В последние годы фармацевтическая, косметическая и пищевая промышленность проявляет растущий интерес к использованию природных антиоксидантов (несинтетического происхождения), получаемых из таких источников, как растения, микроводоросли и микроорганизмы.
Листья манго (Mangifera indica L.) являются богатым источником фенольных соединений с сильной антиоксидантной силой, в частности мангиферина, специального ксантона, обычно называемого "суперантиоксидантом" из-за своей мощной антиоксидантной способности, и других фенольных соединений типа кверцетана, широко изученных по его фармакологическим свойствам.
Благодаря своим "суперантиоксидантным свойствам" экстракт листьев манго может использоваться в качестве натуральных консервантов в пищевой промышленности и как антивозрастное вещество в косметической продукции.
Кроме того, экстракты листьев манго потенциально могут использоваться в фармацевтике в качестве химиопрофилактического средства при заболеваниях, связанных с окислительным стрессом, что научно доказывает их многочисленные антиоксидантные и оздоровительные свойства.
Методы экстракции
Восстановление биоактивных соединений из растений часто осуществляется традиционными методами экстракции.
Однако в последние десятилетия пищевая, косметическая и фармацевтическая промышленности повысили свои требования безопасности для защиты здоровья потребителей и окружающей среды, требуя более эффективных и экологичных процессов.
Потребность в натуральных экстрактах
Рынок только трав для пищевых добавок, например, зеленого чая, черники, составляет около 6,7 млрд. евро в Европе и 17,5 млрд. евро во всем мире.
Ежегодные темпы роста нутрицевтиков и фармацевтических препаратов, получаемых путем извлечения промышленных продуктов, составляют около 6-8%.
Сегмент натуральной косметики также демонстрирует заметный рост. Исследования рынка подтверждают тенденцию к увеличению в ближайшие годы: 15% по сравнению с 5% только для косметических продуктов.
Согласно оценкам, в Соединенных Штатах Америки спрос на растительные экстракты в косметике растет на 7% в год и в 2016 году достиг 1,0 млрд. долл.
В ответ на этот спрос промышленные секторы пищевой промышленности, нутрицевтики, фармацевтики и косметики были вынуждены разрабатывать больше натуральных продуктов для замены синтетических химических веществ, которые считаются вредными для здоровья, и осуществлять "зеленые" процессы, которые не загрязняют окружающую среду.
Методы извлечения для получения экстрактов листьев манго
Экстракты манго получают в лабораторных и промышленных масштабах, как правило, традиционными методами экстракции растворителем.
Например, на Кубе в промышленных масштабах производится водный экстракт коры манго "Виманг", главным образом полифенол мангиферина (7-10%), который обладает такими фармакологическими свойствами, как противовоспалительная и антиоксидантная активность in vitro (внутри клетки) и in vivo (вне клетки).
Однако традиционные методы экстракции имеют ряд недостатков, среди которых низкая селективность и низкий выход экстракции, трудоемкие процессы, использование большого количества токсичных органических растворителей и длительные этапы концентрации, которые могут привести к потере или деградации антиоксидантов.
Технологии добычи под высоким давлением, такие как экстракция сверхкритических жидкостей (SFE) и экстракция под давлением жидкости (PLE), используются в последние годы, поэтому они являются интересными альтернативами для преодоления указанных выше недостатков.
Эти технологии используют зеленые растворители, такие как углекислый газ (CO2), этанол или вода, позволяют разрабатывать более быстрые и селективные процессы, снижают использование органических растворителей и стадий концентрации, а также гарантируют сохранение биологических свойств фенольных соединений при использовании легких условий эксплуатации при отсутствии света и кислорода.
Характеристика и экстракты листьев манго и их применение в промышленных масштабах
Антиоксидантные и фармацевтические свойства водных и этанолических экстрактов этого растения изучены различными авторами. Благодаря высокому содержанию фенольных соединений, прежде всего мангиферина, побочные продукты манго, особенно листья и кора, обладают противовоспалительными, антиоксидантными, антибактериальными, антидиабетическими, иммуномодулирующими и обезболивающими свойствами.
Экстракты листьев манго могут также использоваться в качестве натуральной антиоксидантной добавки, заменяющей токсичные синтетические антиоксиданты, такие как бутилгидрокситолуол (BHT). И в косметической промышленности проявляют антивозрастную активность и способность защищать кожу от ультрафиолетового излучения и предотвращать или снижать воздействие на кожу, губы и волосы, вызванное тепловым стрессом.
Высокое содержание мангиферина в экстрактах, полученных при экстракции сверхкритического диоксида углерода + этанола и SWE, свидетельствует об интересном применении этих экстрактов в промышленных масштабах.
Расширение масштабов процесса отбора под высоким давлением
Процесс проектирования требует применения полученных в лабораторных масштабах результатов на экспериментальных установках и в промышленных масштабах.
Увеличение масштабов процесса извлечения потребовало применения теории подобия и размерного анализа. Некоторые соображения требуют изменения масштаба: экстрактор находится в изотермических условиях, химическая реакция не происходит, и должна поддерживаться связь сходства, соответствующая геометрии и динамике.
По этой причине, необходимо поддерживать постоянные в каждой шкале работы геометрические коэффициенты и безразмерные числа, связанные с динамическим сходством.
Экономический анализ экстрактов листьев манго, полученных методами высокого давления
Высокое содержание фенольных соединений и очень сильная антиоксидантная активность экстрактов листьев манго, полученных методами экстракции под высоким давлением, указывают на возможность их использования в пищевой, косметической и фармацевтической промышленности. Эти отрасли промышленности все чаще требуют высококачественных, здоровых и более натуральных продуктов, производимых экологически безопасными методами.
Методы экстракции под высоким давлением соответствуют этим требованиям, поэтому они используют только зеленые растворители и сохраняют природные свойства экстрактов. Однако выбор подходящей технологии зависит от экономической целесообразности и пригодности процессов.
К сожалению, высокая инвестиционная стоимость этой технологии не позволяет рассматривать ее в качестве одного из вариантов при проектировании технологических процессов в промышленном масштабе.
