Development of the extraction procedure of polyphenolic antioxidants from medicinal plants using water

Primjena ljekovitih biljnih vrsta u svrhu izdvajanja njihovih bioaktivnih sastojaka, potaknula je mnogobrojna istraživanja učinkovitosti ekstrakcijskih postupaka, no, sve je veći interes za razvojem jednostavnih i lako primjenjivih postupaka ekstrakcije primjenom vode kao otapala. Cilj ovog rada bio je razviti postupak ekstrakcije 5 ljekovitih biljnih vrsta (gospina trava, neven, preslica, maslina i lipa) kombinacijom različitih parametara ekstrakcije; temperature, trajanja, veličine čestica i brzine miješanja. Udjel ukupnih polifenola određen je spektrofotometrijski Folin-Ciocalteau metodom, a antioksidacijski kapaciteti ekstrakata primjenom ABTS, DPPH i FRAP metoda. Među različitim kombinacijama parametara ekstrakcije, najučinkovitijim se pokazala kombinacija parametara ekstrakcije s temperaturom od 80 °C, vremenom ekstrakcije od 30 minuta, veličinama čestica biljnog materijala manjim od 100 µm te brzinom miješanja od 500 rpm što je rezultiralo ekstraktima s najvišim udjelom ukupnih polifenola te najvišim antioksidacijskim kapacitetom. Primjenom navedene kombinacije parametara ekstrakcije najveći prinos ekstrakcije određen je u ekstraktu nevena (1,00%), a najmanji prinos zabilježen je u ekstraktu lipe (0,61%). Također, primjenom istih parametara ekstrakcije, najveći udjel ukupnih polifenola određen je u ekstraktu gospine trave (92,70 mg GAE/g biljnog materijala), dok je najmanji udjel ukupnih polifenola utvrđen kod ekstrakta preslice (31,89 mg GAE/g biljnog materijala). Između rezultata prinosa ekstrakcije i udjela ukupnih polifenola nije utvrđena linearna korelacija, što ukazuje na prisutnost većeg udjela drugih topljivih sastojaka u dobivenim ekstraktima, no, uočena je visoka linearna korelacija između polifenolnih spojeva i antioskidacijskih svojstava što dokazuje da su polifenolni spojevi primarno odgovorni za antioksidacijski kapacitet biljnih ekstrakata.The use of medicinal plants for the purpose of isolation and recovery of their bioactive compounds, has been the subject of numerous scientific studies on different extraction techniques, however, an increasing interest arised for the development of simple and easily applicable extraction methods by using water as the solvent. The aim of this study was to develop the extraction procedure of bioactive compounds from 5 medicinal plants (St. John's wort, marigold, horsetail, olive leaf and linden) using a combination of different extraction parameters; temperature, duration, particle size and agitation speed. The content of total polyphenols was determined spectrophotometrically by the Folin-Ciocalteu method and antioxidant capacity of extracts was measured by the ABTS, DPPH and FRAP assays. Among the various combinations of extraction parameters, the combination of 80°C as the temperature, time of 30 minutes, the particle size of plant material less than 100 microns, and the agitation speed of 500 rpm was revealed as the most effective, resulting in extracts with the highest content of total polyphenols and antioxidant capacity. By using this combination of extraction parameters, the highest extraction yield was determined in marigold extract (1.00%), and the lowest in linden extract (0.61%). Also, using the same extraction parameters, the highest content of total polyphenols was determined in St. John's Wort extract (92.70 mg GAE/g plant material), and the lowest in horsetail extract (31.89 mg GAE/g plant material). Among the extraction yield and total polyphenols content no linear correlation was established, indicating on the significant proportion of other soluble ingredients in the obtained extracts apart from polyphenols, however, a high linear correlation between the polyphenolic content and antioxidant capacity confirmed that polyphenolic compounds are primarily attributed for the potent antioxidant capacity of plant extracts