The Effect of Sub and Supercritical Fluids in Determination Chemical Composition and Antioxidant Capacity of Artemissia annua L.

Öz

In this study, the effects of sub and supercritical fluid extraction methods on the chemical composition and antioxidant activity of annual wormwood (Artemisia annua L.) which is important medicinal aromatic plants were investigated. The applied sub/supercritical fluid extractions were subcritical water, subcritical ethanol and supercritical CO2. The efficiency of these methods has been compared by using steam distillation, refluxing and organic solvent extraction in an ultrasonic bath. Free radical scavenging method (DPPH), total antioxidant capacity (CUPRAC) and total phenol content (FOLIN) methods were conducted to determine the antioxidant activities of the extracts. The results revealed that the components and concentrations in the extracts varied according to the extraction method. Taking advantage of this difference, the extraction method suitable for the purpose of use of the extract can be selected. Economically important oxygenated components were mostly obtained by subcritical water extraction. It was determined that the most effective method in antioxidant activity determination studies was subcritical ethyl alcohol extraction. It is thought that the results obtained will make an important contribution to the pharmacology, food and nutraceuticals industries.

Anahtar Kelimeler

• Sub and Supercritical Fluids
• Artemisia annua L
• Antioxidant activity

Yıllık Pelinotunun (Artemissia annua L.) Kimyasal Kompozisyonu ve Antioksidan Kapasitesinin Belirlenmesinde Sub ve Süperkritik Akışkanların Etkisi

Öz

Bu çalışmada, tıbbi aromatik bitkilerden yıllık pelinotunun (Artemisia annua L.) kimyasal kompozisyonu ve antioksidan aktivitesi üzerine sub ve süperkritik akışkan ekstraksiyon metodlarının etkileri incelenmiştir. Uygulanan sub/süperkritik akışkan ekstraksiyonları, subkritik su, subkritik etanol ve süperkritik CO2 kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Bu yöntemlerin etkinliği su buharı destilasyonu, geri soğutucu altında kaynatma ve ultrasonik banyoda organik çözücü ile ekstraksiyon yöntemleri kullanılarak kıyaslanmıştır. Ekstraktların antioksidan aktivitelerini belirlemek için serbest radikal temizleme yöntemi (DPPH), toplam antioksidan kapasite (CUPRAC) ve toplam fenol içeriği (FOLIN) yöntemleri uygulanmıştır. Sonuçlar ekstraktlardaki bileşen ve konsantrasyonların ekstraksiyon metoduna göre değişiklik gösterdiğini ortaya koymuştur. Bu farklılıktan yararlanarak ekstraktın kullanım amacına uygun ekstraksiyon metodu seçilebilir. Ekonomik olarak önemli olan oksijenli bileşenler en fazla sub-kritik su ekstraksiyonu ile elde edilmiştir. Antioksidan aktivite belirleme çalışmalarında en etkin yöntemin sub- kritik etil alkol ekstraksiyonu olduğu belirlenmiştir. Elde edilen sonuçların farmakoloji, gıda ve nutrasötik sektörlerine önemli katkı sağlayacağı düşünülmektedir.

Anahtar Kelimeler

• Sub ve Süper kritik akışkanlar
• Artemisia annua L.
• Antioksidan aktivite

Kaynakça

1. 1. Türk, M., 2010. Bazı Önemli Tıbbi Bitkilerin Kimyasal Kompozisyonu ve Antioksidan Kapasitelerinin Belirlenmesinde Sub ve Süperkritik Akışkanların Etkisi, Ç.Ü. Doktora Tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü.
2. 2. Altunkaya, A., Yıldırım, B., Ekici, K., Terzioğlu, Ö., 2014. Determining Essential Oil Composition, Antibacterial and Antioxidant Activity of Water Wormwood Extracts, GIDA, 39(1), 17-24.
3. 3. Martinez-Correa, A.H., Bitencourt G., Raphaela, Kayano, A.V.A.C., Magalhales, M.P., Costa, T.M.F., Cabral, A.F., 2017. Integrated Extraction Process to Obtain Bioactive Extracts of Artemisia Annua L. Leaves Using Supercritical CO2, Ethanol and Water, Industrial Crops and Products, 95, 535-542.
4. 4. Chrastil, J., 1982. Solubility of Solids and Liquids in Supercritical Gases, Journal of Physical Chemistry, 86, 3016-3021.
5. 5. Giray, E. S., Kırıcı, S., Kaya, D. A., Türk, M., Sönmez, Ö., İnan, M., 2008. Comparing the Effect of Subcritical Water Extraction with Conventional Extraction Methods on the Chemical Composition of Lavandula Stoechas. Talanta, 74, 930-935.
6. 6. Özel, Z.M., Gogus, F., Lewis, C.A., 2003. Subcritical Water Extraction of Essential Oils from Thymbra Spicata, Food Chemistry, 82, 381-386.
7. 7. Gracia, G.L., Castro, L.D.M., 2000. Continuous Subcritical Water Extraction of Medicinal Plant Essential Oil: Comparison with Conventional Techniques, Talanta, 51, 1179-1185.
8. 8. Kubatova, A., Miller, J.D., Hawthorne, B.S., 2001. Comparison of Subcritical Water and Organic Solvents for Extracting Kava Lactones from Kava Root, Journal of Chromatography A, 923, 187-194.

9. 9. Wang, Y., Gao, Y., Ding, H., Liu, S., Han, X., Gui, J., Liu, D., 2017. Subcritical Ethanol Extraction of Flavonoids from Moringa Oleifera Leaf and Evaluation of Antioxidant Activity, Food Chemistry, 218, 152-158.
10. 10. Mohammadreza, R.V., 2008. Variation in the Essential Oil Composition of Artemisia annua L. of Different Growth Stages Cultivated in Iran, Botany Research Journal, 1(2), 33-35.
11. 11. Juteau, F., Masotti, V., Bessiere, M.J., Dherbomez, M., Viano, J., 2002. Antibacterial and Antioxidant Activities of Artemisia Annua Essential Oil, Fitoterapia, 73, 532-535.
12. 12. Tzenkova, R., Kamenarska, Z., Draganov, A., Atanassov, A., 2010. Composition of Artemisia Annua Essential Oil Obtained From Species Growing Wild In Bulgaria, Biotechnol & Biotechnol. Eq., 24(2), 1833- 1835.
13. 13. Beney, P.J., Breuer, G.M., Jacobs, G.H., Zierath, D.L., Mollenhauer, P.J., Norton, K.K., 1996. Review, Evaluation, and Application of Solid Phase Extraction Methods, Hygienic Laboratory, University of Iowa, 102 Oakdale Campus, Iowa City, Iowa, 52242-500.
14. 14. http://webbook.nist.gov/chemistry/gc-ri/.
15. 15. Sanchez, M. C., Larraurı, J.A., Saura, C.F., 1998. A Procedure to Measure the Antiradical Efficiency of Polyphenols, Journal of the Science of Food and Agriculture, 76, 270-276.
16. 16. Miliauskas, G., Venskutonis, R. P., Beek, van T.A., 2004. Screening of Radical Scavenging Activity of Some Medicinal and Aromatic Plant Extracts, Food Chemistry, 85, 231-237.
17. 17. Apak, R., Güçlü, K., Özyürek, M., Karademir, E.S.,. 2004. Novel Total Antioxidant Capacity Index for Dietary Polyphenols and Vitamins C and E, Using Their Cupric Ion Reducing Capability in the Presence of Neocuproine: CUPRAC Method, Journal of Agricultural and Food Chemistry, 52, 7970-7981.
18. 18. Singleton, V.L., Rossi, J.A., 1965. Colorimetry of Total Phenolics with Phosphomolybdic- Phosphotungstic Acid Reagents, American Journal of Enology and Viticulture, 16, 144-158.
19. 19. Singleton, V.L., Orthofer, R., Lamuela- Raventos, R.M., 1999. Analysis of Total Phenols and Other Oxidation Substrates and Antioxidants by means of Folin-Ciocalteu Reagent, Methods in Enzymolology, 299, 152-178.
20. 20. Wong, M., Li, B.H., Cheng, K.W., Chen, F., 2006. A Systematic Survey of Antioxidant Activity of 30 Chinese Medicinal Plants Using the Ferric Reducing Antioxidant Power Assay, Food Chemistry, 97, 705-7011.