm OriginPro 2021 (Origin Lab; Northampton, MA, USA) verwendet.

Jedes Jahr werden enorme Mengen an Zitrusnebenprodukten verschwendet. Es besteht ein zunehmender Bedarf, diese Nebenprodukte mit hoher Effizienz zu nutzen. Daher konzentriert sich diese Studie auf die EO-Isolierung aus Citrus sinensis (CS)-Nebenprodukten unter Verwendung eines neuartigen Doppelfunktions-GC/MS-optimierten ultraschallunterstützten Hydrodestillations-Prototyps. In dieser Studie wurde die Isolierung von ätherischem Öl aus CS-Nebenprodukten unter Verwendung eines neuartigen Doppelfunktions-GC/MS-optimierten ultraschallunterstützten Hydrodestillationsprototyps (DF-GC/MS-HUS) untersucht. Das ätherische CS-Öl (CS-EO) wurde mit einem MS-Detektor (GC/MS) GC-analysiert und mit einem Flammenionisationsdetektor (GC/FID) optimiert.

Um die Ausbeute bei minimaler Zeit zu maximieren, wurde der DF-GC/MS-HUS-Prototyp durch Variation der Ultraschallfrequenz, Ultraschallbehandlung und Destillationszeit optimiert. Die Einzelheiten der wichtigsten DF-GC/MS-HUS-optimierten Bedingungen sind in Tabelle S1 zusammengefasst. Die effektivsten optimierten DF-GC/MS-HUS-Bedingungen waren die Isolierung bei 38 °C optimierter Temperatur und 10 Minuten 28,9-Hz-Beschallung sowie 60 Minuten Destillation. Die Ausbeute betrug 8,80 ± 0,01 ml CS-EO (Prototyp) pro Stunde (Tabelle 1). Die relativ höhere Ausbeute könnte darauf zurückzuführen sein, dass die ultraschallunterstützte Hydrodestillation (HUS) eine Doppelfunktion bei der Extraktion des CS-EO hat. In erster Linie wurde HUS als ausreichende Energiequelle genutzt, um die ölhaltigen Drüsen aufzubrechen und das CS-EO freizusetzen. Zweitens wurde HUS als Dispergiermittel verwendet, um die organische Phase in doppelt destilliertem Wasser zu emulgieren. Um die Effizienz der Prototypenmethode zu bewerten, wurde der CS EO-Prototyp mittels GC-MS auf die Trennung und Identifizierung von CS EO-Komponenten analysiert. Die Inline-GC/MS zeigte, dass die Hauptkomponenten des isolierten CS-EO (Prototyp) Limonen (81,32 %), β-Myrcen (7,55 %) und α-Pinen (4,20 %) waren (Tabelle 4).

Das CS-EO wurde aus CCH (CS-EO konventionell) isoliert und die Ausbeute betrug 0,35 μl pro 6 h Destillation. Die CS-EO (konventionelle) GC/MS-Analyse hat einen Rückgang der Hauptkomponentenmenge und eine Zunahme von Artefakten gezeigt, was auf eine insgesamt geringere Qualität des Öls hinweist. Diese Minderwertigkeit der CS-EO-Qualität könnte auf die Verwendung hoher Temperaturen und die längere Zeit der CS-EO-Extraktion zurückzuführen sein. Um die Effizienz der CCH-Methode abzuschätzen, wurde das CCH CS EO mittels GC-MS analysiert, um die CCH CS EO-Komponenten zu bewerten. Die Hauptkomponenten der herkömmlichen Methode waren Limonen (60,23 %), β-Myrcen (5,33 %) und α-Pinen (2,10 %) (Tabelle 4).

Es wurde ein Unterschied in der Extraktionszeit zwischen dem DF-GC/MS-HUS-Prototyp und dem herkömmlichen CCH festgestellt (Tabelle 1). Die herkömmliche CCH-Hydrodestillation benötigte 6 Stunden, um ein Volumen von 0,35 μL zu extrahieren, während die DF-GC/MS-HUS-Prototypisolierung für 60 Minuten optimiert wurde, um eine 2514-fache Steigerung der Ausbeute zu erzielen. Somit hat der DF-GC/MS-HUS-Prototyp eine Überlegenheit in der Extraktionseffizienz gezeigt. Im Vergleich zur herkömmlichen Hydrodestillationsmethode hat die DF-GC/MS-HUS-Prototypmethode die Extraktionszeit um 83,3 % verkürzt und den Energieverbrauch ohne Kohlendioxidproduktion gesenkt, indem die Extraktionstemperaturen um mehr als die Hälfte gesenkt wurden, was die Thermolabilität schützte Komponenten, erhöhte die Menge um das 2514-fache und verbesserte die Qualität der CE-EO-Zusammensetzung. Um die Effizienz der Prototypmethode mit konventioneller Hydrodestillation zu bewerten, wurden die ätherischen Öle dieser beiden Methoden mittels GC-MS zur Trennung und Identifizierung von CS-EO-Komponenten analysiert. Die Hauptbestandteile des isolierten Prototyps CS-EO waren Limonen (81,32 %), β-Myrcen (7,55 %) und α-Pinen (4,20 %). Andererseits wurden bei der herkömmlichen Methode Limonen (81,32 %), β-Myrcen (5,33 %) und α-Pinen (2,10 %) als herkömmliche Hauptbestandteile nachgewiesen. Daher gilt die DF-GC/MS-HUS-Prototypmethode als neuartige umweltfreundliche Technik, die den Energieverbrauch bei höherer Effizienz minimiert. Diese Ergebnisse waren vergleichbar mit anderen optimierten Systemen, über die zuvor berichtet wurde4.

Die Kinetik erster und zweiter Ordnung wurde mit den Prototypmethoden CCH und DF-GC/MS-HUS untersucht (Abb. 2). Bei der Durchführung der kinetischen Modellierung wurde festgestellt, dass das kinetische Modell zweiter Ordnung im Vergleich zum kinetischen Modell erster Ordnung in der Lage war, die praktischen Ergebnisse der CS-Ölextraktion unter Verwendung der konventionellen Hydrodestillation und der Prototypmethoden darzustellen (Tabellen 2, 3). Darüber hinaus konnte der Ausbeute-Prozentsatz verwendet werden, um zu zeigen, dass das kinetische Modell zweiter Ordnung in der Lage war, die praktischen Ergebnisse der CS-Ölisolierung unter Verwendung der konventionellen Hydrodestillation und der Prototypmethoden im Vergleich zum kinetischen Modell erster Ordnung darzustellen, wie es zuvor für ähnliche ätherische Öle berücksichtigt wurde19 . Derzeit beträgt der Stromverbrauch für die CS-Ölgewinnung mit der konventionellen Methode (Hydrodestillation) und der Prototypenmethode 7,10 bzw. 1,18 kWh. Daraus konnte geschlossen werden, dass die CS-Ölextraktion unter Verwendung der Prototypenmethode im Vergleich zur herkömmlichen Hydrodestillationsmethode die Energie um das Sechsfache einspart29. Diese Ergebnisse stimmen mit anderen optimierten Systemen überein, über die zuvor mit ähnlichen ätherischen Ölen berichtet wurde4,30.

Ein Vergleich der kinetischen Modelle erster und zweiter Ordnung mit den experimentellen Ergebnissen für die Extraktion von Orangenöl durch (A) konventionelle Hydrodestillationsmethode und (B) Doppelfunktions-GC/MS-optimierte ultraschallunterstützte Hydrodestillations-Prototypmethode (DF-GC). /MS-HUS).

Im Allgemeinen ließen sich die Umweltauswirkungen der E.Os-Gewinnung anhand der erzeugten Kohlendioxidemissionen erkennen. Die Kohlendioxidemissionen, die bei der CS-Ölförderung mit der herkömmlichen CCH-Methode und der DF-GC/MS-HUS-Prototypmethode entstehen, betragen 4,9 bzw. 0,96 kg. Generell lässt sich also sagen, dass die CS-Ölgewinnung mit der konventionellen CCH-Methode (Hydrodestillation) im Vergleich zur Prototyp-Methode um das Fünffache höhere Kohlendioxidemissionen verursacht. Daher könnte die Verwendung der DF-GC/MS-HUS-Prototypmethode zur CS-Ölgewinnung im Vergleich zu herkömmlichen CCH-Methoden als eine neue umweltfreundliche Technik angesehen werden29.

Beim Vergleich der Qualität des isolierten ätherischen CS-Öls mit CCH und den Prototyp-Isolierungsmethoden waren die Hauptbestandteile des isolierten CS-EO Limonen (81,32 %), β-Myrcen (7,55 %) und α-Pinen (4,20 %). ) dominierten mit der DF-GC/MS-HUS-Prototypmethode. Dies könnte auf den Vorteil des Prototyps zurückzuführen sein, da das Öl im Vergleich zur herkömmlichen CCH-Methode für eine kürzere Zeit bei einer niedrigeren Temperatur isoliert wird. In Bezug auf die Umweltauswirkungen ist die berechnete Menge an Kohlendioxid, die in die Atmosphäre abgegeben wird, bei der konventionellen Methode höher (ca. 3464 g CO2/g EO) als beim Prototyp (ca. 199 g CO2/g EO). ) (Tabelle S2), wie bereits zuvor festgestellt31. Diesen Erkenntnissen zufolge hat die Prototypenmethode die Qualität ätherischer CS-Öle verbessert und gleichzeitig weniger Energie, einen geringeren Zeitaufwand, einen geringeren Kohlendioxidausstoß und eine höhere Ausbeute verbraucht. Daher gilt die DF-GC/MS-HUS-Prototypmethode als neuartige umweltfreundliche Technik, die den Energieverbrauch bei höherer Effizienz minimiert, wie bereits bei vergleichbaren Techniken gezeigt32,33,34.

Mit den konventionellen und DF-GC/MS-HUS-Methoden isolierte ätherische CS-Öle wurden getrennt biologisch, analytisch und biochemisch bewertet (Tabelle 4).

Die In-vivo-CAT-Spiegel sind für die normale Zellreduktion oxidativer Schäden verantwortlich, die neuropathische Schmerzen auslösen. Die CAT-Serumspiegel wurden vor und acht Wochen nach der Verabreichung von 10 mg/kg eines der beiden CS-Öle, isoliert mit herkömmlichen CCH- und DF-GC/MS-HUS-Methoden, bewertet (Abb. 3). Nach achtwöchiger Verabreichung von 10 mg/kg CS-Öl (DF-GC/MS-HUS) zeigten die CAT-Werte einen Anstieg von 59,57 ± 0,55 % (Abb. 3). Andererseits zeigten die CAT-Werte nach acht Wochen herkömmlicher CS-Öl-Behandlung einen Anstieg von 24,10 ± 0,14 % (Abb. 3).

In-vivo-CAT-Antioxidansanalyse. NORM normale Tiere, mit VEH-Träger behandelte Tiere, CCH konventionelle Clevenger-Hydrodestillation (10 mg/kg), DF-GC/MS-HUS-Doppelfunktions-GC/MS-optimierter ultraschallunterstützter Hydrodestillationsprototyp (10 mg/kg), VC 7 mg /kg Vitamin C.

Entsprechend der DPPH-Radikalabfangrate des CS EO in verschiedenen Konzentrationen wurde das durch den DF-GC/MS-HUS-Prototyp und herkömmliche CCH-isolierte ätherische Öle erhaltene Öl und, wie in (Abb. 4) gezeigt, die DPPH-Abfangaktivität bestimmt Ölmenge stieg signifikant an (p < 0,05), wenn die Ölkonzentration erhöht wurde. Das vom DF-GC/MS-HUS-Prototyp isolierte CS EO weist den höchsten Prozentsatz an Radikalfängerrate in allen Konzentrationen auf: 36,00 ± 0,21 %, 41,00 ± 0,15 % und 57,00 ± 0,26 % in 25 μg/ml, 50 μg/ml, bzw. 100 μg/ml (Abb. 4). Es hat sich gezeigt, dass das herkömmliche CCH-isolierte EO den niedrigsten Prozentsatz an DPPH-Radikalfängeraktivität aufweist: 10,00 ± 0,05 %, 11,50 ± 0,11 % und 14,80 ± 0,05 % in 25 μg/ml, 50 μg/ml bzw. 100 μg/ml (Abb. 4). Der DF-GC/MS-HUS-Prototyp CS EO hat einen IC50 von 87,7 μg/ml, das herkömmliche CCH-isolierte EO hat einen IC50 von 337,83 μg/ml. Das prototypisch extrahierte CS EO zeigte mit einem Limonenanteil von 60,23 % die höchste antiradikale Aktivität. Somit hatte das Prototypöl einen niedrigeren IC50-Wert mit einer höheren antioxidativen Aktivität von 57 % bei einer Konzentration von 100 μl, wie zuvor bei ähnlichen natürlichen Verbindungen beobachtet35. Die Ergebnisse des In-vitro-ABTS-Assays bestätigten die DPPH-Ergebnisse (Abb. S2).

DPPH-Scavenging-Assay. VEH-Fahrzeugsteuerung, CCH konventionell, Clevenger-Hydrodestillation, isoliertes ätherisches Öl, DF-GC/MS-HUS-Doppelfunktion, GC/MS-optimiert, Ultraschall-unterstützte Hydrodestillation, Prototyp isoliertes ätherisches Öl, VC 500 μg/ml Vitamin C, „*“ bedeutet signifikant ( p < 0,05) im Vergleich zur Fahrzeugkontrolle (n = 3).

Der Brechungsindex wird berechnet, um die Reinheit der E.Os zu bestimmen. Die Werte der herkömmlichen CCH- und DF-GC/MS-HUS-isolierten ätherischen Öle weisen einen RI-Bereich zwischen 1,4705 und 1,4725 auf, wie in Tabelle 5 gezeigt und entsprechend Gemäß der Essential Oil Association (EOA) sollten die RI-Standards für ätherische Öle im Bereich von 1,4723–1,4737 liegen. Der RI des extrahierten CS-Öls (1.4725) liegt innerhalb des von der EOA angegebenen Bereichs und stimmt mit anderen zuvor durchgeführten Studien zu anderen ätherischen CS-Ölen überein29,36. Die relativen Dichtewerte verschiedener CS E.Os-Proben sind nahezu gleich, wie in Tabelle 5 dargestellt. Darüber hinaus sollte die relative Dichte ätherischer Öle gemäß der International Organization of Standardization (ISO 4735–2002-Standards) innerhalb eines bestimmten Bereichs liegen zwischen 0,848 und 0,855 g/ml („ISO – ISO 4735:2002 – Zitrusöle – 2002.“). Die relative Dichte verschiedener CS E.Os-Proben liegt zwischen 0,849 und 0,852 und liegt im ISO-spezifischen Bereich. Unsere Ergebnisse stimmen auch mit einer Studie37 überein, in der festgestellt wurde, dass der Brechungsindex im Bereich zwischen 0,845 und 0,851 liegt. Das Gesamtphenoläquivalent wurde mit dem Folin-Ciocalteu-Reagenz bestimmt und als Gallussäureäquivalent in mg/100 μL ausgedrückt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 dargestellt. Das Gesamtphenoläquivalent lag zwischen 0,291 und 0,783 mg/100 ml EO. Das Gesamtphenoläquivalent betrug mehr im DF-GC/MS-HUS-Prototyp isoliertes CS EO als im CCH isoliertes CS EO (Tabelle 5), und mehrere Studien berichten, dass die antioxidative Aktivität in ätherischen Ölen umso höher ist, je höher der Phenolgehalt ist38. Somit wies das isolierte Prototypöl den höchsten Polyphenolgehalt von 0,783 mg/100 ml auf (Tabelle 5) und zeigte eine bessere antioxidative Aktivität von 57,0 ± 0,01 % bei Verwendung der In-vitro-DPPH-Methode und 58,90 ± 0,01 % bei Verwendung der In-vitro-DPPH-Methode. vivo CAT-Methode (Abb. 3, 4). Andererseits zeigte das herkömmliche CCH EO einen geringeren Polyphenolgehalt von 0,362 mg/100 ml (Tabelle 5) und zeigte eine vergleichsweise geringere antioxidative Aktivität von 36,00 ± 0,01 % bei Verwendung der In-vitro-DPPH-Methode und 23,60 ± 0,01 % bei Verwendung die In-vivo-CAT-Methode (Abb. 3, 4). Daher war das Prototypöl im Vergleich zur herkömmlichen Isolierungsmethode hinsichtlich des Phenolgehalts sowie des In-vitro- und In-vivo-Antioxidationspotenzials vorherrschend.

Verschiedene CS-EO-Proben waren frei von Bakterien, da verschiedene EO-Proben kein Bakterienwachstum zeigten. Darüber hinaus wurden die antibakteriellen Aktivitäten der DF-GC/MS-HUS- und CCH-isolierten CS EOs getrennt gegen vier Bakterienstämme bewertet und mit der Scheibendiffusionsmethode untersucht (Tabelle 6). Die verschiedenen CS EO hemmten das Bakterienwachstum signifikant (p < 0,05) unter Verwendung der Scheibendiffusionsmethode mit unterschiedlicher Wirksamkeit. Das Prototypöl war das einzige Öl, das Aktivität gegen E. coli zeigte (11 mm Wachstumshemmzone). Die herkömmlichen Öle und die Prototypöle zeigten eine signifikante antibakterielle Aktivität bei grampositiven Bakterien im Bereich von 8 bis 13 mm, gefolgt von den gramnegativen Bakterienstämmen mit einer maximalen antibakteriellen Aktivität von 11 mm (Abb. 5). Dies liegt an der unterschiedlichen Struktur ihrer Zellwand, wodurch gramnegative Bakterien resistenter gegen EO sind als grampositive Bakterien. Diese Ergebnisse stimmten mit früheren Studien überein38. Die signifikanten antibakteriellen Aktivitäten sowohl der konventionellen als auch der Prototypöle könnten auf den signifikant hohen Gehalt an Limonen und sauerstoffhaltigem Monoterpen zurückzuführen sein39. Beide Öle zeigten ungefähr die gleiche Wirkung auf L. monocytogenes (8 mm bzw. 9 mm) und auf S. aureus (13 mm bzw. 11,5 mm), ohne antibakterielle Wirkung auf P. aeruginosa (Abb. 5). Unsere Ergebnisse stimmen mit zuvor veröffentlichten Studien überein32,40. Die vielversprechendsten ätherischen CS-Öle, die eine antibakterielle Wirkung gegen getestete grampositive und gramnegative Bakterienstämme zeigen, wurden für die Bestimmung der MHK-Werte ausgewählt (dargestellt in Tabelle 6), da die MHK-Werte zwischen denselben E.Os-Typen unterschiedlich waren41. In dieser Studie verzeichnete die MHK des Prototyp-CS EO für E. coli einen hohen Wert (50 mg/ml) im Vergleich zum MHK-Wert (2,5 mg/ml) für grampositive Bakterien (S. aureus und L. monocytogenes). Unsere Ergebnisse stimmen mit anderen Studien überein, die zeigen, dass ätherische Öle bei verschiedenen Mikroorganismen eine Variabilität in ihrer antimikrobiellen Aktivität aufwiesen6. Mehrere Faktoren können zu einem Unterschied im antibakteriellen Potenzial ätherischer Öle führen, beispielsweise die Variabilität der Ölverbindungen und die Struktur der bakteriellen Zellwände42. Darüber hinaus hat der EO-Prototyp eine stärkere Hemmwirkung gegen grampositive Bakterien gezeigt als das herkömmliche Öl, mit MHK-Werten von 3,125 mg/ml für S. aureus und 12,5 mg/ml für L. monocytogenes. Dies könnte mit dem höheren Anteil an Limonen im Prototyp EO41 zusammenhängen.

Mikroskopische Visualisierung der Wirkung von E.Os auf Biofilm (a) Staphylococcus aureus (b) Listeria monocytogenes (c) E.coli im Vergleich zur Kontrolle. C. O2: herkömmliches, durch Hydrodestillation isoliertes ätherisches Öl von Clevenger. EO: Doppelfunktions-GC/MS-optimierter, ultraschallunterstützter Hydrodestillations-Prototyp, isoliertes ätherisches Öl.

In der Nutraceuticals-Industrie stellte der bakterielle Biofilm ein ernstes Hygieneproblem dar, da er grampositive und gramnegative Bakterien resistenter gegen Desinfektionsmittel und antimikrobielle Wirkstoffe machte43. Viele EOs haben gezeigt, dass sie die Bildung von Biofilmen wirksam unterdrücken, indem sie die Zelltrennung fördern44. Unsere Ergebnisse haben gezeigt, dass sowohl die konventionellen als auch die prototypischen EOs in der Lage waren, die Biofilmbildung der drei getesteten Bakterienstämme (E. coli, S. aureus und L. monocytogenes) zu unterbrechen, was zu einer signifikanten Verringerung der Zellzahl führte Befestigung auf der Oberfläche von Glasdeckgläsern (Abb. 5). Unsere Ergebnisse stimmen mit anderen Studien überein, die zeigen, dass Biofilme durch die E.Os stark gehemmt wurden, wobei die subletale Schädigung der Zellwand den ersten Schritt der Biofilmbildung, nämlich die bakterielle Anheftung an Oberflächen, negativ beeinflussen kann43. Somit haben der Prototyp und die herkömmlichen isolierten EOs eine erhebliche Zerstörung des bakteriellen Biofilms gezeigt, was eine praktische Anwendung bei der Aufrechterhaltung der Hygiene in der Nutraceuticals-Industrie auf sichere und natürliche Weise bietet.

In dieser Studie wurden ätherische CS-Öle mithilfe des DF-GC/MS-HUS-Prototyps und der konventionellen CCH-Methoden isoliert. Die beiden verschiedenen Methoden wurden hinsichtlich Extraktionszeit, Ausbeute und Zusammensetzung des ätherischen Öls verglichen. Die höhere Ölausbeute wurde mit der Prototypentechnik erzielt, wodurch die Ölzusammensetzung bei minimaler Isolationszeit und minimalem Energieverbrauch verbessert wurde, was zu einer geringeren Belastung der Umwelt führte. Außerdem wurden das antioxidative Potenzial in vitro und in vivo, das Gesamtpolyphenol, der Brechungsindex, die relative Dichte, die antibakterielle Aktivität und die Hemmung von Biofilmen bewertet. Die Hauptbestandteile des isolierten Prototyps CS-EO waren Limonen (81,32 %), β-Myrcen (7,55 %) und α-Pinen (4,20 %). Beide untersuchten Öle erzeugten signifikante In-vitro- und In-vivo-Antioxidationspotenziale, wobei das höchste für den Prototyp isolierten CS EO zu verzeichnen war. Das Prototypöl wies im Vergleich zur herkömmlichen Isolierungsmethode einen vorherrschenden Phenolgehalt sowie ein In-vitro- und In-vivo-Antioxidationspotenzial auf. Das signifikante antioxidative Potenzial des EO-Prototyps könnte auf seinen höheren Gehalt an Gesamtpolyphenol zurückzuführen sein, wenn man ihn mit dem herkömmlichen EO korreliert. Die Brechungsindizes und relativen Dichtewerte der beiden Ölproben liegen im angegebenen Bereich gemäß EOA- bzw. ISO-Standards. Beide ätherischen Öle haben sich als bakterienfrei erwiesen und verfügen über ein natürliches antibakterielles Potenzial, um das Bakterienwachstum zu minimieren und die Bildung von Biofilmen durch S. aureus, L. monocytogenes und E. coli zu hemmen. Der Prototyp und die herkömmlichen isolierten EOs haben eine erhebliche Zerstörung des bakteriellen Biofilms gezeigt, was eine praktische Anwendung bei der Aufrechterhaltung der Hygiene in der Nutraceuticals-Industrie auf sichere und natürliche Weise bietet. Im Vergleich zur herkömmlichen Hydrodestillationsmethode hat die DF-GC/MS-HUS-Prototypmethode die Isolationszeit um 83,3 % verkürzt und den Energieverbrauch ohne Kohlendioxidproduktion gesenkt, indem die Extraktionstemperaturen um mehr als die Hälfte gesenkt wurden, was die Thermolabilität schützte Komponenten, erhöhte die Menge um das 2514-fache und verbesserte die Qualität der CE-EO-Zusammensetzung. Daher gilt die DF-GC/MS-HUS-Prototypmethode als neuartige umweltfreundliche Technik, die den Energieverbrauch bei höherer Effizienz minimiert. In Zukunft würden weitere Experimente durchgeführt, um andere umweltfreundliche Methoden zur Verwertung natürlicher Nebenprodukte zu evaluieren.

Die im Rahmen der aktuellen Studie analysierten Datensätze sind aufgrund einer Vereinbarung mit der LIRA-Finanzierungsagentur nicht öffentlich zugänglich, können aber auf begründete Anfrage beim entsprechenden Autor angefordert werden.

Essentielle Öle

Citrus sinensis

Prototyp einer ultraschallunterstützten Hydrodestillation

Prototyp einer ultraschallunterstützten Hydrodestillation

Konventionelle Clevenger-Hydrodestillation

Mikroliter

Die halbmaximale Hemmkonzentration

Maximale Rückstandsgrenze

Minimale Hemmkonzentration

Brechungsindex

Mueller Hinton agar

Kommerzielles ätherisches CS-Öl Nummer zwei

Verband für ätherische Öle

Internationale Organisation für Normung

Die Isolationsfähigkeit

Die Konzentration des ätherischen Öls zu jedem Zeitpunkt t (min)

Die Isolationsratenkonstante erster Ordnung

Die Isolationsratenkonstante zweiter Ordnung

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Diese Arbeit wurde von Libanese Industrial Research Achievements (LIRA), dem Industrieministerium und dem Industrial Research Institute (IRI) unterstützt.

Mit diesem Schreiben bestätigen wir, dass die Autoren Forschungsgelder für das Projekt mit dem Titel „Neuartige Methode zur Valorisierung ätherischer Öle aus CS-Nebenprodukten“ erhalten haben.

Fakultät für Gesundheitswissenschaften, Arabische Universität Beirut, Tariq El Jedidah, Riad El Solh, Postfach: 115020, Beirut, 1107 2809, Libanon

Roudaina Abdel Samad, Nada El Darra und Alissar Al Khatib

Abteilung für Wirtschaftsingenieurwesen und Ingenieurmanagement, Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Beirut Arab University, Riad El Solh, PO Box 11-5020, Beirut, Libanon

Hadi Abou Chacra

Lebensmittelabteilung, Libanesisches Agrarforschungsinstitut, PO Box 2611, Fanar, Beirut, 1107 2809, Libanon

Adla Jammoul

Phytopharmazie-Labor, Landwirtschaftsministerium des Libanon, Kfarchima, Libanon

Adla Jammoul

Abteilung für Pharmakognosie und Naturstoffe, Fakultät für Pharmazie, Pharos-Universität in Alexandria, Alexandria, Ägypten

Karim Raafat

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RAS führte einige experimentelle Arbeiten durch, beteiligte sich an der Datenerfassung und verfasste teilweise das Manuskript. NED beteiligte sich an der Konzeptualisierung der Idee, dem Entwurf der Methodik, der Dateninterpretation, dem Verfassen des ursprünglichen Manuskriptentwurfs und der abschließenden Überprüfung des Manuskripts. AAK half bei der mikrobiologischen Analyse sowie beim Verfassen des Manuskripts. HAC war an der Datenerfassung, Datenanalyse, Dateninterpretation, Manuskripterstellung, kritischen Überarbeitung und der abschließenden Überprüfung des Manuskripts beteiligt. NED beteiligte sich an der Konzeptualisierung der Idee, dem Entwurf der Methodik, der Dateninterpretation, dem Verfassen des ursprünglichen Manuskriptentwurfs und der abschließenden Überprüfung des Manuskripts. AJ stellte einige Laboreinrichtungen zur Verfügung und überarbeitete das Manuskript. KR ist der korrespondierende Autor, führte einige Experimente durch, stellte die Laboreinrichtungen zur Verfügung und beteiligte sich an der Entwicklung der Methodik, der Dateninterpretation, dem Verfassen und Analysieren des Manuskripts sowie der abschließenden Überprüfung des Manuskripts. Der Autor überträgt dem Verlag das nicht ausschließliche Veröffentlichungsrecht.

Korrespondenz mit Karim Raafat.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Abdel Samad, R., El Darra, N., Al Khatib, A. et al. Neuartige GC/MS-unterstützte ultraschallunterstützte Hydrodestillation mit Doppelfunktion zur Verwertung von Citrus sinensis-Nebenprodukten: phytochemische Analyse und antibakterielle Aktivitäten. Sci Rep 13, 12547 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-38130-9

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Eingegangen: 25. März 2023

Angenommen: 03. Juli 2023

Veröffentlicht: 02. August 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-38130-9

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