Optimización de enzima

Jun 19, 2023

Scientific Reports volumen 13, número de artículo: 12872 (2023) Citar este artículo

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El aceite esencial de Zanthoxylum limonella posee actividad antimicrobiana potencial y es de considerable interés como aromatizante alimentario y hierba tradicional. En este estudio, se utilizó un método de extracción asistida por microondas, pretratamiento con enzimólisis (EP-MAE) para extraer el aceite esencial de Z. limonella. Se empleó la metodología de superficie de respuesta (RSM) con los modelos de diseño Plackett-Burman (PBD) y diseño Box-Behnken (BBD) para optimizar las condiciones en el método EP-MAE. Se seleccionaron siete variables, incluida la proporción agua-planta, cantidad de enzima, temperatura de incubación, tiempo de incubación, velocidad de agitación, tiempo de microondas y potencia de microondas, para determinar los valores óptimos para extraer el aceite esencial de Z. limonella. Como resultado, se evaluaron cuatro variables, incluida la proporción de agua a planta, la cantidad de enzima, el tiempo y la potencia del microondas, como variables significativas que afectan el rendimiento y los compuestos volátiles del aceite esencial de Z. limonella de los experimentos de PBD y BBD. Las condiciones óptimas de EP-MAE se obtuvieron de la siguiente manera: relación agua-planta (11,16 ml/g), cantidad de enzima (0,68%), tiempo de microondas (36,73 min) y potencia (1665 W). Se comparó la composición del aceite esencial de Z. limonella y su rendimiento a partir de EP-MAE con los extraídos de MAE e hidrodestilación. Las condiciones óptimas de extracción en el método EP-MAE mejoraron significativamente el rendimiento de aceite esencial (7,89 ± 0,08 mg/g) en comparación con las encontradas por MAE (7,26 ± 0,04 mg/g) y la hidrodestilación (7,04 ± 0,03 mg/g), respectivamente. . Se identificaron cincuenta y un componentes volátiles entre estos métodos, con compuestos principales similares de limoneno, β-pineno y α-felandreno, que muestran porcentajes que oscilan entre 34,59–35,78%, 19,91–22,67%, 8,47–8,75%, respectivamente. Sin embargo, con el método EP-MAE se detectó un contenido extremadamente alto de compuestos. Este estudio demuestra la importancia de EP-MAE, que puede aplicarse como un método de extracción de aceites esenciales más potente en plantas aromáticas en comparación con MAE y la hidrodestilación.

Los aceites esenciales son líquidos viscosos que contienen componentes complejos con olor aromático. Han sido ampliamente utilizados en diversas aplicaciones en productos farmacéuticos y terapias naturales, así como en la industria alimentaria desde la antigüedad hasta la actualidad1,2. También se han aplicado como agentes antimicrobianos y antioxidantes para la seguridad alimentaria, reemplazando a las drogas químicas y sintéticas1,2. Generalmente, el aceite esencial se extrae principalmente mediante hidrodestilación debido a su facilidad de operación y bajo costo. Sin embargo, esta técnica consume tiempo y energía. Además, este método a menudo da como resultado bajos rendimientos y la producción de productos de degradación, incluidos componentes termosensibles3. Debido a la gran demanda de aceites esenciales, existe una creciente preocupación por mejorar los rendimientos. Se fomenta el desarrollo de técnicas novedosas, rentables y respetuosas con el medio ambiente para extraer aceites esenciales. La extracción asistida por microondas (MAE) es un método novedoso y eficiente para extraer aceite esencial, lo que reduce significativamente los tiempos de extracción y mejora el rendimiento del aceite esencial4.

La técnica MAE es ampliamente conocida como una técnica ecológica y eficiente para extraer aceite esencial sin el uso de solventes orgánicos5,6. La extracción de aceites esenciales mediante la técnica MAE está directamente correlacionada con la interacción de la radiación de microondas con compuestos polares y agua, lo que lleva a temperaturas y presiones elevadas dentro de las células vegetales6,7. El aceite esencial se dispersa fácil y rápidamente desde la planta aromática reduciendo el tiempo y el consumo de energía7. En este método, también se mejoran el rendimiento de aceite esencial y el contenido de compuestos volátiles. Además, se sabe que el pretratamiento con enzimólisis (EP) mejora el rendimiento de aceite esencial de las plantas aromáticas al interactuar con técnicas de extracción como MAE de acuerdo con su alta eficiencia, bajo costo de concentración de enzima, método simple y ambiente amigable8,9. En este enfoque se utilizan varias enzimas hidrolíticas para destruir el citodermo de las células vegetales y los componentes endocelulares de fácil liberación8,9. Por lo tanto, se ha interesado y rápidamente ha aumentado el uso de un método alternativo de pretratamiento de enzimólisis combinado con irradiación de microondas para la extracción de aceites esenciales8,10.

Zanthoxylum limonella es un árbol perenne perteneciente a la familia Rutaceae. Normalmente se cultiva en el sudeste asiático11. Generalmente se planta como aromatizante de alimentos y como hierba tradicional para el tratamiento de diversas enfermedades, como infecciones estomacales y dentales y enfermedades respiratorias12. La utilización de Z. limonella también se detecta como fuente de potentes agentes antimicrobianos que se han utilizado como aditivos alimentarios con componentes principales de limoneno, felandreno y sabineno11,12,13. La hidrodestilación ha sido la técnica principal para extraer el aceite esencial de Z. limonella. Sin embargo, el uso de una nueva tecnología de extracción en lugar de la hidrodestilación convencional para mejorar el rendimiento del aceite esencial de Z. limonella todavía es limitado. Por lo tanto, se ha investigado un método eficiente y con grandes beneficios ecológicos y económicos para extraer aceite esencial de los frutos de Z. limonella13.

En este trabajo, se empleó el EP-MAE para extraer aceite esencial de Z. limonella y las condiciones de extracción se optimizaron utilizando RSM con modelos PBD y BBD. También se comparó el rendimiento del aceite esencial de Z. limonella extraído mediante MAE e hidrodestilación con el extraído mediante el método EP-MAE. La composición del aceite esencial de Z. limonella obtenida mediante todos los métodos también se analizó mediante cromatografía de gases-espectrometría de masas (GC-MS).

Se emplearon siete variables (Tabla 1), incluida la proporción de agua a planta, cantidad de enzima, temperatura de incubación, tiempo de incubación, velocidad de agitación, tiempo de microondas y potencia de microondas para optimizar los valores adecuados para extraer el aceite esencial de Z. limonella. Todas las variables seleccionadas que afectan el rendimiento del aceite esencial de Z. limonella se evaluaron mediante el modelo PBD con doce pruebas (Tabla 2). A partir del diseño PBD se logró la ecuación de regresión que fue capaz de predecir las variables que influyeron en el rendimiento del aceite esencial. La ecuación modelo para el rendimiento de aceite de Z. limonella se puede lograr como Y = 1,40 + 0,05A + 0,92B + 0,01C-0,01D + 0,01E + 0,02F + 0,01G. La Figura 1 muestra la importancia de cada variable mediante un diagrama de Pareto con valores de T y P. Como resultado, el signo—podría reflejar el efecto negativo, mientras que el signo + de los valores T indicó un efecto positivo de las variables en la condición de extracción. Las variables fueron superiores al límite del valor T (3,28) y el límite de Bonferroni (5,06) se determinaron como variables significativas en el método EP-MAE. Se encontró que cuatro variables, incluido el tiempo y la potencia del microondas, la cantidad de enzima y la proporción agua-planta, se consideran variables significativas en el rendimiento de aceite esencial de Z. limonella en el método EP-MAE.

Gráfico de Pareto del rendimiento de aceite esencial de Z. limonella de EP-MAE del modelo PBD con variables que incluyen (A) relación agua-planta, (B) cantidad de enzima, (C) temperatura de incubación, (D) tiempo de incubación, (E) agitación velocidad, (F) tiempo de microondas y (G) potencia de microondas.

Debido a cuatro variables significativas, incluida la proporción de agua a planta, la cantidad de enzima, el tiempo y la potencia del microondas, se realizaron 29 experimentos de prueba mediante el modelo BBD. Los rendimientos reales y previstos se demuestran en la Tabla 3. La importancia de cada variable y el coeficiente (R2) también se resumen en la Tabla 4. La ecuación modelo para el rendimiento de aceite esencial de Z. limonella se puede encontrar como Y = 6,82 + 0,34 A + 0,57B + 0,36F + 0,54G−0,17AF + 0,14AG−0,16BF−0,16BG + 0,18FG–0,26A2−0,39B2−0,21F2−0,38G2. El análisis mediante ANOVA para el modelo BBD demostró que el modelo generado fue significativo (p < 0,0001) y la falta de ajuste residual no fue significativa (p = 0,1971 > 0,05). El coeficiente ajustado y el coeficiente de correlación fueron 0,9711 y 0,9855, respectivamente.

En la Fig. 2 se muestran gráficos tridimensionales y de contorno obtenidos de los resultados de BBD. Estos gráficos demuestran los efectos entre dos variables sobre el rendimiento de aceite esencial de Z. limonella con las otras dos variables independientes. En las Figs. 2a, 2c y 2d que predicen la relación entre la relación agua-planta y el tiempo de microondas, la relación entre la potencia de microondas y la cantidad de enzima, y ​​la relación entre la potencia de microondas y el tiempo de microondas, respectivamente, mientras que una fuerte interacción mutua que resulta en una alta El rendimiento de aceite esencial de Z. limonella se encontró en las figuras 2b y 2e, que ilustran la relación entre la relación agua-planta y la potencia de microondas y la relación entre la potencia de microondas y el tiempo de microondas.

Gráficos tridimensionales y de contorno del modelo BBD; efecto entre la proporción agua-planta versus el tiempo de microondas (a); efecto entre la relación agua-planta versus la potencia de microondas (b); efecto entre la potencia del microondas versus la cantidad de enzima (c); efecto entre la potencia del microondas versus el tiempo del microondas (d); y efecto entre el tiempo de microondas versus la cantidad de enzima (e) sobre el rendimiento de aceite esencial de Z. limonella.

La verificación de la adecuación del modelo se ilustra en la Fig. 3. El gráfico normal (Fig. 3a) muestra una línea recta que presenta una distribución normal independiente de cada variable. El gráfico de residuos versus número de ejecución (Fig. 3b) muestra una distribución aleatoria que oscila entre + 3 y -3, lo que indica la correlación del modelo cuadrático entre los factores causales del método EP-MAE y el rendimiento de aceite de Z. limonella. Las gráficas entre los valores previstos y los reales se muestran en la Fig. 3c. Este gráfico presenta una línea recta que sugiere que este modelo generado se logró para predecir con precisión comparándolo con los valores de respuesta reales. Se encontró que el modelo propuesto a partir de tres parcelas residuales se puede aplicar para optimizar el método de extracción del aceite esencial de Z. limonella.

Comprobación de la adecuación del modelo obtenida mediante el gráfico normal (a) y el número de ejecución (b) frente a los residuos y el valor previsto frente al real (c).

Del experimento BBD, la condición óptima para extraer aceite de Z. limonella mediante el método EP-MAE consistió en una proporción de agua a planta de 11,16 ml/g, una cantidad de enzima de 0,68 %, un tiempo de microondas de 36,73 min y una potencia de 1665 W. El rendimiento previsto de aceite esencial de Z. limonella fue de 7,85 mg/g. Los valores obtenidos de las condiciones óptimas se establecieron en los experimentos reales para comparar el rendimiento de aceite de Z. limonella. Los resultados mostraron que el rendimiento promedio de aceite esencial de Z. limonella fue de 7,89 ± 0,08 mg/g en los experimentos reales. Los resultados obtenidos fueron similares a los obtenidos del valor predicho demostrando la precisión del modelo generado. Además, se comparó el rendimiento del aceite esencial de Z. limonella obtenido de EP-MAE con el obtenido de MAE e hidrodestilación. Como resultados, el rendimiento de aceite esencial de Z. limonella obtenido de MAE e hidrodestilación fue significativamente menor que los encontrados por EP-MAE representando 7.26 ± 0.04 mg/g y 7.04 ± 0.03 mg/g, respectivamente.

Los compuestos volátiles en los aceites esenciales de Z. limonella y su área máxima relativa obtenida de EP-MAE, MAE e hidrodestilación se enumeran en la Tabla 5. Se encontró un perfil volátil similar entre estos métodos de extracción. En total, se identificaron 51 componentes volátiles con los mismos compuestos principales de limoneno, β-pineno y α-felandreno, mostrando porcentajes que oscilaron entre 34,59 y 35,78%, 19,91 y 22,67%, 8,47 y 8,75%, respectivamente. Además, la concentración de la mayoría de los componentes volátiles obtenidos por EP-MAE fue significativamente mayor que los obtenidos por MAE y la hidrodestilación, respectivamente. Estos compuestos volátiles consistían en mirceno, α-terpineno E-β-ocimeno, terpinen-4-ol y germacreno D. Sin embargo, algunos compuestos como canfeno, acetato de isoisopulegilo, citronelol, alcohol de perilla y carvacrol poseían contenidos similares en todas las extracciones. métodos.

El rendimiento de aceite esencial de Z. limonella logrado con el pretratamiento enzimático con celulasa fue significativamente mayor que el obtenido con otros métodos sin pretratamiento. Los resultados mostraron que el pretratamiento enzimático con celulasa en la extracción del aceite esencial de Z. limonella se vio afectado en su rendimiento y composición del aceite esencial. Los resultados fueron similares a los encontrados en estudios previos que describen que la celulasa puede hidrolizar los enlaces glicosídicos β-1,4 en la estructura de las células vegetales, principalmente la celulosa8,14,15. Varios resultados demostraron el éxito del pretratamiento enzimático con celulasa en la extracción de aceites esenciales de madera de águila16, cítricos17, albahaca18, canela8 y lavanda9. Se observó que la estructura de las paredes celulares de Z. limonella fue rota y despolimerizada principalmente por la celulasa en el pretratamiento, liberando posteriormente aceite esencial intracelular en la mezcla y resultando en un mayor rendimiento en la extracción.

El experimento PBD reveló que se evaluaron cuatro variables, incluida la proporción de agua a planta, la cantidad de enzima, el tiempo y la potencia del microondas, como variables significativas que afectan el rendimiento y los compuestos volátiles del aceite esencial de Z. limonella obtenido mediante el método EP-MAE. Nuestro resultado estuvo de acuerdo con el estudio de Liu et al.8 que informaron que estos cuatro factores fueron los principales factores en el rendimiento del aceite esencial. Karami et al. (2015)19 informaron que la proporción de agua a planta era uno de los factores importantes en la extracción de aceites esenciales. Se puede detectar una extracción incompleta en la extracción que utiliza una proporción baja de agua a planta, mientras que se puede encontrar una separación complicada con productos no deseados cuando se utiliza una proporción alta de agua a planta. La cantidad de enzima celulasa también se consideró como un factor clave que mejora el rendimiento del aceite esencial mediante la interacción entre los sustratos y la enzima celular resultante de la solubilización de la pared celular8,20. Sin embargo, la eficiencia de las enzimas dependía de su costo y de las fuentes extraídas21. Además, el tiempo y la potencia del microondas tuvieron el impacto más significativo en el rendimiento y los compuestos volátiles del aceite esencial de Z. limonella. La extracción prolongada y la alta potencia del microondas podrían provocar la descomposición de compuestos volátiles, lo que resultaría en un menor rendimiento del aceite esencial de Z. limonella5. Por lo tanto, estos cuatro factores se utilizaron además para optimizar las condiciones de extracción en el método EP-MAE. Esta optimización tiene como objetivo lograr ahorros de costos, reducir el tiempo de extracción y obtener un alto rendimiento junto con los compuestos volátiles esenciales del aceite esencial de Z. limonella.

A partir de los resultados de BBD, se encontró un valor R2 alto de 0,9855 para la respuesta. El valor de R2 en este estudio es aceptable debido a un R2 superior a 0,75. El valor R2 ajustado y previsto fue 0,9711 y 0,9251, respectivamente. Se puede observar que el modelo creado fue extremadamente significativo con un valor de P <0,0001 y un valor de F superior a 60. El valor de F y P de la falta de ajuste reveló una diferencia no significativa en la varianza con un valor de 2,49 y 0,1971, respectivamente. . El modelo sugerido también presentó una precisión de adecuación de 30,38, por lo que este modelo podría emplearse para diseñar variables en el método EP-MAE. Como se observó, tanto los términos lineales como los cuadráticos de las dos variables, cantidad de enzima y potencia de microondas, exhibieron significación significativa. Además, los términos lineales de las dos variables, relación agua-planta y tiempo de microondas, demostraron una alta significancia. Los efectos interactivos entre la proporción de agua a planta y el tiempo de microondas, así como los efectos entre la cantidad de enzima y el tiempo de microondas, y el efecto entre la cantidad de enzima versus el tiempo de microondas fueron altamente significativos, mientras que los términos interactivos de la proporción de agua a planta versus la cantidad de enzima no fueron significativos.

Como se observó, tanto las proporciones altas como bajas de agua a planta podrían tener un impacto en la disolución, y las proporciones altas podrían conducir a una extracción incompleta8,20. Sin embargo, el uso de alta potencia de microondas probablemente destruye las células de aceite esencial, mientras que una baja potencia de microondas podría reducir el calentamiento dieléctrico22,23. La radiación inicial en el sistema MAE podría mejorar la solubilización de los aceites esenciales, mientras que el empleo de alta potencia de microondas puede degradar las enzimas y los materiales vegetales, disminuyendo la producción de aceites esenciales5,6,7. En este estudio se encontró que la potencia óptima de microondas era 1665 W. Como se observó, la alta potencia del microondas no se vio afectada en el rendimiento del aceite esencial de Z. limonella. Las condiciones óptimas obtenidas por el modelo BBD revelaron un contenido significativamente mayor de todos los compuestos volátiles en el EP-MAE que los encontrados en el MAE y la hidrodestilación, respectivamente. El contenido extremadamente bajo de estos compuestos volátiles en el método de hidrodestilación puede contribuir al largo tiempo de extracción que resulta en oxidación completa, hidrólisis e incluso otras reacciones en el sistema22. El resultado obtenido fue similar al estudio de Liu et al.24 que describe que el contenido de endoborneol del aceite esencial de alcanfor Cinnamomum fue significativamente mayor al extraer con el método EP-MAE en comparación con los encontrados con el método MAE. Este fenómeno puede deberse a la reacción de hidrólisis mediante pretratamiento de enzimólisis. Además, algunos compuestos volátiles que contienen una mayor fuerza dipolar generalmente demostraron una respuesta más drástica durante la irradiación con microondas, lo que resultó en una separación más fácil del material vegetal6,7.

El método EP-MAE resultó exitoso para la extracción de aceite esencial de Z. limonella. Las variables de extracción se optimizaron utilizando RSM con modelos PBD y BBD. Se encontró que cuatro variables, incluida la proporción de agua a planta, la cantidad de enzima, el tiempo y la potencia del microondas, se evaluaron como variables significativas en el rendimiento y los compuestos volátiles del aceite esencial de Z. limonella. Las condiciones óptimas en EP-MAE se encontraron como sigue: relación agua-planta (11,16 ml/g), cantidad de enzima (0,68%), tiempo de microondas (36,73 min) y potencia (1665 W). Se comparó la composición del aceite esencial de Z. limonella y su rendimiento a partir de EP-MAE con los obtenidos mediante MAE e hidrodestilación. Las condiciones óptimas del método EP-MAE llevaron a un aumento significativo en el rendimiento de aceite esencial (7,89 ± 0,08 mg/g) en comparación con las encontradas por MAE (7,26 ± 0,04 mg/g) y la hidrodestilación (7,04 ± 0,03 mg/g). . El análisis GC-MS reveló un perfil volátil sin cambios en comparación con los perfiles obtenidos utilizando el MAE y el método de hidrodestilación. Los principales compuestos identificados entre todos los métodos fueron limoneno, β-pineno y α-felandreno. En general, el EP-MAE mejoró el rendimiento en comparación con los obtenidos por MAE y la hidrodestilación, respectivamente. El EP-MAE es prometedor como técnica de extracción de aceite esencial de Z. limonella sin comprometer su calidad. Esto sugiere que su potencial favorable podría extenderse también a la extracción de aceites esenciales de una variedad de plantas aromáticas.

Las partes aéreas de Z. limonella se recolectaron en el distrito de Pua, provincia de Nan, Tailandia, en septiembre de 2021. El acceso al sitio de recolección fue aprobado por la Sra. Panid Taewa, propietaria de la granja. El material vegetal se recolectó con el consentimiento de la Universidad Mae Fah Luang. No se requirió ninguna regulación adicional para la recolección de esta planta. Además, la recolección de material vegetal cumplió con las directrices y legislación institucionales (Universidad Mae Fah Luang), nacionales e internacionales pertinentes. Fue identificado por el taxónomo Dr. Jantrararuk Tovaranonte, director del Jardín Botánico Mae Fah Luang, con un espécimen de comprobante MFU 10064. Fue depositado en el Jardín Botánico Mae Fah Luang, Universidad Mae Fah Luang, Chiang Rai, Tailandia. Los frutos de Z. limonella se secaron en estufa a 60 °C durante 12 h antes de guardarse en una bolsa plástica a temperatura ambiente hasta su uso. La enzima celulasa neutra (> 10.000 U/g) se adquirió de Sigma-Aldrich Inc. (St. Louis, MO). En este estudio se utilizaron todos los productos químicos de calidad analítica de Sigma-Aldrich Inc. (St. Louis, MO).

La extracción EP-MAE se realizó en dos partes, incluido el pretratamiento enzimático y la extracción adicional en un sistema de microondas. Este método se aplicó siguiendo el método de Liu et al.8 En primer lugar, los frutos secos de Z. limonella se pulverizaron hasta obtener un tamaño homogéneo mediante un desintegrador (malla 50-60). Después de eso, se mezclaron 100 g de polvo homogéneo de fruta de Z. limonella, solución de enzima celulasa a pH 5 y 10 µl de 100 mg/l de 2,6-dimetilpiridina, estándar interno, y se incubaron adicionalmente utilizando un oscilador de baño maría con agitación digital. (Bioevopeak, Shandong, China) previamente sometidos a un aparato de extracción por microondas (ETHOS™, Metrohm, Australia). El exceso de agua en los aceites esenciales se eliminó utilizando Na2SO4 anhidro. Los aceites de Z. limonella obtenidos se transfirieron a viales de color ámbar sellados y se mantuvieron a 4 °C. El método MAE se realizó utilizando las mismas condiciones de extracción optimizadas descritas en el método EP-MAE sin ningún tratamiento previo. Además, también se extrajo mediante hidrodestilación el aceite esencial de Z. limonella. Brevemente, se colocaron 100 g de polvo de fruta de Z. limonella y 1 litro de agua destilada en un recipiente tipo matraz. El aceite esencial se extrajo mediante hidrodestilación con un aparato tipo Clevenger (Apex Chemicals, Tailandia) hasta que no se encontró aceite esencial. El método de extracción en MAE y la hidrodestilación fue el mismo que se describe en EP-MAE. Los aceites esenciales obtenidos por MAE e hidrodestilación se utilizaron como control en comparación con los obtenidos por el método EP-MAE. El rendimiento se calculó basándose en materias primas secas.

Se empleó el modelo PBD con siete variables para optimizar las variables que influyen en el rendimiento de aceite esencial de Z. limonella. El método en este estudio fue modificado del estudio de Liu et al.8 En experimentos previos, se estudiaron las influencias de siete variables para optimizar los rangos adecuados para la extracción del aceite esencial de Z. limonella. La optimización matemática de todas las variables y los resultados obtenidos se muestran en la Tabla 1. Una ecuación matemática polinómica de primer orden: Y = β0 + ∑βi + Xi donde Y es el % de rendimiento, β0 y βi instantes para las constantes del término de intercepción y el coeficiente de regresión, respectivamente. Se investigaron siete variables diferentes e independientes, incluida la proporción agua-planta, cantidad de enzima, temperatura de incubación, tiempo de incubación, velocidad de agitación, tiempo de microondas y potencia, para evaluar las variables comparativamente significativas para la extracción de aceite esencial de Z. limonella (respuesta). Todas las variables independientes se muestran en la Tabla 2 diseñadas como − 1 y + 1 para valores bajos y altos con doce experimentos. El rendimiento promedio de aceite esencial de Z. limonella de cada experimento se calculó utilizando el software Design Expert 13.

El modelo BBD también se utilizó para optimizar las condiciones de extracción en el método EP-MAE con factores independientes en la extracción del aceite esencial de Z. limonella. Se evaluaron tres niveles de cada variable y se representaron como bajo, central y alto, respectivamente. Se diseñaron veintinueve experimentos utilizando el software Design Expert 13 y los resultados se proporcionan en la Tabla 3. La extracción de aceite esencial de Z. limonella se evaluó mediante la siguiente ecuación polinómica de segundo orden, y el rendimiento real de aceite esencial se obtuvo mediante la análisis multirregresión. Y = β0 + ∑3 i = 1 βiXi + ∑3 i = 1 βiiX2 i + ∑2 i = 1 ∑3 j = i + 1 βijXiXj donde Y es el rendimiento promedio de aceite esencial de Z. limonella. β0, βi, βii y βij son los coeficientes de regresión correspondientes de los términos intercepto, lineal, cuadrático e interactivo, respectivamente; y Xi y Xj son las variables independientes codificadas.

Un cromatógrafo de gases Agilent 6890 N conectado con un detector selectivo de masas de ionización por impacto de electrones (Agilent Technologies, Santa Clara, CA, EE. UU.). Se empleó un capilar de sílice fundida DB5-MS (J&W Scientific, EE. UU.) con un diámetro de 30 m × 0,25 mm de diámetro interior, 0,25 µm para separar compuestos volátiles. Los aceites esenciales obtenidos por todos los métodos de extracción se diluyeron con hexano en una proporción de 1:100 v/v. Cada solución de muestra (1,0 µL) se inyectó en el puerto de inyección del aparato GC-MS en modo dividido (relación de división de 1:50). Se utilizó gas helio con una velocidad de 1,0 ml/min como gas portador. En este trabajo se utilizó el modo de ionización por impacto de electrones con el inyector, la fuente de iones y una temperatura de interfaz de 250 °C. La temperatura programada se utilizó con una temperatura inicial de 60 °C y luego se aumentó a 220 °C a una velocidad de 3 °C/min. Los compuestos volátiles se identificaron utilizando el software MassHunter Acquisition (Agilent Technologies, Santa Clara, CA, EE. UU.) comparando sus espectros de masas con los obtenidos de las bibliotecas Wiley7N y W8N08 y Adams25. También se calcularon los índices de retención de todos los compuestos volátiles en correlación con los obtenidos por los n-alcanos C9-C16. Los contenidos relativos de los compuestos identificados se calcularon como relaciones entre las áreas de sus picos y las áreas de los picos del estándar interno (2,6-dimetilpiridina).

Se empleó el software Design Expert 13 (Stat-Ease, Minneapolis, EE. UU.) en experimentos de PBD y BBD. Cada experimento se realizó durante cinco repeticiones. Los datos se representaron como valores promedio. Se aplicó el análisis de varianza (ANOVA) para determinar la importancia del rendimiento de aceite esencial y los perfiles volátiles entre todas las muestras, donde todos los datos se muestran como valores medios ± desviación estándar.

Todos los datos generados o analizados durante este estudio se incluyen en este artículo publicado.

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Los autores agradecen al Centro de Innovación de Plantas Médicas de la Universidad Mae Fah Luang por proporcionar MAE en este estudio. Este trabajo fue apoyado financieramente por la Universidad Mae Fah Luang.

Facultad de Ciencias, Universidad Mae Fah Luang, Chiang Rai, 57100, Tailandia

Sarunpron Khruengsai, Nittirat Promhom, Teerapong Sripahco, Piyanuch Siriwat y Patcharee Pripdeevech

Centro de Innovación Química para la Sostenibilidad (CIS), Universidad Mae Fah Luang, Chiang Rai, 57100, Tailandia

Patcharee Pripdeevech

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SK, NP y TS realizaron experimentos. SK y NP realizaron análisis GC-MS y analizaron datos. PS también analizó los datos. SK y PP escribieron y revisaron el manuscrito. El PP supervisó los trabajos.

Correspondencia a Patcharee Pripdeevech.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

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Reimpresiones y permisos

Khruengsai, S., Promhom, N., Sripahco, T. et al. Optimización de la extracción por microondas asistida por enzimas del aceite esencial de Zanthoxylum limonella utilizando la metodología de superficie de respuesta. Informe científico 13, 12872 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-40142-4

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Recibido: 16 de mayo de 2023

Aceptado: 05 de agosto de 2023

Publicado: 08 de agosto de 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-40142-4

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