Učinak mikroinkapsulacije na kemijski sastav te antimikrobna, antioksidacijska i citotoksična svojstva eteričnog ulja limunske trave (Cymbopogon flexuosus)

Research background. Lemongrass (Cymbopogon flexuosus) essential oil exhibits antimicrobial and antioxidant properties due to the presence of α-citral and β-citral. Essential oils are susceptible to volatilization and oxidation when applied to food matrices. Therefore, a barrier is needed to protect this material. The present study aims to produce microparticles containing lemongrass essential oil, with gum arabic and maltodextrin using spray drying technology. Experimental approach. Lemongrass essential oil was extracted by the hydrodistillation method and later microencapsulated with different wall materials. Free and microencapsulated lemongrass essential oil was evaluated for the cytotoxic activity (using Artemia salina as test sample), chemical composition (GC-MS), encapsulation efficiency, antioxidant activity (DPPH, ABTS and FRAP), antimicrobial activity and minimum inhibitory concentration. Results and conclusions. The lethal concentration (LC50) of lemongrass essential oil in the cytotoxic test was 8.43 μg/mL against Artemia salina; a high activity that can be associated with the presence of α-citral (~33%) and β-citral (~21%) in the samples, since these were the main compounds with bioactive properties. The highest value of microencapsulation efficiency (88.11%) was obtained when only gum arabic was used as wall material. In general, the microparticles showed satisfactory antioxidant activity (expressed as Trolox equivalents, between 348.66 and 2042.30 µmol/100 g) and bactericidal effect in vitro against Gram-positive and Gram-negative microorganisms. In conclusion, the microencapsulated lemongrass essential oil is a promising functional additive in the food and pharmaceutical industries. Novelty and scientific contribution. This study shows that microparticles containing lemongrass essential oil can be prepared using gum arabic and maltodextrin as wall materials by spray drying, resulting in high microencapsulation efficiency. The drying process maintained the antimicrobial and antioxidant properties of the essential oil. Therefore, the microencapsulated lemongrass essential oil is considered a natural, functional and promising additive in the food industry. Its antimicrobial action can increase the shelf life of fresh and semi-fresh products such as cheese, yogurts and meat products. In addition, its antioxidant action can delay the lipid and protein oxidation in food products.Pozadina istraživanja. Eterično ulje limunske trave (Cymbopogon flexuosus) sadržava α- i β-citral, zbog čega ima antimikrobni i antioksidacijski učinak. Eterična ulja hlape i oksidiraju nakon dodavanja hrani, pa ih treba zaštititi pomoću omotača. Svrha je ovoga rada bila postupkom sušenja raspršivanjem pomoću gume arabike i maltodekstrina proizvesti mikročestice koje sadržavaju eterično ulje limunske trave. Eksperimentalni pristup. Eterično ulje limunske trave dobiveno je postupkom hidrodestilacije, nakon čega je mikroinkapsulirano u različitim materijalima. Ispitani su citotoksični učinak (na larvama račića Artemia salina kao testnom uzorku), kemijski sastav (metodom GC-MS), učinkovitost inkapsulacije, antioksidacijski učinak (metodama DPPH, ABTS i FRAP), antimikrobni učinak i minimalna inhibicijska koncentracija eteričnog ulja limunske trave u izvornom obliku te u mikrokapsulama. Rezultati i zaključci. Smrtonosna koncentracija (LC50) eteričnog ulja limunske trave pri ispitivanju citotoksičnosti na larvama račića bila je 8,43 μg/mL. Povećana citotoksičnost povezuje se sa prisustvom α-citrala (≈33 %) i β-citrala (≈21 %), jer su to glavni spojevi s bioaktivnim svojstvima u uzorcima. Najveća učinkovitost mikroinkapsulacije (88,11 %) postignuta je kad je guma arabika korištena kao materijal za inkapsulaciju. Općenito su mikročestice imale zadovoljavajući antioksidacijski (između 348,66 i 2042,30 µmol/100 g, izraženu u Trolox ekvivalentima) i in vitro baktericidni učinak na Gram-pozitivne i Gram-negativne bakterije. Može se zaključiti da se eterično ulje limunske kiseline može koristiti kao funkcionalni dodatak u prehrambenoj i farmaceutskoj industriji. Novina i znanstveni doprinos. Istraživanje je pokazalo da se mikročestice eteričnog ulja limunske trave mogu dobiti korištenjem gume arabike i maltodekstrina kao materijala za inkapsulaciju u postupku sušenja raspršivanjem, s velikim učinkom inkapsulacije. Postupkom sušenja raspršivanjem zadržana su antimikrobna i antioksidacijska svojstva eteričnog ulja. Stoga se mikroinkapsulirano eterično ulje limunske trave smatra prirodnim, funkcionalnim i prikladnim dodatkom u prehrambenoj industriji. Njegovo antimikrobno djelovanje može produljiti trajnost svježih i polusvježih proizvoda, kao što su sir, jogurt i mesni proizvodi. Osim toga, njegovo antioksidacijsko djelovanje može usporiti oksidaciju proteina i lipida u prehrambenim proizvodima