Екстракција потпомогната со ензими

Екстракција потпомогната со ензими (ЕАЕ) е еден вид на преттретман на материјалот за екстракција со соодветно избран ензим со цел да се подобри приносот и квалитетот на екстрактот на економичен и безбеден начин.

Принцип и механизам на ЕАЕ

Повеќето биоактивни компоненти од растително потекло се наоѓаат диспергирани во цитоплазмата на растителните клетки или врзани со водородни или хидрофобни врски за клеточниот ѕид за полисахарид-лигнинската мрежа . Затоа се и недостапни за растворувачот при изведба на класичните екстракциони методи. Ензимскиот предтретман е нов и делотворен начин за ослободување на овие состојки од клетката и олеснување на процесот на екстракција.

Повеќето ензими се белковински молекули кои имаат специфична каталитичка улога во хемиските реакции кои се случуваат во живите организми. Ензимите според типот на реакција која ја катализираат се класифицираат како: хидролази, оксидо-редуктази, лигази, ензими за трансвер на групи, десмолази, изомерази и карбоксилази. Секој ензим делува на специфичен супстрат. Додавањето на специфични ензими како: целулаза, алфа-амилаза и пектиназа при екстракција го зголемуваат приносот со тоа што го оштетуваат клеточниот ѕид на растителните клетки и хидролиза на структурните полисахариди и липиди на клеточната мембрана. Низ вака оштетен клеточен ѕид и мембрана, растворувачот кој се користи при екстракција полесно дифундира низ растителниот материјал и ги извлекува посакуваните состојки.

Постојат два пристапи кон изведување на ЕАЕ: ензимски потпомогната водена екстракција (EAAE) и ензимски потпомогнато ладно пресување (EACP). Најчесто ЕААЕ методите се користат за екстракција на масла од различни видови на семиња или фенолни компоненти од различни растителни органи. При EACP техниката, ензими се користат за хидролиза на клеточниот ѕид на семето и оваа техника е идеална за изолирање на компоненти од масно масло во семињата бидејќи е нетоксична и незапалива/неексплозивна.

Фактори кои влијаат врз делотворноста на ЕАЕ техниките се: градбата и концентрацијата на ензимот, големината на честичките т.е. уситнетоста на растителниот материјал, количината на присутна вода и односот цврста супстанца:вода и времето одредено за хидролиза.

Предности и недостатоци на ЕАЕ

Ензимискиот предтретман овозможува користење на вода како растворувач наместо хексан (органски растворувач, штетен за околината) при екстракција на маслени компоненти. Користењето на вода како растворувач ја прави ЕАЕ таканаречена „зелена техника за екстракција“ која не придонесува кон уништувањето на животната средина. Сепак, бидејќи масените компоненти кои се екстрахираат со ЕАЕ се нерастворливи во вода, оваа постапка дава принос од 60%, споредено со екстракцијата со хексан која дава принос од 95%.

Ензимскиот претретман може да се користи за подобрување на екстракција на испарливи компоненти од масла, како кај маслото од кромид.

EAAE може истовремено да врши екстракција на масло и белковински фракции од растителните материјали. Белковините се осетливи на високи температури, притисок и екстремни промени во pH кои се користат во класичните екстракциони методи,па може да се денатурираат, додека ЕААЕ обезбедува поблаги услови кои овозможуваат екстракција на белковините како неоштетени молекули. EACP пак дава производи со подобар квалитет, но во помала количина од традиционалната екстракција на висока температура. ЕАЕ покажува зголемување на приносот при екстракција на фенолни компоненти со зголемување на количеството на користен ензим при екстракцијата.

Апликација на ЕАЕ

Лушпите на овошјата како јаболко и лимон/портокал, чајот и маслиновото масло содржат голема количина фенолни состојки. Ли и соработници покажаа дека ЕААЕ со ензим целулаза овозможува извлекување на 65,5% од фенолните состојки во лушпата на цитрусите (со концентрација на ензим од 1,5% m/m, на температура од 50 °C), што е одприлика 87.9% од приносот добиен со класична течно-цврста екстрактивна постапка со органски растворувач. Ослободувањето на различни типови на фенолни компоненти од растителната матрица варира и при исти екстракциони услови (тип на лушпа, температура, типови на ензими и нивна концентрација). Затоа, фенолите можат да бидат селективно екстрахирани со варирање на екстракционите услови и додавање на ензими кои го оштетуваат клеточниот ѕид.

Маслото од лук и маслото од целер, кои се користат во фармацевтската и парфимериската индустрија, вообичаено се добиваат со хидродестилација. Оваа постапка може да се унапреди со предтретман на материјалот со ензими. Совбага и соработници покажаа дека приносот од масло од лук и целер при хидродестилација со ензимски предтретман (со целулаза, пектиназа, протеаза и вискозим) е 0,39%-0,51% и 2,2%-2,3%, за разлика со приносот при тадиционална хидродестилација кој е 0,28% и 1,8% - значително помал. Оваа студија покажа и дека ензимскиот предтретман на материјалот предизвикува незначителни промени во вкусот и физичко-хемиските својства на екстрахираното масло.