Optimierung der Prozessbedingungen für die auf Ionenflüssigkeiten basierende Ultraschall-Enzym-unterstützte Extraktion von Resveratrol aus Polygonum Cuspidatum

Diese Arbeit bot eine produktive Technik zur Extraktion von Resveratrol aus Polygonum Cuspidatum (P. Cuspidatum) unter Verwendung von Ionenflüssigkeiten in Synergie mit ultraschall-enzym-unterstützter Extraktion (UEAE). Zunächst wurden Ionenflüssigkeiten mit unterschiedlichen Kohlenstoffketten und Anionen bewertet. Anschließend wurde eine umfassende Untersuchung durchgeführt, um den Einfluss von sieben entscheidenden Parametern auf den Resveratrol-Ertrag zu bewerten: pH-Wert, Enzymkonzentration, Extraktionstemperatur, Extraktionszeit, Ultraschallleistung, Konzentration der Ionenflüssigkeit (IL-Konzentration) und das Verhältnis von Flüssigkeit zu Feststoff. Durch Anwendung des Plackett-Burman-Designs (PBD) wurden die kritischen Faktoren effektiv identifiziert. Auf dieser Grundlage wurde der Prozess weiter optimiert durch Anwendung der Reaktionsoberflächenmethodik (RSM) und eines künstlichen neuronalen Netzes-Genetischen Algorithmus (ANN-GA). Die folgenden Kriterien wurden als ideale Extraktionsbedingungen bestimmt: eine Enzymkonzentration von 2,18 %, eine Extraktionstemperatur von 58 °C, ein Flüssigkeit-Feststoff-Verhältnis von 29 mL/g, pH-Wert von 5,5, Extraktionszeit von 30 min, Ultraschallleistung von 250 W und Extraktionslösung von 0,5 mol/L 1-Butyl-3-methylimidazoliumbromid. Unter diesen Bedingungen wurde der Resveratrol-Ertrag mit 2,90 ± 0,15 mg/g bestimmt. Vergleichende Analysen zeigten, dass das ANN-GA-Modell eine bessere Anpassung an die experimentellen Daten des Resveratrol-Ertrags lieferte als das RSM-Modell, was auf die überlegenen Prognosefähigkeiten des ANN-GA-Ansatzes hinweist. Die Einführung eines neuartigen umweltfreundlichen Lösungsmittelsystems in diesem Experiment vereinfacht nicht nur den Extraktionsprozess, sondern verbessert auch Sicherheit und Machbarkeit. Diese Forschung ebnet den Weg für innovative Ansätze zur Extraktion von Resveratrol aus pflanzlichen Quellen und zeigt das signifikante Potenzial für eine Vielzahl von Anwendungen auf.