Development of methodology for green extraction of bioactive components from natural products using natural eutectic solvents

[M. Č. Lazović]

136 str.

Hemija - Analitička hemija / Chemistry - Analytical Chemistry

Predmet istraživanja ove doktorske disertacije jeste razvoj ekološki prihvatljive analitičke metodologije za analizu bioaktivnih komponenata iz prirodnih proizvoda. Ova metodologija ima za cilj sistematsku evaluaciju značajnog broja prirodnih eutektičkih smeša različitih fizičko–hemijskih svojstava i optimizaciju postupaka ekstrakcije, pri čemu bi predloženi postupak predstavljao zelenu alternativu konvencionalnoj metodi ekstrakcije organskim rastvaračima. Razvijene su nove i modifikovane u literaturi opisane prirodne eutektičke smeše koje su se koristile kao rastvarači za ekstrakciju fenolnih jedinjenja, kao najzastupljenijih sekundarnih metabolita u model sistemima (lekovito bilje, propolis i voće). Primenjeno je molekulsko modelovanje i hemometrijska analiza za obradu podataka u cilju odabira eutektičkih smeša sa najvećim potencijalom. Određen je sadržaj ukupnih fenola, flavonoida i antocijana i kvantifikovana su pojedinačna fenolna jedinjenja u zelenim ekstraktima i rezultati upoređena sa konvencionalnim ekstraktima. Urađeno je in vitro ispitivanje antioksidativne i antimikrobne aktivnosti ekstrakata. Procenjena je ekološka prihvatljivost metode ekstrakcije i visoko–efikasne tankoslojne hromatografije pomoću Nacionalnog indeksa uticaja metode (NEMI piktogram) i analitičke Eko–skale. Rezultati su ukazali na prednost eutektičkih smeša kao ekstrakcionog sredstva u pogledu prinosa, ekološke prihvatljivosti i ciljane ekstrakcije jedinjenja. Primena hemometrijske analize u kombinaciji sa neciljanim hemijskim profilisanjem je dala bolji uvid u uticaj strukture komponenata eutektičkih smeša na sastav ekstrakta. Molekulsko modelovanje je pružilo dublje razumevanje interakcija između eutektičkih smeša i ciljanih jedinjenja i omogućilo predviđanje efikasnosti ekstrakcije

The subject of this doctoral dissertation is the development of an environmentally friendly analytical methodology for the analysis of bioactive compounds from natural products. This methodology aims to systematically evaluate a significant number of natural eutectic solvents and to optimize the extraction procedure, as a green alternative to conventional methods. New and modified natural eutectic solvents were developed and then applied as solvents for the extraction of phenolic compounds, the most abundant secondary metabolites in the studied model systems (medicinal herbs, propolis, and berries). Molecular modeling and chemometric analysis were used for data processing to select the eutectic mixtures with the highest potential. The content of total phenols, flavonoids, and anthocyanins was determined, and individual phenolic compounds were quantified in green extracts and compared with conventional ones. An in vitro study to evaluate the biological activity of the extracts was performed. The greenness assessment for the extraction method and high–performance thin–layer chromatography was evaluated using the National Environmental Methods Index (NEMI pictogram) and analytical Eco–Scale. The results indicated the advantages of eutectic mixtures as an extraction medium compared to conventional methods in terms of yield, environmental acceptability, and targeted extraction. The application of chemometric analysis in combination with non–targeted chemical profiling provided a better understanding of the influence of the structure of eutectic components on extract composition. Molecular modeling offered a deeper understanding of the interactions between eutectic mixtures and target compounds and allowed for the prediction of of extraction efficiency

Prirodne eutektičke smeše, prirodni proizvodi, efikasnost ekstrakcije, fenolna jedinjenja, HPTLC, LC–MS, multivarijantna analiza, zelena hemija, molekulsko modelovanje

Natural Deep Eutectic Solvents, natural products, extraction efficiency, phenolic compounds, HPTLC, LC–MS, multivariate analysis, green chemistry, molecular modeling.

547.9:544.015.33(043.3)

Tekst