اسانس روغنی نعناع: استخراج، بررسی خواص، شبیه سازی و بهینه سازی شرایط نگه داری آن
محورهای موضوعی : اصول مهندسی صنایع غذایی-مدل سازیمحمدرضا میرالوار 1 , پایا حسنعلی زاده 2 , سروین محمدی اقدم 3 , امید احمدی 4 *
1 - دانش آموخته کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی پلیمر، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز، ایران.
2 - دانش آموخته کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی پلیمر، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز، ایران.
3 - استادیار، گروه شیمی، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران
4 - دانش آموخته دکتری، گروه علوم و صنایع غذایی، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز، ایران.
کلید واژه: آنتی اکسیدانی, اسانس روغنی نعناع, بهینهسازی, شبیهسازی, ضد باکتریایی.,
چکیده مقاله :
امروزه بحث پژوهش درزمینه گیاهان دارویی و غذایی حائز اهمیت بوده و گسترش دامنه داروهای جدید از منابع طبیعی به‌عنوان راهکاری مناسب و دارای ارزش راهبردی و اقتصادی اهمیت خاصی پیداکرده است. یکی از این گیاهان مناسب و کاربردی نعناع (Mentha spicata L) بوده و خواص فراوان دارویی دارد. با انجام اسانسگیری با دستگاه کلونجر مقدار mL 4/2 اسانس روغنی نعناع به دست آمد، جهت بهینهسازی شرایط نگهداری، اسانس استخراج شده تحت چهار شرایط مختلف نگهداری: (1)درب باز محفظه در دمای محیط (2)درب بسته محفظه در دمای محیط (3)درب باز محفظه در دمای یخچال (4)درب بسته محفظه در دمای یخچال قرار گرفت. از نرم‌افزار COMSOL Multiphysics با هدف دنبال کردن شبیه سازی شرایط مختلف نگهداری اسانس استخراج شده استفاده گردید. با شبیهسازی فرآیند انتقال جرم تحت شرایط مختلف نگهداری، زمان اولیه تبخیر اسانس برای 4 حالت در شرایط نگهداری (1)، (2)، (3) و(4) به ترتیب زمانهای 30، 105، 270 و 480 دقیقه به دست آمد. به عبارتی پس از گذشت زمانهای محاسبه شده کاهش حجم در اسانس استخراج‌شده اتفاق خواهد افتاد. فعالیت آنتیاکسیدانی اسانس نعناع با روش DPPH اندازهگیری شده و مقدار 56% بدست آمد. پس از 144 ساعت زمان نگهداری فعالیت آنتیاکسیدانی نمونهها با شرایط مختلف (1)الی(4)به ترتیب به مقادیر 7%، 18%، 13% و 47% رسید. نتایج خاصیت ضدباکتریایی اسانس نعناع در مقابل دوگونه مختلف باکتریایی گرم منفی (اشرشیا کولی) و گرم مثبت (استافیلوکوکوس اورئوس) ارزیابی شده و خاصیت ضد باکتریایی اسانس در مقابل باکتری گرم مثبت (mm 22) بیشتر از باکتری گرم منفی (mm 17) بود. ارزیابی خاصیت ضد باکتریایی اسانس نیز تحت 4 شرایط مختلف با گذشت 144 ساعت، بهترین شرایط نگهداری شرایط (4)بوده که در مقابل باکتری گرم مثبت، کاهش 13% معادلmm 19 و در مقابل باکتری گرم منفی با کاهش 11% خاصیت، قطر هاله تشکیل‌شده mm 15 به دست آمد.
Nowadays the discussion of research in the field of medicinal and food plants is important, and expanding the range of new drugs from natural sources as a suitable solution with strategic and economic value has become particularly important. One of these suitable and practical plants is mint (Mentha spicata L) and has many medicinal properties. 2.4 mL of mint essential oil was obtained by extracting the essential oil with a Clevenger device. In order to optimize the storage conditions, the extracted essential oil was stored under four different storage conditions: (1) open door of the chamber at ambient temperature (2) Closed compartment door at ambient temperature (3) Open compartment door at refrigerator temperature (4) Closed compartment door was placed at refrigerator temperature. COMSOL Multiphysics software was used with the aim of following the simulation of different storage conditions of the extracted essential oil. By simulating the mass transfer process under different storage conditions, the initial time of essential oil evaporation for 4 conditions in the storage conditions (1), (2), (3) and (4) were 30, 105, respectively. 270 and 480 min were obtained. In other words, after the calculated times, the volume reduction will occur in the extracted essential oil. The antioxidant property of mint essential oil was measured by the DPPH method and the value was 56%. After 144 hours of storage time, the antioxidant property of the samples with different conditions (1) to (4) reached the values of 7%, 18%, 13% and 47%, respectively. The results of the antibacterial properties of min essential oil against two different gram-negative (Escherichia coli) and gram-positive (Staphylococcus aureus) bacterial species were evaluated and the antibacterial properties of the essential oil against gram-positive bacteria (22 mm) were higher than gram-negative bacteria (17 mm). The evaluation of the antibacterial property of the essential oil under 4 different conditions with 144 hours passed, the best maintenance condition was condition (4) in which against gram positive bacteria, a reduction of 13% equivalent to 19 mm and against gram negative bacteria with a reduction of 11% property, halo diameter Formed 15 mm was obtained.
1. Abubakar A. R, Haque M. Preparation of medicinal plants: basic extraction and fractionation procedures for experimental purposes. Journal of Pharmacy & Bioallied Sciences. 2020; 12(1): 1.
2. 2. Ahmadi O, Jafarizadeh-Malmiri, H. Green approach in food nanotechnology based on subcritical water: effects of thyme oil and saponin on characteristics of the prepared oil in water nanoemulsions. Food Science Biotechnology. 2020; 29(6): 783-792.
3. Ahmadi O, Jafarizadeh-Malmiri H. Intensification and optimization of the process for thyme oil in water nanoemulsions preparation using subcritical water and xanthan gum. Zeitschrift für Physikalische Chemie. 2021a; 235(5): 629-648.
4. Ahmadi O, Jafarizadeh-Malmiri H. Intensification process in thyme essential oil nanoemulsion preparation based on subcritical water as green solvent and six different emulsifiers. Green Processing Synthesis. 2021b 10(1): 430-439.
5. Ahmadi O, Seifi M, Jafarizadeh-Malmiri, H. Simulation of Silver Nanoparticles Green Synthesis Using Aloe Vera leaf Extract and Microwave Heating, and Evaluation of their Characteristics. Iranian Chemical Engineering Journal. 2021; 20(114): 82-96.
6. Alshahrani S. H, Alameri A. A, Zabibah R. S, Jalil A. T. J, Ahmadi O, Behbudi G. Screening Method Synthesis of AgNPs Using Petroselinum crispum (parsley) Leaf: Spectral Analysis of the Particles and Antibacterial Study. Journal of the Mexican Chemical Society. 2022; 66(4).
7. Chanotiya C. S, Pragadheesh V, Yadav A, Gupta P, Lal R. K. Cyclodextrin-based Gas Chromatography and GC/MS methods for determination of chiral pair constituents in mint essential oils. Journal of Essential Oil Research. 2021; 33(1): 23-31.
8. Eshghi M, Kamali-Shojaei A, Vaghari H, Najian Y, Mohebian Z, Ahmadi O, Jafarizadeh-Malmiri H. Corylus avellana leaf extract-mediated green synthesis of antifungal silver nanoparticles using microwave irradiation and assessment of their properties. Green Processing Synthesis. 2021; 10(1): 606-613.
9. Esmaili S, Zinsaz P, Ahmadi O, Najian Y, Vaghari H, Jafarizadeh-Malmiri H. Screening of four accelerated synthesized techniques in green fabrication of ZnO nanoparticles using Willow leaf extract. Zeitschrift für Physikalische Chemie.2022.
10. Goncalves D, Costa P, Bejar C. L, Bocquet A, Rodrigues C. E, Rodrigues A. E. Air diffusion of aroma-active components from crude citrus essential oils and their extract phases obtained by solvent extraction. Industrial Engineering Chemistry Research. 2018; 57(16): 5670-5679.
11. Isman M. B. Commercial development of plant essential oils and their constituents as active ingredients in bioinsecticides. Phytochemistry reviews. 2020; 19(2): 235-241.
12. Mahboubi M. Mentha spicata L. essential oil, phytochemistry and its effectiveness in flatulence. Journal of Traditional Complementary Medicine. 2021; 11(2), 75-81.
13. Makanjuola S. A. Influence of particle size and extraction solvent on antioxidant properties of extracts of tea, ginger, and tea–ginger blend. Food science & nutrition. 2017; 5(6), 1179-1185.
14. Mehran M, Masoum S, Memarzadeh M. Microencapsulation of Mentha spicata essential oil by spray drying: Optimization, characterization, release kinetics of essential oil from microcapsules in food models. Industrial Crops Products. 2020; 154, 112694.
15. Milojević S, Radosavljević D. B, Pavićević V, Pejanović S, Veljković V. B. Modeling the kinetics of essential oil hydrodistillation from plant materials. Hemijska industrija. 2013; 67(5): 843-859.
16. Osimani A, Garofalo C, Harasym J, Aquilanti L. Use of essential oils against foodborne spoilage yeasts: advantages and drawbacks. Current Opinion in Food Science. 2022; 45: 100821.
17. Sarkhosh A, Schaffer B, Vargas A, Palmateer A, Lopez P, Soleymani A, Farzaneh M. Antifungal activity of five plant-extracted essential oils against anthracnose in papaya fruit. Biological Agriculture & Horticulture. 2018; 34(1): 18-26.
18. Sartor R. B, Secchi A. R, Soares R. d. P, Cassel E. Dynamic simulation of rosemary essential oil extraction in an industrial steam distillation unit. Industrial Engineering Chemistry Research. 2011; 50(7): 3955-3959.
19. Sousa V. I, Parente J. F, Marques J. F, Forte M. A, Tavares C. J. Microencapsulation of Essential Oils: A Review. Polymers. 2022; 14(9): 1730.
20. Torrentó Mingatos M. 2019. Use of essential oils as alternative to food additives.
21. Yahya N. A, Attan N, Wahab R. A. An overview of cosmeceutically relevant plant extracts and strategies for extraction of plant-based bioactive compounds. Food and Bioproducts Processing. 2018; 112: 69-85.
22. Zochedh A, Priya M, Shunmuganarayanan A, Thandavarayan K, Sultan A. B. Investigation on structural, spectroscopic, DFT, biological activity and molecular docking simulation of essential oil Gamma-Terpinene. Journal of Molecular Structure. 2022; 1268: 133651.
23. Zorpeykar S, Mirzaee-Ghaleh E, Karami H, Ramedani Z, Wilson A. D. Electronic Nose Analysis and Statistical Methods for Investigating Volatile Organic Compounds and Yield of Mint Essential Oils Obtained by Hydrodistillation. Chemosensors. 2022; 10(11): 486.